机场道面数字化管理技术研究

机场道面数字化管理技术研究

谭琦

民航机场成都电子工程设计有限责任公司 四川610041

摘要：随着智慧机场概念的提出，数字化技术也不断的应用于机场的建设维护之中。智慧机场已成为我国民航机场发展的趋势，针对机场道面管理中存在的管理方法和技术手段落后的现状和问题，分析了道面数字化管理技术需求。提出道面数字化管理技术架构、管理系统的组成，阐述了机场道面数字化管理系统的功能要求，可为我国智慧机场建设提供参考。

关键词：机场道面；管理；数字化

引言

机场道面数字化管理是指依托无线传输、差分GPS定位、大数据、物联网和地理信息系统等技术，以信息高度集成为核心，建立机场道面物理实体的虚拟模型，对工作流程进行量化管理，为协同决策提供科学依据，最终实现经济高效的管理过程。《中国民航四型机场建设行动纲要》中指出智慧机场是生产要素全面物联，数据共享、协同高效、智能运行的机场。机场道面数字化管理是智慧机场建设的必由之路，智慧机场是机场在数据规模、质量以及数字化程度发展到质变临界点的产物。

1目前研究领域特征及技术

应用机场道面具有广而大的特性，如果不能及时全方位的掌握道面状况、则会提高道面管理过程中人力物力产生的附加成本。随着技术手段的更新升级，机场道面管理方式经历了从纸质记录到电子文档，再到数字化管理的演变过程，未来更将向着智慧化管理方向发展。长久以来，机场道面管理过程中都有大量的信息难以高效记录和查阅、道面属性信息与空间信息无法有效关联、机场道面状况缺乏直观显示等问题的存在，根据美国等发达国家的实践经验，GIS技术的广泛使用解决了机场道面管理的根源问题，行业从业人员借助GIS技术对机场道面管理方式进行数字化转型升级，在第一时间构建机场道面平面图和GIS模型，添加相应的属性信息，降低管理成本的同时提高管理效率。PAVEAIR系统采用PAVER的开发理念，为机场管理人员提供道面建设、维护和管理的即时和历史信息，模拟并量化道面的退化情况，辅助做出维修决策。

2道面数字化管理技术

2.1道面管理工作内容

道面建成投入运营后，在飞机荷载及环境影响下出现各类损坏，降低服务水平甚至影响飞机运行安全。为维持或提升道面服务水平，确保机场运行安全，要求对道面进行维修维护。包括道面日常巡视、日常维护、预防性养护、大中修改造、定期检测评价、维护规划与决策等一系列与道面相关的活动。如何高效、安全组织道面管理工作，科学制定养护策略是道面管理工作的核心。

2.2道面数字化管理需求

机场道面数字化管理是指综合运用计算机技术、网络通信技术、人工智能技术以及物联网技术等，将管理对象和行为进行数字化，达成管理任务和管理目标的方法。道面管理任务和目标是动态掌握道面运行状态，确保道面实时适航，并根据道面性能状况进行科学养护规划与决策，延长道面寿命，节省全寿命周期费用。在数据化方面的具体需求与技术表现为：（1）道面基础资料的数字化：道面建设资料、图纸等数据采用纸质保存，不便于查阅利用和定位。需要采用GIS系统、CAD文件、电子扫描等方式实现对飞行区道面建设资料、技术参数、地理信息等数据的数字化管理。（2）道面巡检数字化：道面日常巡检过程中车辆进出跑道路线、病害定位及记录，问题报修等需求更高效、更智能的手段和技术。需要采用移动手机终端、车载视频设备、毫米波雷达、激光扫描仪、定位终端等数字化产品和技术，实现道面损坏、跑道外来物、道面表面污染物等情况的巡视检查，保障和提升道面适航能力。（3）道面维修数字化：道面具有面广、区域大的特点，传统病害定位、维修记录和跟踪难度大，效率低，迫切需要采用移动GIS、智能手机/平板等收发道面维修任务，定位维修位置，记录道面维修信息，跟踪道面维修效果。（4）道面监测数字化：道面性能随飞机荷载、使用时间、水温环境等影响出现衰减。因此，需要进行对道面状况进行监测，传统人工测量方式工作量大、时效性低。传感器和物联网技术发展为道面性状主动感知监测提供新的技术手段。（5）健康检测数字化：运行道面需定期进行健康状况检测与评价，包括损坏等级、结构承载能力、平整度以及抗滑等。传统检测数据均以纸质报告方式进行保存，不利于数据积累、利用和决策支持，需求采用数字化技术进行管理以及可视化分析。

2.3道面数字化管理技术

道面数字化管理的主要技术和手段包括：智能感知与传感技术，4G/5G通信技术、GPS/北斗定位技术、物联网/互联网、移动/Web-GIS技术、图像和视频AI等技术。形成涵盖道面自动巡检、FOD监控、道面健康监测、数据管理、检测评价、信息协同、业务流程管理等多综合数字化管理系统。

3道面数字化管理系统组成设计

3.1软件系统组成

道面数字化管理系统软件功能模块大致可以分为：道面日常巡检维修数字化管理模块、道面性状感知/监测数据管理模块、道面基础资料数字化管理模块、道面使用性能综合评价管理模块、道面维护辅助决策管理模块、一张图数据可视化管理模块等。

3.2网络硬件系统组成

道面数字化管理系统参与者包括班组人员、技术员、决策人员等多层次。因此，数字化管理系统对工作协同、业务流转、数据传递的时效性等均有较高的要求。因此，系统应采用浏览器/服务器网络架构，融合移动互联网及web-GIS技术进行环境搭建。将系统功能实现的核心部分集中到企业服务器或云服务平台上，用户通过移动终端或PC端浏览器进行处理操作。用户通过统一界面入口进行单点登录，实现对多系统、多功能模块的操作应用，能够协同、高效地完成全部信息化工作，提高了管理质量和工作效率，实现数字化转型。具体硬件组成包括：由4G/5G移动终端、北斗定位终端、数据服务器、防火墙、网关、PC机等部分组成。机场可利用既有信息基础设施资源或重新搭建硬件环境进行系统应用部署。

3.3感知系统组成

道面感知与监测是掌握道面运行状况最为直接的方式，美国自20世纪70年代已开展研究和实践，取得较好效果。国内近几年也开始大量实践，包括在新建机场建设智能跑道系统，各类在线感知系统等。道面感知与监测系统应根据机场运行特征，道面监测需求合理制定监测方案，并安装传感器设备。例如：水损坏严重区域机场，应针对道面表面积水、地基湿度、地下水位等内容进行监测；对软土地区或高填方机场应进行沉降监测；寒区机场应对道面温度、冻胀情况进行监测等。对运行机场而言，监测设备应尽量采用非接触式或可后埋入的传感设备。Insar监测、水膜厚度非接触监测等。通过多方位感知和监测，全面了解影响道面性能的因素和道面使用性能状况的各项参数或指标。为道面适航状况评定、道面性能维持或提升、安全预警等提供数据支持。

结束语

机场道面数字化管理是时代发展的趋势，但机场道面数字化管理系统的建设是一项需要多部门协作、多环节协作和多技术运用的复杂工程。随着技术的发展，机场道面数字化管理系统建设需要不断的完善，通过移动终端解决数据实时录入和查询的问题，以期实现信息高度集成的机场道面全寿命周期数字化管理，助力智慧机场建设。

参考文献

[1]程芳.论数字化管理在首都机场运行控制中的应用[J].北京邮电大学学报，2014，5（3）：23-27.

[2]夏磊.浅谈通用机场道面管理数字化[J].科技经济导刊，2019，27（04）：203-204.

[3]刘志业.基于智能分析的机场场道数字化管理研究[D].中国民航大学，2016.

[4]李娟.基于三维扫描仪的机场道面数字化研究[D].西安电子科技大学，2017.