物聯(lián)網：以實時物聯(lián)網提升航空安全性 - 物聯(lián)網 航空
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如今，一想到飛機墜毀，很容易讓人聯(lián)想到去找黑匣子。但事實上，飛行事故并非安裝黑匣子的初原因。在二戰(zhàn)期間，為了制造出性能更加優(yōu)異的戰(zhàn)斗機，需要采集到更多更精準的飛行測試數(shù)據(jù)，這是飛機黑匣子的起源。
不過，的確是一連串的墜毀慘劇讓黑匣子逐漸成為飛機上法定的配備，而這已經是1960年代的事情了
如果一架大型客機可以在飛行途中憑空消失，那么你怎么能期待一枚速飛行的導彈可以準確地擊中目標，你又如何能夠用一枚防空導彈去攔截另一枚速襲來的洲際彈道導彈？回答這一連串的問題，都取決于一項根本性的技術--隨時了解和控制飛行器的工作狀態(tài)。
如果對于一架飛機或者一枚導彈存在這樣的問題，那么對于一輛汽車、一列火車乃至于一條工業(yè)生產線，是否也存在同樣的問題？實際上，這就是物聯(lián)網要解決的主要問題之一--不是靠人工，而是讓各種裝置設備自動地進行通信與協(xié)同，完成人類交給的任務。
在航空業(yè)發(fā)展初期，如果一架飛機墜毀，沒有人生還，我們就無從了解這趟飛行中所發(fā)生的狀況，也無從對飛行器的設計或者操作方法進行改進，從而避免類似的慘劇。于是，在1940年代，有了黑匣子這類裝置的原型。
如今，一想到飛機墜毀，很容易讓人聯(lián)想到去找黑匣子。但事實上，飛行事故并非安裝黑匣子的初原因。在二戰(zhàn)期間，為了制造出性能更加優(yōu)異的戰(zhàn)斗機，需要采集到更多更精準的飛行測試數(shù)據(jù)，這是飛機黑匣子的起源。
不過，的確是一連串的墜毀慘劇讓黑匣子逐漸成為飛機上法定的配備，而這已經是1960年代的事情了。1954年1月10日，由英國Havilland航空的彗星型客機執(zhí)行的781號班機，從羅馬飛行至倫敦途中在地中海上空發(fā)生爆炸解體，機上29名乘客（包括10名小孩）及6名機組人員共35人無一生還。1960年6月10日，澳大利亞航空公司538航班在降落時失事，促使整個航空業(yè)界提出在所有的航空器中安裝飛行記錄器，而澳大利亞成為全球首個強制安裝駕駛艙語音記錄器的國家。到了1960年代末，全球絕大多數(shù)航空器都已經強制安裝這一裝置。
然而，半個世紀過去了，我們難道不能想出任何新的裝置來解決飛行安全問題嗎？那時候，我們沒有物聯(lián)網。如今，我們應該有更有效的技術來避免慘劇發(fā)生，應該有更好的方法讓我們的飛行更加安心、舒適。
首先來看通信技術的發(fā)展。實際上，在當今的飛行器中已經廣泛采用了各種新的通信技術，其中包括語音對講、飛行數(shù)據(jù)記錄、駕駛艙語音記錄、度編碼及發(fā)送應答系統(tǒng)、衛(wèi)星全球定位（GPS）、廣播式自動相關監(jiān)視（ADS-B）、飛機通信尋址與報告系統(tǒng)（ACARS）、衛(wèi)星通信（SATCOM）以及已經日趨成熟的4GLTE蜂窩通信系統(tǒng)。以往，這些通信技術主要是用來掌握飛行狀態(tài)以及提安全性。但是，近越來越流行的寬帶衛(wèi)星通信以及4GLTE系統(tǒng)則主要是被乘客娛樂需求所帶動，然后才被考慮用于飛行的質量和效率。
接著再看實時引擎監(jiān)控與通信技術。噴氣發(fā)動機制造商和相關配套設備制造商在實時監(jiān)控方面一直處于地位，許多技術也已經在商業(yè)航班中應用。這些系統(tǒng)實時地收集航空系統(tǒng)在飛行中產生的數(shù)據(jù)，并且可在飛行中即時從云端數(shù)據(jù)中心獲取歷史數(shù)據(jù)，有的航空器甚至可以從其他正在飛行的航空器中實時獲取數(shù)據(jù)，從而進行海量數(shù)據(jù)分析，以便航空業(yè)務運營者做出有利的決策。這種集成互聯(lián)的實時傳感器信息分析能力就屬于當今流行的術語--物聯(lián)網的范疇。
運用物聯(lián)網技術所獲得的數(shù)據(jù)，不僅可以了解單臺飛行器的飛行狀況，而且可以匯集同類系統(tǒng)甚至整個航空公司的完整數(shù)據(jù)，從而不斷優(yōu)化單臺和整個公司的運營效率，也可以協(xié)助預測維修維護時機、零部件采購時機和數(shù)量，減少因為維修維護而耽誤的時間，增加可正常運營的時間，從而提升整個航空企業(yè)的商業(yè)績效。物聯(lián)網將會帶來多方皆贏的局面，航空企業(yè)的飛機正常飛行時間更長，燃油更加節(jié)省，航空器制造企業(yè)可以更加了解自己產品的實際運營狀況，以便加速改進性能和可靠性。
航空器數(shù)據(jù)的收集與集成是完全自主性的，幾乎不需要人工，因此可以想象這個數(shù)據(jù)量是非常驚人的。從低投入的簡單分析到整個運輸航空運輸企業(yè)的整體業(yè)務的商業(yè)智能、業(yè)務優(yōu)化與管理，對這些數(shù)據(jù)進行收集、匯總與分析，所涉及的業(yè)務范圍和模式將會非常廣泛。
以下是幾個業(yè)務模型的實例，將歷史數(shù)據(jù)和空中采集的實時數(shù)據(jù)相結合，以便改良或者變革航空公司的業(yè)務運營：
優(yōu)化燃油管理，達到節(jié)省總體油耗的目標。
應用基于績效導航（PBN，Performance-Based Navigation）技術，對飛航路線進行優(yōu)化，縮減飛行距離，從而降低油耗和空氣污染排放，同時還可降低噪音干擾。
優(yōu)化機場交通流量和起降順序，實現(xiàn)所有航班的同步協(xié)調，縮減在機場等待的時間。
對航班數(shù)據(jù)進行分析，以便優(yōu)化維護、維修和運營（MRO，Maintenance、Repairand Operation）。
物聯(lián)網系統(tǒng)無疑可以為航空器帶來更的安全性。物聯(lián)網本身已經無所不在，用來傳輸一架飛機上任何傳感器所產生的傳輸各類數(shù)據(jù)，這都已不再是一件困難的事，不論這個數(shù)據(jù)來自FDR（飛行數(shù)據(jù)記錄器）、駕駛艙語音記錄器（CVR）、GPS、廣播式自動相關監(jiān)視（ADS-B），還是來自飛機通信尋址與報告系統(tǒng)（ACARS）、衛(wèi)星通信（SATCOM）。所以，人們很難理解，為什么我們一定要等到找到飛機殘骸才能了解這架飛機墜毀的原因，而不是預先就發(fā)現(xiàn)事故的隱患！從法航447航班到馬航370航班，一次次的悲劇都在提醒我們，應該采取更有效的措施，及時獲取航空器上各個部件更多的實時數(shù)據(jù)，而不是當整個飛機都不知道去了哪里之后才去苦苦尋找。
黑匣子的一分一毫的價值都必須依賴于這些事實：首先，這架飛機墜毀了；然后，這架飛機的殘骸被找到了；后，發(fā)現(xiàn)黑匣子的時間還算及時。實際上，有些飛機墜毀的地方，幾乎是不可能對黑匣子進行定位并把它找回來的。美聯(lián)航1965年失事的389航班，泛美航空1973失事的816航班，美國Eastern Air Lines1985年失事的980航班，這些飛機上的黑盒子至今都沒有找到。
無線電對講通信只有機組人員能夠正常履行職責時才有效。GPS可以很好地獲得定位數(shù)據(jù)，但必須與其他數(shù)據(jù)相結合才能提供更能反映飛行狀況的信息。SATCOM和4GLTE可以提供很好的寬帶通信，但許多航空公司目前并沒有配備，利用這個寬帶信道來傳輸實時信息，以便提升航空安全與運營效率的就更少了。
運用物聯(lián)網技術，從大范圍的傳感器中實時收集數(shù)據(jù)，進行預測性的分析，用于提航空器的安全性，以及航空公司的整體業(yè)務績效，這已經是自然不過的事情了。在糟糕的情況下，我們至少可以及時了解那架飛機失事的原因，進而立刻采取改進措施，而不是等到失事飛機的黑匣子被找到之后，面對著殘骸才開始分析飛機墜毀的原因。
總之，把所有性命攸關的數(shù)據(jù)都存儲在天空中獨自飛行的飛機上，這顯然不是一個聰明的辦法。我們應該同時加強飛機上和地面數(shù)據(jù)中心的信息存儲與處理能力，以及兩者之間的即時通信能力，從而讓地面和空中飛機在幾秒鐘之內就明白彼此的狀況。而這并不是什么新技術，這些技術如今早已存在于我們度智能化的空中交通系統(tǒng)之中，我們只是沒有及時應用這些技術。
像傳統(tǒng)的黑匣子這種所謂的飛行安全技術，對于航空公司來說純粹是一個財務負擔，而且它的價值只有在一架飛機墜毀之后才能發(fā)揮出來，這畢竟是極為罕見的情況。但是，物聯(lián)網技術卻完全不同，由此帶來的效益是即刻兌現(xiàn)的。當航空公司為一架飛機配備了物聯(lián)網這樣的實時數(shù)據(jù)采集與分析系統(tǒng)，它的下一次飛行就會開始收到這筆投資的回報，而且從此以后的每一趟飛行都會因此而受益。
如今，從發(fā)動機這類機載設備到停機坪這類機場設施，我們已經把可以收集數(shù)據(jù)的傳感器安裝在整個航空系統(tǒng)的各個角落，幾乎覆蓋了整個地球。然而，飛機通信尋址與報告系統(tǒng)（ACARS）原本的設計目標是盡可能減少數(shù)據(jù)發(fā)送量，以便節(jié)省以往非常稀缺的帶寬資源。但如今寬帶通信網絡已經十分普遍，至少我們可以讓飛機上黑匣子和ACARS的數(shù)據(jù)都通過新的寬帶信道實時傳回地面。
提升飛行中的寬帶通信能力，其推動力并非來自政府或者航空公司，而是來自乘客。在飛行途中，乘客希望在空中與地面建立更多的網絡通信聯(lián)系，以便增加辦公效率和娛樂性。但一旦飛機發(fā)生異常，乘客們也一定愿意停止或者降低自己的通信帶寬需求，來讓出更多帶寬資源給機載設備和機組人員。實際上，許多現(xiàn)有的機載物聯(lián)網技術早已被用來進行燃油管理和航線優(yōu)化，這些系統(tǒng)同樣可以用來提升航空器的安全性。
采用物聯(lián)網技術顯然可以提升航空器的安全性，但僅僅依靠單一因素是不行的。設備、飛行員、地勤人員等，任何單方面的改善都將收效甚微。而且，在整個安全回路中，人類的反應是慢的，往往跟不上傳感器和設備的速度，來不及應付突發(fā)狀況。自主性的、實時性的傳感器融合，這應該成為航空物聯(lián)網革命的主流。通過實時性的數(shù)據(jù)分析，為人類提供更的安全性、舒適性和航空公司績效，這種全面智能化的航空物聯(lián)網將會改變整個航空業(yè)，也會通過有預見性的措施，拯救那些可能失事的航班。
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