技术创新与智慧机场建设探讨

2022-08-22中航工业上海航空测控技术研究所

民航管理 2022年7期

□ 中航工业上海航空测控技术研究所张欣/文

民航局《“十四五”民用航空发展规划》将智慧民航建设作为主线、贯穿全篇；《中国民航四型机场建设行动纲要（2020-2035年）》进一步明确了四型机场建设的要求，即建成布局完善、功能完备、保障有力、智慧高效的现代化综合机场体系。

2022年1月，基于民航“十四五”规划“智慧高效”的要求，民航局下发了《智慧民航建设路线图》，明确提出智慧民航是“应用新一轮科技革命和产业变革的最新成果，创新民航运行、服务、监管方式，实现对民航全要素、全流程、全场景进行数字化处理、智能化响应和智慧化支撑的新模式新形态。”智慧机场则是“从机场全域协同运行、作业与服务、建造与运维等方面，加强机场航班、旅客和货邮的服务能力，推进机场运行协同化、服务人文化、作业智能化、建养数字化发展，提升机场保障能力、服务水平和运行效率”。结合政策文件的具体要求，可以得知智慧机场必须具备协同、人文、智能、高效等特征。

智慧机场建设离不开技术创新的有力支撑。在技术创新领域，习近平总书记多次指出“加强关键核心技术攻关”，强调要“努力实现关键核心技术自主可控”。作为解决“卡脖子”难题的核心企业，中国航空工业集团公司（以下简称“中航工业”）一直将核心技术自主可控作为重要使命，努力攻关核心技术，实现核心技术自主化、国产化，致力于打造安全可靠的智慧机场技术与装备。本文将基于中航工业多年的实践经验，分析当前智慧机场建设中存在的挑战，提出智慧机场建设实现路径建议以及对未来发展的思考。

智慧机场建设存在的挑战

通过对我国机场建设现状的深入分析，可以了解到当前智慧机场建设中存在多方面的制约因素，主要包括以下几类：

一是运输量快速增长与基础设施建设滞后的矛盾越来越突出。随着我国经济的持续快速增长和人民生活水平的提高，民用机场运输业务量持续快速增长，机场数量持续增加、密度持续加大、规模持续扩大，机场已经成为我国人民最重要的交通出行方式。随之而来的是机场安全、服务等基础设施建设不足的问题越来越凸显出来，这已成为制约机场未来发展的关键瓶颈。民航运输业务量快速增长进一步暴露了机场基础设施建设的不足。尤其是与国外先进机场相比，国内机场在安全管理、保障能力、运行效率、服务品质和管理水平等方面仍有一定差距。虽然受疫情冲击影响，航空旅客锐减，但是随着疫情防控形势逐渐向好，航空业复苏的步伐正在加快。可以预见疫情过后，民航运输业务量必将迎来爆发式增长，只有加快推进智慧机场建设，提升机场服务保障能力，才能达到民航未来发展所需。

二是传统安全风险的影响依然存在。以机场安全工作中很重要且常见的鸟击和跑道异物入侵为例，根据 2018 年《中国民航安全信息统计报告》显示，鸟击占民航事故征候的43.26%。另据权威统计，跑道异物是除机场鸟击外，国内民用机场面临最大的机场安风险。为防范跑道异物和机场鸟击，民航局专门颁布了多项文件，将跑道异物探测技术和鸟防技术列入《机场新技名录》的前两位。但是，由于已有设备操作不便、监测困难、天气影响大、智能化程度不高、过于依靠人工等因素的影响，当前防范传统机场安全风险的方法与措施仍存在不足，严重威胁着机场运行安全。

三是各类技术之间缺少必要协同。国内各机场的技术建设缺少统筹规划、统一布局，因此不同的系统之间，不同设施设备之间以及系统与设施设备之间互联互通存在问题。更有甚者，管理部门的不同也会限制系统、数据之间的交互。受制于上述原因，近些年国内各机场在智慧建设方面投入颇多，但智能化、智慧化的成效依然不显著。未来，机场智慧化建设需要在系统一体化方面加大投入，既要避免重复建设、资源浪费，又要最大程度打破机场分区带来的物理界限的阻隔。

四是技术和人工融合存在不足。当前阶段，人工仍是机场运行的基础与核心力量。在机场各个运行场景中，人都发挥着难以替代的作用。技术运用的目的是最大化程度发挥人力资源潜力，弥补人力的不足。因此，各项新技术的运用建立在技术开发者深入理解不同场景的运行逻辑的基础之上，将不同场景下人的活动逻辑内化为系统、设施设备的运转规则。但是，目前很多机场的智慧化建设项目单纯追求技术的革新，忽视了操作的效率、管理层面的效能评估以及人与机器的交互，导致了不少新技术的运用与大量的人工工作呈现出“两张皮”现象，技术应用与人工融合不够，导致机场运行效能难以实现显著提升。

以技术创新推进智慧机场建设的实现路径

基于前文对挑战和现存问题的分析，笔者认为智慧机场的实现需要建立在深刻理解民航局对智慧机场建设要求之上，以实现“高效”为核心，以满足旅客出行需要和机场安全运行为导向，依托技术创新与协同融合，实现由智能化向智慧化的转变。对此，可以从以下几方面推进智慧机场的建设：

一是坚持系统理念，努力实现不同场景下的数据、技术和网络系统的互通互联。系统理念首先体现在规划层面的系统考虑。机场是各个运行环节有效衔接的有机体，在规划智慧机场建设时需要统筹考虑机场的不同运行场景。例如，无论是跑道异物，还是鸟击防护，或是机场泊位管理，均需要机场准确有效识别特定目标。在规划智慧机场建设时，机场管理机构就可以从整体上建立覆盖全面的感知系统。其次，系统观念还体现在智能技术的深度融合，实现不同数据、技术、网络系统之间的融合，建立感知、显示、处理、上报等不同环节之间的数据交汇。如机场安防工作就需要考虑一体化平台的建设（见图1）。

图1 ：机场安防一体化平台

二是创新发展技术，通过技术创新实现质量变革、效率变革。实现技术创新要立足于旅客出行和机场安全管理。仍以鸟防技术为例，为了有效解决人工记录鸟情不准确、夜晚统计不方便以及外部因素影响设备效率等问题，机场智慧建设项目可以采用大数据、物联网技术、边缘计算等新兴技术，破解上述难题。在探测阶段，可以利用高精度检测相机，高效识别飞鸟，并将识别的数据与后端管理数据交换，同时建立监测数据信息库，并根据数据海量汇集，实现数据库迭代，不断提升识别精准度。在高效识别系统建立后，还可以利用移动式物联网、超声波、太阳能等技术，提高驱鸟的效率，提高驱鸟设备的续航能力，进而实现高效驱鸟。更为重要的是，技术创新要能引领实践的发展。对于鸟击，机场管理机构可以将各式技术融合，搭建鸟情数据云中心，基于利用科技赋能，打造一体化鸟击防范治理系统，实现智慧、长久、高效的鸟情治理（机场鸟击防范智能管理系统见图2）。可以说，推进鸟防数字化治理是破解鸟击防范的重要途经，而技术创新也是民航高质量发展的重要抓手。

图2 ：机场鸟击防范智能管理系统示意

三是实现人机交互，建设智慧化机场管理模式。系统和技术开发者要深入了解机场运行的细节，掌握机场管理的环节，熟稔不同场景的管理逻辑，分类归纳机场的管理活动轨迹，并能够将机场工作人员的管理活动转化为技术的运行机制。只有实现人机交互，才能打牢人工智能的基础，逐步实现智能化向智慧化的转变。

四是掌握关键技术，为机场高质量发展奠定基础。保障机场安全是机场运行的底线，安全可靠主要表现在两方面：其一，对机场总体安全有科学的技术解决手段。由于机场范围大、风险点位多、人流物流量大，因此如何利用技术打造全时、全程、可靠、智能的检测监测系统是保障机场的关键。尤其是机场围界系统建设，需要利用高精度雷达和AI等技术，解决传统围界的无法全程监控、误报多、需要依靠人工等问题，实现全天候立体防控；其二，安全可靠还体现在核心技术国产化、自主化。多年来，以民航二所、中航工业测控所为代表的行业研究机构，不断加大研发投入，巩固自身的核心技术，及时将科研成果转化为科技产品，为民航高质量、可持续、跨越式发展奠定了技术基础，为国家核心技术自主可控贡献了自己的一份力量。