数字化信息技术在智慧机场中的应用

刘陈仁浪

（成都双流国际机场股份有限公司，四川 成都 610202）

一、数字背景下建设智慧机场的意义

在经济高速发展的时代，只有先抓数字化、智能产业，才能最大限度地占领市场份额，保证自己不被社会淘汰。随着出行次数的增加，由于其快捷舒适的出行特点，乘机出行已经成为越来越多乘客的选择。建设智慧机场的主要目的是提高机场运营的效率和管理，减少地面人员数量，提高业务能力。在数字化背景下，创新传统机场、建设智慧机场的重要性具体体现在四个方面：一是可以改善乘客的登机体验。智慧机场可以根据信息集成平台对航班信息进行及时跟踪、管理和共享，使乘客能够获得准确的服务信息。二是加强对机场工作人员的管理，提高服务质量和工作效率，减少乘客在工作中的等待时间。同时，机场工作人员在办理登机手续和安检时与乘客保持沟通和互动，为乘客创造良好的服务体验。第三，缓解因迟到造成的航班延误。机场可以利用乘客发送的无线信号锁定乘客在机场的位置和当前正进行的流程，然后与航空公司讨论是否等待乘客或关闭客舱起飞，以减少延误时间。第四，提高管理水平。利用客流监控功能，可以实时采集乘客数据，缩短安检等待时间，提高运营效率。

二、物联网在智慧机场中的应用

物联网利用感知技术和智能设备对物理世界进行感知识别，实现人与物之间的信息交互和无缝连接，实现对物理世界的实时控制、准确管理和科学决策。

机场物联网建设可分为四个部分：基础设施平台建设、网络基础设施、物联网标准和多种物联网应用。物联网的核心是物联网平台的建设。该平台遵循经典的五层架构，分为设备感知层、网络传输层、数据资源层、业务支持层和应用显示层。专用网络的网络基础设施建设，例如基于运营商现有基站的NB IOT 和Lora 专用网络。物联网标准涵盖平台及功能架构、设备接入、平台互联、接口开放、平台应用、安全管理等，本节主要介绍机场室内外环境监测物联网系统的物联网应用及人员/车辆定位。

一是机场室内外环境监测。建立环境监测系统，对机场的整个区域和多个环境要素进行监测，包括航站楼的室内环境、机房环境和卫生间环境，以及室外风速和风向、水质和降雨量，飞行区冰雪监测和施工环境监测，实现环境监测预警应用的可视化和智能化。该系统能够实时监控航站楼各区域的环境状况，为处理火灾报警等突发事件提供有效的数据支持。

二是人员/车辆定位。定位系统有效支持室内外导航、人员密度等应用，并可进一步挖掘其商业和管理价值。建议采用室内终端侧定位，在乘客通过区域设置蓝牙信标，通过定位引擎计算乘客坐标信息，定位精度可达5m。对于室外飞行区的许多特种车辆，部署差分GPS 基站，以提高定位效率，减少天气等环境因素造成的误差，部署蓝牙定位基站，解决航站楼及地道周围GPS 信号覆盖盲区问题。

三、大数据技术助力智慧机场建设

在智慧机场建设中，大数据技术可以全面收集机场空侧、陆侧、航站楼的各种数据信息，为机场的总体规划、协调和业务处理提供数据指导，优化乘客登机体验，确保机场安全可靠运行。

结合机场的工作条件，大数据技术在智慧机场建设中的应用场景包括停机位管理、旅客肖像、航班延误预警、旅客时间规划、高危旅客同行分析等。在本节中，将选择两个具有代表性的应用程序场景进行分析。

第一，航班延误警告。技术人员可以利用大数据技术收集历史飞行运行数据，结合天气、调度、日期等因素建立回归分析模型，通过人工神经网络等算法预测航班到达时间，将预测时间与实际时间进行比较，进行航班延误预警。在大数据技术的支持下，技术人员可以总结航班延误的规律，明确影响航班延误的因素，优化机场的航班调度管理，给出准确的航班延误时间，为乘客调整行程提供参考。第二，乘客时间规划。在大数据全面信息采集的基础上，通过数据分析为乘客提供时间规划服务，使乘客在飞机起飞前合理规划行程，最大限度地发挥时间效用。为了避免乘客误机，乘客时间规划需要结合天气数据、地面交通数据、旅客到机场的距离、航班到达时间、航班延误等，计算旅客从所在地到机场的时间、在机场的等待时间或中转时间，登机口客流等因素，为旅客提供最新的出发时间点。

四、人工智能在智慧机场中的应用

人工智能技术是数字化技术的一个研究热点。它与智慧机场的集成，可以用先进的技术手段取代人工操作，提高机场运行效率，丰富乘客体验。

“一带一路”是智慧机场建设的核心。人工智能技术的应用是基于人脸识别技术的。可为智慧机场提供个性化的机场显示系统、身份证识别、身份识别和黑白名单，丰富智能机场的个性化服务，使我国机场与国际民航接轨，在“一带一路”战略中发挥空中交通的作用。

基于人脸识别技术的“One ID+机场”是智能机场发展的必然趋势。该功能开发了基于图像识别技术的人脸识别算法，实现了无需乘客感知的乘客人脸识别，改变了机场传统的安检人脸验证技术。

目前，我国三分之一的机场实施了“一个身份证+机场”计划，大大减轻了安检人员的负担，提高了安检的准确性，避免了乘客误机，甚至用人脸识别代替登机牌，实现人卡一体化。即使登机牌丢失，也不会影响乘客的正常登机，乘的服务体验也会得到显著改善。

五、数字孪生在智慧机场中的应用

机场现有的GIS 系统主要是二维的。近年来，三维GIS 技术的飞速发展，实现了实时信息的动态显示和沙盘化，为机场协同调度提供了新的视角。将地理信息与物联网、大数据等技术相结合，打造数字孪生机场，实现时空大数据的显示和分析能力，以“一张图”全面支持智能机场的可视化应用。通过三围 GIS 可视化平台构建数字孪生机场的过程主要包括三个部分：一是通过倾斜摄影、BIM、三维仿真等技术，实现机场室内、室外、地面和地下的全方位建模；第二，建设基础地理信息系统，管理电子地图、3 维模型等各种数据资源，同时二三维引擎支撑可视化展示、设备管理等；三是通过业务流程的表达和优化，开发基于地理信息三维可视化的业务显示系统，结合物联网智能感知，实现车辆定位、导航等业务应用，机场可视化指挥和应急管理，推进智能化管理和智能化决策。

六、数字化信息技术下智慧机场建设的机遇与挑战

（一）机遇

1.信息技术的发展为智慧机场的建设提供了支撑。信息化作为民航力量发展的重要支撑，大数据、云计算、人工智能等前沿技术的快速发展以及与实体经济的深度融合，为建设更具体验性的“智慧机场”提供了解决方案。

2.航空运输业的快速发展为智慧机场的建设提供了空间

根据民航局公布的数据，“十三五”期间，我国新建机场74 个，改扩建139 个，搬迁19 个，开展前期工作51 个。此外，将在京津冀、长三角、珠三角建设三个世界级机场群，完善华北、东北、华东、中南、西南、西北六个机场群，交通机场总数将达到260 个左右，中国机场业将迎来新的发展阶段,；与此同时，通用航空也在蓬勃发展。“十三五”期间，通用机场将达到500 多个，用于智慧机场建设的资金投入将继续增加。根据前瞻性行业研究，预计“十三五”期间，中国智慧机场市场规模将超过200 亿元。特别是以北京新机场为代表的超大型机场将加入“智慧机场”建设，市场规模将远远超出上述预计。

3.军民融合的发展为智慧机场的建设提供了新的契机

军民机场一体化发展是民航局贯彻落实十九大精神和“十三五”规划目标的重要举措。根据民航局公布的数据，中国运营的军用民用机场有64 个，占中国运输机场总数的28.4%。其中，民航和空军共有59 个机场，占92%以上。军民融合的深入发展模式必将推动更多军民机场的智能化建设，为智慧机场建设带来更大的机遇。

（二）挑战

1.法律法规及行业标准尚属空白

“智慧机场”建设是一项新兴业务。目前，与“智慧机场”建设相关的法律法规和行业标准尚属空白，“智慧机场”的概念界定不明确。数字信息化条件下“智慧机场”建设所涉及的伦理问题不容忽视，也是未来智慧机场建设中需要关注的问题。因此，政府有关部门应加快制定立法和行业标准，为“智慧机场”建设提供法律保障。

2.行业信息化基础设施建设需要进一步完善

从建设智慧机场所需的基础设施来看，我国机场一些重要信息系统的配置还存在不足，数据资源的准确性和完整性有待进一步提高。随着第三代人工智能的开启，在技术层面上，这是算法的进步，它利用过去的数据预测未来的趋势，AlphaGo zero的自主学习能力也是建立在大量精确数据基础上的神经网络，而智慧机场所需要的信息系统也像一个神经中枢，需要大量精确数据的支持。因此，有必要加强机场网络系统建设，提高整个行业的信息服务水平，为智慧机场建设提供基础支撑。

3.非航业务水平在一定程度上掣肘了智慧机场建设

国内机场在乘客服务水平上还存在不足，在经营理念、经营模式、管理水平等方面与世界先进国家机场还有较大差距。特别是非航空业务水平较弱，所占比例相对较低，在一定程度上制约了智慧机场的建设；同时，专业人才储备不足，不能完全满足智慧机场建设、运营和管理的需要。

4.行业数据资源尚未实现互联互通

智慧机场的建设还需要整合整个机场服务链中政府和各利益相关者的资源，实现数据资源的共享，避免各方利益的竞争，形成数据孤岛，无法实现整个机场的信息互联；未来需要在民航整个生态链中逐步培育民航整个生态链条上的利益共享，以满足未来智慧机场建设对海量准确数据的需求。