Author(s):
Jeremy Snow - Ventura Aerospace
Troy Ingram - Ventura Aerospace

Industry:
Aerospace/Avionics

Products:
Touch Panel Module, TPC-2106T, Real-Time Module, LabVIEW, FPGA Module, Single-Board RIO, CompactRIO

The Challenge:
針對(duì)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

The Solution:
使用 NI LabVIEW 軟體與 NI 單卡式 RIO 硬體,為聯(lián)邦快遞公司開發(fā)智慧型火災(zāi)監(jiān)控與

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NI RIO 用于FedEx 貨機(jī)中的滅火系統(tǒng)

總部位于美國(guó)的FedEx（聯(lián)邦快遞）公司與UPS、DHL 和TNT 并列為全球四大快遞公司。FedEx 致力于提供快捷可靠的速遞服務(wù)，率先提出“準(zhǔn)時(shí)送達(dá)”理念，堪稱世界運(yùn)輸業(yè)的領(lǐng)頭羊。為了降低在貨物運(yùn)輸過(guò)程中失火造成的損失，F(xiàn)edEx 使用NI LabVIEW 和NI RIO 建立了貨機(jī)主艙中的滅火系統(tǒng)，用于自動(dòng)監(jiān)控機(jī)艙溫度并在火災(zāi)發(fā)生時(shí)，立刻控制消防系統(tǒng)進(jìn)行滅火。

作為全球最具規(guī)模的快遞公司之一，F(xiàn)edEx（聯(lián)邦快遞）自1973 年成立以來(lái)就致力于為客戶提供快速、可靠、及時(shí)的快遞運(yùn)輸服務(wù)。經(jīng)過(guò)30 多年的發(fā)展，F(xiàn)edEx 已覆蓋全球220 多個(gè)國(guó)家，50000 多個(gè)投遞點(diǎn)，擁有700多架貨機(jī)和4 萬(wàn)多輛貨車，每個(gè)工作日運(yùn)送的包裹超過(guò)320 萬(wàn)個(gè)，堪稱全球運(yùn)輸業(yè)的領(lǐng)頭羊。

準(zhǔn)時(shí)送達(dá)的前提—保障貨物安全

FedEx 是最早承諾“準(zhǔn)時(shí)送達(dá)”的快遞公司，為了贏得客戶的信任，F(xiàn)edEx 利用全球龐大的網(wǎng)絡(luò)，將貨物安全、準(zhǔn)時(shí)地送達(dá)目的地。然而，由于貨物在運(yùn)輸過(guò)程中不可避免地遇到撞擊、受熱等問題而引起火災(zāi)，據(jù)統(tǒng)計(jì)，若在空中起火，沒有滅火裝置的機(jī)艙將在60 秒內(nèi)完全燒毀。因此，保證貨物的安全性是準(zhǔn)時(shí)送達(dá)的重要前提。針對(duì)以上問題，F(xiàn)edEx 委托Ventura Aerospace 公司為其設(shè)計(jì)一套快速、有效的滅火系統(tǒng)，安裝在FedEx所有貨機(jī)的機(jī)艙內(nèi)，以保證飛行員、貨物和飛機(jī)的安全。

“我們選用NI RIO 作為主要控制系統(tǒng)”

Ventura Aerospace 選用NI RIO 硬件作為該滅火設(shè)備中的主要控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)主要包括兩組NI RIO 裝置：火災(zāi)控制中心和火災(zāi)控制終端?；馂?zāi)控制中心為系統(tǒng)的核心，它包含一組NI RIO、一組電源供應(yīng)器、一組信號(hào)處理子卡和一組以太網(wǎng)切換器。控制中心負(fù)責(zé)完成安全連鎖檢查、電力分配及通訊等功能；火災(zāi)控制終端則包含一組NI RIO 和Ventura Aerospace 自行研發(fā)的子卡，它通過(guò)16 組紅外線傳感器讀取機(jī)艙溫度、處理資料，并記錄相關(guān)結(jié)果。

在每架貨機(jī)中，均需要一組控制中心和若干組控制終端。例如，MD-11 型貨機(jī)內(nèi)共有14 排貨柜，每排貨柜均需要配置其專屬的控制終端，所以該貨機(jī)中共需要1組控制中心與14 組控制終端?？刂平K端與控制中心的功能根據(jù)貨機(jī)機(jī)型的不同而有所差異?！巴ㄟ^(guò)LabVIEW，我們?yōu)榭刂平K端與控制中心添加了人工智能，使其能夠通過(guò)安裝而自動(dòng)辨識(shí)貨機(jī)機(jī)型，保證了所有貨機(jī)間裝置的可互換性與相容性?！?/p>

一旦安裝，控制系統(tǒng)就可以完全自動(dòng)地運(yùn)行。各終端持續(xù)監(jiān)控各自范圍內(nèi)的機(jī)艙狀態(tài)，一旦偵測(cè)到火災(zāi)發(fā)生，則立刻控制滅火系統(tǒng)對(duì)貨柜噴射泡沫。此外，該系統(tǒng)還具有容錯(cuò)功能—不論是發(fā)生火災(zāi)或系統(tǒng)錯(cuò)誤，均將繼續(xù)高效地執(zhí)行。在每次飛行結(jié)束之后，系統(tǒng)將會(huì)針對(duì)錯(cuò)誤發(fā)生的位置發(fā)送通知信息。利用NI RIO硬件中穩(wěn)定的實(shí)時(shí)處理器、FPGA 與I/O，搭配LabVIEW 的靈活性，完成了上述的多項(xiàng)功能。

NI RIO 用于FedEx 貨機(jī)中的滅火系統(tǒng)

Single-Board RIO 更低成本的大規(guī)模發(fā)布

基于嵌入式CompactRIO 系統(tǒng)的靈活性，搭配NI C 系列模擬/ 數(shù)字模塊，并使用LabVIEW圖形化設(shè)計(jì)工具，可以快速地開發(fā)高效的滅火系統(tǒng)原型?！半m然我們是第一次采用CompactRIO 與LabVIEW FPGA 模塊，但由于LabVIEW FPGA 的簡(jiǎn)單易用性，前后僅3 個(gè)月即完成了可使用系統(tǒng)的原型構(gòu)建?！?/p>

在系統(tǒng)完成之后，F(xiàn)edEx需要在每一架貨機(jī)中均配備一套滅火系統(tǒng)，所以需要大規(guī)模的發(fā)布。Ventura Aerospace決定采用更適合OEM 應(yīng)用的NI Single-Board RIO 來(lái)進(jìn)行部署。SingleBoardRIO帶有實(shí)時(shí)處理器、可重設(shè)FPGA與模擬和數(shù)字I/O。Ventura Aerospace 的工程師能夠?qū)⑺麄冏约旱目刂扑惴ǎW(wǎng)路連接和數(shù)據(jù)記錄等功能在實(shí)時(shí)處理器中運(yùn)行。同時(shí)可以通過(guò)板上的模擬輸入端口通過(guò)定制的信號(hào)處理與紅外線傳感器相連，以實(shí)現(xiàn)溫度的監(jiān)測(cè)。由于CompactRIO 與Single-Board RIO 具有相同的硬件架構(gòu)，因此可以完美地實(shí)現(xiàn)原型到布署的轉(zhuǎn)換。開發(fā)人員無(wú)須大量修改，就可以重用LabVIEW 中的原型代碼，因此可輕松建立最終的解決方案。“利用NI 提供的硬件與軟件，能快速實(shí)現(xiàn)嵌入式系統(tǒng)的原型與布署，這使我們受益良多?？梢哉f(shuō)：若沒有NI 的開發(fā)工具，我們就不可能在期限之前完成所有任務(wù)。”

被燒毀的貨機(jī)