前沿科技在民航机场范围的应用

2020-11-16 02:11林立群
数码世界 2020年10期
关键词:自动化设备民航检测技术

摘要:本文重点介绍了当今世界方兴未艾的许多前沿科技,包括区块链、5G、大数据、物联网、云计算、人工智能,结合原有的检测技术、机器人技术,在民航机场平台打造一套万物互联的体系,预测分析各种智能设施设备如何高效协作。

关键词:民航;应用;区块链;检测技术;物聯网;自动化设备

1 应用于民航机场的前沿科技

区块链、5G、大数据、物联网、云计算、人工智能,结合原有的检测技术、机器人技术、自动控制,都是信息时代发展出的最为有效的技术手段,是构架民航机场智能保障体系有价值的“积木”。

2 技术之间的关联

我们要构筑一个未来机场,《四型机场建设纲要》完成了顶层设计,要满足“平安、绿色、智慧、人文”理念。在机场机坪范围内,所有的设备设施就要在这个指导思想的统御下工作。

首先要保证每一个微元(机械设备)是智能的,简而言之,能听得进话,听得懂话,干得好活。结合“99度理论”要想提升当前设施设备的效能,迫切需要加入智能这一要素,要对当前的机电设备进行升级。

从前的设施设备,只具有各自的单一功能,需要人来操作,控制系统基于人操作设置,不能自动驾驶,自动化程度最高达到辅助驾驶,能够提供一个友好的人机交互界面,重大指令决策都需要人来下达,或者在技术设置上采取一些技术防范措施,避免人的差错和危险动作,不能自动获取信息,不能与其他设备设施互联。例如,登机桥是建立航空器与航站楼的旅客通行的管道,靠接和撤离需要人的操作,控制期间为可编程逻辑控制器,人机交互用到触摸屏,采用较多的防撞机保护手段,在人的有限授权下可以实现自动调平(靠接飞机阶段一种高度随动模式)、自动泊位(在操作人员监控下,自动回到初始位置)、自动预靠(理想情况,操作人员监控,登机桥按照预设的路线接近飞机舱门,不能实现对接,效果不理想);牵引车用来把航空器顶推出近机位,摆正航空器行走方向,需要驾驶员操作,控制系统多采用可编程逻辑控制器,不能自动驾驶,甚至没有成规模的联动动作;行李传送带,建立航空器货仓与地面间货物的传送通道,需要人来操作,主动作单一。这些设备设施都不是智能的,需要将其进行智能改造成为自动化设备。简而言之,需要给设施设备加入独立支配自己行为的大脑和独立的感官,使之能够独立审视自身行为偏差的能力。在技术层面上,需要引入AI(人工智能技术),自动化技术、机器人技术、检测技术。下面以登机桥举例,研究单一设备升级智能设备的方法:

登机桥控制系统实际处理的数据量具有三个角度模拟量,两个长度模拟量,二百余个输入输出数字量,靠一个可编程逻辑控制器实现控制。常规需要人输入的操作指令,升降,桥头左右转,行走轮双轮的组合运动,包括前进、后退,不同角度和速度,为了实现自动化,需要工控机做上位机,替代人实现输入指令的给定,再由可编程逻辑控制器做精准执行,好比引入超级大脑,采用高级的人工智能算法;为了提高运行可靠性,需要在检测和执行环节增加技术手段。靠机过程需要实时感知距离,可以采用光电传感器和雷达传感器复合的检测技术,还可以通过毫米波雷达形成一个空间场,综合各种传感器技术,才可以保证感知的准确性,技术组合过程中,要扬长避短,避免技术局限,提高系统的稳定性。如,常用的工业雷达传感器对30cm的近距离检测不准,雨雪也影响其准确性,雾霾对光电传感器有影响,扬长避短才可以发挥优势,避免差错,得到准确的数据。在执行环节,采用不同的机构实现形式,采用电机拖动、还是液压、气动,不同的机械结构的合理组合,才能确保执行的准确性和精度。这些都是检测技术、机器人要研究的技术范围;还需要通过提高冗余度增加可靠性,如果将数据量扩充到三倍,决策可以采用少数服从多数的方式,增加控制的准确性,避免差错,数据量逐渐增加,通过数据之间的关联,找出差异性,迫切进行数据挖掘,做到明察秋毫,及时的预判,通过反复教学,收集整理数据,形成最佳路线或者轨迹,就需要采用大数据技术、云计算技术。结合以上技术,能够保障登机桥可以自动靠接、撤泊,实现自动驾驶。

现阶段,行业内努力的方向是力争逐一做到单点突破,确保每个解决单一功能的设备设施变得智能,公共交通领域的自动驾驶车辆代表了技术的最新高度和最大可能性,有很强的示范意义,借鉴通用技术使其在民航业转化是个捷径,待到智能设备普及,这种智能设备的协同才会发挥最大效能,单一突破,受限于整体环境,效能提升不大。

其次,设备之间需要互联互通。需要解决身份确认的问题,构建有信任的合作体系,单个设备执行过程需要追溯确认,需要引入区块链技术;还要有沟通效率,5G的无限通讯技术延迟能够做到毫秒,传输速度能达到10Gb每秒,一秒钟就可以传送一个大电影,让两个个体,不需要牵手,瞬间就可以感受到那个对的眼神。在人机交互上,很容易实现遥控,可以让操作者坐在中控室,像打游戏一样实况遥控一部登机桥的对接作业,中控室可以呈现多角度摄像机镜头,或者建立一个3d的空间场景,可以反馈抖动等真实操作感觉有如亲临其境。而我们的终极目标是自动驾驶,未来的某一天,登机桥与航空器进行自动对接,航空器说:“登机桥先生,您只要把头左摆2度,稍稍抬起1公分,再往前探出6公分,就可以吻到我了。”

再次,体系内还需要丰富更多的信息,包括越来越多看似不直接相关的外围信息,信息的组合关联更有价值。在机场范围形成一个互联互通的大网,将所有要素的信息注入,地理位置信息、气象信息,确保信息更全面。需要对场景中的一切做精准的标注,过去运行依靠人的时候,标注主要以视觉标注为准,通过图片、文字,让颜色、形状信息被人感知,而万物互联的体系,标注需要直截高效的被设备设施感知。车辆设施也要建立电子信标,包含位置基准信息、矢量方向信息、外观尺寸信息、运行速度信息等,构建一个空间模型,设备之间通过5G互联互通,构造相互关联的网,以此为依据,研究设备自动驾驶、自动对接,甚至规划机坪各种设备的运行体系,包括路线、避让原则、运行优先级等。借助大数据和云计算,能够感知更细微的变化,联动更细致准确,体系更安全可靠。目前,洋山港自动化程度较高,采用类似的技术应用得好。

3 万物互联中人的地位和作用思考

我们希望人能够从保障场景中撤出,不再从事繁重辛苦的劳作。在高度万物互联的体系内,不得不承认人不再满足其中的协作要求,人的退出意味着体系的效率不在受到生理限制。当一切都从生物体(人)的局限中解脱,不受对讲机等100字每分钟语言沟通限制,没有“好像、大概、差不多”的模糊信息,超脱了人的生理感官(视听)、体能的极限,不受10公里每小时的移动限制,超脱了人性,没有惰性,不会溜号,不好逸恶劳。如果有人在机坪滞留,将和FOD一样,对生产运行形成干扰,会被警告,迅速被自动化的载人小车请出场外。机场运行效能将极大解放,而且一切配合自然的就像天体运动一样。

那时,人在哪里?制定宏观规则;监管,站在复杂體系内,发现风险叫停;对自动化设备调试教习;自动化无法实现的工序的辅助;处理边际问题、接口问题;机电设备维护;成为这个体系的人机接口的延续,主要面向人的服务,提供个性化,定制化的旅客服务,情感沟通。体现以人为本,对人的服务质量极大提升,将作业人员从繁重的工作、艰苦的工作现场解放出来,给人留下的是具有比较优势的工作。

4 结论

在不久的将来,机场将是平安、绿色、智慧、人文的机场。保障效能极大提升,安全得到极大提升,机场单位小时保障架次将能提升一倍以上,事故差错率在较低的水平上,所有设备设施将采用清洁的能源,环境友好,各类污染极大降低,大部分设备设施都能自动作业,内场车辆都会提速,精准和可靠不需要低速来守护安全,新技术会形成广泛的替代,因为5G通讯导航的替代,不再需要引导车;将不会有逐级的对人的调度系统,转换成对功能模块、对设备的综合调度体系,其中包含对人的点对点的调度。

参考文献

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作者简介

林立群(1982-) ,男,辽宁抚顺人,工科学士,工程师,从事航站楼机电设备管理及维保15年。

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