探秘数字孪生技术——如何让智慧机场更加高效智能？

Posted 2023-02-15

在《智慧民航建设路线图》文件中，民航局明确指出，智慧机场是实现智慧民航的四个核心抓手之一。这一战略性举措旨在推进数字化技术与航空产业的深度融合，为旅客提供更加智能化、便捷化、安全化的出行服务，进一步提升我国民航发展的水平和国际竞争力。

智慧机场数字孪生解决方案是创建一种轻量、可交互的基于 Web 的智慧机场 3D 可视化解决方案，以青岛胶东国际机场为背景，聚焦机场的全局和航站楼两个主要区域，通过多元的可视化手段呈现机坪、廊桥、跑道、飞机、边检海关出入境区、旅客安检区和行李提取区等。解决方案将推进数字化管理模式，以机场服务能力、运维水平、建设能力、全域协同运营等维度为基础，推动航站楼服务的智能化，飞行区的少人化，以及旅客和货物的联程联运。

通过第一人称视角身临其境地浏览客舱布局、座位间距和机载设施等信息，管理者可以享受全新的视觉效果，获得更直观的巡检体验。

以机坪为核心的机场运输作业区域，提供各种地面服务，如旅客、货物装卸、停放和机务维修。全篇应用 Hightopo 自研 HT 图形引擎，数字孪生机坪内飞机、廊桥、停机位、联络道、滑行道和车辆等关键对象。通过实时监测和多维度综合分析，实现对机位分布、飞机停靠、廊桥状态、航班状态、出港离港状态、跑道开闭状态和车辆状态的管理。

面板中航班信息集中呈现全部廊桥与飞机当前或历史的运营状态（工作中/已计划/空闲中/待登机/安检中）。

这个方案支持动态告警监测机制，可以监测飞机容量、机位冲突、机位机型不匹配等情况，并与机位容量、进出港航班数量、机位调配进行联动分析。

通过多方位监测机场机位的实况信息，可以在 7*24 小时内实现异于常态事件的实时预警告警，实现机场机位的平衡管理、动态预警和联动控制，为机场资源管理和调度提供数据支持。工作人员可依据监测到的机位容量、进出港航班量、机位调配等参数，对机场机位实况展开可行性并行分析。

图扑可通过对接 API 数据接口，以三维建模技术对飞机结构进行立体呈现，并以数据面板形式浮现维修中心内各飞机基本信息、检修状态、计划完成时间等关键内容。以建立文件记录的形式有效追踪历史作业流程规范，实现维修记录数字化、维修方案可视化、沟通协作网络化的全流程管理。

运用自研 HT 渲染引擎，数字孪生多类型机型。以 360° 旋转展示，满足指挥中心直观查看设施机型的整体结构，以及与执飞飞机之间信息的实时共享。通过把飞行的实时数据接入可视化大屏，实现实时监控当前客机载客量、机型、机龄等基本信息及状态。

可视化设计可以实现对地面服务作业态势的实时追踪和历史流程的高效溯源比对。同时，通过高亮和透视等效果，能够清晰展示廊桥内人员行走路径、飞机座舱结构，以及行李拖车和牵引车与飞机的运作工况。这些功能和特点提高了机场地面服务作业的可视化程度，使得机场管理者能够更加全面地了解机场的运营状况，从而更加精准地进行资源调配和指挥，提高机场的运行效率和安全性。

制作流畅得动画交互效果，真实复现引导车引领飞机进港停靠-各类保障车辆靠近检修-货运车辆输送货物-牵引车牵引飞机出港全流程。通过实时追踪和安全预警机制，可以有效地提高机坪作业车辆的管理和安全性。可视化、互动和透明的方式展示机坪车辆的位置和状态，以及对潜在的安全风险进行实时监测和预警。机场管理部门更好地掌握机坪作业车辆的运行状况，及时发现和解决问题，确保机场的正常运行。

通过传感装置监测跑道、滑行道、机坪、联络道等的飞机基本信息、飞行状态、位置等参数，实现了道面沉降精准监测、道面安全情况感知等多元跑道智能化服务。同时，这也避免了因错误的评判跑道状态而导致飞机落地后冲出跑道的事故再次发生。

机场跑道内的助航灯光是为了在夜间或能见度较低的白天，辅助飞机驾驶员正确地判断飞机到跑道入口的距离和方向，并保证飞机安全进近和着陆。通过搭载智能感知元件，对跑道内助航灯设备得实时状态监测和历史数据进行精准查询，从而实现对灯光系统的实时巡检。同时，该软件还可以通过三维可视化监管，对助航灯设备的空间位置分布进行监测。

允许通过单击目标照明设备的名称、类型、数量、状态、工作时间和其他参数进行查询，并在一个大屏上显示所有设备的当前运行状态。该平台为超过预定义阈值的设备提供报警功能，工作人员可以根据报警信息制定合理的维护计划。这有助于降低机场导航灯的维护成本，同时提高检查和维护工作的效率。

通过图扑软件的天气雷达或气象管理可视化业务系统，工作人员可以模拟和复现场景内的多种气象变化，监测关键指标如风力、积水、降雪等，并进行综合性评判分析。

为了优化地面管制指挥席的航班滑行规划及减少地面滑行冲突事件的发生，图扑软件利用高亮流光效果对各飞机滑行路径进行清晰展示，以便地面工作人员能够统一、共享、集中规划航班滑出顺序及滑行路径。此外，软件通过与后台数据接口对接，实时上传飞机位置坐标信息，并依据分配结果规划路径，确保滑行路径可以同步动态刷新。通过这种方式，固化滑行路线，形成闭环滑行交通流，减轻地面工作负荷。

图扑软件的动画效果可以实现孪生飞机在进港降落、滑行、归至停机位的全过程逼真展示，让工作人员能够直观生动地了解整个过程的动态情况。