当机场有了虚拟“孪生兄弟”

中国民航报记者 贾璞瑜 中国民航报通讯员 王磊

试想一下，机场在开启一天的高效运行时，航站楼内的客流密集度、机坪上飞机的运行状态和机场周边的交通状况都被精准复刻在三维模型中，机场管理人员不必亲临现场，通过显示屏就能直观感知运行状态，隔空进行运行指挥和资源调配。如果机场拥有一个数字版本的“孪生兄弟”，运行效率和安全性将有效提高。

近日，首都机场股份公司在第九届北京全球友好机场总裁论坛上分享了首都机场对数字孪生技术的应用探索，为促进机场高效、智能、安全运行，推动智慧民航建设注入了新的活力。

虚实融合

优化航班保障各环节

数字孪生是什么？假如你有一辆汽车，为了对它进行全方位的了解，你决定为它打造一个“数字双胞胎”——与真实汽车完全相同的虚拟模型。这个虚拟模型就是汽车的数字孪生。

当你驾驶汽车时，数字孪生系统也在“驾驶”它的虚拟版本。它可以模拟真实汽车的运行状态，预测可能出现的问题并提前预警，帮助你优化汽车性能。

那么，当数字孪生技术与机场相遇时，会碰撞出怎样的火花呢？近年来，北京首都机场深耕数字孪生技术的应用探索，目前已初见成效。在北京首都机场股份公司副总经理赵莹看来，“数字孪生不应是简单地实现物理世界的映射，更要还原运行和管理的本质，最终实现业务效能提高与价值应用”。

数据是开发数字孪生平台的关键，也是支撑首都机场智慧建设的基底。目前，首都机场日均航班量达1200架次。从进港航班的前站起飞、降落、入位，到出港航班的地面保障、离位、起飞，首都机场正逐步将各个场景纳入数字孪生的应用范畴。为实现机场场面运行全域、全要素的监控预警和风险辨识，首都机场对航站楼和机坪全区域进行了数字建模，每日聚合3000多万条航空器和车辆的位置数据、1000多万条航班运行数据、上亿条传感器数据，在虚拟世界完成了机场运行各关键要素状态的实时还原。

同时，首都机场结合1.6万个智能摄像头信息，实现了虚拟与现实的融合。如今，首都机场管理人员能够在1秒～2秒内感知机坪和航站楼内的各类预警信息，并实时调取视频查看现场情况。

此外，得益于数字孪生技术的应用，首都机场已经能做到对未来30分钟航班进程的模拟仿真。“风向变化导致的跑道换向经常造成航班积压，进而导致航班延误。我们综合考量航班排序数据、航班保障状态、滑行预估时长等多种因素，运用数字孪生进行仿真推演，为机坪管制人员提供指挥航班推出的优化建议。”赵莹介绍道。据统计，精准的模拟仿真使跑道换向期间的航班正常性提高了约10%，首都机场航班保障各环节的运行效率和服务质量均得到了提高。

对“靠天吃饭”的民航业来说，极端天气是影响航班安全有序运行的一大难题，而首都机场平均每年冰雪、雷雨、大风等特殊天气约有144天。“为做好特殊天气保障，我们在全场安装了2.3万个传感器，实时监测天气、风力、水位深度和冰雪覆盖等情况，统计并展示全场的保障进度数据。”赵莹说。通过推动特殊运行场景的数字孪生应用，首都机场实现了特殊天气预报、感知、预警和指挥一体化，大大增强了安全风险管理能力。

智能调度

灵活分配旅客服务资源

便捷的移动端应用、智能的旅客导乘导航设备、高效的电子化乘机服务……一系列科技创新成果早已让“中国第一国门”成为更懂旅客需求的机场。然而，首都机场对智慧化与数字化旅客服务的探索仍未止步。

在2022年北京冬奥会保障中，首都机场通过数字孪生体系完善航站楼内的设施设备和环境，关联航站楼内值机柜台、安检通道、登机口和行李转盘的运行状态，制订符合国际大型赛事保障标准和机场运营承载能力的抵离保障方案，创造了32小时航站楼功能和资源转场奇迹。

除了大型赛事保障，在日常旅客服务方面，数字孪生技术是怎样在首都机场大显身手的？

通过数字孪生平台，首都机场实现了旅客动线全流程的三维建模和展示，运控中心的指挥人员不用前往航站楼就可以对旅客服务关键环节的资源进行容流监测和智能调配。

智慧机场建设始终致力于提高效率，确保旅客出行顺畅。在综合交通场景中，首都机场成功引入机场快轨、机场巴士以及出租车、网约车等多种交通方式的运营数据，关联路况等城市交通数据，在公共显示屏和社交媒体上为旅客推荐交通方式、提供拥堵疏解建议，目前已成功将旅客疏解效率提高50%以上，多种交通方式平均换乘时间缩短了30%。

在值机、安检、登机等环节，旅客动线流程实时显示在大屏上，现场情况和运行压力一目了然，首都机场工作人员可以迅速作出决策。“通过这个大屏，我们还可以完成旅客动线流程设计，快速制订各类保障方案，及时调配各类保障资源。”赵莹说。

此外，在商业资源价值评估中，数字孪生技术同样发挥着重要作用。首都机场对汇集的海量数据进行实时统计分析，商家可以掌握实时销售数据，并根据分析结果调整销售策略和商品布局。此外，机场商业管理部门还可以结合旅客进店的热点区域进行店铺价值评估，进而完成店铺选址和差异化收费等。由此可见，有了数字孪生技术，首都机场的商家如虎添翼，同时也能给旅客带来更满意的购物体验。

模拟未来

预见智慧机场新生态

目前，数字孪生技术已应用于航班保障、安全管控、旅客服务等多个领域，而它最大的优势在于能够模拟未来。首都机场正依托现有数据与应用集成能力，积极建设数字孪生机场，以期实现技术革新。

在首都机场的持续开发中，数字孪生技术的应用探索有望在多个场景中取得突破，涵盖机场安全及应急救援管理、机场运行全流程管理和机场规划建设一体化等方面。

首先，数字孪生能够通过模拟火灾、航空器事故等应急救援场景，检验和优化应急预案，并提供预测性决策建议，增强机场对各类突发事件的应急响应能力；其次，数字孪生模型与人工智能算法的深度融合，将促进机场、航企、空管等多主体的协同联动和一体化调度，有助于实现全要素、全流程、全场景的智慧化升级，让日常运行全流程管理更加简单、从容；最后，在新建或改扩建机场时，可以利用模拟仿真技术制订不同的设计方案，并通过分析评估客流量、航班量、旅客动线等因素，结合仿真结果确定最优设计方案，从而有效提高机场的运营效率和空间利用率。

数字孪生的未来充满无限可能，它的应用边界将不断拓展，从可视化、可计算、可交互逐步深入到产业智能化转型的核心环节，实现跨域融合。其应用生态也将不断发展完善，在推动机场数字化转型、生产效率提高和决策优化等方面发挥关键作用。

“如果大模型、数字孪生技术真正融入到机场运行的细节中，比如应用到特殊天气、航班延误等复杂场景中，那么这一技术将驱动控制航班状态、路径规划等多个预测调度算法，从而快速制订最优解决方案，提高机场运行效率和服务质量。”赵莹说。

智慧机场是实现生产要素全面物联、数据共享、协同高效、智能运行的机场，驱动智慧机场建设的核心之一在于推动机场数字化转型升级，实现其价值体系的优化、创新和重构。

在前沿技术蓬勃发展的浪潮中，首都机场迎来了不可多得的智慧化机遇。未来，首都机场将把握好时代脉搏，积极应用先进技术，不断增强自主创新能力，扎实推动科技创新，深入挖掘智慧民航的巨大潜能，为民航高质量发展汇聚科技力量。

来源：中国民航报