联邦快递 使用 NI LabVIEW 建立灭火系统

作者:
Jeremy Snow - Ventura Aerospace
Troy Ingram - Ventura Aerospace

行业:
航空/航天

产品:
CompactRIO, 实时模块, Touch Panel Module, LabVIEW, FPGA模块, Single-Board RIO, TPC-2106T

挑战:
针对联邦快递 (FedEx) 货机主舱中的灭火系统，进行原型制作并布署高效益的稳定控制解决方案，以因应繁忙的货运快递作业。

解决方案:
使用 NI LabVIEW 软件与 NI 单卡式 RIO 硬件，为联邦快递公司开发智能型火灾监控与灭火控制系统。一旦货机机舱与货柜发生火灾，可进一步保障飞行员、货运对象，与机体本身的安全。

Ventura Aerospace 公司为联邦快递架构 NI 单卡式 RIO，做为灭火应用中的主要控制系统。在每架飞机中，我们均使用 2 组 NI 单卡式 RIO 装置：火灾控制单元 (Fire Control Unit) 与火灾控制集线器 (Fire Control Hub)。

灭火系统架构
火灾控制集线器为系统中心。其内包含 1 组 NI 单卡式 RIO、1 组电源供应器、1 组讯号处理子卡，与 1 组以太网络切换器。火灾控制集线器负责检查安全连锁 (Safety interlock)、电力分配，与通讯作业。

火灾控制单元则包含 1 组 NI 单卡式 RIO 与我们自行研发的子卡。并透过 16 组红外线传感器读取温度、处理数据，并记录相关结果。货机机舱内为罗列的快递物件货柜。举例来说，MD-11 货机内共有 14 排货柜，每排货柜均配置其专属的火灾控制单元。若总计 1 组火灾控制集线器与 14 组火灾控制单元，则 1 架 MD-11 共使用 15 组 NI 单卡式 RIO 装置。

火灾控制单元与火灾控制集线器装置，均依其货机机型与位置而个别独立设计。也就是说，此 2 种装置的功能，均依货机机型的不同而有所差异。透过 LabVIEW，我们甚至将类似人工智能的功能，建置于火灾控制单元与火灾控制集线器；使其能够透过安装作业而自行辨识货机机型。因而提升所有货机间的装置可互换性与兼容性。

系统可完全自动进行，不需任何操作输入作业，且各单元均持续监控自有范围内的机舱状态。此外，系统更具有容错功能 – 不论是发生火灾或系统错误，均将继续执行目前可能的最大效能。在每次飞行结束之后，系统亦将针对错误发生位置送出通知讯息。由于 NI 可重设 I/O (RIO) 硬件的稳定实时处理器、FPGA，与 I/O，搭配 LabVIEW 的弹性，才可完成上述的多项功能。我们的系统随时监控机舱温度，一旦侦测到火灾发生，则立刻控制灭火系统对货柜喷射泡沫。

以 CompactRIO 与 LabVIEW 迅速进行原型制作
我们极为重视可靠解决方案的上市时程。透过 RIO 的布署功能。我们以 LabVIEW 与 CompactRIO 迅速进行系统的原型制作，并使用 NI 单卡式 RIO 建立最后的布署解决方案 – 上述所有过程均于 1 年之内完成。由于嵌入式 CompactRIO 系统的弹性，我们使用 LabVIEW 图形化系统设计 (GSD)，搭配 CompactRIO 与 NI C 系列模拟/数字模块，以迅速开发高效率的灭火系统原型。虽然我们是第一次采用 CompactRIO 与 LabVIEW FPGA Module，但由于 LabVIEW FPGA 的简单易用性，前后仅 3 个月即完成了可作业的系统原型。

以NI 单卡式RIO 迅速进行布署
由于 NI 单卡式 RIO 的平易价位与精巧体积，我们决定于最终解决方案中布署 NI sbRIO-9612 适配卡。sbRIO-9612 内建 1 组实时处理器、可重设 FPGA，与模拟数字 I/O。我们自行撰写表达式，并于实时处理器中搭配应用的网络连结与数据记录功能。sbRIO-9612 并内建模拟输入，可透过客制化的讯号处理功能，连接红外线传感器。

由于 CompactRIO 与 NI 单卡式 RIO 共享相同的硬件架构，因此可将原型制作完美转换为布署作业。更因为不需变更主要编码，即可再使用 LabVIEW 的原型制作程序代码，因此可轻松建立最终的解决方案。平心而论，NI 所提供的硬件与软件，其特性即为迅速进行嵌入式系统的原型制作与布署作业；对我们实在帮助良多。我们可斩钉截铁的说：若没有 NI 工具，我们不可能在期限之前完成所需的进度。

NI 解决方案的优点

除了 NI 硬件与软件的技术优势之外，我们更一并拥有物超所值的销售与技术支持 -- 来自于德州奥斯汀的工程支持，还有我们公司所在地的销售与技术支持 – 均由 NI 于开发期间主动提供。这些来自于 NI 的支持与合作关系，更超乎我们意料之外。

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