多系统融合大屏控制技术在大型国际机场运行指挥控制中的运用

□ 上海浦东国际机场运行指挥中心 陈国锁 濮子瀛/文

随着国内民航业的蓬勃发展，大型机场逐步进入多跑道多航站楼的运行模式，运行复杂程度日益增加，运行压力明显提高。作为机场运行的核心，机场运行指挥中心在承担机场运行协调、运行管控、资源分配、航班计划处理、正常性管理、应急指挥等机场核心业务的同时，还需掌握机场的整体运行态势、高峰时段运行特点、突发事件应急处置现场等情况。各机场运行指挥中心大厅普遍拥有大屏设备，如何提高大屏的功能，确保大屏为机场日常运行管控、重要保障任务、应急处置和疫情防控方面提供更多的决策辅助能力成为当务之急。本文旨在针对运行指挥控制中心的各类核心系统和大屏的结合运用情况进行详细的阐述。

运行指挥中心系统和大屏控制现状

（一）各类生产系统多且重要

由于运行指挥业务需要，指挥大厅集合了众多核心业务生产系统，包括A-CDM协同指挥系统、CCTV监控系统、跑道全景系统、公安道路监控系统、执行航班计划和机位分配任务的集成系统以及负责飞行区内业务管理的运行管理信息系统等。

（二）系统之间互联度低且缺乏融合

由于信息安全的需要，各生产系统在建立初期采用隔离方式独立建网，并且尽量减少接口。这种处理方式虽然提高了系统的安全性，但同时带来了系统之间互联度底、缺乏融合的弊端。大厅内工作站多，需要不间断地在各系统间使用鼠标键盘来回切换，降低了工作效率。

（三）指挥中心原有大屏功能单一

作为大厅对外信息交流的第一窗口和应急指挥的眼睛，指挥中心大屏一直处在功能单一的状况。早期建设的大屏一般采用DLP显示屏，其控制系统性能下降严重，出现画面干扰模糊、清晰度下降、视频处理切换困难复杂、维护维修费用高昂等问题，该系统无法满足多预案、高清晰度、灵活控制的要求，只是作为投影使用，不能反映生产实况。

与此同时，近年来发展的LED小间距屏幕结合无线屏控预案技术巧妙地解决了这一难题。将多套系统整合在一起，通过平板电脑根据实际需求切换，可在事件处置和日常管理实践中发挥重要作用。

运行指挥控制对大屏控制的要求

大屏作为运行指挥的眼睛和对外展示的窗口，需要第一时间通过屏幕及其连接的系统掌握机场日常运行趋势、高峰时段重点部位监控、特殊航班整体起降过程、局部监控视频等情况，为机场智慧运行提供辅助决策。其主要要求应包含以下方面。

（一）显示机场运行总体态势，为日常运行提供参考

指挥大厅内工作人员主要通过大屏查询一天的航班起降分时段情况、安检排队情况、停车库占用情况、各走廊口正常率指标、天气情况等，通过数据、指标、图形等多种形式为日常运行提供直观的参考。

（二）显示机场不同运行高峰时段的不同重点部位

机场运行高峰包括旅客高峰，主要集中在早中晚三个值机出港、进港高峰段。通过CCTV视频监控系统能够观察到现场的排队情况，包括晚10点以后的晚进港高峰以及雷雨等极端天气恢复后的进港压力释放过程。通过A-CDM系统对晚进港过夜航班占用停机位进行预测，实现对剩余机位的监控功能。通过停车库车位识别系统以及公安道路视频系统，对节假日前的车辆进出高峰，停车库剩余车位以及产生的道路拥堵情况进行监控。

（三）为特殊任务保障提供实时监控

对某些特殊保障航班需要实时监控，包括在整个进港、离港阶段，需要掌握前站起飞时间信息、以地理位置为主的航途中情况、落地跑道预测、预计入位时间、保障机位的视频监控、保障过程检查单、停场监控、离港推出等一系列工作内容。整个过程涉及A-DSB位置信息、航班信息、视频信息等数据结合，跨越多套软硬件系统。

（四）为突发事件应急救援提供实时监控

机坪内突发事件发生时，对航空器在机坪的整个过程进行精确掌握。航站楼内如发生水管爆裂或者行李传送带停滞等突发故障时，需要对现场实时监控视频进行回传一级对处置过程进行监控。

（五）疫情防控提供实时监控

在诸如新冠疫情防控方面，既要做好现场实时可控，又要避免现场协调指挥人员聚集，减少人员接触和感染的可能性。在这种情况下，大屏提供多画面的视频，指挥协调人员可以在指挥大厅进行监控、协调和指挥。

多系统融合大屏控制技术的建设

（一）屏幕的性能和原则

以某机场指挥大厅为例，其新建大屏于2018年底完工，采用LED高清大屏系统及无线系统控制平台，点间距≤1.27mm，后维护方式，实现多窗口多应用指挥显示环境。可同时显示多个窗口，输入信号源包括VGA、DVI、DVI、VIDEO等40路信号接入。整体大屏规格为11米*3.2米，像素8704×2592，系统构架如图1所示。

（二）显示系统的对接

无线屏控软件预案如图2所示，可通过平板电脑对大屏预案进行切换控制。目前在用预案12个，在日常运行态势展示、早晚高峰数据分析、突发事件处置、应急救援、特殊航班保障任务中发挥着重要作用。对接系统包括A-CDM协同指挥系统、CCTV监控系统、跑道全景系统、公安道路监控系统、执行航班计划和机位分配任务的集成系统和负责飞行区内业务管理的运行管理信息系统等，这些系统丰富了控制预案和使用场景。

（三）不同系统之间接口的开发

不同系统之间的接口联动，主要体现在丰富屏控场景上。两个系统同时展示在大屏幕上，且能够联动操作，进行不同情况下的联动。例如，GIS地图系统与CCTV系统联动。长期以来监控探头数量增多、查询困难、屏幕空间有限等问题困扰着指挥大厅人员。通过GIS地图将CCTV探头通过地理信息定位，能够快速查询到需要定位的区域视频，通过点击地图，将需要的视频展示在大屏上。通过建立航班数据与视频系统的接口，不仅能够掌握跑滑上飞机的具体位置，还能够了解包括航班号在内的相关信息。总之，多接口开发不仅打破了系统与系统之间的界限，还丰富了大屏使用下的指挥场景。

多系统融合大屏控制技术的应用实例

多系统融合大屏控制技术的应用案例多种多样，下面以特殊航班保障为例证明大屏的可用性和灵活性。有些特殊航班保障需要对航班的前站起飞时间、空中阶段状态、落地滑行入位过程、旅客下客情况等密切关注，单系统无法达到上述目的。将大屏控制系统运用于特殊航班监控，使运行指挥中心对航班的每一个环节全面掌握，为保障提供了有力支持。

（一）空中阶段

航班在空中阶段主要通过ADS-B信号获得位置信息，通过机号匹配当日计划及位置信息，得出包括前站起飞时间以及预计落地时间在内的重要时点信息；通过历史落地跑道数据并与空管核实得出预计落地跑道；通过落地滑入机位以及滑行线路距离计算得出预计入位时间等重要信息。如图3所示，通过这些信息的传递，使现场保障人员随时掌握航班的最新动态。

（二）落地滑行以及起飞过程

随着航班在机场的落地和滑行，航空器进入了可视阶段，如图4所示。航班的进港落地过程、滑入机位以及离港滑行、起飞的全过程通过高清视频形式记录。对于进港航班需要掌握预计入位时间，并实时根据滑行过程进行调整；对于出港航班需要根据滑出过程以及跑道头排队情况，实时掌握预计起飞时间。

（三）入位离位

对航空器入位、上轮档、客舱开门、旅客下飞机、下客桥、上车全过程进行监控。图5为机场A-CDM系统的机坪状态展示模块，该模块通过电子进程单数据、集成系统数据、CDM数据将航班状态通过不同颜色的提示进行区分，可以掌握机坪内入位离位航班的最新状态。

航班入位离位及旅客下客过程为航班监控过程中最重要的阶段，登机桥内视频与机位视频相结合，如图6所示。在运行指挥中心大厅内，通过摄像头的不同点位多角度掌握飞机入位离位过程、旅客走出舱门、离开登机桥的整个过程。

（四）服务车道及公共道路

如图7所示，随着旅客乘坐保障车辆，驶入预先固定的服务车道路线，最终离开机坪进入市区公共道路，整个保障任务结束。通过无线平板电脑的切换，以上四个阶段可逐一在屏控系统上呈现。

技术的未来发展

运行指挥大厅内，多系统结合的屏控技术在使用过程中，发现在部分数据质量、清晰度匹配、视频传输的灵活性方面，虽然已经满足了运行指挥的需求，但是未来仍有提高的空间，主要包括以下三方面。

（一）全景系统上屏后的A-DSB 覆盖率提高与全景挂牌技术

A-DSB（广播式自动相关监视）技术是民航局近年来大力推广的航行新技术，为民用航班提供飞行位置广播。据统计，2019年10月至11月，经停某机场的航班中，92.09%的运输飞机具备广播式自动相关监视数据，其中仍有约8%的飞机不具备A-DSB机载设备能力。提高A-DSB数据覆盖率即可提高航班在空中定位的覆盖率。

另外，全景视频的航班挂牌技术正处于发展初期。目前流行的挂牌数据多来自于航班的A-DSB信号。由于该数据广播的特性，获得成本低，得到了广泛应用。但是，A-DSB数据广播时间间隔久，直接影响挂牌的准确性。相信随着时间的推移以及其他辅助数据的应用，挂牌准确性将逐步提升，大屏上展示的飞机信息更为准确。

（二）全景清晰度与大屏清晰度提高

大屏控制系统能够达到8K清晰度，可同时显示2组跑道，即一组跑道4K画面。全景视频监控系统一组跑道图分辨率为11520*1080（12K），因此图像在投屏过程中存在像素损失，导致投屏后的图像为4K画面，与原有12K画面相比，存在三分之二的像素损失。因此需要清晰度更高的LED视频技术，以便飞机在降落、滑行、起飞等过程，甚至机身的细节（例如注册号）显示更加清晰。这些需要时间的推移、技术的进步以及成本的降低。

（三）基于1.8G 或5G 网络的追踪视频回传及投屏

目前，可用视频主要集中在固定端定焦或者云台画面，而可移动通信技术以800M窄带集群系统为主，无线宽带通信系统没有得到应用。随着对指挥画面的及时性、准确性、灵活性要求越来越高，迫切需要车辆或人员搭载可移动视频探头将视频、语音、定位等多种信息通过局域宽带网络或者高速移动网络发回运行指挥中心并投屏。1.8G为空管专用通讯网络，相比现行的4G、5G公共网络具有绝对的保密性和网络稳定性；带宽上，空管1.8G专用网络满足视频传输带宽需要。5G移动网络在解决了安全性问题后也可以得到大规模推广。随着该技术的成熟应用，航班保障画面将冲破固定端限制，做到全方位可移动不间断无死角的视频回传。

总结：

随着支持信息系统运行的网络传输速度、存储介质、运算能力得到突飞猛进的发展，以往在电影中出现的场景渐渐运用于现实的运行指挥之中。看似简单的多系统结合屏控预案技术是全景技术、A-DSB技术、LED大屏控制技术、CCTV技术等多种新科技手段结合的结果。通过将多系统结合大屏控制技术运用于运行指挥体系中，使得运行指挥大厅对现场的每一个环节全面掌握，为航班保障提供了有力的依据和支持；同时，在实践运行中亦证实了该技术的可靠性、可行性和有效性。