物聯網技術在機場智能化系統中能做什么
建筑工程2018年09月29日
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物聯網技術在機場智能化系統中能做什么？本文以機場業務為主要線索，梳理了機場業務中人、車、資產、器具、行李/貨物等基于物聯網定位的部分應用。
一、智慧機場
在經濟全球化的時代，機場是連接世界的橋梁和紐帶。“十三五”期間，民航將建設京津冀、長三角和珠三角三大世界級機場群，中國機場業將迎來一個全新的發展階段。而在未來大數據、云計算、互聯網＋等前沿技術的驅動下，智慧機場建設已成為有效手段和必然結果。本文主要介紹物聯網技術在機場項目中的應用。
二、物聯網技術的歷史
物聯網這個概念，在美國早在2000年就提出來了。當時叫傳感網。其定義是：通過射頻識別（RFID）、紅外感應器、全球定位系統、激光掃描器等信息傳感設備，按約定的協議，把任何物品通過物聯網域名相連接，進行信息交換和通信，以實現智能化識別、定位、跟蹤、監控和管理的一種網絡概念。
機場引入物聯網技術實現了自動分揀和配送行李系統，通過RFID技術是現，同時有些機場利用RFI技術實現安全巡檢、設備設施巡檢、周界防范等應用，不用行業也使用該技術開發不同的使用場景。
2.1RFID技術
射頻標簽是產品電子代碼（EPC）的物理載體，附著于可跟蹤的物品上，可全球流通 并對其進行識別和讀寫。RFID（Radio Frequency Identification）技術作為構建“物聯網” 的關鍵技術近年來受到人們的關注。RFID 技術早起源于英國，應用于第二次世界大戰中辨別敵我飛機身份，20 世紀 60 年代開始商用。RFID 技術 是一種自動識別技術，美國國防部規定 2005 年 1 月 1 日以后，所有軍需物資都要使用 RFID 標簽；美國食品與藥品管理局（FDA）建議制藥商從 2006 年起利用 RFID 跟蹤常 造假的藥品。Walmart，Metro 零售業應用 RFID 技術等一系列行動更是推動了 RFID 在全 世界的應用熱潮。2000 年時，每個 RFID 標簽的價格是 1 美元。許多研究者認為 RFID 標 簽非常昂貴，只有降低成本才能大規模應用。2005 年時，每個 RFID 標簽的價格是 12 美分 左右，現在超高頻 RFID 的價格是 10 美分左右。RFID 要大規模應用，一方面是要降低 RFID 標簽價格，另一方面要看應用 RFID 之后能否帶來增值服務。歐盟統計辦公室的統計數據表明，2010 年，歐盟有 3%的公司應用 RFID 技術，應用分布在身份證件和門禁控制、供應 鏈和庫存跟蹤、汽車收費、防盜、生產控制、資產管理。
2.2LPwan技術
低功耗廣域物聯網（LPWAN）是為物聯網應用中的M2M通信場景優化的，由電池供電的，低速率、超低功耗、低占空比的，以星型網絡覆蓋的，支持單節點最大覆蓋可達100公里的蜂窩匯聚網關的遠程無線網絡通訊技術。
該技術是近年國際上一種革命性的物聯網接入技術，具有遠距離、低功耗、低運維成本等特點，與WiFi藍牙、ZigBee等現有技術相比，LPWAN真正實現了大區域物聯網低成本全覆蓋。
目前LPWAN技術尚未形成統一的標準，Sigfox,LoRa,Telensa,PTC等都是比較典型的LPWAN技術。LPWAN本身是相對于2G/3G/4G/5G LTE-MTC等WWAN而言的一個相對概念，對此業界尚無清晰、嚴格的定義。根據相關機構統計物聯網接入量會達到百億以上，而低功耗、中低速率將占據90%左右市場。
智慧機場主要體現在智慧生產、智慧服務、智慧安全、智慧商業、智慧管理領域，提升服務水平，實現機場內部工作人員，空管、民航公司、海關等外部單位，流程化管理與聯動。
3.1資產定位
航站樓內行李推車的管理一直是個難點，推車存量清點與推車回收速度過度依賴與人員的主動性。在手推車上安裝只能定位標簽，可以通過航站樓內部署的藍牙信標進行室內定位，并將位置通過LPwan方式以分鐘級間隔定時回傳到后臺，管理人員可以方便的了解推車位置數量而進行有效的調度，保證資產循環使用效率做到最大。
機場對施工人員帶入內場的工器具有非常高的管制要求，為避免工器具遺失在跑道區域對航空器帶來的損害，除在進場、出場時做好清點工作，還可為工具綁定定位裝置，實現工具與人員的關聯，當工具與人員間距超出警戒值時，及時提醒工作人員，方便遺失工器具的尋找。
3.2行李與貨物
目前，行李系統的分揀依賴兩種技術:條碼（一維碼）和RFID。部分大型機場已經實現了場內行李分揀的RFID改造，對離港行李使用射頻標簽進行自動分揀。但由于各機場RFID改造的推進進度不一，部分國內和國際機場仍僅支持條碼方式，使RFID標簽無法全程使用。
為解決行李丟失問題，需要在運輸過程中設置節點予以跟蹤、定位。例如在行李分揀區邊界設置RFID標簽讀取控制器、行李/貨物裝機前使用便攜設備（條碼手套、配置RFID讀取功能的反光背心等），實現行李/貨物等關鍵流程節點的跟蹤，確認各子流程是否正常，標記狀態，縮小丟失行李的尋找區域，減少行李尋回的時間。
3.3人員
機場區域的人員可粗略劃分成內部工作人員、臨時人員和旅客。其中，內部工作人員和臨時人員需要在停機坪/跑滑區、內場道路、航站樓等重點區域實現定位、管理和調度。旅客的服務范圍較廣，從機場外部任意區域、機場停車位到航站樓內公共區域均有可能。停機坪/跑滑區和內場道路區域屬于露天場所，定位方式采用GPS/北斗定位為主，回傳可采用LTE專網。為每一位內場工作人員配置定制專網手持終端，實現對工作人員的實時定位、對講、調度任務交互、管理和調度。
鑒于機場的高安全性要求，臨時人員進入機場內場和航站樓辦公區域需要進行嚴密監管。現行管理辦法要求臨時人員由機場內部工作人員全程陪同和監管，但臨時人員人數較多，無法做到一對一陪同，特別是施工期間，臨時施工隊散布面積較大，增加了監管難度。借鑒社矯的先進經驗，可以給進入內場的臨時人員逐一配備手環、工牌、反光背心等可穿戴定位設備，將臨時人員的位置信息實時上傳至后臺，定位其行動軌跡，實現越界告警、軌跡回溯等功能。
旅客對智慧機場的服務需求主要體現在三個方面:一是出行流程的通行性需求。二是信息獲取的便捷性需求。三是出行環境的舒適性需求。旅客從出發地前往機場之前，智慧旅客服務系統可以通過旅客的具體位置，結合高德路況信息，為客戶推薦最優出行方式和預期時間，同時可以提供一鍵叫車、一鍵值機等便捷服務，節省旅客時間。
人員在航站樓內定位需要適用于室內的定位方式。可以在航站樓內密集部署藍牙信標，并繪制室內地圖。工作人員的手持終端、臨時人員的穿戴設備、旅客的手機等設備可以利用藍牙定位方式，實現在航站樓內的軌跡跟蹤。基于室內定位應用，旅客可以通過智慧機場APP實現航站樓內餐飲、購物等服務的導航，引導客戶通過安檢、規劃登機路徑，全面提升機場的商業價值和旅客感知。
3.4車輛
車輛可以劃分為動力車輛與無動力車輛兩類。其中，動力車輛包括旅客擺渡車、保障車輛等燃燒油料或消耗電能的車輛，其特點是可以通過簡易改裝為車載終端設備提供長期穩定外供電；無動力車輛主要指行李拖車、掛車等無動力牽引車輛。
車輛調配是保障航空器的重要環節，掌握車輛的類型、實時位置和忙閑狀態，可以將保障任務分配給最合適的車輛去執行，從而提升車輛利用率、降低保障車輛的無效往返時長，實現保障人、保障車、保障物資的匹配與綁定，交由復雜事件引擎自動調度或人工干預，實現車輛的智慧化調度。
動力車輛可配置支持差分GPS的車載終端，實現亞米級定位精度，通過機場LTE專網實現定位數據回傳和調度指令的下發。
無動力車輛因無法提供穩定外供電，定位手段和精度需要作適當妥協，通過安裝具備拆卸報警功能的GPS定位設備，提供基于LORA或NB-IOT等LPWAN等方式的分鐘級定位數據回傳，實現資產管理、粗略位置信息的獲取和調度。電池持續工作時間是影響無動力車輛管理的關鍵因素，已有實測案例表明采用10分鐘間隔發送定位數據，電池可持續工作6個月之久。
目前，智慧機場的建設還未形成統一的系統體系和行業規范，近年來國內各大型機場投身的智慧機場建設，屬于結合自身特點在各個智慧化領域的積極探索和實踐。從技術發展角度來看，云計算、物聯網、大數據和人工智能等技術的引入，是智慧機場發展的必然方向。物聯網技術為智慧機場提供了一套信息采集和接入技術，可以實現海量信息的采集，為智慧機場的輔助決策系統提供了依據和支撐。
一、智慧機場
在經濟全球化的時代，機場是連接世界的橋梁和紐帶。“十三五”期間，民航將建設京津冀、長三角和珠三角三大世界級機場群，中國機場業將迎來一個全新的發展階段。而在未來大數據、云計算、互聯網＋等前沿技術的驅動下，智慧機場建設已成為有效手段和必然結果。本文主要介紹物聯網技術在機場項目中的應用。
物聯網這個概念，在美國早在2000年就提出來了。當時叫傳感網。其定義是：通過射頻識別（RFID）、紅外感應器、全球定位系統、激光掃描器等信息傳感設備，按約定的協議，把任何物品通過物聯網域名相連接，進行信息交換和通信，以實現智能化識別、定位、跟蹤、監控和管理的一種網絡概念。
機場引入物聯網技術實現了自動分揀和配送行李系統，通過RFID技術是現，同時有些機場利用RFI技術實現安全巡檢、設備設施巡檢、周界防范等應用，不用行業也使用該技術開發不同的使用場景。
射頻標簽是產品電子代碼（EPC）的物理載體，附著于可跟蹤的物品上，可全球流通 并對其進行識別和讀寫。RFID（Radio Frequency Identification）技術作為構建“物聯網” 的關鍵技術近年來受到人們的關注。RFID 技術早起源于英國，應用于第二次世界大戰中辨別敵我飛機身份，20 世紀 60 年代開始商用。RFID 技術 是一種自動識別技術，美國國防部規定 2005 年 1 月 1 日以后，所有軍需物資都要使用 RFID 標簽；美國食品與藥品管理局（FDA）建議制藥商從 2006 年起利用 RFID 跟蹤常 造假的藥品。Walmart，Metro 零售業應用 RFID 技術等一系列行動更是推動了 RFID 在全 世界的應用熱潮。2000 年時，每個 RFID 標簽的價格是 1 美元。許多研究者認為 RFID 標 簽非常昂貴，只有降低成本才能大規模應用。2005 年時，每個 RFID 標簽的價格是 12 美分 左右，現在超高頻 RFID 的價格是 10 美分左右。RFID 要大規模應用，一方面是要降低 RFID 標簽價格，另一方面要看應用 RFID 之后能否帶來增值服務。歐盟統計辦公室的統計數據表明，2010 年，歐盟有 3%的公司應用 RFID 技術，應用分布在身份證件和門禁控制、供應 鏈和庫存跟蹤、汽車收費、防盜、生產控制、資產管理。
低功耗廣域物聯網（LPWAN）是為物聯網應用中的M2M通信場景優化的，由電池供電的，低速率、超低功耗、低占空比的，以星型網絡覆蓋的，支持單節點最大覆蓋可達100公里的蜂窩匯聚網關的遠程無線網絡通訊技術。
該技術是近年國際上一種革命性的物聯網接入技術，具有遠距離、低功耗、低運維成本等特點，與WiFi藍牙、ZigBee等現有技術相比，LPWAN真正實現了大區域物聯網低成本全覆蓋。
目前LPWAN技術尚未形成統一的標準，Sigfox,LoRa,Telensa,PTC等都是比較典型的LPWAN技術。LPWAN本身是相對于2G/3G/4G/5G LTE-MTC等WWAN而言的一個相對概念，對此業界尚無清晰、嚴格的定義。根據相關機構統計物聯網接入量會達到百億以上，而低功耗、中低速率將占據90%左右市場。
智慧機場主要體現在智慧生產、智慧服務、智慧安全、智慧商業、智慧管理領域，提升服務水平，實現機場內部工作人員，空管、民航公司、海關等外部單位，流程化管理與聯動。
3.1資產定位
航站樓內行李推車的管理一直是個難點，推車存量清點與推車回收速度過度依賴與人員的主動性。在手推車上安裝只能定位標簽，可以通過航站樓內部署的藍牙信標進行室內定位，并將位置通過LPwan方式以分鐘級間隔定時回傳到后臺，管理人員可以方便的了解推車位置數量而進行有效的調度，保證資產循環使用效率做到最大。
機場對施工人員帶入內場的工器具有非常高的管制要求，為避免工器具遺失在跑道區域對航空器帶來的損害，除在進場、出場時做好清點工作，還可為工具綁定定位裝置，實現工具與人員的關聯，當工具與人員間距超出警戒值時，及時提醒工作人員，方便遺失工器具的尋找。
3.2行李與貨物
目前，行李系統的分揀依賴兩種技術:條碼（一維碼）和RFID。部分大型機場已經實現了場內行李分揀的RFID改造，對離港行李使用射頻標簽進行自動分揀。但由于各機場RFID改造的推進進度不一，部分國內和國際機場仍僅支持條碼方式，使RFID標簽無法全程使用。
為解決行李丟失問題，需要在運輸過程中設置節點予以跟蹤、定位。例如在行李分揀區邊界設置RFID標簽讀取控制器、行李/貨物裝機前使用便攜設備（條碼手套、配置RFID讀取功能的反光背心等），實現行李/貨物等關鍵流程節點的跟蹤，確認各子流程是否正常，標記狀態，縮小丟失行李的尋找區域，減少行李尋回的時間。
3.3人員
機場區域的人員可粗略劃分成內部工作人員、臨時人員和旅客。其中，內部工作人員和臨時人員需要在停機坪/跑滑區、內場道路、航站樓等重點區域實現定位、管理和調度。旅客的服務范圍較廣，從機場外部任意區域、機場停車位到航站樓內公共區域均有可能。停機坪/跑滑區和內場道路區域屬于露天場所，定位方式采用GPS/北斗定位為主，回傳可采用LTE專網。為每一位內場工作人員配置定制專網手持終端，實現對工作人員的實時定位、對講、調度任務交互、管理和調度。
鑒于機場的高安全性要求，臨時人員進入機場內場和航站樓辦公區域需要進行嚴密監管。現行管理辦法要求臨時人員由機場內部工作人員全程陪同和監管，但臨時人員人數較多，無法做到一對一陪同，特別是施工期間，臨時施工隊散布面積較大，增加了監管難度。借鑒社矯的先進經驗，可以給進入內場的臨時人員逐一配備手環、工牌、反光背心等可穿戴定位設備，將臨時人員的位置信息實時上傳至后臺，定位其行動軌跡，實現越界告警、軌跡回溯等功能。
旅客對智慧機場的服務需求主要體現在三個方面:一是出行流程的通行性需求。二是信息獲取的便捷性需求。三是出行環境的舒適性需求。旅客從出發地前往機場之前，智慧旅客服務系統可以通過旅客的具體位置，結合高德路況信息，為客戶推薦最優出行方式和預期時間，同時可以提供一鍵叫車、一鍵值機等便捷服務，節省旅客時間。
人員在航站樓內定位需要適用于室內的定位方式。可以在航站樓內密集部署藍牙信標，并繪制室內地圖。工作人員的手持終端、臨時人員的穿戴設備、旅客的手機等設備可以利用藍牙定位方式，實現在航站樓內的軌跡跟蹤。基于室內定位應用，旅客可以通過智慧機場APP實現航站樓內餐飲、購物等服務的導航，引導客戶通過安檢、規劃登機路徑，全面提升機場的商業價值和旅客感知。
3.4車輛
車輛可以劃分為動力車輛與無動力車輛兩類。其中，動力車輛包括旅客擺渡車、保障車輛等燃燒油料或消耗電能的車輛，其特點是可以通過簡易改裝為車載終端設備提供長期穩定外供電；無動力車輛主要指行李拖車、掛車等無動力牽引車輛。
車輛調配是保障航空器的重要環節，掌握車輛的類型、實時位置和忙閑狀態，可以將保障任務分配給最合適的車輛去執行，從而提升車輛利用率、降低保障車輛的無效往返時長，實現保障人、保障車、保障物資的匹配與綁定，交由復雜事件引擎自動調度或人工干預，實現車輛的智慧化調度。
動力車輛可配置支持差分GPS的車載終端，實現亞米級定位精度，通過機場LTE專網實現定位數據回傳和調度指令的下發。
無動力車輛因無法提供穩定外供電，定位手段和精度需要作適當妥協，通過安裝具備拆卸報警功能的GPS定位設備，提供基于LORA或NB-IOT等LPWAN等方式的分鐘級定位數據回傳，實現資產管理、粗略位置信息的獲取和調度。電池持續工作時間是影響無動力車輛管理的關鍵因素，已有實測案例表明采用10分鐘間隔發送定位數據，電池可持續工作6個月之久。
目前，智慧機場的建設還未形成統一的系統體系和行業規范，近年來國內各大型機場投身的智慧機場建設，屬于結合自身特點在各個智慧化領域的積極探索和實踐。從技術發展角度來看，云計算、物聯網、大數據和人工智能等技術的引入，是智慧機場發展的必然方向。物聯網技術為智慧機場提供了一套信息采集和接入技術，可以實現海量信息的采集，為智慧機場的輔助決策系統提供了依據和支撐。
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