机场灯光供配电智能监控与故障定位技术研究

引言

随着民用航空事业的高速发展，机场的运行保障系统面临着愈加严苛的可靠性、安全性与智能化要求。尤其是在大型国际枢纽机场中，灯光系统作为夜间飞行和低能见度气象条件下的重要辅助设施，其稳定运行成为确保航空器安全起降的必要前提。传统机场灯光供配电系统多采用人工巡检与半自动化控制模式，存在响应迟缓、故障检出率低、运行效率差等问题，难以满足现代机场对快速诊断、精确控制与智能维护的需求。伴随着信息技术与电力电子技术的飞速发展，建设集成化、智能化、网络化的机场灯光供配电智能监控系统成为行业发展的必然趋势。通过将传感器网络、自动化控制、通信技术与智能算法深度融合，不仅可以实现对系统运行状态的实时监控和远程管理，还可及时定位与处理故障，显著提高供电系统的稳定性和安全性。本文基于当前机场灯光供配电系统的实际运行问题，系统探讨其智能监控架构设计、故障定位关键技术及未来发展方向，旨在为机场照明系统的智能运维提供理论基础和技术参考。

一、机场灯光供配电系统的组成结构与运行特点分析

机场灯光系统主要包括跑道灯、滑行道灯、进近灯、接地灯和助航标志等部分，其供配电系统需确保上述设备在任何气象条件下均能正常工作。一般而言，机场灯光供电分为主电源、备用电源和不间断电源三个层级，以满足电力供应的冗余与可靠性要求。配电部分通常采用环网结构，便于在某一路供电出现问题时及时切换以维持系统正常运行。变电系统配置常为 35kV/10kV 或10kV/400V 等级，灯具端则常采用恒流源驱动以确保光强稳定。机场灯光系统运行中面临的主要挑战包括：运行设备数量庞大、布设范围广、环境条件复杂、电磁干扰强等，这些因素都对监控与故障处理提出了较高要求。

二、智能监控系统的架构设计与功能实现路径

构建机场灯光供配电智能监控系统需遵循分层管理、分布控制、集中监测的设计理念。系统应由感知层、传输层、控制层和应用层四个部分组成。感知层以分布式传感器网络为基础，布设在关键设备、线路节点及控制柜中，实时采集电压、电流、温度、湿度、绝缘电阻等运行参数，并通过数字信号处理单元进行初步过滤与压缩。传输层负责将感知数据通过有线或无线方式传输至中央控制系统，需采用冗余通信协议与边缘计算技术，以保障通信链路的稳定性与数据实时性。控制层为系统的大脑，主要负责数据分析、设备调度、运行策略优化等功能，其核心算法应具备异常检测、趋势预测与故障预警能力。应用层则面向人机交互、可视化展示与远程维护，可通过图形化界面直观呈现供配电系统运行状态，支持多终端远程接入和操作。

三、故障定位技术研究与关键算法实现

机场灯光系统在运行过程中可能遭遇多种电气故障，如接地故障、短路故障、断线故障、负载异常、开关跳闸等。故障定位的目标是通过系统采集的数据准确判断故障类型、区域甚至精确到故障点，从而实现快速修复与最小影响。常见故障定位方法主要包括电压跌落法、电流突变法、阻抗分析法、波形特征识别法和信号注入法等。由于机场灯光系统供电回路多采用环形拓扑结构，各支路间阻抗差异小，传统故障指示器难以精确判断方向，因此必须依靠智能算法结合高频数据进行故障识别与分析。

四、系统集成与实际工程应用效果分析

某大型国际机场在改扩建工程中引入新一代机场灯光供配电智能监控系统，项目覆盖全部跑道灯、滑行道灯及助航灯具约 3000 余盏，供配电网络采用冗余环网结构，并配备两套变电站及 UPS 系统。监控系统在设备层布设了超过 200 个智能终端节点，涵盖电缆分支箱、电缆中间接头、恒流源电源柜与照明配电箱等关键点位。感知终端通过 Modbus 与 IEC 61850 等协议接入数据采集层，实时上传状态信息，并与中央平台进行双向通信。该系统利用 AI 算法对采集数据进行实时分析，基于神经网络模型训练出的故障分类器可实现对十余类常见故障的自动识别，平均识别准确率达96. 3% 。

五、未来发展方向与技术深化路径

未来机场灯光供配电系统的智能化发展将更多依赖于信息技术、人工智能与电力电子领域的融合创新。在系统架构方面，边缘计算、分布式智能控制与云平台协同将成为主流，进一步推动系统从“集中监控”向“分布式自治”转变。在数据处理方面，大数据分析与机器学习模型将被广泛应用于设备寿命预测、负荷调度优化与异常行为识别，提高系统对异常状态的适应能力与应急处置水平。

结论

本文系统分析了机场灯光供配电系统在复杂运行条件下的智能监控需求与技术实现路径，提出了多层级、可拓展的智能监控系统架构，探讨了多种故障定位方法及其适用场景，结合典型工程应用验证了系统的实用性与先进性。研究结果表明，通过构建集感知、通信、分析与控制于一体的智能化平台，配合高效故障定位与运维机制，可显著提升机场灯光系统运行的安全性、可靠性与智能化水平。未来应持续推动系统的智能化升级与标准化建设，充分挖掘信息技术与电力系统融合的潜力，为智慧机场建设提供坚实的技术保障。

参考文献：

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