基于數(shù)據(jù)科學的智慧通航機場安全管理研究

王芳 魏哲

摘要：目前，我國通用航空安全管理標準尚不完善。隨著通用航空行業(yè)的迅猛發(fā)展，為了提高通用航空的安全保障水平，研究智慧通航機場安全管理變得日益重要。文章研究并探討了數(shù)據(jù)科學和智能技術在通用航空安全管理中的作用，為通航機場未來的發(fā)展提供了一定的支持和參考，進而推動整個通航業(yè)的持續(xù)發(fā)展。

關鍵詞：數(shù)據(jù)科學；智慧通航；通用航空；機場安全管理

中圖分類號：F56? 文獻標志碼：A

0 引言

近年來，我國低空空域逐步放開，通用航空領域得到長足發(fā)展，人們對于通航安全管理的需求日益增加。2016年國務院發(fā)布《關于促進通用航空業(yè)發(fā)展的指導意見》提出強化通用航空的安全監(jiān)管［1］，2017年中國民航局發(fā)布《通用航空安全保衛(wèi)規(guī)則》對通航企業(yè)進行安全指導［2］。雖然我國在通航安全管理研究上取得了一些成果，在一定程度上確保了通航安全，但仍存在若干問題，例如，一些標準是為大型、復雜的運輸航空器設計的，而對于通用航空器，這些標準可能過于煩瑣，難以滿足實際操作需要。并且，對通用航空公司而言，人才缺口是個亟待解決的問題。目前，由于規(guī)章標準體系尚不完善，導致安全設施設備無法滿足現(xiàn)實需求，仍然過分依賴傳統(tǒng)的人防安全管理模式，而且通用航空業(yè)務范圍廣泛，機組和從業(yè)人員構成復雜，因此，通航安全管理整體水平有待進一步提高。

隨著我國通用航空產業(yè)的迅猛發(fā)展，通航機場的安全管理亟待融入智能化元素，因此開展關于智慧通航機場安全管理的研究具有迫切性和必要性［3］。這要求以數(shù)據(jù)科學技術為基礎，以信息化為驅動，積極探索新的管理模式。這些管理模式的核心原則應注重安全性、便捷性和經(jīng)濟性，并與通用航空的實際情況相符合。通過這種方式，可以提升通用航空的安全保障水平，使通用航空安全管理與科技時代同步發(fā)展，加速實現(xiàn)智慧通用航空機場的建設目標，提供更高水平的安全保障。

相較于民航機場領域豐富多樣的研究，通航機場在安全管理的智能化方面仍然有很大的提升空間。本文將從基于大數(shù)據(jù)的通航信息系統(tǒng)安全監(jiān)測指標體系等4個方面進行探討，通過對通航機場安全管理智能化的探索與剖析，提升通航機場安全管理的智能化水平，這不僅有助于保障通航機場的運營安全，也有助于推動通用航空產業(yè)的持續(xù)發(fā)展。

1 基于大數(shù)據(jù)的通航信息系統(tǒng)安全監(jiān)測指標體系

隨著通用航空行業(yè)的發(fā)展，保障其信息系統(tǒng)的安全與穩(wěn)定運營變得越來越關鍵。行業(yè)面臨著諸如網(wǎng)絡攻擊、數(shù)據(jù)泄露和設備故障等多種復雜的安全威脅，這些安全威脅不僅有來自外部的攻擊，還有源于內部的誤操作，因此必須對各種可能的風險進行全面監(jiān)控。

為了應對這些挑戰(zhàn)，構建一套基于大數(shù)據(jù)的通航信息系統(tǒng)安全監(jiān)測指標體系顯得尤為重要。這套體系可以實時收集和分析大量數(shù)據(jù)，提供全面的安全監(jiān)控，以便能夠及時發(fā)現(xiàn)并應對解決潛在的安全風險。指標體系不僅提供了預警機制，使得潛在的威脅可以被提前發(fā)現(xiàn)和預防，還可以在發(fā)生安全事件時，及時提供數(shù)據(jù)支持，幫助機場快速響應并有效處置安全風險。

建立該指標體系首先需要從數(shù)據(jù)的收集工作入手。通航信息系統(tǒng)在運行過程中產生了大量的數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)包括飛行參數(shù)、設備運行日志、網(wǎng)絡通信流量等，是具有極高價值的信息資源。大數(shù)據(jù)技術在此可以發(fā)揮重要作用，能夠有效地對上述數(shù)據(jù)進行采集、存儲和處理。而且，借助于高級分析技術，可以對這些數(shù)據(jù)中蘊含的潛在安全風險進行準確識別和評估。

建立指標體系的關鍵在于確立一套適合的評估標準，用于衡量通航信息系統(tǒng)的安全狀況。這些評估標準可包括與網(wǎng)絡安全相關的指標，比如入侵檢測的成功率以及惡意軟件檢測的準確率等。設備性能相關的各項指標如設備可用性以及響應時間等也包含在內。這些指標可以有效地衡量設備的性能狀況。同時，還需要對系統(tǒng)用戶的行為進行追蹤以及分析，以便及時發(fā)現(xiàn)異常行為。此外，還需要考慮系統(tǒng)可靠性、可維護性和可擴展性等方面的指標，以確保系統(tǒng)的高效性和可持續(xù)性。

實時監(jiān)測是指標體系的關鍵環(huán)節(jié)之一，能夠及時有效地察覺安全事件并采取合理的應對措施。借助大數(shù)據(jù)技術，通航信息系統(tǒng)可以實現(xiàn)實時監(jiān)測，準確鑒別并迅速應對潛在的威脅，從而最大程度地減少潛在的損失。基于大數(shù)據(jù)的通航信息系統(tǒng)安全監(jiān)測指標體系的構建將帶來以下優(yōu)勢。

（1）提高安全性：實時監(jiān)測和深度分析有助于更早地發(fā)現(xiàn)潛在的安全威脅，提高通航信息系統(tǒng)的整體安全性。

（2）增強響應能力：實時監(jiān)測系統(tǒng)可以快速響應安全事件，減少潛在損害，并有助于迅速處理緊急事件。

（3）降低風險：通過大數(shù)據(jù)分析和預測性分析，可以提前識別潛在威脅，從而降低安全風險和相關成本。

2 基于云計算概念和方法的通航信息系統(tǒng)

通航信息系統(tǒng)涵蓋飛行調度、導航、氣象預報、航空交通管制、維護管理等多個領域。隨著科技的不斷進步，傳統(tǒng)的集中式信息系統(tǒng)架構已經(jīng)無法滿足這些需求。分布式、更為靈活的云計算架構徹底改變了通航信息系統(tǒng)的傳統(tǒng)設計思路，推動通航領域向著更加高效、可靠、智能的方向發(fā)展。云計算架構為通航信息系統(tǒng)提供了彈性和可伸縮性，使系統(tǒng)能夠適應日益增長的數(shù)據(jù)和用戶負載，從而確保通航業(yè)務的有效運轉。這種架構允許系統(tǒng)在需要時自動擴展或縮小計算資源，以滿足數(shù)據(jù)中心的負載需求。同時，還可以實現(xiàn)數(shù)據(jù)備份和災難恢復，確保通航業(yè)務在面臨各種突發(fā)情況時仍能正常運轉。因此，基于云計算概念的通航信息系統(tǒng)架構為通用航空領域的發(fā)展帶來了巨大的商業(yè)價值和社會效益。

采用基于云計算的通航信息系統(tǒng)架構，通航公司可以將信息技術基礎設施從本地服務器和數(shù)據(jù)中心遷移至云端。這意味著通航公司無需再依賴高昂的本地服務器和數(shù)據(jù)中心，通過云服務提供商租用所需的計算和存儲資源即可。這種資源的彈性分配使通航公司能夠根據(jù)需求擴大或縮小其信息系統(tǒng)，從而更好地適應運營波動。云計算架構提供了更高級別的安全保護。通航信息系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)通常包括敏感的飛行計劃、人員信息和航班數(shù)據(jù)。云計算服務供應商通常具備強大的安全措施，如數(shù)據(jù)加密、身份驗證、訪問控制等，能夠更有效地保護這些敏感數(shù)據(jù)。此外，云計算架構還提供實時監(jiān)控和威脅檢測功能，以應對潛在的安全風險。

云計算服務供應商采取分布式策略，在多個地理區(qū)域部署服務，以便在某個數(shù)據(jù)中心發(fā)生故障時，數(shù)據(jù)和相關服務能在其他地點繼續(xù)運行，確保在突發(fā)事件中也能為用戶提供穩(wěn)定可靠的服務。此外，云計算為通航信息系統(tǒng)帶來了多重優(yōu)勢，其中包括更加出色的合作和數(shù)據(jù)共享機制。多個通航公司可以共享數(shù)據(jù)和應用程序，進而提高行業(yè)內信息的可用性和實時性。這種協(xié)作模式有助于航班間的協(xié)調，提升空中交通管理效率，進一步改善乘客體驗。

基于云計算的通航信息系統(tǒng)架構潛在應用功能如下。

（1）飛行計劃與導航：航空公司和航空交通管制部門可以使用云計算來實時更新飛行計劃、導航信息和航班調度，以確保飛行順暢和安全。

（2）飛機維護管理：航空公司可以利用云計算來監(jiān)測飛機的性能和狀況，以提前發(fā)現(xiàn)潛在問題并進行處理。

（3）氣象預報：使用云計算，氣象部門可以更準確地生成天氣預報，幫助航班計劃和決策。

（4）航空數(shù)據(jù)分析：云計算支持大規(guī)模的航空數(shù)據(jù)分析，有助于發(fā)現(xiàn)趨勢、優(yōu)化運營和保障飛行安全。

以云計算為基礎的通航信息系統(tǒng)架構體現(xiàn)了通航產業(yè)在追求更智能、更高效和更安全發(fā)展目標方面的重要進步。這一架構將繼續(xù)推動通航業(yè)務的創(chuàng)新和可持續(xù)，從而適應不斷變化的需求與技術環(huán)境。同時，這一架構也為通航信息系統(tǒng)的發(fā)展進步打開了全新的空間，有助于更好地滿足日益增長的航空需求。

3 基于數(shù)據(jù)科學的通航機場運行管理視頻監(jiān)控系統(tǒng)

基于數(shù)據(jù)科學的通航機場運行管理視頻監(jiān)控系統(tǒng)已經(jīng)在現(xiàn)代通用航空領域占據(jù)了舉足輕重的地位。這一系統(tǒng)主要依賴于先進的數(shù)據(jù)科學技術和人工智能算法，進行實時視頻數(shù)據(jù)的采集、處理和分析，進而實現(xiàn)機場內各種運行活動的有效監(jiān)控和管理。

該系統(tǒng)的功能相當廣泛，主要包括對飛機地面操作的實時監(jiān)控，確保飛機安全、準確地進出機場；航班的準時、有序調度，避免延誤和擁堵；安全檢查的精準、高效執(zhí)行。它能夠全方位地滿足機場運行管理的各種需求，為機場的運行管理提供強有力的支持和保障。

通航機場運行管理視頻監(jiān)控系統(tǒng)必須確保廣泛的覆蓋范圍。因此，需要在機場內部的各個關鍵區(qū)域安裝攝像頭，具體包括航班停機位、貨物處理區(qū)、安全檢查區(qū)、候機室等。為了確保捕捉到所有關鍵細節(jié)，這些攝像頭必須具備高清晰度和廣角視野。該系統(tǒng)需要支持實時監(jiān)控和錄像存儲。實時監(jiān)控可以協(xié)助機場工作人員迅速響應機場內部的突發(fā)事件，比如安全問題、航班延誤等。同時，錄像存儲功能對于事后的調查和分析是必不可少的。存儲系統(tǒng)的容量必須足夠大，以滿足長期存儲需求，并且應提供快速檢索功能，以便快速找到需要的錄像片段。

數(shù)據(jù)科學技術的運用需要在視頻監(jiān)控系統(tǒng)中實現(xiàn)，以支持智能分析和預警功能。通過深度學習算法和圖像識別技術，系統(tǒng)能夠有效地識別異常行為、危險物品以及追蹤物體，從而顯著提升機場安全和運營效率。另外，系統(tǒng)也應具備自動化生成報告和分析數(shù)據(jù)的能力，以便機場管理者做出最優(yōu)的決策。視頻監(jiān)控系統(tǒng)還需要具備良好的擴展能力。當機場運行需求增加時，系統(tǒng)應能夠輕松擴展攝像頭數(shù)量和存儲容量，以應對不斷增長的數(shù)據(jù)流量。此外，為了更好地融入其他關鍵的運行管理系統(tǒng)，如航班調度、安全管理和客戶服務系統(tǒng)，視頻監(jiān)控系統(tǒng)也需具備開放性架構，從而實現(xiàn)全面的機場運營管理。

最后，必須重視的是數(shù)據(jù)隱私與安全性，這兩者是系統(tǒng)設計中必須考慮的關鍵因素。為確保系統(tǒng)的合規(guī)性，必須嚴格遵守所有相關的隱私法規(guī)，同時，也應采取必要的安全措施以保護存儲在系統(tǒng)中的視頻數(shù)據(jù)，防止出現(xiàn)未經(jīng)授權的訪問以及數(shù)據(jù)泄露。

4 基于數(shù)據(jù)科學的智能化機場障礙物評估系統(tǒng)

基于數(shù)據(jù)科學的智能化機場障礙物評估系統(tǒng)充分體現(xiàn)了通用航空行業(yè)不斷進步和發(fā)展的趨勢。這一系統(tǒng)的開發(fā)目標主要是利用先進的數(shù)據(jù)科學技術，以更高的精度、更可靠實時的方法去評估機場周邊的障礙物情況。系統(tǒng)的設計和實施不僅對提升飛行安全具有重要意義，而且對提高機場運營效率也具有顯著的推動作用。

在系統(tǒng)運行過程中，需要廣泛匯集并精準分析多種來源的數(shù)據(jù)，包括衛(wèi)星圖像、雷達數(shù)據(jù)、無人機拍攝的圖像以及地理信息系統(tǒng)（GIS）數(shù)據(jù)等。這些數(shù)據(jù)的融合和解析能夠提供全面準確的機場周邊環(huán)境全景信息，有助于識別并準確定位潛在的障礙物。

數(shù)據(jù)科學與人工智能科學技術的運用將為系統(tǒng)帶來強大的自動化和智能化能力，使得系統(tǒng)能夠自動識別各種障礙物并進行分類，例如建筑物、樹木、通信塔等。這種自動化識別和分類障礙物的方式極大地減少了人工干預，并顯著提升了評估的速度和準確度。

實時性也是智能化機場障礙物評估系統(tǒng)的核心要求之一。在航空業(yè)務中，飛行員和運營人員需要在決策時獲得及時、精確的信息。因此，系統(tǒng)必須具備實時數(shù)據(jù)處理和更新的能力，

為了保障系統(tǒng)的功能全面，決策支持能力不可或缺。除了識別物體障礙外，系統(tǒng)還應為飛行員及機場管理人員提供指導，包括路線規(guī)劃和高度調整建議等。安全性亦是系統(tǒng)的核心要素之一。評估系統(tǒng)的數(shù)據(jù)和建議對于飛行安全至關重要，故系統(tǒng)的數(shù)據(jù)完整性和保密性須嚴格管控，以防可能發(fā)生的安全隱患。

由于機場的環(huán)境各不相同，因此，系統(tǒng)必須具備靈活性和可擴展性，適應不同的需求和變化，以滿足多方面的需求，包括數(shù)據(jù)整合、自動化、實時性、決策支持、安全性以及靈活性。

5 結語

在當前信息技術飛速發(fā)展的時代背景下，智能技術在通用航空機場安全管理方面的應用已經(jīng)嶄露頭角，展現(xiàn)出了無可估量的潛力。因此，本文著重探討數(shù)據(jù)科學領域的專業(yè)知識在智慧通航機場安全管理研究持續(xù)發(fā)展中的支撐作用，同時也為通用航空機場未來的智能化、可持續(xù)發(fā)展提供了具有重要參考價值的方案。今后將進一步積極探索和研究智能技術在通用航空機場安全管理方面的應用，以更好地推動通用航空事業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。

參考文獻

［1］國務院辦公廳.關于促進通用航空業(yè)發(fā)展的指導意見［EB/OL］.（2016-05-13）［2023-11-10］.http：//www.caac.gov.cn/XXGK/XXGK/ZFGW/2016 05/t20160518_37445.html？win200m=1.

［2］中國民用航空局.通用航空安全保衛(wèi)規(guī)則：CCAR-333［S］.北京：中國民用航空局，2017.

［3］張洪.新時代創(chuàng)建“智慧通航”產業(yè)生態(tài)體系的構想［J］.民航管理，2018（9）：69-72.

（編輯 沈 強編輯）

Research on intelligent general aviation airport safety management based on data science

Wang? Fang， Wei? Zhe

（Civil Aviation Flight University of China， Guanghan 618307， China）

Abstract：? At present， Chinas general aviation safety management standards are not yet perfect. With the rapid development of the general aviation industry， researching intelligent general aviation airport safety management has become increasingly important. This article researches and discusses the role of data science and intelligent technology in general aviation safety management， providing support and reference for the future development of general aviation airports， thereby promoting the continuous development of the entire general aviation industry.

Key words： data science; intelligent general aviation; general aviation airport safety management