基于空管運行數據的分析與挖掘

顧曉緯

摘 ? 要：隨著經濟和科技水平的進步，我國民用航空業呈高速發展的態勢，空管運行的技術要求與復雜度也不斷提高。文章通過對民航華東空管局組織開發的科研項目運行數據進行統計并系統結合空管運行現狀和發展，探討一種在對自動化系統處理后的各類數據資源進行歸類處理后進行統計和分析、研究的方法。

關鍵詞：空管運行數據;數據分析;數據挖掘

空管運行數據分析在空管設備故障排查、航班統計分析、異常情況處理等方面具有重要作用。通過對ODSA系統的開發，可以為空管運行提供準確、及時的運行數據用于提升效率和科學規劃，幫助系統維護人員尋找、發掘運行風險。同時，還能在后續的深度開發中，更好地挖掘、利用空管自動化系統大量運行數據的價值。

1 ? ?自動化系統運行數據統計和態勢分析研究項目

1.1 ?背景分析

空管自動化系統在不間斷的運行當中會產生大量有潛在價值的數據，管制部門和設備維護部門在實際工作中都有業務分析統計的需求。ODSA系統正是為了解決規范和高效收集、分析各空管自動化系統的運行數據問題而存在的。

借助相應的接口轉換模塊，ODSA系統將日常運行數據收集存儲在標準化數據庫中，為今后進行常態化的關鍵數據統計分析和安全評估打下基礎。同時，也通過開發相應的定量分析工具，對空管自動化系統運行過程中的運行負荷、設備壓力和管制流量等各種指標進行定量分析和計算，用來幫助運行部門和建設部門不斷優化管理程序和系統配置，以便采取合理、有效的措施降低風險，更好地保障空管設備運行安全[1]。

1.2 ?系統特點

該系統的項目方案設計考慮到空管自動化數據的特點，首先，確保數據的完整性和可靠性。其次，突出統計的易用性和靈活性。最后，在系統的結構上確保可維護性和可擴展性。

1.2.1 ?數據的完整性和可靠性

ODSA系統數據的處理服務和數據庫服務分離，確保數據處理的正常、可靠。同時，采用可靠的自動備份策略確保數據安全，采用權限管理確保數據的使用安全。

1.2.2 ?功能的易用性和靈活性

操作界面依據空管業務的特點進行布局。總體界面設計風格符合軟件界面設計的業界通用標準。同時，可以靈活地使用已有的統計規則或使用基礎數據項自定義新的統計規則，以滿足新的需求。

1.2.3 ?結構的可維護性和可擴展性

為了在維護時不會影響到自動化系統的運行，ODSA系統與外部系統的接口設計在服務子系統通信服務模塊中，保持一定的獨立性，以便接口發生變化時盡可能不需要修改主體系統。系統在硬件配置、系統結構、接口規模和系統功能上應具有很強的可擴展性和開放性。系統采用軟件中間件技術實現應用軟件與硬件平臺無關，可移植性強。

1.3 ?功能需求

ODSA系統能夠滿足的用戶需求主要包括管制運行數據統計需求和設備運行數據統計業務需求兩大類。

1.3.1 ?管制運行數據的統計需求

管制運行數據的統計對象包括以下類型：（1）管制區、航路、航線、航路點、扇區飛行。（2）軍航、通航活動。（3）航班正常性、流量控制、管制員指揮量。（4）專機暨重要任務飛行。（5）航空器告警信息。

1.3.2 ?設備運行數據的統計需求

設備運行數據的統計對象包括以下類型：（1）主備自動化切換信息。（2）各節點主機運行時長、各節點資源使用情況、設備單元運行情況、網絡設備端口信息。（3）雷達BIAS曲線、GPS時鐘、DCL使用情況。（4）雷達數據和ADS-B數據質量分析。

1.3.3 ?其他配套功能需求

（1）接收、存儲并處理Asterix-Cat062綜合雷達信息格式輸出的數據;MH/T 4008—2000綜合雷達信息格式輸出的數據;MH/T 4029.3—2015自動化系統飛行數據格式輸出的數據。（2）必要的技術監控和系統管理功能，幫助技術保障部門用戶對本系統的運行狀態進行監控和管理。（3）防范與自動化系統互連中的安全風險，采用可靠的物理連接方式和安全技術，能防范對本系統服務器的網絡安全攻擊和病毒攻擊[2]。

1.4 ?系統架構

為了滿足上述需求，ODSA系統含有接口子系統、數據記錄、數據存儲、統計計算子系統、Web服務子系統和系統管理子系統幾個模塊，各模塊之間的關系及數據的傳輸存儲調用過程系統架構如圖1所示。

1.4.1 ?接口子系統

接口子系統分為外部接口處理和內部接口處理，分別用于實現本系統與外部系統的信息交換以及本系統內部各軟件模塊間的信息交換。

外部接口處理模塊為適應支持塔臺電子進程單系統接口、Asterix-Cat062綜合雷達信息接口、MH/T 4008—2000綜合雷達信息接口、MH/T 4029.3—2015自動化系統飛行數據接口等多種外部數據源的引接，針對每一種外部數據源，配置一個數據引接適配插件，通過標準的數據接收接口進行調用，完成數據的接收及存儲工作。

1.4.2 ?數據記錄子系統

數據記錄子系統包括預處理模塊和數據記錄模塊。后者通過內部信息接口從前者接收預加工的規格化數據后，存儲到系統數據庫。

預處理模塊獲取外部輸入信息，根據與各外部系統的信息規范進行解析，然后發送到工作流引擎，讓數據記錄模塊進行下一步處理。

數據記錄模塊通過獲取預處理模塊發送的規格化信息，根據信息類別存儲到不同的數據庫表中。

1.4.3 ?統計計算子系統

統計計算引擎負責后臺統計計算，并將計算結果存儲到統計數據庫中。后臺計算的目的是提高前臺查詢的響應速度，預先匯總各統計對象節點單位時間的數據。

后臺計算的運行方式為定時運行，需要計算的對象包括扇區、航路點和航段的分鐘、小時、日架次，包括數據的全量、增量、減量、均值、峰值等。

1.4.4 ?基礎數據庫

基礎數據庫中存儲了來自空管自動化系統eFeed，JADE輸出的與航空器有關的管制運行信息，主要包括航班基礎數據、扇區飛行記錄、航線飛行記錄、航路點飛行記錄、管制操作記錄、席位記錄、告警記錄等實體;來自塔臺電子進程單系統輸出的航班基礎數據、航班狀態記錄、跑道穿越記錄、跑道切換記錄等;來自自動化系統OASYS，TRACE等監控和日志設備的自動化系統設備狀態、雷達運行記錄、交換機運行記錄及切換時間等數據。

1.4.5 ?統計數據庫

流量統計庫中存儲包括扇區分鐘架次統計、扇區小時架次統計、扇區日架次統計、航段分鐘架次統計、航段小時架次統計、航段日架次統計、航路點分鐘架次統計、航路點小時架次統計、航路點日架次統計、分鐘平均架次、分鐘峰值架次、小時平均架次、小時峰值架次等，可以滿足對統計數據的及時調用。

1.5 ?系統的應用

通過對ODSA系統提供的運行參考數據以及人工核實的精確數據進行比對，ODSA提供的數據具有很高的準確性。已經在流量統計、臨時航線開辟決策、扇區劃設決策、空域流量管理、人員負荷管理等管制運行管理工作中提供了有效的參考。同時，為設備維護部門在設備的運行維護、故障隱患的排查、故障規律梳理等方面提供了依據[3]。

2 ? ?結語

基于空管運行數據的分析與挖掘，有助于識別風險源、排查故障和保障航行安全。通過對空管運行數據進行有效分析，能夠幫助運行部門不斷優化管理程序和系統配置，減少不安全事件要素。從歷史數據中找出潛在的有效信息，能更好地服務空管運行安全，同時，能為未來的發展規劃提供科學、準確的依據。

[參考文獻]

[1]黃帆.空管運行數據分析系統的研究與應用[J].科技信息，2012（4）：243.

[2]蔡舒影.基于空管運行數據的風險分析[D].南京：南京航空航天大學，2018.

[3]張文濤.基于空管運行數據的風險識別與分析[D].南京：南京航空航天大學，2016.