數字化信息技術在智慧機場中的應用

任 杰 卓海暉 張玄弋

（北京首都國際機場股份有限公司，北京100621）

0 引言

2020年，民航局發布了建設“平安、綠色、智慧、人文”四型機場的五年綱要，其中“智慧機場”是指建設生產要素全面物聯、數據共享、協同高效、智能運行的機場[1]。智能化機場建設是實現其他三型機場的必要保證，是建設四型機場的重中之重，而物聯網、云計算、大數據等數字化信息技術為提升機場智能化水平起到了重要推動作用。

新型基礎設施（簡稱“新基建”）是提供數字轉型、智能升級、融合創新等服務的基礎設施體系，包括信息基礎設施、融合基礎設施、創新基礎設施[2]。

當前，智慧機場建設不再局限于單一的系統或應用，更多的是融合多項技術、打通數據流動、并聯多個平臺，如樞紐機場聯通軌道交通成為區域性綜合交通中心[3]。機場大安全平臺建設包含圍界安防、旅客安全、消防衛生、應急指揮救援等，這就要求對智慧機場建設做到統籌考慮、統一規劃，充分運用多類新型信息技術打造真正的智能型機場。基于此，本文探討了物聯網、大數據、人工智能和數字孿生技術在機場信息化建設過程中的應用。

1 物聯網在智慧機場中的應用

物聯網利用感知技術與智能裝置對物理世界進行感知識別，實現人與物、物與物信息交互和無縫對接，達到對物理世界實時控制、精確管理和科學決策的目的[4]。

機場物聯網建設可分為四大部分：基礎平臺搭建、網絡基礎設施、物聯網標準和多個物聯網應用。物聯網核心是物聯網平臺搭建，平臺遵循經典五層架構，分為設備感知層、網絡傳輸層、數據資源層、業務支撐層和應用展示層。網絡基礎設施建設專用網絡，如依托運營商既有基站建立NB-IoT和LoRa專網。物聯網標準涵蓋平臺和功能架構、設備接入、平臺互聯互通、接口開放、平臺應用、安全管理等內容。本節主要介紹機場室內外環境監測物聯系統和人員/車輛定位的物聯網應用。

第一，機場室內外環境監測。建設環境監測系統，覆蓋監測機場全區域和多環境要素，包括航站樓室內環境、機房環境、衛生間環境監測，以及飛行區室外風速風向、水質雨量、冰雪監測和施工環境監測，實現環境監測與預警應用的可視化和智能化。該系統能實時監控航站樓內各區域的環境狀況，為應對突發事件如火災報警提供了有效的數據支撐。

第二，人員/車輛定位。定位系統有效支撐了室內外導航、人員密集度等應用，并可進一步挖掘其商業和管理價值。室內建議采用終端側定位，在旅客途經區域布置藍牙信標，通過定位引擎解算旅客坐標信息，定位精度可達5 m。室外飛行區的眾多特種車輛，通過部署差分GPS基站提高定位效率，縮小天氣等環境因素導致的誤差，部署藍牙定位基站解決航站樓周邊和下穿道路GPS信號覆蓋盲區問題。

2 大數據在智慧機場中的應用

大數據技術收集機場各區域數據信息，并提供大數據存儲、處理和分析能力支撐，通過數據不斷融合積累和平臺能力完善，全面支撐機場運營管理各項業務。機場大數據建設包括平臺軟件以及面向機場運行、商業、服務、安全等業務領域的應用支撐功能建設[5]。大數據平臺建設包括企業級數據倉庫、大數據分析系統和大數據管理和應用體系。大數據應用場景涵蓋機位分配、旅客畫像、航班延誤提前預警、旅客時間規劃等，本節以用戶畫像和商業智能為例，通過旅客畫像的獲取，進一步為商業智能分析提供用戶數據支撐。

第一，旅客宏觀和微觀畫像。微觀畫像分析旅客行為，確定每個旅客特征，為每個旅客打上標簽。旅客特征包括自然屬性，年齡性別；社會屬性，如職業、信用以及行為、愛好等各個維度。宏觀畫像對旅客進行細化分群和群體特征刻畫，包括旅客群體的自然特征分析、動態趨勢分析、綜合特征分析、社會特征分析、消費特征分析、出行特征分析、機場服務使用特征分析。

第二，商業智能分析。將商業經營數據與運行數據相融合，基于航班、客流、商鋪、時間、營銷等多因素對商業收入影響因素進行分析，實現商業銷售預測，并能為商業資源規劃及營銷活動策劃提供數據參考。如區域熱力主要分析航站樓內的人流密度，并通過熱力圖的方式展示出來。進店率分析完成航站樓內的商業店鋪的人流訪問分析，可用于輔助商業資源規劃。店鋪關聯性分析根據旅客在不同店鋪內的交易行為，分析店鋪的關聯性。

3 人工智能在智慧機場中的應用

第一，以人臉識別技術為核心的人工智能技術改變了機場傳統的核驗安檢模式，能提供個性化身份比對、航顯、人證合一、黑名單查驗等功能。基于人臉識別技術的“One ID”方案已在我國1/3機場使用，顯著降低了安檢人員的工作量，提高了安檢甄別的精準性，接下來機場將全面推出的無紙化服務，都將基于人臉識別核驗技術[6]。此外，現有機場監控系統無法滿足機場多維聯動立體防控、重點人員進出機場實時預警等安保業主需求，通過建設智能人像識別系統，對重點區域布控人像識別、重點人員預警布控，記錄重點人員實時軌跡追蹤，建設旅客人員檔案等，能全面提升機場安全管理水平。

第二，建設智能客服平臺，具備語音識別、自然語言理解、語音合成、深度學習等能力，實現智能語音客服、智能在線客服、坐席輔助、數據分析等功能，為旅客提供電話、網站、APP等多渠道、便捷化、智能化的問詢服務。不但能夠緩解座席人員壓力，也能提升旅客體驗感和滿意度，全面促進服務管理和質量的提升。

4 數字孿生在智慧機場中的應用

機場現有GIS系統以二維為主，而近年來三維GIS技術快速發展，讓實時信息動態展示與沙盤化得以實現，為機場的協同調度工作提供了全新的視角。將地理信息與物聯網、大數據等技術結合打造數字孿生機場，實現對時空大數據的展示、分析能力，可以用“一張圖”全面支撐智慧機場可視化應用。

通過三維GIS可視化平臺構建數字孿生機場，其流程主要包括三部分：第一，通過傾斜攝影、BIM、三維仿真等多種技術，實現機場室內外、地表地下的全方位建模；第二，搭建基礎地理信息系統，管理電子地圖、三維模型等各類數據資源，同時二三維引擎支撐可視化展示、設備管理等；第三，通過對業務流程的表達和優化，并基于地理信息三維可視化開發業務展示系統，結合物聯網智能感知，實現車輛定位導航、機場可視化指揮、應急管理等業務應用，促進智慧管理和智慧決策。

5 結語

智慧機場建設與信息技術密切關聯，通過大數據技術實現機場數據的全面采集與分析，基于物聯網技術進行數據傳輸，利用人工智能輔助人工決策，采用數字孿生技術實現管理可視化，可以為旅客提供更為便捷的機場服務。