關于物聯(lián)網(wǎng)在首都機場的應用與探索
作者：鄭曉敏
1 引言
物聯(lián)網(wǎng)是通信技術提升人的智能后向提升物的智能的延伸，能夠使企業(yè)更加自動化，降低生產(chǎn)成本和提高生產(chǎn)效率，提升企業(yè)綜合競爭能力；能夠更加及時的獲取信息，借助通信網(wǎng)絡，隨時獲取遠端的信息；能夠讓生產(chǎn)更加安全，及時發(fā)現(xiàn)安全隱患，便于實現(xiàn)安全的監(jiān)管和監(jiān)控；能夠整體提高企業(yè)的信息化程度。因為認識到物聯(lián)網(wǎng)可以帶來的諸多好處，它被國內外的媒體稱為“下一次的工業(yè)革命”，更是我國互聯(lián)網(wǎng)+戰(zhàn)略中的重要組成部分。
首都機場目前正處于向智慧型機場發(fā)展過程中，機場將圍繞服務化、綠色化、智能化的發(fā)展需求，運用信息和通信技術手段感測、分析、整合機場運行核心系統(tǒng)的各項關鍵信息，對包括生產(chǎn)運行保障、航空安全管理、旅客服務、商業(yè)運營和協(xié)同決策支持在內的各種需求做出智能、及時響應，實現(xiàn)機場智慧式管理和運行。物聯(lián)網(wǎng)技術作為其中所應用的一項關鍵技術，將為機場生態(tài)圈各參與方創(chuàng)造更佳體驗、更多價值、更高效率，以促進機場的可持續(xù)發(fā)展。本文在介紹物聯(lián)網(wǎng)的概念和發(fā)展狀況后，總結了首都機場在物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展道路上所做的應用探索，最后在物聯(lián)網(wǎng)方面首都機場的未來規(guī)劃方面給出了具體建議。
2物聯(lián)網(wǎng)概念與發(fā)展
2.1物聯(lián)網(wǎng)的概念
1995年比爾蓋茨在《未來之路》-書中提及了物聯(lián)網(wǎng)的概念，但當時并未形成共識。物聯(lián)網(wǎng)的概念第一次被提出是在1999年，美國麻省理工學院(MIT)的自動識別中心(Auto-ID Labs)提出的網(wǎng)絡無線射頻識別(RFID)系統(tǒng)——把所有物品通過射頻識別等信息傳感設備與互聯(lián)網(wǎng)連接起來，實現(xiàn)智能化識別和管理。2005年11月17，國際電信聯(lián)盟發(fā)布了《ITU互聯(lián)網(wǎng)報告2005：物聯(lián)網(wǎng)》，報告指出：無所不在的“物聯(lián)網(wǎng)”通信時代即將來臨，世界上所有的物體都可以通過互聯(lián)網(wǎng)主動進行信息交換。自此物聯(lián)網(wǎng)的概念正式確定。
物聯(lián)網(wǎng)(lntemet Of Things)，從英文字面上理解：Internet是計算機通過標準協(xié)議連接形成的全球性互聯(lián)網(wǎng)絡，Things是客觀世界的物理實體，組合起來就是可由唯一標識的物理實體通過標準協(xié)議形成的全球互聯(lián)網(wǎng)絡�？梢钥吹轿锫�(lián)網(wǎng)的核心和基礎仍然是互聯(lián)網(wǎng)，是在互聯(lián)網(wǎng)基礎之上的延伸和擴展的一種網(wǎng)絡，但是其用戶端延伸和擴展到了任何物品與物品之間，進行信息交換和通信。
簡單地說物聯(lián)網(wǎng)就是物與物相連的互聯(lián)網(wǎng)。那么一般的定義認為：物聯(lián)網(wǎng)是通過各類傳感裝置、RFID技術、視頻識別技術、紅外感應、全球定位系統(tǒng)、激光掃描器等信息自動采集設備，按約定的協(xié)議，根據(jù)需要實現(xiàn)物品互聯(lián)互通的網(wǎng)絡連接，進行信息交換和通信，以實現(xiàn)智能化識別、定位、跟蹤、監(jiān)控和管理的智能網(wǎng)絡系統(tǒng)。如果說互聯(lián)網(wǎng)實現(xiàn)了人與人之間的交流，那么物聯(lián)網(wǎng)可以實現(xiàn)人與物體的溝通和對話，也可以實現(xiàn)物體與物體互相間的連接和交互。
根據(jù)物聯(lián)網(wǎng)的定義，可以看出物聯(lián)網(wǎng)的服務特點，無論身處何方，只要有網(wǎng)絡，就能對任何資源進行低成本的訪問。物聯(lián)網(wǎng)服務特點模型如圖1所示。正是因為物聯(lián)網(wǎng)的定義和特點，而且?guī)缀蹩梢詰玫缴詈蜕a(chǎn)的方方面面，不難想象它將會對國家和企業(yè)的發(fā)展有著重要的戰(zhàn)略意義。
2.2物聯(lián)網(wǎng)在國內外的發(fā)展
在物聯(lián)網(wǎng)的概念確定之后，各個國家紛紛踴躍響應，認為物聯(lián)網(wǎng)是下一個推動世界高速發(fā)展的“重要生產(chǎn)力”，是繼通信網(wǎng)之后的另一個萬億級市場。2009年IBM提出“智慧地球”的概念，隨后美國更是把“智慧地球”升級為美國的國家戰(zhàn)略。同年溫家寶總理在無錫提出建立“感知中國”中心，中國的物聯(lián)網(wǎng)也在第一時間和世界同步發(fā)展。
隨著時間推移，物聯(lián)網(wǎng)在全球的認可程度越來越高，國家也不斷出臺政策支持，物聯(lián)網(wǎng)也從概念階段轉到了落地階段。物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)鏈上從嵌入式技術、芯片、網(wǎng)絡傳輸、技術標準等各個環(huán)節(jié)都飛速發(fā)展，越來越多的物聯(lián)網(wǎng)應用如雨后春筍般層出不窮，在石油、礦山、電網(wǎng)、工業(yè)、交通運輸、物流、農牧、醫(yī)療等各個領域都得到了應用和發(fā)展，電網(wǎng)遠程抄表，車輛ETC不停車繳費，遠程控制家里的電器等應用已經(jīng)深入人心。
近年來移動互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展突飛猛進，大數(shù)據(jù)和云計算等新技術也得到長足發(fā)展。云計算是實現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)智能處理功能和大數(shù)據(jù)處理功能最佳的實施手段．可以稱為物聯(lián)網(wǎng)的“身體”，提供物理基礎平臺，大數(shù)據(jù)是做智能分析決策的最佳工具，可以稱為物聯(lián)網(wǎng)的“大腦”，提供數(shù)據(jù)分析處理平臺。物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)生的感知數(shù)據(jù)構成了大數(shù)據(jù)一個非常重要的來源，是現(xiàn)實物質世界的數(shù)字化表征物聯(lián)網(wǎng)上的數(shù)據(jù)，而物聯(lián)網(wǎng)能否真正發(fā)揮作用，很大程度取決于對感知等數(shù)據(jù)的智能處理、分析、挖掘和在其基礎上形成科學決策。當然還有前端的嵌入式傳感器技術、網(wǎng)絡傳輸技術等等，物聯(lián)網(wǎng)在這些技術的促進之下也得到很大發(fā)展。
2014年德國提出了“工業(yè)4.0”的國家戰(zhàn)略，在2015年的政府工作報告中李克強總理也提出：“制定‘互聯(lián)網(wǎng)+’行動計劃，推動移動互聯(lián)網(wǎng)、云計算、大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)等與現(xiàn)代制造業(yè)結合，促進電子商務、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)和互聯(lián)網(wǎng)金融健康發(fā)展”。同時李總理還提出了“中國制造2025”的國家戰(zhàn)略，可以預見未來5-10年之間物聯(lián)網(wǎng)將會迎來一個井噴式的新發(fā)展。
3首都機場的物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展狀況
中國經(jīng)濟發(fā)展近幾年一直保持著高速增長模式，這也帶動了航空運輸業(yè)的發(fā)展，在這一的大背景之下，首都機場通過自身的努力借助時代發(fā)展的潮流，年旅客吞吐量在近五年快速增長（如表1所示），快速增長給首都機場帶來的不僅是全球第二，中國第一的榮譽，更有每天保障25萬人次，1600架次飛機起降的巨大壓力。
首都機場的核心需求是要保障持續(xù)安全，提升運行效率，節(jié)能減排，統(tǒng)一指揮監(jiān)控，提升旅客滿意度，要滿足以上需求，從信息系統(tǒng)的角度來講就必須要求滿足如圖2所示的資源信息、需求信息、過程信息、狀態(tài)信息、控制信息和環(huán)境等信息都能可視化、流程化、自動化。
機場必須不斷通過引入新的技術手段，提升信息化水平來加強綜合保障能力，以及提升員工工作效率，實現(xiàn)精細化管理，而物聯(lián)網(wǎng)技術正是其中的有效手段之一。從2010年開始首都機場就一直在做物聯(lián)網(wǎng)相關的技術儲備，不但跟進技術發(fā)展的最新動態(tài)，也時刻關注物聯(lián)網(wǎng)在民航業(yè)內應用情況。嚴格意義上講物聯(lián)網(wǎng)不算新興技術，它是多門學科的集合體，是一門融合的學科，物聯(lián)網(wǎng)要在機場得到真正的應用發(fā)展，不但要求技術創(chuàng)新，更重要的是應用創(chuàng)新。首都機場信息技術部與各業(yè)務部門積極溝通，發(fā)掘用戶需求，陸續(xù)在安全運行和旅客服務等方面進行了物聯(lián)網(wǎng)技術的應用探索。
3.1 大風監(jiān)測應用
大風天氣對機場和飛機運行都是安全隱患，大風的數(shù)據(jù)原來需要從氣象站獲取，但首都機場地域廣，有部分區(qū)域風速可能瞬時增大，氣象站的數(shù)據(jù)不能滿足運行安全的需求。首都機場首先在機坪區(qū)域建立了風速的監(jiān)測系統(tǒng)，隨后又建立了3號航站樓屋面的大風監(jiān)測系統(tǒng)如圖3所示。通過在機場不同的位置部署風速和風向的傳感器，利用移動專網(wǎng)，將數(shù)據(jù)實時回傳到指揮中心，中心可以很直觀的看到在某一個地點現(xiàn)在的風速是多大，同時還可以設置報警閡值，當風速達到報警值時及時報警通知相關保障人員進行應急準備。
通過此系統(tǒng)首都機場應對大風天氣時實現(xiàn)了環(huán)境信息的可視化，可以根據(jù)實際情況及時對應急保障方案做出調整，進一步提升運行安全。
3.2 高桿燈節(jié)能應用
高桿燈是保障機坪安全不可或缺的重要組成，為了保障機場運行安全，必須保證機坪照度要求。目前采用傳統(tǒng)的工作模式對高桿燈照明實施管理，即通過分散安裝在高桿燈內部的經(jīng)緯度時間控制器和光照度傳感器，按預先設置的固定的時間或光照度值對所有高桿燈進行定時全開或全閉控制管理。而實際上，機場作業(yè)并不是每天都有或每天都滿負荷，在夜間場地無生產(chǎn)作業(yè)或半夜以后作業(yè)工作較少的情況下所有的燈頭全部打開會造成較大的能耗浪費。在長期的運行中，首都機場的員工通過探索總結出在機坪照度滿足民航局安全運行照度要求前提下，部分高桿燈是可以根據(jù)天氣和運行狀況關閉的。我們選取了一塊停機坪進行節(jié)能改造試點。
項目采用物聯(lián)網(wǎng)技術，通過在燈桿上安裝一個無線智能照明控制器，在保障運行安全的情況下，將燈進行分組，按照預先設定好的程序以及現(xiàn)場照度傳感器的數(shù)據(jù)，智能控制每個燈桿的開關，以達到節(jié)能減排的效果。緊急情況下，可以在控制中心通過無線專網(wǎng)控制高桿燈的開關（如圖4所示）。按每天有4盞燈可以關5個小時計算，一年可以節(jié)電11萬千瓦小時，約13萬元，如果系統(tǒng)推廣到整個機場的高桿燈上，預計每年能為首都機場節(jié)約208萬元電費。
本系統(tǒng)實現(xiàn)了狀態(tài)信息和控制信息的可視化及自動化，在保障飛行安全的同時也積極響應了國家號召節(jié)能減排，可謂兩全其美。
3.3室內旅客定位應用
首都機場在保障運行安全的基礎上，一直注重提升旅客服務，在移動互聯(lián)網(wǎng)快速發(fā)展的今天，從2012年起首都機場開始研究機場室內位置的相關技術，目標是通過對室內位置服務關鍵技術研究，構建旅客綜合信息服務平臺，建立首都機場個性化服務應用示范。
該平臺通過使用Wi-Fi、藍牙(iBeacon)、手機自主傳感器等多種定位技術，構建了智能定位引擎，可以精確定位旅客在航站樓內所處的位置，同時并不會采集旅客的個人隱私數(shù)據(jù)。采集到的定位數(shù)據(jù)通過首都機場自己的大數(shù)據(jù)平臺利用時空分析技術與機場業(yè)務數(shù)據(jù)進行交叉分析，可以得出區(qū)域時間內重點區(qū)域的人流密度分布，旅客出行習慣等數(shù)據(jù)，機場可以根據(jù)分析結果調整旅客流程或商鋪及安檢的位置，有助于進一步提升旅客滿意度。同時旅客利用自身的設備結合定位數(shù)據(jù)還能實現(xiàn)在航站樓內的導航與商鋪信息提醒（如圖5所示），既滿足了旅客的需求，又能提升機場服務水平。
通過該系統(tǒng)實現(xiàn)了環(huán)境、資源、狀態(tài)等信息的可視化和流程化，有助于機場更快的對旅客服務進行調整，更能開發(fā)出更多的商業(yè)價值。
4首都機場物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展展望
除了上述提及的物聯(lián)網(wǎng)應用外，機場還實施了部分諸如泵站監(jiān)控、助航燈光管理、單兵作戰(zhàn)等系統(tǒng)應用，但機場的物聯(lián)網(wǎng)技術應用仍處于初級階段，未來機場的發(fā)展方向勢必向智慧型機場發(fā)展，物聯(lián)網(wǎng)是智慧機場不可或缺的組成部分，當物聯(lián)網(wǎng)已成為國家發(fā)展戰(zhàn)略的時候，物聯(lián)網(wǎng)技術及應用將在在首都機場“十三五”規(guī)劃版圖中發(fā)揮重要的作用。
本文認為首都機場未來的物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展將本著三個基本原則作為指導思想：一是統(tǒng)一標準，二是平臺為先，三是應用為先。
統(tǒng)一標準是指首都機場將會制定基于首都機場業(yè)務特點的物聯(lián)網(wǎng)標準，統(tǒng)一傳感器接入標準，傳輸標準，應用平臺與各應用之間的接口標準，整體架構規(guī)范，結合機場業(yè)務形成行業(yè)標準。在未來的物聯(lián)網(wǎng)建設中將會統(tǒng)一的評估所有應用需求，統(tǒng)一建設思想，統(tǒng)一建設標準，按照智慧機場物聯(lián)網(wǎng)整體架構（圖6）的規(guī)劃有序建設，盡量避免無序建設，避免投資浪費情況出現(xiàn)。
平臺為先是指為進一步推進物聯(lián)網(wǎng)技術在首都機場的快速發(fā)展，消除現(xiàn)階段物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展中的系統(tǒng)及信息孤島現(xiàn)象，參考國內外主流技術標準，構建具有首都機場自主知識產(chǎn)權的物聯(lián)網(wǎng)平臺（圖7）：建立統(tǒng)一的接入云，實現(xiàn)多種類型傳感器和智能設備的統(tǒng)一接入，包括對多種有線無線網(wǎng)絡協(xié)議（以太網(wǎng)、485總線、Wi-Fi. ZigBee、Z-Wave、Bluetooth. 433MHz等）的接入支持；建立可靠的控制云，實現(xiàn)對接入云的多個子系統(tǒng)的日�？刂�、狀態(tài)查看、遠程監(jiān)控、生命周期管理等功能；建立高效的轉發(fā)云，實現(xiàn)多個系統(tǒng)內及多系統(tǒng)間的可靠數(shù)據(jù)交換，數(shù)據(jù)共享。利用該統(tǒng)一的物聯(lián)網(wǎng)平臺，可實現(xiàn)如設備行為和用戶行為等大數(shù)據(jù)資源的多維度采集、存儲，A-CDM指揮決策系統(tǒng)的數(shù)據(jù)整合等。物聯(lián)網(wǎng)平臺有利于數(shù)據(jù)整合利用，便于實現(xiàn)深度數(shù)據(jù)挖掘，通過統(tǒng)一標準及規(guī)模效益，可有效降低物聯(lián)網(wǎng)技術拓展成本。
應用為先是指物聯(lián)網(wǎng)本質上是互聯(lián)網(wǎng)的應用拓展，與其說物聯(lián)網(wǎng)是網(wǎng)絡，不如說物聯(lián)網(wǎng)是業(yè)務和應用。應用創(chuàng)新是物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的核心，以用戶體驗為核心的創(chuàng)新2.0是物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的靈魂。那么首都機場的物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展更是需要各個部門積極提出具體的應用需求，規(guī)劃好應用場景，這樣才能真正將物聯(lián)網(wǎng)應用落地，投入到生產(chǎn)運行中。基于場內車輛高精度定位的車聯(lián)網(wǎng)建設、行李定位、到港行李時間預測、小推車定位、智能周界防護、智能安防、智能跑道、資產(chǎn)管理等等應用，不管是基于旅客體驗、精細化管理還是運行安全的，只要從最終用戶體驗出發(fā)，敢于應用創(chuàng)新，一切皆有可能。
未來首都機場的物聯(lián)網(wǎng)建設將跟進最新科研成果，與多方進行合作開發(fā)，不僅要進行科技創(chuàng)新，還要按照三個基本原則，結合國家和公司戰(zhàn)略規(guī)劃，結合應用需求，統(tǒng)一規(guī)劃，有序推進。
5結語
在首都機場向智慧機場進化的過程中，物聯(lián)網(wǎng)將充當重要角色，物聯(lián)網(wǎng)的應用和發(fā)展對首都機場在新的競爭形勢中保持高速增長和持續(xù)提升服務有著重要意義。本文從物聯(lián)網(wǎng)的概念開始引出，物聯(lián)網(wǎng)在國內外的發(fā)展狀況，介紹了首都機場在高速發(fā)展的過程中物聯(lián)網(wǎng)的應用情況，闡述了首都機場未來的物聯(lián)網(wǎng)規(guī)劃基本思路。隨著移動互聯(lián)網(wǎng)、智能硬件、云計算、大數(shù)據(jù)等技術的快速發(fā)展，20 1 5年被定義為物聯(lián)網(wǎng)元年，物聯(lián)網(wǎng)也是迎來了新的發(fā)展空間，權威機構預計到2020年全球將會有260億物聯(lián)網(wǎng)設備，可以預見物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展空間還很大，制定科學的標準，統(tǒng)籌的進行規(guī)劃發(fā)展，不但有助于物聯(lián)網(wǎng)在首都機場落地開發(fā)，更有助于整個民航機場業(yè)的物聯(lián)網(wǎng)應用發(fā)展。
6【摘要】
物聯(lián)網(wǎng)被譽為“下一次的工業(yè)革命”，各方提出的智慧地球、智慧城市、智慧工業(yè)等概念均離不開物聯(lián)網(wǎng)技術，我們國家也將其列為國家的重要發(fā)展戰(zhàn)略之一。物聯(lián)網(wǎng)的重要性不僅體現(xiàn)在國家戰(zhàn)略層面，對于各個行業(yè)，特別是對機場的發(fā)展也有很重要的戰(zhàn)略意義。首都機場在面對旅客流不斷增長以及行業(yè)競爭的雙重壓力之下，已經(jīng)意識到必須通過技術手段提升各方面的能力，從傳統(tǒng)機場向智慧機場發(fā)展。在此發(fā)展過程中，首都機場引入了物聯(lián)網(wǎng)技術，并在多個應用上做出了探索嘗試，但總體來說物聯(lián)網(wǎng)在首都機場的發(fā)展還處于初級階段，未來物聯(lián)網(wǎng)在首都機場如何發(fā)展還需要更進一步地去深入探討。本文通過對物聯(lián)網(wǎng)概念以及其在國內外發(fā)展狀況的解析，通過三個不同物聯(lián)網(wǎng)的應用示例介紹了首都機場物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展現(xiàn)狀，最后給出了對未來首都機場物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的規(guī)劃建議，并以此為機場行業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的建設發(fā)展提供參考。
