【烽巢網(wǎng)】
夜幕下，燈火輝煌的數(shù)字孿生機場現(xiàn)代大氣，一架架飛機有序起降，一臺臺地面車輛接駁引導。每條航線上，飛機的機翼狀態(tài)、起落架開合與否，航速、海拔、經(jīng)緯度實時同步，整片空域的繁忙度與健康度直觀呈現(xiàn)。
這聽起來很像航空模擬經(jīng)營游戲，卻真真切切地在51WORLD和中國民航科學技術(shù)研究院共同研發(fā)的“云鏡系統(tǒng)”中，得到了實現(xiàn)。與游戲不同的是，數(shù)字孿生機場接入了真實、即時的航空、航站和地勤數(shù)據(jù)，可以達到“所見即所得”，極大地助力機場方面提升運行效率，降低管理成本。
01 疫情助推機場智慧化
突然其來的新冠疫情，使全球民航業(yè)遭遇數(shù)十年未有的寒冬。國際機場理事會發(fā)布報告稱，疫情將使2020年全球客運量減少五分之二，同時機場收入減少約50%，損失總額將超過760億美元。而全球航空運營商今年客運收益也將預計同比下降44%。在這種嚴峻的形勢下，綜合運用數(shù)字孿生、大數(shù)據(jù)、云計算、人工智能等科技手段，提升機場作為航運樞紐的運行管理效率，是當務之急。同時，機場作為傳統(tǒng)基建的核心組成部分，承擔著保障社會民生和經(jīng)濟發(fā)展的重大責任，也是復工復產(chǎn)的關(guān)鍵一環(huán)。
▲飛機實時起降
今年1月，民航局印發(fā)《中國民航四型機場建設行動綱要(2020-2035年)》，提出了“平安、綠色、智慧、人文”四型機場的建設要求，同時指出要“利用智慧化的措施和手段來實現(xiàn)”。2020年正是“四型機場”建設的開局之年。
目前，民航局已經(jīng)確定了“首都機場智慧機場建設項目”“北京大興機場智慧機場建設項目”、“廣州白云機場智慧機場建設項目”、“深圳機場未來機場建設項目”等23個標桿示范項目。
盡管民航管理部門與機場方面意愿強烈，但為機場進行數(shù)字孿生升級并不簡單。
首先，機場作為航空轉(zhuǎn)運樞紐，需要對飛機狀態(tài)、遠近空域、地上地下、公交客流等情況了如指掌，涉及到的系統(tǒng)紛繁復雜：如場面監(jiān)視雷達、機坪全景監(jiān)控系統(tǒng)、機場系統(tǒng)決策系統(tǒng)(A-CDM)、航延信息發(fā)布系統(tǒng)、空管協(xié)同系統(tǒng)、氣象觀測系統(tǒng)、航站樓樓宇管理系統(tǒng)(IBMS)等，系統(tǒng)集成難度非常大。
其次，從場景側(cè)看機場業(yè)務，可以大致分為航空側(cè)、航站側(cè)、地勤側(cè)，而實際管理中則涉及機場運營指揮中心(AOC)、航站樓運營指揮中心(TOC)、機場地面交通中心(GTC)、當?shù)厥姓块T(如軌道交通、衛(wèi)生防疫部門)、公安系統(tǒng)等多部門協(xié)同。但這些部門間的數(shù)據(jù)往往是缺乏互通，造成了機場管理中的一個個數(shù)據(jù)孤島。
最后，傳統(tǒng)機場管理系統(tǒng)本身，也存在數(shù)據(jù)空間屬性欠缺、場景割裂、交互界面不直觀等挑戰(zhàn)。
這些問題都需要在新型機場指揮系統(tǒng)中得到解決。
02 三個“統(tǒng)一”，搭建數(shù)字孿生機場
針對上述難題，51WORLD與中國民航科學技術(shù)研究院共同打造了一套為機場量身定制的數(shù)字孿生系統(tǒng)——“云鏡系統(tǒng)”。
目前，該系統(tǒng)已在北方某機場落地部署。
較傳統(tǒng)的平面數(shù)據(jù)中心，“云鏡”能夠映射與反饋飛機在空間坐標上的起降狀態(tài)、巡航態(tài)勢、停機坪安全監(jiān)測，賦予車輛和航行器真實地理空間坐標，打通機場數(shù)據(jù)，提升信息化管理的應用效果和業(yè)務效率。
支撐這套系統(tǒng)的建設標準，被凝煉為“三個統(tǒng)一”——即統(tǒng)一標尺、統(tǒng)一口徑、統(tǒng)一界面：
統(tǒng)一標尺是為機場的管理對象、管理數(shù)據(jù)、信息流程賦予統(tǒng)一、相同的坐標系，使系統(tǒng)可以明確飛機、地勤車輛、IOT終端、乘客與工作人員等對象的位置與狀態(tài)。
51WORLD與航科院團隊在整合機場的BIM、3DMAX、CAD、GIS等空間數(shù)據(jù)的基礎上，利用51Urbandata引擎，快速生成L2-L3精度數(shù)百平方公里的空域和城市底板，以及L3精度的航站樓、機坪道路劃線，映射綁定真實地理信息坐標系，構(gòu)建了機場數(shù)字孿生底板，為綜合管理打下基礎。
統(tǒng)一口徑是將面監(jiān)視雷達、機坪全景監(jiān)控系統(tǒng)、機場系統(tǒng)決策系統(tǒng)(A-CDM)、航延信息發(fā)布系統(tǒng)、空管協(xié)同系統(tǒng)、氣象觀測系統(tǒng)、航站樓樓宇管理系統(tǒng)(IBMS)、IOT系統(tǒng)、視頻監(jiān)控、周界安防系統(tǒng)等多格式、多形式、多內(nèi)涵的數(shù)據(jù)統(tǒng)一接入系統(tǒng)，滿足機場管理聯(lián)防聯(lián)控的要求。
▲航空器管理界面
雙方團隊還預設了可以被真實運行數(shù)據(jù)驅(qū)動的管理對象，如飛機、地面車輛等。它們都擁有獨立語義，可以單獨或聯(lián)動管理，構(gòu)成動態(tài)數(shù)字孿生的對象。
比如，驅(qū)鳥車、擺渡車、牽引車、掃雪車、除草車等地面作業(yè)車輛的數(shù)字孿生體，就是通過位置、車速、轉(zhuǎn)彎角度等數(shù)據(jù)驅(qū)動，可以實時了解車輛目前和過去的工作狀態(tài)。一旦發(fā)生事件事故，可立即回查。
▲地面車輛管理
統(tǒng)一界面是通過信息集成、解決方案集成(SOA)和單點登錄(SSO)等方式，實現(xiàn)“一屏管機場”。同時，依據(jù)管理條例，為人員、崗位、用戶設置不同的操作與數(shù)據(jù)權(quán)限，保障機場管理的嚴謹性，也照顧到人員協(xié)同的靈活性。
在地坪、航站樓的場景精度足夠高時，還可以引入人流熱力、車輛動力學、V2X仿真、無人駕駛訓練、交通流仿真等業(yè)務，在數(shù)字孿生機場界面中預演應急管理和機場建設方案，為管理者提供直觀的決策依據(jù)。
值得一提的是，工作人員可以使用輕便的移動端，通過51WORLD云渲染技術(shù)，達到和大型主機一樣的操作體驗和視覺效果，并對機場設備進行反向控制，確保系統(tǒng)的高利用率。
03 數(shù)字孿生機場：解決當下，面向未來
機場一旦擁有了數(shù)字孿生的能力，就可以提升數(shù)據(jù)分析、業(yè)務管理的效率，為機場管理中的各類難題，提供直觀、可視化的解決路徑，使機場管理方享受數(shù)字孿生帶來的技術(shù)紅利。
在航空側(cè)，系統(tǒng)著重管理空域雷達、航班排班、航班實時監(jiān)控和回查、跑道起降占用、空域安全、不明飛行物闖入、天氣、能見度、管制信息等功能。
▲飛行器空中姿態(tài)
以空域及航線繁忙度為例，通過對每條航線的時間占用比分析，可以分析出航線單線的繁忙熱力圖。最后對所有航線進行疊加，通過體元柵格的方式便可以獲得直觀的繁忙度監(jiān)測。
這個結(jié)果背后的復雜數(shù)據(jù)，在傳統(tǒng)大屏模式下，往往需要多個界面進行承載，以三視圖的方式分別呈現(xiàn)，并經(jīng)過專業(yè)人員的解讀和識別，才能轉(zhuǎn)化為可讀性信息。在云鏡系統(tǒng)里，管理人員可以在一個界面內(nèi)，輕松地進行航班、航線管理，優(yōu)化起降安排。
在地勤側(cè)，通過51WORLD視頻融合技術(shù)，監(jiān)控視頻被融合進數(shù)字孿生體，結(jié)合部署在機場周界的各類傳感器，便可實現(xiàn)停機坪的安全管理功能，對違規(guī)闖入、違規(guī)作業(yè)、超速超時作業(yè)等行為第一時間做出告警，確保作業(yè)安全。
▲地面車輛管理界面
隨著今后數(shù)字孿生機場精度的提高，還可以計算出監(jiān)控盲區(qū)和可視域，分析安全度分布，幫助機場管理方設計安防策略，做到未雨綢繆。
在航站側(cè)，可以進行公共交通、樓宇管理、游客服務等功能的加載，與數(shù)字孿生泛園區(qū)解決方案進行銜接。
同時，為了配合國家新基建和“四型機場”的建設要求，云鏡系統(tǒng)平臺上還加入了V2X通訊、激光/毫米波/視覺、車輛動力學、無人駕駛訓練集、高級流程仿真(APS)對接等能力。后續(xù)，無人擺渡車、無人物流車可以在同一平臺上實現(xiàn)數(shù)字孿生，方便機場擴展有關(guān)業(yè)務。
04 結(jié)語
機場作為一座城市的交通樞紐，是城市展示其智慧建設成果的門戶與窗口，其“智慧、綠色、安全、人文”的形象，將會為一座城市增光添彩。
▲降落模擬
參與項目的51WORLD 售前方案及生態(tài)伙伴部部門經(jīng)理張焜棋認為，“四型機場”的建設，需要統(tǒng)合新型智能城市基礎設施與傳統(tǒng)城市基礎設施雙重建設，而數(shù)字孿生技術(shù)則是新老基建的重要的耦合點和支撐能力。
此次項目的成功落地，離不開中國民航科學技術(shù)研究院在民航安全、運行和發(fā)展各領(lǐng)域的專業(yè)建議與深厚積累。51WORLD則提供了領(lǐng)先的數(shù)字孿生產(chǎn)品和服務。雙方對各自的業(yè)務能力和技術(shù)實力都給予了高度評價。
未來，51WORLD 與中國民航科學技術(shù)研究院將繼續(xù)圍繞新基建和十四五規(guī)劃，在智慧機場、數(shù)字孿生機場、“四型機場”建設等方面攜手合作，助力我國民航業(yè)的長遠健康發(fā)展。
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