Système de lutte contre l’incendie embarqué de FedEx utilisant NI LabVIEW et la NI Single-Board RIO

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"“Nous avons été à même de prototyper rapidement notre système destiné à FedEx avec LabVIEW et le matériel 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

The Challenge:
Prototyper et déployer une solution de contrôle fiable et d’un bon rapport qualité/prix 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.

The Solution:
Développer un système intelligent de surveillance des incendies et de contrôle des dispositifs d’extinction automatique des feux pour FedEx Express utilisant le logiciel LabVIEW et le matériel NI Single-Board RIO afin de prévenir des incendies aux conséquences désastreuses à l’intérieur des avions-cargos et de protéger les pilotes, les colis et les appareils des feux susceptibles de se déclarer à l’intérieur des conteneurs.

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

 Les cartes NI Single-Board RIO remplissent la fonction de système de contrôle crucial au sein de l’application de lutte contre l’incendie que nous avons créée à Ventura Aerospace pour FedEx Express. À l’intérieur de chaque avion, nous avons deux dispositifs qui utilisent la NI Single-Board RIO : L’unité de lutte contre l’incendie et le boîtier de contrôle/commande du dispositif de lutte contre l’incendie.

Architecture du système de lutte contre l’incendie
Le boîtier de contrôle/commande du dispositif de lutte contre l’incendie est le cœur du système. Il comprend une carte NI Single-Board RIO, une alimentation, une carte fille de conditionnement de signaux que nous avons conçue et une matrice de commutation Ethernet. Il est chargé du contrôle des dispositifs de sécurité, de la distribution d’alimentation et de la communication.

L’unité de lutte contre l’incendie intègre une carte NI Single-Board RIO et notre propre carte fille. Elle lit des températures provenant de 16 capteurs infrarouges, traite les données et les enregistre. Un avion-cargo transporte une multitude de conteneurs. Par exemple, un MD-11 peut accueillir 14 rangées de conteneurs et chacune d’entre elles dispose de sa propre unité de lutte contre l’incendie. Ainsi, entre le boîtier de contrôle/commande et les 14 unités de lutte contre l’incendie, nous utilisons un total de 15 cartes NI Single-Board RIO pour le MD-11.

L’unité et le boîtier de contrôle/commande du dispositif de lutte contre l’incendie ont été conçus pour ne dépendre ni de l’appareil, ni de la localisation. Nous les avons entièrement construits de façon à ce qu’ils fonctionnent sur n'importe quel type d'avions. Avec LabVIEW, nous avons programmé de l’intelligence au sein de l’unité de lutte contre l’incendie et du boîtier de contrôle/commande de façon à ce qu’ils soient capables d’identifier automatiquement le type d’appareil et sa situation en fonction de l’installation. Cela permet une plus grande interchangeabilité et offre la possibilité de travailler à bord de n’importe quel avion.

 Le système fonctionne de manière entièrement autonome et ne nécessite aucune action de l’opérateur ; chaque unité surveille en continu son propre bon fonctionnement. En outre, ce système, non sensible aux pannes, continue de fonctionner au mieux de ses capacités même si un incendie se déclare ou si une défaillance se produit. Il envoie également une notification ainsi que la localisation 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 qui caractérise les matériels RIO (E/S reconfigurables) de NI, alliée à la souplesse de LabVIEW. Notre système surveille la température et contrôle le système d’extinction qui injecte de la mousse dans un conteneur si un feu est détecté.

Prototypage rapide avec CompactRIO et LabVIEW
Mettre rapidement une solution fiable sur le marché était réellement important pour nous. En utilisant la courbe de déploiement de NI RIO, nous avons été à même de prototyper rapidement notre système destiné à FedEx avec LabVIEW et le matériel CompactRIO, et de créer une solution finale déployée avec la NI Single-Board RIO – le tout en l’espace d’un an. Du fait de la flexibilité du système embarqué CompactRIO, nous avons pu développer rapidement un prototype opérationnel de notre système de lutte contre l’incendie en utilisant les outils graphiques de LabVIEW ainsi que CompactRIO et les modules analogiques et numériques de la Série C de NI. Alors que nous n’avions aucune connaissance préalable de CompactRIO et du Module LabVIEW FPGA, 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 de la compacité et du faible coût du matériel NI Single-Board RIO, nous avons décidé de déployer une application avec une carte NI sbRIO-9612 pour la solution finale. La sbRIO-9612 intègre un processeur temps réel, un FPGA reconfigurable ainsi que des E/S analogiques et numériques. Nous avons implémenté nos algorithmes de contrôle, ainsi que la gestion de réseau et l’enregistrement des données de l’application, sur le processeur temps réel. Les entrées analogiques intégrées de la sbRIO-9612 sont connectées aux capteurs infrarouges via du conditionnement de signaux personnalisé.

Le passage du prototypage au déploiement s’est effectué de manière transparente en raison de l’architecture commune aux matériels CompactRIO et NI Single-Board RIO. La conception de notre solution finale a été d’une grande simplicité car nous pouvions réutiliser notre code de prototypage LabVIEW sans la moindre modification majeure. Le fait que NI fournisse des matériels et logiciels permettant de prototyper et déployer rapidement des systèmes embarqués était crucial. Nous avons acquis la certitude que nous n’aurions pas pu respecter nos échéances audacieuses sans les outils de NI.

Les avantages d’une solution de National Instruments
Outre les avantages techniques que présente l’utilisation des matériels et logiciels NI, nous avons bénéficié d’un support commercial et technique d’une valeur inestimable (aussi bien un support direct de la part des ingénieurs d'Austin, Texas, qu’un support local des commerciaux et des ingénieurs) durant tout notre processus de développement. Ce support et cette collaboration avec NI ont dépassé nos attentes.

Author Information:
Jeremy Snow
Ventura Aerospace
jeremy@venturaaerospace.com

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