數(shù)字化信息技術(shù)在智慧機(jī)場中的應(yīng)用

劉陳仁浪

（成都雙流國際機(jī)場股份有限公司，四川 成都 610202）

一、數(shù)字背景下建設(shè)智慧機(jī)場的意義

在經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展的時(shí)代，只有先抓數(shù)字化、智能產(chǎn)業(yè)，才能最大限度地占領(lǐng)市場份額，保證自己不被社會淘汰。隨著出行次數(shù)的增加，由于其快捷舒適的出行特點(diǎn)，乘機(jī)出行已經(jīng)成為越來越多乘客的選擇。建設(shè)智慧機(jī)場的主要目的是提高機(jī)場運(yùn)營的效率和管理，減少地面人員數(shù)量，提高業(yè)務(wù)能力。在數(shù)字化背景下，創(chuàng)新傳統(tǒng)機(jī)場、建設(shè)智慧機(jī)場的重要性具體體現(xiàn)在四個(gè)方面：一是可以改善乘客的登機(jī)體驗(yàn)。智慧機(jī)場可以根據(jù)信息集成平臺對航班信息進(jìn)行及時(shí)跟蹤、管理和共享，使乘客能夠獲得準(zhǔn)確的服務(wù)信息。二是加強(qiáng)對機(jī)場工作人員的管理，提高服務(wù)質(zhì)量和工作效率，減少乘客在工作中的等待時(shí)間。同時(shí)，機(jī)場工作人員在辦理登機(jī)手續(xù)和安檢時(shí)與乘客保持溝通和互動，為乘客創(chuàng)造良好的服務(wù)體驗(yàn)。第三，緩解因遲到造成的航班延誤。機(jī)場可以利用乘客發(fā)送的無線信號鎖定乘客在機(jī)場的位置和當(dāng)前正進(jìn)行的流程，然后與航空公司討論是否等待乘客或關(guān)閉客艙起飛，以減少延誤時(shí)間。第四，提高管理水平。利用客流監(jiān)控功能，可以實(shí)時(shí)采集乘客數(shù)據(jù)，縮短安檢等待時(shí)間，提高運(yùn)營效率。

二、物聯(lián)網(wǎng)在智慧機(jī)場中的應(yīng)用

物聯(lián)網(wǎng)利用感知技術(shù)和智能設(shè)備對物理世界進(jìn)行感知識別，實(shí)現(xiàn)人與物之間的信息交互和無縫連接，實(shí)現(xiàn)對物理世界的實(shí)時(shí)控制、準(zhǔn)確管理和科學(xué)決策。

機(jī)場物聯(lián)網(wǎng)建設(shè)可分為四個(gè)部分：基礎(chǔ)設(shè)施平臺建設(shè)、網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施、物聯(lián)網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)和多種物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用。物聯(lián)網(wǎng)的核心是物聯(lián)網(wǎng)平臺的建設(shè)。該平臺遵循經(jīng)典的五層架構(gòu)，分為設(shè)備感知層、網(wǎng)絡(luò)傳輸層、數(shù)據(jù)資源層、業(yè)務(wù)支持層和應(yīng)用顯示層。專用網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，例如基于運(yùn)營商現(xiàn)有基站的NB IOT 和Lora 專用網(wǎng)絡(luò)。物聯(lián)網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)涵蓋平臺及功能架構(gòu)、設(shè)備接入、平臺互聯(lián)、接口開放、平臺應(yīng)用、安全管理等，本節(jié)主要介紹機(jī)場室內(nèi)外環(huán)境監(jiān)測物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用及人員/車輛定位。

一是機(jī)場室內(nèi)外環(huán)境監(jiān)測。建立環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)，對機(jī)場的整個(gè)區(qū)域和多個(gè)環(huán)境要素進(jìn)行監(jiān)測，包括航站樓的室內(nèi)環(huán)境、機(jī)房環(huán)境和衛(wèi)生間環(huán)境，以及室外風(fēng)速和風(fēng)向、水質(zhì)和降雨量，飛行區(qū)冰雪監(jiān)測和施工環(huán)境監(jiān)測，實(shí)現(xiàn)環(huán)境監(jiān)測預(yù)警應(yīng)用的可視化和智能化。該系統(tǒng)能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)控航站樓各區(qū)域的環(huán)境狀況，為處理火災(zāi)報(bào)警等突發(fā)事件提供有效的數(shù)據(jù)支持。

二是人員/車輛定位。定位系統(tǒng)有效支持室內(nèi)外導(dǎo)航、人員密度等應(yīng)用，并可進(jìn)一步挖掘其商業(yè)和管理價(jià)值。建議采用室內(nèi)終端側(cè)定位，在乘客通過區(qū)域設(shè)置藍(lán)牙信標(biāo)，通過定位引擎計(jì)算乘客坐標(biāo)信息，定位精度可達(dá)5m。對于室外飛行區(qū)的許多特種車輛，部署差分GPS 基站，以提高定位效率，減少天氣等環(huán)境因素造成的誤差，部署藍(lán)牙定位基站，解決航站樓及地道周圍GPS 信號覆蓋盲區(qū)問題。

三、大數(shù)據(jù)技術(shù)助力智慧機(jī)場建設(shè)

在智慧機(jī)場建設(shè)中，大數(shù)據(jù)技術(shù)可以全面收集機(jī)場空側(cè)、陸側(cè)、航站樓的各種數(shù)據(jù)信息，為機(jī)場的總體規(guī)劃、協(xié)調(diào)和業(yè)務(wù)處理提供數(shù)據(jù)指導(dǎo)，優(yōu)化乘客登機(jī)體驗(yàn)，確保機(jī)場安全可靠運(yùn)行。

結(jié)合機(jī)場的工作條件，大數(shù)據(jù)技術(shù)在智慧機(jī)場建設(shè)中的應(yīng)用場景包括停機(jī)位管理、旅客肖像、航班延誤預(yù)警、旅客時(shí)間規(guī)劃、高危旅客同行分析等。在本節(jié)中，將選擇兩個(gè)具有代表性的應(yīng)用程序場景進(jìn)行分析。

第一，航班延誤警告。技術(shù)人員可以利用大數(shù)據(jù)技術(shù)收集歷史飛行運(yùn)行數(shù)據(jù)，結(jié)合天氣、調(diào)度、日期等因素建立回歸分析模型，通過人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等算法預(yù)測航班到達(dá)時(shí)間，將預(yù)測時(shí)間與實(shí)際時(shí)間進(jìn)行比較，進(jìn)行航班延誤預(yù)警。在大數(shù)據(jù)技術(shù)的支持下，技術(shù)人員可以總結(jié)航班延誤的規(guī)律，明確影響航班延誤的因素，優(yōu)化機(jī)場的航班調(diào)度管理，給出準(zhǔn)確的航班延誤時(shí)間，為乘客調(diào)整行程提供參考。第二，乘客時(shí)間規(guī)劃。在大數(shù)據(jù)全面信息采集的基礎(chǔ)上，通過數(shù)據(jù)分析為乘客提供時(shí)間規(guī)劃服務(wù)，使乘客在飛機(jī)起飛前合理規(guī)劃行程，最大限度地發(fā)揮時(shí)間效用。為了避免乘客誤機(jī)，乘客時(shí)間規(guī)劃需要結(jié)合天氣數(shù)據(jù)、地面交通數(shù)據(jù)、旅客到機(jī)場的距離、航班到達(dá)時(shí)間、航班延誤等，計(jì)算旅客從所在地到機(jī)場的時(shí)間、在機(jī)場的等待時(shí)間或中轉(zhuǎn)時(shí)間，登機(jī)口客流等因素，為旅客提供最新的出發(fā)時(shí)間點(diǎn)。

四、人工智能在智慧機(jī)場中的應(yīng)用

人工智能技術(shù)是數(shù)字化技術(shù)的一個(gè)研究熱點(diǎn)。它與智慧機(jī)場的集成，可以用先進(jìn)的技術(shù)手段取代人工操作，提高機(jī)場運(yùn)行效率，豐富乘客體驗(yàn)。

“一帶一路”是智慧機(jī)場建設(shè)的核心。人工智能技術(shù)的應(yīng)用是基于人臉識別技術(shù)的。可為智慧機(jī)場提供個(gè)性化的機(jī)場顯示系統(tǒng)、身份證識別、身份識別和黑白名單，豐富智能機(jī)場的個(gè)性化服務(wù)，使我國機(jī)場與國際民航接軌，在“一帶一路”戰(zhàn)略中發(fā)揮空中交通的作用。

基于人臉識別技術(shù)的“One ID+機(jī)場”是智能機(jī)場發(fā)展的必然趨勢。該功能開發(fā)了基于圖像識別技術(shù)的人臉識別算法，實(shí)現(xiàn)了無需乘客感知的乘客人臉識別，改變了機(jī)場傳統(tǒng)的安檢人臉驗(yàn)證技術(shù)。

目前，我國三分之一的機(jī)場實(shí)施了“一個(gè)身份證+機(jī)場”計(jì)劃，大大減輕了安檢人員的負(fù)擔(dān)，提高了安檢的準(zhǔn)確性，避免了乘客誤機(jī)，甚至用人臉識別代替登機(jī)牌，實(shí)現(xiàn)人卡一體化。即使登機(jī)牌丟失，也不會影響乘客的正常登機(jī)，乘的服務(wù)體驗(yàn)也會得到顯著改善。

五、數(shù)字孿生在智慧機(jī)場中的應(yīng)用

機(jī)場現(xiàn)有的GIS 系統(tǒng)主要是二維的。近年來，三維GIS 技術(shù)的飛速發(fā)展，實(shí)現(xiàn)了實(shí)時(shí)信息的動態(tài)顯示和沙盤化，為機(jī)場協(xié)同調(diào)度提供了新的視角。將地理信息與物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)等技術(shù)相結(jié)合，打造數(shù)字孿生機(jī)場，實(shí)現(xiàn)時(shí)空大數(shù)據(jù)的顯示和分析能力，以“一張圖”全面支持智能機(jī)場的可視化應(yīng)用。通過三圍 GIS 可視化平臺構(gòu)建數(shù)字孿生機(jī)場的過程主要包括三個(gè)部分：一是通過傾斜攝影、BIM、三維仿真等技術(shù)，實(shí)現(xiàn)機(jī)場室內(nèi)、室外、地面和地下的全方位建模；第二，建設(shè)基礎(chǔ)地理信息系統(tǒng)，管理電子地圖、3 維模型等各種數(shù)據(jù)資源，同時(shí)二三維引擎支撐可視化展示、設(shè)備管理等；三是通過業(yè)務(wù)流程的表達(dá)和優(yōu)化，開發(fā)基于地理信息三維可視化的業(yè)務(wù)顯示系統(tǒng)，結(jié)合物聯(lián)網(wǎng)智能感知，實(shí)現(xiàn)車輛定位、導(dǎo)航等業(yè)務(wù)應(yīng)用，機(jī)場可視化指揮和應(yīng)急管理，推進(jìn)智能化管理和智能化決策。

六、數(shù)字化信息技術(shù)下智慧機(jī)場建設(shè)的機(jī)遇與挑戰(zhàn)

（一）機(jī)遇

1.信息技術(shù)的發(fā)展為智慧機(jī)場的建設(shè)提供了支撐。信息化作為民航力量發(fā)展的重要支撐，大數(shù)據(jù)、云計(jì)算、人工智能等前沿技術(shù)的快速發(fā)展以及與實(shí)體經(jīng)濟(jì)的深度融合，為建設(shè)更具體驗(yàn)性的“智慧機(jī)場”提供了解決方案。

2.航空運(yùn)輸業(yè)的快速發(fā)展為智慧機(jī)場的建設(shè)提供了空間

根據(jù)民航局公布的數(shù)據(jù)，“十三五”期間，我國新建機(jī)場74 個(gè)，改擴(kuò)建139 個(gè)，搬遷19 個(gè)，開展前期工作51 個(gè)。此外，將在京津冀、長三角、珠三角建設(shè)三個(gè)世界級機(jī)場群，完善華北、東北、華東、中南、西南、西北六個(gè)機(jī)場群，交通機(jī)場總數(shù)將達(dá)到260 個(gè)左右，中國機(jī)場業(yè)將迎來新的發(fā)展階段,；與此同時(shí)，通用航空也在蓬勃發(fā)展?！笆濉逼陂g，通用機(jī)場將達(dá)到500 多個(gè)，用于智慧機(jī)場建設(shè)的資金投入將繼續(xù)增加。根據(jù)前瞻性行業(yè)研究，預(yù)計(jì)“十三五”期間，中國智慧機(jī)場市場規(guī)模將超過200 億元。特別是以北京新機(jī)場為代表的超大型機(jī)場將加入“智慧機(jī)場”建設(shè)，市場規(guī)模將遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出上述預(yù)計(jì)。

3.軍民融合的發(fā)展為智慧機(jī)場的建設(shè)提供了新的契機(jī)

軍民機(jī)場一體化發(fā)展是民航局貫徹落實(shí)十九大精神和“十三五”規(guī)劃目標(biāo)的重要舉措。根據(jù)民航局公布的數(shù)據(jù)，中國運(yùn)營的軍用民用機(jī)場有64 個(gè)，占中國運(yùn)輸機(jī)場總數(shù)的28.4%。其中，民航和空軍共有59 個(gè)機(jī)場，占92%以上。軍民融合的深入發(fā)展模式必將推動更多軍民機(jī)場的智能化建設(shè)，為智慧機(jī)場建設(shè)帶來更大的機(jī)遇。

（二）挑戰(zhàn)

1.法律法規(guī)及行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)尚屬空白

“智慧機(jī)場”建設(shè)是一項(xiàng)新興業(yè)務(wù)。目前，與“智慧機(jī)場”建設(shè)相關(guān)的法律法規(guī)和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)尚屬空白，“智慧機(jī)場”的概念界定不明確。數(shù)字信息化條件下“智慧機(jī)場”建設(shè)所涉及的倫理問題不容忽視，也是未來智慧機(jī)場建設(shè)中需要關(guān)注的問題。因此，政府有關(guān)部門應(yīng)加快制定立法和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，為“智慧機(jī)場”建設(shè)提供法律保障。

2.行業(yè)信息化基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)需要進(jìn)一步完善

從建設(shè)智慧機(jī)場所需的基礎(chǔ)設(shè)施來看，我國機(jī)場一些重要信息系統(tǒng)的配置還存在不足，數(shù)據(jù)資源的準(zhǔn)確性和完整性有待進(jìn)一步提高。隨著第三代人工智能的開啟，在技術(shù)層面上，這是算法的進(jìn)步，它利用過去的數(shù)據(jù)預(yù)測未來的趨勢，AlphaGo zero的自主學(xué)習(xí)能力也是建立在大量精確數(shù)據(jù)基礎(chǔ)上的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，而智慧機(jī)場所需要的信息系統(tǒng)也像一個(gè)神經(jīng)中樞，需要大量精確數(shù)據(jù)的支持。因此，有必要加強(qiáng)機(jī)場網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)建設(shè)，提高整個(gè)行業(yè)的信息服務(wù)水平，為智慧機(jī)場建設(shè)提供基礎(chǔ)支撐。

3.非航業(yè)務(wù)水平在一定程度上掣肘了智慧機(jī)場建設(shè)

國內(nèi)機(jī)場在乘客服務(wù)水平上還存在不足，在經(jīng)營理念、經(jīng)營模式、管理水平等方面與世界先進(jìn)國家機(jī)場還有較大差距。特別是非航空業(yè)務(wù)水平較弱，所占比例相對較低，在一定程度上制約了智慧機(jī)場的建設(shè)；同時(shí)，專業(yè)人才儲備不足，不能完全滿足智慧機(jī)場建設(shè)、運(yùn)營和管理的需要。

4.行業(yè)數(shù)據(jù)資源尚未實(shí)現(xiàn)互聯(lián)互通

智慧機(jī)場的建設(shè)還需要整合整個(gè)機(jī)場服務(wù)鏈中政府和各利益相關(guān)者的資源，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)資源的共享，避免各方利益的競爭，形成數(shù)據(jù)孤島，無法實(shí)現(xiàn)整個(gè)機(jī)場的信息互聯(lián)；未來需要在民航整個(gè)生態(tài)鏈中逐步培育民航整個(gè)生態(tài)鏈條上的利益共享，以滿足未來智慧機(jī)場建設(shè)對海量準(zhǔn)確數(shù)據(jù)的需求。