赵志昌：推进物联网应用 为民航提供支撑

赵志昌 中国民用航空局航空安全技术中心副主任 

      李家祥局长在今年的全国民航工作会议上作了《中国民航人要为建设民航强国而努力奋斗》的重要讲话，首次全面阐述了民航强国建设的意义、作用、目标、战略、途径和保障措施。这是一份指导民航强国建设的纲领性文献，为全体中国民航人指明了方向。李局长在讲话中谈到，要推进民航科技创新，为民航持续发展提供支持。民航强国建设离不开强有力的科技支撑，物联网的兴起为实现民航强国目标提供了重要手段。 

　　物联网的概念 

　　近一段时间，借助温总理所作的政府工作报告，“物联网”三个字犹如一股强劲的春风，迅速吹遍了祖国大江南北、黄河内外，成为当前最热门的科技名词，真有“忽如一夜春风来，千树万树梨花开”的景象，让人不得不驻足细观，一探究竟。 

　　什么是物联网？物联网是怎么回事？到目前为止，物联网还没有明确的官方定义，在温总理的报告中，有一句简洁的描述――“它是在互联网基础上延伸和扩展的网络”，指出了物联网的网络属性特征。但是在业界，物联网概念的真正提出可以追溯到十年以前。 1999 年，在美国召开的移动计算和网络国际会议上， EPCglobal 组织提出了物联网的概念，即：通过射频识别（ RFID ）、红外感应器、全球定位系统、激光扫描器等信息传感设备，按约定的协议，把任何物品与互联网相连接，进行信息交换和通信，以实现智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的一种网络。物联网概念正式提出后，吸引众多专家学者和机构进行探讨和研究，促进了物联网理念和技术的飞速发展。经过十年的时间，业界对物联网又有了更深的认识。随着技术的发展，传感器已不仅仅限于以上提到的这些设备，对互联网的理解业界也更加宽泛。 

　　物联网可以分为三层架构：最底层是感知层，通过各种传感器，实现对物的状态或行为的感知或控制，中间是传输层，包括各种以有线和无线为介质的通信网络实现互联互通，负责传输有关物的采集信息或控制指令（指令也是一种信息）；顶层是管理和应用层，可以对采集来的信息进行处理，并有可能发布指令去控制物的状态或行为。 

　　物联网具有三个特点：一是全面感知，即利用各种传感器可以随时随地获取有关物的信息，也可以控制物；二是可靠传输，依靠强大的互联互通网络，可以把信息实时准确地传递到所有关注的用户端；三是智能处理，可利用当前最新技术（包括云计算、模糊识别等各种智能计算技术），对海量的数据及信息进行分析和处理，对物实施智能化的控制。 

　　笔者认为，物联网之所以受到政府的重视，成为政府今后着力培育的新兴产业，首先是因为物联网是以现代信息技术、通讯技术和电子技术集成应用为核心，并能带动一系列工业领域技术发展创新的综合载体，可以为国民经济社会可持续发展提供巨大推动力。其次也是因为物联网真正实现了信息的落地。当今时代，随着互联网的普及应用，信息呈几何级数爆炸式增长，海量信息如何应用，为人类社会更好地服务，是一个巨大的课题。而恰恰是物联网可以承担起这样的功能。物联网将虚拟的网络世界与真实的现实世界联系在一起，有可能在未来极大改变人们的生活方式，使人类社会跨入智能社会。现阶段，政府和业界对物联网产业应用的共识是要着重培育行业应用示范，加快物联网落地进程，而民航，正是物联网大展身手的舞台。 

　　民航业具有开发物联网应用的内在基础 

　　民航业作为国家战略性先导性产业，是高科技应用最广泛、最直接、最集中的行业之一，民航业的高科技产业属性决定了物联网技术和应用在民航业发展的巨大空间。李局长在谈到民航业在促进关键领域科技创新方面的作用时指出，“高新科技引领着现代民航业发展，现代民航业需求催生科技创新方向，这是一个良性的互动关系。民航业科技含量高、产业链条长，其中，现代航空器和空中交通管理系统，高度集成了大量先进科技，特别是上游的航空制造业，因其产业链长，技术、资金、知识密集，可拉动材料、冶金、化工、机械制造、特种加工、电子、信息等产业的发展和创新。”可以看到，民航业对高新科技领域的内在需求和物联网的技术特点是完全一致的。 

　　从物联网技术角度来看待民航最核心的资产――飞机的话，那么飞机本身就是集各种高精尖技术传感器于一身的物体。现代航空业经过几十年的发展，大型运输飞机仪表越来越精密、自动化程度越来越高，从物联网角度也可以认为飞机的传感器越来越先进，因而无论是对飞机状态信息的采集以及对飞机的控制都越来越发达，从而提高了飞行安全水平。像目前已有应用的 ADS-B 技术以及民航局正在大力推广的 PBN 等航行新技术应用，都可以认为是基于机上传感器技术的应用案例。对飞机信息采集的不断丰富和完善，为开发具有行业特色的物联网应用打下了坚实的基础。 

　　从民航业已有的信息基础网络布局来看，民航各种专网众多，基础设施条件较为成熟。国家 863 项目“新一代国家空中交通管理系统”的实施，使得包括空管通讯网络在内的整个空管系统逐步向世界先进水平靠拢。从某种角度来说，在空管领域内，新一代空管系统的建设完全具备了物联网应用的一切特点，未来完全可以互相融合发展。除此之外，民航电子政务网络、民航商务网络都已经建立起来。这些专网或应用网络的不断发展，符合物联网作为互联网延伸和扩展的条件，为开发行业物联网应用提供了较好的基础设施环境。 

　　民航还具有众多分布广泛的业务运行系统。空管方面有空域管理系统、飞行计划管理系统、飞行流量管理系统、空中交通服务系统、航空信息系统、气象服务系统、空管自动化系统、机场和跑道动态管理系统等；航空公司方面有订座系统、代理人系统、电子商务系统、常旅客系统、运行控制系统、机务和航材管理系统等；机场方面有运行控制系统、离港系统、行李分拣系统、安检信息管理系统等，各个领域系统众多，不一一列举。所有这些业务系统，为开发行业物联网应用提供了支撑。笔者以为，今后有可能出现的行业各类物联网应用，并不是意味着全新的开发和建设，很大程度上都是在现有的业务系统基础上结合新的需求进行深化、改造和扩展而来。 

　　民航强国建设需求为开发行业　物联网应用提供了丰富的源泉 

　　一、大力开发行业物联网应用，符合民航强国建设实施战略 

　　李局长在《中国民航人要为建设民航强国而努力奋斗》的重要讲话中，阐述了实施民航强国建设的三大战略。大力开发行业物联网应用，符合这三大战略的需要。 

　　首先是实施持续安全战略。安全是民航核心的、永恒的主题。大力开发行业物联网应用，是贯彻持续安全理念，推动我国民航持续安全水平提升的重要途径。笔者以为，物联网应用的本质和目的就是监控，监视和控制对象的状态或行为。在物联网应用中，应用端通过网络，借助于传感器采集物的信息，控制物的状态或行为，而监控的目的就是为了保证被监控对象在监控者看来是“可控的”、是“安全的”，这符合民航强国建设实施持续安全战略的要求。因此，物联网在民航领域保障持续安全方面大有作为，大有用武之地，应当重点予以关注。在保障飞行安全研究方面举三个例子。比如，针对现在的超载和隐载的安全隐患治理，如果从物联网技术的角度加以研究，实现货物运载的全过程自动监控，那么这种现象可以得到根本性遏制。再如，针对跑道异物侵入或者飞机冲偏出跑道或看落错跑道安全问题研究，如果今后结合物联网技术加以研究，促进智能跑道研发取得突破，将大大提高此类问题的预防和处置能力，对安全水平的提升可作出重要贡献。另外，近些年已经开始开展对飞机飞行状态实时监控的研究，今后结合物联网架构开发，可以使对飞机飞行状态的实时监控有可能早日得以实现。笔者认为，开发行业物联网应用，至少从三个安全的角度，可以对保障持续安全作出积极贡献。一是保障运行安全，充分研究利用传感器技术和通信传输技术，实现对航空器本身飞行中的安全监控，或者保障飞行需要的各类物资、设备、设施的安全监控，可大大增强航空器的运行安全；二是保障空防安全，充分研究利用传感器技术，识别和防止各种违禁品运输夹带，可有效提高空防安全水平；三是保障财产安全，对于物的所有者，通过传感器和网络可以实时了解和跟踪物的状况，从而保障物的所有者的财产安全。 

　　其次是实施大众化战略。大力开发行业物联网应用，将有助于提高民航大众化水平。物联网是互联网的延伸和扩展，通过开发全面的应用，可以把普通大众关心的民航行业信息全方位推送到他们面前，并且增强互动，完全可以做到进一步提升民航行业服务水平，进一步拉近民航和普通消费者之间的距离。 

　　第三是实施全球化战略。大力开发行业物联网应用，可以极大增强我国民航的国际化影响力和竞争力。首先，物联网是当前世界范围内的高科技前沿研究领域，我国民航业物联网应用的成功不仅在国内恰逢其时，在国际民航界势必也会产生广泛的影响。其次，物联网本身就是一种开放的架构，就像互联网把全世界联接在一起一样，业务越是全球化布局，就越能发挥出它对业务支持的巨大能量。 

　　二、大力开发行业物联网应用，为民航强国建设路线图诠释技术解决方案 

　　李局长在《中国民航人要为建设民航强国而努力奋斗》的讲话中，还通过五条路径的阐述勾勒出民航强国建设的路线图。笔者认为，大力开发行业物联网应用，可以从科技支撑的角度，为路线图的实现提供有效解决方案。 

　　 培育具有国际竞争力的网络型航空公司 

　　目前，我国航空公司总体规模偏小，存在市场定位和战略同质化等问题，同全球航空运输业形成以洲际网络型、区域型和低成本为主体的三种航空公司的运营模式相比，我国的传统区域型航空公司面临着巨大的困境。 

　　若要实现我国大型网络型航空公司构建全球航线网络的战略规划，则必须解决多家国内航空公司共飞同一条航线带来的无序竞争、运力资源投入分散以及“内耗”等种种问题，否则必将影响我国国际航空枢纽建设的进程，大大削弱我国民航业的整体国际竞争力。 

　　物联网技术的特点，可以使网络的边缘得以延伸，使管理的最终结点落于具体货物、设备，同时可以根据需要实时跟踪监控相关货物、设备的位置和状态，这有助于管理层构建网络化管理平台，统一管理协调各航空企业的运力资源，提高单位飞行的效率，集中使用运力资源，节约整体行业成本，以产业联盟的形式应对国际挑战，从而避免无序竞争的内耗，从技术角度支持培育具有强大国际竞争力的航空公司。 

　　培育具有国际竞争力的大型航空枢纽 

　　目前，我国航线结构中是以点到点的模式为主，客货流量分散，导致航空运输市场培育困难。 

　　通过建立枢纽网络型航线结构，将原有的点到点模式整合为以若干大型航空枢纽为中心星型模式，使客货通过区域性枢纽机场中转，扩大对中小机场的航线辐射范围，达到增加航线数量的效果。同时，按照现代综合交通理念，以机场为枢纽，将机场与铁路干线网络、公路干线网络、城市轨道交通和城际铁路相连接，形成相互衔接、优势互补的一体化综合交通体系。 

　　一旦该体系建立，则必须要有强大的调度中心和信息中心相配合，集中处理、整合、调配客货资源，有序、高效地综合调度各种交通资源。通过物联网技术构建运控中心，实现实际物流与信息流的自动映射，完成信息主动落地，实现交通信息的智能处理，可以为调度中心和信息中心的构建提供强有力的支持。 

　　 推进新一代空中交通管理系统建设 

　　积极协调解决和有效开发民航空域资源，全面提升空域使用效率，是建设民航强国的重要突破点。实现民航强国，必须要构建安全高效的空中交通管理体系，优化空域和航路结构，完善全国航路航线网络，增大航路航线运行容量。 

　　正如前面提到的，物联网的兴起与相关技术的研究推广，将有助于推进以高度信息化、智能化为特点的新一代空中交通管理系统的建设，它的建设和发展已经让人看到了物联网在空管领域中的落地进程。 

　　 培育有力支撑民航强国建设的适航与维修、航油、航信和航材等保障体系 

　　民航强国，运行保障的完善化必不可少，不仅是保障效率，更要保障安全。建立健全全方位的民航保障体系需要紧跟国际新技术、新标准、新程序；需要合理布局和引导产业集群建设；需要建议各类安全管理体系，降低成本，改善服务。 

　　大力推动物联网技术的应用不仅是提高效率的重要途径，也是提高安全监管能力的有力工具。通过对重要物资设备从出厂到使用的全程跟踪监控，提升航材、航油等物资设备的适航性和综合保障能力，对航材航油等供应商进行国际化、高水平的监管，防止因市场无序或过度竞争导致失信，把安全隐患消灭在萌芽阶段，将大大提升我国民航业的安全系数，增强我国民航业的核心竞争力。 

　　李局长在讲话中明确提到，要建设“航材信息共享平台、规模采购平台和航材供应共享平台”，利用物联网技术构建将是一种必然的选择。 

　　航空安全与航空部（附）件维修、各类航材的使用密不可分，航材部件直接影响到飞行安全。如何从生产源头确保航材部件的安全符合规格，防止伪劣、翻新航材流入维修环节，是保障持续安全，支持民航强国的重要研究课题。 

　　现有的航材管理系统，根据维修管理的特点将机务维修和航材管理有机结合在一起，通过故障全程计算机管理、维修工作计算机监控和预测、航材综合管理，实现对故障分类、识别重复故障；对飞机定检、特殊间隔作业、防腐等工作，合理安排维修；对航材的订货计划、询价、订货、验收、上架入库、送修索赔、出库领用、盘库、航材价值统计、航材库存控制等实现电子化管理。引入物联网技术，给航材添加传感器――射频标签，既可完善相关数据的采集、交换手段，又可依据标签的唯一性保证航材在不同流通环节中的不可替代性，从而保护优质航材不被仿制，报废航材不被翻新后再使用，从根本上杜绝劣质产品对航空安全的威胁，为飞行安全提供强有力的保障支持。 

　　 构建功能完善的通用航空体系 

　　我国通用航空整体发展尚处于较低水平，为了满足我国日益增长的社会经济发展需求，必须扩大服务领域，提高服务能力，构建功能齐全、服务规范的通用航空体系。因此，加快通用航空发展是建设民航强国的重要内容。 

　　通用航空活动与社会生产关系密切，通过从事工业、农业、林业、渔业和建筑业的作业飞行以及医疗卫生、抢险救灾、气象探测、海洋监测、科学实验、教育训练、文化体育等方面的飞行活动满足国民经济发展的需要。通用航空活动相比于航空主流运输活动更体现跨行业、跨领域、跨部门、跨职能的服务特点。因此，推动通用航空纳入国家相关体系建设，不失为提高通用航空水平的有效途径之一。 

　　随着物联网技术在各行各业中的深入应用，通用航空可以在与相关行业的互动中受益，推动本身相关的基础设施和技术应用的发展，有利于 优化资源配置，完善行业标准， 从而提供更好的服务。因此，关注 物联网技术在通用航空领域中的应用，有利于 构建功能完善的通用航空体系， 规范社团和企业在通用航空领域的准入机制，培育出具有示范效应、产业拉动作用的重点通用航空企业。 

　　典型行业物联网应用――物联网在航空物流领域中的应用介绍 

　　民航局人教司颁发的《民航科技创新“ 1516 ”工程实施方案》中提出，要研究建设 6 大民航信息化工程，其中之一是航空物流信息平台工程。物联网的出现为航空物流信息平台工程建设提供了理想的解决方案。物联网的传感器网络应用三层架构，能够实现物品从供应地向接收地实体流动过程中信息和物品的绑定传输监控的功能。笔者认为，物联网应用于物流的解决方案相较于其他解决方案，凸显安全保障方面的突出功能，这在极其注重安全的民航领域，具有不可比拟的优势。因此，应用物联网技术实施航空物流信息平台工程，可以作为典型行业应用示范进行研究建设，争取尽早落地，为民航强国建设作出贡献。 

　　以下笔者结合自己的工作实际，介绍安技中心在这方面已经开展的一些工作。 

　　我们目前以物联网技术为核心成功开发了一套基于互联网运行的航空物流安全可视化监控系统。其总体功能是：基于确保航空安全与提高企业生产效率并重的原则，以航空集装器、食品柜 / 机供品箱的安全状态监控为切入点，依托 RFID 、 GPS/GIS 、 GPRS 等物联网相关技术，通过节点采集、实时校验、数据加密、信息集成等信息化技术，为航空公司提供方便快捷的物流安全监管手段，在有效提高航空物流安全水平的同时，又能有效提高企业对资源的管理配置能力。系统可用于航空集装器管理、危险品运输、货运安全保障、食品柜 / 机供品箱管理、航食安全保障、违禁品夹带预防等方面。另外，随着 IATA 在中国不断推动电子化货运进程，本系统完全可以与航空公司已有电子货运系统对接，甚至完全可以涵盖符合 IATA 标准规范的电子货运系统。 

　　本系统由硬件和软件两部分组成。硬件包括：航空集装器 / 食品柜 / 机供品箱身份识别标签、电子箱封、智能化读写终端和通信系统；软件包括：中央控制系统和 RFID 应用系统。 

　　本系统实施的意义在于：一是可消除货物或航食运输过程中的被窃取、被偷换的安全隐患，保障运输安全；二是可有效防止夹带危险品、违禁品现象发生，保障空防安全；三是帮助企业完善设备管理，有效防范设备遗失，保障企业财产安全；四是帮助企业进一步提高企业生产系统电子化程度，减少人为因素造成的错误，提高工作效率；五是帮助企业节约人力物力成本，合理化配置资源，实现资源整合、资源优化，提高资产的有效利用率，从而提高企业的核心竞争力，也符合国家和企业低碳环保的要求。 

　　大力开发行业物联网应用的四点建议 

　　过以上的讨论可以看到，物联网在民航领域确实有着广泛的应用前景，所以对于如何做好物联网应用开发，真正服务于民航强国建设，笔者提供以下四条建议： 

　　一是要充分发挥政府的引导作用。温总理政府报告中的一句话就让物联网火遍大江南北，政府在行业物联网应用的研究建设中也将扮演关键角色。物联网点燃了大家的热情，但切忌盲目发展，无序竞争。政府可以通过广泛调研和组织专家探讨，先期确定几个有突出应用价值的领域，在每个领域中重点扶持一到两个有突出示范作用的项目，以点带面，分阶段分步骤实施，同时做好跨部门协调工作，争取实施一个该领域的水平就上一个台阶，切实为民航强国建设作贡献。 

　　二是鼓励联合，走产学研结合之路。物联网应用开发应当是技术主导、需求驱动。物联网的技术是以信息技术、电子技术、通信技术为核心的多种技术的综合集成，很少有一家机构能够在所有技术上都领先，因此应当鼓励走联合开发之路，特别是行业内外的强强联合。同时，应用来自于实际的需求，应当鼓励一线业务单位积极参与，和研究机构紧密结合，使物联网应用解决实际业务问题。 

　　三是物联网应用开发要做到标准先行、规范先行。物联网的终端触角一直到物，要使物的信息在整个网络内实时流通，准确识别，准确处理。为了保证信息在各个环节上的共享交换，首先要对物的信息标准化，要规范化描述一件物品的典型特征。这是保证物联网应用成功的基础。所以，随着物联网的兴起，数据定义、数据标准、数据接口规范等就显得尤为重要，特别是如果要让全世界都能识别一种物品，那么它的数据标准就必须是全球化的。所以，再次可见，我们国家要大力发展物联网产业对我国夺取全球产业链制高点具有重大意义，谁的物联网做得好，就有可能成为全世界工业界遵循的标准，就有了话语权。我们民航搞物联网，要注意如果有国际标准和国家标准，那就要遵循这些已有的标准来做，如果还没有标准，那么我们做出来以后，就要力争成为国家的甚至国际的标准。 

　　四是物联网应用开发要与信息安全建设并举。物联网的信息安全问题已经被学界所论及。由于物联网应用直接触及到物，一旦发生信息安全方面的问题，很可能比互联网上信息安全问题造成的危害更严重。对此问题要引起足够的重视，因此，在开发物联网应用的同时信息安全保障应当作为必不可少的内容之一，要加以充分考虑。 

　　结语： 

　　2010 年可以说是中国物联网的元年，随着温总理政府报告中明确指出要“大力培育战略性新兴产业，加快物联网的研发应用”，预计国家和各级政府将出台一系列物联网发展相关的产业政策，国务院、发改委、工信部、科技部等部门也都有出台相关产业扶持政策来加速促进中国物联网产业发展。物联网作为国家的重点战略规划，与民航持续安全的理念、民航强国的目标息息相关。“小荷才露尖尖角”，我们民航要抓住当前国家有利的产业政策机遇，加快物联网在民航领域中的应用研究，促进物联网在民航业的快速发展，真正利用物联网带来的科技创新为民航强国建设提供强有力的支撑。