“物联网+”：智慧机场建设新引擎 ——浅析物联网技术在机场的应用及其发展趋势

作者：杨晨寅、练旭华、廖洁璟、张冀伟   开锐管理咨询

发表期刊《空运商务》

摘要

物联网作为继个人计算机、互联网之后，当今世界最具发展潜カ的产业之一，正在有力带动传统产业转型升级，引领战略性新兴产业发展，推动社会生产和经济发展方式的深度变革。同时，随着我国航空运输业的持续快速发展，机场已经成为区域发展的重要抓手。本文通过解析物联网技术在机场内不同场景下的应用及发展趋势，总结我国机场在利用物联网建设智慧机场方面的关键要点。

引言

当前，新一轮的工业革命正席卷全球，以大数据、人工智能、云计算等为代表的新一代信息技术对产业发展的引领作用愈发强烈。物联网作为新一代信息技术的重要领域， 近年来快速发展，产业规模飞速壮大，技术和应用体系不断丰富，正逐渐步入商业模式创新的关键时期。

同时，随着我国航空运输业的快速发展，机场的吞吐量屡创新高，亟需借助物联网技术提高运营保障能力。另一方面，作为每个城市人流、物流、信息流的集散高地，机场同时也是物联网技术创新的绝佳实践场景。本文结合物联网技术特点与机场内的场景特征，探讨物联网技术在机场的应用及趋势，并为机场的建设提供相应的建议。

物联网概念与趋势

物联网内涵及其意义

物联网，顾名思义就是指的万物互联。过去的通信网络，不论是固定网络还是移动冏络，连接的是人与人，是人与人传递信息的桥梁；而物联网连接的是人与人、人与物、物与物，是万物传递信息的桥梁。更广泛地，物联网的概念不仅指的是万物之间的通信连接管道，更指的是，人们通过对万物终端所产生的信息进行感知、采集，利用物联网络汇集海量数据，并对这些数据进行收集、分析、处理，再将结果展示或通过物联网络反馈回终端并指导終端行为的这一整个价值创造过程。

物联网作为继个人计算机、互联网之后，当今世界最具发展潜カ的产业之一，正在有力带动传统产业转型升级，引领战略性新兴产业发展，推动社会生产和经济发展方式的深度变革。智慧城市，智能网联汽车、智能家电、智能机器人、可穿戴设备等，数以百亿计的新设备将接入万物互联的网络。据研究机构Gartner的最新预測，2020年全球联网设备数量将达到260亿个，物联网市场规模将达到1.9万亿美元。国内方面，根据中国通信院数据，截止2018年中期，我国物联网产业总体规模已达1.2万亿，完成了工信部2016年提出的十三五物联网产业规模1.5万亿的80％，发展飞速。同时，公众网络M2M连接数已达到5.4亿，全国产值超过10亿元的骨干企业已达到120家，制定了81项国家和行业标准，形成了5个特色产业聚集地。到2020年，我国物联网产业规模将达到1.5万亿元，公众网络M2M连接数将突破17亿。可以预见，未来物联网必将对社会发展、经济发展、科技领域和民生领域产生巨大影响。

物联网技术及应用发展趋势

技术创新推动物联网的发展。自下而上来看，物联网四大层次分别为：感知层(芯片/传感器)、网络层(芯片/通信模组/通信网络)、系统层(平台/操作系统)和应用层(智能终端/集成应用)。物理层和通信层的成本曲线决定了物联网产业的门槛高低和普及程度。现阶段我国物联网产业发展仍是重点关注物联网基础设施层面的技术突破，将传感器产业作为战略性新兴产业的重要发展方向。而物联网将会在与大数据、云计算、NB-IoT、5G等技术的交织推动中前行：物联网、大数据、云计算都是人工智能AI的基础；NB-IoT和5G作为蜂窝移动通信网络中低速与高速的代表，对物联网发展至关重要。随着5G技术的逐步成熟，人工智能算法的迭代升级，物联网技术迎来了全面爆发的阶段。

图表 26 物联网技术体系

从应用的角度看，全球物联网应用出现三大主线。 一是面向需求侧的消费性物联网，即物联网与移动互联网相融合的移动物联网，创新高度活跃， 孕育出可穿戴设备、智能硬件、智能家居、车联网、健康养老等规模化的消费类应用。二是面向供给侧的生产性物联网，即物联网与工业、农业、能源等传统行业深度融合形成行业物联网，成为行业转型升级所需的基础设施和关键要素。三是智慧城市发展进入新阶段，基于物联网的城市立体化信息采集系统正加快构建，智慧城市成为物联网应用集成创新的综合平台。

机场内场景下物联网的四大应用领域

通过物联网提高旅客满意度

物联网技术的应用正在不断提升旅客的服务体验。通过蓝牙信标、NFC标签、Wi-Fi和地理位置功能，机场运营人员可以精确定位乘客位置，并在适当时间为他们提供相关服务，实现服务升级。

英国伯明翰机场实施了一套解决方案来评估和预测等待时间。该系统通过部署使用混合蓝牙和Wi-Fi连接的传感器来检测移动设备，如智能手机和平板电脑，一旦检测到，就会向这些设备发送诸如旅行时间、等待时间和乘客移动模式等信息。通过在乘客移动设备屏幕上分享诸如实际等待时间预期等信息来减少乘客的焦虑感，让乘客感觉更放松，并帮助他们更好规划旅程。

丹麦比隆机场安装了物联网公司Blip Systems的客流监测系统，用于监测从停车场到登机口的乘客流量、队列和停留时间。数据将实时收集，工作人员也可以做出主动决定，以改善客流，例如，比隆机场表示，能够使用这些数据来鼓励乘客在特许区域花费更多时间。这样做将最大限度提高非航空收入，并最大限度减少运营变化对客流的影响，同时提升乘客体验。

在行李分拣追踪查找方面，机场通过物联网技术的应用，给每位乘客随机托运的行李上粘贴RFID电子标签，电子标签中记录旅客个人信息、出发港、到达港、航班号、停机位、起飞时间等信息；行李流动的各个控制节点上，如分捡、装机处、行李提取处安装电子标签读写设备。 当带有标签信息的行李通过各个节点的时候，RFID读写器会读取这些信息，传到数据库。实现行李在运输全流程中的信息共享和监控。

通过物联网提升运行保障效率

机场通过采用包括物联网及商业智能技术，实施智能旅客流量及排队管理技术，以帮助提高值机、安检、边检、行李提取整个旅程的效率。在航站楼旅客通行的主要区域安装传感器，并集成旅客流量管理系统、不同的机场及航空公司运营系统，实现实时监控，使机场可以预测值机、安检、边检区域的流量，并向机场运行保障人员提供信息，通过排队管理、事故管理以及基于旅客流量预测分析的资源分配功能，有效地调配机场资源，从而提高运营效率，提升旅客满意度。

物联网技术可根据航班异常情况，实时重新分配航空器保障设备设施。若飞机延误需变更航战楼、登机口，通过物联网技术，利用传感器、可穿戴设备、预测性分析、资产追踪和维护工具的预测分析，在飞机着陆及靠桥之前，向运行保障人员发送信息，帮助他们定位及调配飞机保障、清洁人员，定位及调配飞机保障设备设施，保障机场效率。目前三星与微软合作，部署了结合三星传感器与Azure IoT Hub的资产追踪和预测维护工具，使这一需求变为现实。

华为的机场智能机位分配、智慧助航灯、飞行区无动力设备定位与管理解决方案，也是应用物联网技术，提高机场运营管理的信息化、智能化、安全化。基于华为云的大数据平台以及百度的智能算法，实现机位分配的自动化、智能化，提高运行效率，减少分配冲突。在几分钟内完成原来耗时4-5个小时、1000多次航班的机位分配任务，并能实现动态刷新，提高近机位的利用率和靠桥率，节约旅客乘坐摆渡车的时间方便旅客的出行。在大面积航延、机位需要重分配的场景下，还能快速提高机场的应急能力和响应速度。华为物联网技术的智慧助航灯解决方案，将有效解决传统导航灯无法实时监测和控制的问题，每年可节约人工巡检成本1万小时以上；华为无动力设备管理解决方案，基于超宽带高精度基站定位技术实现无动力设备位置信息，通过物联网平台和超图GIS平台实现无动力设备的实时定位、历史轨迹展示功能，提升飞行区管理部对无动力设备的管理能力和利用率。

通过物联网提高安全保障能力

目前物联网技术在机场安防领域主要应用在机场围界安全防范，对翻越和破坏围界的行为及时发出报警和警告以达到及时处置和防范的目的，确保飞行区安全。

基于物联网的融合感知节点系列产品，可以通过传感器阵列采集丰富信号量，并在预先设定的准则下进行自动分析，综合完成对入侵行为的识别和判断；它拥有环境自适应机制，可根据天气变化自动调节自身算法，减少环境带来的误警，真正实现全天候、全天时的防入侵要求；另外，该类产品可以根据传感器位置对入侵报警及故障设备进行精确定位，为后期的运维、管理提供了极大的方便。

例如目前国际上最大规模的周界安防物联网应用系统--上海浦东国际机场周界安防系统。物联网周界防入侵系统能对翻越和破坏围界的行为及时发出报警和警告，确保飞行区安全。当入侵行为发生时，前端入侵探测模块对所采集的信号进行特征提取和目标特性分析，将分析结果通过数据传输模块传输至中央控制系统；中央控制模块通过信息融合进行目标行为识别，并启动相应报警策略，实现全天候、全天时地实时主动防控。

随着物联网基础的发展，利用数据采集手段，把采集到的数据实现云存储和融合，实现云计算和云分析，从而实现具有真正意义的智慧机场周界报警：“事前感知、事中处置和事后取证”，实现机场的网络化、虚拟化及智慧化。从而大幅提高周界报警的安全级别，做到一处预警、多处联动、即时回应。当机场整个周界中的任何一个报警防区发生报警时，可以通过广播对讲系统自动控制位于该报警点区域的扬声器，发出数位合成的语音示警资讯，以阻止进一步的入侵行为，保证机场的安全。

通过物联网提升机场商业建设

借助物联网技术，机场将有能力构建更加智能化的商业生态：

利用Beacon技术能够在用户接近特定物理位置时向用户已经登录的应用及网站发出提醒。从而帮助店家向用户发送各类促销信息与优惠券，并借此发挥创意建立坚实的忠诚度计划，甚至根据客户的购物历史为其提供针对性推荐。

通过定位传感器，帮助店家获取重要的旅客行为大数据，如特定时段特定区域的旅客流量；旅客高频行进位置；旅客长时间停留区域等。店家可以借助这些信息调整自身的经营活动，提升商业转化率。

通过传感器等智能设备，使店家的供应链接入物联网平台，通过RFID标签及追踪技术，进行商品管理，进行商品管理，持续跟踪货品供应进展，确保确保特定产品拥有充足的库存，也可使得整个订单链自动化，在库存不足时发出提醒甚至直接要求供应商补货。

机场利用物联网推进智慧机场建设中的四个关键点

统一物联网系统标准。统一标准是指机场需要制定基于机场自身业务特点的物联网标准，统一传感器接入标准，传输标准，应用平台与各应用之间的接口标准，整体架构规范，结合机场业务形成适合首都机场自身运转的系统标准。在未来的物联网建设中统一的评估所有应用需求，统一建设思想，统一建设标准，按照智慧机场物联网整体架构的规划有序建设，尽量避免无序建设，避免投资浪费。

构建物联网大平台而非多个单点系统。为推进物联网技术在机场的快速发展，必须消除机场在物联网发展中普遍存在的系统及信息孤岛现象，参考国内外主流技术标准，建议机场构建层次清晰的物联网平台。

图表 27 物联网平台架构模型

建立统一的接入云，实现多种类型传感器和智能设备的统一接入，包括对多种有线无线网络协议（以太网、485 总线、Wi-Fi、ZigBee、Z-Wave、 Bluetooth、 433MHz等）的接入支持 ；建立可靠的控制云，实现对接入云的多个子系统的日常控制、状态查看、远程监控、生命周期管理等功能 ；建立高效的转发云，实现多个系统内及多系统间的可靠数据交换，数据共享。利用统一的物联网平台，实现如设备行为和用户行为等大数据资源的多维度采集、存储，指挥决策系统的数据整合等。物联网平台有利于数据整合利用，便于实现深度数据挖掘，通过统一标准及规模效益，可有效降低物联网技术拓展成本。

以应用助推物联网系统建设与完善。物联网本质上是互联网的应用拓展，与其说物联网是网络，不如说物联网是业务和应用。应用创新是物联网发展的核心，以用户体验为核心的创新是物联网发展的灵魂。机场的物联网发展更是需要各个部门积极提出具体的应用需求，规划好应用场景，这样才能真正将物联网应用落地，投入到生产运行中。基于场内车辆高精度定位的车联网建设、行李定位、到港行李时间预测、小推车定位、智能周界防护、智能安防、智能跑道、资产管理等等应用，不管是基于旅客体验、精细化管理还是运行安全，只要从最终用户体验出发，敢于应用创新，便是最优秀的物联网应用系统。

推动多方协同拥抱新技术。物联网应用技术不断推陈出新，每项新技术的发展都必然面临机遇与挑战并存的局面。比如，各国立法对生物识别技术的不同要求就是一个亟待解决的难题，这需要所有相关方的通力合作，包括航空公司、机场、政府和行业供应商等。就目前而言，不同机场的生物识别项目都是相对独立的，其所收集的旅客生物特征也不是永久性的，旅客每次出行时都需要进行再次确认。此外，有关数据保护的政策限制也将在相当长的时间内对技术普及造成阻碍。但无论如何，生物识别技术已经呈现出一片光明的前景，相信不需要太久的时间，人们的机场出行甚至日常生活模式都可能因之发生巨大改变，相关行业参与者也将迎来一次彻底的洗牌。机场集团应积极与各方携手，破除政策障碍，共同推动新技术应用。