聯(lián)邦快遞 使用 NI LabVIEW 建立滅火系統(tǒng)

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

行業(yè):
航空/航天

產(chǎn)品:
CompactRIO, 實(shí)時(shí)模塊, Touch Panel Module, LabVIEW, FPGA模塊, Single-Board RIO, TPC-2106T

挑戰(zhàn):
針對聯(lián)邦快遞 (FedEx) 貨機(jī)主艙中的滅火系統(tǒng)，進(jìn)行原型制作并布署高效益的穩(wěn)定控制解決方案，以因應(yīng)繁忙的貨運(yùn)快遞作業(yè)。

解決方案:
使用 NI LabVIEW 軟件與 NI 單卡式 RIO 硬件，為聯(lián)邦快遞公司開發(fā)智能型火災(zāi)監(jiān)控與滅火控制系統(tǒng)。一旦貨機(jī)機(jī)艙與貨柜發(fā)生火災(zāi)，可進(jìn)一步保障飛行員、貨運(yùn)對象，與機(jī)體本身的安全。

Ventura Aerospace 公司為聯(lián)邦快遞架構(gòu) NI 單卡式 RIO，做為滅火應(yīng)用中的主要控制系統(tǒng)。在每架飛機(jī)中，我們均使用 2 組 NI 單卡式 RIO 裝置：火災(zāi)控制單元 (Fire Control Unit) 與火災(zāi)控制集線器 (Fire Control Hub)。

滅火系統(tǒng)架構(gòu)
火災(zāi)控制集線器為系統(tǒng)中心。其內(nèi)包含 1 組 NI 單卡式 RIO、1 組電源供應(yīng)器、1 組訊號處理子卡，與 1 組以太網(wǎng)絡(luò)切換器。火災(zāi)控制集線器負(fù)責(zé)檢查安全連鎖 (Safety interlock)、電力分配，與通訊作業(yè)。

火災(zāi)控制單元?jiǎng)t包含 1 組 NI 單卡式 RIO 與我們自行研發(fā)的子卡。并透過 16 組紅外線傳感器讀取溫度、處理數(shù)據(jù)，并記錄相關(guān)結(jié)果。貨機(jī)機(jī)艙內(nèi)為羅列的快遞物件貨柜。舉例來說，MD-11 貨機(jī)內(nèi)共有 14 排貨柜，每排貨柜均配置其專屬的火災(zāi)控制單元。若總計(jì) 1 組火災(zāi)控制集線器與 14 組火災(zāi)控制單元，則 1 架 MD-11 共使用 15 組 NI 單卡式 RIO 裝置。

火災(zāi)控制單元與火災(zāi)控制集線器裝置，均依其貨機(jī)機(jī)型與位置而個(gè)別獨(dú)立設(shè)計(jì)。也就是說，此 2 種裝置的功能，均依貨機(jī)機(jī)型的不同而有所差異。透過 LabVIEW，我們甚至將類似人工智能的功能，建置于火災(zāi)控制單元與火災(zāi)控制集線器；使其能夠透過安裝作業(yè)而自行辨識(shí)貨機(jī)機(jī)型。因而提升所有貨機(jī)間的裝置可互換性與兼容性。

系統(tǒng)可完全自動(dòng)進(jìn)行，不需任何操作輸入作業(yè)，且各單元均持續(xù)監(jiān)控自有范圍內(nèi)的機(jī)艙狀態(tài)。此外，系統(tǒng)更具有容錯(cuò)功能 – 不論是發(fā)生火災(zāi)或系統(tǒng)錯(cuò)誤，均將繼續(xù)執(zhí)行目前可能的最大效能。在每次飛行結(jié)束之后，系統(tǒng)亦將針對錯(cuò)誤發(fā)生位置送出通知訊息。由于 NI 可重設(shè) I/O (RIO) 硬件的穩(wěn)定實(shí)時(shí)處理器、FPGA，與 I/O，搭配 LabVIEW 的彈性，才可完成上述的多項(xiàng)功能。我們的系統(tǒng)隨時(shí)監(jiān)控機(jī)艙溫度，一旦偵測到火災(zāi)發(fā)生，則立刻控制滅火系統(tǒng)對貨柜噴射泡沫。

以 CompactRIO 與 LabVIEW 迅速進(jìn)行原型制作
我們極為重視可靠解決方案的上市時(shí)程。透過 RIO 的布署功能。我們以 LabVIEW 與 CompactRIO 迅速進(jìn)行系統(tǒng)的原型制作，并使用 NI 單卡式 RIO 建立最后的布署解決方案 – 上述所有過程均于 1 年之內(nèi)完成。由于嵌入式 CompactRIO 系統(tǒng)的彈性，我們使用 LabVIEW 圖形化系統(tǒng)設(shè)計(jì) (GSD)，搭配 CompactRIO 與 NI C 系列模擬/數(shù)字模塊，以迅速開發(fā)高效率的滅火系統(tǒng)原型。雖然我們是第一次采用 CompactRIO 與 LabVIEW FPGA Module，但由于 LabVIEW FPGA 的簡單易用性，前后僅 3 個(gè)月即完成了可作業(yè)的系統(tǒng)原型。

以NI 單卡式RIO 迅速進(jìn)行布署
由于 NI 單卡式 RIO 的平易價(jià)位與精巧體積，我們決定于最終解決方案中布署 NI sbRIO-9612 適配卡。sbRIO-9612 內(nèi)建 1 組實(shí)時(shí)處理器、可重設(shè) FPGA，與模擬數(shù)字 I/O。我們自行撰寫表達(dá)式，并于實(shí)時(shí)處理器中搭配應(yīng)用的網(wǎng)絡(luò)連結(jié)與數(shù)據(jù)記錄功能。sbRIO-9612 并內(nèi)建模擬輸入，可透過客制化的訊號處理功能，連接紅外線傳感器。

由于 CompactRIO 與 NI 單卡式 RIO 共享相同的硬件架構(gòu)，因此可將原型制作完美轉(zhuǎn)換為布署作業(yè)。更因?yàn)椴恍枳兏饕幋a，即可再使用 LabVIEW 的原型制作程序代碼，因此可輕松建立最終的解決方案。平心而論，NI 所提供的硬件與軟件，其特性即為迅速進(jìn)行嵌入式系統(tǒng)的原型制作與布署作業(yè)；對我們實(shí)在幫助良多。我們可斬釘截鐵的說：若沒有 NI 工具，我們不可能在期限之前完成所需的進(jìn)度。

NI 解決方案的優(yōu)點(diǎn)

除了 NI 硬件與軟件的技術(shù)優(yōu)勢之外，我們更一并擁有物超所值的銷售與技術(shù)支持 -- 來自于德州奧斯汀的工程支持，還有我們公司所在地的銷售與技術(shù)支持 – 均由 NI 于開發(fā)期間主動(dòng)提供。這些來自于 NI 的支持與合作關(guān)系，更超乎我們意料之外。

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