高新技术 ２…０１…７……Ｎ～Ｏ：０…３ （ １）一… 周獬 颠产虽…一 民航空管大数据平台研究与设计 孙利强张荣 （中国民用航空青岛空中交通管理站，山东青岛２６６０００） 摘要：随着航空业的快速发展，民航空管中涉及的数据越来越多，民航空管进入到了大数据时代。大数据在民航 空管的有着广泛应用，通过分析可知，对其进行合理应用，能够促进我国航空业的发展脚步。 关键词：大数据；民航空管；协同决策 中图分类号：ＴＰ３１１ 文献标识码：Ａ 大数据是一个热门话题，目前人们对大数据的探讨分 前，越来越多应用都会涉及大数据，而这些数据包括属性 布在多个方面。大数据具有便于聚合信息等特点，对合理 内容有速度、数量、多样性等，大数据的各项属性都向更 应用大数据，可以提高创新力。大数据本身也代表一种生 加复杂性方向发展。 产力，因此加强对其的研究意义重大。 １．大数据技术 １－３处理大数据流程 处理大数据的原则如下：对数据的处理要全体，不能 抽样，要相关不要因果，注重效率，而不是精准。在对大 数据进行处理过程中，采用的方法种类有很多，目前主流 的处理流程如下：采集、导人、预处理、统计、分析、挖 １．１大数据特点 大数据具有非常丰富的特性，包含多样性、价值性、 规模性、有效性等目前对大数据的分析主要采用“４Ｖ”模 掘，依照科学的数据处理流程，可以确保最终处理结果的 型进行， “４Ｖ”模型指的是规模性、多样性、高速性、价 准确性。 值性。 １．２分析大数据的方法 ２．空管中对大数据技术的应用 ２．１平台的组成 大数据技术面临的不仅是数据量偏大问题，最为关键 的内容是分析大数据中涉及的各项内容，只有通过合理地 “民航空管设备大数据信息化分析管理应用平台”主 分析，才能从大量的数据中获取具有使用价值的信息。目 要应用在民航领域，该平台主要由４部分构成，分别为： 息实施浓缩编码过程，尔后再把经压缩处置之后的视频讯 和压缩，视频信号的压缩就是从时域、空域两方面去除冗 息、报警讯息等参数进行复式整合，进而经过信路及视频 余信息。目前，在众多视频编码算法中，影响最大并被广 功能装置传输到监控系统接受主体设备之中。另外亦可把 泛应用的算法是ＭＰＥＧ和Ｈ．２６ｘ。考虑到技术的先进性和成 音频讯息参数做予编码过程，合并到一块进行传送，并且 熟性，在变电站遥视系统中采用ＭＰＥＧ一４压缩编码。达到有声传播模式。再有，接受来自于监控平台管控主机 ２．传输技术 数字化视频可以在计算机网络（局域网或广域网）上 的控制讯息，实现云台镜头和灯光等控制，以及进行报警 的布防和撤防。 ２．基本原理 传输图像数据，基本上不受距离，信号不易受干扰， 可大幅度提高图像品质和稳定性，保证了视频数据的实时 远程监控系统核心是利用数字图像压缩技术实现视音 性和同步性。频通信，视音频信号为了在数字信道上传输，必须经如下 几步： 结语 （ｔ）数字型，即通过采样和量化，将来自摄像机的模 拟视频信号转化为数字信号； 远程监控系统实现了变电站现场的可视化管理，是对 “四遥”功能的有益补充，为实现变电站无人值守提供了 （２）数字图像压缩编码，由于数字化后的图像数据 可靠保证。远程监控系统在变电站中的应用对提高变电站 量非常庞大，必须进行压缩编码，才能在目前的信道上传 运行的安全性、可靠性，提高运行和管理的科学性，充分 输； 发挥变电站的效力，促进管理工作的现代化有重要意义。 （３）数据复合，即将压缩后的图像码流与其他如音频 参考文献 １】张珂．基于ＡＶＳ的变电站远程视频监控系统Ⅱ１．电力系统 （也经过了压缩）、报警、控制等数据进行复合，并加入 ［纠错编码，形成统一的数据流； 备。 四、远程监控关键技术 通信。２０１２（５）：６８－６９． ７８． ２］刘斌．变电站远程图像监控系统Ｕ］．山东电力技术，２０１０（４ （４）信道接口，是用于将数据发送到通信网的接口设 ［［３］蒋伟，王志强，吴立文．远程图像监控系统在无人值守变 电站的应用田．电力设备，２０１３（４）：９８． １．编码技术 ［４］陈文升，林勇锋．变电站远程数字视频监控技术的应用叽． 要想实现远程监控，需要对视频模拟信号进行数字化 华东电力，２０１１（５）：１１２． 中国新技术新产品 … 一、……一 ～…， ～一 空管设备采集系统、数据组网传输系统、大数据分布式存 的将来，加深对数据内容的分析，使空中交通预测的准确 率能够得到进一步提升，这不仅可以使空中交通的运行效 储、综合数据信息化管理系统。 在具体构成过程中，在对空管设备的运行不会造成影 率得到提升，而且确保空中交通运行的安全性。响的基础下，采用的设备的采集系统应当为目前程序、先 在协同决策过程中，对空管大数据进行应用，可以适 进的监控技术，从而完成对民航空管中涉及到的各项设备 当对先进国家应用方式进行借鉴，从而促进协同决策的发 的动态监控。数据组网传输系统的构成需要在ＡＴＭ网络的 展。现阶段，我国将系统决策视作一个工具（系统），在 基础下构建，形成一个完善的监控网络体系。综合数据信 未来可以美国应用的ＣＤＭＧＤＰ程序、机场需求图等概念进行 息化管理系统，对空管设备中涉及到的大量参数数据进行 应用，在借鉴过程中，需要结合我国的实际情况，从而促 合理处理与分析，从而为用户提供设备故障诊断、历史事 进我国系统决策工作的发展。空管大数据可以在空管风险与安全管理中应用，并 件回放等多项功能，并且实现对设备的动态监护与维护工 作内容的合理流转，从而实现对整个空管系统设备自动化 且从具体应用情况来看也取得了不错的成绩。目前，我国 管理。同时，对专家系统进行合理应用，还可以实现对设 备的维护。 ２．２平台功能的实现 该平台在具体构建过程中采用的为Ｈａｄｏｏｐ架构，是现 阶段的一种主流架构，平台将ＨＤＦＳ作为分布式文件系统， Ｈｉｖｅ为数据处理仓库，ＨＢａｓ为分布式ＮｏＳＱＬ￣ＩＪ数据库，而 并行计算则利用ＭａｐＲｅｄｕｃｅ完成。该平台在具体应用过程中 的功能十分强大，比较常见的功能有：动态监控、数据挖 掘、专家系统等。该系统在运行过程中，能够对各空管设 备采集金和监测的数据进行自动接收，具体以ＷｅｂＧＩＳ、图 形、表格等不同形式呈现，并且在具体运行过程中，提供 历史数据查询、警告等功能，对引擎进行合理分析，依据 事先设定的模型，对数据进行合理挖掘与科学分析，对空 管设备的关联性和运行趋势进行详细分析，同时还应当对 相关的维修单位，提供专家系统进行分析，从而确保维修 单位工作的顺利开展。 如果空管设备在应用过程中出现了故障，利用ＷｅｂＧＩＳ 地图将会直接闪烁报警，并且向工作人员发出警报。此 外，系统还提供了查询设备运行情况的历史信息，连接拓 扑、状态统计统计等多项强大的功能，并且为空管设备国 产化提供了强有力的数据支持。 ２－３专家系统 专家系统模块在运行过程中，主要通过空管设备领域 对涉及的数据进行深度挖掘，从而得到大量的知识，并且 将获取的知识与专家经验进行合理结合，通过具有专家推 理方法的计算机模型，对人类专家处理问题的方式进行科 学模拟，从而完成对设备故障的维修与排查。同时，专家 模块本身还具有自主学习能力，在应用过程中，可记录新 故障现象，并将该内容转化为新的知识，然后完成相应的 存储操作，以供日后使用。 该模块能够对设备发生故障前一天的运行状态和参数 进行回放，通过设备运行参数内容，结合优化决策树，对 设备出现的故障原因进行准确描述，并且采取相应的措施 对存在的问题加以解决。 ３．大数据背景下空管的发展 空管数字化系统需要大数据进行深度结合，并且需要 对涉及的内容进行深入分析，从而在未来对航空交通资源 进行更加科学的配置。现阶段，空管数字化系统更加注重 避免语音通道拥挤，尽量消除在通话过程中可能导致飞行 员和管制员在通话过程中出现的错误理解。如果，在不久 一１２一 应用的空管系统在风险和安全管理内容上，将重点集中在 事后分析上，而在大数据技术的支持下，空管风险与安全 管理与传统模式会存在较大区别。具体表现如下：一线操 作、班组管理、运行控制等空管运行的各个环节成为立足 点，其中并不包括在大数据技术支持下的安全分析平台以 及工具与方法。 在空管大数据背景下，要想对大数据技术进行合理应 用，还需要加强对大数据分析工具的研究。以２０１５年临时航 线的具体应用情况为例，对临时使用航班数量与运输总周 转比例进行分析。通过分析可知，在使用临时航线航班参 数后，回归曲线校正系数增加明显。但是，单数对航班征 程率的影响并不确定。由于在问题分析过程中，无法明确 临时航线的使用对系统容量降低情况产生的具体反应（例 如，因为天气或者其他一些客观因素产生的影响，导致原 本正常的航线，无法被继续使用，最终的结果是使系统中 可用的航班数量减少），还是在运行正常的情况下，采用 相应的增容措施，对存在的问题进行处理。因此，在日后 的问题分析过程中，应当对相关的数据进行大量采集，并 且需要加强对问题的分析与研究。由此可见，在大数据背 景下，对先进的软件平台和算法进行开发，必须掌握大 数据中的关键技术，只有这样才能使现有的资源转化为价 值，供人们使用。 结语 空管大数据平台的应用，为确保安全飞行、提高服务 质量和工作效率都打下了坚实的基础。但是，我们需要意 识到，目前我国对空管大数据的开发程度还较低，处于发 展阶段，因此必须要加强对该方面内容的研究与分析，促 进航空业健康发展。 参考文献 【１】孙亚菲，王永刚，杨建森，等．民航空管系统运行质量 监督系统的分析与设计田．计算机应用与软件，２０１５（４）： １０４－１０８＋１８５． 【２１乔宁慧．民航空管运行ｑ－危险源的识别和处理ｏ】．电子测试， ２０１５（１５）：１６３—１６４． ｆ３ｊ梁曼，戴福青，田佳，等．民航空管设施、设备系统安全 评价研究Ⅱ】．安全与环境学报，２０１３（４）：２４９—２５３． 『４Ｊ陈凯佳．浅议民航空管系统中计算机设备的应用与维护措 施田．计算机光盘软件与应用，２０１４（１１）：６９＋７１． ［５］张战波．空管大数据的概念、特征和应用Ⅱ］．中国民航飞行 学院学报，２０１５，２６（６）：１８—２１．
