陳云

摘 要：民機試飛由于其風(fēng)險系數(shù)較高的特點，對其運行監(jiān)控是十分必要的。本文對民機試飛智能監(jiān)控系統(tǒng)的建設(shè)進行簡單探討。首先分析了智能監(jiān)控系統(tǒng)包含的功能模塊，并對各個功能模塊進行介紹;然后對系統(tǒng)架構(gòu)進行淺析;最后對智能監(jiān)控系統(tǒng)未來的發(fā)展方向進行探討，供相關(guān)學(xué)者參考。

關(guān)鍵詞：民機試飛;智能監(jiān)控系統(tǒng);運行狀態(tài)監(jiān)控

0 引言

在民航業(yè)內(nèi)對于航班的運行監(jiān)控是非常重視的，航班的運行監(jiān)控不僅僅關(guān)系到運行效率，也關(guān)乎飛機安全。民用飛機的試飛工作通?？梢苑譃榭蒲性囷w、設(shè)計優(yōu)化和批產(chǎn)試飛等幾個類別，由于試飛工作是對飛機的性能進行驗證，存在高風(fēng)險系數(shù)的特性，因此對于試飛飛機運行的監(jiān)控工作顯得更為重要。在試飛全過程中，不僅僅要監(jiān)控飛機本身各個系統(tǒng)的工作狀態(tài)，對于飛機的準備情況、現(xiàn)場保障執(zhí)行、空中運行狀態(tài)、氣象情報影響等因素也需要統(tǒng)籌兼顧，從航空安全的角度，不安全事件的發(fā)生往往是多個維度的風(fēng)險疊加導(dǎo)致[1]。因此試飛智能監(jiān)控系統(tǒng)在建設(shè)時應(yīng)當(dāng)盡可能多維度的兼顧，輔助工作人員高質(zhì)量、高效率地完成相關(guān)工作。此外，航班運行有相對固定的航路航線和運行時刻，試飛工作由于其對外界條件有特殊的科目要求，導(dǎo)致飛行計劃多變，且飛行區(qū)域和航路也經(jīng)常臨時變化。本文將對試飛智能監(jiān)控系統(tǒng)建設(shè)問題加以討論，從系統(tǒng)所需的功能模塊、系統(tǒng)架構(gòu)和系統(tǒng)未來發(fā)展三個方面進行淺析。

1 系統(tǒng)功能模塊

試飛智能監(jiān)控系統(tǒng)在監(jiān)控方面至少應(yīng)包含以下幾個部分：試飛氣象監(jiān)控、航行情報監(jiān)控、試飛現(xiàn)場監(jiān)控、飛機參數(shù)監(jiān)控、運行狀態(tài)監(jiān)控、試飛任務(wù)監(jiān)控。并且基于以上功能模塊，引伸出系統(tǒng)交互模塊、用戶管理模塊等。下面分別對功能模塊進行簡析。

試飛氣象監(jiān)控是智能監(jiān)控系統(tǒng)的重要組成部分，由于試飛任務(wù)對氣象的特殊要求，許多任務(wù)需要捕捉轉(zhuǎn)瞬即逝的氣象窗口，因此對氣象的監(jiān)控提出了高要求。試飛氣象監(jiān)控應(yīng)包含試飛任務(wù)開展地區(qū)一定范圍內(nèi)的詳細氣象數(shù)據(jù)，在呈現(xiàn)方式上最好能三維立體呈現(xiàn)和數(shù)值化呈現(xiàn)等多種方式。隨著信息技術(shù)的發(fā)展，在氣象監(jiān)控模塊不應(yīng)該局限于對現(xiàn)時刻氣象信息的呈現(xiàn)，更需要對未來一定時刻內(nèi)氣象的準確預(yù)測。

航行情報監(jiān)控模塊需要對航行情報進行收集并及時更新[2]。數(shù)據(jù)要需要收集NAIP、AIP、NOTAM等數(shù)據(jù)，并且需要對其深度融合;在智能監(jiān)控系統(tǒng)中，最好能夠?qū)C場、空域、航路進行三維構(gòu)建，并且情報限制數(shù)據(jù)能夠數(shù)字化展示和處理。航行情報的收集可以根據(jù)試飛任務(wù)的要求進行篩選。

試飛現(xiàn)場監(jiān)控更多面向試飛多地開展的情況，由于試飛飛機經(jīng)常外場開展試驗，針對外場的試驗開展情況，地面保障情況，飛機維護情況等需要實時掌控。智能監(jiān)控系統(tǒng)可以在外場關(guān)鍵位置設(shè)置遠程監(jiān)控攝像實現(xiàn)對外場現(xiàn)場的實時視頻監(jiān)控。同時也可以應(yīng)用遠程塔臺技術(shù)，實現(xiàn)在主基地對各個外場的遠程指揮和監(jiān)控。

飛機參數(shù)監(jiān)控模塊是針對飛機系統(tǒng)的監(jiān)控。系統(tǒng)接入飛機遙測數(shù)據(jù)，提取飛機各個系統(tǒng)的關(guān)鍵參數(shù)，針對各個系統(tǒng)定義預(yù)警邏輯。當(dāng)飛機系統(tǒng)異常并達到預(yù)設(shè)閥值時，智能監(jiān)控系統(tǒng)自動發(fā)出預(yù)警，并直接定位到相關(guān)系統(tǒng)的所有參數(shù)，供現(xiàn)場監(jiān)控人員分析和決策。

運行狀態(tài)監(jiān)控需要融合飛機遙測參數(shù)、ACARS數(shù)據(jù)、ADS-B數(shù)據(jù)[3]、北斗數(shù)據(jù)對飛行過程中飛機內(nèi)部和整體的信息進行監(jiān)控。在整體系統(tǒng)中，通過關(guān)聯(lián)處理飛機參數(shù)與外界條件信息，實現(xiàn)自動告警功能，例如危險天氣影響安全高度告警、飛機高度低于空域高度告警、飛機飛出空域范圍告警等。

其他模塊例如系統(tǒng)交互、用戶管理、數(shù)據(jù)管理等與其他系統(tǒng)差異較小，可以根據(jù)用戶特點、數(shù)據(jù)特點、場景需求等進行個性化定制，在系統(tǒng)實際搭建過程中進行具體定義，此處不加以詳細敘述。

2 系統(tǒng)架構(gòu)

試飛智能監(jiān)控系統(tǒng)涉及多地試飛、不定時段試飛、不定地點試飛等情況，在系統(tǒng)架構(gòu)建設(shè)時應(yīng)考慮遠程訪問、系統(tǒng)24小時運行的情況。由于數(shù)據(jù)量較大，并且實時計算、關(guān)聯(lián)處理的情況較多，因此采用B/S架構(gòu)，將數(shù)據(jù)處理集中在云端服務(wù)器執(zhí)行，用戶使用計算機在瀏覽器中遠程讀取服務(wù)器處理結(jié)果并進行展示是較好的選擇。同時也利于系統(tǒng)升級與維護。另外在系統(tǒng)建設(shè)時，由于試飛數(shù)據(jù)的保密要求，數(shù)據(jù)不能通過互聯(lián)網(wǎng)傳輸，需要建立專網(wǎng)或者利用企業(yè)內(nèi)網(wǎng)對系統(tǒng)進行訪問，對系統(tǒng)的安全防護方面要加強建設(shè)。

根據(jù)第1章介紹的系統(tǒng)功能模塊，系統(tǒng)應(yīng)該包含一個運行計算中心服務(wù)器，該服務(wù)器應(yīng)該連接企業(yè)內(nèi)網(wǎng)，另需多臺服務(wù)器收集氣象、情報、視頻監(jiān)控等信息，供中心服務(wù)器提取數(shù)據(jù)。為了系統(tǒng)安全，在中心服務(wù)器與這些服務(wù)器之間需加入安全網(wǎng)閘等設(shè)備隔離，軟件層面也做好安全防護。用戶可以通過企業(yè)內(nèi)網(wǎng)對系統(tǒng)進行訪問。

3 系統(tǒng)未來發(fā)展探討

試飛智能監(jiān)控的發(fā)展是與技術(shù)發(fā)展緊密相關(guān)的。早期飛行監(jiān)控系統(tǒng)可能只有飛機的位置、高度、速度等信息，實現(xiàn)對飛機的定位即可[4]。隨著硬件性能的升級、軟件技術(shù)的進步，對信息的收集速度、處理速度、處理方法都有較大提升。未來技術(shù)發(fā)展可能帶動系統(tǒng)發(fā)展，大體分為以下幾個方面。

（1）信息處理。技術(shù)升級帶來信息傳遞與處理速度的提升，因此系統(tǒng)的信息計算能力也會得到加強，對數(shù)據(jù)的挖掘與利用能力都會有大幅提升。例如隨著深度學(xué)習(xí)技術(shù)的應(yīng)用，現(xiàn)在氣象方面對局部地區(qū)的短期氣象精準預(yù)報能力有了很大提升;飛機參數(shù)也會隨著通信技術(shù)發(fā)展實現(xiàn)全量參數(shù)的實時下傳和處理;這些都將給系統(tǒng)帶來大幅的提升。

（2）信息顯示。在用戶端使用體驗中，信息交互與顯示是極為重要的方面。飛機運行監(jiān)控以從二維顯示往三維顯示方向發(fā)展。隨著地圖建模與立體顯示技術(shù)成熟應(yīng)用，計算機CPU與GPU的處理性能提升，在三維建模的地圖平臺上疊加顯示實時的三維氣象信息已經(jīng)可以實現(xiàn)，這能給用戶帶來更多的信息量。

（3）用戶交互。系統(tǒng)的流暢性、界面設(shè)計的友好程度、操作的便捷性都影響到系統(tǒng)與用戶交互的表現(xiàn)[5]。系統(tǒng)軟硬件的升級支持系統(tǒng)流暢運行，系統(tǒng)界面和系統(tǒng)操作都會隨著系統(tǒng)投入應(yīng)用以后收集的用戶反饋不斷改進與提升。而且技術(shù)的發(fā)展可能帶來新的交互方式，例如在未來監(jiān)視系統(tǒng)監(jiān)視飛機運行時，可能出現(xiàn)全息投影顯示，并加以手勢感應(yīng)控制。

4 總結(jié)

本文對民機試飛所用的試飛智能監(jiān)控系統(tǒng)建設(shè)進行探討，包含系統(tǒng)功能模塊、系統(tǒng)架構(gòu)和系統(tǒng)未來發(fā)展三個方面。隨著信息技術(shù)的不斷發(fā)展，許多新興技術(shù)投入應(yīng)用，試飛智能監(jiān)控應(yīng)該及時使用合適的技術(shù)，不斷進步，實現(xiàn)更準確、更全面、更實時的試飛監(jiān)控功能。但是在應(yīng)用新技術(shù)時需要注意系統(tǒng)的穩(wěn)定性，系統(tǒng)穩(wěn)定運行在試飛運行監(jiān)控中是首要要求。在智能監(jiān)控系統(tǒng)建設(shè)時，對于交互、安全等方面也是需要著重考慮的點。交互設(shè)計需要在使用過程中進行不斷改進升級，在系統(tǒng)安全方面要及時更新相關(guān)設(shè)備，升級防護策略，保證系統(tǒng)安全、流暢運行。

參考文獻：

[1]王永剛.航空公司運行風(fēng)險因子交互作用規(guī)律研究[J].中國安全生產(chǎn)科學(xué)技術(shù)，2012（5）：111-115.

[2]曹燕.淺談航空情報在確保飛行安全的重要作用[J].中國戰(zhàn)略新興產(chǎn)業(yè)，2019（40）：241-242.

[3]張召悅，韓邦村，高春燕.基于數(shù)據(jù)融合的ADS-B/ACARS空域監(jiān)視系統(tǒng)設(shè)計[J].航空計算技術(shù)，2013（4）：91-94.

[4]牟奇鋒.空中交通管理中的防撞策略問題研究[D].西南交通大學(xué)，2010.

[5]黃聰美.多屏互動的用戶需求及其交互設(shè)計研究[D].華中科技大學(xué)，2015.