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智慧民航新业态崭露头角,图扑数字孪生入局民航飞联网

十四五通用航空发展专项规划明确规定,十四五末,努力实现注册通用航空器 3500 架子,机场到达 500 一、开展通用航空应急救援服务的省份不少于 25 同时,中国建成了世界领先的空管三中心(民航运营管理中心、气象中心、情报管理中心),显著提高了民航精细服务能力。

通过图扑软件可视化系统,通过互联网、云计算、大数据分析、人工智能等技术,对飞机外观、客舱管理、客舱设备、发动机、驾驶室进行数字孪生,对各种数据进行梳理和集成分析 Hightopo 可视化大屏显示,建立起具备场景化、智能化、人性化的智慧飞机综合管控平台,为管理者提供多元化、多角度、多数据的管理和决策依据。通过民航元宇宙实践,构建绿色、智能、安全的智能民航管理系统。

图扑可视化系统 3D 场景以 3 以不同类型的飞机为例,展示外观参数。空中客车 A380(Airbus A380)是一种超大型远程宽体客机,由欧洲空客公司开发生产。波音 787(Boeing 787)是航空史上第一架超远程中型客机。波音 727(Boeing 727)是波音公司开发生产的中短程民航飞机。

结合图扑软件,采用虚拟仿真和数字图扑软件自主开发引擎 HT for Web 渲染出 2D 和 3D 飞行场景无缝融合,模拟显示空中巴士 A380、波音 787、波音 727 机翼的气动布局和几何参数。

选择型号后,通过漫游动画展示所选型号的整体外观。单击不同型号旁边的渐变三角形,弹出当前客机简介,了解客机历史、发动机、发动机等。将飞行实时数据连接到图扑可视化屏幕,无缝连接各种飞行管理系统,实时监控飞机设备数据和乘客状态,实现塔台和飞行数据的实时共享。事前预警,事后复盘,有效减少各类航空事故的发生。

基于 α-link 依托先进航空无线电的技术优势,新一代物联网通信提高了信息传输效率,扩大了连接数量,优化了蓝牙无法在有限区域大规模部署的局限性,实现了万物互联、数字赋能、精准监控的目标。

基于图扑软件 WebGL 自主研发的 3D 引擎可以在浏览器中顺利显示飞机 3D 场景和模型也可以创建复杂的导航和数据视觉。实现飞行管理的精细化。模拟实时飞行画面,带来沉浸感。视图组件设计、图标设计、图扑软件2D 图纸设计到 3D 一站式景设计的一站式开发工具,设计师和程序员可以实现协营开发,并快速实施不同型号的开发工具 2D、3D 可视化结果。

将机场监控数据连接到图扑可视化系统,显示机翼、机身、尾翼、起落装置、操作系统和动力装置、干扰阻力、货舱满载率等,帮助塔台和仪表飞行指挥室科学飞行管理。

除了摩擦阻力、压差阻力和诱导阻力外,干扰阻力是机翼、机身、尾翼等部件之间由气流相互干扰引起的额外阻力。仔细考虑飞机的相对位置,可以降低干扰阻力。访问实时阻力数据 Hightopo 视觉系统,红色三角形预警,阻力过大,地面指挥塔可及时联系机组人员确认飞行是否安全。也可用于后续飞机设计的优化。

飞机的载油量分为三类,即最大载油量、最低载油量和起飞油量。最大载油量是确保飞机安全飞行时能够装载的最大油量。最低载油量是指飞机在机场上空飞行后能够等待空速 30 分钟的油量。起飞油量是指飞机在执行航班任务时携带的所有燃油量。

2022年1月,中国民航局发布了《十四五民航绿色发展专项规划》,明确提出以实现碳高峰、碳中和双碳为目标,促进民航全面绿色发展转型。结合传感器,5G 将载油量数据接入图扑可视化系统等技术 2D 面板,始终控制油耗,降低油耗比。减少民航碳排放最直接的方法是尽可能接近理论最小值。

图扑软件 HT 可视化利用丰富的图表、图形和设计元素,以更直观的理解形式展示一般商品、化学品、超重商品和新鲜商品的数据。将货舱的实时数据与地面客货运输服务区的数据连接起来,提高机场的装卸效率。

货舱的装载能力主要受重量、体积、门尺寸和地板承载力的限制,如 Airbus A380 最大载货量为 66.4 吨。在图扑软件 HT 可视化的 2D 面板连接到飞行机型的装载能力数据,以百分比显示当前货舱的满载率,以图形手段清晰有效地解释和传达数据信息。货舱无人监控、火灾预警等。也可以通过图扑软件的可视化来实现。

空中巨无霸 A380 是世界上载客最多的民航客机,有很多 A380 健身房、浴室、餐厅、酒吧等娱乐场所为乘客的飞行增添了乐趣。图扑软件可视化系统将客机的两层客舱和行李舱分开显示,可视化客舱的结构、布局、设施和设备,并与实际位置和编号一一对应,与实际场景保持一致。

客舱根据座位的宽敞和舒适度分为头等舱、公务舱和经济舱。将售票系统与图扑软件可视化系统连接起来,选择座位,而不是座位VIP 座位用颜色区分,剩下的座位可以查看。对于两地之间路线长、客源不足的航班,可以出售剩余座位,提高出租率。

目前,防疫体温检测结果用热力图显示,高温乘客体温分别列出,机组成员采取针对性措施。

通过图扑软件可视化显示会员级别、用户名、注册号、可用里程等信息,使空乘人员能够采取更合适的客户服务措施。

同步飞机的航线和航班信息,如起飞地和目的地,并将信息传递给乘客和地面塔。民航飞机至少需要每15分钟发出一次信号来报告其位置。

单击机舱设备,查看客运量、飞行信息、飞行系统、乘客年龄组、户籍分布等相关信息。

飞机外壳采用科技线框模式进行透明处理,舱内设备一目了然,便于运维检查整体布局结构。将设备数据访问图扑软件可视化系统,及时预警故障,确保飞行过程安全无忧。访问乘客信息数据后,可以从全球地图上闪烁的小亮点查看乘客国籍的分布,提供个性化服务。

点击飞机设备视图,自动清除飞机透明罩,点击内部设备显示设备名称和用途。使用图扑软件 HT 虚拟仿真技术,根据飞机的实际外观,制造飞机 3D 可视化仿真互动模型致力于在与实际飞机完全一致的前提下展示高精度模型,通过实时数据驱动掌握航班数据。

设备数据监控是事中监控,设备自检是事前提醒。图扑民航可视化界面 2D 面板滚动显示了当前时间的安全系统状态,并增加了智能预警分析功能。一旦系统数据超过既定阈值,信息将在列表中标记为红色,维护人员时检查设备的健康状况。

飞行管理系统(FMS)飞行任务的自动化可以实现。机载健康管理系统(AHMS)包括监测、诊断、评估飞机健康状况。大气惯导系统(ADIRSP)测量飞机的位置、速度、航迹、风向/风速、姿势等。信息系统(IS)提供飞行信息、维护信息、客舱信息和操作信息服务。综合模块化平台(IMA)以核心计算,RTOS 以机载网络为基础,支持系统互联和数据交换。通信系统(CNS)主要目的是使飞机在飞行的各个阶段保持双向语音和信号联系,如航行控制人员、签字和维护人员。显示系统(CDS)为飞行员提供综合监控和驾驶舱显示控制系统,以优化情境意识。

通过图扑可视化与智能机场系统相结合,对飞机系统进行精细化的飞行管理。

图扑智能机场依托飞行区域目标准确的时空感知,实现全要素视觉;通过多维数据集成和推理决策知识地图,实现全过程可测量;通过互联、智能协作,实现全场景控制;抓住数字转型的机遇。

航空活动是交通运输的组成部分,与铁路、公路、水路、管道运输共同形成了国家交通系统。也可用于水路运输的绿色数字化转型 Hightopo 可视化产品解决了传统码头和船舶能耗高、成本高、污染大等问题。

图扑数字孪生智慧港口

飞机动力装置用于产生拉力(螺旋桨飞机)或推力(喷气飞机),使飞机前进。螺旋桨飞机在现代飞机中仍然占有重要地位,除了超音速飞机和高亚音速干线客机。以 TRENT 900 以规格发动机为例,通过剖面、气流、拆分、复位 4 全方位展示发动机。TRENT 900 涡扇发动机是由压气机、燃烧室、高压涡轮(驱动压气机)、低压涡轮(驱动风机)和排气系统组成的涡扇发动机。

剖面图显示高压涡轮叶片的功率 Trent 900 发动机上有 70 每一个高压涡轮叶片都能产生近 600 千瓦时的功率。图扑可视化 2D 用折线图绑定面板和图表的数据,以显示压力和温度变化。

气流页面展示了不同类型涡轮喷气发动机的推进效率,入口气流数值,气动负荷、热负荷、离心负荷等指数,以红色箭头和绿色箭头区分进出气流。

Hightopo 以设备拆分爆炸的形式展示发动机内部结构,显示了发动机各部件名称,如空心结构风扇叶片、钛合金蜂窝芯、蜂窝夹层、超塑成形宽弦扇等。拆分后的发动机,能逐个查看每个细微的零件。通过接入零部件的物联网数据,查看设备各部件当前状态,实现从宏观到微观的全局监控可视化。

复位状态可查看推力、总压力比、入口质量流、风扇直径、长度、重量、等级扇、8 级中压压缩机(IPC)、6 级中压压缩机(HPC)、环形燃烧室、涵道比的数据。涵道比是涡扇发动机外涵道与内涵道空气流量的比值,涵道比与耗油率关系密切。

图扑软件采用事件机制进行界面局部更新,避免 FPS 的游戏方式,过多进行无意义的界面刷新,避免桌面卡顿和手机发烫等问题。

飞机操纵系统是指从座舱中飞行员驾驶杆(盘)到水平尾翼、副翼、方向舵等操纵面,用来传递飞行员操纵指令,改变飞行状态的整个系统。飞机驾驶舱内一般安装有各类飞行仪表和飞机控制系统。

模式控制面板(MCP)是指示自动驾驶装置进行路线、高度、上升下降率和速度等的设备。主飞行显示器(PFD)包括姿态指示器,空气速度和高度指示器(通常作为磁带显示器)的数字化表示和垂直速度指示器等。在图扑可视化系统内点击显示器可弹出 2D 面板显示执飞飞机的飞行信息。

发动机指示和机组警告(EICAS/ECAM)将允许飞行员监视值 N1,N2 和 N3,燃油温度,电气系统等。飞行管理系统(FMS)用于输入和检查飞行计划,速度控制等。多功能显示器(MFD)提供了可视区域,可用于飞行信息集成,发动机监控,飞行参数配置。导航显示(ND)显示着当前的航向信息和输入飞行管理系统(FMC)的指令。

航空导航的应用能够给空中运行的航空器提供连续的安全可靠的技术服务,六十年代具备自主导航能力的 INS(惯性导航系统)应用于航空领域。其可以进行航空器的三维方面的显示(位置、速度),还能提供航向姿态等重要信息。

航空运输在运输量方面和其他运输方式比是较少的,我国大宗货物的运输方式乃是水路运输。伴随着现代信息技术、物联网技术、人工智能科技等先进技术与传统水路运输在安全监管、运行服务、船舶管理、港口服务等方面深度融合,让智慧运输成为现实。将图扑软件与 GIS 地图结合,根据经纬度信息、水下地形、水流流态、风速风向等环境要素,构造点-线-面一体的三维动态航行地理环境,为航运安全加保障。

HT for Web GIS 产品支持对不同地图瓦片服务或数据、航拍倾斜摄影实景的 3DTiles 格式数据以及城市建筑群等不同的 GIS 数据的加载,同时,结合 BIM 数据轻量化、三维视频融合以及 2D 和 3D 的无缝融合等技术优势,在 GIS 系统中对海量的 POI 数据、交通流量数据、规划数据,现状数据等进行多样化的可视化展示。

现在,飞机的设计基本采用了全数字化的“玻璃座舱”,将 GPS 接收器整合进玻璃驾驶舱之中。传统的陀螺仪也被电子式的航向姿态基准系统(AHRS)与大气数据计算机(ADC)所取代,在增加可靠性的同时也降低了成本、简化了维护。

玻璃驾驶舱使用飞行管理系统显示飞行信息,并通过多功能显示器按需展现不同数据。简化飞行员对飞机的操纵与导航,使飞行员能专注于最相关的信息。结合大数据、云计算等技术实现通用航空行业的数字化、绿色化飞行。

“十三五”以来,通用航空与运输航空“两翼齐飞”,以低空旅游、娱乐飞行等为代表的新兴业态蓬勃发展,无人机应用范围和领域也不断扩大。

图扑数字孪生无人机监测系统

“十三五”末,中国民航燃效水平较 2000 年提升近 30%,累计减少二氧化碳排放约 3.6 亿吨;中国机场电气化率近 60%,场内新能源车辆占比达到 16%,飞机 APU 替代设备安装率、使用率均超过 95%,机场光伏项目年发电量超 2000 万千瓦时。

随着碳达峰和碳中和目标的提出,不止民航在减碳,交通产业与数字技术深度融合后也进行了诸多减碳尝试。聚焦车联网、飞联网、智慧港航等应用领域,开展了智能驾驶、智慧机场等多个智慧交通的行业探索。

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