通用航空應(yīng)急計劃管理系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)

李國玲 嚴(yán)歡 劉明 唐雪燕

【摘要】? ? 我國是自然災(zāi)害最嚴(yán)重的國家之一，當(dāng)發(fā)生自然災(zāi)害時，通信中斷，交通受阻，傳統(tǒng)的陸地救援方式已經(jīng)無法滿足高效性，及時性要求。通用航空應(yīng)急救援因其靈活、高效、快速、施救范圍廣、受地形影響小等特點，在應(yīng)急救援服務(wù)中具有不可替代的優(yōu)勢。當(dāng)前，民營通航企業(yè)開展應(yīng)急救援業(yè)務(wù)的數(shù)量不多，且缺乏統(tǒng)一整合管理的平臺，無法有效應(yīng)對大規(guī)模應(yīng)急救援活動。亟需建立統(tǒng)一的通用航空應(yīng)急計劃管理系統(tǒng)，整合全區(qū)域范圍內(nèi)通航資源，進行統(tǒng)一管理、統(tǒng)一航線申請、統(tǒng)一任務(wù)執(zhí)行，實現(xiàn)通用航空應(yīng)急救援統(tǒng)一調(diào)度。

【關(guān)鍵詞】? ? 通用航空? ? 應(yīng)急救援? ? 計劃管理? ? 航線申請

引言：

為了充分發(fā)揮航空應(yīng)急救援機動能力強、響應(yīng)速度快、救援范圍廣、受地形條件限制少的特點，在應(yīng)急救援中開展人力物資輸送，點對點的緊急任務(wù)，空中指揮等任務(wù)，對減少災(zāi)害對人民生命和財產(chǎn)安全的影響，提升國家整體應(yīng)急突發(fā)事件的能力，具有十分重要的意義。本文在相關(guān)理論研究的基礎(chǔ)上提出通用航空應(yīng)急計劃管理系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)方法，建立統(tǒng)一的通用航空應(yīng)急計劃管理系統(tǒng)，促進航空資源的統(tǒng)一管理和調(diào)度和航空資源的高效利用，提升通用航空應(yīng)急指揮救援能力。

一、系統(tǒng)整體框架

應(yīng)急航空救援服務(wù)系統(tǒng)總體架構(gòu)為“5+N”架構(gòu)，具體指：1套基礎(chǔ)設(shè)施、1套資源數(shù)據(jù)庫、1套應(yīng)用支撐服務(wù)、1個航空應(yīng)急計劃管理系統(tǒng)、1套標(biāo)準(zhǔn)運行規(guī)范和安全運維保障體系以及N種應(yīng)用場景，如下圖1。

總體架構(gòu)為主流的SOA面向服務(wù)體系架構(gòu)，采用服務(wù)化應(yīng)用的開發(fā)模式，硬件設(shè)備基于云計算平臺構(gòu)建，數(shù)據(jù)治理系統(tǒng)和支撐平臺為業(yè)務(wù)應(yīng)用的開發(fā)運行提供統(tǒng)一支撐服務(wù)和運行保障;同時，系統(tǒng)支持多端應(yīng)用部署，滿足分布式應(yīng)用場景的需要。

二、軟件設(shè)計

2.1技術(shù)路線

2.1.1采用跨平臺語言JAVA和JAVA EE開放標(biāo)準(zhǔn)的技術(shù)路線

JAVA具有面向?qū)ο蟆⒑唵我子?、分布式、健壯性、安全性、平臺獨立與可移植性、多線程、動態(tài)性等特點，保證對異構(gòu)系統(tǒng)的支撐、集成能力。采用J2EE技術(shù)架構(gòu)，規(guī)范并簡化了應(yīng)用系統(tǒng)的開發(fā)與部署，提高可移植性、安全性，使系統(tǒng)具備迭代更新、快速部署的能力，避免重復(fù)開發(fā)和過渡開發(fā)，降低應(yīng)用升級成本，提高信息化應(yīng)用能力。

2.1.2采用Spring Cloud的微服務(wù)系統(tǒng)架構(gòu)解決方案

Spring Cloud是一系列框架的有序集合，它利用Spring Boot的開發(fā)便利性巧妙地簡化了分布式系統(tǒng)基礎(chǔ)設(shè)施的開發(fā)，如服務(wù)發(fā)現(xiàn)注冊、配置中心、消息總線、負(fù)載均衡、斷路器、數(shù)據(jù)監(jiān)控等。Spring Cloud生態(tài)圈完善，擁有一套完善的服務(wù)治理、配置管理中心、網(wǎng)關(guān)、消息中間件等組件并持續(xù)更新，且在業(yè)界應(yīng)用廣泛，技術(shù)支持相關(guān)資料豐富，便于提高系統(tǒng)可擴展性。

2.1.3采用前后端分離架構(gòu)

系統(tǒng)采用主流的前后端分離架構(gòu)，將后端服務(wù)與前端頁面展示分離，提供分布式、微服務(wù)、多端化服務(wù)基礎(chǔ)。前端使用Vue框架，采用MVVM架構(gòu)模式，實現(xiàn)數(shù)據(jù)變更時刷新視圖，視圖變更時刷新數(shù)據(jù)。后端使用Restful風(fēng)格提供接口，采用層次化的設(shè)計思想，主要分為控制層與業(yè)務(wù)層。

2.2功能模塊設(shè)計與實現(xiàn)

2.2.1飛行計劃管理

飛行計劃管理包括飛行計劃生成、飛行計劃審批、飛行計劃變更、飛行計劃狀態(tài)監(jiān)控等。

2.2.2飛行計劃生成

飛行計劃是基于飛行任務(wù)進行制作的，飛行任務(wù)由外部接口提供。飛行任務(wù)包含任務(wù)名稱、任務(wù)描述和任務(wù)狀態(tài)三個屬性，根據(jù)某一飛行任務(wù)可新增多個飛行計劃。飛行計劃主要包含有計劃信息、事件描述、航空器信息、空域范圍、安全責(zé)任和其他。其中，計劃信息包含當(dāng)前計劃的基本信息，如計劃名稱、申請公司、起飛落地時間、起飛落地機場等。航空器信息包含機型、機號等。空域范圍包含飛行計劃的飛行空域范圍，起飛機場、經(jīng)停機場、降落機場以及各航段的飛行高度，系統(tǒng)采用基于GIS的航線標(biāo)繪，系統(tǒng)操作直觀便捷。

1.飛行計劃審批。飛行計劃制作完成后，需要向上級航管部門進行計劃申請。系統(tǒng)提供飛行計劃審批申請模板管理，可根據(jù)選擇的模板，結(jié)合飛行計劃的基本信息、任務(wù)信息、航線規(guī)劃等，快速生成審批文件，同時無縫對接云平臺傳真，將審批文件一鍵發(fā)送。實現(xiàn)飛行計劃審批文件快速制作并發(fā)送，有效提升飛行計劃審批效率。飛行計劃審批文件向航管部門成功提交后，系統(tǒng)通過云平臺傳真輪詢方式自動接收批復(fù)信息，并將該批復(fù)信息和飛行計劃相關(guān)聯(lián)，實現(xiàn)飛行計劃的全生命周期狀態(tài)跟蹤。

2.飛行計劃變更。根據(jù)應(yīng)急指令和應(yīng)急救援任務(wù)變化，對已經(jīng)制作完成的飛行計劃相關(guān)信息進行修改，并可根據(jù)飛行計劃審批模板重新提交飛行計劃變更申請，向航管部門重新提起飛行計劃審批。系統(tǒng)通過云平臺傳真接收批復(fù)信息，并將批復(fù)信息和系統(tǒng)飛行計劃信息相關(guān)聯(lián)，實現(xiàn)飛行計劃狀態(tài)跟蹤。

3.飛行計劃狀態(tài)監(jiān)控。從飛行計劃的制作、申報、批復(fù)、放行、起飛到降落，對飛行計劃的全生命周期進行圖形化展示和監(jiān)控，直觀查看當(dāng)前飛行計劃所處階段。獲取鼠標(biāo)焦點后，可展示某一階段的詳細(xì)信息。如航管部門的批復(fù)信息、放行信息、起飛信息等。同時用不同顏色注記當(dāng)前階段是否順利執(zhí)行。

2.2.3航空服務(wù)保障

1.航空服務(wù)保障。航空服務(wù)保障整合航路航線信息、航情保障、氣象保障等各類信息，與相關(guān)企業(yè)建立服務(wù)和聯(lián)動機制，為航空應(yīng)急救援任務(wù)提供飛行服務(wù)保障。主要功能包括航線航路信息保障、航情保障、航空氣象保障等。

2.航情保障信息管理。圍繞航空應(yīng)急救援任務(wù)和飛行計劃，提供航情保障信息的管理。對航情保障內(nèi)容，如數(shù)字化飛行情報區(qū)區(qū)劃、空域管制區(qū)劃、進近區(qū)等進行數(shù)據(jù)接入，基于GIS地圖進行航情信息的可視化展現(xiàn)。在制作飛行計劃時提供航情保障信息參考。

3.氣象保障信息管理。氣象保障需要根據(jù)航路和任務(wù)地域的天氣情況給出合理建議，協(xié)助機組制定最快捷、安全的航行路線。精準(zhǔn)預(yù)報任務(wù)區(qū)域風(fēng)向、風(fēng)速、溫濕度等氣象要素，選擇有利時機進行作業(yè)，提高作業(yè)質(zhì)量。氣象保障主要包含天氣實況和天氣預(yù)報兩部分內(nèi)容，天氣實況包含可見光、紅外云圖、雷達回波圖、閃電、短時強降水。天氣預(yù)報包含霧、暴雨、大風(fēng)、強對流落區(qū)等未來6、12、24小時預(yù)報。

4.圖層疊加展示。結(jié)合 GIS 模塊進行疊加顯示，方便查詢查看，掌握飛行任務(wù)相關(guān)起降點、作業(yè)區(qū)域、航路沿途區(qū)域的氣象信息，并可根據(jù)氣象變化，為飛行計劃的制作、飛行任務(wù)監(jiān)控提供數(shù)據(jù)支撐，便于對飛行任務(wù)進行合理調(diào)整。

5.氣象報文展示。對接全國主要機場發(fā)布的 METAR、TAF 氣象報文?？蓪崟r查詢與顯示通航機場天氣預(yù)報（TAF）、天氣報告（METAR）等各氣象情報數(shù)據(jù)信息，為通航正常安全飛行提供保障。

2.2.4采購結(jié)算管理

采購結(jié)算模塊，集需求發(fā)布、能力比選、服務(wù)采購、評價考核和費用計算于一體。方便各級用戶航空救援需求發(fā)起和服務(wù)采購，準(zhǔn)確開展各類航空救援任務(wù)的評價考核工作。根據(jù)救援任務(wù)類型、作業(yè)區(qū)域、航空器噸位、風(fēng)險級別等多方面因素建立航空應(yīng)急救援服務(wù)采購價格體系，優(yōu)化政府采購航空救援服務(wù)流程。建立統(tǒng)一的航空救援任務(wù)的評價考核標(biāo)準(zhǔn)，便于準(zhǔn)確開展各類航空救援任務(wù)的評價考核工作，及時完成費用結(jié)算。

2.3數(shù)據(jù)庫設(shè)計

2.3.1數(shù)據(jù)庫邏輯劃分

應(yīng)急救援航空服務(wù)系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫，從邏輯上主要劃分為基礎(chǔ)地理（GIS）數(shù)據(jù)庫、航空救援資源數(shù)據(jù)庫、飛行計劃數(shù)據(jù)庫、氣象信息數(shù)據(jù)庫和采購結(jié)算數(shù)據(jù)庫五大類。

2.3.2基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)庫

基礎(chǔ)地理數(shù)據(jù)庫，主要包括基礎(chǔ)影像數(shù)據(jù)以及航圖數(shù)據(jù)?；A(chǔ)影像數(shù)據(jù)是基于百度地圖API獲取影像地圖切片。航圖數(shù)據(jù)包含空域圖和航路圖?？沼驁D主要用于各種飛行的目視空中領(lǐng)航，為專用航圖補充目視資料，制定各類飛行計劃?？沼驁D標(biāo)繪有機場、情報區(qū)、管制區(qū)等。航路圖中，包括航路點、VOR/DME、NDB、強制報告點、航路航線等。

2.3.3航空救援資源數(shù)據(jù)庫

航空救援資源數(shù)據(jù)庫主要包括通航企業(yè)數(shù)據(jù)庫、航空器數(shù)據(jù)庫、機場（含起降點）數(shù)據(jù)庫、水源點數(shù)據(jù)庫、航空器維修資源庫、航油保障資源、航材保障資源、航空救援隊伍類數(shù)據(jù)庫、航空救援裝備資產(chǎn)數(shù)據(jù)庫、救援物資資源數(shù)據(jù)庫、相關(guān)專家信息數(shù)據(jù)庫等。本系統(tǒng)航空救援資源數(shù)據(jù)庫由外部接口提供，因此系統(tǒng)不涉及該部分?jǐn)?shù)據(jù)庫的設(shè)計。

2.3.4飛行計劃數(shù)據(jù)庫

飛行計劃數(shù)據(jù)庫主要包含在本系統(tǒng)中制作的飛行計劃信息，包括任務(wù)描述信息、計劃基本信息、事件描述、航空器信息、航行空域信息、安全責(zé)任和其他以及飛行計劃的審批信息。在飛行計劃相關(guān)數(shù)據(jù)中涉及到較多航空救援資源，此部分相關(guān)數(shù)據(jù)全部由外部接口提供，本系統(tǒng)不涉及該部分?jǐn)?shù)據(jù)庫設(shè)計。

2.3.5氣象信息數(shù)據(jù)庫

氣象信息數(shù)據(jù)由網(wǎng)絡(luò)爬蟲程序從互聯(lián)網(wǎng)公開數(shù)據(jù)獲取，主要包括天氣實況、天氣預(yù)報。天氣實況包含可見光、紅外云圖、雷達回波圖、閃電和短時強降水。天氣預(yù)報包含沙塵、霾、霧、暴雨、降溫大風(fēng)、強對流落區(qū)和臺風(fēng)路徑。

2.3.6采購結(jié)算數(shù)據(jù)庫

采購結(jié)算數(shù)據(jù)庫主要包含有采購需求、合同管理、評價考核等相關(guān)數(shù)據(jù)表。采購需求包括任務(wù)類型、需求單位、作業(yè)區(qū)域、需求周期、簽約狀態(tài)、需求內(nèi)容等。合同管理為簽訂飛行服務(wù)的合同信息，包括合同內(nèi)容和價格等。評價考核是針對飛行任務(wù)執(zhí)行情況進行評分，評分的依據(jù)作為后續(xù)任務(wù)執(zhí)行推薦通航公司的依據(jù)。

三、結(jié)束語

本文設(shè)計和實現(xiàn)航空應(yīng)急計劃管理系統(tǒng)。通過整合各類航空資源信息，結(jié)合空域圖、航線圖、實時氣象信息和預(yù)告氣象信息，基于地理信息系統(tǒng)，實現(xiàn)飛行航線快速繪制，提升了飛行計劃制作效率和便捷性。對飛行計劃申報模板進行管理維護，根據(jù)飛行計劃內(nèi)容自動生成申報文件，通過云計算傳真服務(wù)實時無縫對接民航空管、部隊航管等審批部門，有效縮短飛行計劃擬制和申報時間，對于提升通用航空應(yīng)急救援效率具有十分積極的意義。

參? 考? 文? 獻

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