數字化信息技術在智慧機場中的應用

劉陳仁浪

（成都雙流國際機場股份有限公司，四川 成都 610202）

一、數字背景下建設智慧機場的意義

在經濟高速發展的時代，只有先抓數字化、智能產業，才能最大限度地占領市場份額，保證自己不被社會淘汰。隨著出行次數的增加，由于其快捷舒適的出行特點，乘機出行已經成為越來越多乘客的選擇。建設智慧機場的主要目的是提高機場運營的效率和管理，減少地面人員數量，提高業務能力。在數字化背景下，創新傳統機場、建設智慧機場的重要性具體體現在四個方面：一是可以改善乘客的登機體驗。智慧機場可以根據信息集成平臺對航班信息進行及時跟蹤、管理和共享，使乘客能夠獲得準確的服務信息。二是加強對機場工作人員的管理，提高服務質量和工作效率，減少乘客在工作中的等待時間。同時，機場工作人員在辦理登機手續和安檢時與乘客保持溝通和互動，為乘客創造良好的服務體驗。第三，緩解因遲到造成的航班延誤。機場可以利用乘客發送的無線信號鎖定乘客在機場的位置和當前正進行的流程，然后與航空公司討論是否等待乘客或關閉客艙起飛，以減少延誤時間。第四，提高管理水平。利用客流監控功能，可以實時采集乘客數據，縮短安檢等待時間，提高運營效率。

二、物聯網在智慧機場中的應用

物聯網利用感知技術和智能設備對物理世界進行感知識別，實現人與物之間的信息交互和無縫連接，實現對物理世界的實時控制、準確管理和科學決策。

機場物聯網建設可分為四個部分：基礎設施平臺建設、網絡基礎設施、物聯網標準和多種物聯網應用。物聯網的核心是物聯網平臺的建設。該平臺遵循經典的五層架構，分為設備感知層、網絡傳輸層、數據資源層、業務支持層和應用顯示層。專用網絡的網絡基礎設施建設，例如基于運營商現有基站的NB IOT 和Lora 專用網絡。物聯網標準涵蓋平臺及功能架構、設備接入、平臺互聯、接口開放、平臺應用、安全管理等，本節主要介紹機場室內外環境監測物聯網系統的物聯網應用及人員/車輛定位。

一是機場室內外環境監測。建立環境監測系統，對機場的整個區域和多個環境要素進行監測，包括航站樓的室內環境、機房環境和衛生間環境，以及室外風速和風向、水質和降雨量，飛行區冰雪監測和施工環境監測，實現環境監測預警應用的可視化和智能化。該系統能夠實時監控航站樓各區域的環境狀況，為處理火災報警等突發事件提供有效的數據支持。

二是人員/車輛定位。定位系統有效支持室內外導航、人員密度等應用，并可進一步挖掘其商業和管理價值。建議采用室內終端側定位，在乘客通過區域設置藍牙信標，通過定位引擎計算乘客坐標信息，定位精度可達5m。對于室外飛行區的許多特種車輛，部署差分GPS 基站，以提高定位效率，減少天氣等環境因素造成的誤差，部署藍牙定位基站，解決航站樓及地道周圍GPS 信號覆蓋盲區問題。

三、大數據技術助力智慧機場建設

在智慧機場建設中，大數據技術可以全面收集機場空側、陸側、航站樓的各種數據信息，為機場的總體規劃、協調和業務處理提供數據指導，優化乘客登機體驗，確保機場安全可靠運行。

結合機場的工作條件，大數據技術在智慧機場建設中的應用場景包括停機位管理、旅客肖像、航班延誤預警、旅客時間規劃、高危旅客同行分析等。在本節中，將選擇兩個具有代表性的應用程序場景進行分析。

第一，航班延誤警告。技術人員可以利用大數據技術收集歷史飛行運行數據，結合天氣、調度、日期等因素建立回歸分析模型，通過人工神經網絡等算法預測航班到達時間，將預測時間與實際時間進行比較，進行航班延誤預警。在大數據技術的支持下，技術人員可以總結航班延誤的規律，明確影響航班延誤的因素，優化機場的航班調度管理，給出準確的航班延誤時間，為乘客調整行程提供參考。第二，乘客時間規劃。在大數據全面信息采集的基礎上，通過數據分析為乘客提供時間規劃服務，使乘客在飛機起飛前合理規劃行程，最大限度地發揮時間效用。為了避免乘客誤機，乘客時間規劃需要結合天氣數據、地面交通數據、旅客到機場的距離、航班到達時間、航班延誤等，計算旅客從所在地到機場的時間、在機場的等待時間或中轉時間，登機口客流等因素，為旅客提供最新的出發時間點。

四、人工智能在智慧機場中的應用

人工智能技術是數字化技術的一個研究熱點。它與智慧機場的集成，可以用先進的技術手段取代人工操作，提高機場運行效率，豐富乘客體驗。

“一帶一路”是智慧機場建設的核心。人工智能技術的應用是基于人臉識別技術的。可為智慧機場提供個性化的機場顯示系統、身份證識別、身份識別和黑白名單，豐富智能機場的個性化服務，使我國機場與國際民航接軌，在“一帶一路”戰略中發揮空中交通的作用。

基于人臉識別技術的“One ID+機場”是智能機場發展的必然趨勢。該功能開發了基于圖像識別技術的人臉識別算法，實現了無需乘客感知的乘客人臉識別，改變了機場傳統的安檢人臉驗證技術。

目前，我國三分之一的機場實施了“一個身份證+機場”計劃，大大減輕了安檢人員的負擔，提高了安檢的準確性，避免了乘客誤機，甚至用人臉識別代替登機牌，實現人卡一體化。即使登機牌丟失，也不會影響乘客的正常登機，乘的服務體驗也會得到顯著改善。

五、數字孿生在智慧機場中的應用

機場現有的GIS 系統主要是二維的。近年來，三維GIS 技術的飛速發展，實現了實時信息的動態顯示和沙盤化，為機場協同調度提供了新的視角。將地理信息與物聯網、大數據等技術相結合，打造數字孿生機場，實現時空大數據的顯示和分析能力，以“一張圖”全面支持智能機場的可視化應用。通過三圍 GIS 可視化平臺構建數字孿生機場的過程主要包括三個部分：一是通過傾斜攝影、BIM、三維仿真等技術，實現機場室內、室外、地面和地下的全方位建模；第二，建設基礎地理信息系統，管理電子地圖、3 維模型等各種數據資源，同時二三維引擎支撐可視化展示、設備管理等；三是通過業務流程的表達和優化，開發基于地理信息三維可視化的業務顯示系統，結合物聯網智能感知，實現車輛定位、導航等業務應用，機場可視化指揮和應急管理，推進智能化管理和智能化決策。

六、數字化信息技術下智慧機場建設的機遇與挑戰

（一）機遇

1.信息技術的發展為智慧機場的建設提供了支撐。信息化作為民航力量發展的重要支撐，大數據、云計算、人工智能等前沿技術的快速發展以及與實體經濟的深度融合，為建設更具體驗性的“智慧機場”提供了解決方案。

2.航空運輸業的快速發展為智慧機場的建設提供了空間

根據民航局公布的數據，“十三五”期間，我國新建機場74 個，改擴建139 個，搬遷19 個，開展前期工作51 個。此外，將在京津冀、長三角、珠三角建設三個世界級機場群，完善華北、東北、華東、中南、西南、西北六個機場群，交通機場總數將達到260 個左右，中國機場業將迎來新的發展階段,；與此同時，通用航空也在蓬勃發展。“十三五”期間，通用機場將達到500 多個，用于智慧機場建設的資金投入將繼續增加。根據前瞻性行業研究，預計“十三五”期間，中國智慧機場市場規模將超過200 億元。特別是以北京新機場為代表的超大型機場將加入“智慧機場”建設，市場規模將遠遠超出上述預計。

3.軍民融合的發展為智慧機場的建設提供了新的契機

軍民機場一體化發展是民航局貫徹落實十九大精神和“十三五”規劃目標的重要舉措。根據民航局公布的數據，中國運營的軍用民用機場有64 個，占中國運輸機場總數的28.4%。其中，民航和空軍共有59 個機場，占92%以上。軍民融合的深入發展模式必將推動更多軍民機場的智能化建設，為智慧機場建設帶來更大的機遇。

（二）挑戰

1.法律法規及行業標準尚屬空白

“智慧機場”建設是一項新興業務。目前，與“智慧機場”建設相關的法律法規和行業標準尚屬空白，“智慧機場”的概念界定不明確。數字信息化條件下“智慧機場”建設所涉及的倫理問題不容忽視，也是未來智慧機場建設中需要關注的問題。因此，政府有關部門應加快制定立法和行業標準，為“智慧機場”建設提供法律保障。

2.行業信息化基礎設施建設需要進一步完善

從建設智慧機場所需的基礎設施來看，我國機場一些重要信息系統的配置還存在不足，數據資源的準確性和完整性有待進一步提高。隨著第三代人工智能的開啟，在技術層面上，這是算法的進步，它利用過去的數據預測未來的趨勢，AlphaGo zero的自主學習能力也是建立在大量精確數據基礎上的神經網絡，而智慧機場所需要的信息系統也像一個神經中樞，需要大量精確數據的支持。因此，有必要加強機場網絡系統建設，提高整個行業的信息服務水平，為智慧機場建設提供基礎支撐。

3.非航業務水平在一定程度上掣肘了智慧機場建設

國內機場在乘客服務水平上還存在不足，在經營理念、經營模式、管理水平等方面與世界先進國家機場還有較大差距。特別是非航空業務水平較弱，所占比例相對較低，在一定程度上制約了智慧機場的建設；同時，專業人才儲備不足，不能完全滿足智慧機場建設、運營和管理的需要。

4.行業數據資源尚未實現互聯互通

智慧機場的建設還需要整合整個機場服務鏈中政府和各利益相關者的資源，實現數據資源的共享，避免各方利益的競爭，形成數據孤島，無法實現整個機場的信息互聯；未來需要在民航整個生態鏈中逐步培育民航整個生態鏈條上的利益共享，以滿足未來智慧機場建設對海量準確數據的需求。