民航空管大數(shù)據(jù)平臺研究與設(shè)計

孫利強(qiáng)++張榮

摘 要：隨著航空業(yè)的快速發(fā)展，民航空管中涉及的數(shù)據(jù)越來越多，民航空管進(jìn)入到了大數(shù)據(jù)時代。大數(shù)據(jù)在民航空管的有著廣泛應(yīng)用，通過分析可知，對其進(jìn)行合理應(yīng)用，能夠促進(jìn)我國航空業(yè)的發(fā)展腳步。

關(guān)鍵詞：大數(shù)據(jù)；民航空管；協(xié)同決策

中圖分類號：TP311 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

大數(shù)據(jù)是一個熱門話題，目前人們對大數(shù)據(jù)的探討分布在多個方面。大數(shù)據(jù)具有便于聚合信息等特點，對合理應(yīng)用大數(shù)據(jù)，可以提高創(chuàng)新力。大數(shù)據(jù)本身也代表一種生產(chǎn)力，因此加強(qiáng)對其的研究意義重大。

1.大數(shù)據(jù)技術(shù)

1.1 大數(shù)據(jù)特點

大數(shù)據(jù)具有非常豐富的特性，包含多樣性、價值性、規(guī)模性、有效性等目前對大數(shù)據(jù)的分析主要采用“4V”模型進(jìn)行，“4V”模型指的是規(guī)模性、多樣性、高速性、價值性。

1.2 分析大數(shù)據(jù)的方法

大數(shù)據(jù)技術(shù)面臨的不僅是數(shù)據(jù)量偏大問題，最為關(guān)鍵的內(nèi)容是分析大數(shù)據(jù)中涉及的各項內(nèi)容，只有通過合理地分析，才能從大量的數(shù)據(jù)中獲取具有使用價值的信息。目前，越來越多應(yīng)用都會涉及大數(shù)據(jù)，而這些數(shù)據(jù)包括屬性內(nèi)容有速度、數(shù)量、多樣性等，大數(shù)據(jù)的各項屬性都向更加復(fù)雜性方向發(fā)展。

1.3 處理大數(shù)據(jù)流程

處理大數(shù)據(jù)的原則如下：對數(shù)據(jù)的處理要全體，不能抽樣，要相關(guān)不要因果，注重效率，而不是精準(zhǔn)。在對大數(shù)據(jù)進(jìn)行處理過程中，采用的方法種類有很多，目前主流的處理流程如下：采集、導(dǎo)入、預(yù)處理、統(tǒng)計、分析、挖掘，依照科學(xué)的數(shù)據(jù)處理流程，可以確保最終處理結(jié)果的準(zhǔn)確性。

2.空管中對大數(shù)據(jù)技術(shù)的應(yīng)用

2.1 平臺的組成

“民航空管設(shè)備大數(shù)據(jù)信息化分析管理應(yīng)用平臺”主要應(yīng)用在民航領(lǐng)域，該平臺主要由4部分構(gòu)成，分別為：空管設(shè)備采集系統(tǒng)、數(shù)據(jù)組網(wǎng)傳輸系統(tǒng)、大數(shù)據(jù)分布式存儲、綜合數(shù)據(jù)信息化管理系統(tǒng)。

在具體構(gòu)成過程中，在對空管設(shè)備的運行不會造成影響的基礎(chǔ)下，采用的設(shè)備的采集系統(tǒng)應(yīng)當(dāng)為目前程序、先進(jìn)的監(jiān)控技術(shù)，從而完成對民航空管中涉及到的各項設(shè)備的動態(tài)監(jiān)控。數(shù)據(jù)組網(wǎng)傳輸系統(tǒng)的構(gòu)成需要在ATM網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)下構(gòu)建，形成一個完善的監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)體系。綜合數(shù)據(jù)信息化管理系統(tǒng)，對空管設(shè)備中涉及到的大量參數(shù)數(shù)據(jù)進(jìn)行合理處理與分析，從而為用戶提供設(shè)備故障診斷、歷史事件回放等多項功能，并且實現(xiàn)對設(shè)備的動態(tài)監(jiān)護(hù)與維護(hù)工作內(nèi)容的合理流轉(zhuǎn)，從而實現(xiàn)對整個空管系統(tǒng)設(shè)備自動化管理。同時，對專家系統(tǒng)進(jìn)行合理應(yīng)用，還可以實現(xiàn)對設(shè)備的維護(hù)。

2.2 平臺功能的實現(xiàn)

該平臺在具體構(gòu)建過程中采用的為Hadoop架構(gòu)，是現(xiàn)階段的一種主流架構(gòu)，平臺將HDFS作為分布式文件系統(tǒng)，Hive為數(shù)據(jù)處理倉庫，HBas為分布式NoSQL列數(shù)據(jù)庫，而并行計算則利用MapReduce完成。該平臺在具體應(yīng)用過程中的功能十分強(qiáng)大，比較常見的功能有：動態(tài)監(jiān)控、數(shù)據(jù)挖掘、專家系統(tǒng)等。該系統(tǒng)在運行過程中，能夠?qū)Ω骺展茉O(shè)備采集金和監(jiān)測的數(shù)據(jù)進(jìn)行自動接收，具體以WebGIS、圖形、表格等不同形式呈現(xiàn)，并且在具體運行過程中，提供歷史數(shù)據(jù)查詢、警告等功能，對引擎進(jìn)行合理分析，依據(jù)事先設(shè)定的模型，對數(shù)據(jù)進(jìn)行合理挖掘與科學(xué)分析，對空管設(shè)備的關(guān)聯(lián)性和運行趨勢進(jìn)行詳細(xì)分析，同時還應(yīng)當(dāng)對相關(guān)的維修單位，提供專家系統(tǒng)進(jìn)行分析，從而確保維修單位工作的順利開展。

如果空管設(shè)備在應(yīng)用過程中出現(xiàn)了故障，利用WebGIS地圖將會直接閃爍報警，并且向工作人員發(fā)出警報。此外，系統(tǒng)還提供了查詢設(shè)備運行情況的歷史信息，連接拓?fù)?、狀態(tài)統(tǒng)計統(tǒng)計等多項強(qiáng)大的功能，并且為空管設(shè)備國產(chǎn)化提供了強(qiáng)有力的數(shù)據(jù)支持。

2.3 專家系統(tǒng)

專家系統(tǒng)模塊在運行過程中，主要通過空管設(shè)備領(lǐng)域?qū)ι婕暗臄?shù)據(jù)進(jìn)行深度挖掘，從而得到大量的知識，并且將獲取的知識與專家經(jīng)驗進(jìn)行合理結(jié)合，通過具有專家推理方法的計算機(jī)模型，對人類專家處理問題的方式進(jìn)行科學(xué)模擬，從而完成對設(shè)備故障的維修與排查。同時，專家模塊本身還具有自主學(xué)習(xí)能力，在應(yīng)用過程中，可記錄新故障現(xiàn)象，并將該內(nèi)容轉(zhuǎn)化為新的知識，然后完成相應(yīng)的存儲操作，以供日后使用。

該模塊能夠?qū)υO(shè)備發(fā)生故障前一天的運行狀態(tài)和參數(shù)進(jìn)行回放，通過設(shè)備運行參數(shù)內(nèi)容，結(jié)合優(yōu)化決策樹，對設(shè)備出現(xiàn)的故障原因進(jìn)行準(zhǔn)確描述，并且采取相應(yīng)的措施對存在的問題加以解決。

3.大數(shù)據(jù)背景下空管的發(fā)展

空管數(shù)字化系統(tǒng)需要大數(shù)據(jù)進(jìn)行深度結(jié)合，并且需要對涉及的內(nèi)容進(jìn)行深入分析，從而在未來對航空交通資源進(jìn)行更加科學(xué)的配置?，F(xiàn)階段，空管數(shù)字化系統(tǒng)更加注重避免語音通道擁擠，盡量消除在通話過程中可能導(dǎo)致飛行員和管制員在通話過程中出現(xiàn)的錯誤理解。如果，在不久的將來，加深對數(shù)據(jù)內(nèi)容的分析，使空中交通預(yù)測的準(zhǔn)確率能夠得到進(jìn)一步提升，這不僅可以使空中交通的運行效率得到提升，而且確?？罩薪煌ㄟ\行的安全性。

在協(xié)同決策過程中，對空管大數(shù)據(jù)進(jìn)行應(yīng)用，可以適當(dāng)對先進(jìn)國家應(yīng)用方式進(jìn)行借鑒，從而促進(jìn)協(xié)同決策的發(fā)展?，F(xiàn)階段，我國將系統(tǒng)決策視作一個工具（系統(tǒng)），在未來可以美國應(yīng)用的CDMGDP程序、機(jī)場需求圖等概念進(jìn)行應(yīng)用，在借鑒過程中，需要結(jié)合我國的實際情況，從而促進(jìn)我國系統(tǒng)決策工作的發(fā)展。

空管大數(shù)據(jù)可以在空管風(fēng)險與安全管理中應(yīng)用，并且從具體應(yīng)用情況來看也取得了不錯的成績。目前，我國應(yīng)用的空管系統(tǒng)在風(fēng)險和安全管理內(nèi)容上，將重點集中在事后分析上，而在大數(shù)據(jù)技術(shù)的支持下，空管風(fēng)險與安全管理與傳統(tǒng)模式會存在較大區(qū)別。具體表現(xiàn)如下：一線操作、班組管理、運行控制等空管運行的各個環(huán)節(jié)成為立足點，其中并不包括在大數(shù)據(jù)技術(shù)支持下的安全分析平臺以及工具與方法。

在空管大數(shù)據(jù)背景下，要想對大數(shù)據(jù)技術(shù)進(jìn)行合理應(yīng)用，還需要加強(qiáng)對大數(shù)據(jù)分析工具的研究。以2015年臨時航線的具體應(yīng)用情況為例，對臨時使用航班數(shù)量與運輸總周轉(zhuǎn)比例進(jìn)行分析。通過分析可知，在使用臨時航線航班參數(shù)后，回歸曲線校正系數(shù)增加明顯。但是，單數(shù)對航班征程率的影響并不確定。由于在問題分析過程中，無法明確臨時航線的使用對系統(tǒng)容量降低情況產(chǎn)生的具體反應(yīng)（例如，因為天氣或者其他一些客觀因素產(chǎn)生的影響，導(dǎo)致原本正常的航線，無法被繼續(xù)使用，最終的結(jié)果是使系統(tǒng)中可用的航班數(shù)量減少），還是在運行正常的情況下，采用相應(yīng)的增容措施，對存在的問題進(jìn)行處理。因此，在日后的問題分析過程中，應(yīng)當(dāng)對相關(guān)的數(shù)據(jù)進(jìn)行大量采集，并且需要加強(qiáng)對問題的分析與研究。由此可見，在大數(shù)據(jù)背景下，對先進(jìn)的軟件平臺和算法進(jìn)行開發(fā)，必須掌握大數(shù)據(jù)中的關(guān)鍵技術(shù)，只有這樣才能使現(xiàn)有的資源轉(zhuǎn)化為價值，供人們使用。

結(jié)語

空管大數(shù)據(jù)平臺的應(yīng)用，為確保安全飛行、提高服務(wù)質(zhì)量和工作效率都打下了堅實的基礎(chǔ)。但是，我們需要意識到，目前我國對空管大數(shù)據(jù)的開發(fā)程度還較低，處于發(fā)展階段，因此必須要加強(qiáng)對該方面內(nèi)容的研究與分析，促進(jìn)航空業(yè)健康發(fā)展。

參考文獻(xiàn)

[1]孫亞菲，王永剛，楊建森，等.民航空管系統(tǒng)運行質(zhì)量監(jiān)督系統(tǒng)的分析與設(shè)計[J].計算機(jī)應(yīng)用與軟件，2015（4）：104-108+185.

[2]喬寧慧.民航空管運行中危險源的識別和處理[J].電子測試，2015（15）：163-164.

[3]梁曼，戴福青，田佳，等.民航空管設(shè)施、設(shè)備系統(tǒng)安全評價研究[J].安全與環(huán)境學(xué)報，2013（4）：249-253.

[4]陳凱佳.淺議民航空管系統(tǒng)中計算機(jī)設(shè)備的應(yīng)用與維護(hù)措施[J].計算機(jī)光盤軟件與應(yīng)用，2014（11）：69+71.

[5]張戰(zhàn)波.空管大數(shù)據(jù)的概念、特征和應(yīng)用[J].中國民航飛行學(xué)院學(xué)報，2015，26（6）：18-21.