顧曉緯

摘 ? 要：隨著經(jīng)濟和科技水平的進步，我國民用航空業(yè)呈高速發(fā)展的態(tài)勢，空管運行的技術(shù)要求與復(fù)雜度也不斷提高。文章通過對民航華東空管局組織開發(fā)的科研項目運行數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計并系統(tǒng)結(jié)合空管運行現(xiàn)狀和發(fā)展，探討一種在對自動化系統(tǒng)處理后的各類數(shù)據(jù)資源進行歸類處理后進行統(tǒng)計和分析、研究的方法。

關(guān)鍵詞：空管運行數(shù)據(jù);數(shù)據(jù)分析;數(shù)據(jù)挖掘

空管運行數(shù)據(jù)分析在空管設(shè)備故障排查、航班統(tǒng)計分析、異常情況處理等方面具有重要作用。通過對ODSA系統(tǒng)的開發(fā)，可以為空管運行提供準(zhǔn)確、及時的運行數(shù)據(jù)用于提升效率和科學(xué)規(guī)劃，幫助系統(tǒng)維護人員尋找、發(fā)掘運行風(fēng)險。同時，還能在后續(xù)的深度開發(fā)中，更好地挖掘、利用空管自動化系統(tǒng)大量運行數(shù)據(jù)的價值。

1 ? ?自動化系統(tǒng)運行數(shù)據(jù)統(tǒng)計和態(tài)勢分析研究項目

1.1 ?背景分析

空管自動化系統(tǒng)在不間斷的運行當(dāng)中會產(chǎn)生大量有潛在價值的數(shù)據(jù)，管制部門和設(shè)備維護部門在實際工作中都有業(yè)務(wù)分析統(tǒng)計的需求。ODSA系統(tǒng)正是為了解決規(guī)范和高效收集、分析各空管自動化系統(tǒng)的運行數(shù)據(jù)問題而存在的。

借助相應(yīng)的接口轉(zhuǎn)換模塊，ODSA系統(tǒng)將日常運行數(shù)據(jù)收集存儲在標(biāo)準(zhǔn)化數(shù)據(jù)庫中，為今后進行常態(tài)化的關(guān)鍵數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析和安全評估打下基礎(chǔ)。同時，也通過開發(fā)相應(yīng)的定量分析工具，對空管自動化系統(tǒng)運行過程中的運行負荷、設(shè)備壓力和管制流量等各種指標(biāo)進行定量分析和計算，用來幫助運行部門和建設(shè)部門不斷優(yōu)化管理程序和系統(tǒng)配置，以便采取合理、有效的措施降低風(fēng)險，更好地保障空管設(shè)備運行安全[1]。

1.2 ?系統(tǒng)特點

該系統(tǒng)的項目方案設(shè)計考慮到空管自動化數(shù)據(jù)的特點，首先，確保數(shù)據(jù)的完整性和可靠性。其次，突出統(tǒng)計的易用性和靈活性。最后，在系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)上確?？删S護性和可擴展性。

1.2.1 ?數(shù)據(jù)的完整性和可靠性

ODSA系統(tǒng)數(shù)據(jù)的處理服務(wù)和數(shù)據(jù)庫服務(wù)分離，確保數(shù)據(jù)處理的正常、可靠。同時，采用可靠的自動備份策略確保數(shù)據(jù)安全，采用權(quán)限管理確保數(shù)據(jù)的使用安全。

1.2.2 ?功能的易用性和靈活性

操作界面依據(jù)空管業(yè)務(wù)的特點進行布局?？傮w界面設(shè)計風(fēng)格符合軟件界面設(shè)計的業(yè)界通用標(biāo)準(zhǔn)。同時，可以靈活地使用已有的統(tǒng)計規(guī)則或使用基礎(chǔ)數(shù)據(jù)項自定義新的統(tǒng)計規(guī)則，以滿足新的需求。

1.2.3 ?結(jié)構(gòu)的可維護性和可擴展性

為了在維護時不會影響到自動化系統(tǒng)的運行，ODSA系統(tǒng)與外部系統(tǒng)的接口設(shè)計在服務(wù)子系統(tǒng)通信服務(wù)模塊中，保持一定的獨立性，以便接口發(fā)生變化時盡可能不需要修改主體系統(tǒng)。系統(tǒng)在硬件配置、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、接口規(guī)模和系統(tǒng)功能上應(yīng)具有很強的可擴展性和開放性。系統(tǒng)采用軟件中間件技術(shù)實現(xiàn)應(yīng)用軟件與硬件平臺無關(guān)，可移植性強。

1.3 ?功能需求

ODSA系統(tǒng)能夠滿足的用戶需求主要包括管制運行數(shù)據(jù)統(tǒng)計需求和設(shè)備運行數(shù)據(jù)統(tǒng)計業(yè)務(wù)需求兩大類。

1.3.1 ?管制運行數(shù)據(jù)的統(tǒng)計需求

管制運行數(shù)據(jù)的統(tǒng)計對象包括以下類型：（1）管制區(qū)、航路、航線、航路點、扇區(qū)飛行。（2）軍航、通航活動。（3）航班正常性、流量控制、管制員指揮量。（4）專機暨重要任務(wù)飛行。（5）航空器告警信息。

1.3.2 ?設(shè)備運行數(shù)據(jù)的統(tǒng)計需求

設(shè)備運行數(shù)據(jù)的統(tǒng)計對象包括以下類型：（1）主備自動化切換信息。（2）各節(jié)點主機運行時長、各節(jié)點資源使用情況、設(shè)備單元運行情況、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備端口信息。（3）雷達BIAS曲線、GPS時鐘、DCL使用情況。（4）雷達數(shù)據(jù)和ADS-B數(shù)據(jù)質(zhì)量分析。

1.3.3 ?其他配套功能需求

（1）接收、存儲并處理Asterix-Cat062綜合雷達信息格式輸出的數(shù)據(jù);MH/T 4008—2000綜合雷達信息格式輸出的數(shù)據(jù);MH/T 4029.3—2015自動化系統(tǒng)飛行數(shù)據(jù)格式輸出的數(shù)據(jù)。（2）必要的技術(shù)監(jiān)控和系統(tǒng)管理功能，幫助技術(shù)保障部門用戶對本系統(tǒng)的運行狀態(tài)進行監(jiān)控和管理。（3）防范與自動化系統(tǒng)互連中的安全風(fēng)險，采用可靠的物理連接方式和安全技術(shù)，能防范對本系統(tǒng)服務(wù)器的網(wǎng)絡(luò)安全攻擊和病毒攻擊[2]。

1.4 ?系統(tǒng)架構(gòu)

為了滿足上述需求，ODSA系統(tǒng)含有接口子系統(tǒng)、數(shù)據(jù)記錄、數(shù)據(jù)存儲、統(tǒng)計計算子系統(tǒng)、Web服務(wù)子系統(tǒng)和系統(tǒng)管理子系統(tǒng)幾個模塊，各模塊之間的關(guān)系及數(shù)據(jù)的傳輸存儲調(diào)用過程系統(tǒng)架構(gòu)如圖1所示。

1.4.1 ?接口子系統(tǒng)

接口子系統(tǒng)分為外部接口處理和內(nèi)部接口處理，分別用于實現(xiàn)本系統(tǒng)與外部系統(tǒng)的信息交換以及本系統(tǒng)內(nèi)部各軟件模塊間的信息交換。

外部接口處理模塊為適應(yīng)支持塔臺電子進程單系統(tǒng)接口、Asterix-Cat062綜合雷達信息接口、MH/T 4008—2000綜合雷達信息接口、MH/T 4029.3—2015自動化系統(tǒng)飛行數(shù)據(jù)接口等多種外部數(shù)據(jù)源的引接，針對每一種外部數(shù)據(jù)源，配置一個數(shù)據(jù)引接適配插件，通過標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)據(jù)接收接口進行調(diào)用，完成數(shù)據(jù)的接收及存儲工作。

1.4.2 ?數(shù)據(jù)記錄子系統(tǒng)

數(shù)據(jù)記錄子系統(tǒng)包括預(yù)處理模塊和數(shù)據(jù)記錄模塊。后者通過內(nèi)部信息接口從前者接收預(yù)加工的規(guī)格化數(shù)據(jù)后，存儲到系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫。

預(yù)處理模塊獲取外部輸入信息，根據(jù)與各外部系統(tǒng)的信息規(guī)范進行解析，然后發(fā)送到工作流引擎，讓數(shù)據(jù)記錄模塊進行下一步處理。

數(shù)據(jù)記錄模塊通過獲取預(yù)處理模塊發(fā)送的規(guī)格化信息，根據(jù)信息類別存儲到不同的數(shù)據(jù)庫表中。

1.4.3 ?統(tǒng)計計算子系統(tǒng)

統(tǒng)計計算引擎負責(zé)后臺統(tǒng)計計算，并將計算結(jié)果存儲到統(tǒng)計數(shù)據(jù)庫中。后臺計算的目的是提高前臺查詢的響應(yīng)速度，預(yù)先匯總各統(tǒng)計對象節(jié)點單位時間的數(shù)據(jù)。

后臺計算的運行方式為定時運行，需要計算的對象包括扇區(qū)、航路點和航段的分鐘、小時、日架次，包括數(shù)據(jù)的全量、增量、減量、均值、峰值等。

1.4.4 ?基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫

基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫中存儲了來自空管自動化系統(tǒng)eFeed，JADE輸出的與航空器有關(guān)的管制運行信息，主要包括航班基礎(chǔ)數(shù)據(jù)、扇區(qū)飛行記錄、航線飛行記錄、航路點飛行記錄、管制操作記錄、席位記錄、告警記錄等實體;來自塔臺電子進程單系統(tǒng)輸出的航班基礎(chǔ)數(shù)據(jù)、航班狀態(tài)記錄、跑道穿越記錄、跑道切換記錄等;來自自動化系統(tǒng)OASYS，TRACE等監(jiān)控和日志設(shè)備的自動化系統(tǒng)設(shè)備狀態(tài)、雷達運行記錄、交換機運行記錄及切換時間等數(shù)據(jù)。

1.4.5 ?統(tǒng)計數(shù)據(jù)庫

流量統(tǒng)計庫中存儲包括扇區(qū)分鐘架次統(tǒng)計、扇區(qū)小時架次統(tǒng)計、扇區(qū)日架次統(tǒng)計、航段分鐘架次統(tǒng)計、航段小時架次統(tǒng)計、航段日架次統(tǒng)計、航路點分鐘架次統(tǒng)計、航路點小時架次統(tǒng)計、航路點日架次統(tǒng)計、分鐘平均架次、分鐘峰值架次、小時平均架次、小時峰值架次等，可以滿足對統(tǒng)計數(shù)據(jù)的及時調(diào)用。

1.5 ?系統(tǒng)的應(yīng)用

通過對ODSA系統(tǒng)提供的運行參考數(shù)據(jù)以及人工核實的精確數(shù)據(jù)進行比對，ODSA提供的數(shù)據(jù)具有很高的準(zhǔn)確性。已經(jīng)在流量統(tǒng)計、臨時航線開辟決策、扇區(qū)劃設(shè)決策、空域流量管理、人員負荷管理等管制運行管理工作中提供了有效的參考。同時，為設(shè)備維護部門在設(shè)備的運行維護、故障隱患的排查、故障規(guī)律梳理等方面提供了依據(jù)[3]。

2 ? ?結(jié)語

基于空管運行數(shù)據(jù)的分析與挖掘，有助于識別風(fēng)險源、排查故障和保障航行安全。通過對空管運行數(shù)據(jù)進行有效分析，能夠幫助運行部門不斷優(yōu)化管理程序和系統(tǒng)配置，減少不安全事件要素。從歷史數(shù)據(jù)中找出潛在的有效信息，能更好地服務(wù)空管運行安全，同時，能為未來的發(fā)展規(guī)劃提供科學(xué)、準(zhǔn)確的依據(jù)。

[參考文獻]

[1]黃帆.空管運行數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)的研究與應(yīng)用[J].科技信息，2012（4）：243.

[2]蔡舒影.基于空管運行數(shù)據(jù)的風(fēng)險分析[D].南京：南京航空航天大學(xué)，2018.

[3]張文濤.基于空管運行數(shù)據(jù)的風(fēng)險識別與分析[D].南京：南京航空航天大學(xué)，2016.