智能机场不停航施工中人员与设备位置管控方案

李永志

（太原国际机场有限责任公司，山西太原 030031）

0 引言

民航业是信息技术密集型产业，其中机场管理中存在很多棘手问题，一是管理对象的碎片化，机场主要部门分为生产和管理，无论是从物理层面和数据层面，管理对象都很分散；二是运营管理区域化，越来越多的客流量给机场的运营效率带来了挑战[1]，已无法满足业务的繁杂性需求；其三是应急调度的复杂化，机场业务复杂性的增加给机场作业的安全性带来了挑战。

智慧机场基础建设的两个主要方面，分别为保安与监控，而随着近年来各国机场的持续扩张，机场智能化系统与工程需求大增，包括机场大厅的CCTV 系统更迭整合[2]，以及机场附近的电子围栏保安系统等，都亟需建设智能管理系统来改善。目前许多机场既有的监控系统，并没有内建到储存设备端，因此不仅造成人力维护成本激增，还存在系统停机造成的风险，导致机场安保质量大幅下降。

机场飞行区域是机场运行、航班保障的核心区域，有机场员工、外包单位、施工单位、航空公司、驻场单位人员和设备，同时有业务进行，航空器、车辆及工作人员等的现场穿插，作业环境嘈杂。为了保证机坪的持续安全运行，需要对相关关键目标进行定位和跟踪，实现有效管控[3]。

1 不停航施工中管理系统定位技术及设备

对于机场飞行区人员与设备定位管理方案的建设总体思路为：打造完善的人员定位体系，打造安全可靠、高效经济的低成本资产定位模组，实施服务数字化转型战略。其中，通过打造完善的人员定位体系，为飞行区内工作的外单位员工提供全流程、多元化、长时间的定位功能[4]。

通过手环、手表、定位卡片等多种不影响实际工作内容的形式，可以满足一天内的短时间定位和长时间定位的能力，构建可靠、经济的安全定位和技术保障服务体系，确保机场运行安全。

通过打造安全可靠、高效经济的低成本资产定位模组，通过支持长时间待机与复杂环境的应对能力，高效融合NB、IoT、LTE-M、4G、5G 网络、LoRa、GPS、北斗等系统，充分发挥物联大规模前端和海量运行数据处理能力的优势，实现常见的工作梯、行李散货拖车、集装器托盘、拖把等多种机坪关键资产定位，促进机坪现代资产与运营管理体系建设[5]。

通过整合人员、车辆、物资设备位置信息，结合室内外定位技术，将有力支撑机场定位能力建设，加快构建安全、便捷、高效、绿色、经济的现代化机场综合保障体系，打造以机场飞行区为中心的综合保障体系，有效衔接施工、运行、建设的综合管理能力，形成数字化转型底层基础。

2 管控系统架构及系统设计

国内某机场为国内航空干线机场和首都国际机场备降机场，目前机场飞行区等级为4E，同时兼顾F 类飞机的备降要求。机场周界总长约13.4 km，三期扩建3600 m 跑道一条、新建40万平米航站楼一座，同时配套助航灯光、共有、弱电、空管等其他工程。

该项目要求在机场维修或者新建中，实现在机场不停航施工监控管理，要求对进入进行不停航施工的车辆及人员进行米级定位管理。通过后台软件系统划定不停航施工区域，此区域可随机场管理需要进行远程或本地的多次调整，一旦车辆及人员突破划定的施工区域，后台显示终端报警并能准确定位，实时联动视频监控（要求摄像机能跟踪突破红线的车辆及人员）。项目初步规划要求见表1。

表1 项目初步规划要求

基于项目需求，采用一套基于北斗高精度定位+高清摄像头的大数据智能监控系统，实现对机场维修或者建设期间的不停航施工监控管理。该系统以飞行区施工车辆及人员管理为核心，为飞行区施工车辆及人员管理提供技术服务，辅助机场运行管理人员对施工车辆和人员进行管理。主要提供以下功能：车辆、人员资源管理，车辆、人员位置管理，电子围栏、统计分析、施工进度管理以及系统管理等。

系统总体功能如图1 所示，系统由位置数据采集终端、数据智能处理服务、数字孪生管理系统三部分组成。其中位置数据采集终端需要的数据采集设备包括：北斗定位安全帽、北斗车载终端、高精度手持机，终端利用RTK 差分算法实现厘米级定位，实时掌握设备动态[6]。通过高精度厘米级定位和智能配对算法，实现轨迹监控和数据统计。数据智能处理服务包括海量数据接入、存储与智能分析，主要包括数据融合、场面监视、安全评估、数据存储等[7]。通过对定位数据进行分析，根据预警规则做出实时报警提示。数字孪生管理系统包括结合数字地球平台，通过加载高精度二维、三维地形数据，实现模型的二维、三维可视化与交互，接入定位数据及各类生产数据，实时掌握园区生产态势，搭建安全、实用、可靠的信息化集成综合管控平台。

图1 位置大数据智能管控系统组成

综合考虑智能化管控系统的功能需要，总体采用分层设计的原则，数据集中引接，统一服务接口，设计系统由感知层、传输层、服务层、应用层四部分组成（图2）。

图2 设计体系系统架构

感知层主要是数据采集和获取，服务层采用统一的服务接口实现定位数据的接入，提供统一的数据查询服务，可以获取与地物、人员相关的基础信息，并通过设定数字围栏、施工区域等信息，实现围栏预警和平台终端显示。传输层指用于现场传感器数据与位置大数据实时监管系统的数据传输链路。应用层是统一的用户交互接口，实现数据总览，LCD 大屏数据实时显示与调度系统、现场信息交互、终端语音提示以及系统总体的配置管理等。

依据基于位置大数据智能管控系统的基本需求和体系结构设计，设计系统功能总体由数据响应服务、三维交互展示、便携信息服务三部分组成。

（1）数据响应服务。数据响应服务提供标准的接口，响应外部定位数据的接入，包括定位数据的解析接入和持久化入库存储，同时也向LCD 大屏数据实时显示与调度系统展示和便携信息服务提供数据查询与推送服务，同时依据LCD 大屏数据实时显示与调度系统的输入来进行诸如数字围栏相关的空间信息计算。

（2）LCD 大屏数据实时显示与调度系统首先需要实现对作业区的二维数字展示漫游，在此基础上实现人员、车辆定位信息的展示，提供统一交互输入，实现数字围栏信息的输入，并对危险进行预警告知，同时提供交互接口实现人员信息、安全帽信息的维护。

（3）便携信息服务提供便携式终端，实现二维影像、地图的展示，并基于此展示人员、车辆的定位信息，同时可以依据数据响应服务计算的预警信息及时查询异常情况并进行报警。

3 总结与展望

基于北斗高精度技术机场大数据智能管控系统具有定位精度高、采样速度块、处理能力强、展示方式多、系统可定制的特点。随着航空运输需求的逐年增长，机场安全监控系统的智能化将更为关键，需要将机场的基础零组件到服务器，到所有的影响监控设备以及系统的每一个环节，通过完整的软硬件整合，做到实时掌握机场安全不停机。

随着科学技术的发展，数字孪生技术、5G 技术将会被运用到机场的管理系统中来，未来的机场将更智能、更高效、更安全。