機場飛行區運維業務數字化轉型研究

陳焱

（大連國際機場集團有限公司，遼寧 大連 116033）

0 引言

當前我國各機場運維管理工作為對標機場使用手冊制定規范、運輸機場運行安全保障能力綜合評估等行業，制定了基本成熟的各業務規范制度及作業規程，根據不同業務需要建設了多個業務系統，結合人工實現一線人員業務操作。而在流程管理層面多表現為通過紙質文件的線下協同，存在數據源頭不真實、數據傳輸不實時、數據融合度低、協同效率低下、責任鏈模糊的風險。

飛行區管理是機場運行安全管理的核心，涉及的業務板塊多、設施設備多、從業人員多、規章規范多，安全壓力大。若飛行區總體運行態勢、安全風險和薄弱短板不能及時被掌握和準確評估，就無法對下一步工作重點給出有效指導。因此，迫切需要開展飛行區運維工作的數字化轉型工作，以提高各業務系統信息化支撐能力，破除“信息孤島”，利用數據驅動業務[1]，搭建一套面向飛行區各業務板塊的綜合應用與管理系統，輔助管理決策，引導業務創新。

1 數字化轉型實施路徑

數字化轉型建立在電子化基礎之上，進一步觸及核心業務，對業務組織活動、流程、業務模式和員工能力進行系統性的重新定義。

機場數字化轉型須堅持面向對象的原則，實施路徑可劃分：首先對飛行區涉及的人、設施、設備物理實體以及業務過程的邏輯實體開展數據管理；然后對業務過程進行梳理，按業務板塊進行分類，在每個類別之下分解成多個閉環的業務操作和管理的具體事件；最后采用計算機編程搭建軟件平臺業務功能，并通過加載管理規則實現業務的數字化流程閉環管理。

結合《中國民用航空局關于印發智慧民航建設路線圖的通知》中“智慧機場—全要素精準監控與預測/機場設施智能維護保養”的場景試點[2]，機場飛行區運維業務的數字化轉型成果應是基于“BIM+工程GIS+IoT”技術搭建飛行區數字底座，通過業務運行期間的數據積累，實現飛行區業務運行狀態的自動監視、不正常事件的報警/溯因/自動化處置。

2 飛行區運維業務梳理

機場飛行區主要包括道面管理、地下管網管理、圍界設施管理、鳥防管理、凈空管理、FOD 入侵管理、助航燈光管理、泛光照明及標識牌管理、無動力設備管理、機位狀態管理、飛行區準入管理、飛行區監管等業務模塊[3]。

3 飛行區運維管理系統搭建

圍繞“全流程、全場景、全要素”的有關要求，統一歸并各類管理和服務流程，重構運行管理標準及處置工作機制，完成業務流程建模，即“BPMN”，搭建出大連機場飛行區運維管理系統（見圖1）。

圖1 大連機場飛行區設施智慧化運維系統主界面

3.1 數據管理

數據定義：針對大連機場飛行區智慧化運維獨有的運維數據制定數據標準，制定飛行區設施數據字典、元數據與主數據表等，實現數據的共享、交互和應用，減少不同系統間數據轉換的工作。

數據質量管理[4]：對外部獲取和該項目定義的數據建立完整的數據質量管理體系，明確數據質量管理目標、控制對象和指標、定義數據質量檢驗規則、執行數據質量檢核，生成數據質量報告。通過數據質量問題處理流程及相關功能實現數據質量問題從發現到處理的閉環管理，從而促進數據質量的不斷提升。

數據建模：先對系統各模塊業務進行業務抽象與分析，從而進行邏輯數據建模，包括設施運維實體結構模型、運維事件對象模型、信息處理流程模型、數據交換模型、組織結構模型等。

數據庫設計：采用數據庫設計專業工具，基于數據模型進行進一步細化，將邏輯數據模型轉換成支持關系型數據庫的物理數據模型，實現對飛行區設施運維數據的統一存儲和管理。

3.2 場景建模

三維場景建模是以飛行區真實場景為建模對象，對道面、燈光、野生動物防范設施、道面設施、土面區域、機位、地下管線、機具設備及車輛、飛行區內主要建筑物、航站樓及附屬建筑物和機場外圍等區域建立三維模型，依據《民用運輸機場建筑信息模型應用統一標準》（MH/T 5042—2020）建模標準，模型的幾何表達等級不低于G2。同時，結合各業務需求構建數字孿生機場，為仿真模擬、實景演練、決策分析等業務功能提供基礎。

3.3 業務功能

3.3.1 道面管理模塊

道面管理模塊主要基于機場現有飛行區道面管理系統進行功能研發。主要功能如下：

巡檢路徑模擬：依據飛行區道面管理系統提供的巡檢記錄將巡檢路徑在三維電子地圖上進行模擬。

巡檢預案設定：根據道面日常巡檢范圍及路線設定巡檢預案，巡檢預案路線標記關鍵巡檢點位，用于在飛行區三維場景內進行巡檢預案模擬。

巡檢區域統計：應用熱力圖并結合三維地圖場景統計巡檢重點區域，更為直觀地展現巡檢頻率。

維修統計：對飛行區道面管理系統的維修數據進行統計，并在三維地圖場景進行區別性展示，用戶可以查看該區域歷史維護信息。同時，可以根據時間、區域對道面維修信息以柱狀圖或者餅狀圖的方式展現。

病害統計：按道面板塊所處區域和病害嚴重程度進行加權處理，按處理結果進行統計，并在三維地圖場景上進行區別性顯示。用戶可以查看病害區域當前狀態。

SCI 統計[5]：依托于飛行區三維場景，將SCI 結果數據與部位、區域、單元、板塊進行關聯。用戶可以查看各板塊的SCI 數值。

SCI 預測：依據機場提供的《機場道面檢測報告》基本數據，并結合SCI 統計分析結果，對SCI 趨勢做預測，以折線圖的方式進行展現。同時，根據民航標準設定SCI 閾值，對于超出界限的板塊進行報警提示。

PCI 統計：依托于飛行區三維場景，將PCI 結果數據與部位、區域、單元、板塊進行關聯。用戶可以查看各板塊的PCI 數值。

PCI 預測：依據機場提供的《機場道面檢測報告》基本數據，并結合PCI 統計分析結果，對PCI 趨勢做預測，以折線圖的方式進行展現。同時，根據民航標準設定PCI 閾值，對于超出界限的板塊進行報警提示。

跑道和滑行道道面平整度統計：依據機場提供的《機場道面檢測報告》中平整度數據，統計該區域的歷史數據，展現該區域的平整度趨勢。

跑道和滑行道道面平整度預警：根據平整度統計與預測結果，依據民航相關標準設定閾值，當實際情況超出閾值后進行自動報警。

跑道道面抗滑性統計：依據機場提供的《機場道面檢測報告》中抗滑性數據，統計該區域的歷史數據，展現該區域的抗滑性趨勢。

跑道道面抗滑性預警：根據抗滑性統計進行預測，依據民航相關標準設定閾值，當實際情況超出閾值后進行自動報警。

3.3.2 燈光管理模塊

燈光管理模塊由助航燈和機坪照明設施兩個子模塊組成。

（1）助航燈光子模塊

助航燈光巡檢：電腦端及移動端開發助航燈光巡檢功能，主要為現場一線人員提供巡檢信息（巡檢區域、巡檢燈具編號、巡檢現場照片等）以及巡檢人員信息的錄入，巡檢流程跟蹤，巡檢信息歸檔。

助航燈光維修：電腦端及移動端開發助航燈光維修功能，主要為現場一線人員提供維修信息（維修燈具編號、維修前燈具照片、維修后燈具照片等）以及維修人員信息的錄入，維修流程跟蹤，維修信息歸檔。此外，電腦管理系統可以對移動端進行派單，實時查看當前任務執行狀態。

助航燈光狀態仿真：在三維場景內展現助航燈光照度、顏色、光照范圍與朝向，對飛行區助航燈光運行狀態進行仿真模擬。對于損壞燈具可以高亮顯示，用戶可以更為直觀地判斷受損燈具對于飛行區其他設施設備的影響。同時，用戶可以查看燈具歷史維修信息、損壞信息等。

助航燈光監控預警：根據飛行區燈光管理系統提供的電流、電壓及功率數據與燈光運行標準進行自動分析與判斷，對于設備異常情況，系統自動報警。

助航燈光電量統計：系統根據時間對飛行區內助航燈光耗電量進行統計，耗電量結果以柱狀圖形式進行展示。用戶可以自行進行查詢與檢索。

燈具損壞統計：系統根據損壞類型、燈具損壞所在區域對飛行區內助航燈光進行統計，以柱狀圖形式進行展示。用戶可以自行進行查詢與檢索。

燈具維修統計：系統根據時間對飛行區內助航燈光損壞維修進行統計，以柱狀圖形式進行展示。用戶可以自行進行查詢與檢索。

備品備件預測：根據燈具損壞數量并結合飛行區資產管理系統預測下年度該設備備品備件數量，其分析預測結果以報表形式輸出，為部門采購提供相關依據。

（2）機坪照明設施子模塊

機坪照明設施巡檢：電腦端及移動端開發機坪照明設施巡檢功能，主要為現場一線人員提供巡檢信息（巡檢區域、巡檢機坪照明設施編號、巡檢現場照片等）以及巡檢人員信息的錄入。

機坪照明設施維修：電腦端及移動端開發機坪照明設施維修功能，主要為現場一線人員提供維修信息（維修燈具編號、維修前燈具照片、維修后燈具照片）以及巡檢人員信息錄入界面。此外，電腦管理系統可以對移動端進行派單，實時查看當前任務執行狀態。

高桿燈仿真：在三維場景內展現高桿燈照度、顏色、光照范圍與朝向，對飛行區高桿燈運行狀態進行仿真模擬。對于損壞燈具可以高亮顯示，用戶可以更為直觀地判斷受損燈具對于飛行區其他設施設備的影響。同時，用戶點擊單個燈具可以展示歷史維修信息、損壞信息等。

高桿燈監控預警：根據機坪照明設施智慧管理系統提供的電流、電壓及功率數據與高桿燈運行標準進行分析判斷，對于異常設備系統進行自動報警。

高桿燈電量統計：系統根據時間對飛行區內高桿燈耗電量進行統計，耗電量結果以柱狀圖形式進行展示。用戶可以自行進行查詢與檢索。

燈具損壞統計：系統根據損壞類型、燈具損壞所在區域對高桿燈進行統計，以柱狀圖形式進行展示。用戶可以自行進行查詢與檢索。

燈具維修統計：系統根據時間對高桿燈維修進行統計，耗電量結果以柱狀圖形式進行展示。用戶可以自行進行查詢與檢索。

備品備件預測：根據燈具損壞數量并結合飛行區資產管理系統預測次年該設備備品備件數量，其分析預測結果以報表形式輸出，為部門采購提供相關依據。

由上分析，公眾認同在刑事立法政策的形成中地位重要，但如何在刑事立法政策形成中理性地予以疏導并最終文本化，卻是一個困擾各界的難題。從整個社會發展過程來看的，在某一個時期某一方面的某一個具體事件中，公眾的意見不一定總是正確的、先進的，尤其在刑事司法過程中，我們可以看到公眾意見的一些先天不足。

3.3.3 野生動物防范模塊

野生動物防范主要包括鳥擊航空器防范、非鳥類野生動物對航空器威脅的防范兩部分。由機場現狀，此期建設只包含鳥擊航空器防范與驅鳥設備管理。

驅鳥設備巡檢：電腦端及移動端開發驅鳥設備巡檢功能，主要為現場一線人員提供巡檢信息（巡檢設備編號、巡檢設備現場照片等）以及巡檢人員信息的錄入。

驅鳥設備維修：電腦端及移動端開發驅鳥設備維修功能，主要為現場一線人員提供維修信息（維修驅鳥設備編號、維修前驅鳥設備照片、維修后驅鳥設備照片等）以及驅鳥設備維修人員信息的錄入。此外，電腦管理系統可以對移動端進行派單，實時查看當前任務執行狀態。

鳥情狀態仿真：通過對接飛行區鳥情監測系統的實時數據，將鳥情分布狀態在飛行區三維地圖疊加，并實現鳥情分布狀態隨時間變化的動態模擬。

報警統計：系統根據時間對飛行區內鳥情報警記錄進行統計，結果以柱狀圖或者餅狀圖形式進行展示，同時在飛行區三維地圖上顯示鳥擊位置等基本信息。用戶可以自行進行查詢與檢索。

鳥情預警：根據飛行區鳥情監測系統提供鳥類監測數據，在跑道建立下滑道模型，鳥類侵入飛行區后，系統依據鳥類與下滑道模型的相對位置關系，進行預警。

鳥擊頻次預測：依據“飛行區鳥情監測系統”的歷史數據，預測鳥類下年度入侵頻次。

3.3.4 道面設施管理模塊

按規范道面設施包括標志與標志物、標記牌等。由于機場現狀，此期建設只包含標志、標線部分。

標志標線巡檢：電腦端及移動端開發標志標線巡檢功能，主要為現場一線人員提供巡檢信息（巡檢區域、巡檢現場照片）以及巡檢人員信息錄入界面。

標志標線維修：電腦端及移動端開發維修功能，主要為現場一線人員提供維修信息（維修前標志標線照片、維修后標志標線照片）以及巡檢人員信息錄入界面。此外，電腦管理系統可以對移動端進行派單，實時查看當前任務執行狀態。

巡檢區域統計：應用熱力圖并結合三維地圖場景統計標志標線巡檢重點區域，更為直觀地展現巡檢頻率。

維修統計:對標志標線維修數據進行統計，并在三維地圖場景進行區別性展示。用戶點擊維修區域可以查看該區域歷史維護信息。同時，可以根據時間、區域對標志標線維修信息以柱狀圖或者餅狀圖的方式展現。

損壞統計：對標志標線損壞區域按照損壞嚴重程度進行劃分統計，并在三維地圖場景上進行區別性顯示。用戶可以查看損壞區域當前狀態。

3.3.5 土面區管理模塊

土面區包括飛行區內位于道面以外要求進行平整、碾壓的土面，包括跑道端安全區、升降帶平整區及其他有平整和碾壓要求的土面，功能如下：

土面區巡檢：電腦端及移動端開發土面區巡檢功能，主要為現場一線人員提供巡檢信息（巡檢區域、巡檢現場照片）以及巡檢人員信息錄入界面。

土面區維護：電腦端及移動端開發維護功能，主要為現場一線人員提供維護信息（維修前土面區照片、維修后土面區照片）以及維護人員信息錄入界面。此外，電腦管理系統可以對移動端進行派單，實時查看當前任務執行狀態。

割草作業統計：基于土面區割草作業記錄信息，提供按照年、季、月統計割草次數與結果。

割草作業預測：基于歷史記錄對下年度割草作業頻次進行預測，為管理部門提供輔助決策。

壓實度檢測統計：基于土面區壓實度檢測結果，按照區域統計壓實度結果。

壓實度規劃：根據區域壓實度檢測情況，對下一年度檢測區域進行規劃，為管理部門提供輔助決策。

壓實作業預測：根據區域壓實度檢測情況，對下一年度需要進行壓實作業的區域進行預測，為管理部門提供輔助決策。

土面區狀態模擬：基于土面區割草作業與壓實度檢測數據，實現對土面區的模擬，根據不同區域的狀態情況，劃分不同的等級。

3.3.6 地下管線管理模塊

機場管線包括給水管道、排水管道、燃氣管道、熱力管道、工業管道、電力管道、電信管道等。基于機場現有資料，此期可實現的功能如下：

地下管線仿真模擬：整合機場地下綜合管線數據資源。基于三維場景建模，直觀查看管線與周圍地形、地物、建構筑物的關系，提高對管線信息的理解、認識、定位、判斷、利用。系統可以在地下模式對三維管線進行瀏覽漫游。在三維場景中，實現視圖任意縮放、平移、視點變換、角度旋轉等操作。

屬性查詢：根據管線名稱、類型、所屬部門進行查詢，同時可以在飛行區三維場景里進行定位顯示。

空間查詢：在三維場景內選擇空間查詢范圍，系統可以自定義查詢檢索出該區域的管線數據。

管線測量：實現管線的空間量算。以三維形態模擬管線相互關系，并提供數據關系表。

開挖地表仿真：系統可以仿真模擬真實環境下的管線開挖效果，可以更為直觀地查看該區域地表下的管線分布情況，對工程施工提供決策依據。

橫斷面分析：根據管線記錄的地理信息以及地形圖數據，自動生成管線的橫斷面圖、縱剖面圖。

管線分類統計：根據管線類型、管徑等屬性進行分類統計。

3.3.7 機具設備及車輛管理功能模塊

機具設備及車輛包括無動力設備與機場特種車輛。由于機場現狀，此期建設只包含機場特種車輛部分。功能如下：

常用車輛三維建模：該模塊實現車輛的位置三維場景下的仿真模擬。車輛三維模型包括飛機牽引車、客梯車、擺渡車等。依據《民用運輸機場建筑信息模型應用統一標準》（MH/T 5042—2020）建模標準，模型的幾何表達等級不低于G2。

實時位置模擬：通過對接車輛系統車輛位置信息（車輛信息包括車牌號、類型、速度、方向等）并結合三維場景，實現各種車輛在機場三維場景下的實時位置模擬。

軌跡回放：通過調用車輛系統歷史軌跡數據，實現車輛歷史軌跡在時間軸上的三維場景下1 個小時內的動態回放。

車輛告警：通過對接車輛系統實時告警信息，獲取車輛違章告警事件（如超速、越界等），并實時報警提示。

告警事件熱力圖分析：對告警發生的地點進行匯總統計，并以熱力圖的形式將告警事件分布密度情況進行模擬。

場內交通熱力圖分析：對告警車輛分布情況進行匯總統計，并以熱力圖的形式，將車輛分布密度進行模擬。

里程統計：通過調取車輛系統歷史軌跡數據，按不同車輛類型、時間段、所屬部門對車輛行駛里程進行統計。

作業時長統計：通過調取車輛系統車輛工作時長數據，按不同車輛類型、時間段、所屬部門對車輛工作時長進行統計。

4 結語

本文以飛行區智慧化運維為切入點，從流程梳理、平臺賦能等多個方面考慮，但仍屬于初步探索階段。本文認為在推進機場數字化轉型過程中，應當加強頂層設計，以業務流程數字化和數據治理為抓手，以場景為支撐，以應用為導向，強化先進科技支撐、提升應用效益價值、重塑飛行區體系架構、儲備運維技術人才、確保新老體系過渡階段風險可控等，將成為未來相關研究的主要方向。