基于数据科学的智慧通航机场安全管理研究

王芳 魏哲

摘要：目前，我国通用航空安全管理标准尚不完善。随着通用航空行业的迅猛发展，为了提高通用航空的安全保障水平，研究智慧通航机场安全管理变得日益重要。文章研究并探讨了数据科学和智能技术在通用航空安全管理中的作用，为通航机场未来的发展提供了一定的支持和参考，进而推动整个通航业的持续发展。

关键词：数据科学；智慧通航；通用航空；机场安全管理

中图分类号：F56  文献标志码：A

0 引言

近年来，我国低空空域逐步放开，通用航空领域得到长足发展，人们对于通航安全管理的需求日益增加。2016年国务院发布《关于促进通用航空业发展的指导意见》提出强化通用航空的安全监管［1］，2017年中国民航局发布《通用航空安全保卫规则》对通航企业进行安全指导［2］。虽然我国在通航安全管理研究上取得了一些成果，在一定程度上确保了通航安全，但仍存在若干问题，例如，一些标准是为大型、复杂的运输航空器设计的，而对于通用航空器，这些标准可能过于烦琐，难以满足实际操作需要。并且，对通用航空公司而言，人才缺口是个亟待解决的问题。目前，由于规章标准体系尚不完善，导致安全设施设备无法满足现实需求，仍然过分依赖传统的人防安全管理模式，而且通用航空业务范围广泛，机组和从业人员构成复杂，因此，通航安全管理整体水平有待进一步提高。

随着我国通用航空产业的迅猛发展，通航机场的安全管理亟待融入智能化元素，因此开展关于智慧通航机场安全管理的研究具有迫切性和必要性［3］。这要求以数据科学技术为基础，以信息化为驱动，积极探索新的管理模式。这些管理模式的核心原则应注重安全性、便捷性和经济性，并与通用航空的实际情况相符合。通过这种方式，可以提升通用航空的安全保障水平，使通用航空安全管理与科技时代同步发展，加速实现智慧通用航空机场的建设目标，提供更高水平的安全保障。

相较于民航机场领域丰富多样的研究，通航机场在安全管理的智能化方面仍然有很大的提升空间。本文将从基于大数据的通航信息系统安全监测指标体系等4个方面进行探讨，通过对通航机场安全管理智能化的探索与剖析，提升通航机场安全管理的智能化水平，这不仅有助于保障通航机场的运营安全，也有助于推动通用航空产业的持续发展。

1 基于大数据的通航信息系统安全监测指标体系

随着通用航空行业的发展，保障其信息系统的安全与稳定运营变得越来越关键。行业面临着诸如网络攻击、数据泄露和设备故障等多种复杂的安全威胁，这些安全威胁不仅有来自外部的攻击，还有源于内部的误操作，因此必须对各种可能的风险进行全面监控。

为了应对这些挑战，构建一套基于大数据的通航信息系统安全监测指标体系显得尤为重要。这套体系可以实时收集和分析大量数据，提供全面的安全监控，以便能够及时发现并应对解决潜在的安全风险。指标体系不仅提供了预警机制，使得潜在的威胁可以被提前发现和预防，还可以在发生安全事件时，及时提供数据支持，帮助机场快速响应并有效处置安全风险。

建立该指标体系首先需要从数据的收集工作入手。通航信息系统在运行过程中产生了大量的数据，这些数据包括飞行参数、设备运行日志、网络通信流量等，是具有极高价值的信息资源。大数据技术在此可以发挥重要作用，能够有效地对上述数据进行采集、存储和处理。而且，借助于高级分析技术，可以对这些数据中蕴含的潜在安全风险进行准确识别和评估。

建立指标体系的关键在于确立一套适合的评估标准，用于衡量通航信息系统的安全状况。这些评估标准可包括与网络安全相关的指标，比如入侵检测的成功率以及恶意软件检测的准确率等。设备性能相关的各项指标如设备可用性以及响应时间等也包含在内。这些指标可以有效地衡量设备的性能状况。同时，还需要对系统用户的行为进行追踪以及分析，以便及时发现异常行为。此外，还需要考虑系统可靠性、可维护性和可扩展性等方面的指标，以确保系统的高效性和可持续性。

实时监测是指标体系的关键环节之一，能够及时有效地察觉安全事件并采取合理的应对措施。借助大数据技术，通航信息系统可以实现实时监测，准确鉴别并迅速应对潜在的威胁，从而最大程度地减少潜在的损失。基于大数据的通航信息系统安全监测指标体系的构建将带来以下优势。

（1）提高安全性：实时监测和深度分析有助于更早地发现潜在的安全威胁，提高通航信息系统的整体安全性。

（2）增强响应能力：实时监测系统可以快速响应安全事件，减少潜在损害，并有助于迅速处理紧急事件。

（3）降低风险：通过大数据分析和预测性分析，可以提前识别潜在威胁，从而降低安全风险和相关成本。

2 基于云计算概念和方法的通航信息系统

通航信息系统涵盖飞行调度、导航、气象预报、航空交通管制、维护管理等多个领域。随着科技的不断进步，传统的集中式信息系统架构已经无法满足这些需求。分布式、更为灵活的云计算架构彻底改变了通航信息系统的传统设计思路，推动通航领域向着更加高效、可靠、智能的方向发展。云计算架构为通航信息系统提供了弹性和可伸缩性，使系统能够适应日益增长的数据和用户负载，从而确保通航业务的有效运转。这种架构允许系统在需要时自动扩展或缩小计算资源，以满足数据中心的负载需求。同时，还可以实现数据备份和灾难恢复，确保通航业务在面临各种突发情况时仍能正常运转。因此，基于云计算概念的通航信息系统架构为通用航空领域的发展带来了巨大的商业价值和社会效益。

采用基于云计算的通航信息系统架构，通航公司可以将信息技术基础设施从本地服务器和数据中心迁移至云端。这意味着通航公司无需再依赖高昂的本地服务器和数据中心，通过云服务提供商租用所需的计算和存储资源即可。这种资源的弹性分配使通航公司能够根据需求扩大或缩小其信息系统，从而更好地适应运营波动。云计算架构提供了更高级别的安全保护。通航信息系统中的数据通常包括敏感的飞行计划、人员信息和航班数据。云计算服务供应商通常具备强大的安全措施，如数据加密、身份验证、访问控制等，能夠更有效地保护这些敏感数据。此外，云计算架构还提供实时监控和威胁检测功能，以应对潜在的安全风险。

云计算服务供应商采取分布式策略，在多个地理区域部署服务，以便在某个数据中心发生故障时，数据和相关服务能在其他地点继续运行，确保在突发事件中也能为用户提供稳定可靠的服务。此外，云计算为通航信息系统带来了多重优势，其中包括更加出色的合作和数据共享机制。多个通航公司可以共享数据和应用程序，进而提高行业内信息的可用性和实时性。这种协作模式有助于航班间的协调，提升空中交通管理效率，进一步改善乘客体验。

基于云计算的通航信息系统架构潜在应用功能如下。

（1）飞行计划与导航：航空公司和航空交通管制部门可以使用云计算来实时更新飞行计划、导航信息和航班调度，以确保飞行顺畅和安全。

（2）飞机维护管理：航空公司可以利用云计算来监测飞机的性能和状况，以提前发现潜在问题并进行处理。

（3）气象预报：使用云计算，气象部门可以更准确地生成天气预报，帮助航班计划和决策。

（4）航空数据分析：云计算支持大规模的航空数据分析，有助于发现趋势、优化运营和保障飞行安全。

以云计算为基础的通航信息系统架构体现了通航产业在追求更智能、更高效和更安全发展目标方面的重要进步。这一架构将继续推动通航业务的创新和可持续，从而适应不断变化的需求与技术环境。同时，这一架构也为通航信息系统的发展进步打开了全新的空间，有助于更好地满足日益增长的航空需求。

3 基于数据科学的通航机场运行管理视频监控系统

基于数据科学的通航机场运行管理视频监控系统已经在现代通用航空领域占据了举足轻重的地位。这一系统主要依赖于先进的数据科学技术和人工智能算法，进行实时视频数据的采集、处理和分析，进而实现机场内各种运行活动的有效监控和管理。

该系统的功能相当广泛，主要包括对飞机地面操作的实时监控，确保飞机安全、准确地进出机场；航班的准时、有序调度，避免延误和拥堵；安全检查的精准、高效执行。它能够全方位地满足机场运行管理的各种需求，为机场的运行管理提供强有力的支持和保障。

通航机场运行管理视频监控系统必须确保广泛的覆盖范围。因此，需要在机场内部的各个关键区域安装摄像头，具体包括航班停机位、货物处理区、安全检查区、候机室等。为了确保捕捉到所有关键细节，这些摄像头必须具备高清晰度和广角视野。该系统需要支持实时监控和录像存储。实时监控可以协助机场工作人员迅速响应机场内部的突发事件，比如安全问题、航班延误等。同时，录像存储功能对于事后的调查和分析是必不可少的。存储系统的容量必须足够大，以满足长期存储需求，并且应提供快速检索功能，以便快速找到需要的录像片段。

数据科学技术的运用需要在视频监控系统中实现，以支持智能分析和预警功能。通过深度学习算法和图像识别技术，系统能够有效地识别异常行为、危险物品以及追踪物体，从而显著提升机场安全和运营效率。另外，系统也应具备自动化生成报告和分析数据的能力，以便机场管理者做出最优的决策。视频监控系统还需要具备良好的扩展能力。当机场运行需求增加时，系统应能够轻松扩展摄像头数量和存储容量，以应对不断增长的数据流量。此外，为了更好地融入其他关键的运行管理系统，如航班调度、安全管理和客户服务系统，视频监控系统也需具备开放性架构，从而实现全面的机场运营管理。

最后，必须重视的是数据隐私与安全性，这两者是系统设计中必须考虑的关键因素。为确保系统的合规性，必须严格遵守所有相关的隐私法规，同时，也应采取必要的安全措施以保护存储在系统中的视频数据，防止出现未经授权的访问以及数据泄露。

4 基于数据科学的智能化机场障碍物評估系统

基于数据科学的智能化机场障碍物评估系统充分体现了通用航空行业不断进步和发展的趋势。这一系统的开发目标主要是利用先进的数据科学技术，以更高的精度、更可靠实时的方法去评估机场周边的障碍物情况。系统的设计和实施不仅对提升飞行安全具有重要意义，而且对提高机场运营效率也具有显著的推动作用。

在系统运行过程中，需要广泛汇集并精准分析多种来源的数据，包括卫星图像、雷达数据、无人机拍摄的图像以及地理信息系统（GIS）数据等。这些数据的融合和解析能够提供全面准确的机场周边环境全景信息，有助于识别并准确定位潜在的障碍物。

数据科学与人工智能科学技术的运用将为系统带来强大的自动化和智能化能力，使得系统能够自动识别各种障碍物并进行分类，例如建筑物、树木、通信塔等。这种自动化识别和分类障碍物的方式极大地减少了人工干预，并显著提升了评估的速度和准确度。

实时性也是智能化机场障碍物评估系统的核心要求之一。在航空业务中，飞行员和运营人员需要在决策时获得及时、精确的信息。因此，系统必须具备实时数据处理和更新的能力，

为了保障系统的功能全面，决策支持能力不可或缺。除了识别物体障碍外，系统还应为飞行员及机场管理人员提供指导，包括路线规划和高度调整建议等。安全性亦是系统的核心要素之一。评估系统的数据和建议对于飞行安全至关重要，故系统的数据完整性和保密性须严格管控，以防可能发生的安全隐患。

由于机场的环境各不相同，因此，系统必须具备灵活性和可扩展性，适应不同的需求和变化，以满足多方面的需求，包括数据整合、自动化、实时性、决策支持、安全性以及灵活性。

5 结语

在当前信息技术飞速发展的时代背景下，智能技术在通用航空机场安全管理方面的应用已经崭露头角，展现出了无可估量的潜力。因此，本文着重探讨数据科学领域的专业知识在智慧通航机场安全管理研究持续发展中的支撑作用，同时也为通用航空机场未来的智能化、可持续发展提供了具有重要参考价值的方案。今后将进一步积极探索和研究智能技术在通用航空机场安全管理方面的应用，以更好地推动通用航空事业的可持续发展。

参考文献

［1］國务院办公厅.关于促进通用航空业发展的指导意见［EB/OL］.（2016-05-13）［2023-11-10］.http：//www.caac.gov.cn/XXGK/XXGK/ZFGW/2016 05/t20160518_37445.html？win200m=1.

［2］中国民用航空局.通用航空安全保卫规则：CCAR-333［S］.北京：中国民用航空局，2017.

［3］张洪.新时代创建“智慧通航”产业生态体系的构想［J］.民航管理，2018（9）：69-72.

（编辑 沈 强编辑）

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