大數(shù)據(jù)在民用航空中的應(yīng)用分析

文/張鐸，民航局空管局運(yùn)行管理中心

大數(shù)據(jù)在民用航空中的應(yīng)用分析

文/張鐸，民航局空管局運(yùn)行管理中心

大數(shù)據(jù)成為一種應(yīng)用極其廣泛的技術(shù)和手段，進(jìn)入到我國(guó)的民用航空領(lǐng)域之中，成為民用航空運(yùn)營(yíng)管理的強(qiáng)大助力和支撐，在將大數(shù)據(jù)應(yīng)用于民用航空的過程中，可以更好地截取、管理、處理民用航空中的各種信息，挖掘民用航空信息的商業(yè)價(jià)值，使人們從中獲益。

大數(shù)據(jù)；民用航空；應(yīng)用

當(dāng)大數(shù)據(jù)儼然成為一種時(shí)尚和趨勢(shì)的背景下，我國(guó)民用航空領(lǐng)域也開始滲透和融入大數(shù)據(jù)的概念和技術(shù)，由于民用航空領(lǐng)域諸多復(fù)雜的結(jié)構(gòu)化、半結(jié)構(gòu)化、非結(jié)構(gòu)化等數(shù)據(jù)，而對(duì)這些數(shù)據(jù)的采集、處理、分析和管理極其關(guān)鍵和重要，為了更好地挖掘和利用這些信息數(shù)據(jù)，可以將大數(shù)據(jù)的技術(shù)和理念融入到民用航空領(lǐng)域之中，更好地推動(dòng)我國(guó)民用航空的發(fā)展和進(jìn)步。

1 大數(shù)據(jù)的概念及特點(diǎn)

隨著互聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算等新興技術(shù)的快速發(fā)展，大數(shù)據(jù)時(shí)代正以迅雷不及掩耳之勢(shì)進(jìn)入到人們的視野，當(dāng)人們的航空出行日益頻繁和增多的背景下，大數(shù)據(jù)進(jìn)入到民用航空領(lǐng)域，顯現(xiàn)出如下一些特點(diǎn)：（1）體量大（Volume）。數(shù)據(jù)采集和分析的數(shù)量極其龐大，數(shù)據(jù)量大是其主要特點(diǎn)和基本屬性。（2）處理速度快（Velocity）。在信息數(shù)據(jù)量極其龐大的狀態(tài)之下，對(duì)于海量信息數(shù)據(jù)的處理速度也必然加快，以充分高效地實(shí)現(xiàn)對(duì)這些海量信息數(shù)據(jù)的利用。（3）類別多（Variety）。這主要是指在互聯(lián)網(wǎng)的時(shí)代背景下衍生出的各種結(jié)構(gòu)化、半結(jié)構(gòu)化、非結(jié)構(gòu)化的不同數(shù)據(jù)類別，這些不同的結(jié)構(gòu)化和異化的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)形態(tài)有其各自不同的特點(diǎn)。（4）真實(shí)性強(qiáng)（Veracity）。大數(shù)據(jù)是對(duì)現(xiàn)實(shí)世界的真實(shí)反映和折射，通過大數(shù)據(jù)可以實(shí)現(xiàn)對(duì)現(xiàn)實(shí)世界中各種不同事件的解釋、預(yù)測(cè)和評(píng)估。（5）潛在價(jià)值高（Value）。這是基于數(shù)據(jù)體量大的前提下而存在的，要通過對(duì)這些數(shù)據(jù)的潛在價(jià)值的充分挖掘，才能更好地發(fā)揮大數(shù)據(jù)的效用。

2 大數(shù)據(jù)在民用航空的持續(xù)適航的應(yīng)用

在民用航空領(lǐng)域之中，持續(xù)適航是一個(gè)術(shù)語，是指確保飛行航空器在服役期間的適航性而采用的各種措施和行為，要依循現(xiàn)行有效的適航要求，其涵蓋的數(shù)據(jù)主要包括以下方面：（1）型號(hào)數(shù)據(jù)。它是指型號(hào)設(shè)計(jì)資料數(shù)據(jù)及符合性驗(yàn)證資料數(shù)據(jù)。（2）制造數(shù)據(jù)。這是指飛行航空器在生產(chǎn)制造過程中可能影響其安全運(yùn)行的偏離數(shù)據(jù)。（3）試飛數(shù)據(jù)。這是指飛行航空器在試飛途中可能威脅航空飛行器運(yùn)行安全的故障、失效、缺陷性事件的數(shù)據(jù)。（4）機(jī)隊(duì)信息數(shù)據(jù)。這是指飛行航空器在役、在制期間的型號(hào)、數(shù)量、使用單位、使用時(shí)間等數(shù)據(jù)。（5）運(yùn)營(yíng)數(shù)據(jù)。這是指維修機(jī)構(gòu)對(duì)飛行航空器進(jìn)行使用、維護(hù)、定檢、監(jiān)控所產(chǎn)生的各種數(shù)據(jù)，如：運(yùn)營(yíng)可靠性數(shù)據(jù)、適航指令、特殊適航信息通告等。（6）專題分析數(shù)據(jù)。這是指經(jīng)過數(shù)據(jù)處理和數(shù)據(jù)分析得出的數(shù)據(jù)，歸屬于非原始信息數(shù)據(jù)。

上述這些民用航空的持續(xù)適航數(shù)據(jù)具有大數(shù)據(jù)的“5V”特性，具體來說表現(xiàn)為：民用航空飛行運(yùn)行中的持續(xù)適航工程數(shù)據(jù)的故障要快速處理以免影響其聲譽(yù)，符合大數(shù)據(jù)的處理速度快的特點(diǎn)；持續(xù)適航數(shù)據(jù)有不同類型，如：圖表數(shù)據(jù)、三維設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)、二維生產(chǎn)制造數(shù)據(jù)等，具有較高的真實(shí)性；這些持續(xù)適航工程數(shù)據(jù)體量巨大、潛在價(jià)值高，可以利用分類回歸分析、聚類分析、關(guān)聯(lián)分析等數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)和方法，實(shí)現(xiàn)對(duì)航空飛行的安全預(yù)測(cè)和風(fēng)險(xiǎn)決策。由此可見，在民用航空的制造、運(yùn)輸視角來看，可以在數(shù)據(jù)的采集、存儲(chǔ)、分析處理等方面引入大數(shù)據(jù)理念，較好地促進(jìn)我國(guó)民用航空的發(fā)展。

3 大數(shù)據(jù)在民用航空器維修方面的應(yīng)用

在原有的民用航空器的維修方式中，主要是采用定期對(duì)航空器及其部件進(jìn)行檢修或翻修的方式，進(jìn)行維護(hù)和管理，這種定時(shí)預(yù)防性維修的原理有其自身的優(yōu)勢(shì)，然而也造成飛機(jī)設(shè)備的利用率低、維修成本增加的問題。為此，可以將大數(shù)據(jù)引入到民用航空器的維修應(yīng)用之中。

可以在航空器上配備先進(jìn)的儀器設(shè)備，如：飛機(jī)狀態(tài)分析和管理系統(tǒng)（ACAMS），通過該系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)對(duì)飛行設(shè)備信息的數(shù)據(jù)采集和分析，并對(duì)故障部件進(jìn)行準(zhǔn)確的判斷，將判斷信息反饋給地面維修技術(shù)人員，使之預(yù)先準(zhǔn)備航材備件及拆裝工具，及時(shí)更換以減少航班延誤的風(fēng)險(xiǎn)，較好地提升航空器的飛行安全裕度。還可以采用飛機(jī)狀況管理系統(tǒng)（AHM），通過對(duì)飛行航空器飛行期間的數(shù)據(jù)采集、統(tǒng)計(jì)和分析，以較好地預(yù)測(cè)故障、擬定維修方案，較好地節(jié)約飛機(jī)故障而引發(fā)的延誤費(fèi)用。還可以普及推廣應(yīng)用SAP數(shù)據(jù)軟件系統(tǒng)，依照不同規(guī)模的航空航天管理的要求，提供精準(zhǔn)、實(shí)時(shí)的航空維修管理服務(wù)，提速快速完善的維修服務(wù)，內(nèi)容涵蓋基地維修、外場(chǎng)維修、部件維修等全過程，減少零件更換維修的出錯(cuò)率。同時(shí)，SAP數(shù)據(jù)軟件系統(tǒng)還可以建構(gòu)飛機(jī)故障模型，較好地預(yù)測(cè)飛機(jī)故障，以達(dá)到預(yù)測(cè)性維修的狀態(tài)，確保飛機(jī)的健康運(yùn)行狀態(tài)，較好地節(jié)約維修成本。

4 大數(shù)據(jù)在民用航空的飛行延誤預(yù)警應(yīng)用

在短周期航班計(jì)劃的飛行延誤預(yù)測(cè)之中，可以基于時(shí)間序列數(shù)據(jù)建構(gòu)時(shí)間序列模型，對(duì)航空飛行歷史行為進(jìn)行客觀的記錄，并分析和挖掘時(shí)間序列數(shù)據(jù)中隱含的內(nèi)在關(guān)聯(lián)性，找尋其中隱藏的變化規(guī)律，以較好地實(shí)現(xiàn)對(duì)未來航班運(yùn)行狀態(tài)的預(yù)測(cè)和判斷。

在對(duì)航空飛行的時(shí)間序列數(shù)據(jù)進(jìn)行挖掘應(yīng)用的過程中，主要應(yīng)當(dāng)做好以下幾個(gè)方面的工作：

1)時(shí)序數(shù)據(jù)的預(yù)處理。要對(duì)海量的時(shí)間序列數(shù)據(jù)信息記錄進(jìn)行數(shù)據(jù)預(yù)處理，以此保證數(shù)據(jù)的可信度，在對(duì)數(shù)據(jù)預(yù)處理的前提下才能進(jìn)行數(shù)據(jù)的分析，以較好地提高分析結(jié)果的準(zhǔn)確性。

2)時(shí)序數(shù)據(jù)的變換。這是對(duì)時(shí)序數(shù)據(jù)記錄的壓縮和維數(shù)的約簡(jiǎn)，以實(shí)現(xiàn)對(duì)時(shí)序數(shù)據(jù)的描述的變換過程。

3)分類問題。通過時(shí)間序列分類模式，可以較好地實(shí)現(xiàn)對(duì)指定航班計(jì)劃的延誤預(yù)測(cè)和分析。

4)聚類問題。這是運(yùn)用時(shí)間序列聚類研究的方式，實(shí)現(xiàn)對(duì)復(fù)雜動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)的分析。

5)異常檢測(cè)。運(yùn)用時(shí)間序列數(shù)據(jù)的預(yù)處理方式，發(fā)現(xiàn)隨機(jī)的關(guān)聯(lián)性變化，而極少出現(xiàn)的變化即歸屬于異常模式，通過對(duì)異常的檢測(cè)可以較好地應(yīng)用于民航領(lǐng)域之中。

綜上所述，大數(shù)據(jù)在民用航空中的應(yīng)用極其重要和關(guān)鍵，可以更好地應(yīng)對(duì)我國(guó)民航運(yùn)輸業(yè)的快速發(fā)展態(tài)勢(shì)，對(duì)民用航空的大數(shù)據(jù)進(jìn)行處理和分析，以更好地促進(jìn)和提升我國(guó)民航運(yùn)輸?shù)陌踩煽啃裕皶r(shí)發(fā)現(xiàn)民用航空領(lǐng)域中存在的潛在不安全事件。

[1]民用飛機(jī)的重心安全裕度分析[J]． 李秋．科技信息． 2012(26)

[2]協(xié)和飛機(jī)起飛失敗速度計(jì)算的程序設(shè)計(jì)研究[J]． 趙文智,韓文秀．計(jì)算機(jī)工程與應(yīng)用． 2008(23)

[3]基于云模型的連續(xù)下降最后進(jìn)近(CDFA)過程的安全裕度研究[J]． 高揚(yáng),侯衍琛．交通信息與安全． 2015(04)

[4]一種機(jī)載測(cè)試網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)分析回放方法[J]． 賈雨,劉升護(hù),吳海東,王爽．中國(guó)科技信息． 2017(19)