民航通信導(dǎo)航監(jiān)視運(yùn)行支持系統(tǒng)設(shè)計(jì)研究

李明

（中國民用航空飛行學(xué)院 四川省廣漢市 618307）

在民航業(yè)快速發(fā)展的新時(shí)期，應(yīng)注重相關(guān)管理工作開展，提升管理水平和能力，減少問題發(fā)生率，為這一行業(yè)高質(zhì)量運(yùn)行提供支持。其中，民航通信導(dǎo)航監(jiān)視工作，對于其業(yè)務(wù)開展和航班運(yùn)行等具有重要影響，如果出現(xiàn)監(jiān)視設(shè)備故障，則將會(huì)增加安全風(fēng)險(xiǎn)和事故率。為了有效解決這一問題，改變原有的人工監(jiān)管模式，引入智能化的運(yùn)行支持系統(tǒng)，為民航通信導(dǎo)航監(jiān)視提供保障，能夠及時(shí)了解設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)，并分析其是否存在異常，針對性的開展維管工作，使之優(yōu)質(zhì)高效運(yùn)行，為民航業(yè)發(fā)展保駕護(hù)航。

1 民航通信導(dǎo)航監(jiān)視運(yùn)行支持系統(tǒng)設(shè)計(jì)原則

1.1 可靠性

民航通信導(dǎo)航監(jiān)視運(yùn)行支持系統(tǒng)設(shè)計(jì)，直接關(guān)乎設(shè)備運(yùn)行安全管理的及時(shí)性、準(zhǔn)確性、高效性，有利于對設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)實(shí)時(shí)管理，避免因?qū)υO(shè)備運(yùn)行故障難以及時(shí)解決，導(dǎo)致工作實(shí)效，影響航班安全的問題出現(xiàn)。因此，在相關(guān)系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)保證其安全可靠，避免系統(tǒng)失靈，影響設(shè)備管理工作正常開展。

1.2 針對性

在相關(guān)系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)根據(jù)實(shí)際需求開展針對性的設(shè)計(jì)工作，避免盲目借鑒相關(guān)經(jīng)驗(yàn)，照搬一些現(xiàn)有的成型系統(tǒng)，導(dǎo)致其實(shí)用性較差，無法滿足設(shè)備管理所需。因此，在設(shè)計(jì)工作開展之前，必須詳細(xì)調(diào)研，了解設(shè)備運(yùn)行環(huán)境、現(xiàn)狀等情況，針對性設(shè)計(jì)。

1.3 創(chuàng)新性

在新時(shí)期背景下，民航通信導(dǎo)航監(jiān)視運(yùn)行支持系統(tǒng)相關(guān)技術(shù)不斷創(chuàng)新，尤其是網(wǎng)絡(luò)信息技術(shù)，處于快速發(fā)展階段，可以將其應(yīng)用在具體設(shè)計(jì)之中，通過新技術(shù)的使用，提升系統(tǒng)整體設(shè)計(jì)水平和質(zhì)量。例如，最新的J2EE、Struts、Spring等。

1.4 可行性

上述系統(tǒng)設(shè)計(jì)，必須考慮其在技術(shù)、經(jīng)濟(jì)、操作等方面的可行性，綜合評價(jià)設(shè)計(jì)方案，如果現(xiàn)有情況難以滿足需求，則應(yīng)適當(dāng)對其進(jìn)行改進(jìn)，尋求設(shè)計(jì)方案中各項(xiàng)目標(biāo)的“平衡點(diǎn)”，實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)“最優(yōu)化”。

基于上述有關(guān)民航通信導(dǎo)航監(jiān)視運(yùn)行支持系統(tǒng)設(shè)計(jì)的原則，結(jié)合這一系統(tǒng)的特點(diǎn)和相關(guān)設(shè)計(jì)理念，提出系統(tǒng)設(shè)計(jì)邏輯思想架構(gòu)圖，具體如圖1 所示。即滿足基本需求—實(shí)現(xiàn)技術(shù)創(chuàng)新—提升系統(tǒng)服務(wù)效能—價(jià)值最大化。

圖1： 民航通信導(dǎo)航監(jiān)視運(yùn)行支持系統(tǒng)設(shè)計(jì)邏輯架構(gòu)圖

2 民航通信導(dǎo)航監(jiān)視運(yùn)行支持系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案制定

2.1 技術(shù)方案制定

2.1.1 系統(tǒng)開發(fā)模式選擇

在整個(gè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)方面，可以采取的模式分別為C/S 和B/S。在系統(tǒng)開發(fā)前期，必須準(zhǔn)確進(jìn)行模式選擇。其中，B/S 模式，則屬于瀏覽器/服務(wù)器模式。而C/S 模式，則屬于客戶端/服務(wù)器模式?；诮缑嬲故?、性能、開發(fā)效率、維管等方面進(jìn)行分析和評價(jià)，總結(jié)兩個(gè)模式的優(yōu)劣勢，作為選擇依據(jù)，在本次系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，選擇的模式為B/S 模式，其具有界面展示清晰，性能良好，開發(fā)效率較高，便于維管。

2.1.2 開發(fā)技術(shù)選擇

基于B/S 模式的開發(fā)技術(shù)較多，主要包括PHP、J2EE、.NET 等技術(shù)，且處于不斷創(chuàng)新的狀態(tài)下。其中，J2EE 技術(shù)較為常用，在安全性和可操作性方面相對較高，本文建議使用這一技術(shù)完成系統(tǒng)開發(fā)。此外，在數(shù)據(jù)枯礬概念，使用Access，屬于一種基于文件的數(shù)據(jù)庫，較為便捷，但如果數(shù)據(jù)量過大，則需要拓展其容納能力?？梢赃x擇Oracle 技術(shù)，能夠?qū)Ψ植际綌?shù)據(jù)庫提供支持，且具有備份能力，穩(wěn)定而可靠。

2.2 系統(tǒng)整體架構(gòu)設(shè)計(jì)

2.2.1 架構(gòu)設(shè)計(jì)

民航通信導(dǎo)航監(jiān)視運(yùn)行支持系統(tǒng)整體架構(gòu)設(shè)計(jì)，主要包括電子值班、運(yùn)行維護(hù)、協(xié)調(diào)管理等模塊，在核心數(shù)據(jù)管理方面，具體由值班巡視人員完成設(shè)備巡視工作，并建立電子值班系統(tǒng)，開展管理工作，監(jiān)督設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)。同時(shí)，通過集中監(jiān)控系統(tǒng)，完成對設(shè)備運(yùn)行數(shù)據(jù)的搜集、傳輸、處理。此外，在對事件處理方面，還要根據(jù)設(shè)置的標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)則，完成數(shù)據(jù)信息識別與過濾，保證數(shù)據(jù)信息真實(shí)、可靠、有效。具體的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)如圖2 所示。

圖2： 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及業(yè)務(wù)流程

2.2.2 軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì)

民航通信導(dǎo)航監(jiān)視運(yùn)行支持系統(tǒng)的軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì)，采取面向服務(wù)的體系結(jié)構(gòu)，具體為SOA，可以為每個(gè)業(yè)務(wù)子系統(tǒng)提供個(gè)性化支持，便于其功能拓展。具體如圖3 所示。在整個(gè)軟件系統(tǒng)之中，業(yè)務(wù)層屬于最上層，主要包括中心節(jié)點(diǎn)系統(tǒng)和端節(jié)點(diǎn)系統(tǒng)，可以基于需求進(jìn)行個(gè)性化設(shè)計(jì)。其中，在登陸界面方面，體現(xiàn)統(tǒng)一性特點(diǎn)，并基于權(quán)限設(shè)置不同登陸者的業(yè)務(wù)模塊。在中層，則屬于服務(wù)層，主要由公共服務(wù)、業(yè)務(wù)服務(wù)、服務(wù)處理三個(gè)部分，在服務(wù)處理模塊，能夠完成服務(wù)定制和用戶界面，并展示每個(gè)子業(yè)務(wù)系統(tǒng)，囊括了所有與客戶對接的業(yè)務(wù)模塊。公共服務(wù)則屬于基于業(yè)務(wù)需求提供基礎(chǔ)的公共服務(wù)。在最底層，被定為資源層，具體由數(shù)據(jù)庫、FTP 服務(wù)器等，屬于公共資源。

圖3： 系統(tǒng)軟件架構(gòu)

3 民航通信導(dǎo)航監(jiān)視運(yùn)行支持系統(tǒng)功能模塊設(shè)計(jì)

具體設(shè)計(jì)時(shí)，以業(yè)務(wù)流程作為基礎(chǔ)，并通過UML 建模完成設(shè)計(jì)工作，實(shí)現(xiàn)軟件開發(fā)各階段的模型化和可視化。

3.1 電子值班功能模塊設(shè)計(jì)

電子值班系統(tǒng)，則是有效利用相應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)信息技術(shù)，建立電子化的線上服務(wù)平臺，用于值班管理，具體的功能設(shè)計(jì)如下所示：

3.1.1 值班考勤

值班人員在上崗之后，應(yīng)登陸系統(tǒng)，系統(tǒng)會(huì)對其自動(dòng)識別和記錄，完成對其準(zhǔn)時(shí)上崗的考勤工作。在有關(guān)方面，對于每個(gè)值班人員皆設(shè)置相應(yīng)的賬號和密碼，作為系統(tǒng)登陸時(shí)使用。此外，還可以采取人臉識別或者指紋登陸等模式，體現(xiàn)便捷性。

3.1.2 排班管理

有關(guān)方面功能設(shè)計(jì)，則應(yīng)在獲取值班信息之后，統(tǒng)籌分析，完成各級運(yùn)行單位的值排班工作，實(shí)現(xiàn)在線交接班，快速而便捷。例如，崗前登記、交接班注意事項(xiàng)、工作要點(diǎn)、突出問題等。排班應(yīng)做到簡單合理，優(yōu)質(zhì)高效，提升對人力資源使用率，便于工作人員對接。

3.1.3 交班功能

值班人員通過系統(tǒng)進(jìn)入交班界面，填寫交班信息，具體包括設(shè)備運(yùn)行狀況確認(rèn)、昨日值班日志信息、故障信息、遺留問題等，應(yīng)按照要求正常填寫。同時(shí)，還要保證這一操作在制定時(shí)間內(nèi)完成，避免其影響交接班的效率。

3.1.4 值班監(jiān)管

在值班過程中，應(yīng)按照要求，及時(shí)進(jìn)入監(jiān)管平臺，填寫值班記錄，包括設(shè)備運(yùn)行狀況、故障問題、處理方式、處理效果等。為了保證其監(jiān)管效果，每隔一定時(shí)間，上傳一次相關(guān)信息。此外，系統(tǒng)會(huì)對其自動(dòng)統(tǒng)計(jì)，聚類分析，總結(jié)其存在的問題和不足，并產(chǎn)生周報(bào)告、月報(bào)告、季報(bào)告和年匯總。

3.1.5 故障管理

故障管理方面，具體包括故障分類檢索、故障分析、故障報(bào)告、故障處理方案、故障處理跟蹤管理、故障處理效果評價(jià)等功能，相關(guān)工作人員在登陸系統(tǒng)之后，可以隨時(shí)對設(shè)備故障及管理情況進(jìn)行掌控。

3.1.6 審批功能

各級領(lǐng)導(dǎo)可以根據(jù)線上了解設(shè)備運(yùn)行狀況、工作人員狀況，并與工作人員實(shí)時(shí)聯(lián)系，在其對相關(guān)資料審批之后，簽字確認(rèn)，逐級上報(bào)。同時(shí)，還要實(shí)現(xiàn)信息共享，及時(shí)將設(shè)備運(yùn)行與管理情況通報(bào)給各個(gè)相關(guān)部門，為其工作開展提供支持。

3.2 設(shè)備管理功能模塊設(shè)計(jì)

設(shè)備管理，其涉及的責(zé)任主體主要包括設(shè)備負(fù)責(zé)人以及每一級別的領(lǐng)導(dǎo)，二管理內(nèi)容則涉及設(shè)備、備件、儀器儀表等方面的運(yùn)行監(jiān)控和維管。

3.2.1 設(shè)備維管功能

具體對新增設(shè)備、設(shè)備報(bào)廢、設(shè)備調(diào)度等進(jìn)行管理，實(shí)現(xiàn)設(shè)備庫分類管理、組件管理、板卡級別管理。在管理時(shí)，可以使用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，及時(shí)了解設(shè)備信息，包括設(shè)備性能、所處位置、使用單位、價(jià)值、時(shí)間等內(nèi)容。除此以外，還可以使用二維碼技術(shù)，每臺設(shè)備皆設(shè)置針對性的二維碼，在掃碼之后，便可以得到設(shè)備相關(guān)信息。

3.2.2 固定資產(chǎn)管理功能

在系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，設(shè)備屬于單位的固定資產(chǎn)，需要及時(shí)對其進(jìn)行評估，并掌握其狀態(tài)，避免資產(chǎn)流失。同時(shí)，還可以為財(cái)務(wù)管理提供有力支持。其中，在固定資產(chǎn)新增功能方面，員工報(bào)賬之后，需要登記并錄入固定資產(chǎn)，上交資產(chǎn)管理、技術(shù)管理、主管領(lǐng)導(dǎo)等審核，通過之后方可以入庫。對于固定資產(chǎn)報(bào)廢方面，則由固定資產(chǎn)管理專員負(fù)責(zé)，填寫報(bào)廢單據(jù)，完成出庫審批，并及時(shí)更新這一信息和共享。固定資產(chǎn)調(diào)出方面，由調(diào)用部門填寫申請單，由固定資產(chǎn)管理人員對其審核，并上交領(lǐng)導(dǎo)審批，明確其出庫原因、時(shí)間等內(nèi)容。

3.2.3 設(shè)備運(yùn)行實(shí)時(shí)管控

設(shè)備運(yùn)行實(shí)時(shí)管理功能，應(yīng)做到及時(shí)發(fā)現(xiàn)問題，及時(shí)解決問題，避免影響擴(kuò)大化。具體設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)在設(shè)備現(xiàn)場設(shè)置視頻監(jiān)控系統(tǒng)，用于管理人員對其現(xiàn)狀實(shí)施遠(yuǎn)程管理。同時(shí)，還要對設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)相關(guān)信息進(jìn)行搜集，通過無線傳輸功能，上傳至管理平臺，由其對設(shè)備狀態(tài)進(jìn)行分析與評價(jià)，確定是否需要停機(jī)維修、是否存在故障、是否需要減少負(fù)荷等。在設(shè)計(jì)方面，可以將監(jiān)控系統(tǒng)與空管設(shè)備集中監(jiān)視系統(tǒng)的接口鏈接在一起，完成信息采采集工作。

3.2.4 信息共享服務(wù)中心

在設(shè)備管理方面，建立信息共享服務(wù)中心，將所有設(shè)備管理相關(guān)信息及時(shí)、全面、精準(zhǔn)的公示給相關(guān)部門，相關(guān)部門可以根據(jù)現(xiàn)有信息進(jìn)行管理工作開展策略制定和設(shè)備使用方案規(guī)劃，消除內(nèi)部矛盾。此外，有效使用手機(jī)APP，可以及時(shí)登陸，查詢這一信息并實(shí)現(xiàn)彼此之間的交流，協(xié)同開展工作，并消除地域和時(shí)間的限制。

3.3 人員管理功能模塊設(shè)計(jì)

人在民航通信導(dǎo)航監(jiān)視運(yùn)行支持系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，屬于重要元素，應(yīng)在有關(guān)方面加強(qiáng)管理投入，通過“管人”實(shí)現(xiàn)“管事”。

3.3.1 基本信息管理

工作人員基本信息管理功能，則是對工作人員姓名、年齡、性別、學(xué)歷、入職時(shí)間、職務(wù)、級別、崗位工作內(nèi)容、獲得的獎(jiǎng)勵(lì)等相關(guān)情況進(jìn)行錄入，制作工作人員基本信息表，詳細(xì)介紹每個(gè)工作人員。同時(shí)，由專人負(fù)責(zé)對其及時(shí)更新，保證現(xiàn)有資料與實(shí)際資料相匹配。

3.3.2 工作人員考勤管理

在這一模塊設(shè)計(jì)方面，主要包括對工作人員請假、考勤、加班等方面進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，有關(guān)方面功能需要做到細(xì)化。例如，在請假方面，應(yīng)詳細(xì)寫明請假時(shí)間、請假原由、請假之后的工作交接情況、請假審批人員、銷假時(shí)間等，作為工作人員業(yè)績考核與相關(guān)工作調(diào)整依據(jù)。此外，對于不同工作人員的考勤，采取分類設(shè)置模式，具體包括普通員工、基層管理人員、中層管理人員等，且審批流程要細(xì)化，逐步審核，以免影響工作正常運(yùn)行。同時(shí)，還要使用數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)，對于工作人員考勤信息展開深入分析。例如，員工請假的原因統(tǒng)計(jì)，不同年份下員工請假的對比分析，員工請假時(shí)間與其績效相關(guān)性分析等，作為人員管理依據(jù)。

3.3.3 培訓(xùn)管理

培訓(xùn)管理功能模塊設(shè)計(jì)，主要包括培訓(xùn)計(jì)劃制作、外出培訓(xùn)登記、內(nèi)部培訓(xùn)登記等內(nèi)容。同時(shí)，為了體現(xiàn)創(chuàng)新，提升系統(tǒng)服務(wù)能力，還應(yīng)設(shè)置培訓(xùn)考核、培訓(xùn)交流評價(jià)等內(nèi)容，作為培訓(xùn)工作開展依據(jù)。建議在有關(guān)方面建立培訓(xùn)資源信息庫，所有相關(guān)的培訓(xùn)內(nèi)容、課件、經(jīng)典模式、培養(yǎng)計(jì)劃等，皆可以納入其中，以供員工對其查找和學(xué)習(xí)，不斷提升。

3.3.4 人力資源云平臺

在人員管理模塊設(shè)計(jì)方面，應(yīng)保證現(xiàn)有人員能夠滿足工作開展所需。所以，可以在有關(guān)方面建立人力資源管理云平臺，具體包括現(xiàn)各部門對人員的需求及現(xiàn)狀、每個(gè)員工的現(xiàn)狀及綜合素養(yǎng)、人員招聘渠道等，管理部門可以及時(shí)進(jìn)行人員調(diào)度，保證人才供給。尤其是一些關(guān)鍵崗位的人員，應(yīng)通過云平臺做好人才儲備工作，避免人才“斷條”。

3.4 系統(tǒng)功能模塊設(shè)計(jì)創(chuàng)新

3.4.1 無人機(jī)總體架構(gòu)

本次設(shè)計(jì)，選擇武漢無名科創(chuàng)公司推出的飛控慧飛者作為主體平臺。這一平臺的采用的飛行控制系統(tǒng)處理器具有優(yōu)勢，擁有ortex4 內(nèi)核，屬于TM324 系列。在無人監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)方面，采用的編寫程序?yàn)镻C 機(jī)上的C#。其可以通過無線網(wǎng)絡(luò)與導(dǎo)航通信系統(tǒng)建立連接，保障信息暢通。但需要在有關(guān)方面加強(qiáng)設(shè)計(jì)投入，盡量避免外界環(huán)境干擾，以免網(wǎng)絡(luò)中斷。在有關(guān)方面，可以使用GPS+INS+Pseudolites技術(shù)，屬于全球定位系統(tǒng)抗干擾方面的新技術(shù)，避免外界對網(wǎng)絡(luò)信號傳輸帶來影響。在導(dǎo)航通信板處理器方面，使用STM32427，具有超大容量，高運(yùn)行頻率的特點(diǎn)。芯片為TM32103ET6，接口較多，適應(yīng)性較強(qiáng)。

3.4.2 高精度定位技術(shù)

3.4.3 自主導(dǎo)航監(jiān)控技術(shù)

在有關(guān)方面的自助導(dǎo)航監(jiān)控技術(shù)，主要包括無人機(jī)自主導(dǎo)航慣導(dǎo)技術(shù)、無人機(jī)自主導(dǎo)航監(jiān)控技術(shù)、無人機(jī)自主導(dǎo)航路徑規(guī)劃技術(shù)等。本文在有關(guān)方面注重創(chuàng)新，引入BP 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，提升設(shè)計(jì)水平，強(qiáng)化設(shè)計(jì)效果。這一技術(shù)是在1986 年，由Rumelhart 和McClelland 等人經(jīng)過研究后所提出的技術(shù)，屬于一種按照誤差逆向傳播算法開展訓(xùn)練工作的多層前饋神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，其具有學(xué)習(xí)能力，有助于方案優(yōu)化和問題識別。例如，在無人機(jī)自主導(dǎo)航路徑規(guī)劃方面，存在多個(gè)路徑，不同路徑下的效果各有不同，可以基于成本、效率、風(fēng)險(xiǎn)、可操作性等多方面建立模型，通過BP 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)對其學(xué)習(xí)，得出最優(yōu)的規(guī)劃路徑，作為實(shí)際工作開展依據(jù)。

4 結(jié)束語

綜上所述，民航通信導(dǎo)航監(jiān)視運(yùn)行支持系統(tǒng)設(shè)計(jì)工作開展，勢在必行，應(yīng)重視這一工作，在有關(guān)方面加大研究投入，提升系統(tǒng)設(shè)計(jì)合理性。在有關(guān)方面工作開展時(shí)，基于可靠性、針對性、創(chuàng)新性和可行性原則，進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案制定，選擇B/S 模式完成系統(tǒng)開發(fā)，且使用J2EE 技術(shù)進(jìn)行這一工作實(shí)施。在具體設(shè)計(jì)時(shí)，主要對電子值班管理、設(shè)備管理、人員管理詳細(xì)設(shè)計(jì)，并引入北斗無人機(jī)高精度自助導(dǎo)航與監(jiān)控技術(shù)，實(shí)現(xiàn)創(chuàng)新設(shè)計(jì)，強(qiáng)化其功能，從而為民航通信導(dǎo)航監(jiān)視運(yùn)行支持系統(tǒng)設(shè)計(jì)與研究奠定基礎(chǔ)。