机场场务管理安全监控系统分析与设计

汪绪普，罗 帆，张 潮，郑福美

(1.武汉理工大学管理学院，湖北 武汉 430070;2.广州军区空军后勤部机场处，广东 广州 510000)

机场场务管理关系到飞机起飞和降落安全，是机场安全管理的重要一环。机场场务管理中人的不安全行为、设备的不安全状态、环境的负面影响和管理中的安全漏洞，都可能导致安全事故。因此，研究机场场务管理对于机场安全管理具有重要意义。

国内外学者对机场安全管理系统做了具有积极意义的研究。姚立平等介绍了一个基于企业信息系统集成技术而设计建设的共用的安全信息平台ASMIS，用于支持大型国际枢纽机场中各个联检单位实现安检信息共享及业务协调[1]。公安部开发了一个机场安全检查信息管理系统，对机场安检过程中与旅客、安检员有关的所有动态/静态信息进行管理，为机场不安全事件提供应对依据[2]。官宝霖应用风险管理理论，结合机场管理实际，开发了基于Windows平台下网络版的首都机场安全风险预警信息系统，通过对所有影响机场安全运行的因素进行系统管理，实现对动态危险源的动态管理和实时控制，预防灾害事故发生[3]。BENEDETTO集成数学与物理微分方程，设计了应用于评估降雨环境下飞机起降安全风险的决策支持系统[4]。MÜNZBERG等根据机场周边的自然环境和气象条件，应用热成像监视技术，设计了法兰克福机场的鸟害预警信息系统[5]。PAPADAKIS等利用结构化分析与设计技术，构建了机场安全管理工作流分析模型，结合故障树最小割集分析了机场安全的事故因素。在此基础上设计了机场安全管理系统，并使用希腊某国际机场的数据验证了系统的可靠性[6]。纵观前人关于机场安全的研究，多从安检、机务或事故成因方面开发机场安全管理系统，鲜见从日常的机场场务管理入手进行探讨。

我国民航总局《机场安全管理体系建设指南》规定，机场管理机构应按照国家和民航相关规定制定安全信息管理制度，通过构建畅通的信息收集渠道，收集安全信息，为不安全事件调查、安全监督与审核、风险管理和安全目标等安全活动提供依据，实现信息共享，促进安全管理体系建设，避免和减少事故症候和不安全事故的发生[7]。建设机场管理安全监控系统，监控机场日常管理业务，可以较好地满足这一要求。笔者在民航机场安全风险管理的相关研究成果的基础上，构建了基于B/S模式的机场场务管理安全监控系统的总体框架，以期对这一类系统的建设实施起到参考作用。该系统的不同之处在于将安全风险预警、场务安全评估和决策支持等功能与日常业务紧密结合，整合了机场管理、安全监控、安全评估和风险预警等流程，形成闭环运作体系，并能较好地融合机场已有的其他系统。

1 系统需求分析与架构设计

1.1 系统需求分析

根据事故致因理论，机场日常管理中隐藏的不安全因素往往成为事故的导火索[8]。这类不安全因素可以从日常管理的各项业务应用产生的信息中挖掘出来。因而对日常业务的有效监督，可以从源头上“截断”事故过程。机场场务管理安全运行监控系统的基本任务是收集并存储场务管理中的各类业务信息，在风险管理工作的基础上进行实时预警和综合的风险预警，并对场务安全进行评估，促进管理业务的改进。除此之外，还可对机场管理业务提供决策支持，包括机场净空的评估，鸟害趋势分析，突发事件应急预案的生成与检索等。当然，建立该系统的基础是:机场的日常管理进入规范化的信息管理流程，积累大量的基础信息;机场实施风险管理，确保每起不安全事件都能得到及时和全面的调查分析，并建立风险预警指标体系和场务安全评估指标体系。

1.2 系统架构和功能分析

集团公司是我国机场的主要经营方式，一个机场集团可能同时管理若干个机场和与机场相关的业务，这就意味着隶属于同一个机场集团的多个子公司之间需通过网络连接实现信息交流，考虑到系统维护成本和数据共享及其安全性，该系统采用B/S结构数据库。由于系统在功能使用上存在着权限的问题，因此系统应存在多种用户和角色视图。系统逻辑架构如图1所示。

图1 系统逻辑架构

系统的数据来源于多处，主要来自于机场管理单位、相关气象部门及其他部门，并且面向多个不同的业务，因而在数据库系统的建设中，可以借助数据仓库技术，面向不同的业务主题，整合所需要的数据。机场数据库存储与机场场务相关的基础数据、业务数据;气象数据库存储与场务管理相关的气象数据，并提供历史记录;地理信息数据库则存储机场及周边的地理数据。

为了支持预警及决策支持系统的功能，还应构建相应的预警/决策模型及知识库系统，因而应建立模型库、决策知识库和调用方法库。

1.3 系统功能分析

机场管理安全运行监控系统，对机场的飞行场地、附属设施的运行状态及场务管理人员的管理服务能力进行实时监测，并根据反馈信息提醒和督促相关管理单位和人员采取措施。系统的基本功能是场务信息的输入、加工和输出。在该系统中，还包括管理决策支持模块，主要提供场务管理安全的“外延性”服务，即应急预案的优选、管理方案的优化以及各种不安全事件的趋势分析等。

考虑到机场安全管理体系的要求以及我国机场管理方式的特殊性，设计系统功能模块时将安全管理与信息交流共享相结合，部分模块信息可与其他驻场单位之间实现有条件的共享，同属于一个机场管理集团的机场子公司之间实现信息的无偿共享。系统业务数据流程如图2所示。图2中5个模块存在着内在联系。信息收集即场务信息管理模块采集和处理场务管理的业务数据，是其他模块功能实现的基础;数据流入预警模块后，系统通过调用预警模型，判断相关指标数据是否超出告警阈值，自动发布预警;场务管理能力评估模块则按照不同的周期，对人员的综合素质、设备设施维护状况、环境对场务管理的影响程度以及场务部门的内部管理进行评估，及时了解机场安全现状，督促改进;决策支持模块针对机场火灾、鸟害等不安全事件，通过调用相应的数学模型和机场资源数据，生成独有的管理方案和应急预案，对机场周边的净空环境进行评估，保障飞行安全;报表输出模块则根据用户的需要，面向不同的业务主题，生成不同类别的统计数据。

1.4 系统数据流程图

根据上述业务流程，设计的系统数据流程图如图3所示。

按照《机场安全管理体系建设指南》的规定，民用机场应贯彻执行“安全第一，预防为主、综合治理”的安全管理方针。因此，无论是日常运行管理与风险管理并行，还是将风险管理贯彻到常规的管理工作中，都需要从风险管理中获知安全事故的风险前兆，建立风险预警指标体系，以便在日常的管理中进行持续监控。风险管理本身具有持续性和复杂性，由于成本的限制，该系统未包含风险管理的模块，而将风险管理视为系统的“外围”工作。考虑到未来的拓展，系统为风险管理模块预留了功能接口。

图2 机场场务管理安全监控系统业务流程图

图3 系统数据流程图

图3较完整地反映了机场监控信息的处理流向，重点在于风险预警模块和能力评估模块，同时也反映了决策支持模块的一部分即不安全事件统计分析。但其他一些功能模块的数据流向仍不够明晰，因此对决策支持模块进一步细化，如图4～图6所示。

图4 应急预案优选流程图

图5 管理方案优化流程图

图6 净空评估流程图

图4反映的是应急预案优选的流程:通过风险管理获得不安全事件的数据，制定相应的应急预案，并结合预案的实施情况不断地改进升级预案;在新的突发事件发生时，根据可利用的人、财、物等资源，选择最优预案，显然，这是一个闭环的运作过程。图5表示了机场场务管理方案的优化过程，在此过程中系统需要调用相关的模型和知识，并通过数据仓库访问多个数据库。图6则反映了决策支持模块的另一个功能，即机场净空条件评估。对于飞机的起降安全，净空环境无疑是极为重要的，笔者将净空环境定义为机场净空标识和周边净空环境。在这一功能的实施中，场务人员应定期勘察并获取数据，再输入系统，可以反馈相关评估结果，发出告警。

2 系统结构设计和主要模块功能

2.1 系统结构

系统的功能模块包括:场务信息管理、安全管理能力评估、风险预警、决策支持、数据维护和报表输出。上述模块中，信息收集是其他各项模块功能实现的基础。此外，其他各模块虽然在功能上相对独立，但存在内在联系。系统结构如图7所示。

图7 系统结构图

2.2 场务信息管理

场务信息管理模块的功能是收集并存储机场场务管理的日常信息，提供查询和统计功能。这里的日常信息包括机场的基础数据、场务管理物资出入信息、机场监控信息，当然，也包含各类不安全信息。按照风险管理理论，把所有信息分为人员(管理)信息、设备信息、机场设施信息和机场环境信息，其中设备的故障、设施的损坏是不安全信息中的重点[9]。机场设施信息包括机场的各种管理信息，如道面(机坪)检查数据、灯光监测数据(照明灯光以及助航灯光等)、电力监测数据等。机场环境信息包括气象数据和雷达数据，而气象数据包括区域的历史气息信息，如温度、风向、气压、降水等[10];雷达数据主要是通过雷达监测到的一些数据，用以判断飞机的飞行状态，提前预知飞机何时进场等。管理设备信息是指与场务管理有关的各种车辆设备的数据，以及使用和维护保养状态等。信息来源包括日常业务登记、设备定期维护和重点设施监控等。

2.3 场务管理风险预警

场务管理风险预警模块是在建立风险预警指标体系的基础上，进行实时的风险预警，并定期进行综合的风险预警[11]。具体的功能包括风险预警指标的管理、预警指标的自动计算、预警信息的发布与管理等。设定各项预警指标的阈值和告警周期，当监测指标达到或超过阈值时，系统自动告警;某些不能量化的预警指标，则需要人工发布预警。

2.4 场务安全评估

场务安全评估模块是根据事先建立的评估指标体系，通过对日常业务信息的提取和统计，从人员、设备、环境和管理4个维度对机场场务安全进行评估。功能包括场务安全评估指标的设置及管理、评估者管理、不同角色的评估者打分、评估指标的自动计算、评估结果的生成，以及管理工作改进建议的生成。

2.5 管理决策支持

管理决策支持模块的功能包括:针对机场突发事件，建立应急预案库，并提供预案检索与优选;针对机场周边的环境建立净空评估模型，并建立多元分段函数模型，提供净空障碍物评估功能;根据统计结果，对机场不安全事件(如鸟害事件)，进行趋势分析;根据机场基本数据、物资信息和监控信息，建立人员、物资、设备调配函数，提出可实现的管理决策，根据任务需求提供最优管理方案。

2.6 报表输出

报表输出模块是根据用户需要输出业务报表、趋势分析报表及其他统计报表。

3 系统的开发环境

该系统采用C#和.NET为系统开发平台，数据库采用SQL Server 2005，系统服务器端操作系统采用Microsoft Windows 2003 Server和IE浏览器。系统的应用能为机场场务安全管理提供有效的帮助和支持。

4 结论

建立机场场务管理安全监控系统，有助于机场建立和实施安全管理体系，制定内部定期监控、评估、审核制度，促进安全管理的闭环运行和持续改进[12]。笔者根据《机场安全管理体系建设指南》中对安全信息管理的要求，结合我国机场管理的实际，构建了基于B/S模式的机场场务管理安全监控系统的总体框架，并对业务数据流程进行了分析。但是系统的实施和完善还有很多工作要做，系统功能的设计需要进一步细化和整合，系统模块算法的实现需要进一步优化，数据库管理是否稳定、高效还有待进一步验证。另外，由于机场或机场集团都拥有多个信息管理系统，如何将场务管理安全监控系统和其他系统的信息进行整合还需要进一步的研究。

[1] 姚立平，李涛.大型国际枢纽机场安全管理信息系统设计[J].计算机工程，2005，31(增刊):43 －45.

[2] 赵永，何燕南.机场安全监察信息管理系统[J].警察技术，2005(4):8－11.

[3] 官宝霖.首都机场安全风险预警系统设计[D].北京:中国地质大学图书馆，2006.

[4] BENEDETTO A.A decision support system for the safety of airport runways:the case of heavy rainstorms[J].Transportation Research Part A:Policy an Practice，2002，36(8):665 －682.

[5] MÜNZBERG M，SCHILLING A.The infrared based early warning system for bird strike prevention at Frankfurt airport[C]//Proceedings of SPIE － The International Society for Optical Engineering.[S.l.]: [s.n.]，2011:8012－8017.

[6] PAPADAKIS G A，MACHAIRA P.On the evaluation of safety management system through organizational factors:the case of fuel release in airports[J].Safety and Reliability for Managing Risk，2006(2):399 －406.

[7] 中国民用航空局.机场安全管理体系建设指南[Z].北京:中国民用航空局，2008.

[8] 孙友，王育军.安全系统工程[M].北京:冶金工业出版社，2011:19－65.

[9] 罗帆，佘廉，平芸.民航机场灾害预警管理系统探讨[J].武汉理工大学学报:信息与管理工程版，2002，24(6):41－44.

[10] 于帅，李占睿.利用气象数据库系统架设气象预警服务平台[J].气象水文海洋仪器，2009(3):117－119.

[11] 罗帆，刘堂卿.基于N－K模型的空中交通安全耦合风险分析[J].武汉理工大学学报:信息与管理工程版，2011，33(2):267 －270.

[12] 中国民用航空局.民用机场运行安全管理规定[Z].北京:中国民用航空局，2007.