民航空管大數據平臺研究與設計

孫利強++張榮

摘 要：隨著航空業的快速發展，民航空管中涉及的數據越來越多，民航空管進入到了大數據時代。大數據在民航空管的有著廣泛應用，通過分析可知，對其進行合理應用，能夠促進我國航空業的發展腳步。

關鍵詞：大數據；民航空管；協同決策

中圖分類號：TP311 文獻標識碼：A

大數據是一個熱門話題，目前人們對大數據的探討分布在多個方面。大數據具有便于聚合信息等特點，對合理應用大數據，可以提高創新力。大數據本身也代表一種生產力，因此加強對其的研究意義重大。

1.大數據技術

1.1 大數據特點

大數據具有非常豐富的特性，包含多樣性、價值性、規模性、有效性等目前對大數據的分析主要采用“4V”模型進行，“4V”模型指的是規模性、多樣性、高速性、價值性。

1.2 分析大數據的方法

大數據技術面臨的不僅是數據量偏大問題，最為關鍵的內容是分析大數據中涉及的各項內容，只有通過合理地分析，才能從大量的數據中獲取具有使用價值的信息。目前，越來越多應用都會涉及大數據，而這些數據包括屬性內容有速度、數量、多樣性等，大數據的各項屬性都向更加復雜性方向發展。

1.3 處理大數據流程

處理大數據的原則如下：對數據的處理要全體，不能抽樣，要相關不要因果，注重效率，而不是精準。在對大數據進行處理過程中，采用的方法種類有很多，目前主流的處理流程如下：采集、導入、預處理、統計、分析、挖掘，依照科學的數據處理流程，可以確保最終處理結果的準確性。

2.空管中對大數據技術的應用

2.1 平臺的組成

“民航空管設備大數據信息化分析管理應用平臺”主要應用在民航領域，該平臺主要由4部分構成，分別為：空管設備采集系統、數據組網傳輸系統、大數據分布式存儲、綜合數據信息化管理系統。

在具體構成過程中，在對空管設備的運行不會造成影響的基礎下，采用的設備的采集系統應當為目前程序、先進的監控技術，從而完成對民航空管中涉及到的各項設備的動態監控。數據組網傳輸系統的構成需要在ATM網絡的基礎下構建，形成一個完善的監控網絡體系。綜合數據信息化管理系統，對空管設備中涉及到的大量參數數據進行合理處理與分析，從而為用戶提供設備故障診斷、歷史事件回放等多項功能，并且實現對設備的動態監護與維護工作內容的合理流轉，從而實現對整個空管系統設備自動化管理。同時，對專家系統進行合理應用，還可以實現對設備的維護。

2.2 平臺功能的實現

該平臺在具體構建過程中采用的為Hadoop架構，是現階段的一種主流架構，平臺將HDFS作為分布式文件系統，Hive為數據處理倉庫，HBas為分布式NoSQL列數據庫，而并行計算則利用MapReduce完成。該平臺在具體應用過程中的功能十分強大，比較常見的功能有：動態監控、數據挖掘、專家系統等。該系統在運行過程中，能夠對各空管設備采集金和監測的數據進行自動接收，具體以WebGIS、圖形、表格等不同形式呈現，并且在具體運行過程中，提供歷史數據查詢、警告等功能，對引擎進行合理分析，依據事先設定的模型，對數據進行合理挖掘與科學分析，對空管設備的關聯性和運行趨勢進行詳細分析，同時還應當對相關的維修單位，提供專家系統進行分析，從而確保維修單位工作的順利開展。

如果空管設備在應用過程中出現了故障，利用WebGIS地圖將會直接閃爍報警，并且向工作人員發出警報。此外，系統還提供了查詢設備運行情況的歷史信息，連接拓撲、狀態統計統計等多項強大的功能，并且為空管設備國產化提供了強有力的數據支持。

2.3 專家系統

專家系統模塊在運行過程中，主要通過空管設備領域對涉及的數據進行深度挖掘，從而得到大量的知識，并且將獲取的知識與專家經驗進行合理結合，通過具有專家推理方法的計算機模型，對人類專家處理問題的方式進行科學模擬，從而完成對設備故障的維修與排查。同時，專家模塊本身還具有自主學習能力，在應用過程中，可記錄新故障現象，并將該內容轉化為新的知識，然后完成相應的存儲操作，以供日后使用。

該模塊能夠對設備發生故障前一天的運行狀態和參數進行回放，通過設備運行參數內容，結合優化決策樹，對設備出現的故障原因進行準確描述，并且采取相應的措施對存在的問題加以解決。

3.大數據背景下空管的發展

空管數字化系統需要大數據進行深度結合，并且需要對涉及的內容進行深入分析，從而在未來對航空交通資源進行更加科學的配置。現階段，空管數字化系統更加注重避免語音通道擁擠，盡量消除在通話過程中可能導致飛行員和管制員在通話過程中出現的錯誤理解。如果，在不久的將來，加深對數據內容的分析，使空中交通預測的準確率能夠得到進一步提升，這不僅可以使空中交通的運行效率得到提升，而且確保空中交通運行的安全性。

在協同決策過程中，對空管大數據進行應用，可以適當對先進國家應用方式進行借鑒，從而促進協同決策的發展。現階段，我國將系統決策視作一個工具（系統），在未來可以美國應用的CDMGDP程序、機場需求圖等概念進行應用，在借鑒過程中，需要結合我國的實際情況，從而促進我國系統決策工作的發展。

空管大數據可以在空管風險與安全管理中應用，并且從具體應用情況來看也取得了不錯的成績。目前，我國應用的空管系統在風險和安全管理內容上，將重點集中在事后分析上，而在大數據技術的支持下，空管風險與安全管理與傳統模式會存在較大區別。具體表現如下：一線操作、班組管理、運行控制等空管運行的各個環節成為立足點，其中并不包括在大數據技術支持下的安全分析平臺以及工具與方法。

在空管大數據背景下，要想對大數據技術進行合理應用，還需要加強對大數據分析工具的研究。以2015年臨時航線的具體應用情況為例，對臨時使用航班數量與運輸總周轉比例進行分析。通過分析可知，在使用臨時航線航班參數后，回歸曲線校正系數增加明顯。但是，單數對航班征程率的影響并不確定。由于在問題分析過程中，無法明確臨時航線的使用對系統容量降低情況產生的具體反應（例如，因為天氣或者其他一些客觀因素產生的影響，導致原本正常的航線，無法被繼續使用，最終的結果是使系統中可用的航班數量減少），還是在運行正常的情況下，采用相應的增容措施，對存在的問題進行處理。因此，在日后的問題分析過程中，應當對相關的數據進行大量采集，并且需要加強對問題的分析與研究。由此可見，在大數據背景下，對先進的軟件平臺和算法進行開發，必須掌握大數據中的關鍵技術，只有這樣才能使現有的資源轉化為價值，供人們使用。

結語

空管大數據平臺的應用，為確保安全飛行、提高服務質量和工作效率都打下了堅實的基礎。但是，我們需要意識到，目前我國對空管大數據的開發程度還較低，處于發展階段，因此必須要加強對該方面內容的研究與分析，促進航空業健康發展。

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