聯邦​快遞 (FedEx) 使用 NI LabVIEW 與 NI Single-​Board RIO 建立​嵌入式​滅火​系統

Jeremy Snow, Ventura Aerospace

"我們​透過 LabVIEW 與 CompactRIO 可​迅速​進行​系統的​原型​製作,​並​以 NI Single-​Board RIO 建立​最後​的​佈署​解決​方案 – 上述​所有​過程​均​於 1 年​之內​完成。"

- Jeremy Snow, Ventura Aerospace

挑戰:

針對​聯邦​快遞 (FedEx) 貨​機​主​艙​中的​滅火​系統,​進行​原型​製作​並​佈署​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 軟體​與 NI Single-​Board RIO 硬體,​為​聯邦​快遞​公司​開發​智慧型​火災​監​控​與​滅火​控制​系統。​一旦​貨​機​機艙​與​貨櫃​發生​火災,​可​進一步​保障​飛行員、​貨運​物件,​與​機體​本身​的​安全。

作者 (們):

Jeremy Snow - Ventura Aerospace
​Troy Ingram - Ventura Aerospace

 

Ventura Aerospace 公司​為​聯邦​快遞 (Fedex) 架構 NI Single-​Board 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 Single-​Board 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 Single-​Board RIO、​1 組​電源​供應​器、​1 組​訊號​處理​子​卡,​與 1 組​乙太網路​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 Single-​Board RIO 與​我們​自行​研發​的​子​卡。​並​透過 16 組​紅外線​感​測​器​讀取​溫度、​處理​資料,​並​記錄​相關​結果。​貨​機​機艙​內​為​羅列​的​快遞​物件​貨櫃。​舉例來說,​MD-11 貨​機​內​共有 14 排​貨櫃,​每排​貨櫃​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 Single-​Board 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​智慧​的​功能,​建​置​於​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​相容性。

 

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​範圍​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​之後,​系統​亦將​針對​錯誤​發生​位置​送出​通知​訊息。​由於 NI 可​重設 I/​O (RIO) 硬體的​穩定​即時​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​貨櫃​噴射​泡沫。

 

以 CompactRIO 與 LabVIEW 迅速​製作​原型

我們​極為​重視​可靠​解決​方案​的​上市​時程。​透過 RIO 的​佈署​功能。​我們​以 LabVIEW 與 CompactRIO 迅速​進行​系統的​原型​製作,​並​使用 NI Single-​Board RIO 建立​最後​的​佈署​解決​方案 – 上述​所有​過程​均​於 1 年​之內​完成。​由於​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​類比/​數位​模組,​以​迅速​開發​高​效率​的​滅火​系統​原型。​雖然​我們​是​第一次​採用 CompactRIO 與 LabVIEW FPGA Module,​但​由於 LabVIEW FPGA 的​簡單​易​用​性,​前後​僅 3 個月​即​完成​了​可​作業​的​系統​原型。

 

 

以 NI Single-​Board RIO 迅速​佈署

由於 NI Single-​Board RIO 的​平易​價位​與​精巧​體積,​我們​決定​於​最終​解決​方案​中​佈署 NI sbRIO-9612 介面卡。​sbRIO-9612 內建 1 組​即時​處理器、​可​重設 FPGA,​與​類比​數位 I/​O。​我們​自行​撰寫​運算式,​並於​即時​處理器​中​搭配​應用​的​網路​連結​與​資料​記錄​功能。​sbRIO-9612 並​內建​類比​輸入,​可​透過​客​制​化​的​訊號​處理​功能,​連接​紅外線​感​測​器。

 

由於 CompactRIO 與 NI Single-​Board RIO 共用​相同​的​硬體​架構,​因此​可​將​原型​製作​完美​轉換​為​佈署​作業。​更​因為​不需​變更​主要​編碼,​即可​再​使用 LabVIEW 的​原型​製作​程式碼,​因此​可​輕鬆​建立​最終​的​解決​方案。​平心而論,​NI 所​提供​的​硬體​與​軟體,​其​特性​即為​迅速​進行​嵌入式​系統的​原型​製作​與​佈署​作業;​對​我們​實在​助益​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 硬體​與​軟體​的​技術​優勢​之外,​我們​更​一併​擁有​物超所值​的​銷售​與​技術​支援 -- 來自於​德州​奧斯汀​的​工程​支援,​還有​我們​公司​所在地​的​銷售​與​技術​支援 – 均​由 NI 於​開發​期間​主動​提供。​這些​來自於 NI 的​支援​與​合作​關係,​更​超乎​我們​意料之外。

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作者​資訊:

Jeremy Snow
Ventura Aerospace
jeremy@venturaaerospace.com

​ ​The Fire Control Hub is the center of the system. It contains an NI Single-​Board RIO device, a power supply, a signal conditioning daughterboard, and an Ethernet switch. ​
​ ​System Architecture consists of the Fire Control Hub and several Fire Control Units, each with its own NI Single-​Board RIO. ​
​ ​Because of the small size and low cost of NI Single-​Board RIO, we decided to deploy with an NI sbRIO-9612 device for the final solution. ​
​ ​The Fire Control Unit contains an NI Single-​Board RIO device and our own daughterboard. ​