关于构建新疆空管局系统开发采用统一软件架构的研究

1 引言

新疆空管局作为全国管辖空域面积最大、航班量持续增长的地区空管局之一，面临着空域环境复杂、系统异构性强、数据共享壁垒高等多重挑战。近年来，随着乌鲁木齐国际机场高峰时段起降量达606 架次/ 日，小时航班量达38 架次，传统分散式系统架构已无法满足安全与效率需求。各类独立系统（如协同决策系统、管制信息显示系统、航管信息处理系统等）因缺乏统一平台，导致数据孤岛现象严重，硬件资源重复投入，且无法支撑大数据与人工智能技术的深度应用 1。因此，构建统一软件架构成为突破发展瓶颈的核心路径。本研究结合新疆空管局现有实践，从架构设计、技术整合及实施路径等方面展开系统性分析，旨在为空管行业数字化转型提供理论框架与实践参考。

2 新疆空管局系统架构现状与挑战

当前新疆空管局信息系统建设呈现出分散化与异构性并存的特点，主要体现为三大矛盾：

系统异构性矛盾：主备自动化系统（莱斯与华泰）在操作功能和信息显示方式上存在显著差异，导致管制员切换系统时操作负荷增加，升级过程需协调多方厂商，仅2024 年一次软件升级就涉及数百项数据配置变更，为历史之最。

数据共享障碍：气象、流量、设备监控等数据分散于 13 套独立系统，每日产生 TB 级数据，但缺乏统一交换标准。例如通航计划审批曾依赖电话沟通，效率低下，而空管信息共享平台虽提出“五个一”架构（一个云、一个中心、一个身份、一张网、一张图），但尚未完全实现跨系统融合。

运维成本高企：独立系统的维护需多支技术团队支持，且故障修复时间（MTTR）较长。例如旧版安全管理系统（XJASIS）因单体架构限制，功能扩展困难，而新版采用微服务架构后，故障间隔时间显著提升。

3 统一软件架构设计方案

基于上述挑战，本文提出以云原生技术为底座、数据中台为核心的统一架构方案，具体分为三层：

3.1 基础设施层：构建“一朵云”

通过云管理平台整合服务器、存储设备等底层资源，支持异构环境统一调度。新疆空管局已试点将智慧数据中心与虚拟服务器结合，使系统资源利用率提升 40% ，运维成本降低 30% 。该层采用混合云模式，敏感数据（如安防监控）部署于私有云，公共服务（如通航审批）接入公有云，通过“一张网”设计划分安全区域（含数据中心区、DMZ 区等），确保网络隔离与数据安全。

3.2 技术中台层：实现“三个统一”

数据统一：借鉴通航服务云平台经验，建立空管专用数据总线。利用分布式计算与流式计算引擎，对多源数据（雷达、气象、航班动态）进行实时抽取、清洗，形成主题仓库，支持API 标准化发布。

身份统一：建立单点登录（SSO）系统，覆盖从管制员到外部航空公司的多级用户，实现账号全生命周期管理，并记录访问日志以满足审计要求。

服务统一：将通用功能（如航班延误分析、流量预测）封装为微服务模块。例如 NTFM 系统通过构建 27 个流量分析模型，为克拉玛依等支线机场提供放行正常率预测服务，使其延误率下降至 5% 以下。

3.3 应用层：支撑“智慧化场景”

基于中台能力开发三类应用：

智慧服务：如通航审批系统，2022 年实现 83.8% 计划线上处理，解决“电话拥堵”痛点；

智慧生产：融合人工智能算法，例如利用“人工免疫算法”分析延误原因，通过“遗传算法”优化航路密度，辅助管制决策；

智慧管理：新版XJASIS 系统整合安全绩效、典型违章等模块，通过数据可视化提升管理效能。

4 实施路径与关键技术

4.1 分阶段实施策略

近期（1-2 年）：完成主备自动化系统 TCU（远程管制单元）架构改造。参考 2025 年阿克苏分区接入经验，实现飞行数据统一处理（FDP）及屏幕移交功能。

中期（2-3 年）：扩展大数据平台。按民航局规划，到 2027 年建成空管数据服务生态圈，重点整合ADS-B、S 模式数据，提升航路预测精度。

远期（3-5 年）：构建 AI 辅助决策系统。结合乌鲁木齐机场改扩建工程，

部署 6105 万元预算的信息共享平台，实现“能报、能批、能看、能管”的智慧目标。

4.2 关键技术支持

微服务化改造：将单体系统拆分为独立服务。例如XJASIS 系统通过此改造，故障修复时间缩短 60% 。

数据标准化：采用民航局 SWIM（系统广域信息管理）标准，定义数据交换格式。新疆NTFM 系统已通过该标准与兰州、成都等地区协同放行。

智能算法集成：在流量管理模块嵌入机器学习模型，如利用历史延误数据训练预测模型，动态调整刚性过点时间与柔性起飞窗口。

5 案例分析与效益评估

新疆空管局的实践为统一架构提供了实证参考：

阿克苏TCU 分区接入（2025 年）

莱斯与华泰自动化系统采用统一 TCU 架构后，实现飞行数据共享与分区屏幕移交。技术保障中心通过自主搭建电子进程单系统，消除冗余链路，使硬件故障率下降 35%. 。

通航服务云平台（2022 年）

该平台将人影炮射审批与空管情报融合，实现通航计划“报批管看”一体化。2022 年完成 6960 项计划审批，线上化率达 83.8% ，标志着从“电话协调”到“全流程数字化”的转型成功。

NTFM 全国流量系统（2023 年）

作为全国第三个试点单位，新疆空管局通过该系统构建27 个扇区流量模型，并与兰州、西安等地协同放行。支线机场放行正常率升至 95% ，临界航班延误减少 40% 。

统一架构实施前后效益对比：

6 结论与展望

新疆空管局统一软件架构的构建证明，以云原生技术为基础、数据中台为枢纽、微服务化应用为前台的模式，能有效解决系统异构性与数据孤岛问题。通过“五个一”架构的落地，未来三年将实现空管数据服务生态圈建设目标。

未来需重点关注三方面：

深化AI 融合：在现有流量预测基础上，拓展管制员语音分析、冲突智能预警等场景；

推广跨区协同：依托 TCU 架构经验，将分区接入模式扩展至喀什、伊宁等机场；

构建行业标准：参与制定《空管大数据接口规范》，推动全国空管系统架构统一。

统一架构不仅是技术升级，更是空管运行理念的变革——从经验驱动转向数据驱动，从孤立管控转向协同共享，最终实现“智慧空管”的全面演进。