Développement d'un système embarqué de lutte contre l’incendie, à l'aide de LabVIEW et NI Single-Board RIO, pour FedEx Express

Jeremy Snow, Ventura Aerospace

"Nous avons été à même de prototyper rapidement notre système destiné à FedEx avec LabVIEW et CompactRIO, et de créer une solution finale déployée avec NI Single-Board RIO – le tout en l'espace d'un an."

- Jeremy Snow, Ventura Aerospace

Le défi :

Prototyper et déployer une solution de contrôle rentable et fiable pour un système de lutte contre l’incendie, destiné au pont principal des avions-cargos de FedEx Express, tout en respectant un calendrier de déploiement très serré.

La solution :

Développer un système intelligent de surveillance des incendies et de contrôle des systèmes d'extinction pour FedEx Express, à l'aide du logiciel NI LabVIEW et du matériel NI Single-Board RIO, afin de prévenir les incendies dévastateurs dans les avions-cargos et de protéger les pilotes, les colis et les appareils contre les incendies susceptibles de se déclarer dans les conteneurs.

Auteur(s) :

Jeremy Snow - Ventura Aerospace
Troy Ingram - Ventura Aerospace

 

Les cartes NI Single-Board RIO agissent comme système de contrôle principal dans l'application de lutte contre l’incendie que nous avons créée, à Ventura Aerospace, pour FedEx Express. Dans chaque avion, nous avons deux dispositifs qui utilisent NI Single-Board RIO : l'unité de contrôle d'incendie et le hub de contrôle d'incendie.

 

Architecture du système anti-incendie

Le hub de contrôle d'incendie est le cœur du système. Il contient un contrôleur NI Single-Board RIO, une alimentation, une carte fille de conditionnement de signal que nous avons construite et un commutateur Ethernet. Le hub de contrôle d'incendie est chargé de la vérification des verrouillages de sécurité, de la distribution de l'alimentation et de la communication.

 

 

L'unité de contrôle d'incendie contient un contrôleur NI Single-Board RIO et notre propre carte fille. Elle lit les températures de 16 capteurs infrarouges, traite les données et les enregistre. Un avion-cargo contient une multitude de conteneurs. Par exemple, dans un avion MD-11, il y a 14 rangées de conteneurs et chaque rangée a sa propre unité de contrôle d’incendie. Ainsi, avec le hub de contrôle d'incendie et les 14 unités de contrôle d'incendie, nous utilisons un total de 15 cartes NI Single-Board RIO pour le MD-11.

 

Le hub et l’unité de contrôle d'incendie sont conçus pour ne dépendre ni de l'appareil, ni de la localisation. Nous les avons construits de A à Z pour qu’ils fonctionnent dans n'importe quel type d'avion. Avec LabVIEW, nous avons programmé de l'intelligence à la fois dans l'unité et dans le hub de contrôle d’incendie pour qu’ils soient en mesure d'identifier automatiquement le type et la position de l'avion, en fonction de l'installation. Cela permet une plus grande interchangeabilité et la possibilité de travailler à bord de n'importe quel avion.

 

Le système fonctionne en toute autonomie et ne nécessite aucune intervention de l'opérateur ; chaque unité surveille en permanence son propre bon fonctionnement. De plus, le système n’est pas sensible aux pannes : il continue de fonctionner au mieux de ses capacités en cas d'incendie ou de défaillance. Le système envoie également une notification et l'emplacement de la panne après chaque vol. Tout cela est possible grâce à la fiabilité du processeur temps réel, du FPGA (field-programmable gate array) et des E/S présents sur le matériel d'E/S reconfigurables (RIO) de NI, alliée à la flexibilité de LabVIEW. Notre système surveille la température et contrôle le système d’extinction qui injecte de la mousse dans un conteneur si un incendie est détecté.

 

Prototypage rapide avec CompactRIO et LabVIEW

Mettre rapidement sur le marché une solution fiable était vraiment important pour nous. À l’aide de la courbe de déploiement de RIO, nous avons été à même de prototyper rapidement notre système destiné à FedEx avec LabVIEW et CompactRIO, et de créer une solution finale déployée avec NI Single-Board RIO – le tout en l'espace d'un an. Grâce à la flexibilité du système CompactRIO embarqué, nous avons pu développer rapidement un prototype fonctionnel de notre système d’extinction à l'aide des outils graphiques LabVIEW ainsi que des modules analogiques et numériques NI de la Série C et CompactRIO. C’était notre première expérience avec CompactRIO et le module LabVIEW FPGA, mais la courbe d'apprentissage rapide de LabVIEW FPGA nous a permis de réaliser un prototype opérationnel en trois mois.

 

 

Déploiement rapide avec NI Single-Board RIO

En raison du faible encombrement et du coût limité du NI Single-Board RIO, nous avons décidé de déployer la solution finale avec un NI sbRIO-9612. Le sbRIO-9612 contient un processeur temps réel intégré, un FPGA reconfigurable et des E/S analogiques et numériques. Nous avons implémenté nos algorithmes de contrôle, ainsi que la mise en réseau et l'enregistrement des données de l'application, sur le processeur temps réel. Les entrées analogiques intégrées du sbRIO-9612 sont connectées aux capteurs infrarouges via un conditionnement de signal personnalisé.

 

La transition du prototypage au déploiement s'est déroulée de manière transparente grâce à l'architecture commune du matériel entre CompactRIO et NI Single-Board RIO. La création de notre solution déployée finale a été d’une grande simplicité car nous avons pu réutiliser notre code de prototypage LabVIEW sans aucune modification majeure. Le fait que NI fournisse du matériel et des logiciels pour prototyper et déployer rapidement des systèmes embarqués était crucial pour nous. Nous sommes convaincus que nous n'aurions pas pu respecter nos échéances serrées sans les outils NI.

 

Les avantages d'une solution NI

Outre les avantages techniques que présente l'utilisation du matériel et des logiciels NI, nous avons bénéficié d’un support commercial et technique inestimable de NI (aussi bien une assistance directe des ingénieurs à Austin, Texas, qu'une assistance technique locale des commerciaux et des ingénieurs) durant tout notre processus de développement. Ce support et le partenariat avec NI ont dépassé nos attentes.

 

Informations sur l’auteur :

Jeremy Snow
Ventura Aerospace
jeremy@venturaaerospace.com

Le hub de contrôle d'incendie est le cœur du système. Il contient un contrôleur NI Single-Board RIO, une alimentation, une carte fille de conditionnement de signal et un commutateur Ethernet.
L'architecture du système se compose du hub de contrôle d’incendie et de plusieurs unités de contrôle d'incendie, chacune ayant son propre NI Single-Board RIO.
En raison du faible encombrement et du coût limité du NI Single-Board RIO, nous avons décidé de déployer la solution finale avec un NI sbRIO-9612.
L'unité de contrôle d'incendie contient un contrôleur NI Single-Board RIO et notre propre carte fille.