聯邦快遞 使用 NI LabVIEW 建立滅火系統

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

行業:
航空/航天

產品:
CompactRIO, 實時模塊, Touch Panel Module, LabVIEW, FPGA模塊, Single-Board RIO, TPC-2106T

挑戰:
針對聯邦快遞 (FedEx) 貨機主艙中的滅火系統，進行原型制作并布署高效益的穩定控制解決方案，以因應繁忙的貨運快遞作業。

解決方案:
使用 NI LabVIEW 軟件與 NI 單卡式 RIO 硬件，為聯邦快遞公司開發智能型火災監控與滅火控制系統。一旦貨機機艙與貨柜發生火災，可進一步保障飛行員、貨運對象，與機體本身的安全。

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

滅火系統架構
火災控制集線器為系統中心。其內包含 1 組 NI 單卡式 RIO、1 組電源供應器、1 組訊號處理子卡，與 1 組以太網絡切換器。火災控制集線器負責檢查安全連鎖 (Safety interlock)、電力分配，與通訊作業。

火災控制單元則包含 1 組 NI 單卡式 RIO 與我們自行研發的子卡。并透過 16 組紅外線傳感器讀取溫度、處理數據，并記錄相關結果。貨機機艙內為羅列的快遞物件貨柜。舉例來說，MD-11 貨機內共有 14 排貨柜，每排貨柜均配置其專屬的火災控制單元。若總計 1 組火災控制集線器與 14 組火災控制單元，則 1 架 MD-11 共使用 15 組 NI 單卡式 RIO 裝置。

火災控制單元與火災控制集線器裝置，均依其貨機機型與位置而個別獨立設計。也就是說，此 2 種裝置的功能，均依貨機機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，建置于火災控制單元與火災控制集線器；使其能夠透過安裝作業而自行辨識貨機機型。因而提升所有貨機間的裝置可互換性與兼容性。

系統可完全自動進行，不需任何操作輸入作業，且各單元均持續監控自有范圍內的機艙狀態。此外，系統更具有容錯功能 – 不論是發生火災或系統錯誤，均將繼續執行目前可能的最大效能。在每次飛行結束之后，系統亦將針對錯誤發生位置送出通知訊息。由于 NI 可重設 I/O (RIO) 硬件的穩定實時處理器、FPGA，與 I/O，搭配 LabVIEW 的彈性，才可完成上述的多項功能。我們的系統隨時監控機艙溫度，一旦偵測到火災發生，則立刻控制滅火系統對貨柜噴射泡沫。

以 CompactRIO 與 LabVIEW 迅速進行原型制作
我們極為重視可靠解決方案的上市時程。透過 RIO 的布署功能。我們以 LabVIEW 與 CompactRIO 迅速進行系統的原型制作，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 年之內完成。由于嵌入式 CompactRIO 系統的彈性，我們使用 LabVIEW 圖形化系統設計 (GSD)，搭配 CompactRIO 與 NI C 系列模擬/數字模塊，以迅速開發高效率的滅火系統原型。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 個月即完成了可作業的系統原型。

以NI 單卡式RIO 迅速進行布署
由于 NI 單卡式 RIO 的平易價位與精巧體積，我們決定于最終解決方案中布署 NI sbRIO-9612 適配卡。sbRIO-9612 內建 1 組實時處理器、可重設 FPGA，與模擬數字 I/O。我們自行撰寫表達式，并于實時處理器中搭配應用的網絡連結與數據記錄功能。sbRIO-9612 并內建模擬輸入，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，因此可將原型制作完美轉換為布署作業。更因為不需變更主要編碼，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，其特性即為迅速進行嵌入式系統的原型制作與布署作業；對我們實在幫助良多。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度。

NI 解決方案的優點

除了 NI 硬件與軟件的技術優勢之外，我們更一并擁有物超所值的銷售與技術支持 -- 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支持 – 均由 NI 于開發期間主動提供。這些來自于 NI 的支持與合作關系，更超乎我們意料之外。

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