技術創(chuàng)新與智慧機場建設探討

□ 中航工業(yè)上海航空測控技術研究所 張 欣/文

民航局《“十四五”民用航空發(fā)展規(guī)劃》將智慧民航建設作為主線、貫穿全篇；《中國民航四型機場建設行動綱要（2020-2035年）》進一步明確了四型機場建設的要求，即建成布局完善、功能完備、保障有力、智慧高效的現代化綜合機場體系。

2022年1月，基于民航“十四五”規(guī)劃“智慧高效”的要求，民航局下發(fā)了《智慧民航建設路線圖》，明確提出智慧民航是“應用新一輪科技革命和產業(yè)變革的最新成果，創(chuàng)新民航運行、服務、監(jiān)管方式，實現對民航全要素、全流程、全場景進行數字化處理、智能化響應和智慧化支撐的新模式新形態(tài)。”智慧機場則是“從機場全域協(xié)同運行、作業(yè)與服務、建造與運維等方面，加強機場航班、旅客和貨郵的服務能力，推進機場運行協(xié)同化、服務人文化、作業(yè)智能化、建養(yǎng)數字化發(fā)展，提升機場保障能力、服務水平和運行效率”。結合政策文件的具體要求，可以得知智慧機場必須具備協(xié)同、人文、智能、高效等特征。

智慧機場建設離不開技術創(chuàng)新的有力支撐。在技術創(chuàng)新領域，習近平總書記多次指出“加強關鍵核心技術攻關”，強調要“努力實現關鍵核心技術自主可控”。作為解決“卡脖子”難題的核心企業(yè)，中國航空工業(yè)集團公司（以下簡稱“中航工業(yè)”）一直將核心技術自主可控作為重要使命，努力攻關核心技術，實現核心技術自主化、國產化，致力于打造安全可靠的智慧機場技術與裝備。本文將基于中航工業(yè)多年的實踐經驗，分析當前智慧機場建設中存在的挑戰(zhàn)，提出智慧機場建設實現路徑建議以及對未來發(fā)展的思考。

智慧機場建設存在的挑戰(zhàn)

通過對我國機場建設現狀的深入分析，可以了解到當前智慧機場建設中存在多方面的制約因素，主要包括以下幾 類：

一是運輸量快速增長與基礎設施建設滯后的矛盾越來越突出。隨著我國經濟的持續(xù)快速增長和人民生活水平的提高，民用機場運輸業(yè)務量持續(xù)快速增長，機場數量持續(xù)增加、密度持續(xù)加大、規(guī)模持續(xù)擴大，機場已經成為我國人民最重要的交通出行方式。隨之而來的是機場安全、服務等基礎設施建設不足的問題越來越凸顯出來，這已成為制約機場未來發(fā)展的關鍵瓶頸。民航運輸業(yè)務量快速增長進一步暴露了機場基礎設施建設的不足。尤其是與國外先進機場相比，國內機場在安全管理、保障能力、運行效率、服務品質和管理水平等方面仍有一定差距。雖然受疫情沖擊影響，航空旅客銳減，但是隨著疫情防控形勢逐漸向好，航空業(yè)復蘇的步伐正在加快?？梢灶A見疫情過后，民航運輸業(yè)務量必將迎來爆發(fā)式增長，只有加快推進智慧機場建設，提升機場服務保障能力，才能達到民航未來發(fā)展所需。

二是傳統(tǒng)安全風險的影響依然存在。以機場安全工作中很重要且常見的鳥擊和跑道異物入侵為例，根據 2018 年《中國民航安全信息統(tǒng)計報告》顯示，鳥擊占民航事故征候的43.26%。另據權威統(tǒng)計，跑道異物是除機場鳥擊外，國內民用機場面臨最大的機場安風險。為防范跑道異物和機場鳥擊，民航局專門頒布了多項文件，將跑道異物探測技術和鳥防技術列入《機場新技名錄》的前兩位。但是，由于已有設備操作不便、監(jiān)測困難、天氣影響大、智能化程度不高、過于依靠人工等因素的影響，當前防范傳統(tǒng)機場安全風險的方法與措施仍存在不足，嚴重威脅著機場運行安全。

三是各類技術之間缺少必要協(xié)同。國內各機場的技術建設缺少統(tǒng)籌規(guī)劃、統(tǒng)一布局，因此不同的系統(tǒng)之間，不同設施設備之間以及系統(tǒng)與設施設備之間互聯互通存在問題。更有甚者，管理部門的不同也會限制系統(tǒng)、數據之間的交互。受制于上述原因，近些年國內各機場在智慧建設方面投入頗多，但智能化、智慧化的成效依然不顯著。未來，機場智慧化建設需要在系統(tǒng)一體化方面加大投入，既要避免重復建設、資源浪費，又要最大程度打破機場分區(qū)帶來的物理界限的阻隔。

四是技術和人工融合存在不足。當前階段，人工仍是機場運行的基礎與核心力量。在機場各個運行場景中，人都發(fā)揮著難以替代的作用。技術運用的目的是最大化程度發(fā)揮人力資源潛力，彌補人力的不足。因此，各項新技術的運用建立在技術開發(fā)者深入理解不同場景的運行邏輯的基礎之上，將不同場景下人的活動邏輯內化為系統(tǒng)、設施設備的運轉規(guī)則。但是，目前很多機場的智慧化建設項目單純追求技術的革新，忽視了操作的效率、管理層面的效能評估以及人與機器的交互，導致了不少新技術的運用與大量的人工工作呈現出“兩張皮”現象，技術應用與人工融合不夠，導致機場運行效能難以實現顯著提升。

以技術創(chuàng)新推進智慧機場建設的實現路徑

基于前文對挑戰(zhàn)和現存問題的分析，筆者認為智慧機場的實現需要建立在深刻理解民航局對智慧機場建設要求之上，以實現“高效”為核心，以滿足旅客出行需要和機場安全運行為導向，依托技術創(chuàng)新與協(xié)同融合，實現由智能化向智慧化的轉變。對此，可以從以下幾方面推進智慧機場的建設：

一是堅持系統(tǒng)理念，努力實現不同場景下的數據、技術和網絡系統(tǒng)的互通互聯。系統(tǒng)理念首先體現在規(guī)劃層面的系統(tǒng)考慮。機場是各個運行環(huán)節(jié)有效銜接的有機體，在規(guī)劃智慧機場建設時需要統(tǒng)籌考慮機場的不同運行場景。例如，無論是跑道異物，還是鳥擊防護，或是機場泊位管理，均需要機場準確有效識別特定目標。在規(guī)劃智慧機場建設時，機場管理機構就可以從整體上建立覆蓋全面的感知系統(tǒng)。其次，系統(tǒng)觀念還體現在智能技術的深度融合，實現不同數據、技術、網絡系統(tǒng)之間的融合，建立感知、顯示、處理、上報等不同環(huán)節(jié)之間的數據交匯。如機場安防工作就需要考慮一體化平臺的建設（見圖1）。

圖1 ：機場安防一體化平臺

二是創(chuàng)新發(fā)展技術，通過技術創(chuàng)新實現質量變革、效率變革。實現技術創(chuàng)新要立足于旅客出行和機場安全管理。仍以鳥防技術為例，為了有效解決人工記錄鳥情不準確、夜晚統(tǒng)計不方便以及外部因素影響設備效率等問題，機場智慧建設項目可以采用大數據、物聯網技術、邊緣計算等新興技術，破解上述難題。在探測階段，可以利用高精度檢測相機，高效識別飛鳥，并將識別的數據與后端管理數據交換，同時建立監(jiān)測數據信息庫，并根據數據海量匯集，實現數據庫迭代，不斷提升識別精準度。在高效識別系統(tǒng)建立后，還可以利用移動式物聯網、超聲波、太陽能等技術，提高驅鳥的效率，提高驅鳥設備的續(xù)航能力，進而實現高效驅鳥。更為重要的是，技術創(chuàng)新要能引領實踐的發(fā)展。對于鳥擊，機場管理機構可以將各式技術融合，搭建鳥情數據云中心，基于利用科技賦能，打造一體化鳥擊防范治理系統(tǒng)，實現智慧、長久、高效的鳥情治理（機場鳥擊防范智能管理系統(tǒng)見圖2）?？梢哉f，推進鳥防數字化治理是破解鳥擊防范的重要途經，而技術創(chuàng)新也是民航高質量發(fā)展的重要抓手。

圖2 ：機場鳥擊防范智能管理系統(tǒng)示意

三是實現人機交互，建設智慧化機場管理模式。系統(tǒng)和技術開發(fā)者要深入了解機場運行的細節(jié)，掌握機場管理的環(huán)節(jié)，熟稔不同場景的管理邏輯，分類歸納機場的管理活動軌跡，并能夠將機場工作人員的管理活動轉化為技術的運行機制。只有實現人機交互，才能打牢人工智能的基礎，逐步實現智能化向智慧化的轉變。

四是掌握關鍵技術，為機場高質量發(fā)展奠定基礎。保障機場安全是機場運行的底線，安全可靠主要表現在兩方面：其一，對機場總體安全有科學的技術解決手段。由于機場范圍大、風險點位多、人流物流量大，因此如何利用技術打造全時、全程、可靠、智能的檢測監(jiān)測系統(tǒng)是保障機場的關鍵。尤其是機場圍界系統(tǒng)建設，需要利用高精度雷達和AI等技術，解決傳統(tǒng)圍界的無法全程監(jiān)控、誤報多、需要依靠人工等問題，實現全天候立體防控；其二，安全可靠還體現在核心技術國產化、自主化。多年來，以民航二所、中航工業(yè)測控所為代表的行業(yè)研究機構，不斷加大研發(fā)投入，鞏固自身的核心技術，及時將科研成果轉化為科技產品，為民航高質量、可持續(xù)、跨越式發(fā)展奠定了技術基礎，為國家核心技術自主可控貢獻了自己的一份力量。

智慧機場建設前景展望

機場智慧化建設既是智慧民航的重要組成部分，也是四型機場建設的題中之意，是新時代民航發(fā)展的重要創(chuàng)新驅動力，智慧化機場的實現必然伴隨著機場治理現代化的實現。

一是通過技術創(chuàng)新促進民航行業(yè)治理水平。從技術從業(yè)者的角度來看，將技術創(chuàng)新變成擁有自主知識產權的產品，努力推動技術標準更新迭代，通過技術創(chuàng)新推動民航行業(yè)加快轉型發(fā)展，為實現治理現代化提供技術保障。

二是通過技術創(chuàng)新提高民航行業(yè)服務水平。通過機場新技術、新理念的應用，制定標準化流程，通過高科技手段做到自助辦理、一件通行，提升旅客體驗和服務品質。

三是通過技術創(chuàng)新手段保障民航安全建設水平。運用新產品、新應用為傳統(tǒng)技術設施賦能，全面推進民用機場高質量發(fā)展，建設安全保障體系完備，安全運行平穩(wěn)可控的民航產業(yè)。

四是通過技術創(chuàng)新推動智慧機場一體化建設水平。把民用機場的各個平臺系統(tǒng)、設備設施關聯起來，打通機場內部系統(tǒng)與系統(tǒng)、部門與部門之間的隔閡，實現信息共享、資源統(tǒng)籌、協(xié)作高效的機場運行模式。

五是通過技術創(chuàng)新提升民用機場運行效率，創(chuàng)造經濟效益和社會效益。

智慧化讓機場運行更加順暢，也讓安全更有保障，高科技手段為機場安防安保、運行管理提供更多資源，提高了工作效率，增加了公眾乘飛機出行的安全感和信任感，帶來更高的經濟和社會效益。