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環(huán)境模擬 船舶仿真
成果1.構(gòu)建了基于人工智能的通航環(huán)境精細化模擬技術(shù) 成果2.研發(fā)了基于動態(tài)高精度通航環(huán)境的船舶操縱仿真系統(tǒng)數(shù)據(jù)
1.1大氣精細化數(shù)值 1.2海表風(fēng)場智能高 1.3開敞海域復(fù)雜溫-鹽 支撐 2.1通航環(huán)境數(shù)據(jù)實時、高效、精準(zhǔn)接 2.2船舶航行-環(huán)境影響耦合下船舶
預(yù)報數(shù)據(jù)同化模型 精度快速預(yù)報模型 -地形下流場計算理論 入技術(shù) 操縱與運動反饋算法1.4風(fēng)-浪-流耦合智能實時數(shù)值計算方法 2.3復(fù)雜非線性海洋環(huán)境下船舶運動高精度模擬系統(tǒng)數(shù)模論證 船舶仿真論證航道設(shè)計成果3.提出了復(fù)雜開敞海域航道設(shè)計理論 反饋反饋3.1.復(fù)雜道水域碰撞風(fēng) 3.2.復(fù)雜海域航道航寬計算模型 3.3.航道安全距離計算方法風(fēng)險 航寬 距離科學(xué)方案 技術(shù)參數(shù)智能保障 1成果4.構(gòu)建了開海域航道基礎(chǔ)設(shè)施智能化支持保障系統(tǒng)4.1開敞海域?qū)е皆O(shè)備 4.2船舶航行服務(wù)通用技術(shù)架構(gòu) 4.3智能導(dǎo)助航信服務(wù)平臺瓊州海峽、北部灣、舟山群烏、渤海灣、煙大航線等國內(nèi)開敞海域重要通道廣泛推廣實踐創(chuàng)新應(yīng)用推廣 標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范、系統(tǒng)設(shè)備、成套技術(shù)
該架構(gòu)在瓊州海峽、北部灣、舟山群島、渤海灣等海域?qū)崿F(xiàn)工程驗證，技術(shù)指標(biāo)達國際領(lǐng)先水平。
三、核心關(guān)鍵技術(shù)
（一）基于人工智能方法的通航環(huán)境精細化模擬理論及技術(shù)
本研究構(gòu)建了面向大氣數(shù)值模式精細化預(yù)報的數(shù)據(jù)同化模型和基于卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的海表風(fēng)場人工智能快速預(yù)報模型，提出了數(shù)值模式與人工智能方法相融合的“風(fēng)-浪-流”實時耦合模擬技術(shù)[5]，實現(xiàn)了開海域通航環(huán)境的精細化預(yù)報及模擬，為航道工程設(shè)計關(guān)鍵技術(shù)參數(shù)確定提供通航環(huán)境要素支撐。
1.面向大氣數(shù)值模式精細化預(yù)報的數(shù)據(jù)同化模型
通過研究覆蓋通航環(huán)境海域的船載氣象儀、岸基雷達、衛(wèi)星遙感及海上平臺等多模態(tài)觀測數(shù)據(jù)的清洗去噪、動態(tài)信息離散化及數(shù)據(jù)時空插值等分析融合技術(shù)，構(gòu)建了面向大氣數(shù)值模式精細化預(yù)報的數(shù)據(jù)同化模型（模型結(jié)構(gòu)如圖2所示），構(gòu)建了適用于開海域通航環(huán)境海域氣象特征的大氣數(shù)值模式參數(shù)化及海氣耦合嵌套方案。
2.基于卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的海表風(fēng)場人工智能快速預(yù)報模型
面向數(shù)值模式和人工智能相結(jié)合的海面風(fēng)場快速預(yù)報，基于WRF大氣模型數(shù)據(jù)同化和生成對抗網(wǎng)絡(luò)理論[，構(gòu)建大氣數(shù)值模式精細化預(yù)報的數(shù)據(jù)同化模型和基于生成對抗網(wǎng)絡(luò)的海表風(fēng)場人工智能快速預(yù)報模型[7]，實現(xiàn)海面風(fēng)場數(shù)據(jù)的精準(zhǔn)快速預(yù)報，風(fēng)速預(yù)報平均絕對值誤差小于 10 % ，解決了現(xiàn)有預(yù)報精準(zhǔn)度與時效性相互沖突的問題。模型結(jié)構(gòu)和計算效果如圖3所示：
3.數(shù)值模式與人工智能方法相融合的“風(fēng)-浪-流”實時耦合模擬技術(shù)
結(jié)合復(fù)雜開水域的溫-鹽-地形場分布特征，精準(zhǔn)計算流場梯度力及地轉(zhuǎn)偏向力，構(gòu)建了適用于多地形、多溫鹽場分布的流場計算理論，解決了海洋模式在復(fù)雜地形及溫鹽場分布條件下的計算復(fù)雜度較高與精確度不足等問題。基于上述理論建立了風(fēng)-浪-流實時耦合模型系統(tǒng)，全面考慮了海氣、波流相互作用的各種機制，創(chuàng)新性突破了融合數(shù)值模式與人工智能方法相結(jié)合的模擬技術(shù)，實現(xiàn)了開海域通航環(huán)境的精細化預(yù)報及模擬。如圖4所示：
（二）基于動態(tài)高精度通航環(huán)境的船舶操縱仿真系統(tǒng)
本研究針對船舶運動仿真中缺乏真實環(huán)境信息的問題，研發(fā)了面向船舶操縱仿真的風(fēng)浪流數(shù)據(jù)實時、高效、精準(zhǔn)接入技術(shù)；提出了面向復(fù)雜海況、多船型的“船舶航行-環(huán)境影響”耦合作用影響下的新一代船舶操縱仿真技術(shù)[8]，實現(xiàn)了復(fù)雜非線性海洋環(huán)境影響下的船舶運動高精度模擬，為開海域航道方案設(shè)計提供研究裝備。
1.通航環(huán)境數(shù)據(jù)實時、高效、精準(zhǔn)接入技術(shù)
針對船舶運動仿真中缺乏真實環(huán)境信息的問題，建立了包含動態(tài)高時空分辨率的“風(fēng)-浪-流"通航要素環(huán)境數(shù)據(jù)庫。區(qū)別于現(xiàn)有船舶操縱仿真系統(tǒng)，創(chuàng)新性設(shè)計了針對NETCDF、GRIB等標(biāo)準(zhǔn)格式的數(shù)據(jù)接口，實現(xiàn)了面向船舶操縱仿真設(shè)備的“風(fēng)-浪-流”數(shù)據(jù)實時、高效、精準(zhǔn)接入[9]，顯著提高了船舶操縱仿真中環(huán)境載荷精度。如圖5所示：
Time WDSP WDIR SWH AWP MWD
2017-08-20700:00.00 1.88116 141.29857 186586 5.6566 137.79925
2017-08-20700:10:00 1.05092 141.39847 194552 5.94055 14133527
2017-08-2070020:00 3.95344 146.60529 2.2283 5.25574 151.56632
2017-38-2370030.00 5.01018 147.70297 2300 5.41315 160.04222
2017-08-23T00:40:00 5.98266 148.24863 337048 6.48804 163.38972
2017-08-20700.50:00 5.96634 149.35533 445377 650275 165.89392
2017-08-20300.60:00 6.53097 149.04832 5.35126 7.3797 164.26256
2017-08-20701:00.00 6.90349 148.22018 598499 6.99945 16151447
2017-38-20701:10.00 6.77089 141.56194 5.40509 6.25842 159.44475
2017-08-2070120:00 6.96133 131.87578 615714 5.1149 1569880
2017-08-20T01:30:00 6.71587 127.89178 5.70483 5.30807 154.77652
（a）基于NETCDF的環(huán)境場數(shù)據(jù)庫 （b）“風(fēng)-浪-流”數(shù)據(jù)庫驗證及數(shù)據(jù)變量可視化
2.船-槳-舵相互作用計算優(yōu)化方法
在船舶操縱運動中，主要考慮船體、槳和舵之間的相互干擾，提出了船體與螺旋槳之間的相互作用參數(shù)修正方法。如圖6所示：
2 三u=(1-）V船 Ω = ??=(V-u)/V=1-u/V1-=1-exp(-4??)
0 -槳—舵相互作用計算優(yōu)化 u=(1-)V
1 =β-2nA050.L
1△T T=(T-R)/T 02x// 中γ=（B/d)(1.3(1-C)-3.1Lb)
(1-t2)=(1-t)+f β=β-L 20 -10 0.6 。 10 1（a）螺旋槳對船體的干擾修正 （b）船體對螺旋槳的干擾修正
3.復(fù)雜非線性海洋環(huán)境下船舶運動高精度模擬系統(tǒng)
基于模塊化概念和矢量表示形式，綜合考慮了融合不同吃水、噸位、船型等船舶特征函數(shù)以及風(fēng)力、浪高、流速等復(fù)雜非線性環(huán)境載荷影響下的風(fēng)致漂移、偏轉(zhuǎn)，波浪中的船體搖蕩、失速，流致漂移、增速等影響[10]，構(gòu)建了面向多海況、多船型的“船舶航行-環(huán)境影響”耦合作用影響下的新一代船舶操縱模型，提高了開海域復(fù)雜非線性海洋環(huán)境影響下的船舶運動預(yù)報準(zhǔn)確度。耦合風(fēng)場的船舶六自由度運動方程和模擬結(jié)果如圖7所示：
SWH of NO.1 typhoon in Kobe Port Tidal Elevation of NO.1Typhooncedgwaega 88888 atedsealveldat（u)ue 33eM 22uergut 151° 810 20 30 40 50 60 70 80 10 20 30 40 50 60 70 80
??= -(1+a)Fcosδ Nma=1/2p(U+V)2CxAL t (hour) t (hour)
u=-(x）= Kn=1/2U+V）2Cx(A1L） 寫 11 SWN 500 TdalElevatiT
v=Vsin(y-y），v=v+v 定風(fēng)和湍流風(fēng)建模 6eH 1 888A 0.80.6T0.4[pgH3(B2/L)Cx(U,x)] 0.2
ft pgtt(g/t),J.) 30050 60 70 80 10 20 30 40 50 60 70 80[03 Fig.8. t (hour) vedwave t(hour)（a）船舶運動的六自由度非線性動力學(xué)方程 （b）模型模擬結(jié)果與船載觀測數(shù)據(jù)結(jié)果吻合
（三）復(fù)雜開海域下多航道協(xié)同設(shè)計理論
本研究綜合考慮避碰規(guī)則要求和駕駛員海上實踐做法，構(gòu)建了復(fù)雜開海域航道水域碰撞風(fēng)險預(yù)測模型[1]和開海域雙向航道船舶通航寬度計算模型[12]，提出了獨立雙向航道近距離并行安全間距計算方法，為開敞海域多航道協(xié)同設(shè)計提供了理論支撐。
1.復(fù)雜開敞海域雙向航道船舶通航寬度計算方法
針對港外開海域航道雙向通航需求及設(shè)計難點，綜合考慮強風(fēng)浪流、船舶操縱性能、航海習(xí)慣及應(yīng)急操縱需求等因素，建立了復(fù)雜開海域雙向航道的通航寬度計算模型，使航道設(shè)計寬度能克服風(fēng)致漂移、流致漂移，滿足船舶會遇避讓、應(yīng)急操縱等需求。如圖8所示：
2.獨立雙向航道近距離并行安全間距計算方法
為填補現(xiàn)有規(guī)范中未涉及兩條雙向航道平行布置間安全距離的空白，基于船舶領(lǐng)域、船舶會遇態(tài)勢及船舶燈光信號等因素，建立了開海域兩獨立雙向航道間安全距離計算模型，形成了雙向航道近距離并行布局理論[13]，為開海域高效、安全運輸提供了保障和支撐。如圖9所示：
（四）開海域航道基礎(chǔ)設(shè)施智能支持保障系統(tǒng)
本研究研制了滿足開海域全天候通航的導(dǎo)助航設(shè)備，研發(fā)了港外開海域5G 海上寬帶通信全覆蓋應(yīng)用技術(shù)[14]，構(gòu)建了開敞海域多源異構(gòu)信息數(shù)據(jù)采集、智能化處理和精準(zhǔn)服務(wù)的船舶智慧導(dǎo)助航服務(wù)平臺[15]，形成了開海域航道基礎(chǔ)設(shè)施智能支持保障體系，為開敞海域航道安全運行提供技術(shù)保障。
1.開敞海域?qū)е皆O(shè)備
研制了標(biāo)載通航環(huán)境感知裝備平臺，開發(fā)了適用于開海域的專用導(dǎo)助航設(shè)備[16]，提出了虛實結(jié)合的開海域航道航標(biāo)配布方法[17]。如圖10所示：
2.開海域海上寬帶通信技術(shù)
研發(fā)了高精度定位和現(xiàn)場通信的北斗船載多功能集成終端，形成了天地一體的信息傳輸網(wǎng)絡(luò)及服務(wù)平臺，實現(xiàn)了船舶全水域通信和精確的信息“互聯(lián)網(wǎng) ^ + 北斗”模式服務(wù)；創(chuàng)新應(yīng)用大規(guī)模天線技術(shù)、邊緣計算、網(wǎng)絡(luò)虛擬化、核心網(wǎng)切片等前沿技術(shù)，設(shè)計了首個5G交通行業(yè)海上虛擬專網(wǎng)架構(gòu)，實現(xiàn)5G下海。如圖11所示：
3.水上助航智能服務(wù)應(yīng)用系統(tǒng)
研發(fā)了精細化感知多功能航標(biāo)信息服務(wù)平臺，實現(xiàn)了開海域船舶航行動態(tài)信息高精度采集與融合，設(shè)計了船舶航行服務(wù)通用技術(shù)架構(gòu)，開發(fā)了開海域多源異構(gòu)信息數(shù)據(jù)采集、智能化處理和精準(zhǔn)服務(wù)的船舶智慧導(dǎo)助航服務(wù)平臺。如圖12所示：
四、工程應(yīng)用實踐
（一）瓊州海峽航道優(yōu)化
研究成果應(yīng)用于瓊州海峽航道相關(guān)工程，攻克復(fù)雜開敞海域通航安全仿真技術(shù)“瓶頸”，使瓊州海峽客滾運輸水運通道建設(shè)更科學(xué)。2016年?？谛潞８蹍^(qū)相關(guān)工程實施后，顯著提升瓊州海峽客貨滾裝運輸能力，2015 年海峽客滾運輸客流量1264萬人次、車流量160 萬臺次，2023 年客流量增至1927.6萬人次、車流量達 540萬臺次，經(jīng)船票測算，2023 年較 2015年直接經(jīng)濟效益增加18.56億元。此外，應(yīng)用有關(guān)技術(shù)使新海港區(qū)汽車客貨滾裝碼頭工程港□通過能力增加 20 % ，海南洋浦區(qū)域國際集裝箱樞紐港擴建工程港口通過能力增加 1 5 % ，有力提升瓊州海峽客滾運輸綜合服務(wù)能力，為海南自由貿(mào)易港建設(shè)提供支撐。
（二）渤海灣航道建設(shè)
項目成果在渤海灣航道建設(shè)相關(guān)項目中得以應(yīng)用。在曹妃甸20萬噸級航道工程中，成果為項目推進提供科學(xué)技術(shù)支撐，2023年曹妃甸港貨物吞吐量達 535507萬噸，有效提高航道通過能力及效率；助力40萬噸船舶乘潮進出渤海灣通道建設(shè)，實現(xiàn)40萬噸級散貨船等超大型船舶滿載進靠渤海灣沿岸港口，30-40萬噸船舶每厘米吃水噸數(shù)（TPC）約 1 8 0 { t /cm } ，以1 9 { m } 提升至 2 3 { m } 為例，單艘次可增加經(jīng)濟效益約720萬美元，2020-2022年曹妃甸港接卸超大型船舶40艘次，經(jīng)濟效益達2.88億美元。在通信與導(dǎo)航方面，煙大航線安裝北斗船載多功能集成終端，實現(xiàn)船舶全水域“互聯(lián)網(wǎng) ^ + 北斗”模式服務(wù)，每年保障27.6萬艘次船舶、400余萬人次旅客安全高效運營。
（三）廣西北部灣航路規(guī)劃
本項目研究成果為廣西北部灣航路規(guī)劃提供關(guān)鍵技術(shù)支撐。在北部灣航路規(guī)劃研究中，成果助力探明北部灣海域通航環(huán)境，分析沿海船舶交通流狀況、預(yù)測港口吞吐量與船型發(fā)展、評估通航風(fēng)險，最終提出船舶航路調(diào)整方案及與相關(guān)行業(yè)統(tǒng)籌協(xié)調(diào)建議。2023年，北部灣港（本港）全年累計完成貨物吞吐量3.1億噸，同比增長 1 0 . 8 % ，其中集裝箱完成802.2萬標(biāo)箱，同比增長 1 4 . 3 % ，社會經(jīng)濟效益顯著，為西部陸海新通道建設(shè)、北部灣國際門戶港發(fā)展提供有力支持，推動區(qū)域經(jīng)濟可持續(xù)發(fā)展。
五、結(jié)論與展望
本研究研發(fā)形成了一套涵蓋通航環(huán)境模擬、船舶操縱仿真、航道設(shè)計及海上通信組網(wǎng)的完整技術(shù)體系。成果廣泛應(yīng)用于瓊州海峽、渤海灣、廣西北部灣等多個區(qū)域的航道工程，有力推動區(qū)域經(jīng)濟發(fā)展及相關(guān)國家戰(zhàn)略實施。研究成果標(biāo)志著我國復(fù)雜海域航道技術(shù)從“并跑”到“領(lǐng)跑”的跨越，為交通強國與海洋強國戰(zhàn)略提供核心支撐。
未來，隨著科技的飛速發(fā)展，復(fù)雜開海域航道建設(shè)技術(shù)將朝著智能化與綠色化方向深度拓展。一方面，持續(xù)探索智能感知、通信及決策技術(shù)，全力實現(xiàn)長航路、夜航、霧航、雙向通航等復(fù)雜環(huán)境下大型重點船舶安全抵港“零待時”，顯著提升航道智能化管控水平；另一方面，積極將綠色環(huán)保技術(shù)融入航道建設(shè)與維護全過程，最大限度降低能耗與環(huán)境影響，為全球水運事業(yè)的可持續(xù)發(fā)展貢獻更多創(chuàng)新性技術(shù)與解決方案。
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從“信息孤島”到“智能聯(lián)運”-航運物流數(shù)智化路徑實踐
南京匯海交通科技有限公司朱聰
一、傳統(tǒng)航運物流數(shù)字化發(fā)展的時代背景
在長江黃金水道持續(xù)深化利用、現(xiàn)代物流體系不斷演進的背景下，航運物流領(lǐng)域的信息化水平逐漸成為衡量行業(yè)競爭力的重要標(biāo)尺。然而，在較長一段時間里，水運物流長期面臨“信息孤島”“流程斷點”“數(shù)據(jù)滯后”等問題，尤其在散貨物流運輸中，不同環(huán)節(jié)間信息交互不暢、數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)不一、監(jiān)管缺位嚴(yán)重制約了效率提升和服務(wù)優(yōu)化。以港口、船舶、貨主、監(jiān)管等多方為主體的物流鏈條，受限于各自系統(tǒng)建設(shè)路徑和運營管理模式的分散，難以形成真正高效的數(shù)字協(xié)同機制。伴隨“交通強國”“數(shù)字中國”戰(zhàn)略的深入推進，長江經(jīng)濟帶成為率先推進智慧水運發(fā)展的試驗田，航運物流的信息化轉(zhuǎn)型迎來了政策驅(qū)動與技術(shù)演進的雙重契機，尤其在人工智能、大數(shù)據(jù)、區(qū)塊鏈等新一代信息技術(shù)加速成熟的背景下，水運行業(yè)正逐步具備實現(xiàn)業(yè)務(wù)、數(shù)據(jù)與智能能力深度融合的現(xiàn)實基礎(chǔ)，推動由“被動跟進型信息化”向“主動重構(gòu)型數(shù)智化”轉(zhuǎn)變，成為時代發(fā)展的重要命題。
二、“智能聯(lián)運”理念下的路徑探索邏輯
“智能聯(lián)運”不僅僅是信息系統(tǒng)的建設(shè)升級，更是面向未來物流形態(tài)的機制創(chuàng)新與服務(wù)重構(gòu)。相較于傳統(tǒng)依賴點狀平臺實現(xiàn)信息對接的模式，“智能聯(lián)運”更加強調(diào)以數(shù)據(jù)為紐帶、以場景為引導(dǎo)、以協(xié)同為核心的全鏈路智能化體系構(gòu)建，其內(nèi)核是跨主體、跨模式、跨區(qū)域的多維聯(lián)動，其目標(biāo)是在滿足監(jiān)管要求、提升服務(wù)效率的同時，實現(xiàn)對物流鏈條全生命周期的數(shù)字感知與智能控制。從路徑邏輯上看，數(shù)智化聯(lián)運的推進必須在制度設(shè)計、數(shù)據(jù)整合、技術(shù)演進與業(yè)務(wù)標(biāo)準(zhǔn)化等方面形成系統(tǒng)響應(yīng)：一方面需要推動數(shù)據(jù)資產(chǎn)的統(tǒng)一治理、分級共享與有序流通，打通各要素主體間的數(shù)據(jù)壁壘；另一方面需要推動業(yè)務(wù)邏輯的再組織與標(biāo)準(zhǔn)流程的重建，使得各類系統(tǒng)、平臺、接口真正能夠圍繞“貨”為中心實現(xiàn)智能協(xié)同。在此基礎(chǔ)上，通過構(gòu)建可信交換機制與多級服務(wù)平臺體系，逐步推動形成面向全場景的航運數(shù)智基礎(chǔ)設(shè)施網(wǎng)絡(luò)，為后續(xù)的智能運調(diào)、風(fēng)險預(yù)判、碳排管理等創(chuàng)新能力提供統(tǒng)一支撐。
三、基于大宗散貨物流服務(wù)平臺的數(shù)智化實踐路徑
在“智能聯(lián)運”理念指導(dǎo)下，長江水系某典型區(qū)域開展的大宗散貨物流服務(wù)平臺建設(shè)，提供了一條從底層數(shù)據(jù)采集到上層業(yè)務(wù)重構(gòu)的數(shù)智化路徑范式。該平臺以煤炭、礦石、糧食等典型大宗散貨運輸為切入點，構(gòu)建了“港航協(xié)同 ^ + 物流合 ^ { + } 信用服務(wù)”三位一體的服務(wù)架構(gòu)，全面打通了港口裝卸計劃、船舶航行軌跡、貨物流向信息、交易結(jié)算行為等關(guān)鍵數(shù)據(jù)，實現(xiàn)了水運鏈條核心環(huán)節(jié)的流程可視、節(jié)點可控和責(zé)任可溯（見圖1）。平臺一方面基于物聯(lián)網(wǎng)與視頻感知手段，構(gòu)建港口作業(yè)智能感知網(wǎng)絡(luò)，對車輛進出、貨物堆存、裝卸狀態(tài)實現(xiàn)動態(tài)監(jiān)測（見圖2）；另一方面，借助區(qū)塊鏈與數(shù)據(jù)網(wǎng)關(guān)技術(shù)，搭建多方可信交換通道，實現(xiàn)航運公司、貨主企業(yè)、監(jiān)管單位等主體之間的數(shù)據(jù)“上鏈共享”，保障數(shù)據(jù)來源可驗證、交換可控可審。平臺還引入智能規(guī)則引擎技術(shù)，對船貨匹配、計劃預(yù)警、異常識別等高頻應(yīng)用場景進行智能賦能，初步實現(xiàn)了“信息自動采集、計劃智能生成、風(fēng)險實時預(yù)警”的運行機制，極大提升了運輸鏈條的運營效率與服務(wù)質(zhì)量，形成了可復(fù)制、可推廣的數(shù)智化服務(wù)樣板。
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四、數(shù)據(jù)治理與可信交換的核心能力建設(shè)
在構(gòu)建數(shù)智化水運物流體系的過程中，平臺級數(shù)據(jù)治理能力與可信交換機制成為其可持續(xù)發(fā)展的核心支撐。首先，平臺通過制定面向全鏈條的“最小數(shù)據(jù)單元模型”，確立了統(tǒng)一的數(shù)據(jù)采集規(guī)范與結(jié)構(gòu)化標(biāo)準(zhǔn)，為后續(xù)數(shù)據(jù)融合和業(yè)務(wù)規(guī)則構(gòu)建奠定基礎(chǔ)。其次，結(jié)合權(quán)屬識別、訪問控制和加密機制，構(gòu)建了“數(shù)據(jù)目錄 ^ + 數(shù)據(jù)標(biāo)簽 ^ + 權(quán)限策略”的多維數(shù)據(jù)治理框架，實現(xiàn)對不同敏感等級數(shù)據(jù)的精準(zhǔn)管理和授權(quán)調(diào)度，保障了數(shù)據(jù)流通中的合規(guī)性和安全性。在此基礎(chǔ)上，平臺引入?yún)^(qū)塊鏈底層能力構(gòu)建“可信數(shù)據(jù)交換樞紐”，通過多方共識機制記錄關(guān)鍵數(shù)據(jù)的生成、變更、交付全過程，對物流憑證、交易行為、信用記錄等核心信息實現(xiàn)可信確權(quán)與可追溯存證，從而打破“信息不對稱”與“信用缺失”帶來的制度摩擦，為后續(xù)金融、保險、稅務(wù)等衍生服務(wù)提供可靠的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。此外，平臺還搭建了異構(gòu)系統(tǒng)間的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換與接口映射機制，支持港航、海事、稅務(wù)等系統(tǒng)的數(shù)據(jù)無縫對接，真正形成了“統(tǒng)一交換規(guī)則 ^ + 多元接入場景 + 動態(tài)權(quán)限調(diào)度”的數(shù)據(jù)交換能力體系。
五、“一單制”與“全鏈控”的標(biāo)準(zhǔn)化實踐探索
為突破航運物流“多頭申報、重復(fù)核驗”的結(jié)構(gòu)性難題，平臺積極推進“一單制”標(biāo)準(zhǔn)建設(shè)，通過數(shù)據(jù)重構(gòu)實現(xiàn)了“信息一錄入、多場景復(fù)用”的業(yè)務(wù)體系重塑?；凇按?、貨、港、證、人”五類核心實體，平臺制定統(tǒng)一的“航運物流電子單證”數(shù)據(jù)模型，將原有多個系統(tǒng)中存在冗余、沖突的信息整合為單一結(jié)構(gòu)，推動運輸計劃、靠港報文、貨物信息、清單申報等多個業(yè)務(wù)環(huán)節(jié)實現(xiàn)“單一數(shù)據(jù)源驅(qū)動”。在機制上，平臺借助分布式主鍵與數(shù)據(jù)權(quán)限標(biāo)記技術(shù)，為每一條單證生成唯一標(biāo)識與可追蹤標(biāo)簽，實現(xiàn)了全生命周期的狀態(tài)控制與權(quán)限可控共享。同時，通過構(gòu)建“事件驅(qū)動型”業(yè)務(wù)流程編排引擎，支持基于單證狀態(tài)自動觸發(fā)監(jiān)管報送、系統(tǒng)流轉(zhuǎn)、風(fēng)控預(yù)警等服務(wù)，使得原本以人工、靜態(tài)流程為主的物流運行模式逐步轉(zhuǎn)向智能動態(tài)驅(qū)動，實現(xiàn)了由“流程控制”向“數(shù)據(jù)控制”的本質(zhì)轉(zhuǎn)型。在實踐中，該“一單制”機制不僅在港航協(xié)同、航運計劃生成、運輸過程監(jiān)控等方面顯著提升效率，更在金融服務(wù)、保險理賠、合同履約等方面體現(xiàn)出廣泛的數(shù)據(jù)信用價值，成為支撐未來航運生態(tài)共建的基礎(chǔ)性標(biāo)準(zhǔn)體系。
六、結(jié)語：從局部建設(shè)邁向系統(tǒng)性數(shù)智航運格局
當(dāng)前，航運物流的數(shù)智化建設(shè)已從初期的信息化探索階段，逐步邁向以平臺為核心、以數(shù)據(jù)為驅(qū)動、以智能為引擎的系統(tǒng)構(gòu)建階段。這不僅意味著技術(shù)手段的更新，更標(biāo)志著行業(yè)治理范式、運營邏輯乃至發(fā)展理念的深層變革。長江大宗散貨平臺的建設(shè)實踐表明，只有打破系統(tǒng)封閉與數(shù)據(jù)壁壘，以標(biāo)準(zhǔn)化驅(qū)動協(xié)同、以可信化保障共享，方能真正實現(xiàn)航運物流的降本提效與價值創(chuàng)造。未來，在國家層面政策引導(dǎo)、行業(yè)層面機制聯(lián)動和企業(yè)層面主動作為的共同驅(qū)動下，水運物流的數(shù)智化將逐步完成從“點上突破”到“面上協(xié)同”、從“輔助工具”到“核心能力”的躍升，助力形成資源高效配置、運行智能感知、服務(wù)高質(zhì)量發(fā)展的現(xiàn)代航運治理新格局。
長江智慧航道武漢創(chuàng)新示范段
長江航道測量中心
一、研究背景
習(xí)近平總書記高度重視交通運輸事業(yè)發(fā)展，提出“要奮力加快建設(shè)交通強國、努力當(dāng)好中國式現(xiàn)代化的開路先鋒”，國務(wù)院等有關(guān)部門印發(fā)了《交通強國建設(shè)綱要》《國家綜合立體交通網(wǎng)規(guī)劃綱要》等相關(guān)文件，對智慧航道建設(shè)提出了明確要求。
2023年11月，交通運輸部印發(fā)了《關(guān)于加快智慧港口和智慧航道建設(shè)的意見》，以加快建設(shè)交通強國為統(tǒng)領(lǐng)，以數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、智慧化為主線，以提效能、擴功能、增動能為導(dǎo)向，以智慧化生產(chǎn)運營管理服務(wù)為重點，全面要求加快智慧航道建設(shè)。時隔一年，交通運輸部聯(lián)合國家發(fā)改委共同印發(fā)了《交通物流降本提質(zhì)增效行動計劃》，進一步提出“加快智慧公路、智慧航道、智慧港口、智慧樞紐等建設(shè)，為交通物流高質(zhì)量發(fā)展注入更多數(shù)智元素”對智慧航道的建設(shè)提出迫切需求。
與此同時，長江航道局數(shù)字航道自2019年聯(lián)通運行以來，航道監(jiān)測、航道疏浚、航道救助打撈等方面提出了新的需求，怎樣做到航道養(yǎng)護更加科學(xué)規(guī)范，進一步做到航道養(yǎng)護提質(zhì)降本增效，是當(dāng)前長江航道發(fā)展需要解決的問題。因此，開展了智慧航道的探索與建設(shè)。
二、解決方案
（一）總體思路
在前期數(shù)字航道建設(shè)工程的基礎(chǔ)上，升級完善示范段轄區(qū)智慧航道監(jiān)測設(shè)施，綜合應(yīng)用視頻識別、數(shù)值模擬、大數(shù)據(jù)分析、數(shù)字孿生等新興信息技術(shù)，提升航道智慧管養(yǎng)與智慧服務(wù)能力，打造管養(yǎng)新模式、服務(wù)新業(yè)態(tài)，為加快建設(shè)長江干線智慧航道，助推內(nèi)河航道智慧升級提供可復(fù)制、可推廣的長江經(jīng)驗。
（二）技術(shù)路線
在長江數(shù)字航道的基礎(chǔ)上，升級構(gòu)建“一網(wǎng)感知、一腦賦智、一體協(xié)同、一圖服務(wù)、一套支撐”的長江智慧航道總體框架。
一網(wǎng)感知：在數(shù)字航道基礎(chǔ)上，推進眾源水深等新型航道測繪技術(shù)應(yīng)用，新建無人機巢、
AI視頻等感知設(shè)備，共享沿江氣象等監(jiān)測數(shù)據(jù)，升級構(gòu)建一個智慧航道監(jiān)測感知網(wǎng)。
一腦賦智：基于云化的高性能、集約化算力中心，對多源感知的航道全要素數(shù)據(jù)以及外部共享數(shù)據(jù)進行匯集，塑造一套基于真實數(shù)據(jù)的數(shù)字孿生底座，構(gòu)建包含二三維水沙數(shù)學(xué)模型、航道尺度預(yù)測預(yù)報模型等多類智慧航道專業(yè)模型庫，組建一個航道分析“數(shù)據(jù)大腦”。
一體協(xié)同：圍繞航道核心業(yè)務(wù)，通過數(shù)據(jù)表達實時狀態(tài)，構(gòu)建智慧監(jiān)測、智慧調(diào)度、智慧疏養(yǎng)等9大智慧管養(yǎng)模塊，按照業(yè)務(wù)類型實現(xiàn)航道管理的信息共享、業(yè)務(wù)協(xié)同、流程優(yōu)化及智慧決策，形成N個智慧應(yīng)用場景。
一圖服務(wù)：基于長江電子航道圖的云端服務(wù)與船端服務(wù)，提供二三維聯(lián)動、伴隨式助導(dǎo)航服務(wù)，提供深水深用、航線規(guī)劃等個性化、定制化航道信息服務(wù)。
一套支撐：建立智慧航道運行規(guī)則下的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范體系，包括業(yè)務(wù)應(yīng)用、應(yīng)用支撐、數(shù)據(jù)資源、基礎(chǔ)設(shè)施、運行保障等；構(gòu)建適應(yīng)智慧航道的網(wǎng)絡(luò)安全保障體系，通過技術(shù)防護、安全管理、自主可控等手段，確保智慧航道系統(tǒng)的穩(wěn)定運行和數(shù)據(jù)安全。智慧航道總體框架如圖1所示。
（三）關(guān)鍵技術(shù)
1.圖像AI識別
通過現(xiàn)有監(jiān)測設(shè)備，全天候?qū)崟r監(jiān)測航標(biāo)、整治建筑物、船舶交通流、沿岸地質(zhì)地貌等要素運行狀態(tài)，通過數(shù)據(jù)融合與圖像識別技術(shù)及時識別異常狀態(tài)，并將前端監(jiān)控、識別信息通過專用網(wǎng)絡(luò)推送到“終端通訊平臺”，實現(xiàn)網(wǎng)格化預(yù)警處理及遠程指揮調(diào)度。圖像識別采用邊緣計算分析模式，構(gòu)建航標(biāo)、船舶圖像庫，具備航標(biāo)、航行船舶（船名、航速、船臉）等航道要素圖像識別功能，具備航標(biāo)異常（位置、燈質(zhì)、外觀、纏繞物）、船舶碰撞等事件識別功能，具備表面流場、斷面流量統(tǒng)計、船舶尺寸、船舶吃水等分析功能。視頻識別發(fā)現(xiàn)異常后，支持“智慧管養(yǎng)平臺”中的智能監(jiān)測業(yè)務(wù)應(yīng)用，支撐船舶與航標(biāo)智能識別、航標(biāo)狀態(tài)異常告警、航道保護取證等應(yīng)用。航標(biāo)識別如圖2所示。
2.水沙數(shù)學(xué)模型
構(gòu)建武漢示范段（ 4 3 . 3 { k m } ）和漢江（ 0 . 9 5 { k m } ）平面二維水沙數(shù)學(xué)模型，開展水流動力及沖淤變化模擬，計算分析河道內(nèi)水流流場、地形變化，為表面流場呈現(xiàn)、水下地形歷史演變等應(yīng)用提供支持。河道內(nèi)一般區(qū)域網(wǎng)格分辨率約20-80米，局部橋墩區(qū)域分辨率不大于3米，模型精度符合《水運工程模擬試驗技術(shù)規(guī)范》（JTS/T231-2021）的相關(guān)要求。依據(jù)實際測報水情，每日更新一次水流動力模擬結(jié)果。水流動力模擬如圖3所示。
3．無人機無人船集群智控
將無人機無人船融合于同一管理平臺之中，統(tǒng)一調(diào)度、遠程操控，實現(xiàn)無人機無人船同步作業(yè)的自動化、數(shù)據(jù)融合的智能化。無人機機巢配備監(jiān)測相機、溫控系統(tǒng)等，無人機則具備六向避障功能，搭載廣角、長焦和紅外相機，續(xù)航時間超30分鐘，作業(yè)半徑約10公里，可滿足 7 x 2 4 小時無人值守。無人船搭載毫米波雷達、攝像頭、單波束測深儀，可快速采集水深，感知航行環(huán)境，監(jiān)測水面狀況并測量河道斷面，為航道安全提供高效的水上快速測量支持。無人機無人船管理平臺如圖4所示。
4．多功能航標(biāo)集成
多功能航標(biāo)分為水文型與服務(wù)型，水文型航標(biāo)具備水文多要素終端數(shù)據(jù)采集、航標(biāo)碰撞預(yù)警、能見度監(jiān)測等功能，服務(wù)型航標(biāo)支持航標(biāo)碰撞預(yù)警、遠程視頻巡檢、船岸交互預(yù)警、氣象要素感知監(jiān)測等功能。遠程視頻可 3 6 0 ^ { \circ } 監(jiān)控航標(biāo)，船岸交互通過廣域雷達、AIS電子圍欄等實現(xiàn)多重預(yù)警，氣象感知設(shè)備提供能見度、風(fēng)速風(fēng)向等信息。多功能航標(biāo)示意圖如圖5所示。
5.數(shù)字孿生應(yīng)用
運用數(shù)字孿生技術(shù)對物理航道實體進行建模與仿真，以航道物理基礎(chǔ)設(shè)施為基礎(chǔ)，以時空數(shù)據(jù)為底座，以專業(yè)數(shù)學(xué)模型為核心，以航道知識為驅(qū)動，對現(xiàn)實航道全要素及航道運行全過程進行數(shù)字映射、智能模擬、分析預(yù)測，與航道同步仿真運行、虛實交互。依托數(shù)字孿生模擬仿真、分析預(yù)測能力，為智慧航道提供水陸一體化三維底圖服務(wù)與時空分析能力支撐，輔助航道疏浚、管理、養(yǎng)護業(yè)務(wù)。數(shù)字孿生平臺如圖6所示。
6．大數(shù)據(jù)航線規(guī)劃
航線規(guī)劃以“分區(qū)-分組”框架為核心，分兩階段實現(xiàn)船舶軌跡聚類：分區(qū)階段用最小描述長度原則分割軌跡，識別特征點；分組階段借基于密度的聚類算法，依加權(quán)距離函數(shù)歸類相似線段，能發(fā)現(xiàn)任意形狀簇并濾除噪聲。該技術(shù)突破傳統(tǒng)局限，適用復(fù)雜移動對象分析，參數(shù)自動選擇提升實用性。此外，航路重規(guī)劃 { <=slant } 2 \mathbf { s } ，支持時間最少、經(jīng)濟性最優(yōu)等生成方式，具備港口到達時間預(yù)測、航行預(yù)警、歷史軌跡回放功能，助力內(nèi)河船舶優(yōu)化選擇經(jīng)濟、深水航路。航線規(guī)劃如圖7所示。
三、典型應(yīng)用
（一）航道高效巡查
武漢示范段建設(shè)部署了3套無人機機巢、2艘無人測量船，共享接入50余路高清視頻監(jiān)控，探索了航道巡查由船舶巡航向遠程巡航轉(zhuǎn)變的技術(shù)路徑。通過岸端 AI視頻不間斷輪巡、無人機定制航線、無人船水下地形測繪等，可直觀地發(fā)現(xiàn)潛在的通航安全風(fēng)險。如整治建筑物損毀、船舶非法采砂、違規(guī)錨泊、碼頭違規(guī)改擴建等，更好地協(xié)助開展航道保護工作。AI視頻監(jiān)控如圖8所示。
（二）失常航標(biāo)任務(wù)調(diào)度
武漢示范段構(gòu)建了智慧監(jiān)測和調(diào)度模塊，實現(xiàn)了異常報警信息的自動分級、分類處置調(diào)度。平臺監(jiān)測到異常信息后，將自動調(diào)用岸端AI視頻、無人機現(xiàn)場核查，基本實現(xiàn)了監(jiān)測調(diào)度自動化，既避免通航安全事件，也節(jié)約了維護成本。目前航標(biāo)異常信息自動監(jiān)測調(diào)度準(zhǔn)確率高于 9 9 % 。航標(biāo)失常調(diào)度界面如圖9所示。
（三）養(yǎng)護決策智能推薦
構(gòu)建了航道運行“三預(yù)”智慧輔助模塊，可直觀地展示預(yù)測短期水位、流速、流向，預(yù)測水下地形等動態(tài)變化過程，為航道調(diào)整、航道疏浚等提供決策支撐。試運行以來，武漢局充分利用武漢示范段輔助決策功能，結(jié)合武橋水道汛期、枯水期航道測繪數(shù)據(jù)，提前預(yù)判武漢大橋橋區(qū)主航道向江中心變彎變窄的趨勢，通過航標(biāo)智能配布模型推薦符合要求的航標(biāo)配布方案，及時開展多次調(diào)標(biāo)改孔養(yǎng)護作業(yè)。航標(biāo)智能配布界面如圖10所示。
（四）測繪生產(chǎn)高度協(xié)同
通過建設(shè)武漢示范段似大地水準(zhǔn)面精化模型、測繪地理信息圖庫一體化時空云平臺、實景三維航道生產(chǎn)系統(tǒng)與數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)，武漢示范段探索構(gòu)建了新型測繪作業(yè)生產(chǎn)模式。建設(shè)了覆蓋武漢局轄區(qū)約1000平方公里似大地水準(zhǔn)面精化模型，統(tǒng)一了航道養(yǎng)護測繪的高程基準(zhǔn)；建設(shè)了無人機、無人船水上、水下測繪生產(chǎn)協(xié)同作業(yè)模式，降低外業(yè)數(shù)據(jù)采集成本，提升數(shù)據(jù)采集頻次和準(zhǔn)確性；開展了眾源測深關(guān)鍵技術(shù)研究，匯聚采集52艘約600萬條社會船舶水深數(shù)據(jù)，輔助開展電子航道圖數(shù)據(jù)更新以及河床地形演變預(yù)判；構(gòu)建了測繪地理信息數(shù)據(jù)圖庫一體化生產(chǎn)系統(tǒng)，實現(xiàn)了“編一圖一庫一檢”全流程一體化云端生產(chǎn)，處理效率更高、展示更直觀。圖庫一體化生產(chǎn)作業(yè)系統(tǒng)如圖11所示。
（五）航道服務(wù)定制便捷
深化云端服務(wù)功能，探索了主動定制的智慧航道服務(wù)新路徑，可通過移動端向船舶用戶提供航路推薦、伴隨駕駛、二三維聯(lián)動、橋梁防碰撞等典型應(yīng)用場景，打造可回答20余類航運問題的AI智能助手，為航運物流企業(yè)開創(chuàng)性地量身打造了專屬的數(shù)據(jù)產(chǎn)品，催生了數(shù)據(jù)服務(wù)模式的變革，拓展了航道個性化、精準(zhǔn)化、智慧化服務(wù)的新維度。拓展船端服務(wù)系統(tǒng)，融合雷達、AIS、視頻、電子航道圖、數(shù)字孿生等信息，實現(xiàn)船舶周邊交通狀況分析與評判，識別率達 9 5 % 。構(gòu)建包含違停、追越、交叉、對遇等11類要素的航行規(guī)則庫，結(jié)合語音提醒實現(xiàn)全程伴隨式船舶輔助駕駛。云端服務(wù)（伴隨導(dǎo)助航）如圖12所示，船端服務(wù)（輔助駕駛）如圖13所示。
四、總結(jié)與展望
長江干線智慧航道武漢創(chuàng)新示范段的建設(shè)初步實現(xiàn)了五個方面的轉(zhuǎn)變，航道要素感知由“基礎(chǔ)覆蓋”逐步向“全面立體”轉(zhuǎn)變；部分養(yǎng)護現(xiàn)場作業(yè)由“人工勞動”逐步向“自動無人”轉(zhuǎn)變；輔助分析由“依賴經(jīng)驗”逐步向“智能決策”轉(zhuǎn)變；航道數(shù)據(jù)應(yīng)用由“孤立分散”逐步向“協(xié)同聯(lián)動”轉(zhuǎn)變；航道信息服務(wù)由“被動常規(guī)”逐步向“主動定制”轉(zhuǎn)變。下一步，將不斷推進長江干線智慧航道建設(shè)，延伸至長江干線其他重點河段，促進長江智慧航道應(yīng)用連點成線、連面成網(wǎng)，推進航道、海事、港口、航運協(xié)同智慧化，初步發(fā)揮智慧航道規(guī)?；б?，為長江航運的高質(zhì)量發(fā)展做支撐。
數(shù)字化驅(qū)動的智慧空管運行管控研究與實踐
中國民航局第二研究所王建
一、背景介紹
全球數(shù)字經(jīng)濟浪潮與國家“數(shù)字中國”戰(zhàn)略部署，正加速推動經(jīng)濟社會各領(lǐng)域向數(shù)字化、智能化縱深發(fā)展。民航業(yè)作為國民經(jīng)濟戰(zhàn)略性先導(dǎo)產(chǎn)業(yè)，既是數(shù)字技術(shù)應(yīng)用的天然試驗場，更是國家綜合交通立體網(wǎng)絡(luò)的核心節(jié)點。智慧民航建設(shè)作為交通強國戰(zhàn)略的重要抓手，《數(shù)字中國建設(shè)整體布局規(guī)劃》、《加快建設(shè)交通強國五年行動計劃（2023一2027年）》、《“十四五”民航發(fā)展規(guī)劃》、《智慧民航建設(shè)路線圖》、《關(guān)于民航大數(shù)據(jù)建設(shè)發(fā)展的指導(dǎo)意見》等一系列戰(zhàn)略，對民航現(xiàn)代化建設(shè)做了重要部署，持續(xù)深化“數(shù)據(jù)賦能、技術(shù)融合、生態(tài)協(xié)同”的智慧民航轉(zhuǎn)型路徑，成為推動民航高質(zhì)量發(fā)展的關(guān)鍵舉措。
空管系統(tǒng)作為保障航空安全、提升運行效率的中樞神經(jīng)，其數(shù)字化轉(zhuǎn)型已不僅是技術(shù)迭代的必然選擇，更是服務(wù)國家戰(zhàn)略、引領(lǐng)行業(yè)變革的使命擔(dān)當(dāng)。如何將“云大物移智鏈”等新一代信息技術(shù)充分運用，并改善和解決民航空管運行面臨的安全態(tài)勢感知不足、協(xié)同運行效率不高，智能決策輔助手段缺乏等痛點問題，以降低管制運行負荷，提升運行安全、效率和精細化管理水平，并推動空管行業(yè)從“數(shù)字化”到“數(shù)智化”發(fā)展大步邁進，對實現(xiàn)智慧空管建設(shè)愿景，服務(wù)“智慧民航”、“交通強國”戰(zhàn)略，具備重要現(xiàn)實意義。
本文以民航二所在福建空管分局的實踐為切入點，并結(jié)合民航二所其他典型智慧空管應(yīng)用實踐案例，系統(tǒng)闡釋數(shù)據(jù)與智能技術(shù)深度融合下空管運行管控的創(chuàng)新框架與應(yīng)用，以期為其他空管單位的數(shù)字化轉(zhuǎn)型工作提供參考與借鑒。
二、需求與挑戰(zhàn)
當(dāng)前，空管體系內(nèi)部面臨因空域情況復(fù)雜多變、發(fā)展與資源不平衡帶來的管制人員負荷增大、安全態(tài)勢感知不足等問題，以及因缺乏數(shù)據(jù)獲取渠道和量化評估手段帶來的管理壓力。傳統(tǒng)的信息化方式無法滿足新時代形勢下空管運行管控的要求。具體表現(xiàn)如下：
（一）數(shù)據(jù)孤立，缺乏統(tǒng)籌利用
目前空管各個運行崗位均有各自的系統(tǒng)滿足業(yè)務(wù)基本需求，但各系統(tǒng)間彼此孤立，尚無統(tǒng)一的數(shù)據(jù)格式和標(biāo)準(zhǔn)，難以實現(xiàn)數(shù)據(jù)交互、資源共享。各類數(shù)據(jù)沒有統(tǒng)籌管理，安全性缺乏保障。海量生產(chǎn)數(shù)據(jù)沒有長期保存，也尚未加以利用充分釋能，導(dǎo)致寶貴的數(shù)據(jù)資產(chǎn)流失與閑置。
（二）信息有限，無法掌握全局
運行情況瞬息萬變，管理者從各崗位獲取的運行信息零散且時效性不強，部分基礎(chǔ)數(shù)據(jù)依靠人工填報，準(zhǔn)確性、客觀性不足，往往浮于數(shù)字表象，難以拼湊出一個反映運行實況、貼合業(yè)務(wù)實際的完整視角。源頭數(shù)據(jù)質(zhì)量不高造成的信息不對稱和不及時，導(dǎo)致管理者脫離運行情境，難以統(tǒng)籌全局。
（三）協(xié)同不足，缺少管控手段
各個專業(yè)領(lǐng)域的業(yè)務(wù)流程自成體系，多是由上級部門統(tǒng)建的垂直系統(tǒng)，存在協(xié)同不足、各自為政的困境。工作流程銜接與業(yè)務(wù)場景轉(zhuǎn)化中常常存在斷點，尚未整合與貫通，導(dǎo)致協(xié)作不順暢，無法形成合力，嚴(yán)重制約了運行效能的提升。同時缺乏有效的管控手段進行規(guī)章符合性的流程監(jiān)測。
（四）管理粗放，響應(yīng)被動滯后
提供智能化決策支持的能力不足，資源調(diào)配方式粗放，主要依賴經(jīng)驗與主觀判斷，缺乏科學(xué)的量化方式評估與驗證決策合理性。無法主動識別風(fēng)險，仍停留在被動應(yīng)對的模式，缺少能夠綜合利用多元信息的分析工具來支撐事中監(jiān)測和事前預(yù)測，敏捷應(yīng)對復(fù)雜多變的運行環(huán)境。
三、智慧空管運行管控研究與實踐
為順應(yīng)“智慧空管”發(fā)展大勢，民航二所空管公司與福建空管分局通過多年深度戰(zhàn)略協(xié)作，在智慧空管運行管控方面開展了長期研究實踐。將數(shù)字化理念與空管運行管理業(yè)務(wù)相融合，共同研發(fā)智慧空管運行管控平臺，旨在實現(xiàn)數(shù)據(jù)共享與業(yè)務(wù)協(xié)同，支撐管理決策，提升空管運行安全與效率。
（一）平臺框架研究
針對空管運行管控目前面臨的挑戰(zhàn)，智慧空管運行管控架構(gòu)研究充分結(jié)合數(shù)字化理念，聚焦福建分局運行管理實際業(yè)務(wù)需求，充分應(yīng)用云計算、大數(shù)據(jù)、人工智能、物聯(lián)網(wǎng)等數(shù)字化手段，在架構(gòu)設(shè)計上，基于云上數(shù)據(jù)中臺構(gòu)建數(shù)據(jù)能力底座，實現(xiàn)資源整合和數(shù)據(jù)共享；在此基礎(chǔ)上分別構(gòu)建態(tài)勢感知平臺、數(shù)字流程平臺以及決策支持平臺推動實現(xiàn)空管運行管控的協(xié)同、共享與智能?？傮w上看，研究架構(gòu)從下至上組成“鐵三角”模型，形成“橫向協(xié)同、縱向貫通”的格局，能夠為分局數(shù)字化轉(zhuǎn)型提供扎實的技術(shù)架構(gòu)支撐，具備整體性、靈活性和前瞻性?？傮w研究框架如圖1所示：
數(shù)據(jù)能力底座是整個智慧空管運行管控平臺的支撐和資源依托，搭建私有云平臺實現(xiàn)對計算、存儲、網(wǎng)絡(luò)、安全等異構(gòu)基礎(chǔ)設(shè)施的資源整合，并提供一系列技術(shù)組件為應(yīng)用研發(fā)運行提供高效支撐；搭建云上數(shù)據(jù)中臺，對海量多源異構(gòu)空管運行數(shù)據(jù)按照統(tǒng)一模型、標(biāo)準(zhǔn)進行采集和存儲，構(gòu)建空管數(shù)據(jù)主題庫，并為各空管應(yīng)用提供統(tǒng)一的數(shù)據(jù)交互與共享，支撐大數(shù)據(jù)挖掘與人工智能應(yīng)用；
依托數(shù)據(jù)能力底座提供的資源與數(shù)據(jù)，分別打造態(tài)勢感知平臺、數(shù)字流程平臺、決策支持平臺三大應(yīng)用平臺，為空管局的數(shù)字化轉(zhuǎn)型和給內(nèi)外部單位提供支撐。
其中態(tài)勢感知平臺是基于大數(shù)據(jù)智能分析，對空管運行的流量、效率、安全、負荷等方面進行實時的監(jiān)控、預(yù)測和空域運行態(tài)勢分析復(fù)盤，實現(xiàn)對空域運行態(tài)勢的全局掌握并對運行風(fēng)險進行快速響應(yīng)。
數(shù)字流程平臺從管制、通導(dǎo)、氣象和安全等部門的空管運行管控業(yè)務(wù)出發(fā)，進行流程數(shù)字化改進，統(tǒng)一流程與標(biāo)準(zhǔn)，規(guī)范運行流程，把控安全風(fēng)險，并推動空管運行管控業(yè)務(wù)從線下走向線上，以實現(xiàn)更加高效安全的內(nèi)部協(xié)同與外部協(xié)作。
決策支持平臺基于對空管運行的全域態(tài)勢感知和流程數(shù)字化，聚焦對流程效率和決策效率提升，深度融合數(shù)字化技術(shù)與空管運行場景，針對空管運行的關(guān)鍵業(yè)務(wù)適時地提供決策建議，加強業(yè)務(wù)洞察力，實現(xiàn)對空管運行管控的賦能。
（二）平臺建設(shè)實踐
1.云上數(shù)據(jù)中臺建設(shè)，打通數(shù)據(jù)壁壘
打通空管數(shù)據(jù)壁壘，需要聯(lián)通的基礎(chǔ)設(shè)施與標(biāo)準(zhǔn)化的數(shù)據(jù)管理規(guī)范，并通過對大數(shù)據(jù)分析獲取業(yè)務(wù)洞察，為上層應(yīng)用提供統(tǒng)一環(huán)境和服務(wù)，研究通過在福建空管分局建設(shè)云上數(shù)據(jù)中臺來實現(xiàn)這一需求。智慧空管運行管控平臺總體架構(gòu)如圖2所示。
多元主體 今空管 機場 航司 軍方 監(jiān)管 D 通航
智慧協(xié)同
全時域 空管運行態(tài)勢監(jiān)控 安全態(tài)勢評估 運行態(tài)勢多維復(fù)盤 多場景 品 '3'
態(tài)勢感知 管制人為因素分析 運行效能評估 安全態(tài)勢智能預(yù)測 智能決策 智慧運行 智慧管理 智慧運維
空管數(shù)據(jù)中臺 空管業(yè)務(wù)中臺 二
行安務(wù) 流量 設(shè)備理務(wù) 務(wù) 安全運行 管制員像 設(shè)備能行控 數(shù)據(jù) ... 統(tǒng)一安全管理 二二 統(tǒng)一運維管理能中心 中心 中心 中心 二二數(shù)據(jù)采集 數(shù)據(jù)治理 數(shù)據(jù)集市 數(shù)據(jù)倉庫 數(shù)據(jù)共享
i數(shù)據(jù)底座 平臺能力 多數(shù) 數(shù)據(jù)存儲 A 人工智算法 O 可 iloT底座 理
云平臺 云管理 燕 計算 D 存儲 器 網(wǎng)絡(luò) 安全 基礎(chǔ)設(shè)施 西 傳感 FRFDa RFID云服務(wù) 里 視頻 終端 [] 二維碼
信息化基礎(chǔ)設(shè)施是空管系統(tǒng)穩(wěn)定運行的基石，傳統(tǒng)信息化建設(shè)采用服務(wù)器 ^ { + } 集中存儲 ^ + 網(wǎng)絡(luò)設(shè)備 ^ { + } 安全設(shè)備的煙肉建設(shè)模式，靈活性和擴展性受限，運營維護困難。云平臺具有去耦合、可重構(gòu)、自動化、整體性、彈性化等特點，保障空管業(yè)務(wù)穩(wěn)定運行，同時降低系統(tǒng)維護復(fù)雜度。因此研究采用云平臺作為分局空管系統(tǒng)的資源底座，實現(xiàn)基礎(chǔ)設(shè)施的集中化、現(xiàn)代化和敏捷化。并集成IoT底座，實現(xiàn)對設(shè)備資源的統(tǒng)一動態(tài)監(jiān)控與管理。
由于空管局各類系統(tǒng)前期建設(shè)時往往采用獨立建設(shè)的方式，同時核心系統(tǒng)采用主用、備用、應(yīng)急三套并行的方式，造成了空管數(shù)據(jù)不互通的現(xiàn)狀，且各套空管系統(tǒng)遵從的數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)不一，難以共享。通過云平臺的建設(shè)完成了資源整合和信息系統(tǒng)的統(tǒng)一運行后，需要進一步通過云上數(shù)據(jù)中臺和業(yè)務(wù)中臺建設(shè)實現(xiàn)統(tǒng)一的空管數(shù)據(jù)和業(yè)務(wù)視圖。
云上數(shù)據(jù)中臺以構(gòu)建空管數(shù)據(jù)資源化能力為核心，依托云平臺技術(shù)底座，打通多源異構(gòu)數(shù)據(jù)壁壘，覆蓋“采集-治理-共享”全生命周期。通過數(shù)據(jù)整合匯聚計劃、監(jiān)視、氣象等空管運行數(shù)據(jù)，分類存儲數(shù)據(jù)倉庫，形成全域數(shù)據(jù)資源池；治理管控基于空管行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，對數(shù)據(jù)進行清洗、去重、加密脫敏及模型標(biāo)準(zhǔn)化，確保數(shù)據(jù)質(zhì)量合規(guī)與跨系統(tǒng)互通；數(shù)據(jù)主題服務(wù)則將共性數(shù)據(jù)主題化和服務(wù)化，構(gòu)建流量管理數(shù)據(jù)、空域管理數(shù)據(jù)、氣象管理數(shù)據(jù)等數(shù)據(jù)模型，通過API接口與可視化工具，為上層業(yè)務(wù)系統(tǒng)提供標(biāo)準(zhǔn)化數(shù)據(jù)服務(wù)，驅(qū)動精細化決策與區(qū)域協(xié)同。
云上業(yè)務(wù)中臺聚焦空管共性業(yè)務(wù)能力的下沉與流程重構(gòu)，實現(xiàn)從分散建設(shè)到平臺化賦能的轉(zhuǎn)型。其一，通過共性業(yè)務(wù)下沉，將航班動態(tài)調(diào)度、空域資源分配等高頻場景抽象為標(biāo)準(zhǔn)化業(yè)務(wù)模塊，形成可復(fù)用的“業(yè)務(wù)主題庫”，減少重復(fù)開發(fā)；其二，基于業(yè)務(wù)流程標(biāo)準(zhǔn)打通，統(tǒng)一空管單位的業(yè)務(wù)接口協(xié)議與交互規(guī)范，優(yōu)化應(yīng)急響應(yīng)、流量協(xié)同等跨系統(tǒng)流程，減少業(yè)務(wù)孤島；其三，借助業(yè)務(wù)解耦與敏捷響應(yīng)機制，通過模塊化設(shè)計與版本化迭代，快速適配不斷變化和升級的空管運行管控業(yè)務(wù)需求。數(shù)據(jù)中臺和業(yè)務(wù)中臺協(xié)同構(gòu)建“數(shù)據(jù)驅(qū)動業(yè)務(wù)、業(yè)務(wù)反哺數(shù)據(jù)”的閉環(huán)體系，為空管現(xiàn)代化轉(zhuǎn)型提供可持續(xù)的技術(shù)支撐。
2．全時域態(tài)勢感知，把控運行安全
基于大數(shù)據(jù)智能分析技術(shù)，構(gòu)建全時域數(shù)字化態(tài)勢感知體系，通過實時預(yù)測、監(jiān)控、分析與復(fù)盤空管運行的流量、效率、安全及負荷等核心指標(biāo)，實現(xiàn)對運行安全的全局把控。該平臺以空域動態(tài)監(jiān)控、運行品質(zhì)評估、數(shù)據(jù)深度挖掘、人員績效管理及運行復(fù)盤為核心能力，形成覆蓋“事前預(yù)警一事中管控一事后優(yōu)化”的全流程閉環(huán)管理，為空管精細化決策與風(fēng)險防控提供技術(shù)支撐。平臺部分研究和應(yīng)用界面截圖示意如圖3所示：
具體而言，空域運行動態(tài)監(jiān)控模塊通過實時引接計劃與航跡數(shù)據(jù)，在地圖界面同步呈現(xiàn)航班飛行狀態(tài)、跑道占用及異常告警信息，實現(xiàn)空域態(tài)勢可視化感知；運行品質(zhì)監(jiān)測模塊依托指標(biāo)體系與評價模型，對管制服務(wù)全流程進行量化分析，生成“運行態(tài)勢一張圖”輔助決策；數(shù)據(jù)分析模塊通過統(tǒng)計挖掘流量負荷關(guān)聯(lián)規(guī)律、管制間隔分布特征及歷史航跡規(guī)律，支撐空域資源配置優(yōu)化與風(fēng)險預(yù)警；管制員績效模塊基于通話負荷、保障架次等數(shù)據(jù)構(gòu)建量化考核模型，提升人員管理效能；態(tài)勢復(fù)盤模塊則通過多要素時間軸對齊與可視化回溯，助力事件根因分析與經(jīng)驗沉淀，推動運行管理持續(xù)改進。
3．流程數(shù)字化改進，構(gòu)建協(xié)同生態(tài)
智慧空管運行管控平臺以流程數(shù)字化重構(gòu)為核心，依托云平臺與大數(shù)據(jù)技術(shù)整合分散管理系統(tǒng)與數(shù)據(jù)資源，貫通“運行前一運行中一運行后”全周期管控流程，推動管理方式從人工向在線自動化轉(zhuǎn)型，構(gòu)建“業(yè)務(wù)流與數(shù)據(jù)流共生”的協(xié)同生態(tài)。通過將安全管理體系與數(shù)字化手段深度融合，平臺將風(fēng)險管控“探針”嵌入運行全鏈條，實現(xiàn)風(fēng)險“事前預(yù)防、事中干預(yù)、事后溯源”的動態(tài)閉環(huán)管理，助力安全管理向數(shù)據(jù)驅(qū)動、系統(tǒng)化治理升級。
具體而言，運行前聚焦資源智能調(diào)配與態(tài)勢預(yù)判，通過資質(zhì)管理、智能排班及班前準(zhǔn)備等功能優(yōu)化資源配置；運行中依托全流程數(shù)字化監(jiān)測，實時跟蹤空域、設(shè)備及人員狀態(tài)，同步推送任務(wù)指令、流量控制等關(guān)鍵信息，強化跨部門協(xié)同效率；運行后通過數(shù)據(jù)統(tǒng)計、績效評估及智能分析提煉運行指標(biāo)，支撐管理決策優(yōu)化。平臺同步集成互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，打通內(nèi)部分局流程協(xié)同、外部上下游協(xié)作及設(shè)備環(huán)境交互鏈路，構(gòu)建全域互聯(lián)的數(shù)字網(wǎng)絡(luò)，為空管精細化運營與生態(tài)協(xié)同提供平臺化支撐。
4．智能化決策支持，實現(xiàn)業(yè)務(wù)賦能
智慧空管運行管控平臺依托業(yè)務(wù)孿生數(shù)據(jù)與大數(shù)據(jù)分析能力，深度融合AI技術(shù)與空管業(yè)務(wù)場景，構(gòu)建智能化決策支持體系，通過全流程自動化與實時數(shù)據(jù)驅(qū)動優(yōu)化管理效能，降低運行風(fēng)險。平臺以“運行前預(yù)判一運行中干預(yù)一運行后優(yōu)化”為主線，將智能模型嵌入決策鏈條，實現(xiàn)資質(zhì)管理、風(fēng)險預(yù)警、資源配置等核心業(yè)務(wù)的精準(zhǔn)賦能，推動空管運行從經(jīng)驗驅(qū)動向數(shù)據(jù)智能驅(qū)動的轉(zhuǎn)型。
具體而言，運行前階段通過資質(zhì)數(shù)據(jù)自動關(guān)聯(lián)與智能排班系統(tǒng)，結(jié)合人員畫像預(yù)置運行預(yù)案；運行中借助實時監(jiān)控與AI告警觸發(fā)機制，動態(tài)優(yōu)化流程合規(guī)性，并基于語音識別技術(shù)解析管制指令規(guī)范性，提升指揮安全；運行后依托數(shù)據(jù)分析模型量化評估績效指標(biāo)，生成管理優(yōu)化策略。同時，平臺引入機器視覺技術(shù)實時監(jiān)測管制員行為狀態(tài)，結(jié)合自然語言處理構(gòu)建管制語音數(shù)據(jù)庫，實現(xiàn)能力數(shù)字化評價與針對性培訓(xùn)建議，為空管業(yè)務(wù)全鏈條提供智能化技術(shù)支撐，強化風(fēng)險防控與決策科學(xué)性。
（三）平臺應(yīng)用效果
平臺重塑了管理理念，推動分局管理模式由經(jīng)驗式、被動式向前瞻式、主動式轉(zhuǎn)變。平臺匯集的多元海量的運行數(shù)據(jù)提供了全量樣本，相較于傳統(tǒng)抽樣式的安全檢查，能夠更貼切地刻畫空管運行全貌、辨明潛在關(guān)聯(lián)；操作留痕實現(xiàn)了有據(jù)可查，顯有助于抽絲剝繭、追本溯源；積累的數(shù)據(jù)資源為科學(xué)地量化效能提供了依據(jù)，也為趨勢預(yù)測筑牢了基礎(chǔ)。
平臺提供的數(shù)字化應(yīng)用為捕捉偏離線索、識別風(fēng)險點、統(tǒng)籌空域資源、規(guī)避重大風(fēng)險等提供依據(jù)與支撐。借助這些安全工具的輔助，既能清晰地顯露運行規(guī)律，又能主動發(fā)現(xiàn)離群點，幫助運行管理人員聚焦短板，疏通賭點，并借由局部的改進帶動整體的提升，有力促進了規(guī)范化運行與精細化管理。
平臺業(yè)務(wù)流程數(shù)字化涵蓋了分局、部門、科室三個層級，管制、通導(dǎo)、氣象、情報四大專業(yè)，23個一線運行崗位，實現(xiàn)了全運行時域的覆蓋。解放了封閉于各專業(yè)垂直系統(tǒng)的數(shù)據(jù)資源，打造一體化運行的協(xié)同生態(tài)，消除業(yè)務(wù)隔閡，通過數(shù)據(jù)的有序流動和流程的有機融合，構(gòu)建了橫向聯(lián)動、上下一致的運行情境。智慧空管運行管控研究與運行實景如圖4所示：
智慧空管運行管控平臺為分局的運行管理業(yè)務(wù)的提升效果已初步顯現(xiàn)，未來，隨著平臺研究建設(shè)走向深入，更多有價值的數(shù)據(jù)積累和更精細化、智能化的應(yīng)用將會促進分局運行管理邁向更高的臺階。
四、其他智慧化應(yīng)用實踐
在智慧空管建設(shè)的多維探索中，智慧空管運行管控平臺的實踐為行業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型奠定了重要基礎(chǔ)，而更深層次的智能化應(yīng)用場景拓展則進一步彰顯了數(shù)字技術(shù)賦能空管業(yè)務(wù)的潛力。接下來聚焦二所在當(dāng)前空管領(lǐng)域的其他典型前沿實踐，系統(tǒng)梳理多機場群協(xié)同管控、運行信息集成化處理及管制數(shù)字李生畫像等典型創(chuàng)新案例。這些實踐均以數(shù)智技術(shù)為支撐，通過平臺化架構(gòu)與智能化工具，破解空域資源碎片化、信息交互低效及人員能力評估粗放等長期痛點，推動空管運行從局部優(yōu)化向全域協(xié)同、從經(jīng)驗驅(qū)動向數(shù)據(jù)智能驅(qū)動的跨越。以下將結(jié)合具體應(yīng)用場景，深入剖析其技術(shù)路徑、功能設(shè)計及實踐價值，為空管行業(yè)智慧化升級提供更多參考。
（一）多機場群一體化協(xié)同運行管控平臺
該平臺聚焦大型機場群協(xié)同運行中的空域資源碎片化、多主體信息孤島及應(yīng)急聯(lián)動遲滯等核心問題，通過構(gòu)建全域態(tài)勢感知與智能決策體系，實現(xiàn)機場群間空域、時隙等資源的動態(tài)統(tǒng)籌管理。平臺整合空管、機場、航司等多源異構(gòu)運行數(shù)據(jù)，打通戰(zhàn)略規(guī)劃、戰(zhàn)術(shù)調(diào)配與實時管控全流程，支持常態(tài)運行下的協(xié)同放行、空域靈活劃分，以及極端天氣、突發(fā)事件等場景下的交通流動態(tài)推演與快速恢復(fù)。依托多模態(tài)數(shù)據(jù)融合與數(shù)字孿生技術(shù)，為各運行方提供統(tǒng)一的情景意識與交互式?jīng)Q策支持，顯著提升復(fù)雜空域環(huán)境下的資源利用效率與運行韌性。
平臺創(chuàng)新采用“感知-預(yù)測-協(xié)同-評估”閉環(huán)機制，深度融合深度時空建模與多智能體決策技術(shù)，可精準(zhǔn)預(yù)測空域交通流態(tài)勢并生成多層級協(xié)同方案。通過智能協(xié)商機制實現(xiàn)時隙資源的動態(tài)調(diào)配與自動分配，同步生成可視化協(xié)同指令鏈，確?？鐓^(qū)域、多主體的指令精準(zhǔn)傳導(dǎo)與執(zhí)行反饋。系統(tǒng)搭載的超大規(guī)模實時仿真能力，可支持機場群全域交通流的多預(yù)案推演與效能驗證，為空域資源優(yōu)化、航班延誤消解及應(yīng)急協(xié)同提供全流程技術(shù)支撐，有效縮短特殊場景下的運行恢復(fù)周期，為大型機場群一體化運行提供標(biāo)準(zhǔn)化、智能化的協(xié)同管控范式。平臺總體運行態(tài)勢管控示意如圖5所示：
（二）智慧空管運行信息綜合顯示及處理系統(tǒng)
智慧空管運行信息綜合顯示及處理系統(tǒng)是針對航班快速增長與管制效率提升需求設(shè)計的綜合性解決方案。該系統(tǒng)通過優(yōu)化操作流程、強化數(shù)據(jù)流轉(zhuǎn)效率、深度整合多源業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)及引入智能化輔助功能，全面提升了空管運行的效率與安全性，能夠有效應(yīng)對傳統(tǒng)綜顯系統(tǒng)操作繁瑣、信息分散及決策支持不足等痛點，為民航空管部門提供高效、可靠的技術(shù)支撐。
具體而言，系統(tǒng)以靈活高效、功能全面為核心優(yōu)勢，支持頁面布局、表單配置及權(quán)限管理的深度自定義，滿足多樣化業(yè)務(wù)場景需求。其覆蓋飛行計劃、航行情報、氣象監(jiān)測、設(shè)備狀態(tài)等核心業(yè)務(wù)模塊，并集成 NAIP 資料查詢、氣象數(shù)據(jù)實時展示、管制資料云端共享等實用功能，實現(xiàn)全量數(shù)據(jù)的一站式處理與分析。同時，系統(tǒng)采用國產(chǎn)自主可控技術(shù)架構(gòu)，兼容本地化與云平臺部署，具備完善的容災(zāi)機制與精細化權(quán)限控制，保障數(shù)據(jù)安全與運行穩(wěn)定。通過智能算法賦能決策支持，結(jié)合考勤管理、交接檢查等運行輔助工具，進一步強化了空管業(yè)務(wù)的智能化管理水平，為空管部門的高效協(xié)同與精準(zhǔn)決策提供全面支持。系統(tǒng)主界面示意如圖6所示：
Ae智空管綜合信息處理與顯示系統(tǒng) . 原州中費仟務(wù) 服務(wù)器江碳岸 14:28:062024.07.3)度燈 進遙燈 電道邊燈☆ 滑行道燈 閃光燈 天府進場通波 天府禹場通波 二離港 進港 離場序 進場序12:55 2:55 1255 12.55 DODO-53J DO DO-63K與 >>>>>>>>> D GCR6640 GCRB640 CCR6640 GCR6640 ·XLN 雷達引導(dǎo)FQG-UG XLN XL-63KZHHH ZHHH ZHHH ZHHHBZ 8Z-531 BZ BZ-63K
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主要任務(wù) +新 置 機場信息 +新增換
蘇選 令門施/圖機場：2SLL/2024-11-2013:0:00/已兆成/MU2324 反都/雙流 ZuUU今月計 今月計動 綠12.84 女19.24 水器 40MU2324 EDT023-120130000 S ZU MU2324 ED023-12 ZSU 3 2500 QNH 1000.71紅分崗型 內(nèi) ZSLL 國 任分供型 內(nèi) 制 □ 運（RVR） 程（RVR）專機 收21 3 一般要客 21 400M 40DMMU2324 6 MU2324 T 區(qū) 無 D預(yù)
航行通告 14014153某中 D
希達 文/ZPKM/20240721C8:30:00/ZUUU/C0110/200 mr 其位交檔xlsy ULng系列011D2020 ZUUUZP 2024-07-2108:30:00-2024-07-2108:30：00 系列號C01102020 ZUUU ZPKM 2024-07-21 08:30:00 - 2024-07-2108:30:20△ 色名SUNTEST0道（豐道）對山山向山向山產(chǎn)山向山熱山山帝山內(nèi) SUNTEST道（注謝陶道）對山高山山壺山山內(nèi)山向山恩山山向山山 舞14:00死114:40-15:30某其導(dǎo)納臺周邊蛋安海水，陽水 區(qū)分時間FRI120C1500EVERY 聘sun test01 分時FR12001500EVERY 批動sun tes01 蘭 高6-8公蛋，項需景 一附件關(guān)于展開學(xué)習(xí) 關(guān)于展開學(xué)習(xí) 關(guān)于展開學(xué)習(xí) 附件關(guān)于展開學(xué)習(xí) 關(guān)于開學(xué)習(xí) 關(guān)于展開學(xué)習(xí) 用件 itbing 會黃色系列號0110/2020 ZUUU ZPIM 2024-07-2108:30:00-2024-07-2108:30：00 系列號C0112020 ZUUU ZPKM 2024-07-2108:30:00-2024-07-2108:30:20SUNTEST0城道（和道）對門山高山向山高山山內(nèi)山熱內(nèi)內(nèi)山帝內(nèi)火春 營州款 SUNTESTO道（陶道）對山高山齊山鹿山兩山內(nèi)高山山高山向內(nèi)山春 140144015.同山有中冰，水 區(qū)0小 山O土界 凱中芭理 平抗點 平費仟務(wù) X401 機： 致山
（三）管制員數(shù)字孿生畫像智能應(yīng)用平臺
管制員數(shù)字孿生畫像智能應(yīng)用平臺是基于空管業(yè)務(wù)特性與人才管理需求構(gòu)建的智能化決策支持系統(tǒng)，通過融合多維數(shù)據(jù)建模與人工智能技術(shù)，創(chuàng)新性構(gòu)建覆蓋管制員能力全要素的數(shù)字孿生體系。該系統(tǒng)深度整合空管運行數(shù)據(jù)、人員檔案及動態(tài)監(jiān)測信息，依托特征工程與關(guān)聯(lián)分析技術(shù)，形成可動態(tài)演進的管制員能力評估模型，為空管人力資源管理數(shù)字化轉(zhuǎn)型提供核心支撐。
平臺以數(shù)據(jù)驅(qū)動為核心突破傳統(tǒng)管理模式，創(chuàng)新研發(fā)崗位適配度評估、班組協(xié)同優(yōu)化、個性化能力提升等智能模塊。通過構(gòu)建“能力評估-風(fēng)險預(yù)警-決策優(yōu)化”的閉環(huán)管理鏈路，系統(tǒng)在戰(zhàn)略層面支撐人才梯隊建設(shè)規(guī)劃，在預(yù)戰(zhàn)術(shù)層面實現(xiàn)班組資源配置優(yōu)化，在戰(zhàn)術(shù)層面精準(zhǔn)匹配培訓(xùn)與排班需求。其核心優(yōu)勢體現(xiàn)為動態(tài)感知人員能力變化、精準(zhǔn)識別崗位適配風(fēng)險、智能生成閉環(huán)改進策略，以及持續(xù)沉淀行業(yè)人才標(biāo)準(zhǔn)，為空管單位提升人力資源配置效能、強化安全運行保障能力、加速專業(yè)人才成長提供智能化解決方案。平臺功能界面示意如圖7所示：
五、結(jié)語
“借智慧之勢，取智慧之法，成智慧之道”。數(shù)字化轉(zhuǎn)型是智慧民航建設(shè)中的必答題。本文所述智慧空管運行管控的研究與相關(guān)實踐，聚焦空管運行管控當(dāng)前的痛點問題，以數(shù)字化手段打造共享、協(xié)同、智能的平臺化服務(wù)，促進加快空管業(yè)務(wù)變革與運行管理進化，并通過長期多方應(yīng)用實踐，取得了一定成果。這與“建成透徹感知、泛在互聯(lián)、智能協(xié)同、開放共享的智慧民航體系”的智慧民航發(fā)展目標(biāo)吻合。未來也將深度融合技術(shù)與業(yè)務(wù)，研用結(jié)合，用數(shù)字思維助力智慧空管建設(shè)，用智慧空管共繪智慧民航美好藍圖。
混合運行策略下多跑道機場到達起飛窗設(shè)置關(guān)鍵技術(shù)和應(yīng)用
中國民航大學(xué)中國民用航空華北地區(qū)空中交通管理局王莉莉 李亞飛 金京蔣曦鐘靈李文峰 魯勝男 張兆寧 馬曉陽彭鵬
一、技術(shù)簡介
本研究針對大型繁忙機場多跑道混合運行情況下的飛行沖突管控難題，創(chuàng)新性地提出了基于飛機運動學(xué)方程和碰撞風(fēng)險理論構(gòu)建到達起飛窗（ADW）的一攬子技術(shù)方案，包括是否構(gòu)建ADW的篩選方法、碰撞風(fēng)險模型構(gòu)建、參數(shù)獲取和處理方法、ADW位置精準(zhǔn)計算、ADW運行輔助工具開發(fā)、ADW管制運行程序等多個技術(shù)內(nèi)容，從而最終達到精細化、可視化地管控不同構(gòu)型多跑道的同時安全、高效運行。項目組共取得了相關(guān)研究內(nèi)容的5項國家發(fā)明專利、1項計算機軟件著作權(quán)，2項技術(shù)獎、多篇核心期刊論文。
研究成果已在北京大興國際機場成功應(yīng)用四年以上（如圖1所示），未出現(xiàn)一例不安全事件，證明了相關(guān)理論和技術(shù)成果在大型復(fù)雜機場多跑道運行安全管控中的有效性和經(jīng)濟效益。通過實施ADW技術(shù)，成功降低了北京大興國際機場側(cè)向跑道運行的安全風(fēng)險，提高了管制指揮的精度，減輕了管制員的工作負荷，顯著提升了大型國際樞紐機場的安全水平、運行容量和效率。
（一）ADW窗簡介
FAA文件7110.65X中第3-9-8節(jié)規(guī)定了航空器在交叉跑道或者開口V形跑道等非平行跑道上運行的規(guī)則。它要求管制員在指揮時注意控制離場飛機，以防備與另外一條跑道上航跡有交叉的進近或離場的飛機之間發(fā)生飛行沖突。在其網(wǎng)站上提到可以通過設(shè)定ADW來控制風(fēng)險。
如圖2所示，ADW是在跑道中心線上、進近方向這一邊劃設(shè)一個矩形框。當(dāng)一組跑道同時運行時，如果一條跑道上在ADW口范圍里有正在進近的飛機，則另外一條跑道上的飛機不允許起飛。只有ADW內(nèi)沒有飛機，另一條跑道上的飛機才可以發(fā)布起飛指令。圖2只是給出了一種情況的示意圖，實際上每條跑道的每個方向如有需要都可以劃設(shè)。進一步也可以擴展到其他運行模式，例如兩跑道的飛機同時起飛離場，向一個點匯聚飛行的情況。
ADW問題主要研究的就是如何確定ADW的長度和位置。基于碰撞風(fēng)險理論建立ADW的理論計算模型的思想就是通過建立合適的碰撞風(fēng)險計算模型，使得按這個模型計算結(jié)果劃設(shè)的ADW可以保障正常運行情況下，跑道間同時運行的航空器的碰撞風(fēng)險是在可接受范圍內(nèi)。
（二）到達起飛窗邊界實現(xiàn)方法
如若不同跑道構(gòu)型組合同時進離場運行風(fēng)險超出安全標(biāo)準(zhǔn)，需要建立到達起飛窗來保持兩機安全間隔，過程如下：
模型中水平兩個方向積分的上下限均可認為是碰撞可能發(fā)生的范圍，一般積分上下限互為相反數(shù)，因此側(cè)向和縱向分別以兩機機身長度均值、兩機翼展均值作為上半部分積分區(qū)間，其相反數(shù)則為下半部分積分區(qū)間；
由于到達起飛窗范圍主要取決于起始位置，為求解到達起飛窗起始位置設(shè)計了遞進式評估算法（如圖3所示），具體步驟如下：
1、沿跑道中心延長線取足夠遠處任一風(fēng)險可接受位置作為初始可行位置；
2、以該位置作為可行區(qū)間起始位置，取跑道入口后 9 0 0 { { m } } 為終止位置，最終到達起飛窗范圍一定是可行區(qū)間的子集；
3、二分初始可行區(qū)間，以可行區(qū)間中點位置為試驗點，計算從中點位置進離場航空器同
時進近起飛的碰撞風(fēng)險 R _ { { c } } ( x ) 是否滿足最低安全目標(biāo)水平 R _ { { c } } = 5 { x } 1 0 ^ { - 9 } ：4、如若風(fēng)險值滿足要求，則到達起飛窗起始位置依然處于中點值至跑道入口后 9 0 0 { { m } } 區(qū)
間內(nèi)，如若不滿足，則可以確定區(qū)間中點至跑道交叉點是無效區(qū)間，需進一步擴大可行區(qū)間，
取無效區(qū)間中點為新可行區(qū)間起點；5、定義差值 \Delta = R _ { { c } } - R _ { { c } } ( x ) ，經(jīng)過步驟3和步驟4的迭代計算后，跑道中心延長線上某點
處最終滿足 \operatorname* { l i m } \Delta = 0 ^ { + } ，則到達起飛窗起始位置最終劃定；6、輸出到達起飛窗長度與同時復(fù)飛離場的碰撞風(fēng)險總風(fēng)險值。
二、創(chuàng)新情況
針對大型樞紐機場復(fù)雜構(gòu)型的多跑道同時運行安全管控問題，抓住其核心關(guān)鍵是保證同時運行的飛機之間的相互空間距離處于合適的安全水平，達到安全和效益綜合最優(yōu)的目標(biāo)，因此提出考慮復(fù)雜運行環(huán)境的各種影響因素，基于飛機運動學(xué)方程和碰撞風(fēng)險理論構(gòu)建飛機同時運行時的碰撞風(fēng)險評估模型，基于碰撞風(fēng)險模型，根據(jù)可接受的安全水平，設(shè)計快速算法，反推出ADW設(shè)置的精準(zhǔn)位置。進一步對本理論進行擴展，分析近距跑道、交叉跑道的適用特征，最終給出適合于不同跑道構(gòu)型和運行模式的多跑道機場到達起飛窗（ADW）的全流程設(shè)置方法。同時考慮管制員的使用需求，開發(fā)界面友好的可用于塔臺管制指揮的ADWTOOL輔助決策系統(tǒng)。
到達起飛窗（ADW）實際就是一個控制起飛的區(qū)域，當(dāng)該區(qū)域有進近飛機時，側(cè)向跑道上的離場飛機不能被允許起飛。通過查閱國內(nèi)外文獻，F(xiàn)AA的規(guī)章《ORDERJO7110.65Y》中提出推薦交叉跑道使用ADW來避免運行沖突，但沒有闡述ADW該如何設(shè)立。也有學(xué)者通過蒙特卡洛仿真建立ADW，但方法麻煩、耗時長，還不能保證結(jié)果的完全正確。本項目在ADW概念基礎(chǔ)上，有針對性地對這個領(lǐng)域的空白進行了研究，從無到有地給出了解決多跑道機場運行沖突的ADW設(shè)置全流程方法和技術(shù)，保障了國內(nèi)首個側(cè)向跑道的安全運行，也對安全評估理論研究做出了理論創(chuàng)新。
（一）首次提出了ADW設(shè)置的全流程技術(shù)方法
項目組系統(tǒng)地提出了混合運行策略下多跑道機場到達起飛窗設(shè)置的方法論；分析偏航情況碰撞盒體型的變化，引入碰撞概率比，分析了進近偏航角度對碰撞風(fēng)險的影響，提出了管制控制策略；采用球形曲面間隔層代替?zhèn)鹘y(tǒng)平面間隔層，改進碰撞概率比計算方法，提高了沖突風(fēng)險計算的精確度；系統(tǒng)地提出了參數(shù)獲取方法和處理方法，尤其是管制員人因方面，保證了計算的準(zhǔn)確性和實用性。
（二）首次提出了針對不同構(gòu)型多跑道運行機場，精準(zhǔn)確定ADW位置的通用技術(shù)方法
針對近距跑道，建立了動態(tài)間隔計算模型，構(gòu)建了安全碰撞風(fēng)險計算模型，給出如何確定ADW位置的方法；針對側(cè)向跑道，構(gòu)建考慮側(cè)向跑道夾角的動態(tài)間隔計算模型，結(jié)合復(fù)飛尾流影響計算模型，給出此情況下ADW確定方法；針對交叉跑道，提出沖突全域概念，提出建立交叉跑道基于ADW理論的前窗、后窗方法；最終，在總結(jié)上述研究的基礎(chǔ)上，給出了基于運動學(xué)方程和位置誤差的碰撞風(fēng)險概率模型范式，提出了ADW邊界確定通用方法。
（三）在大興國際機場高級場面引導(dǎo)系統(tǒng)上首次開發(fā)了ADWTOOL管制指揮輔助工具，統(tǒng)一了塔臺、終端、機組的情景意識
項目組通過分析管制運行特點和管制員操作過程，提出了ADWTOOL管制指揮輔助工具的設(shè)計思想和功能，開發(fā)了實用系統(tǒng)，實現(xiàn)了ADWTOOL功能模塊與塔臺電子進程單進行聯(lián)動，用顏色表明當(dāng)前狀態(tài)；對航空器位置、高度、速度數(shù)據(jù)進行綜合分析，確定航空器具體位置；對電子進程單的操作進行警示和警告，輔助管制員進行指揮。
三、效益分析
本項目提出了混合運行策略下多跑道機場到達起飛窗設(shè)置的全流程步驟和方法，首次開發(fā)了應(yīng)用于高級場面引導(dǎo)系統(tǒng)的ADWTOOL管制指揮輔助工具，并應(yīng)用于北京大興國際機場日常塔臺管制工作中，取得了明顯的經(jīng)濟效益和社會效益。
（一）經(jīng)濟效益
在使用ADW前，由于01L/19R跑道的標(biāo)準(zhǔn)復(fù)飛程序和11L運行的航空器在空中航徑匯聚，極大地影響交叉跑道的運行效率。在使用ADW后，側(cè)向跑道理論起降小時容量由12架次提升至30架次。側(cè)向跑道到達起飛窗是大興機場空管單位確保運行安全的重要程序，有效降低了整體多跑道運行的安全風(fēng)險，同時也為后期優(yōu)化間隔，提升運行效率奠定了基礎(chǔ)。ADW減少了了滑行距離和放行等待時長，C類航空器出港平均節(jié)約滑行時間1.3分鐘，E類航空器出港平均節(jié)約滑行時間1.59分鐘，年度預(yù)計節(jié)約地面耗油 380500KG，預(yù)計節(jié)約成本 285.78萬元。使用ADW后，運行程序簡潔易操作，運行安全更加有保障；在特殊天氣影響期間，較少受天氣或風(fēng)向限制，極大提升特定方向航班放行效率；側(cè)向跑道使用，減少了滑行距離和放行等待時長，北向運行期間，每個航班平均滑行時間約7分鐘，節(jié)約成本460000元。
（二）社會效益
通過ADW 的使用，支持了我國首個側(cè)向跑道的使用，在保障安全的前提下最大化地發(fā)揮了側(cè)向跑道的經(jīng)濟效益，減少了航班延誤，縮短了航班滑行時間，為旅客帶來了時間成本的減少。ADW為促進側(cè)向跑道的運行效率提高做出了貢獻，空管部門通過設(shè)置ADW有效管控了側(cè)向跑道的航班運行安全，經(jīng)過四年的使用，效益顯著。側(cè)向跑道使用增加了運行的靈活性、減少了滑行距離、縮減了耗油時間，對節(jié)能減排工作提供了有益的支持。廈門航空公司參與了ADW的實際運用，運行安全風(fēng)險得到了有效控制，運行效率和效益得到了很大提升。使用側(cè)向跑道ADW運行，每年節(jié)約地面耗油 5 7 5 0 0 {kg } ，減少了溫室氣體排放，在節(jié)能減排方面效果顯著。
航空5GAeroMACS技術(shù)在機場場面智慧應(yīng)用
上海民航華東通信網(wǎng)絡(luò)發(fā)展有限公司
一、前言
隨著公共運輸航空空中資源的日益飽和，航班延誤問題愈發(fā)凸顯，為了應(yīng)對這一挑戰(zhàn)，提升空管運行效率，航空新技術(shù)的應(yīng)用顯得尤為迫切。國際民航組織在第十二屆航行大會上通過并頒布了第四版《全球空中航行計劃》，該計劃詳細闡述了航空系統(tǒng)組塊升級（ASBU）方法，旨在通過績效改善領(lǐng)域和時間框架（Block0至Block3）來明確現(xiàn)代空中航行系統(tǒng)的實施路徑，從而為未來航空技術(shù)的發(fā)展提供清晰的路線圖。國際民航組織預(yù)測全球航班增長圖如圖1所示。
在通信方面，現(xiàn)有VHF/HF/窄帶衛(wèi)星/ACARS等通信手段存在帶寬不足、單位帶寬成本高等問題，難以支撐交通態(tài)勢信息動態(tài)監(jiān)視、海量氣象態(tài)勢信息傳輸、機載傳感數(shù)據(jù)實時共享、四維計劃航跡高效協(xié)商等航空通信業(yè)務(wù)需求。國際民航組織制定了地空數(shù)據(jù)通信領(lǐng)域路線圖，包括AeroMACS（航空機場場面移動寬帶通信系統(tǒng)）、LDACS（L波段數(shù)字航空通信系統(tǒng)）以及下一代衛(wèi)星通信等在內(nèi)的寬帶通信新技術(shù)。這些技術(shù)的引入，將有力推動航空通信的進步。
2012年，國際民用航空組織正式建議將AeroMACS作為國際標(biāo)準(zhǔn)，分別在2016年和2017年，AeroMACS 技術(shù)寫入了ICAO 附件以及發(fā)布正式指導(dǎo)手冊。而 5G-AeroMACS 是我國在國際上率先提出的航空移動機場通信系統(tǒng)，在2022年進入ICAO通訊專家組正式議程。
從2021年到2022年，民航局逐步進行推動航空5G-AeroMACS技術(shù)和應(yīng)用的落地，包括發(fā)布《新一代航空寬帶通信技術(shù)路線圖》、《航空5G機場場面寬帶移動通信系統(tǒng)建設(shè)應(yīng)用實施方案》等，確定首批試點示范項目申報，上海虹橋、成都雙流、廣州白云、鄂州花湖作為首批試點示范機場。
航空5GAeroMACS技術(shù)作為AeroMACS民航專用網(wǎng)絡(luò)的升級版，不僅符合ICAO國際標(biāo)準(zhǔn)，還擁有專屬的工作頻率，確保了其作為民航專屬網(wǎng)絡(luò)的高安全性。該技術(shù)充分利用了5G 通信技術(shù)的低時延、高可靠性和大帶寬等優(yōu)勢，支持在高速移動狀態(tài)下設(shè)備的接入，為機場場面寬帶移動通信系統(tǒng)提供了強大的技術(shù)支持。
與現(xiàn)有機場生產(chǎn)通信系統(tǒng)相比較，5GAeroMACS在數(shù)據(jù)通訊領(lǐng)域具有全面領(lǐng)先的優(yōu)勢（見圖2）。其主要優(yōu)勢包括民航專用頻段、服務(wù)對象全面、全國民航組網(wǎng)、單站容量、覆蓋范圍、典型帶寬、時延等多個方面。
二、航空5GAeroMACS技術(shù)架構(gòu)
航空5GAeroMACS系統(tǒng)由基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)、三方協(xié)同數(shù)據(jù)融合平臺和各場景應(yīng)用系統(tǒng)構(gòu)成。
基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)分為空側(cè)端、地面端、用戶端。系統(tǒng)基礎(chǔ)設(shè)施由各節(jié)點基站射頻模塊、核心機房的信號匯聚單元、基帶處理單元以及核心交換機、服務(wù)器等設(shè)備組成，機場場面區(qū)域由個人便攜終端、機載終端、車載終端和配套的交互平板組成，由此構(gòu)成整個5GAeroMACS 基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)。
基站是5G系統(tǒng)的核心基礎(chǔ)設(shè)施，建設(shè)基站的目標(biāo)是實現(xiàn)機場場面區(qū)域的全面覆蓋，確保航空器和地面設(shè)備在任何時候、任何地點都能獲得穩(wěn)定、可靠的通信服務(wù)。以上海虹橋機場為例，基站分別部署在跑道的兩側(cè)，分別在雷達站、航站樓等共8個節(jié)點建設(shè)了20套基站。機場的飛機運行區(qū)域、檢查與維修區(qū)域，車輛運行區(qū)域，工作人員作業(yè)區(qū)域等已全部實現(xiàn)了無線通信網(wǎng)絡(luò)信號覆蓋（見圖3）。網(wǎng)絡(luò)建設(shè)完成后，對虹橋機場場面區(qū)域進行信號覆蓋打點測試。實測網(wǎng)絡(luò)信號質(zhì)量優(yōu)秀和良好覆蓋率達 9 9 . 5 % ，實測網(wǎng)絡(luò)性能參數(shù)包括信息接受功率、信號與干擾噪聲比、帶寬、時延都符合建設(shè)要求。現(xiàn)場設(shè)施設(shè)備施工工藝滿足了防雷、防腐蝕、抗風(fēng)、抗震、防鼠、防蟲、防塵、防沙、防水的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和要求（見圖4）。
三方數(shù)據(jù)交互平臺是5GAeroMACS系統(tǒng)的重要組成部分，為空管、機場、航司三方提供一個安全、高效的數(shù)據(jù)共享與協(xié)同平臺。通過數(shù)據(jù)對接，參與方之間能建立共同的情景意識，并支持航空器滑行引導(dǎo)等應(yīng)用場景所需的數(shù)據(jù)共享。數(shù)據(jù)融合平臺不斷完善豐富數(shù)據(jù)內(nèi)容，目前已實現(xiàn)交互場監(jiān)數(shù)據(jù)、塔電航班狀態(tài)、航班滑行路徑、推出時間、跑道運行模式、機頭朝向、車輛上跑道審批及批復(fù)、車輛位置、車輛告警等數(shù)據(jù)。通過三方數(shù)據(jù)交互平臺的建設(shè)，空管目前已將場監(jiān)信號、跑道運行模式、塔電航班狀態(tài)、管制確認路徑和機頭朝向等信息通過三方平臺共享至機場機坪管制、航空器可視化PAD及機場車輛PAD，機場車輛和管制塔電通過三方平臺傳遞跑道巡檢申請、申請批準(zhǔn)答復(fù)以及實時獲取車輛定位數(shù)據(jù)。三方數(shù)據(jù)交互平臺功能如圖5所示。
5GAeroMACS應(yīng)用前端 空管系統(tǒng)前端5GAeroMACS網(wǎng)絡(luò) 空管生產(chǎn)網(wǎng)絡(luò)5GAroMACS應(yīng)用系統(tǒng)平臺 空管系統(tǒng)測試平臺（上海機場建設(shè)） （塔電/場監(jiān)測試系統(tǒng)）推出時間 滑行路徑 授權(quán)上跑道 申請上跑道 機頭朝向航空器位置 航空器位置 塔電狀態(tài) 跑道模式 飛行區(qū)地圖三方數(shù)據(jù)共享平臺機場車輛管理系統(tǒng) 塔電系統(tǒng) 航空器引導(dǎo)系統(tǒng)場監(jiān)系統(tǒng) 機場總線 空管CDM系統(tǒng)
三、航空5GAeroMACS在智慧機場中的應(yīng)用
（一）航空器可視化滑行引導(dǎo)
航空器可視化滑行引導(dǎo)系統(tǒng)，通過滑行路徑數(shù)字化、場面/進近航空器位置同步、流量信息自動獲取等數(shù)字化方案，解決了之前容易產(chǎn)生的語音歧義、場景意識無法同步及管制員處理信息過多等造成不安全事件的可能性。
通過航空器滑行引導(dǎo)系統(tǒng)、5G機載天線、5G機載PAD、機坪電子進程單系統(tǒng)、進程單PAD 輔屏共同實現(xiàn)了可視化滑行引導(dǎo)。系統(tǒng)提供航班路徑及推出時間，機坪管制可在進程單上即時查看，并在PAD副屏上可看到所選航班的當(dāng)前位置及未來路徑。系統(tǒng)把路徑推送到5G機載PAD上，使得飛行員可以看到自己航班的當(dāng)前位置及后續(xù)滑行路徑。
在虹橋機場，使用東航一架飛機由空管塔臺、機坪管制員、機組聯(lián)合對該場景進行實際測試驗證，三方人員可在不同界面實時查看到航班的實時位置及滑行路線（見圖6），使得參與方具備相同的場景意識，這也是國內(nèi)外首家使用航空器成功進行滑行引導(dǎo)的實際驗證測試。飛機駕駛艙機載內(nèi)駕駛員通過PAD查看滑行路線畫面如圖7所示。
（二）航空器場面提升滑行效率
上海虹橋國際機場采用雙跑道運行模式，滑跑規(guī)則較為復(fù)雜，場面航空器數(shù)量常年維持在容量上限附近，航班高峰期易出現(xiàn)航班排隊進入跑道的情況，跑滑系統(tǒng)的整體運行效率有待進一步提升。航空器場面提升滑行效果，通過多方數(shù)據(jù)共享，整合運行數(shù)據(jù)資源；通過大數(shù)據(jù)計算，建立場面多目標(biāo)多時間維度，多點運動軌跡的沖突和預(yù)測；通過運籌優(yōu)化，并通過5G AeroMACS傳輸至各運行主體一線，實現(xiàn)更準(zhǔn)確推出開車及滑出，減少滑行時間和場面沖突，提升機場場面整體運行效率。場面滑行監(jiān)控圖如圖8所示。
（三）無線助航燈控制
無線助航燈控制系統(tǒng)作為為機場場面航空器、車輛等目標(biāo)提供監(jiān)測、控制、滑行路徑規(guī)劃及引導(dǎo)服務(wù)的綜合集成信息處理系統(tǒng)，可通過處理機場場面各監(jiān)測源信息及控制燈光系統(tǒng)，為空管塔臺管制與機坪管制提供自動監(jiān)視、控制、路徑規(guī)劃及滑行引導(dǎo)服務(wù)。當(dāng)前控制燈光系統(tǒng)的方式主要為基于電力線載波通訊，存在線路老化、施工工作量大、施工周期長、故障排查難、維護成本高等缺陷?；诤娇?GAeroMACS通信技術(shù)，將原有電力線載波方式的數(shù)據(jù)傳輸改進為無線傳輸方式，可顯著減少施工工作量和施工周期，以及燈光控制系統(tǒng)的運行維護成本。無線助航燈控制演示如圖9所示。
（四）防車輛侵人跑道
在機場運行中，車輛侵入跑道是一個嚴(yán)重的安全隱患。為了有效預(yù)防這一問題，通過高精度地圖和5GAeroMACS ^ + 北斗差分技術(shù)實現(xiàn)車輛定位，通過與塔電系統(tǒng)的實時對接，從而提高車輛駕駛員的態(tài)勢感知能力和接近告警能力。車輛駕駛員通過車載平板和5G 網(wǎng)絡(luò)向管制
員申請進出跑道權(quán)限。機場監(jiān)管端負責(zé)掌握飛行區(qū)車輛作業(yè)態(tài)勢。塔臺端則負責(zé)審批車輛上跑道申請，切換跑道狀態(tài)，并能同步顯示車輛違規(guī)闖入電子圍欄的告警。同時在塔電輔屏上，還可以顯示車輛的實時位置、周邊航空器/車輛位置。防車輛侵入跑道演示圖如圖10所示。
（五）車輛低能見度運行及場面防沖突
大型機場作為交通樞紐，夜班航線繁忙。在夜間、大霧等工作環(huán)境可視性較差的情況下，如何保證車輛的安全、高效運行，實現(xiàn)車輛運行的高效運行管控是機場當(dāng)局面臨的一個難題。
基于航空5GAeroMACS通信網(wǎng)絡(luò)和融合北斗的高精度定位系統(tǒng)車載終端，實現(xiàn)車輛在場面和受遮蔽區(qū)域的高精度定位和高頻次數(shù)據(jù)傳輸，結(jié)合高精度機場數(shù)字地圖，配合電子化的機場目視助航設(shè)施數(shù)據(jù)，對車輛駕駛員提供精準(zhǔn)的行駛指引導(dǎo)航，實現(xiàn)低能見度情況下車
輛在場面上安全、可靠運行，解決現(xiàn)有低能見度情況下車輛運行難題。機場場面監(jiān)控圖如圖11所示。
（六）站點設(shè)施數(shù)據(jù)傳輸
站點設(shè)施數(shù)據(jù)傳輸利用了多點定位系統(tǒng)備份鏈路進行了遠端傳輸測試。以虹橋機場為例，在西場監(jiān)、塔臺分別部署了5G 移動終端，將西場監(jiān)收發(fā)站的遠端站點數(shù)據(jù)通過5GAeroMACS網(wǎng)絡(luò)傳輸至塔臺中央處理系統(tǒng)。經(jīng)過測試，通過5G系統(tǒng)傳輸?shù)亩帱c定位數(shù)據(jù)，與原有光纖鏈路傳輸?shù)臄?shù)據(jù)內(nèi)容完全一致，傳輸延時平均為57毫秒，滿足分布式場面多點定位系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸要求。
四、展望
為更好推進5GAeroMACS建設(shè)應(yīng)用，今后將在民航局指導(dǎo)下，加強相關(guān)法規(guī)標(biāo)準(zhǔn)體系建設(shè)，逐步完善與“機一車一場道一設(shè)施”協(xié)同運行配套的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范。強化系統(tǒng)設(shè)備研發(fā)制造，指導(dǎo)工業(yè)界研發(fā)適用于場面空側(cè)應(yīng)用場景的多類型航空5GAeroMACS基站和終端設(shè)備，為民航各業(yè)務(wù)用戶提供匹配的設(shè)備和產(chǎn)品。推動網(wǎng)絡(luò)建設(shè)和核準(zhǔn)，強化航空5GAeroMACS網(wǎng)絡(luò)與其他網(wǎng)絡(luò)的多網(wǎng)融合，提升空管、機場、航空公司的協(xié)同運行能力和水平，促進 5GAeroMACS機場場面運行全階段、全流程、全場景的深入推廣應(yīng)用。
‘靜態(tài)常規(guī)指引標(biāo)志牌+動態(tài)智能誘導(dǎo)屏”在旅游景區(qū)的應(yīng)用 以雁蕩山風(fēng)景名勝區(qū)指引系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)置為例
宛巖12牛鑫范新科王韓麒方源1（1.寧波寧工交通工程設(shè)計咨詢有限公司，2.寧波工程學(xué)院）
一、項目概況
近年來隨著人民生活水平的顯著提升，機動車保有量持續(xù)增長，旅游業(yè)的快速發(fā)展使其成為重要產(chǎn)業(yè)。雁蕩山風(fēng)景名勝區(qū)位于浙江省溫州市東北部海濱，橫跨樂清市、永嘉縣及溫嶺市，總面積約450平方公里，包含 500 多個景點，分屬八大核心景區(qū)分別為靈峰、靈巖、大龍湫、三折瀑、雁湖、顯勝門、羊角洞、仙橋。史稱“東南第一山”，擁有“海上名山”“寰中絕勝”之譽，是中國十大名山之一、國家5A級景區(qū)及世界地質(zhì)公園。雁蕩山風(fēng)景名勝區(qū)的主要景點見圖1所示。
2019 年雁蕩山風(fēng)景區(qū)全年累計接待游客1018.06萬人次。雁蕩山景區(qū)的整體面積較大，因此自駕游成為了度假休閑的主要出行方式。由于雁蕩山的地理特征和景區(qū)的復(fù)雜結(jié)構(gòu)使得游客在游覽過程中容易迷失方向。景區(qū)內(nèi)有多個主要景點和分支景區(qū)，游客在游覽時可能由于缺乏明確的指引標(biāo)識而浪費大量時間在尋找路標(biāo)、迷失路徑，甚至錯過了核心景點。尤其對于外地游客，語言障礙和地理環(huán)境的陌生感，使得指引信息對于引導(dǎo)游客游覽至關(guān)重要。但由于現(xiàn)有的指引標(biāo)志缺乏統(tǒng)一性和規(guī)范性以及信息更新的滯后性和適應(yīng)性不足等問題，不僅影響了游客游覽的體驗，而且影響景區(qū)的整體形象。2020年我單位受雁蕩山管委會委托，對雁蕩山風(fēng)景名勝區(qū)指引系統(tǒng)進行優(yōu)化研究。
二、現(xiàn)狀調(diào)查
雁蕩山風(fēng)景名勝區(qū)核心景區(qū)集中于白芙線上，為雁蕩山景區(qū)的主要開發(fā)及旅游區(qū)域?，F(xiàn)狀標(biāo)志牌點位主要集中在白芙線和G104省道，其中包含景點確認標(biāo)志29塊、景區(qū)指引標(biāo)志34塊、公路指路標(biāo)志14塊、停車場指引標(biāo)志5塊。具體點位及部分標(biāo)牌現(xiàn)狀如下圖2所示：
三、問題分析
經(jīng)過對雁蕩山風(fēng)景名勝區(qū)的現(xiàn)狀指引標(biāo)志進行實地的調(diào)查，得出雁蕩山風(fēng)景區(qū)指引標(biāo)志主要存在以下問題：
1、指引標(biāo)志缺乏統(tǒng)籌，設(shè)置布局不完善。雁蕩山景區(qū)的整體指引標(biāo)志較為混亂，沒有進行統(tǒng)一規(guī)劃和安排，部分區(qū)域旅游標(biāo)識布局凌亂，存在標(biāo)識牌安放地點、角度不合理等問題。2、景區(qū)指引標(biāo)志缺乏層次性，沒有形成合理的分級體系。由于景區(qū)指引標(biāo)志缺乏層次感，導(dǎo)致車輛無法由遠及近的明確目的地的大體位置，給駕駛員帶來一定的認知偏差。3、標(biāo)志大小和顏色存在差異。雁蕩山同一層次的景區(qū)指引標(biāo)志大小和顏色都不相同，整體樣式繁多。使整個景區(qū)的指引標(biāo)志較為混亂且不美觀。4、版面信息缺乏連續(xù)性，普遍存在無英文及不規(guī)范英文?，F(xiàn)狀景區(qū)的指引信息缺乏一定的連續(xù)性，導(dǎo)致在指引過程中出現(xiàn)斷層，不便于游客駕車游玩。部分標(biāo)志牌英文翻譯不準(zhǔn)確，英文大小寫存在有一定的錯誤，影響了雁蕩山景區(qū)走向國際的發(fā)展目標(biāo)。5、停車場管理混亂，由于景區(qū)較大、停車場分散，游客無法及時獲取停車場信息，導(dǎo)致了部分停車場利用率不高和部分停車場飽和等情況。
四、解決思路
從雁蕩山風(fēng)景名勝區(qū)的道路交通，自然特色，鄉(xiāng)村文化等全域旅游發(fā)展綜合條件出發(fā)，以相關(guān)規(guī)劃的指導(dǎo)意見為基礎(chǔ)，結(jié)合雁蕩山景區(qū)自身的特色，全面系統(tǒng)的分析梳理出雁蕩山景區(qū)指引標(biāo)志的不足。結(jié)合“智慧景區(qū)”建設(shè)，依托景區(qū)大數(shù)據(jù)為支撐云平臺，設(shè)置景區(qū)內(nèi)智慧誘導(dǎo)屏 ^ + 景區(qū)各停車場停車數(shù)量指引標(biāo)志，實現(xiàn)道路通行狀況和各停車場停車狀況實時預(yù)告。助力雁蕩山風(fēng)景名勝區(qū)實現(xiàn)“智能化、智慧化”管理和服務(wù)，開創(chuàng)智慧景區(qū)新變革。從“點”（旅游景點布局）“線”（景區(qū)指引路線）“面”（指引標(biāo)志設(shè)置版面）三個層次來研究旅游交通指引系統(tǒng)，增強指引信息的系統(tǒng)性，提高版面信息的易讀性和景區(qū)的可游玩性。其目的主要包含以下兩個方面：
（1）完善旅游服務(wù)體系：通過對雁蕩山景區(qū)指引標(biāo)志的優(yōu)化，將雁蕩山旅游指引標(biāo)志系統(tǒng)進行完善，加強雁蕩山的服務(wù)設(shè)施建設(shè)。
