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智慧机场解决方案
一、方案背景
随着机场客流量和保障车辆的逐年增多，目前的安全管控与调度方式已经很难满足实际需求，存在重大的安全隐患，运营效率和服务质量不高，很难达到支撑千万级机场的保障需求。为构建机场预防性安全安保系统，提高本机场的安全风险防范能力，确保安全大局稳定，同时提升机场保障效率和运营效率，降低成本，提高效益，以物联网为基础的智慧机场应运而生。
山东微分电子科技有限公司（www.daodoc.com）作为国内物联网安全研究方向的领军团队，将航空安保管理体系（SeMS）先进的管理理念转化为具体的、可操作的业务流程和可执行的动作，应用于实际的外场指挥保障工作，以地面保障为突破口，通过对于威胁评估、威胁识别与预警、风险的评价、风险的缓解，实现从“事后管理”到“事前防范”的转换，由“开放管理”到“闭环管理”的转变。在很大程度上对于目前众多地面保障车辆的存在的重大安全隐患进行提前预警，提升机场的安全防范能力，而且可以提升机场保障的运行效率和管理水平，降低成本，开创“以科技保安全，以科技提效率”的机场管理运行的新模式。
方案介绍
1.项目概况
“智慧机场”是依据航空安保管理体系（SeMS）的原则和方法，以地面指挥保障为突破口，进行威胁评估、危险识别、风险评估，最后进行风险缓解相关措施，最终使风险水平降低到可接受水平。可以解决随着地面保障车辆不断增多而存在容易发生剐蹭飞机、冲撞行人、跑道入侵等安全威胁、管控人员无法知道车辆位置和保障进程等无法及时识别风险进行预警、有些车辆很难通过对讲进行调度等运营效率不高的问题，具体包括：
（1）对于车辆驶入禁驶区等违章及时提醒，以避免入侵跑道等安全事故；（2）对于车辆的位置与保障情况的全面实时管控，以便及时掌握整个机场的保障情况，安全威胁提前预警并及时采取风险缓解措施；
（3）对于地面保障出现的安全威胁及时识别，提前预警，尽快采取相应措施。（4）对于车辆调度，提高保障效率，减少航班延误，保障机场安全生产（5）
车辆轨迹回放提供安全事故，安全事故预演
（6）
对于司机违章处罚等违章管理，加强对于司机安全驾驶的规范化管理。（7）建立应急预案，为发生紧急迫降、空难情况下尽快通知车辆进行救援，并可以进行日常的应急演练。
本项目是依据SeMS的管理理念来构建一套有关地面保障的风险识别、危险预警、违章管理和风险缓解的具体措施，对于保障车辆、保障进程、驾驶员等“人、车、物、事件”等要素的安全管控，提供安全风险识别与风险缓解能力，同时兼顾安全保障流程的优化与运营效率的提升。2．威胁评估和风险管理
进行威胁评估和风险管理的重要一环就是识别相关的安全威胁。
在组织、工作环境与人员这3种因素中，一般是人员的错误与违章造成事故的发生。所以需要建设一定的防护措施，而防护措施的强弱与是否有效是由组织决策与组织流程来影响的。
对于本机场地面保障安全事故问题进行分析和识别，使用鱼刺图整理出如下：
根据上述威胁评估和风险管理，本系统主要解决在机场地面保障工作中的如下问题：（1）对于众多机坪作业车辆缺乏有效的监管而容易引发航空地面事故
（2）对于众多机坪作业车辆办法及时了解到位置和保障进程而容易引发安全事故（3）缺乏对于司机安全与违章记录没有有效记录（4）系统自动识别安全威胁，并自动提醒司机和保障人员（5）航空应急事件发生时无法有效尽快调度车辆进行应急救援
3.总体建设方案
根据满足实际地面保障车辆安全管控所急需进行建设、稳步推进的策略来进行本项目的建设，按照如下建设原则来进行：高效性、开放性、安全性、经济性、稳定性。本车辆安全管控与调度系统，通过GPS+GPRS+GIS+Internet和数据建模与分析、数据过滤等多种技术的创新与融合，来实现对于车辆和航班保障的精准管控、违规报警提醒、轨迹回放、司机违章管理与维护、车辆调度、统计分析、配置管理和管理决策等方面对于地面车辆和地面保障的全维度、全方面管控，达到如下目的：
应用上述技术，机场车辆安全管控与调度系统主要包括智能监控、智能调度、违章管理、信息查询、系统管理和系统设定子模块构成。
系统功能图解
4.方案整体
（1）系统数据流
系统数据流图如下图所示：
机场保障车辆（摆渡车，牵引车等）上加装车载台系统，车载台上有GPS模块，把车辆的信息3秒钟通过GPRS通过运营商网络通过运营商的无线网到核心网，在传输到机场信息中心机房的通信服务器，并存入所研发的专用数据库中。管理调度平台有所开发的客户端，可以访问数据库并呈现各种信息。
调度信息以同样的数据流下发给机场保障车辆（摆渡车，牵引车等）上加装车载台。（2）系统功能架构
本系统整体构架由三大部分组成：管理调度平台客户端（Clinet）、服务器（Server）、车载终端设备。项目的建设思路是采用GPS/GPRS/数据分析与处理/实时通信等技术，依托于车载终端硬件设施，通过设计基于互联网技术的管理调度平台，构建出一个专门针对机场特种车辆的的综合性信息平台。GPS模块 GPRS网络以太网管理调度平台无线网络有线网络服务器
数据流图 管理调度系统的总体层次逻辑架构如下图所示：
驾驶员管理临时调度排班导入电子围栏车辆管理用户管理越界查询超速查询里程统计收费统计历史轨迹分区监控总体监控智能调度管理配置统计查询智能监控客户端客户端客户端客户端客户端客户端互联网应用程序服务器应用程序服务器数据库服务器数据库服务器GPS车载终端TTS语音芯片LCD触摸屏按键、蜂鸣器、指示灯等GPS定位模块GPRS模块
机场智能车辆安全管控与调度平台整体架构图
管理调度平台客户端（Client）与服务器（Server）通过互联网通信，客户端从服务器获取数据，同时对数据进行处理后通过互联网再传递到服务器。服务器与车载终端通过GPRS通信，车载GPS定位模块将车辆的位置信息，通过GPRS发送至服务器存储，客户端对数据处理后传递到服务器，服务器再通过GPRS发送至车载终端。车载终端设备是该系统的核心部件之一，车辆信息的获取与传递都由车载终端实现，车载终端主要由GPS定位模块、GPRS通信模块、LCD触摸屏、语音芯片、按键、指示灯、蜂鸣器等。管理调度平台实现六大功能，详细描述见第五章。
服务器指一个管理资源并为用户提供服务的计算机软件，本系统服务器分为数据库服务器、通信程序服务器两大主要部分组成。
（3）网络拓扑结构
本系统的网络拓扑结构如下所示：
A磁盘阵列：快速高效存储信息网络交换机BA: 通信服务器B: 数据库服务器网络交换机生产系统镜像路由器网络交换机Internet防火墙：监控来自外部攻击以及出站流量客户端客户端客户端客户端
网络拓扑图
由通信服务器和数据库服务器组成服务器群，磁盘阵列主要负责数据存储和1+1热备份，部署在信息中心。通过网络交换接、路由器接入公司内网，通过防火墙访问生产系统，生产系统数据仅做镜像，不会对生产系统造成任何影响。
客户端程序部署在客户端，通过公司内部网访问数据库，本系统仅运行在机场内部运行，外部无法访问，避免来自外部的攻击和破坏。
济南机场地面安全管控与调度系统建成效果图
5.实现功能
功能图
1.实时监控功能：整体监控、实时告警、轨迹回放 2.违章管理功能：违章管理、打印违章通知单、违章查询 3.信息查询功能：航班查询、里程查询、告警查询
4.配置管理功能：车辆配置、车辆类型配置、驾驶员配置、电子围栏绘制、告警配置、设备配置、禁行区配置、权限配置、用户配置、系统配置
5.生产信息发布功能：航班信息发布、到港信息发布、离港信息发布、航班保障发布、调度信息发布
6.地面保障车辆功能：航班保障信息、到港保障信息、离岗保障信息、航班保障确认、调度信息发布、切换用户、系统配置
三、应用案例
1.济南国际机场智慧机场车辆管控与调度系统一、背景
济南遥墙国际机场是民航总局与山东省共同投资项目，与1992年建成运营，建成二十年来运营安全平稳，是山东省第二大的民用机场。济南国际机场是山东中西部济南、淄博、泰安、聊城、德州、滨州、济宁、菏泽等地市联用的具有国际通航条件的航空港，距市中心28.5公里，占地面积6200亩，是中国重要的入境门户和干线机场之一，是山东航空公司、中国东方航空公司和深圳航空公司的基地机场。2013年旅客吞吐量8,139,087人次。
随着人们生活水平的提高，飞机成为人们出行选择的重要的交通工具。同时国与国、地区的交流不断加强，开辟的航线越来越多，产生的结果：乘客、货物越来越多。为了满足机场业务的增长，提高更好地服务水平，相关部门引进了各种的服务车辆，包括引导车、摆渡车、升降车、传送带车、各种水车、食品车、油车等。停机坪的作业环境复杂，车辆增加的同时也带来一系列的安全隐患：
（1）容易引发航空地面事故，例如:刮蹭航空飞行器、撞伤（死）行人；
（2）作业车辆运行效率低下；
（3）航空应急事件发生时，不能有效调度车辆进行应急救援。
二、方案设计
为了加强机场服务车辆安全监管，微分电子研制一款设备：无线车载终端，即每一个机场服务车辆配备一个车载终端，车载终端通过GPRS模块与通信服务器通信。车载终端作用是与通信服务器通信、接受任务信息、发送GPS位置信息、语音提示。
针对机场出现的问题，微分提出的解决方法：智能车辆调度与管控。其工作流程：在有WCDMA或者GPRS无线网络覆盖的机场，通过车载终端的GPS定位模块获取位置信息，通过GPRS模块将信息发送给通信服务器。PC终端将车辆显示在电子地图上。遇到突发事件调度系统经过后台智能计算，筛选出符合条件车辆，用户选择最优的方案，执行调度命令，车载平台在收到调度信息后，会有声音、光提示，司机接受调度任务。该系统还可以观察工作人员的任务进展情况。
三、功能实现
3.1 后台应用系统：
后台应用应用系统可实现实时监控、实时告警、轨迹回放、智能调度、违章管理、信息查询、生产信息发布等功能。
3.2 地面保障车辆终端：
每台机场服务车辆配备一台车载移动终端，在车载终端上可显示各个航班的到港和离港信息以及被保障情况；在车载终端上接收指挥中心下发的调度指令。司机交班时，在车载终端上切换车辆使用的用户。
3.3 机务保障终端：
机务保障终端可显示所有的航班信息，也可查看今明天需要服务的飞机信息，并可以分配相关人员保障飞机；可以查阅航班进港检查单或者离港检查单。
四、系统特点
（1）车辆的智能化监控，及时发现问题，避免安全事故；
（2）车辆智能调度，提高保障效率，减少航班延误，保障机场安全生产；（3）车辆轨迹回放提供安全事故，安全事故预演 ；（4）应急指挥下最优化调度，将损失降到最小。
通过使用新技术来改进机场地面服务保障，实现机场车辆运行的智能化管理，强化机场车辆的安全监管，提高机场车辆的保障效率，对于提高机场整体的运行管理水平，提高航班的服务保障质量，有重大的实际意义。
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