數(shù)字化信息技術(shù)在智慧機(jī)場中的應(yīng)用

任 杰 卓海暉 張玄弋

（北京首都國際機(jī)場股份有限公司，北京100621）

0 引言

2020年，民航局發(fā)布了建設(shè)“平安、綠色、智慧、人文”四型機(jī)場的五年綱要，其中“智慧機(jī)場”是指建設(shè)生產(chǎn)要素全面物聯(lián)、數(shù)據(jù)共享、協(xié)同高效、智能運(yùn)行的機(jī)場[1]。智能化機(jī)場建設(shè)是實(shí)現(xiàn)其他三型機(jī)場的必要保證，是建設(shè)四型機(jī)場的重中之重，而物聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算、大數(shù)據(jù)等數(shù)字化信息技術(shù)為提升機(jī)場智能化水平起到了重要推動(dòng)作用。

新型基礎(chǔ)設(shè)施（簡稱“新基建”）是提供數(shù)字轉(zhuǎn)型、智能升級(jí)、融合創(chuàng)新等服務(wù)的基礎(chǔ)設(shè)施體系，包括信息基礎(chǔ)設(shè)施、融合基礎(chǔ)設(shè)施、創(chuàng)新基礎(chǔ)設(shè)施[2]。

當(dāng)前，智慧機(jī)場建設(shè)不再局限于單一的系統(tǒng)或應(yīng)用，更多的是融合多項(xiàng)技術(shù)、打通數(shù)據(jù)流動(dòng)、并聯(lián)多個(gè)平臺(tái)，如樞紐機(jī)場聯(lián)通軌道交通成為區(qū)域性綜合交通中心[3]。機(jī)場大安全平臺(tái)建設(shè)包含圍界安防、旅客安全、消防衛(wèi)生、應(yīng)急指揮救援等，這就要求對智慧機(jī)場建設(shè)做到統(tǒng)籌考慮、統(tǒng)一規(guī)劃，充分運(yùn)用多類新型信息技術(shù)打造真正的智能型機(jī)場。基于此，本文探討了物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、人工智能和數(shù)字孿生技術(shù)在機(jī)場信息化建設(shè)過程中的應(yīng)用。

1 物聯(lián)網(wǎng)在智慧機(jī)場中的應(yīng)用

物聯(lián)網(wǎng)利用感知技術(shù)與智能裝置對物理世界進(jìn)行感知識(shí)別，實(shí)現(xiàn)人與物、物與物信息交互和無縫對接，達(dá)到對物理世界實(shí)時(shí)控制、精確管理和科學(xué)決策的目的[4]。

機(jī)場物聯(lián)網(wǎng)建設(shè)可分為四大部分：基礎(chǔ)平臺(tái)搭建、網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施、物聯(lián)網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)和多個(gè)物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用。物聯(lián)網(wǎng)核心是物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)搭建，平臺(tái)遵循經(jīng)典五層架構(gòu)，分為設(shè)備感知層、網(wǎng)絡(luò)傳輸層、數(shù)據(jù)資源層、業(yè)務(wù)支撐層和應(yīng)用展示層。網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)專用網(wǎng)絡(luò)，如依托運(yùn)營商既有基站建立NB-IoT和LoRa專網(wǎng)。物聯(lián)網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)涵蓋平臺(tái)和功能架構(gòu)、設(shè)備接入、平臺(tái)互聯(lián)互通、接口開放、平臺(tái)應(yīng)用、安全管理等內(nèi)容。本節(jié)主要介紹機(jī)場室內(nèi)外環(huán)境監(jiān)測物聯(lián)系統(tǒng)和人員/車輛定位的物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用。

第一，機(jī)場室內(nèi)外環(huán)境監(jiān)測。建設(shè)環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)，覆蓋監(jiān)測機(jī)場全區(qū)域和多環(huán)境要素，包括航站樓室內(nèi)環(huán)境、機(jī)房環(huán)境、衛(wèi)生間環(huán)境監(jiān)測，以及飛行區(qū)室外風(fēng)速風(fēng)向、水質(zhì)雨量、冰雪監(jiān)測和施工環(huán)境監(jiān)測，實(shí)現(xiàn)環(huán)境監(jiān)測與預(yù)警應(yīng)用的可視化和智能化。該系統(tǒng)能實(shí)時(shí)監(jiān)控航站樓內(nèi)各區(qū)域的環(huán)境狀況，為應(yīng)對突發(fā)事件如火災(zāi)報(bào)警提供了有效的數(shù)據(jù)支撐。

第二，人員/車輛定位。定位系統(tǒng)有效支撐了室內(nèi)外導(dǎo)航、人員密集度等應(yīng)用，并可進(jìn)一步挖掘其商業(yè)和管理價(jià)值。室內(nèi)建議采用終端側(cè)定位，在旅客途經(jīng)區(qū)域布置藍(lán)牙信標(biāo)，通過定位引擎解算旅客坐標(biāo)信息，定位精度可達(dá)5 m。室外飛行區(qū)的眾多特種車輛，通過部署差分GPS基站提高定位效率，縮小天氣等環(huán)境因素導(dǎo)致的誤差，部署藍(lán)牙定位基站解決航站樓周邊和下穿道路GPS信號(hào)覆蓋盲區(qū)問題。

2 大數(shù)據(jù)在智慧機(jī)場中的應(yīng)用

大數(shù)據(jù)技術(shù)收集機(jī)場各區(qū)域數(shù)據(jù)信息，并提供大數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、處理和分析能力支撐，通過數(shù)據(jù)不斷融合積累和平臺(tái)能力完善，全面支撐機(jī)場運(yùn)營管理各項(xiàng)業(yè)務(wù)。機(jī)場大數(shù)據(jù)建設(shè)包括平臺(tái)軟件以及面向機(jī)場運(yùn)行、商業(yè)、服務(wù)、安全等業(yè)務(wù)領(lǐng)域的應(yīng)用支撐功能建設(shè)[5]。大數(shù)據(jù)平臺(tái)建設(shè)包括企業(yè)級(jí)數(shù)據(jù)倉庫、大數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)和大數(shù)據(jù)管理和應(yīng)用體系。大數(shù)據(jù)應(yīng)用場景涵蓋機(jī)位分配、旅客畫像、航班延誤提前預(yù)警、旅客時(shí)間規(guī)劃等，本節(jié)以用戶畫像和商業(yè)智能為例，通過旅客畫像的獲取，進(jìn)一步為商業(yè)智能分析提供用戶數(shù)據(jù)支撐。

第一，旅客宏觀和微觀畫像。微觀畫像分析旅客行為，確定每個(gè)旅客特征，為每個(gè)旅客打上標(biāo)簽。旅客特征包括自然屬性，年齡性別；社會(huì)屬性，如職業(yè)、信用以及行為、愛好等各個(gè)維度。宏觀畫像對旅客進(jìn)行細(xì)化分群和群體特征刻畫，包括旅客群體的自然特征分析、動(dòng)態(tài)趨勢分析、綜合特征分析、社會(huì)特征分析、消費(fèi)特征分析、出行特征分析、機(jī)場服務(wù)使用特征分析。

第二，商業(yè)智能分析。將商業(yè)經(jīng)營數(shù)據(jù)與運(yùn)行數(shù)據(jù)相融合，基于航班、客流、商鋪、時(shí)間、營銷等多因素對商業(yè)收入影響因素進(jìn)行分析，實(shí)現(xiàn)商業(yè)銷售預(yù)測，并能為商業(yè)資源規(guī)劃及營銷活動(dòng)策劃提供數(shù)據(jù)參考。如區(qū)域熱力主要分析航站樓內(nèi)的人流密度，并通過熱力圖的方式展示出來。進(jìn)店率分析完成航站樓內(nèi)的商業(yè)店鋪的人流訪問分析，可用于輔助商業(yè)資源規(guī)劃。店鋪關(guān)聯(lián)性分析根據(jù)旅客在不同店鋪內(nèi)的交易行為，分析店鋪的關(guān)聯(lián)性。

3 人工智能在智慧機(jī)場中的應(yīng)用

第一，以人臉識(shí)別技術(shù)為核心的人工智能技術(shù)改變了機(jī)場傳統(tǒng)的核驗(yàn)安檢模式，能提供個(gè)性化身份比對、航顯、人證合一、黑名單查驗(yàn)等功能。基于人臉識(shí)別技術(shù)的“One ID”方案已在我國1/3機(jī)場使用，顯著降低了安檢人員的工作量，提高了安檢甄別的精準(zhǔn)性，接下來機(jī)場將全面推出的無紙化服務(wù)，都將基于人臉識(shí)別核驗(yàn)技術(shù)[6]。此外，現(xiàn)有機(jī)場監(jiān)控系統(tǒng)無法滿足機(jī)場多維聯(lián)動(dòng)立體防控、重點(diǎn)人員進(jìn)出機(jī)場實(shí)時(shí)預(yù)警等安保業(yè)主需求，通過建設(shè)智能人像識(shí)別系統(tǒng)，對重點(diǎn)區(qū)域布控人像識(shí)別、重點(diǎn)人員預(yù)警布控，記錄重點(diǎn)人員實(shí)時(shí)軌跡追蹤，建設(shè)旅客人員檔案等，能全面提升機(jī)場安全管理水平。

第二，建設(shè)智能客服平臺(tái)，具備語音識(shí)別、自然語言理解、語音合成、深度學(xué)習(xí)等能力，實(shí)現(xiàn)智能語音客服、智能在線客服、坐席輔助、數(shù)據(jù)分析等功能，為旅客提供電話、網(wǎng)站、APP等多渠道、便捷化、智能化的問詢服務(wù)。不但能夠緩解座席人員壓力，也能提升旅客體驗(yàn)感和滿意度，全面促進(jìn)服務(wù)管理和質(zhì)量的提升。

4 數(shù)字孿生在智慧機(jī)場中的應(yīng)用

機(jī)場現(xiàn)有GIS系統(tǒng)以二維為主，而近年來三維GIS技術(shù)快速發(fā)展，讓實(shí)時(shí)信息動(dòng)態(tài)展示與沙盤化得以實(shí)現(xiàn)，為機(jī)場的協(xié)同調(diào)度工作提供了全新的視角。將地理信息與物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)等技術(shù)結(jié)合打造數(shù)字孿生機(jī)場，實(shí)現(xiàn)對時(shí)空大數(shù)據(jù)的展示、分析能力，可以用“一張圖”全面支撐智慧機(jī)場可視化應(yīng)用。

通過三維GIS可視化平臺(tái)構(gòu)建數(shù)字孿生機(jī)場，其流程主要包括三部分：第一，通過傾斜攝影、BIM、三維仿真等多種技術(shù)，實(shí)現(xiàn)機(jī)場室內(nèi)外、地表地下的全方位建模；第二，搭建基礎(chǔ)地理信息系統(tǒng)，管理電子地圖、三維模型等各類數(shù)據(jù)資源，同時(shí)二三維引擎支撐可視化展示、設(shè)備管理等；第三，通過對業(yè)務(wù)流程的表達(dá)和優(yōu)化，并基于地理信息三維可視化開發(fā)業(yè)務(wù)展示系統(tǒng)，結(jié)合物聯(lián)網(wǎng)智能感知，實(shí)現(xiàn)車輛定位導(dǎo)航、機(jī)場可視化指揮、應(yīng)急管理等業(yè)務(wù)應(yīng)用，促進(jìn)智慧管理和智慧決策。

5 結(jié)語

智慧機(jī)場建設(shè)與信息技術(shù)密切關(guān)聯(lián)，通過大數(shù)據(jù)技術(shù)實(shí)現(xiàn)機(jī)場數(shù)據(jù)的全面采集與分析，基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，利用人工智能輔助人工決策，采用數(shù)字孿生技術(shù)實(shí)現(xiàn)管理可視化，可以為旅客提供更為便捷的機(jī)場服務(wù)。