智慧航站樓人流密度的數(shù)據(jù)分析實現(xiàn)與應(yīng)用

汪福軍 康永 沈光越

（東部機場集團有限公司 江蘇省南京市 211106）

1 引言

隨著我國經(jīng)濟不斷發(fā)展和生活水平的不斷提高，旅客對于機場運行、服務(wù)、管理水平的要求也不斷提高，旅客在出行方式選擇上，不僅僅只考慮出行效率問題，越來越多的聚焦到服務(wù)水平方面，甚至在一些雙機場的城市，例如北京、上海，基礎(chǔ)配套與服務(wù)水平已經(jīng)是旅客選擇機場出行的重要因素之一，而旅客對一個機場的評價，則集中停留在航站樓服務(wù)層面；從機場航站樓自身層面來講，航站樓已經(jīng)不僅僅是一個為旅客提供值機、安檢的駐留場所，也同時需要為旅客提供良好的出行服務(wù)和出行環(huán)境，隨著越來越多的旅客選擇飛機的方式出行，航站樓所面臨的運行管理以及安全壓力也不斷在上升，航站樓迫切需要可信手段為自身的資源配置、安全運行管理和服務(wù)水平提高提供依據(jù)。

由此可見，人流密度數(shù)據(jù)信息是實現(xiàn)四型機場建設(shè)的重要依據(jù)，是為旅客提供精準服務(wù)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，是機場實現(xiàn)資源優(yōu)化配置的充分條件，人流密度數(shù)據(jù)信息分為兩個維度進行建設(shè)，第一個維度是人流密度數(shù)據(jù)信息獲取與融合，第二個維度是人流密度數(shù)據(jù)信息在航站樓各主題領(lǐng)域的應(yīng)用。

2 人流密度信息的獲取

2.1 人流密度信息的獲取方式

人流密度信息獲取本質(zhì)上是通過不同的定位手段，獲取每個旅客的位置信息進行綜合展示分析，因為旅客在航站樓進行各種各樣出行活動始終處于室內(nèi)環(huán)境，受航站樓物理結(jié)構(gòu)影響和本身抓取數(shù)據(jù)能力，衛(wèi)星定位基本無法實現(xiàn)旅客位置信息的獲取，因此，需要采用主流的室內(nèi)定位手段進行人流密度信息獲取。

2.1.1 室內(nèi)紅外線定位技術(shù)

紅外室內(nèi)定位技術(shù)分為兩種，第一種方式類似于居家使用的遙控器，即旅客手持紅外設(shè)備發(fā)射端，在航站樓固定墻體或吊頂位置設(shè)置紅外設(shè)備接收端，發(fā)射端發(fā)射紅外信號，接收端進行紅外信號接收，并將數(shù)據(jù)傳輸至后臺服務(wù)器，進行實時解析人流密度信息。第二種方式通過在航站樓吊頂或墻體部署多個紅外發(fā)射器，對旅客位置進行探索，數(shù)據(jù)返回至后臺服務(wù)器進行旅客位置計算。

紅外定位究其根本是一種視距傳輸?shù)氖侄芜M行旅客定位，當(dāng)航站樓內(nèi)旅客聚集眾多時，很難實現(xiàn)人流密度精準分析，但紅外人流密度分析在特定場景，例如商業(yè)店鋪附近部署，可以有效獲取旅客密度以及進出信息，進行商業(yè)價值判斷。

2.1.2 室內(nèi)RFID（射頻識別）定位技術(shù)

RFID（射頻識別）定位技術(shù)通過旅客攜帶的RFID發(fā)射端不斷發(fā)送射頻信號，固定在航站樓吊頂或墻壁等位置的RFID接收端接收信號，并將射頻信號傳輸至后臺服務(wù)器，后臺服務(wù)器進行位置分析，實現(xiàn)航站樓內(nèi)旅客位置分析。RFID定位技術(shù)雖然傳輸速度快，可以實現(xiàn)厘米級精度定位，但本質(zhì)上是通過多個接收端創(chuàng)造電磁場信號實現(xiàn)精準定位，因此很容易收到干擾信號的影響，并且在安全隱私保護上和對接標準上不夠完善；另外一點原因與紅外定位原理相同，需要定制的RFID信號發(fā)射端實現(xiàn)旅客位置信息采集，雖然旅客票據(jù)可以集成RFID信號發(fā)射端功能，但每一張票據(jù)都需要集成RFID信號發(fā)射功能，用過即作廢，單從機場運營角度來講，雖然每一張票據(jù)成本不高，但旅客流量是持續(xù)性的，因此是這是一筆持續(xù)性和長遠性的投資，但從另一個角度講，RFID成本低廉，可為每一個旅客服務(wù)資產(chǎn)進行定位，并掛接資產(chǎn)信息，在安全巡更場景發(fā)揮重大價值。

2.1.3 室內(nèi)藍牙定位技術(shù)

藍牙定位技術(shù)共有兩種方式，一種是通過藍牙信號到達的衰減程度進行位置分析，即RSSI方式；另一種是通過藍牙信號到達藍牙信標的角度進行旅客位置分析，即AOA方式。旅客手持藍牙設(shè)備負責(zé)發(fā)送藍牙信號，部署在航站樓吊頂或者墻壁的藍牙信標負責(zé)接收信號，通過部署在航站樓吊頂或者墻壁藍牙網(wǎng)關(guān)對藍牙信標中涉及到旅客位置信息進行集中收集，并傳輸至后臺服務(wù)器進行位置解析以及人流密度分析。

目前，藍牙室內(nèi)定位已經(jīng)具有國際通用標準以及安全隱私保護協(xié)議，并且藍牙信標設(shè)備本身體積較小、成本較低、傳輸速度快，功耗較低、安裝方便等特點，航站樓只需要部署響應(yīng)的藍牙信標和藍牙網(wǎng)關(guān)設(shè)備，即可實現(xiàn)旅客人流密度分析，目前國內(nèi)的大型機場，如首都國際機場、大興國際機場、深圳寶安國際機場等，均采用此種方式進行旅客精準定位以及人流密度分析，并取得了相應(yīng)的成效。

2.1.4 室內(nèi)Wi-Fi定位技術(shù)

Wi-Fi室內(nèi)定位由三個部分組成，分別為手持設(shè)備、Wi-Fi AP、以及后臺位置分析服務(wù)器。旅客手持終端設(shè)備負責(zé)發(fā)送Wi-Fi信號，部署在航站樓吊頂或者墻壁的Wi-Fi AP負責(zé)接收信號，Wi-Fi AP可直接采集旅客位置信息并傳輸至后臺服務(wù)器進行位置解析以及人流密度分析。

目前，雖然部分機場航站樓已經(jīng)建設(shè)有Wi-Fi AP設(shè)備，并且旅客隨身攜帶手機等終端設(shè)備也具有Wi-Fi功能，從集約性的角度來講，Wi-Fi的定位方式成本較低，但Wi-Fi依靠無線電波進行定位分析，無線電波本身容易受到建筑物隔擋、無線電波信道互相干擾以及Wi-Fi AP設(shè)備長時間使用信號衰減等因素影響，使信號強弱分析不精準；另一方面，無線電波信道的傳輸速率較低，一般來講，國內(nèi)大型機場，旅客密集度是較高的，無線電波信道傳輸速率無法滿足高流量的旅客人流密度監(jiān)控需求；但在特定場景，例如機場蜂窩網(wǎng)絡(luò)信號較差地方或者商業(yè)店鋪進行Wi-Fi AP部署，作為補充定位手段，一方面可以為駐樓旅客提供良好的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)，另一方面，也可以實現(xiàn)特征區(qū)域點的旅客人流密度精準分析，進行專題性應(yīng)用數(shù)據(jù)采集，如商業(yè)店鋪收益分析等場景。

2.1.5 室內(nèi)ZigBee定位技術(shù)

Zigbee定位技術(shù)由三個部分組成，分別是Zigbee定位基站、人員手持設(shè)備以及后臺人流密度分析服務(wù)器。Zigbee定位基站在航站樓固定位置安裝，多個旅客手持Zigbee手持設(shè)備，向Zigbee定位基站獲取位置數(shù)據(jù)，并基于多個旅客Zigbee手持設(shè)備之間的通訊，實現(xiàn)多人精準定位。

雖然目前Zigbee定位技術(shù)具有低功耗、低成本等特點，但Zigbee依賴于多個旅客同時手持終端設(shè)備進行通訊，用于實現(xiàn)旅客人流密度分析，同室內(nèi)紅外定位原理，Zigbee定位需要旅客手持定制的定位終端實現(xiàn)旅客位置信息獲取，機場航站樓并無相應(yīng)的影響力、經(jīng)濟等方面實力為旅客發(fā)放Zigbee定位終端設(shè)備，因此，Zigbee定位技術(shù)比較適用于工廠、企業(yè)等內(nèi)部員工或工程物料的管理，并不適用于公眾信息管理。

2.1.6 5G定位技術(shù)

5G定位技術(shù)是利用手機和通訊基站的蜂窩網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)交互實現(xiàn)精準定位，在到達時間、信號衰減、到達角度定位等傳統(tǒng)定位向量參數(shù)的基礎(chǔ)上，增加了上下行鏈路到達時間、上下行鏈路到達角度等向量參數(shù)，雖然在2020.7.3日3GPP宣布完成的5G標準第二版規(guī)范R16中將NR定位列入了“向垂直行業(yè)擴展”類內(nèi)，其中室內(nèi)定位精度要求達到米級定位，但目前還未發(fā)布R17標準，尚需繼續(xù)等待R17標準發(fā)布，探索厘米級定位可能，且5G旅客位置等信息理論上掌握在運營商手中，需要機場進行協(xié)商解決。

2.1.7 視頻定位技術(shù)

視頻定位技術(shù)共有四部分組成，分別為視頻設(shè)備、網(wǎng)絡(luò)交換機、后臺服務(wù)器以及客戶端應(yīng)用。視頻采集設(shè)備負責(zé)采集旅客圖形信息，通過網(wǎng)絡(luò)交換機將視頻采集圖形等信息傳輸至后臺服務(wù)器，由智能分析算法實現(xiàn)人流密度計算和解析，并于應(yīng)用平臺服務(wù)器進行交互，最終旅客位置流量信息在客戶端進行呈現(xiàn)。

視頻定位技術(shù)需要部署大量的視頻設(shè)備對航站樓內(nèi)的旅客人流密度信息進行采集，大量的視頻流量需要占用大量的帶寬進行傳輸，同時對后臺智能分析服務(wù)器的配置要求較高，因此，從成本角度和航站樓施工難度角度來分析，不建議采用此種方式進行旅客密度信息采集。

2.2 人流密度信息獲取方式總結(jié)

基于以上章節(jié)分析，現(xiàn)對人流密度信息獲取方式總結(jié)，受制于技術(shù)因素影響，紅外定位、RFID定位、Zigbee定位技術(shù)需要旅客攜帶定制終端設(shè)備，方可實現(xiàn)人流密度分析，以上技術(shù)比較適合于企業(yè)內(nèi)部員工管理，不適用于公眾信息管理，暫不考慮旅客定位場景，其中RFID可作為保障設(shè)備設(shè)施以及安全巡查有力補充、UWB定位可作為內(nèi)部保障資源精細化管理跟蹤手段，紅外定位可作為商業(yè)店鋪價值分析補充手段；而Wi-Fi定位技術(shù)受制于本身傳輸速率影響，無法實現(xiàn)航站樓高旅客流量人流位置信息分析，建議在商業(yè)店鋪等區(qū)域進行部署，作為定位能力補充手段，實現(xiàn)特定區(qū)域的人流密度分析。受制于成本因素考慮，視頻定位分析技術(shù)適用于特殊點位部署，例如航站樓入口處、值機柜臺、安檢口、登機口等，實現(xiàn)人流密度的分析與采集，不適用于航站樓整體人流密度采集。5G定位技術(shù)標準尚未明確，且工信部針對5G定位商用執(zhí)照尚未頒發(fā)，在短時間內(nèi)無法實現(xiàn)旅客人流信息采集，建議在政策方針以及技術(shù)標準成熟后，有條件的機場與運營商進行聯(lián)合推廣使用。藍牙定位技術(shù)無論從成本、部署方式、受眾群體等角度，均適合在航站樓區(qū)域內(nèi)大面積進行部署，實現(xiàn)旅客人流密度信息采集。

3 人流密度信息共享平臺構(gòu)建思路

3.1 平臺整體構(gòu)建思路

基于多種定位方式融合的人流密度信息共享平臺設(shè)計主要包括以下幾個方面：

（1）基于定位手段特性，結(jié)合航站樓物理構(gòu)造，通過多種手段融合，實現(xiàn)旅客人流密度信息數(shù)據(jù)以及保障資源數(shù)據(jù)獲取。

（2）在航站樓整體區(qū)域，進行藍牙信標與藍牙網(wǎng)關(guān)部署，實現(xiàn)旅客人流密度信息獲取；

（3）在航站樓入口、值機島、安檢口、登機口等，部署視頻設(shè)備，實現(xiàn)人流密度信息精準獲取，并部署UWB設(shè)備，實現(xiàn)保障資源精細化管理；

（4）對于航站樓特定旅客服務(wù)資源，如電梯、消防資源等，部署RFID，進行巡更管理；

（5）在航站樓特定區(qū)域，如商業(yè)店鋪，部署Wi-Fi AP或者紅外技術(shù)手段進行補充，實現(xiàn)人流密度信息精準獲取。

平臺邏輯架構(gòu)構(gòu)想圖如圖1所示。

圖1：平臺邏輯架構(gòu)構(gòu)想圖

平臺總體分為四層，基礎(chǔ)感知層由Wi-Fi AP、藍牙信標、藍牙網(wǎng)關(guān)、視頻設(shè)備，實現(xiàn)人流密度信息采集；基礎(chǔ)支撐層整體遵從機場云平臺及基礎(chǔ)網(wǎng)路架構(gòu)進行設(shè)計，并結(jié)合地圖進行可視化展示；通過對人流位置信息采集與管理，構(gòu)建集約服務(wù)層，基于統(tǒng)一的業(yè)務(wù)總線，提供人流密度分析服務(wù)（位置分析服務(wù)）、人流密度超閾值報警及處置服務(wù)（事件流程）、視頻，藍牙信標等感知設(shè)備管理服務(wù)（設(shè)備管理服務(wù)）以及報表分析服務(wù)；應(yīng)用層主要按照航站樓實際業(yè)務(wù)需求，提供保障資源分配應(yīng)用、安全管理應(yīng)用、運行管理應(yīng)用、商業(yè)評估應(yīng)用以及綜合統(tǒng)計分析應(yīng)用。

航站樓人流密度分析不僅僅涉及到人流密度感知能力的建設(shè)，還涉及到航站樓的整體構(gòu)造、采集到的數(shù)據(jù)共享服務(wù)方式以及采集設(shè)備設(shè)施管理、使用等方面，以上與人流密度業(yè)務(wù)本身無關(guān)聯(lián)，但與保障平臺正常運行、降低成本以及對平臺數(shù)據(jù)集約利用等方面密切關(guān)聯(lián)。

3.2 數(shù)據(jù)共享方式

與其他系統(tǒng)消息交互的格式建議采用XML格式，各個應(yīng)用系統(tǒng)在調(diào)用時使用XML的標準解析器進行消息解析。

消息頭格式示意圖如圖2所示，消息體格式示意圖如圖3所示。

圖2：消息頭格式示意圖

圖3：消息體格式示意圖

使用ESB企業(yè)業(yè)務(wù)總線作為數(shù)據(jù)總線。對外提供數(shù)據(jù)生產(chǎn)、數(shù)據(jù)消費等服務(wù)，并對異常的傳輸數(shù)據(jù)進行存檔處理，當(dāng)業(yè)務(wù)不繁忙時再次進行數(shù)據(jù)發(fā)送，對異常傳輸情況進行報警提醒。

3.3 感知設(shè)備管理

通過接入地圖服務(wù)，在地圖上實時展現(xiàn)視頻設(shè)備、UWB設(shè)備、紅外設(shè)備、藍牙信標、藍牙網(wǎng)關(guān)以及Wi-Fi等感知設(shè)備的實時運行信息、電池電量等信息，便于對設(shè)備進行維護管理，并提供移動端，當(dāng)設(shè)備異常時，維護人員可基于移動端，對設(shè)備進行快速定位，替換維護。

4 人流密度應(yīng)用方向

基于多種人流密度采集方式融合，實現(xiàn)航站樓內(nèi)人流密度精準采集，有如下應(yīng)用方向：

4.1 保障資源分配管理

航站樓內(nèi)旅客密度與旅客服務(wù)以及保障資源分配有密切關(guān)系，應(yīng)該按照航站樓物理特性、航站樓區(qū)域、旅客聚集程度、旅客聚集呈現(xiàn)形狀等對旅客聚集行為進行判定，并基于人類聚集行為相關(guān)學(xué)科以及行業(yè)累計數(shù)據(jù)進行大數(shù)據(jù)分析，以便于對旅客聚集行為進行判定，并基于事件流程服務(wù)和精準人流密度分析，為航站樓進行網(wǎng)格化劃分，對不同的區(qū)域，采取不同的旅客人流密度報警閾值，并設(shè)置不同的處置策略，實現(xiàn)航站樓內(nèi)保障資源的精準分配。當(dāng)入樓旅客流量到達報警閾值時，通過對接排班和信息集成系統(tǒng)，自動增加值機柜臺和安檢口，根據(jù)UWB對員工定位信息，自動分配相應(yīng)人員到崗執(zhí)勤，實現(xiàn)保障資源的精準分配管理。

在旅客人流密度聚集呈現(xiàn)一字型、根據(jù)當(dāng)前位置區(qū)域判斷，當(dāng)前位置區(qū)域為安檢口或者值機柜臺時，為正?，F(xiàn)象，此時只需要根據(jù)旅客排隊長度進行判斷是否需要開通安檢口或值機柜臺，進行保障資源分配。在旅客人流密度呈現(xiàn)回字型或密度較大時、根據(jù)當(dāng)前位置區(qū)域判斷，當(dāng)前位置區(qū)域為安檢口或者值機柜臺時，則需要開通安檢口或值機柜臺，并自動分配相應(yīng)人員到崗執(zhí)勤，實現(xiàn)保障資源的精準分配管理。當(dāng)某一登機口突然增加旅客聚集密度，則關(guān)聯(lián)航班動態(tài)信息，系統(tǒng)后臺進行分析是否因航班大面積延誤而導(dǎo)致旅客聚集，并基于事件處理流程自動觸發(fā)任務(wù)進行相關(guān)工作流程指派。

4.2 旅客密集區(qū)運行安全的管理

當(dāng)人流密度大時，會造成如下隱患：

（1）人流密度大時，容易發(fā)生擁擠踩踏等安全事故，特別對婦孺老幼造成嚴重的危害；

（2）人流密度大時，當(dāng)突發(fā)火災(zāi)時，人員疏散困難，極易造成人民生命財產(chǎn)安全；

（3）人流密度大時，當(dāng)航站樓吊頂部件或玻璃脫落時，很容易造成大面積旅客受傷；

（4）人流密度大極有可能是因為發(fā)生意外事故，引起旅客聚集觀看；

（5）人流密度大也有可能某種特殊原因?qū)е?，需要立刻派人值守查看?/p>

（6）當(dāng)設(shè)備設(shè)施運行不正常時，也容易對人流密度大的區(qū)域造成嚴重危害；

（7）在當(dāng)前特殊時期，由于疫情原因，當(dāng)人流密度大，過于接近時，極易查安生疫情傳播的風(fēng)險；

（8）其他風(fēng)險傷害。

對于旅客密集區(qū)的安全管理應(yīng)該基于人流密度以及人員之間位置距離進行分析，對于不同的人流密度以及旅客之間的距離進行不同的事件可能性判定并劃定不同的處置方式和處置流程，并基于航站樓網(wǎng)格化劃分，賦予不同的運行標準和管理規(guī)則，這里有如下示意可供參考：

（1）當(dāng)旅客聚集發(fā)生在某一個電梯時，且在當(dāng)前層數(shù)聚集時間超過一定閾值，可判定為電梯發(fā)生事故，指派相應(yīng)人員進行處置；

（2）當(dāng)某一區(qū)域旅客之間距離小于0.1米，則可判定為此區(qū)域至少出現(xiàn)旅客擁堵現(xiàn)象，需要指派相關(guān)人員進行疏導(dǎo)處置；

（3）當(dāng)某一個登機口、值機柜臺排隊較長且旅客之間距離小于1米時，則對相關(guān)人員進行指派，對現(xiàn)場排隊秩序進行引導(dǎo)；

（4）當(dāng)某一登機口突然增加旅客聚集密度，則關(guān)聯(lián)航班動態(tài)信息，系統(tǒng)后臺進行分析是否因航班大面積延誤而導(dǎo)致旅客聚集，并基于事件處理流程自動觸發(fā)任務(wù)進行相關(guān)工作流程指派。

在對于旅客密集區(qū)的安全管理整體構(gòu)建應(yīng)基于人類普遍行為知識理論、民航行業(yè)特殊性、行業(yè)內(nèi)積累數(shù)據(jù)樣本進行大數(shù)據(jù)分析，并結(jié)合國家方針政策、行業(yè)規(guī)范以及航站樓管理規(guī)定制定相關(guān)的處置辦法和應(yīng)急策略，使人流密度感知數(shù)據(jù)在安全體系構(gòu)建領(lǐng)域發(fā)揮重大作用。

4.3 商業(yè)價值評估

目前機場的非航收入已經(jīng)機場收入相當(dāng)可觀的比重，從國外看，例如德國慕尼黑機場2017年僅自營零售業(yè)態(tài)的商品銷售額就超過1.97億歐元（約合15億元人民幣）；新加坡樟宜機場將機場轉(zhuǎn)型為旅游目的地，吸引了眾多的中轉(zhuǎn)旅客進行旅游消費；美國明尼阿波利斯圣保羅機場每年吸引游客超過4000萬人次，其中40%是外地游客。

從國內(nèi)看，澳門國際機場的非航收入表現(xiàn)亮眼， 2019年，澳門國際機場主要運營商總體收入估算達62.7億澳門元（約合人民幣51.4億元）。其中，澳門國際機場專營股份有限公司（CAM）總收入為18.2億澳門元，比上一年同期增長16.5%；非航收入為10.24億澳門元，比上一年同期增長17.4%。

從以上例子可以看出，機場已經(jīng)從過去提供單純的供旅客值機、安檢、登機的地主服務(wù)向城市邊緣經(jīng)濟中心的角色轉(zhuǎn)換，其中商業(yè)是重要組成部分，但目前國內(nèi)機場對于商業(yè)店鋪及廣告牌價值評估尚無可信手段進行支撐，結(jié)合商業(yè)店鋪、廣告牌位置和旅客位置感知，對商業(yè)店鋪、廣告所輻射的旅客數(shù)進行評估，結(jié)合商業(yè)店鋪的位置、商業(yè)店鋪的分類、商業(yè)店鋪的步行距離、商業(yè)店鋪的特色、旅客人群的密集程度，并結(jié)合城市規(guī)劃理論，從而對商業(yè)店鋪、廣告牌價值建立一個量化評價模型，對商業(yè)價值進行精準評估。

5 結(jié)束語

基于多種人流密度信息采集方式的共享平臺的搭建，以數(shù)據(jù)賦能效益，實現(xiàn)機場航站樓運行效率的提升、安全管理能力的提升和商業(yè)收益提升，是實現(xiàn)四型機場的重要手段。