通用航空應急計劃管理系統的設計與實現

李國玲 嚴歡 劉明 唐雪燕

【摘要】? ? 我國是自然災害最嚴重的國家之一，當發生自然災害時，通信中斷，交通受阻，傳統的陸地救援方式已經無法滿足高效性，及時性要求。通用航空應急救援因其靈活、高效、快速、施救范圍廣、受地形影響小等特點，在應急救援服務中具有不可替代的優勢。當前，民營通航企業開展應急救援業務的數量不多，且缺乏統一整合管理的平臺，無法有效應對大規模應急救援活動。亟需建立統一的通用航空應急計劃管理系統，整合全區域范圍內通航資源，進行統一管理、統一航線申請、統一任務執行，實現通用航空應急救援統一調度。

【關鍵詞】? ? 通用航空? ? 應急救援? ? 計劃管理? ? 航線申請

引言：

為了充分發揮航空應急救援機動能力強、響應速度快、救援范圍廣、受地形條件限制少的特點，在應急救援中開展人力物資輸送，點對點的緊急任務，空中指揮等任務，對減少災害對人民生命和財產安全的影響，提升國家整體應急突發事件的能力，具有十分重要的意義。本文在相關理論研究的基礎上提出通用航空應急計劃管理系統的設計與實現方法，建立統一的通用航空應急計劃管理系統，促進航空資源的統一管理和調度和航空資源的高效利用，提升通用航空應急指揮救援能力。

一、系統整體框架

應急航空救援服務系統總體架構為“5+N”架構，具體指：1套基礎設施、1套資源數據庫、1套應用支撐服務、1個航空應急計劃管理系統、1套標準運行規范和安全運維保障體系以及N種應用場景，如下圖1。

總體架構為主流的SOA面向服務體系架構，采用服務化應用的開發模式，硬件設備基于云計算平臺構建，數據治理系統和支撐平臺為業務應用的開發運行提供統一支撐服務和運行保障;同時，系統支持多端應用部署，滿足分布式應用場景的需要。

二、軟件設計

2.1技術路線

2.1.1采用跨平臺語言JAVA和JAVA EE開放標準的技術路線

JAVA具有面向對象、簡單易用、分布式、健壯性、安全性、平臺獨立與可移植性、多線程、動態性等特點，保證對異構系統的支撐、集成能力。采用J2EE技術架構，規范并簡化了應用系統的開發與部署，提高可移植性、安全性，使系統具備迭代更新、快速部署的能力，避免重復開發和過渡開發，降低應用升級成本，提高信息化應用能力。

2.1.2采用Spring Cloud的微服務系統架構解決方案

Spring Cloud是一系列框架的有序集合，它利用Spring Boot的開發便利性巧妙地簡化了分布式系統基礎設施的開發，如服務發現注冊、配置中心、消息總線、負載均衡、斷路器、數據監控等。Spring Cloud生態圈完善，擁有一套完善的服務治理、配置管理中心、網關、消息中間件等組件并持續更新，且在業界應用廣泛，技術支持相關資料豐富，便于提高系統可擴展性。

2.1.3采用前后端分離架構

系統采用主流的前后端分離架構，將后端服務與前端頁面展示分離，提供分布式、微服務、多端化服務基礎。前端使用Vue框架，采用MVVM架構模式，實現數據變更時刷新視圖，視圖變更時刷新數據。后端使用Restful風格提供接口，采用層次化的設計思想，主要分為控制層與業務層。

2.2功能模塊設計與實現

2.2.1飛行計劃管理

飛行計劃管理包括飛行計劃生成、飛行計劃審批、飛行計劃變更、飛行計劃狀態監控等。

2.2.2飛行計劃生成

飛行計劃是基于飛行任務進行制作的，飛行任務由外部接口提供。飛行任務包含任務名稱、任務描述和任務狀態三個屬性，根據某一飛行任務可新增多個飛行計劃。飛行計劃主要包含有計劃信息、事件描述、航空器信息、空域范圍、安全責任和其他。其中，計劃信息包含當前計劃的基本信息，如計劃名稱、申請公司、起飛落地時間、起飛落地機場等。航空器信息包含機型、機號等。空域范圍包含飛行計劃的飛行空域范圍，起飛機場、經停機場、降落機場以及各航段的飛行高度，系統采用基于GIS的航線標繪，系統操作直觀便捷。

1.飛行計劃審批。飛行計劃制作完成后，需要向上級航管部門進行計劃申請。系統提供飛行計劃審批申請模板管理，可根據選擇的模板，結合飛行計劃的基本信息、任務信息、航線規劃等，快速生成審批文件，同時無縫對接云平臺傳真，將審批文件一鍵發送。實現飛行計劃審批文件快速制作并發送，有效提升飛行計劃審批效率。飛行計劃審批文件向航管部門成功提交后，系統通過云平臺傳真輪詢方式自動接收批復信息，并將該批復信息和飛行計劃相關聯，實現飛行計劃的全生命周期狀態跟蹤。

2.飛行計劃變更。根據應急指令和應急救援任務變化，對已經制作完成的飛行計劃相關信息進行修改，并可根據飛行計劃審批模板重新提交飛行計劃變更申請，向航管部門重新提起飛行計劃審批。系統通過云平臺傳真接收批復信息，并將批復信息和系統飛行計劃信息相關聯，實現飛行計劃狀態跟蹤。

3.飛行計劃狀態監控。從飛行計劃的制作、申報、批復、放行、起飛到降落，對飛行計劃的全生命周期進行圖形化展示和監控，直觀查看當前飛行計劃所處階段。獲取鼠標焦點后，可展示某一階段的詳細信息。如航管部門的批復信息、放行信息、起飛信息等。同時用不同顏色注記當前階段是否順利執行。

2.2.3航空服務保障

1.航空服務保障。航空服務保障整合航路航線信息、航情保障、氣象保障等各類信息，與相關企業建立服務和聯動機制，為航空應急救援任務提供飛行服務保障。主要功能包括航線航路信息保障、航情保障、航空氣象保障等。

2.航情保障信息管理。圍繞航空應急救援任務和飛行計劃，提供航情保障信息的管理。對航情保障內容，如數字化飛行情報區區劃、空域管制區劃、進近區等進行數據接入，基于GIS地圖進行航情信息的可視化展現。在制作飛行計劃時提供航情保障信息參考。

3.氣象保障信息管理。氣象保障需要根據航路和任務地域的天氣情況給出合理建議，協助機組制定最快捷、安全的航行路線。精準預報任務區域風向、風速、溫濕度等氣象要素，選擇有利時機進行作業，提高作業質量。氣象保障主要包含天氣實況和天氣預報兩部分內容，天氣實況包含可見光、紅外云圖、雷達回波圖、閃電、短時強降水。天氣預報包含霧、暴雨、大風、強對流落區等未來6、12、24小時預報。

4.圖層疊加展示。結合 GIS 模塊進行疊加顯示，方便查詢查看，掌握飛行任務相關起降點、作業區域、航路沿途區域的氣象信息，并可根據氣象變化，為飛行計劃的制作、飛行任務監控提供數據支撐，便于對飛行任務進行合理調整。

5.氣象報文展示。對接全國主要機場發布的 METAR、TAF 氣象報文。可實時查詢與顯示通航機場天氣預報（TAF）、天氣報告（METAR）等各氣象情報數據信息，為通航正常安全飛行提供保障。

2.2.4采購結算管理

采購結算模塊，集需求發布、能力比選、服務采購、評價考核和費用計算于一體。方便各級用戶航空救援需求發起和服務采購，準確開展各類航空救援任務的評價考核工作。根據救援任務類型、作業區域、航空器噸位、風險級別等多方面因素建立航空應急救援服務采購價格體系，優化政府采購航空救援服務流程。建立統一的航空救援任務的評價考核標準，便于準確開展各類航空救援任務的評價考核工作，及時完成費用結算。

2.3數據庫設計

2.3.1數據庫邏輯劃分

應急救援航空服務系統數據庫，從邏輯上主要劃分為基礎地理（GIS）數據庫、航空救援資源數據庫、飛行計劃數據庫、氣象信息數據庫和采購結算數據庫五大類。

2.3.2基礎地理信息數據庫

基礎地理數據庫，主要包括基礎影像數據以及航圖數據。基礎影像數據是基于百度地圖API獲取影像地圖切片。航圖數據包含空域圖和航路圖。空域圖主要用于各種飛行的目視空中領航，為專用航圖補充目視資料，制定各類飛行計劃。空域圖標繪有機場、情報區、管制區等。航路圖中，包括航路點、VOR/DME、NDB、強制報告點、航路航線等。

2.3.3航空救援資源數據庫

航空救援資源數據庫主要包括通航企業數據庫、航空器數據庫、機場（含起降點）數據庫、水源點數據庫、航空器維修資源庫、航油保障資源、航材保障資源、航空救援隊伍類數據庫、航空救援裝備資產數據庫、救援物資資源數據庫、相關專家信息數據庫等。本系統航空救援資源數據庫由外部接口提供，因此系統不涉及該部分數據庫的設計。

2.3.4飛行計劃數據庫

飛行計劃數據庫主要包含在本系統中制作的飛行計劃信息，包括任務描述信息、計劃基本信息、事件描述、航空器信息、航行空域信息、安全責任和其他以及飛行計劃的審批信息。在飛行計劃相關數據中涉及到較多航空救援資源，此部分相關數據全部由外部接口提供，本系統不涉及該部分數據庫設計。

2.3.5氣象信息數據庫

氣象信息數據由網絡爬蟲程序從互聯網公開數據獲取，主要包括天氣實況、天氣預報。天氣實況包含可見光、紅外云圖、雷達回波圖、閃電和短時強降水。天氣預報包含沙塵、霾、霧、暴雨、降溫大風、強對流落區和臺風路徑。

2.3.6采購結算數據庫

采購結算數據庫主要包含有采購需求、合同管理、評價考核等相關數據表。采購需求包括任務類型、需求單位、作業區域、需求周期、簽約狀態、需求內容等。合同管理為簽訂飛行服務的合同信息，包括合同內容和價格等。評價考核是針對飛行任務執行情況進行評分，評分的依據作為后續任務執行推薦通航公司的依據。

三、結束語

本文設計和實現航空應急計劃管理系統。通過整合各類航空資源信息，結合空域圖、航線圖、實時氣象信息和預告氣象信息，基于地理信息系統，實現飛行航線快速繪制，提升了飛行計劃制作效率和便捷性。對飛行計劃申報模板進行管理維護，根據飛行計劃內容自動生成申報文件，通過云計算傳真服務實時無縫對接民航空管、部隊航管等審批部門，有效縮短飛行計劃擬制和申報時間，對于提升通用航空應急救援效率具有十分積極的意義。

參? 考? 文? 獻

[1] 陳克軍 METAR報和SPECI報 2019.9

[2] 呂煥亮. 基于靈活使用空域概念的扇區組合優化[D].中國民用航空飛行學院，2014.

[3] 周娟. 航路動態規劃模型和算法研究[D].中國民航大學，2015.