下载客户端

聚焦智慧民航｜云边协同解码“数据海洋”

2024-12-25 21:22

来源：澎湃新闻·澎湃号·媒体

【视频】智慧民航导刊（策划：王丽杰制作：王艺超剪辑：李佳为）

随着科技的飞速发展，智能设备如雨后春笋般涌现，以多样化的姿态融入大众的日常生活，成为不可或缺的一部分。与此同时，大数据技术与云计算、人工智能等新兴技术的深度整合，正推动企业加速实现数字化转型和智能化升级。然而，随之而来的数据量爆发式增长给众多企业带来了独属于科技时代的新挑战。

在民航领域，航班调度系统、智能安检设备、无人驾驶飞机、实时监控摄像头、旅客智能行李追踪器等系统和设备不断产生大量数据。这些源源不断的“数据洪流”汇聚成浩瀚的“数据海洋”。为更好地处理这些信息，云计算和边缘计算应运而生。云计算凭借强大的计算和存储能力，对海量数据进行整合与分析；而边缘计算则像是智慧民航的前哨，在数据源头实现快速响应和实时处理。

从云计算到边缘计算

当手机提示存储空间已满时，你可以选择把图片上传至云端以节省空间；企业无须购置大量实体设备，可通过购买服务的方式，与其他机构共享云平台的强大计算能力……如今，在日常生活和工作中，几乎随处可见云计算的踪影。

云计算的概念最早出现在20世纪60年代，但真正发展成为现代意义上的云计算则要等到21世纪初期。如今，各行各业普遍认为，云计算（Cloud Computing）是指通过互联网将计算资源（如服务器、存储、数据库、网络、软件等）按需提供给用户的一种计算模式，具有虚拟化、高可靠性、通用性、高可扩展性、按需服务等特点。

在各行各业自动化运行水平不断提升的当下，多样化的云计算解决方案有效提高了企业运营效率和数据处理能力。在民航领域，云计算在空域管理、航班运行以及民航大模型建设等方面已经得到了广泛应用。尤其是在空管信息化方面，目前各个主要国家都对其进行了部署。例如，欧美均已将云计算理念、虚拟化技术和云存储技术等纳入其技术路线的考虑范围，以解决其在推进美国下一代航空运输系统（NextGen）和欧洲单一天空空中交通管理研究计划（SESAR）过程中面临的海量信息采集、分类和标准化，数据统一存储以及各个系统间的数据共享等问题。

云计算为包括民航在内的各行各业注入了发展的动力，使大规模计算和存储成为可能。然而，随着物联网设备和各类传感器日益增多，新的挑战随之而来，那就是数据产生开始变得越来越分散。如果将这些海量数据都通过网络传输到远程数据中心进行处理，则可能出现数据延迟、网络拥堵以及数据安全等问题。

面对低延迟、高带宽等需求的增加，边缘计算应运而生。作为一种新的计算解决方案，边缘计算是云计算的延伸，它试图通过将数据处理推向网络的“边缘”即在更靠近数据源的地方应对上述挑战。

在边缘计算中，计算任务不再集中在云服务器上执行，而是分布在靠近数据源的设备或边缘节点上，通过物联网设备、边缘网关、自动化控制设备以及手机、智能终端等移动设备处理基础数据。这意味着数据无须长距离传输到云端进行处理，从而减少了传输时延，提高了计算效率。

更广泛的连接与更低的时延

对智慧民航建设来说，更广泛的连接、更低的时延、更好的控制……每一项需求都是民航安全、高效运行的关键。因此，近年来，“边缘计算”一词频频出现在智慧民航建设领域。

在顶层设计层面，2023年民航局印发《关于落实数字中国建设总体部署加快推动智慧民航建设发展的指导意见》并提出，建设政务、空管、运行监控、市场服务、航空物流等重点领域应用基础设施体系，增强数字感知、边缘计算和智能分析能力，深化人工智能、区块链等技术融合应用。此外，在民航局于2021年印发的《中国民航新一代航空宽带通信技术路线图》以及《机场数据基础设施技术指南》等文件中，也对边缘计算技术进行了相应规划。

在应用领域，边缘计算颇具潜力。相关专家介绍，在民航业，边缘计算最初主要被应用于安全领域。例如，通过智能摄像头对视频数据进行本地处理和分析，完成人脸识别、物体检测、行为分析等工作。在此过程中，智能摄像头能够实时处理视频流并提取关键信息，并将经过处理的数据传输到中心服务器或云端，以辅助相关工作人员实时作出决策。

除此之外，在“更靠近数据源的地方”，边缘计算可以解决的问题还有很多。例如，在航空物流管理方面，通过在机场和货运中心部署边缘计算设备，航空公司可以实时监测货物的位置、温度和湿度等信息，提高物流的可视化水平和实时性，减少货物丢失和损坏的风险。在机场智能化管理方面，边缘计算可以应用于机场智能化管理，包括航班调度、旅客流量监控、安全检查等方面，提高机场运行效率和服务质量。在空中交通管理方面，边缘计算通过在靠近机场和飞机的边缘设备上处理数据，可以实时分析飞行计划和传感器数据，实现更准确和高效的空中交通管理。通过减少通信延迟和加快数据处理速度，支持更安全和有效的飞行路径规划，从而优化空域利用和减少冲突。

在众多相关研究领域，边缘计算在机场智慧能源管理、机场场内无人驾驶车辆验证方面的应用潜力尤其受到关注。如今，绿色发展已经成为民航高质量发展的基本要求，越来越多的机场希望通过智慧能源管理解决方案，实现能源的高效利用和环境的可持续发展。在此过程中，智慧能源管理解决方案通过智能物联网网关连接水表、电表、燃气表、热能表等设备，在设备端进行数据采集和处理，从而实现对终端设备的能耗管理和安全预警。同时，分析后的数据将被上传到云端，用于对数据进行用量分析、需量分析等大数据处理，从而帮助管理者更好地了解能源使用情况，优化能源分配，提高能源利用效率，降低运营成本，推动民航业朝更加绿色、智能的方向发展。

在智慧交通建设过程中，车路协同是重要发展方向之一。事实上，不止是在公共道路上，在机场场内，人们对无人驾驶的需求也在逐步增加。过去，各方对无人驾驶的关注点主要集中在车端，如自动驾驶，这对车辆的感知能力和计算能力提出了很高要求。如今，随着技术的发展，越来越多的工程师意识到，通过路侧智能实现人、车、路之间高效的互联互通和信息共享对于实现无人驾驶也是不可或缺的。

在实际应用中，边缘计算可以与云计算结合，将大部分计算负载整合到道路边缘层，并利用5G等通信手段与车辆、设备、航空器以及工作人员进行实时信息交互。未来的道路边缘节点还将集成局部地图系统、附近移动目标信息和多种传感器接口，为车辆提供协同决策、事故预警、辅助驾驶等多种服务。

与此同时，汽车本身也将成为边缘计算节点。一方面，车辆可以通过自身配备的激光雷达、摄像头等感应装置采集各类数据信息；另一方面，车辆还可以与道路边缘节点和周边车辆、设备进行交互，从而提高感知能力，实现场内运行协同。云计算中心则负责收集来自分布广泛的边缘节点的数据，感知交通系统的运行情况，并通过大数据和人工智能算法，为边缘节点、交通信号系统和车辆发布合理的调度指令，从而提高场内车辆运行效率。

紧密协同更好满足各种需求

在科技飞速发展的今天，各行各业都深刻认识到数据的重要性。同时，各类数据也呈现出爆发式增长态势。国际数据公司（IDC）今年5月发布的预测报告显示，全球2024年将生成159.2ZB（Zettabyte，十万亿亿字节）数据；到2028年，这一数字将增长一倍以上，达到384.6ZB，复合增长率为24.4%。

面对数据量的指数级增长，边缘计算与云计算的结合成为一种高效的解决方案。对于两种计算模式之间的关系，业内专家曾作出形象的比喻——云计算类似公司的最高管理者，处理最重要的事务并作出最终决策。因此，云计算负责全局核心数据的统筹分析和处理、异常诊断和溯源、隐患预测和搜寻、知识发现和创造、长期规划和战略决策等重要工作。边缘计算则类似一线工作人员，资源来源于简单、独立的低成本设备，处理本地收集的数据并作出及时决策，就近提供边缘智能服务。而云计算与边缘计算的结合，可以弥补云计算在数据本地处理和实时服务方面的不足，有效提高网络资源和服务的灵活性、安全性、实时性、拓展性。

由此可见，只有通过紧密协同，云计算与边缘计算才能更好实现各种需求场景的匹配，从而最大化体现云计算与边缘计算的应用价值。

那么，云计算与边缘计算如何协同？以物联网场景为例，物联网中的设备产生大量数据，数据都传输到云端进行处理，会对云端造成巨大压力。为分担中心云节点的压力，边缘计算节点可以负责自己范围内的数据计算和存储工作。同时，大多数数据并不是一次性数据，那些经过处理的数据仍需要从边缘节点汇聚集中到中心云，利用云计算进行大数据分析、数据共享，同时进行算法模型的训练和升级，并将升级后的算法推送到前端，使前端设备更新和升级，形成自主学习闭环。当然，这些数据也有备份的需要，当在边缘计算过程中出现意外情况时，存储在云端的数据也不会丢失。

相关专家告诉记者，在工业互联网场景中，边缘设备只能处理局部数据，无法形成全局认知，在实际应用中仍然需要借助云计算平台实现信息融合。因此，云边协同正逐渐成为支撑工业互联网发展的重要支柱。

未来，云边协同有望为智慧民航建设带来更高效的数据处理与实时响应能力。但想要充分发挥技术的潜力，还有一些问题需要解决。例如，在数据安全与隐私保护方面，确保数据在云端与边缘设备之间传输的安全性和隐私保护至关重要。在边缘计算能力提高方面，需要开发更高效的边缘计算技术，以支持大规模实时数据分析和处理。在系统兼容性与互操作性方面，需要与云和边缘计算平台无缝衔接。在实时数据处理与决策支持方面，需要快速、高效地处理来自机场、航班、旅客等多个来源的大量数据，并提供实时决策支持，以确保及时应对突发情况。（中国民航报记者王艺超）