空管行業實現“智慧通導”的關鍵路徑探究

祁振杰

民航貴州空管分局 貴州 貴陽 550005

引言

民航業作為我國經濟社會發展的重要戰略產業，智慧民航建設又是作為民航業“十四五”時期發展的主線，智慧空管作為智慧民航建設四大模式形態（智慧出行、智慧空管、智慧機場、智慧監管）之一。空管行業作為民航重要組成部分，行業的發展高度依賴于信息技術的發展，“智慧空管”的實現完全依靠空管行業內信息技術與通導技術應用與發展，即所謂“智慧民航，技術賦能”、“智慧空管，通導先行”。

1 通導現狀

近年來，各地區空管單位的通導運維部門已經建立起來的“通導設備運維系統”（有的地區稱為電子值班系統），使通道設備設施的運行信息在收集、統計、分析方面，已經從原來的人工收集數據、統計發展到基于運行數據的統計、分析，由此可見信息化應用將大力促進空管的通導設備運維的數字化、平臺化、智能化發展，最終達到“智慧通導”的目標。

當前階段，隨著新技術的應用，空管行業內通導設備規模的不斷擴大，智能化、智慧化的通導運維建設，在現有技術維護人員規模微增長的情況下，如何避免通導運維“內卷化”的現象，對于通導專業智慧化、智能化的監控、巡檢、應急切換、統計的研究顯得尤為重要。

隨著云計算、大數據、5G技術、物聯網、人工智能、區塊鏈等領域的飛速發展，使智慧空管、智慧通導的實現成為可能。直面各類信息技術發展，通導專業信息化、數字化的發展可以有效地推進空管運行“以人為主”向“人機共治”，再到“機主人輔”的發展。

目前，在空管行業的內部，業務發展分為3個階段：

以人為主：程序管制、人工發報、紙質進程單；設備運行信息人工記錄、人工統計、分析。

人機共治：管制高度依賴通導設備，對航空器指揮（看得見、聽得見），通導設備的管理（監控、巡視巡檢、應急切換）高度依賴于各個系統的監控上進行，比如切換服務器、主備狀態、切換通道等。

機主人輔：多種信息、數字化技術的引入，將實現設備的“智能化、智慧化”的推薦、輔助，為人工干預進行最后決策提供技術支撐。

當前，空管行業內部的管制用戶使用的設施設備，主要分為三類，一種是以軟件為主的系統，如空管自動化、塔臺管制自動化、ADS-B數據站、CDM、AMISV、D-ATIS/DCL、流量管理系統等；另外一種設備是以硬件為主，如內話系統、雷達、ADS-B地面站、儀表著陸系統、導航系統、VHF共用系統等[1]。第三種設備主要為基礎支撐設施設備，如供電系統（包含市電、UPS、蓄電池等）、傳輸系統（民航數據網、光纖環網設備、微波設備、衛星傳輸等）。

2 智慧通導的4個方面

2022年7月9日，在全國民航年中工作會議上提到“以智慧民航建設為主線，加強民航領域應用基礎研究和技術研發，推動數字技術與民航運行、服務和管理深度融合，加快實現數字化轉型”。智慧民航需要“數字技術與運行等深度融合”、“實現數字化轉型”，作為智慧民航的重要組成部分——“智慧空管”之中的“智慧通導”，首先需要數字化、信息化，各個系統的信息匯聚在一個統一的信息平臺、互聯互通，然后實現設備智能化，最終實現通導設備智慧化目標。

“智慧通導”的關鍵實現路徑，可以由數字化→信息化→平臺化→智能化→智慧化。

未來的各類系統的建設過程中，空管內部應該避免再進行建設“煙囪式”的信息系統，需要進行信息系統集成，打通各個信息系統的互聯互通，實現系統間的數據信息共享，將共享數據接入“共享信息平臺”，關鍵目標為“實現各類數據”共享與互通。如圖1所示，通過利用各類信息技術，努力實現“智慧通導”的四個方面，智能監控、智能巡檢、智能切換、智能統計。

圖1 智慧通導的四部分

2.1 智能監控

隨著空管行業的發展，一些重要機房（比如空管小區、塔臺小區）內的設備規模、建設規模已經從數套設備，上升為幾十套、甚至上百套的系統，各類終端數量成百上千。面對如此大規模的設施設備，單靠值班人員7×24小時的人工監控、2小時定期巡視等人工手段，已無法滿足目前設備類大規模機房的發展要求。目前，因“發展需求”促進通導專業大力發展至“機主人輔”的階段，在通導專業內部有條件、有基礎，并且可以借助信息技術的發展及早實現。

智能監控——智能告警提醒（自動發信息、打電話），將通導設備設施的監控狀態、網絡狀態、硬件指示燈、軟件運行狀態（CPU、內存占用）等各類監控信息通過“統一的監控平臺”傳遞給運維技術人員進行后續處理。

利用現有一些基礎技術（供電、信息技術、硬件、軟件、數據庫）與通導業務分開，通過遠程監控、集中監控，多個系統的監控的融合，將監控信息匯集，主要涉及如下5個方面：

2.1.1 環境監控。動力與環境的監控，利用現有的動環監控，對通導設備運行環境的監控，及時將涉及動力、溫度、濕度的信息報送至統一的信息匯聚平臺，電話或短信自動告警平臺。

2.1.2 安防監控。安防攝像頭監控系統，可以匹配人員、機房監控，助力機房管理。

2.1.3 室外單元監控。通導設備室外單元監控運行狀態。

2.1.4 室內設備設施監控。監控各類設備的CPU、內存、網絡狀態、軟件運行狀態等設備設施運行信息。

2.1.5 靜態資產監控管理。監控在庫重點備件的數量，數量小于設定數值后，給出提示、提醒。

2.2 智能巡檢

智能巡檢——日巡檢、月維護、季度維護、年維護建立在“智能監控”的基礎之上，釋放出運維人員的部分精力，基于技術手段的巡檢，可以充分發揮技術的優勢——“機主人輔”，使日巡檢工作實時進行[2]。

通過技術手段，實現月維護、季度維護、年維護中各類系統的定期備份、定時切換主備服務器或者主機，驗證備用狀態的設備設施的運行狀態；利用設備設施的智能監測、檢測，實現UPS放電測試，直流屏電池內阻檢測。

2.3 智能應急切換

智能應急——建立在“智能監控”與“智能巡檢”基礎之上，當發生設備故障告警或者狀態異常的情況下，智能應急切換方式，切換至工作在正常的狀態設備。當前的設備設施的切換，主要包含以下部分。

2.3.1 基礎供電的切換。供電的智能切換，如雙路市電的切換、市電到油機的切換、油機自動啟動等。

2.3.2 基礎傳輸的切換。傳輸雙鏈路的智能切換，如傳輸鏈路、雙路由傳輸的自動切換等。

2.3.3 信號源的切換。涉及各類信號的智能切換等。

2.3.4 系統設備的切換。整套系統的主、備用狀態的切換，系統中核心服務器進行智能切換等。

2.4 智能統計

智能統計。建立在統一的信息平臺之上，實現如下及部分的智能統計（設備資產、工作量、故障管理等統計）。

2.4.1 資產的統計。通導設備資產的智能統計，從型號、序列號、地點、安裝位置等方面，對在用設備、新接入信息平臺的設備進行資產統計、故障設備信息的統計。

2.4.2 人員工作量統計。通導維護人員工作量的統計，維護工作內容的各類統計等。

2.4.3 故障管理類的統計。通導設備故障管理類的統計，包含多種類別信息，如設備故障類型（比如軟件、硬件、人為等類型）、故障的時間、時長等。

3 智慧通導的關鍵實現路徑

通過對通導運行維護以及建設方面，下文將描述從三個方面實現智慧通導的關鍵路徑，千里之行始于足下[3]。

3.1 關鍵路徑之一：搭建多種平臺

3.1.1 信號引接的平臺。雷達信號、ADS_B信號、多點信號、轉報信號、VHF信號、電話信號等各類信號的引接，通過建立統一的信號引接平臺進行管理。

3.1.2 數據交換的平臺。空管自動化與塔臺管制自動化系統的同步數據、飛行計劃數據、CDM數據、停機位信息、通播版本信息、氣象自觀數據等各類共享數據，主要包含兩種接入方式，一種是IP方式的數據接入，另一種是異步信號的接入。建立數據交換平臺，可以通過基于全系統信息管理（SWIM）技術進行數據交換，統一管理。

3.1.3 監控告警信息匯聚平臺。將各類通導設備設施的告警、提示信息匯聚在一個統一的平臺進行管理，便于分發、提醒提示通導設備運維技術人員。監控告警信息匯聚平臺可以通過基于Zabbix或Nagios的對通導運維設備進行監控，實現監控信息的匯總管理。

3.1.4 “私有云”空管虛擬化平臺。依托于國內成熟的企業產品“阿里云”框架、“騰訊云”框架、“華為云”框架或者國外的VMware產品建立覆蓋整個空管行業的空管局的虛擬化平臺、私有云平臺，實現通導多種設備設施系統的虛擬化平臺運行、基于“私有云”運行。

3.2 關鍵路徑之二：信息系統集成

通過信息系統集成技術，將現有的通導專業的各類信息系統的集成，不再是“煙囪式”的信息系統，達到一個統一平臺“集中”管理、監控[4]。通過統一平臺的短信貓、自動撥打電話等方式實現，設備監控、故障信息實時傳遞至運維人員，而不僅僅依賴于人工監控。

作為一個高度依賴信息化的空管行業，將現有信息系統集成，把正在建設、規劃建設的各類信息系統集成于統一的信息平臺，有利于集中監控、信號引接、數據共享。

3.3 關鍵路徑之三：建立基于網絡信息安全的統一架構，保障空管通導專業信息系統的安全運行

“沒有信息化就沒有現代化，沒有網絡安全就沒有國家安全”，基于統一的網絡安全架構的各類信息系統，才能使空管行業安全、穩定的運行。

目前，空管行業內的多套信息系統的網絡信息安全重要性不言而喻，比如空管自動化系統已經列為等級保護三級系統、關鍵基礎設施系統，但是該系統在網絡信息安全方面存在的短板日益凸顯，所以在空管行業內建立統一的網絡安全架構，來保障空管各類信息系統的網絡信息安全尤為關鍵與迫切。該架構必須能保障空管內各類信息系統的集成、信號的引接、數據的共享、集成等方面的網絡信息安全。

4 結束語

本文從通導運行維護、建設的角度，通過分析通導專業在“智慧化”所涉及的4個方面，探究“智慧通導”實現的3個關鍵路徑。通過關鍵路徑的描述，從搭建平臺、信息系統集成、建立基于網絡信息安全的統一架構3個關鍵路徑，使“智慧通導”相關的智能監控、智能巡檢、智能應急切換、智能統計得以實現。筆者期望本文能夠達到與廣大從業人員交流分享的目標。