空管行業(yè)實(shí)現(xiàn)“智慧通導(dǎo)”的關(guān)鍵路徑探究

祁振杰

民航貴州空管分局 貴州 貴陽 550005

引言

民航業(yè)作為我國經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展的重要戰(zhàn)略產(chǎn)業(yè)，智慧民航建設(shè)又是作為民航業(yè)“十四五”時期發(fā)展的主線，智慧空管作為智慧民航建設(shè)四大模式形態(tài)（智慧出行、智慧空管、智慧機(jī)場、智慧監(jiān)管）之一?？展苄袠I(yè)作為民航重要組成部分，行業(yè)的發(fā)展高度依賴于信息技術(shù)的發(fā)展，“智慧空管”的實(shí)現(xiàn)完全依靠空管行業(yè)內(nèi)信息技術(shù)與通導(dǎo)技術(shù)應(yīng)用與發(fā)展，即所謂“智慧民航，技術(shù)賦能”、“智慧空管，通導(dǎo)先行”。

1 通導(dǎo)現(xiàn)狀

近年來，各地區(qū)空管單位的通導(dǎo)運(yùn)維部門已經(jīng)建立起來的“通導(dǎo)設(shè)備運(yùn)維系統(tǒng)”（有的地區(qū)稱為電子值班系統(tǒng)），使通道設(shè)備設(shè)施的運(yùn)行信息在收集、統(tǒng)計(jì)、分析方面，已經(jīng)從原來的人工收集數(shù)據(jù)、統(tǒng)計(jì)發(fā)展到基于運(yùn)行數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)、分析，由此可見信息化應(yīng)用將大力促進(jìn)空管的通導(dǎo)設(shè)備運(yùn)維的數(shù)字化、平臺化、智能化發(fā)展，最終達(dá)到“智慧通導(dǎo)”的目標(biāo)。

當(dāng)前階段，隨著新技術(shù)的應(yīng)用，空管行業(yè)內(nèi)通導(dǎo)設(shè)備規(guī)模的不斷擴(kuò)大，智能化、智慧化的通導(dǎo)運(yùn)維建設(shè)，在現(xiàn)有技術(shù)維護(hù)人員規(guī)模微增長的情況下，如何避免通導(dǎo)運(yùn)維“內(nèi)卷化”的現(xiàn)象，對于通導(dǎo)專業(yè)智慧化、智能化的監(jiān)控、巡檢、應(yīng)急切換、統(tǒng)計(jì)的研究顯得尤為重要。

隨著云計(jì)算、大數(shù)據(jù)、5G技術(shù)、物聯(lián)網(wǎng)、人工智能、區(qū)塊鏈等領(lǐng)域的飛速發(fā)展，使智慧空管、智慧通導(dǎo)的實(shí)現(xiàn)成為可能。直面各類信息技術(shù)發(fā)展，通導(dǎo)專業(yè)信息化、數(shù)字化的發(fā)展可以有效地推進(jìn)空管運(yùn)行“以人為主”向“人機(jī)共治”，再到“機(jī)主人輔”的發(fā)展。

目前，在空管行業(yè)的內(nèi)部，業(yè)務(wù)發(fā)展分為3個階段：

以人為主：程序管制、人工發(fā)報、紙質(zhì)進(jìn)程單；設(shè)備運(yùn)行信息人工記錄、人工統(tǒng)計(jì)、分析。

人機(jī)共治：管制高度依賴通導(dǎo)設(shè)備，對航空器指揮（看得見、聽得見），通導(dǎo)設(shè)備的管理（監(jiān)控、巡視巡檢、應(yīng)急切換）高度依賴于各個系統(tǒng)的監(jiān)控上進(jìn)行，比如切換服務(wù)器、主備狀態(tài)、切換通道等。

機(jī)主人輔：多種信息、數(shù)字化技術(shù)的引入，將實(shí)現(xiàn)設(shè)備的“智能化、智慧化”的推薦、輔助，為人工干預(yù)進(jìn)行最后決策提供技術(shù)支撐。

當(dāng)前，空管行業(yè)內(nèi)部的管制用戶使用的設(shè)施設(shè)備，主要分為三類，一種是以軟件為主的系統(tǒng)，如空管自動化、塔臺管制自動化、ADS-B數(shù)據(jù)站、CDM、AMISV、D-ATIS/DCL、流量管理系統(tǒng)等；另外一種設(shè)備是以硬件為主，如內(nèi)話系統(tǒng)、雷達(dá)、ADS-B地面站、儀表著陸系統(tǒng)、導(dǎo)航系統(tǒng)、VHF共用系統(tǒng)等[1]。第三種設(shè)備主要為基礎(chǔ)支撐設(shè)施設(shè)備，如供電系統(tǒng)（包含市電、UPS、蓄電池等）、傳輸系統(tǒng)（民航數(shù)據(jù)網(wǎng)、光纖環(huán)網(wǎng)設(shè)備、微波設(shè)備、衛(wèi)星傳輸?shù)龋?/p>

2 智慧通導(dǎo)的4個方面

2022年7月9日，在全國民航年中工作會議上提到“以智慧民航建設(shè)為主線，加強(qiáng)民航領(lǐng)域應(yīng)用基礎(chǔ)研究和技術(shù)研發(fā)，推動數(shù)字技術(shù)與民航運(yùn)行、服務(wù)和管理深度融合，加快實(shí)現(xiàn)數(shù)字化轉(zhuǎn)型”。智慧民航需要“數(shù)字技術(shù)與運(yùn)行等深度融合”、“實(shí)現(xiàn)數(shù)字化轉(zhuǎn)型”，作為智慧民航的重要組成部分——“智慧空管”之中的“智慧通導(dǎo)”，首先需要數(shù)字化、信息化，各個系統(tǒng)的信息匯聚在一個統(tǒng)一的信息平臺、互聯(lián)互通，然后實(shí)現(xiàn)設(shè)備智能化，最終實(shí)現(xiàn)通導(dǎo)設(shè)備智慧化目標(biāo)。

“智慧通導(dǎo)”的關(guān)鍵實(shí)現(xiàn)路徑，可以由數(shù)字化→信息化→平臺化→智能化→智慧化。

未來的各類系統(tǒng)的建設(shè)過程中，空管內(nèi)部應(yīng)該避免再進(jìn)行建設(shè)“煙囪式”的信息系統(tǒng)，需要進(jìn)行信息系統(tǒng)集成，打通各個信息系統(tǒng)的互聯(lián)互通，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)間的數(shù)據(jù)信息共享，將共享數(shù)據(jù)接入“共享信息平臺”，關(guān)鍵目標(biāo)為“實(shí)現(xiàn)各類數(shù)據(jù)”共享與互通。如圖1所示，通過利用各類信息技術(shù)，努力實(shí)現(xiàn)“智慧通導(dǎo)”的四個方面，智能監(jiān)控、智能巡檢、智能切換、智能統(tǒng)計(jì)。

圖1 智慧通導(dǎo)的四部分

2.1 智能監(jiān)控

隨著空管行業(yè)的發(fā)展，一些重要機(jī)房（比如空管小區(qū)、塔臺小區(qū)）內(nèi)的設(shè)備規(guī)模、建設(shè)規(guī)模已經(jīng)從數(shù)套設(shè)備，上升為幾十套、甚至上百套的系統(tǒng)，各類終端數(shù)量成百上千。面對如此大規(guī)模的設(shè)施設(shè)備，單靠值班人員7×24小時的人工監(jiān)控、2小時定期巡視等人工手段，已無法滿足目前設(shè)備類大規(guī)模機(jī)房的發(fā)展要求。目前，因“發(fā)展需求”促進(jìn)通導(dǎo)專業(yè)大力發(fā)展至“機(jī)主人輔”的階段，在通導(dǎo)專業(yè)內(nèi)部有條件、有基礎(chǔ)，并且可以借助信息技術(shù)的發(fā)展及早實(shí)現(xiàn)。

智能監(jiān)控——智能告警提醒（自動發(fā)信息、打電話），將通導(dǎo)設(shè)備設(shè)施的監(jiān)控狀態(tài)、網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)、硬件指示燈、軟件運(yùn)行狀態(tài)（CPU、內(nèi)存占用）等各類監(jiān)控信息通過“統(tǒng)一的監(jiān)控平臺”傳遞給運(yùn)維技術(shù)人員進(jìn)行后續(xù)處理。

利用現(xiàn)有一些基礎(chǔ)技術(shù)（供電、信息技術(shù)、硬件、軟件、數(shù)據(jù)庫）與通導(dǎo)業(yè)務(wù)分開，通過遠(yuǎn)程監(jiān)控、集中監(jiān)控，多個系統(tǒng)的監(jiān)控的融合，將監(jiān)控信息匯集，主要涉及如下5個方面：

2.1.1 環(huán)境監(jiān)控。動力與環(huán)境的監(jiān)控，利用現(xiàn)有的動環(huán)監(jiān)控，對通導(dǎo)設(shè)備運(yùn)行環(huán)境的監(jiān)控，及時將涉及動力、溫度、濕度的信息報送至統(tǒng)一的信息匯聚平臺，電話或短信自動告警平臺。

2.1.2 安防監(jiān)控。安防攝像頭監(jiān)控系統(tǒng)，可以匹配人員、機(jī)房監(jiān)控，助力機(jī)房管理。

2.1.3 室外單元監(jiān)控。通導(dǎo)設(shè)備室外單元監(jiān)控運(yùn)行狀態(tài)。

2.1.4 室內(nèi)設(shè)備設(shè)施監(jiān)控。監(jiān)控各類設(shè)備的CPU、內(nèi)存、網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)、軟件運(yùn)行狀態(tài)等設(shè)備設(shè)施運(yùn)行信息。

2.1.5 靜態(tài)資產(chǎn)監(jiān)控管理。監(jiān)控在庫重點(diǎn)備件的數(shù)量，數(shù)量小于設(shè)定數(shù)值后，給出提示、提醒。

2.2 智能巡檢

智能巡檢——日巡檢、月維護(hù)、季度維護(hù)、年維護(hù)建立在“智能監(jiān)控”的基礎(chǔ)之上，釋放出運(yùn)維人員的部分精力，基于技術(shù)手段的巡檢，可以充分發(fā)揮技術(shù)的優(yōu)勢——“機(jī)主人輔”，使日巡檢工作實(shí)時進(jìn)行[2]。

通過技術(shù)手段，實(shí)現(xiàn)月維護(hù)、季度維護(hù)、年維護(hù)中各類系統(tǒng)的定期備份、定時切換主備服務(wù)器或者主機(jī)，驗(yàn)證備用狀態(tài)的設(shè)備設(shè)施的運(yùn)行狀態(tài)；利用設(shè)備設(shè)施的智能監(jiān)測、檢測，實(shí)現(xiàn)UPS放電測試，直流屏電池內(nèi)阻檢測。

2.3 智能應(yīng)急切換

智能應(yīng)急——建立在“智能監(jiān)控”與“智能巡檢”基礎(chǔ)之上，當(dāng)發(fā)生設(shè)備故障告警或者狀態(tài)異常的情況下，智能應(yīng)急切換方式，切換至工作在正常的狀態(tài)設(shè)備。當(dāng)前的設(shè)備設(shè)施的切換，主要包含以下部分。

2.3.1 基礎(chǔ)供電的切換。供電的智能切換，如雙路市電的切換、市電到油機(jī)的切換、油機(jī)自動啟動等。

2.3.2 基礎(chǔ)傳輸?shù)那袚Q。傳輸雙鏈路的智能切換，如傳輸鏈路、雙路由傳輸?shù)淖詣忧袚Q等。

2.3.3 信號源的切換。涉及各類信號的智能切換等。

2.3.4 系統(tǒng)設(shè)備的切換。整套系統(tǒng)的主、備用狀態(tài)的切換，系統(tǒng)中核心服務(wù)器進(jìn)行智能切換等。

2.4 智能統(tǒng)計(jì)

智能統(tǒng)計(jì)。建立在統(tǒng)一的信息平臺之上，實(shí)現(xiàn)如下及部分的智能統(tǒng)計(jì)（設(shè)備資產(chǎn)、工作量、故障管理等統(tǒng)計(jì)）。

2.4.1 資產(chǎn)的統(tǒng)計(jì)。通導(dǎo)設(shè)備資產(chǎn)的智能統(tǒng)計(jì)，從型號、序列號、地點(diǎn)、安裝位置等方面，對在用設(shè)備、新接入信息平臺的設(shè)備進(jìn)行資產(chǎn)統(tǒng)計(jì)、故障設(shè)備信息的統(tǒng)計(jì)。

2.4.2 人員工作量統(tǒng)計(jì)。通導(dǎo)維護(hù)人員工作量的統(tǒng)計(jì)，維護(hù)工作內(nèi)容的各類統(tǒng)計(jì)等。

2.4.3 故障管理類的統(tǒng)計(jì)。通導(dǎo)設(shè)備故障管理類的統(tǒng)計(jì)，包含多種類別信息，如設(shè)備故障類型（比如軟件、硬件、人為等類型）、故障的時間、時長等。

3 智慧通導(dǎo)的關(guān)鍵實(shí)現(xiàn)路徑

通過對通導(dǎo)運(yùn)行維護(hù)以及建設(shè)方面，下文將描述從三個方面實(shí)現(xiàn)智慧通導(dǎo)的關(guān)鍵路徑，千里之行始于足下[3]。

3.1 關(guān)鍵路徑之一：搭建多種平臺

3.1.1 信號引接的平臺。雷達(dá)信號、ADS_B信號、多點(diǎn)信號、轉(zhuǎn)報信號、VHF信號、電話信號等各類信號的引接，通過建立統(tǒng)一的信號引接平臺進(jìn)行管理。

3.1.2 數(shù)據(jù)交換的平臺。空管自動化與塔臺管制自動化系統(tǒng)的同步數(shù)據(jù)、飛行計(jì)劃數(shù)據(jù)、CDM數(shù)據(jù)、停機(jī)位信息、通播版本信息、氣象自觀數(shù)據(jù)等各類共享數(shù)據(jù)，主要包含兩種接入方式，一種是IP方式的數(shù)據(jù)接入，另一種是異步信號的接入。建立數(shù)據(jù)交換平臺，可以通過基于全系統(tǒng)信息管理（SWIM）技術(shù)進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，統(tǒng)一管理。

3.1.3 監(jiān)控告警信息匯聚平臺。將各類通導(dǎo)設(shè)備設(shè)施的告警、提示信息匯聚在一個統(tǒng)一的平臺進(jìn)行管理，便于分發(fā)、提醒提示通導(dǎo)設(shè)備運(yùn)維技術(shù)人員。監(jiān)控告警信息匯聚平臺可以通過基于Zabbix或Nagios的對通導(dǎo)運(yùn)維設(shè)備進(jìn)行監(jiān)控，實(shí)現(xiàn)監(jiān)控信息的匯總管理。

3.1.4 “私有云”空管虛擬化平臺。依托于國內(nèi)成熟的企業(yè)產(chǎn)品“阿里云”框架、“騰訊云”框架、“華為云”框架或者國外的VMware產(chǎn)品建立覆蓋整個空管行業(yè)的空管局的虛擬化平臺、私有云平臺，實(shí)現(xiàn)通導(dǎo)多種設(shè)備設(shè)施系統(tǒng)的虛擬化平臺運(yùn)行、基于“私有云”運(yùn)行。

3.2 關(guān)鍵路徑之二：信息系統(tǒng)集成

通過信息系統(tǒng)集成技術(shù)，將現(xiàn)有的通導(dǎo)專業(yè)的各類信息系統(tǒng)的集成，不再是“煙囪式”的信息系統(tǒng)，達(dá)到一個統(tǒng)一平臺“集中”管理、監(jiān)控[4]。通過統(tǒng)一平臺的短信貓、自動撥打電話等方式實(shí)現(xiàn)，設(shè)備監(jiān)控、故障信息實(shí)時傳遞至運(yùn)維人員，而不僅僅依賴于人工監(jiān)控。

作為一個高度依賴信息化的空管行業(yè)，將現(xiàn)有信息系統(tǒng)集成，把正在建設(shè)、規(guī)劃建設(shè)的各類信息系統(tǒng)集成于統(tǒng)一的信息平臺，有利于集中監(jiān)控、信號引接、數(shù)據(jù)共享。

3.3 關(guān)鍵路徑之三：建立基于網(wǎng)絡(luò)信息安全的統(tǒng)一架構(gòu)，保障空管通導(dǎo)專業(yè)信息系統(tǒng)的安全運(yùn)行

“沒有信息化就沒有現(xiàn)代化，沒有網(wǎng)絡(luò)安全就沒有國家安全”，基于統(tǒng)一的網(wǎng)絡(luò)安全架構(gòu)的各類信息系統(tǒng)，才能使空管行業(yè)安全、穩(wěn)定的運(yùn)行。

目前，空管行業(yè)內(nèi)的多套信息系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)信息安全重要性不言而喻，比如空管自動化系統(tǒng)已經(jīng)列為等級保護(hù)三級系統(tǒng)、關(guān)鍵基礎(chǔ)設(shè)施系統(tǒng)，但是該系統(tǒng)在網(wǎng)絡(luò)信息安全方面存在的短板日益凸顯，所以在空管行業(yè)內(nèi)建立統(tǒng)一的網(wǎng)絡(luò)安全架構(gòu)，來保障空管各類信息系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)信息安全尤為關(guān)鍵與迫切。該架構(gòu)必須能保障空管內(nèi)各類信息系統(tǒng)的集成、信號的引接、數(shù)據(jù)的共享、集成等方面的網(wǎng)絡(luò)信息安全。

4 結(jié)束語

本文從通導(dǎo)運(yùn)行維護(hù)、建設(shè)的角度，通過分析通導(dǎo)專業(yè)在“智慧化”所涉及的4個方面，探究“智慧通導(dǎo)”實(shí)現(xiàn)的3個關(guān)鍵路徑。通過關(guān)鍵路徑的描述，從搭建平臺、信息系統(tǒng)集成、建立基于網(wǎng)絡(luò)信息安全的統(tǒng)一架構(gòu)3個關(guān)鍵路徑，使“智慧通導(dǎo)”相關(guān)的智能監(jiān)控、智能巡檢、智能應(yīng)急切換、智能統(tǒng)計(jì)得以實(shí)現(xiàn)。筆者期望本文能夠達(dá)到與廣大從業(yè)人員交流分享的目標(biāo)。