大數(shù)據(jù)在民用航空中的應用分析

文/張鐸，民航局空管局運行管理中心

大數(shù)據(jù)在民用航空中的應用分析

文/張鐸，民航局空管局運行管理中心

大數(shù)據(jù)成為一種應用極其廣泛的技術和手段，進入到我國的民用航空領域之中，成為民用航空運營管理的強大助力和支撐，在將大數(shù)據(jù)應用于民用航空的過程中，可以更好地截取、管理、處理民用航空中的各種信息，挖掘民用航空信息的商業(yè)價值，使人們從中獲益。

大數(shù)據(jù)；民用航空；應用

當大數(shù)據(jù)儼然成為一種時尚和趨勢的背景下，我國民用航空領域也開始滲透和融入大數(shù)據(jù)的概念和技術，由于民用航空領域諸多復雜的結(jié)構(gòu)化、半結(jié)構(gòu)化、非結(jié)構(gòu)化等數(shù)據(jù)，而對這些數(shù)據(jù)的采集、處理、分析和管理極其關鍵和重要，為了更好地挖掘和利用這些信息數(shù)據(jù)，可以將大數(shù)據(jù)的技術和理念融入到民用航空領域之中，更好地推動我國民用航空的發(fā)展和進步。

1 大數(shù)據(jù)的概念及特點

隨著互聯(lián)網(wǎng)、云計算等新興技術的快速發(fā)展，大數(shù)據(jù)時代正以迅雷不及掩耳之勢進入到人們的視野，當人們的航空出行日益頻繁和增多的背景下，大數(shù)據(jù)進入到民用航空領域，顯現(xiàn)出如下一些特點：（1）體量大（Volume）。數(shù)據(jù)采集和分析的數(shù)量極其龐大，數(shù)據(jù)量大是其主要特點和基本屬性。（2）處理速度快（Velocity）。在信息數(shù)據(jù)量極其龐大的狀態(tài)之下，對于海量信息數(shù)據(jù)的處理速度也必然加快，以充分高效地實現(xiàn)對這些海量信息數(shù)據(jù)的利用。（3）類別多（Variety）。這主要是指在互聯(lián)網(wǎng)的時代背景下衍生出的各種結(jié)構(gòu)化、半結(jié)構(gòu)化、非結(jié)構(gòu)化的不同數(shù)據(jù)類別，這些不同的結(jié)構(gòu)化和異化的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)形態(tài)有其各自不同的特點。（4）真實性強（Veracity）。大數(shù)據(jù)是對現(xiàn)實世界的真實反映和折射，通過大數(shù)據(jù)可以實現(xiàn)對現(xiàn)實世界中各種不同事件的解釋、預測和評估。（5）潛在價值高（Value）。這是基于數(shù)據(jù)體量大的前提下而存在的，要通過對這些數(shù)據(jù)的潛在價值的充分挖掘，才能更好地發(fā)揮大數(shù)據(jù)的效用。

2 大數(shù)據(jù)在民用航空的持續(xù)適航的應用

在民用航空領域之中，持續(xù)適航是一個術語，是指確保飛行航空器在服役期間的適航性而采用的各種措施和行為，要依循現(xiàn)行有效的適航要求，其涵蓋的數(shù)據(jù)主要包括以下方面：（1）型號數(shù)據(jù)。它是指型號設計資料數(shù)據(jù)及符合性驗證資料數(shù)據(jù)。（2）制造數(shù)據(jù)。這是指飛行航空器在生產(chǎn)制造過程中可能影響其安全運行的偏離數(shù)據(jù)。（3）試飛數(shù)據(jù)。這是指飛行航空器在試飛途中可能威脅航空飛行器運行安全的故障、失效、缺陷性事件的數(shù)據(jù)。（4）機隊信息數(shù)據(jù)。這是指飛行航空器在役、在制期間的型號、數(shù)量、使用單位、使用時間等數(shù)據(jù)。（5）運營數(shù)據(jù)。這是指維修機構(gòu)對飛行航空器進行使用、維護、定檢、監(jiān)控所產(chǎn)生的各種數(shù)據(jù)，如：運營可靠性數(shù)據(jù)、適航指令、特殊適航信息通告等。（6）專題分析數(shù)據(jù)。這是指經(jīng)過數(shù)據(jù)處理和數(shù)據(jù)分析得出的數(shù)據(jù)，歸屬于非原始信息數(shù)據(jù)。

上述這些民用航空的持續(xù)適航數(shù)據(jù)具有大數(shù)據(jù)的“5V”特性，具體來說表現(xiàn)為：民用航空飛行運行中的持續(xù)適航工程數(shù)據(jù)的故障要快速處理以免影響其聲譽，符合大數(shù)據(jù)的處理速度快的特點；持續(xù)適航數(shù)據(jù)有不同類型，如：圖表數(shù)據(jù)、三維設計數(shù)據(jù)、二維生產(chǎn)制造數(shù)據(jù)等，具有較高的真實性；這些持續(xù)適航工程數(shù)據(jù)體量巨大、潛在價值高，可以利用分類回歸分析、聚類分析、關聯(lián)分析等數(shù)據(jù)挖掘技術和方法，實現(xiàn)對航空飛行的安全預測和風險決策。由此可見，在民用航空的制造、運輸視角來看，可以在數(shù)據(jù)的采集、存儲、分析處理等方面引入大數(shù)據(jù)理念，較好地促進我國民用航空的發(fā)展。

3 大數(shù)據(jù)在民用航空器維修方面的應用

在原有的民用航空器的維修方式中，主要是采用定期對航空器及其部件進行檢修或翻修的方式，進行維護和管理，這種定時預防性維修的原理有其自身的優(yōu)勢，然而也造成飛機設備的利用率低、維修成本增加的問題。為此，可以將大數(shù)據(jù)引入到民用航空器的維修應用之中。

可以在航空器上配備先進的儀器設備，如：飛機狀態(tài)分析和管理系統(tǒng)（ACAMS），通過該系統(tǒng)實現(xiàn)對飛行設備信息的數(shù)據(jù)采集和分析，并對故障部件進行準確的判斷，將判斷信息反饋給地面維修技術人員，使之預先準備航材備件及拆裝工具，及時更換以減少航班延誤的風險，較好地提升航空器的飛行安全裕度。還可以采用飛機狀況管理系統(tǒng)（AHM），通過對飛行航空器飛行期間的數(shù)據(jù)采集、統(tǒng)計和分析，以較好地預測故障、擬定維修方案，較好地節(jié)約飛機故障而引發(fā)的延誤費用。還可以普及推廣應用SAP數(shù)據(jù)軟件系統(tǒng)，依照不同規(guī)模的航空航天管理的要求，提供精準、實時的航空維修管理服務，提速快速完善的維修服務，內(nèi)容涵蓋基地維修、外場維修、部件維修等全過程，減少零件更換維修的出錯率。同時，SAP數(shù)據(jù)軟件系統(tǒng)還可以建構(gòu)飛機故障模型，較好地預測飛機故障，以達到預測性維修的狀態(tài)，確保飛機的健康運行狀態(tài)，較好地節(jié)約維修成本。

4 大數(shù)據(jù)在民用航空的飛行延誤預警應用

在短周期航班計劃的飛行延誤預測之中，可以基于時間序列數(shù)據(jù)建構(gòu)時間序列模型，對航空飛行歷史行為進行客觀的記錄，并分析和挖掘時間序列數(shù)據(jù)中隱含的內(nèi)在關聯(lián)性，找尋其中隱藏的變化規(guī)律，以較好地實現(xiàn)對未來航班運行狀態(tài)的預測和判斷。

在對航空飛行的時間序列數(shù)據(jù)進行挖掘應用的過程中，主要應當做好以下幾個方面的工作：

1)時序數(shù)據(jù)的預處理。要對海量的時間序列數(shù)據(jù)信息記錄進行數(shù)據(jù)預處理，以此保證數(shù)據(jù)的可信度，在對數(shù)據(jù)預處理的前提下才能進行數(shù)據(jù)的分析，以較好地提高分析結(jié)果的準確性。

2)時序數(shù)據(jù)的變換。這是對時序數(shù)據(jù)記錄的壓縮和維數(shù)的約簡，以實現(xiàn)對時序數(shù)據(jù)的描述的變換過程。

3)分類問題。通過時間序列分類模式，可以較好地實現(xiàn)對指定航班計劃的延誤預測和分析。

4)聚類問題。這是運用時間序列聚類研究的方式，實現(xiàn)對復雜動態(tài)數(shù)據(jù)的分析。

5)異常檢測。運用時間序列數(shù)據(jù)的預處理方式，發(fā)現(xiàn)隨機的關聯(lián)性變化，而極少出現(xiàn)的變化即歸屬于異常模式，通過對異常的檢測可以較好地應用于民航領域之中。

綜上所述，大數(shù)據(jù)在民用航空中的應用極其重要和關鍵，可以更好地應對我國民航運輸業(yè)的快速發(fā)展態(tài)勢，對民用航空的大數(shù)據(jù)進行處理和分析，以更好地促進和提升我國民航運輸?shù)陌踩煽啃裕皶r發(fā)現(xiàn)民用航空領域中存在的潛在不安全事件。

[1]民用飛機的重心安全裕度分析[J]． 李秋．科技信息． 2012(26)

[2]協(xié)和飛機起飛失敗速度計算的程序設計研究[J]． 趙文智,韓文秀．計算機工程與應用． 2008(23)

[3]基于云模型的連續(xù)下降最后進近(CDFA)過程的安全裕度研究[J]． 高揚,侯衍琛．交通信息與安全． 2015(04)

[4]一種機載測試網(wǎng)絡數(shù)據(jù)分析回放方法[J]． 賈雨,劉升護,吳海東,王爽．中國科技信息． 2017(19)