前沿科技在民航机场范围的应用

摘要：本文重点介绍了当今世界方兴未艾的许多前沿科技，包括区块链、5G、大数据、物联网、云计算、人工智能，结合原有的检测技术、机器人技术，在民航机场平台打造一套万物互联的体系，预测分析各种智能设施设备如何高效协作。

关键词：民航;应用;区块链;检测技术;物聯网;自动化设备

1 应用于民航机场的前沿科技

区块链、5G、大数据、物联网、云计算、人工智能，结合原有的检测技术、机器人技术、自动控制，都是信息时代发展出的最为有效的技术手段，是构架民航机场智能保障体系有价值的“积木”。

2 技术之间的关联

我们要构筑一个未来机场，《四型机场建设纲要》完成了顶层设计，要满足“平安、绿色、智慧、人文”理念。在机场机坪范围内，所有的设备设施就要在这个指导思想的统御下工作。

首先要保证每一个微元（机械设备）是智能的，简而言之，能听得进话，听得懂话，干得好活。结合“99度理论”要想提升当前设施设备的效能，迫切需要加入智能这一要素，要对当前的机电设备进行升级。

从前的设施设备，只具有各自的单一功能，需要人来操作，控制系统基于人操作设置，不能自动驾驶，自动化程度最高达到辅助驾驶，能够提供一个友好的人机交互界面，重大指令决策都需要人来下达，或者在技术设置上采取一些技术防范措施，避免人的差错和危险动作，不能自动获取信息，不能与其他设备设施互联。例如，登机桥是建立航空器与航站楼的旅客通行的管道，靠接和撤离需要人的操作，控制期间为可编程逻辑控制器，人机交互用到触摸屏，采用较多的防撞机保护手段，在人的有限授权下可以实现自动调平（靠接飞机阶段一种高度随动模式）、自动泊位（在操作人员监控下，自动回到初始位置）、自动预靠（理想情况，操作人员监控，登机桥按照预设的路线接近飞机舱门，不能实现对接，效果不理想）;牵引车用来把航空器顶推出近机位，摆正航空器行走方向，需要驾驶员操作，控制系统多采用可编程逻辑控制器，不能自动驾驶，甚至没有成规模的联动动作;行李传送带，建立航空器货仓与地面间货物的传送通道，需要人来操作，主动作单一。这些设备设施都不是智能的，需要将其进行智能改造成为自动化设备。简而言之，需要给设施设备加入独立支配自己行为的大脑和独立的感官，使之能够独立审视自身行为偏差的能力。在技术层面上，需要引入AI（人工智能技术），自动化技术、机器人技术、检测技术。下面以登机桥举例，研究单一设备升级智能设备的方法：

登机桥控制系统实际处理的数据量具有三个角度模拟量，两个长度模拟量，二百余个输入输出数字量，靠一个可编程逻辑控制器实现控制。常规需要人输入的操作指令，升降，桥头左右转，行走轮双轮的组合运动，包括前进、后退，不同角度和速度，为了实现自动化，需要工控机做上位机，替代人实现输入指令的给定，再由可编程逻辑控制器做精准执行，好比引入超级大脑，采用高级的人工智能算法;为了提高运行可靠性，需要在检测和执行环节增加技术手段。靠机过程需要实时感知距离，可以采用光电传感器和雷达传感器复合的检测技术，还可以通过毫米波雷达形成一个空间场，综合各种传感器技术，才可以保证感知的准确性，技术组合过程中，要扬长避短，避免技术局限，提高系统的稳定性。如，常用的工业雷达传感器对30cm的近距离检测不准，雨雪也影响其准确性，雾霾对光电传感器有影响，扬长避短才可以发挥优势，避免差错，得到准确的数据。在执行环节，采用不同的机构实现形式，采用电机拖动、还是液压、气动，不同的机械结构的合理组合，才能确保执行的准确性和精度。这些都是检测技术、机器人要研究的技术范围;还需要通过提高冗余度增加可靠性，如果将数据量扩充到三倍，决策可以采用少数服从多数的方式，增加控制的准确性，避免差错，数据量逐渐增加，通过数据之间的关联，找出差异性，迫切进行数据挖掘，做到明察秋毫，及时的预判，通过反复教学，收集整理数据，形成最佳路线或者轨迹，就需要采用大数据技术、云计算技术。结合以上技术，能够保障登机桥可以自动靠接、撤泊，实现自动驾驶。

现阶段，行业内努力的方向是力争逐一做到单点突破，确保每个解决单一功能的设备设施变得智能，公共交通领域的自动驾驶车辆代表了技术的最新高度和最大可能性，有很强的示范意义，借鉴通用技术使其在民航业转化是个捷径，待到智能设备普及，这种智能设备的协同才会发挥最大效能，单一突破，受限于整体环境，效能提升不大。

其次，设备之间需要互联互通。需要解决身份确认的问题，构建有信任的合作体系，单个设备执行过程需要追溯确认，需要引入区块链技术;还要有沟通效率，5G的无限通讯技术延迟能够做到毫秒，传输速度能达到10Gb每秒，一秒钟就可以传送一个大电影，让两个个体，不需要牵手，瞬间就可以感受到那个对的眼神。在人机交互上，很容易实现遥控，可以让操作者坐在中控室，像打游戏一样实况遥控一部登机桥的对接作业，中控室可以呈现多角度摄像机镜头，或者建立一个3d的空间场景，可以反馈抖动等真实操作感觉有如亲临其境。而我们的终极目标是自动驾驶，未来的某一天，登机桥与航空器进行自动对接，航空器说：“登机桥先生，您只要把头左摆2度，稍稍抬起1公分，再往前探出6公分，就可以吻到我了。”

再次，体系内还需要丰富更多的信息，包括越来越多看似不直接相关的外围信息，信息的组合关联更有价值。在机场范围形成一个互联互通的大网，将所有要素的信息注入，地理位置信息、气象信息，确保信息更全面。需要对场景中的一切做精准的标注，过去运行依靠人的时候，标注主要以视觉标注为准，通过图片、文字，让颜色、形状信息被人感知，而万物互联的体系，标注需要直截高效的被设备设施感知。车辆设施也要建立电子信标，包含位置基准信息、矢量方向信息、外观尺寸信息、运行速度信息等，构建一个空间模型，设备之间通过5G互联互通，构造相互关联的网，以此为依据，研究设备自动驾驶、自动对接，甚至规划机坪各种设备的运行体系，包括路线、避让原则、运行优先级等。借助大数据和云计算，能够感知更细微的变化，联动更细致准确，体系更安全可靠。目前，洋山港自动化程度较高，采用类似的技术应用得好。

3 万物互联中人的地位和作用思考

我们希望人能够从保障场景中撤出，不再从事繁重辛苦的劳作。在高度万物互联的体系内，不得不承认人不再满足其中的协作要求，人的退出意味着体系的效率不在受到生理限制。当一切都从生物体（人）的局限中解脱，不受对讲机等100字每分钟语言沟通限制，没有“好像、大概、差不多”的模糊信息，超脱了人的生理感官（视听）、体能的极限，不受10公里每小时的移动限制，超脱了人性，没有惰性，不会溜号，不好逸恶劳。如果有人在机坪滞留，将和FOD一样，对生产运行形成干扰，会被警告，迅速被自动化的载人小车请出场外。机场运行效能将极大解放，而且一切配合自然的就像天体运动一样。

那时，人在哪里？制定宏观规则;监管，站在复杂體系内，发现风险叫停;对自动化设备调试教习;自动化无法实现的工序的辅助;处理边际问题、接口问题;机电设备维护;成为这个体系的人机接口的延续，主要面向人的服务，提供个性化，定制化的旅客服务，情感沟通。体现以人为本，对人的服务质量极大提升，将作业人员从繁重的工作、艰苦的工作现场解放出来，给人留下的是具有比较优势的工作。

4 结论

在不久的将来，机场将是平安、绿色、智慧、人文的机场。保障效能极大提升，安全得到极大提升，机场单位小时保障架次将能提升一倍以上，事故差错率在较低的水平上，所有设备设施将采用清洁的能源，环境友好，各类污染极大降低，大部分设备设施都能自动作业，内场车辆都会提速，精准和可靠不需要低速来守护安全，新技术会形成广泛的替代，因为5G通讯导航的替代，不再需要引导车;将不会有逐级的对人的调度系统，转换成对功能模块、对设备的综合调度体系，其中包含对人的点对点的调度。

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作者简介

林立群（1982-） ，男，辽宁抚顺人，工科学士，工程师，从事航站楼机电设备管理及维保15年。