از برج‌های سنتی تا برج‌های دیجیتالی

در قرن بیست‌و‌یکم صنعت هوایی شاهد تحولات زیادی بوده است و ما شاهد بهره‌گیری از فناوری‌های مختلفی در بسیاری از اجزای آن بوده‌ایم. از ظهور تاکسی‌های هوایی و هواپیماهای تمام الکتریکی گرفته تا فناوری‌های داخل کابین هواپیما همچون استفاده از ربات به عنوان کمک خلبان یا سیستم‌های هوشمند فرود خودکار هواپیما؛ از فناوری‌های پیشرفته‌ اویونیک همچون پردازنده‌های چند هسته‌ای و پردازش سیگنال‌های رادیویی آنالوگ روی یک تراشه (RFoC) گرفته تا استفاده از پهپادها و ربات‌ها برای انجام عملیات‌های تعمیر و نگهداری هواپیما؛ از هوش‌مصنوعی و یادگیری ماشین گرفته تا بلاک‌چین و فضای ابری. تمام این فناوری‌ها به افزایش ایمنی و بهره‌وری (اقتصادی و ظرفیتی) صنعت هوایی کمک کرده‌اند. دیجیتالی شدن سیستم‌ها، یکی از پیش‌نیازهای اصلی برای بکارگیری بسیاری از این فناوری‌ها بوده است. حال وقت آن رسیده است که شاهد دیجیتالی شدن فرودگاه‌ها باشیم. اگر می‌خواهید در مورد آینده فرودگاه‌ها و فناوری‌های آن بدانید، با ما همراه شوید.

نیاز به تغییرات

ترافیک هوایی به سرعت رو به افزایش است و بازیگران این صنعت در تلاش برای حفظ روند موجود هستند. با این حال تاخیر در پروازها روز به روز رایج‌تر می‌شود و این تهدیدی برای رضایت‌مندی مشتریان است. کارشناسان پیش‌بینی کرده‌اند تا سال 2036 تقاضا برای مسافرت‌های هوایی دو برابر شود. این به معنی افزایش حداقلی 70 درصد در پروازها است. با این شرایط بخش‌های مختلف صنعت باید خود را هر چه سریع‌تر برای برآوردسازی نیاز جامعه هماهنگ کنند.

در بحث ناوبری، استفاده از ماهواره‌ها توانسته‌ است علاوه بر افزایش دقت، بسیاری از محدودیت‌ها را نیز رفع کند. همچنین ارتباطات مبتنی بر داده به جای صوت بین کنترلر و خلبانان می‌تواند نیازهای آینده را تا حد زیادی برآورده کند. اما مطالعات نشان می‌دهد یکی از مهم‌ترین محدودیت‌های آینده صنعت هوایی بحث اتوماسیون و ارتباطات زمینی است.

به‌طور همزمان، افزایش ترافیک هوایی به معنی افزایش حجم کاری کنترلرهای ترافیک هوایی است. این شرایط باعث افزایش پتانسیل‌های خطای انسانی می‌شود. این مسئله دقیقا با سیاست اصلی صنعت هوایی، یعنی رویکرد ایمنی محور در تناقض است. وقتی با دقت بیشتری به موضوع نگاه می‌کنیم، به راحتی می‌توان فهمید ظرفیت در محدوده اپروچ و ترمینال فرودگاه‌ها محدود کننده است.

تنها در اروپا 415 فرودگاه دارای برج مراقبت مستقل بوده که از بین آن‌ها  278 مورد خدمات اپروچ نیز ارائه می‌دهند. در بیشتر موارد بخش اپروچ و برج در کنار یکدیگر قرار گرفته و از لحاظ مقیاس، انعطاف‌پذیری کمی دارند. این نشان می‌دهد که افزایش ظرفیت ترافیک هوایی مستلزم تغییراتی در ساختار برج‌های مراقبت و فرودگاه‌ها است.

برج های مراقبت کنترل از راه‌دور

خدمات از راه دور برج (RTS^[1]) یکی از راهکارهایی است که در سال‌های قبل برای مقابله این چالش‌ها و همچنین مدیریت ترافیک در فرودگاه‌های بدون برج مراقبت بکارگرفته شده است. در این روش مجموعه‌ای از دوربین‌ها با کیفیت بسیار بالا تصاویر زنده از محیط فرودگاه را برای یک واحد مستقر در محل دیگر که کنترلرهای ترافیک هوایی حضور دارند، ارسال می‌کنند. محل مذکور می‌تواند یک فرودگاه یا حتی ساختمانی خارج از محیط فرودگاهی باشد.

دوربین‌های بکار رفته در این سیستم ممکن است به صورت ثابت یا متحرک باشند، با این حال باید تمام نقاط ضروری از محیط فرودگاه را پوشش ‌دهند. به منظور جلوگیری از تهدیدهای سایبری، اطلاعات ویدئوی ارسالی از مبدا به مقصد روی لینک‌های امن و رمزنگاری شده ارسال می‌شوند. در مقصد چند نمایشگر بزرگ به صورت 360 درجه‌ای نمای کاملی از محیط فرودگاه و باند فرود را در اختیار کنترلرها قرار می‌دهند. همچنین تعدادی نمایشگر کوچک‌تر برای دسترسی به تصاویر دوربین‌های متحرک درنظر گرفته می‌شود و کاربر می‌تواند به راحتی با استفاده از یک اهرم دوربین را چرخانده و تصاویر منطقه مورد نظر خود را دریافت کند.

طرح شرکت Frequentis برای اجرای برج مراقبت از راه‌دور

علاوه بر این‌ها تعدادی دوربین مادون قرمز و دید در شب و همچنین حسگرهای حرکتی و حرارتی، می‌توانند تصاویر واضحی از محیط فرودگاه در شرایط تاریکی یا دید کم (به دلیل مه یا غبار) را تولید کنند.

• استانداردسازی

در سال 2014 بخش تجهیزات هوانوردی غیرنظامی اتحادیه اروپا (EUROCAE^[2]) یک کارگروه (WG-100) در زمینه برج‌های مراقبت از راه‌دور و مجازی تشکیل داد. این کارگروه با مدیریت مرکز هوافضای آلمان (DLR) و مشاوره یوروکنترل آغاز به کار کرد. اعضای این گروه ترکیبی از شرکت‌های تولیدکننده تجهیزات، شرکت‌ها و سازمان‌های ارائه‌دهنده خدمات ناوبری هوایی و کارشناسانی از EASA^[3]، ایکائو و SESAR^[4] هستند. این کارگروه اولین‌ گام‌ها برای استانداردسازی و توسعه سیستم‌های نوری و تصویربرداری در فرودگاه‌های مجهز به برج مراقبت از راه‌دور را برداشت. در سپتامبر 2016 استاندارد ED240 با عنوان «حداقل کارایی مورد نیاز برای تجهیزات تصویربرداری و نمایش در برج‌های مراقبت از راه دور» توسط کارگروه منتشر شد.

در این سند حداقل‌هایی برای پیکر‌بندی و اجرای کلیه سیستم‌ها از مرحله دریافت اطلاعات توسط حسگرها (دوربین، رادار و غیره) تا نمایش آن‌ها روی نمایشگر، ذکر شده است. شرکت‌های سازنده سیستم‌ها و مجریان پروژه‌های برج مراقبت از راه‌دور باید تجهیزات و ارتباطات بین آن‌ها را مطابق با دستورالعمل‌های سند مذکور پیاده‌سازی کنند.

• پیاده‌سازی

در سال 2010 مرکز هوافضای آلمان برای اولین بار شبیه‌سازی بکارگیری یک انسان برای کنترل از راه‌دور برج‌های مراقبت را انجام داد. در این شبیه‌سازی کنترلر به‌طور همزمان وظیفه کنترل ترافیک هوایی دو فرودگاه با حجم پروازهای کم را بر عهده داشت. نتایج آزمایش نشان می‌داد که حجم کاری کنترلر از حد میانگین بالاتر نمی‌رود و این روش‌ می‌تواند با کمی گسترش، مورد استفاده قرار گیرد.

در سال 2015 برای اولین بار یک برج مراقبت از راه دور با این تعاریف مورد بهره‌برداری قرار گرفت. جایی که مراقبت پرواز فرودگاه اورنسکولدسویک سوئد از داخل فرودگاه سونسوال- ارنساند این کشور انجام شد. بیش از 100 کیلومتر فاصله بین این دو نقطه وجود دارد و تاکنون عملیات مراقبت پرواز بدون مشکل انجام شده است. شرکت Saab مجری اصلی طراحی و ساخت تجهیزات این پروژه بود.

چند ماه پس از آن، اداره هوانوردی فدرال (FAA) اعلام کرد آزمایش‌های اولیه برای بکارگیری مراقبت از راه‌دور در فرودگاه محلی فورت کولینز انجام شده است و به دنبال آن در سال 2018 این پروژه تکمیل و به بهره‌برداری رسید.

• کنترل از راه دور چند فرودگاه

افزایش ایمنی و کاهش هزینه‌ها دو محور اصلی در صنعت هوایی هستند. بکارگیری سیستم‌ها و فناوری‌های جدید در ابعاد مختلف صنعت، حول این دو محور قرار دارند. حال اگر مراقبت پرواز از راه دور بتواند به افزایش ایمنی در فرودگاه‌هایی با شرایط خاص یا دید کم کمک کند، کنترل از راه‌دور چند فرودگاه از یک محل می‌تواند موجب کاهش هزینه‌ها شود. بیایید چند فرودگاه با تعداد پرواز روزانه کم را تصور کنید. در حالت عادی نیاز است برای هر یک از آن‌ها چند پرسنل کنترل مراقبت در نظر گرفته شود. در این حالت ممکن است تنها 10 تا 30 درصد از ظرفیت این پرسنل مورد استفاده قرار گیرد. اما با کنترل از راه دور چند فرودگاه، می‌توان به‌طور مداوم حجم کاری کنترلر را در سطح میانگین خود نگه داشت.

بهره‌گیری از یک مرکز کنترل برای مدیریت ترافیک هوایی چند فرودگاه

در ابتدای سال 2019 کشورهای سوئد، ایرلند و مجارستان طرح‌هایی را برای اجرای کنترل از راه دور چند فرودگاه به نمایش گذاشتند. این طرح‌ها زیر نظر SESAR و مدیریت DLR اجرا شده‌اند. در کشور مجارستان یک واحد مراقبت پرواز به‌طور همزمان و به‌صورت شبیه‌سازی شده مدیریت ترافیک 3 فرودگاه (بوداپست، دبرتسن و پایگاه نظامی Pápa) را بر عهده گرفت. هدف از این شبیه‌سازی نمایش توانایی یک کنترلر برای مدیریت از راه‌ دور ترافیک هوایی 3 فرودگاه بود. در این پروژه سیستم‌های الکترونیکی و شبکه انتقال اطلاعات توسط شرکت Frequentis ارائه شد.

آقای پیتر کانتور مدیر پروژه مذکور در مورد هدف انجام آن می‌گوید: «این راه‌حل امکانات جدیدی را برای فرودگاه‌های کوچک و محلی که در آن هزینه‌های ساختمان، تعمیر و نگهداری و پرسنل یک برج مراقبت معمولی مقرون‌به‌صرفه نیست، ایجاد می‌کند. استفاده کارآمد و مقرون‌به‌صرفه از منابع عملیاتی، بهبود تداوم خدمات و حفظ ایمنی به‌طور همزمان برای ما حاصل می‌شود. اگر چه این هنوز یک پروژه در فاز تحقیق و توسعه است، اما اطمینان داریم در سال‌های آینده ارائه‌دهندگان خدمات ناوبری هوایی (ANSPs) به استفاده از برج‌های مراقبت از راه‌دور روی خواهند آورد.»

مدیریت ترافیک فرودگاه‌های Shannon و Cork به‌صورت از راه‌دور در فرودگاه دوبلین ایرلند

آیا برج‌های مراقبت سنتی کنار گذاشته می‌شوند؟

تا اینجا به مزایای استفاده از رویکرد برج‌های مراقبت از راه‌دور اشاره کردیم. قابلیت‌هایی اقتصادی، عملیاتی و ایمنی این رویکرد بیانگر گسترش آن در سال‌های آینده است. حال این سوال مطرح می‌شود که آیا با ظهور برج‌های مراقبت از راه‌دور، برج‌های مراقبت سنتی کنار گذاشته می‌شوند؟

جواب این سوال خیر است. در واقع ما در آینده با مفهوم جدیدی از برج مراقبت مواجه می‌شویم. جایی که فناوری‌های جدید با هم تلفیق شده و قابلیت‌های جدیدی را پیش روی کنترلرها قرار می‌دهد. در انتظار برج‌های مراقبت دیجیتال باشید.

برج‌های دیجیتال

یک برج مراقبت از راه‌دور، تنها راهکاری برای استقلال مکانی کنترلرهای ترمینال است و نمی‌توان برای سرویس‌های اپروچ به آن تکیه کرد. به عبارت دیگر افزایش تعداد هواپیماها در آسمان و بهره‌گیری از کنترلرها برای مدیریت آن‌ها در صورتی که پروازها نتوانند در زمان مشخص انجام شوند، کاملا بیهوده است و می‌تواند به فاجعه تبدیل شود.

همانطور که پیش از این گفته شد، افزایش ظرفیت ترافیک هوایی مستلزم ارتقاء زیرساخت‌ها است. یکی از عناصر این حلقه، بهبود آگاهی از شرایط برای کنترلرهای مراقبت است. بنابراین فناوری‌های جدید باید در جنبه‌های مختلف کاری یک کنترلر و فضای مراقبت پرواز به کار گرفته شوند.

تا چندی قبل مفهوم برج مراقبت دیجیتال تا حدودی مشابه با مفهوم برج مراقبت از راه دور بود. اما امروز دیگر این دو عبارت را نمی‌توان یکسان دانست. برج دیجیتال مفاهیم بسیار عمیق‌تری در خود دارد و نسل جدیدی از فناوری‌ها و سیستم‌ها را در اختیار کنترلر قرار خواهد داد.

• مشکلات فعلی

تمام فرودگاه‌های جهان صرف‌نظر از ابعاد و ساختار، با نوعی از چالش‌های عملکردی مواجه هستند. مشکل برخی از فرودگاه‌ها حداکثر ظرفیت باند فرود است، برخی دیگر با مشکل کمبود منابع مالی و انسانی مواجه هستند. فرودگاه‌هایی با مشکلات مکانی و شرایط بد آب‌وهوایی وجود دارند و البته فرودگاه‌هایی را می‌توان دید که از لحاظ بازدهی شرایط مناسبی ندارند.

در همه این موارد و حتی مشکلاتی دیگر، برج مراقبت دیجیتال می‌تواند یک راهکار مطمئن پیش روی ANSPها قرار دهد. اما چگونه؟ با ترکیبی از دوربین‌های کیفیت بالا و هوش مصنوعی می‌توان بر بیشتر موانع غلبه کرد. با این کار تجهیزات کافی برای تصمیم‌گیری دقیق‌تر، بهتر و سریع‌تر در اختیار کنترلرها قرار خواهد گرفت.

• آماده برای تغییرات

امروزه ظهور شبکه‌های فیبر نوری فوق‌العاده سریع، دوربین‌هایی با کیفیت بالا و فناوری سنجش از راه‌دور می‌توانند انقلابی در مدیریت ترافیک هوایی ایجاد کنند. به جای برج‌های پر از کنترلر و تجهیزات آن، می‌توان یک دکل دوربین در نظر گرفت که تصاویر و داده‌ها را به یک مرکز کنترل داخل همان فرودگاه یا جایی دیگر منتقل می‌کنند. در آنجا مجموعه‌ای از نمایشگرهای به هم پیوسته یک تصویر پاناروما و زنده را همراه با سایر داده‌های عملیاتی (از برچسب‌های راداری برای هر هواپیما گرفته تا مناطق ممنوعه یا مسیر‌های تاکسی بسته‌شده) پیش روی کنترلر قرار می‌دهند.

البته این مجموعه می‌تواند حتی داخل برج‌های فعلی نیز بکارگرفته شود. با این حال در صورت عدم وجود برج مراقبت، راهکار مذکور می‌تواند علاوه بر رفع بسیاری از مشکلات عملیاتی فرودگاه‌ها، هزینه‌ها را نیز تا حد بسیار زیادی کاهش دهد.

• از ایده تا اجرا

فاصله چندانی تا گسترش برج‌های دیجیتالی وجود ندارد. در سال‌های گذشته ANSPهای مختلفی برای تحقق این ایده اقدام به سرمایه‌گذاری کرده‌اند. در منطقه اروپا یوروکنترل، در منطقه بریتانیا NATS، در منطقه ایالات متحده FAA و در منطقه استرالیا Airservice از جمله مهم‌ترین ANSPهایی هستند که با سرمایه‌گذاری قصد دارند در سال‌های آینده از برج‌های دیجیتال برای مدیریت ترافیک هوایی ناحیه تحت کنترل خود استفاده کنند. در این میان NATS با همکاری شرکت‌های تولیدکننده تجهیزات مرتبط، توانسته است مراحل زیادی از پروژه خود را طی کرده و حتی به‌طور مقدماتی آن را پیاده‌سازی کند.

برج دیجیتالی NATS

طرح برج دیجیتالی تعیین شده از سوی NATS شامل بکارگیری هوش مصنوعی و واقعیت افزوده به تصاویر زنده و باکیفیت از محیط فرودگاهی است. نتیجه حاصل باید روی نمایشگرهای باکیفیت نصب شده در یک واحد بیرون از فرودگاه یا حتی داخل برج مراقبت فعلی همان فرودگاه برای کنترلرها نمایش داده شود. ابتدای سال 2019 این سازمان اعلام کرد برای نخستین بار طرح برج دیجیتال را در فرودگاه هیترو لندن بکار خواهد گرفت.

• برجی بین ابرها

برج مراقبت فرودگاه هیترو 87 متر بلندی دارد و در طول سال بارها مه و سطح پایین ابرها، موجب کاهش دید کنترلر از سطح فرودگاه می‌شود. این اتفاق معمولا در شرایطی با ابرهای کم اتفاق می‌افتد، با این حال دید در سطح فرودگاه بدون مشکل است. در این شرایط کنترلر مجبور به ایجاد فاصله بیشتر بین هواپیماها برای حفظ ایمنی است. نتیجه این اتفاق، افزایش فاصله زمانی بین فرود و برخاست هواپیماها و افزایش تاخیرها است. این می‌تواند باعث کاهش 20 درصدی ظرفیت فرودگاه هیترو شود. اگر چه چالش «برج بین ابرها» برای فرودگاه هیترو به‌طور میانگین تنها 15 روز در سال و در صبح ماه‌های زمستانی اتفاق می‌افتد، اما تاخیرهای بدنبال آن مدیران فرودگاه را قانع کرد برای رسیدن به حداکثر ظرفیت، راهکار برج دیجیتال NATS را بکار گیرند.

برای رفع این مشکل، NATS به همراه شرکت Searidge یک شبکه توزیع‌شده از نمایشگرهای 4K را در هر نقطه خروجی‌های باند فرود نصب کرده‌اند. این دوربین‌ها یک دید دقیق از آنچه در بخش عملیاتی سطح فرودگاه اتفاق می‌افتد ارائه می‌دهند. اما این تمام آن چیزی نیست که NATS برای فرودگاه هیترو در نظر گرفته است. اتفاق جذاب زمانی رخ می‌دهد که Aimee به کار گرفته می‌شود.

• یک دستیار هوشمند برای کنترلرها

Amiee سیستم دستیار هوش مصنوعی توسعه یافته توسط شرکت Searidge است که با مطالعه دقیق هزاران فرود هواپیما، آموخته است چه موقع عملیات فرود پایان یافته و هواپیما باند را به مقصدی امن در پارکینگ ترک کرده است. سپس سیستم بلافاصله به کنترلر هشدار می‌دهد که می‌تواند عملیات فرود هواپیمای بعدی را آغاز کند.

نکته جالب در مورد Aimee قدرت یادگیری آن است. با انجام هر پرواز، مغز سیستم می‌تواند شرایط یا اتفاقات جدیدی را تجربه کرده و از طریق یادگیری ماشین، آن‌ها را برای عملیات‌‌های فرود آینده مورد استفاده قرار دهد. در کنار تصاویر دریافتی از دوربین‌ها، برنامه‌های پروازی، داده‌های رادار و اطلاعات هواشناسی و همچنین گزارش‌های نیرو‌های زمینی فرودگاه از ورودی‌های این هوش مصنوعی هستند.

دوربین‌های انتخاب شده از سوی NATS قابلیت تشخیص یک هواپیما از فاصله بیش از 8 مایلی از نقطه Touchdown باند فرود دارند. این مقدار بسیار بیشتر از فاصله‌ای است که چشمان انسان می‌تواند با اطمینان یک هواپیما را تشخیص دهد. با این چشمان دیجیتال، Aimee قابلیت‌های زیادی بدست می‌آورد. از هشدار برای عدم رعایت فاصله بین هواپیماها گرفته تا عدم رعایت شیب فرود یا عدم تنظیم هواپیما در خط مرکزی باند و موارد دیگر، در تمام این شرایط هوش مصنوعی خطا را تشخیص داده و کنترلر را آگاه می‌کند.

در شرایطی که ابرها امکان دیدن دو سر باند را برای کنترلر غیرممکن کرده‌ باشند، هوش مصنوعی می‌تواند به کنترلر توصیه کند با توجه به اینکه هواپیمای بعدی هنوز در مرحله اپروچ است، برخاست یک هواپیما می‌تواند امن باشد. همچنین در فرودگاه‌هایی با دو باند مستقل، Aimee می‌تواند برنامه‌ریزی دقیقی برای دستیابی به حداکثر بازدهی را انجام دهد.

• پیشنهادهایت را بگو

به منظور آزمایش و صحت‌سنجی هوش مصنوعی، NATS یک آزمایشگاه با سرمایه 5/2 میلیون پوند درست در زیر برج اصلی فرودگاه هیترو و جایی که کنترلرها در آن مستقر هستند، ایجاد کرده است. در این آزمایشگاه کارشناسان Searidge و کنترلرها می‌توانند روش‌ها و سیستم‌های جدید را در یک محیط عملیاتی که از تصاویر زنده خود فرودگاه تغذیه می‌شود، آزمایش و ارزیابی کنند. راه‌اندازی این آزمایشگاه در فرودگاه به این معنی است که کنترلرها می‌توانند پیشنهادهایشان را با سرعت به توسعه دهندگان سیستم ارائه دهند.

تصاویر زنده فرودگاه توسط 20 دوربین Ultra HD که در زیر برج نصب شده‌اند تهیه و پس از تلفیق به صورت 4k به آزمایشگاه ارسال می‌شوند. در آنجا 8 صفحه نمایش عمودی تصویر حاصل را به نمایش می‌گذارند. همچنین 4 نمایشگر بزرگ روی میز فرمان کنترلرها نصب شده است. در کنار آن‌ها دو تبلت بزرگ قابل حمل نیز وجود دارد که کاملا در تعامل با میز فرمان هستند.

• واقعیت افزوده

قابلیت دیگر برج دیجیتال NATS امکان افزودن اطلاعات کمکی به تصاویر زنده است. داده‌های رادار و سامانه ADS-B به عنوان ورودی‌های نظارتی به سیستم ارائه می‌شوند. این داده‌ها کمک می‌کنند تا هواپیماها و حتی خودروهای حاضر در سطح فرودگاه با برچسب‌های رنگی علامت‌گذاری شوند. سیستم به‌صورت خودکار می‌تواند اطلاعاتی مثل Callsign و Type را در قالب واقعیت افزوده در کنار هر هواپیما نمایش دهد. اندازه و رنگ هر کدام از این اطلاعات به راحتی قابل تنظیم است.

در صورتی که یک هواپیما یا خودرو در محلی قرار گرفته باشد که مانع عدم دیده شدن آن شود، واقعیت افزوده با برچسب و علامت‌گذاری موقعیت آن را برای کنترلر مشخص می‌کند. در شرایط تاریکی هوا یا بارش برف، این قابلیت بیش از پیش می‌تواند مورد توجه کنترلرها قرار گیرد. همچنین از طریق واقعیت افزوده کنترلرها می‌توانند به راحتی بخش‌های مختلف فرودگاه را علامت‌گذاری کنند. به عنوان مثال اگر یک باند، مسیرهای دسترسی یا مسیرهای تاکسی هواپیما به دلیل عملیاتی غیر قابل استفاده باشند، سیستم می‌تواند آن قسمت را روی تصاویر زنده فرودگاه علامت‌گذاری کند.

برج‌های دیجیتال در استرالیا

در اوایل سال 2019 خبرهایی از اجرای برج دیجیتالی در استرالیا منتشر شد. در متن این خبرها آمده است Airservice به عنوان ANSP استرالیا معتقد است برج‌های دیجیتال ضمن صرفه‌جویی در هزینه‌ها، یک جایگزین مناسب یا پشتیبان احتمالی از برج‌های کنترل فعلی این کشور باشند.

در طرح Airservice برای اجرای برج دیجیتال اشاره شده است که مجموعه‌ای از دوربین‌های دیجیتالی، سطح فرودگاه و همچنین حریم هوایی اطراف آن را پوشش می‌دهند. تصاویر این دوربین‌ها توسط یک شبکه محلی (WAN) جمع‌آوری و پس از فشرده‌سازی به یک اتاق کنترل برای نمایش ارسال می‌شوند.

مجموعه‌ای از نمایشگرها یک صفحه قوس‌دار را تشکیل می‌دهند و تصویر زنده فرودگاه روی آن تشکیل می‌شود. به منظور پویایی بیشتر، برخی از دوربین‌ها امکان چرخش و حتی بزرگنمایی نیز دارند. با افزودن اطلاعات کمکی به تصاویر این دوربین‌ها، آگاهی از وضعیت و ترافیک برای کنترلرها بالا می‌رود. ادغام داده‌های مدیریت ترافیک هوایی با این سیستم به کنترل بهتر جریان نشست و برخاست هواپیماها و تصمیم‌گیری سریع‌تر کمک می‌کند.

• قدیمی و پرهزینه

تصمیم‌گیرندگان اصلی در برنامه‌های هوایی استرالیا قصد دارند از فناوری برج‌های دیجیتال برای جایگزینی برج‌های کنترل قدیمی (مانند برج فرودگاه ادنسون که در سال 1956 ساخته شده است) این کشور استفاده کنند. آن‌ها معتقدند هر چند این پروژه در ابتدا نیاز به سرمایه‌گذاری زیاد دارد، اما در آینده می‌تواند علاوه بر افزایش ظرفیت‌های ترافیک هوایی، صرفه‌جویی‌های اقتصادی زیادی به همراه داشته باشد. بنابر گفته آقای استفان آنگوس (مدیرعامل بخش ناوبری هوایی در Airservice) در حال حاضر در کشور استرالیا 29 برج مراقبت وجود دارد که برخی از آن‌ها خیلی قدیمی بوده و هزینه‌های نگهداری آن‌ها بسیار بالاست.

برنامه برج دیجیتالی در کشور استرالیا تنها به فرودگاه‌های بزرگ محدود نمی‌شود، بلکه Airservice قصد دارد برای فرودگاه‌هایی با ترافیک نوسانی و البته فرودگاه‌های کم ترافیک نیز برنامه مشابهی را اجرا کند. کارشناسان این سازمان معتقدند اجرای این پروژه در فرودگاه‌های کوچک می‌تواند کیفیت خدمات و بهره‌وری را افزایش دهد.

• منابع و کارکنان را جابجا نکن

نوسان در ترافیک هوایی باعث ایجاد مشکلاتی برای Airsevice شده و آن‌ها را مجبور به جابجایی مداوم کارکنان و منابع کرده است. استفان آنگوس معتقد است برنامه‌های برج دیجیتال و برج‌های کنترل از راه‌دور برخی از فرودگاه‌های محلی می‌تواند نیاز به جابجایی پرسنل را حذف کند. او در این‌باره می‌گوید: «قابلیت تغییر سریع مقیاس در خدمات یک فرودگاه می‌تواند شکل کاملاً متفاوتی از مدیریت ترافیک هوایی را در سراسر استرالیا فراهم کند.»

در وبسایت australianaviation.com حول محور اجرای برج دیجیتال در کشور استرالیا آمده است: امروزه راهکارهای کمی برای کاهش هزینه‌های عملیاتی در فرودگاه‌های منطقه‌ای با ترافیک کم وجود دارد که از جمله آن‌ها می‌توان به کاهش مدت زمان کار برج کنترل یا تعطیل کردن یک سرویس اشاره کرد. همچنین در مورد برخی از مناطق مشکلاتی مانند مرخصی یا بیماری کارکنان، آموزش و امکانات نیز مطرح است. حال Airservice معتقد است فناوری برج‌های دیجیتال و تخصیص موثرتر منابع می‌تواند با ارائه خدمات متمرکز در برخی از مکان‌ها، بر این مشکلات غلبه کند.

از نیوزیلند تا سنگاپور

در نیوزلند نیز Airways به عنوان ANSP این کشور از طریق برنامه برج‌های دیجیتالی خود گام‌های مهمی در جهت معرفی این فناوری برداشته است. این کشور قرار است در سال 2020 یک اجرای عملیاتی از برج دیجیتالی را در جزیره اینورکارگیل که ترافیک هوایی کمی دارد، داشته باشد. علاوه بر آن برنامه مشابهی برای فرودگاه بزرگ آوکلند در نظر گرفته شده است.

بر اساس گفته آقای مایک تورنر (مدیر برنامه های برج دیجیتالی در Airways) بسیاری از امکانات فعلی برج‌های مراقبت این کشور به پایان عمر خود رسیده‌اند. وی اشاره کرده است به زودی هزینه‌های قابل توجهی برای جایگزینی یا نوسازی اساسی این امکانات مورد نیاز خواهد بود. هزینه‌های آینده انگیزه‌ای برای Airways ایجاد کرده است تا به دنبال گزینه‌های دیگر ارائه خدمات برج مراقبت باشد و حالا زمان مناسبی برای پیاده‌سازی فناوری برج دیجیتال است.

کارشناسان Airways معتقدند فرودگاه اینورکارگیل به دلیل ترافیک کم یک گزینه ایده‌آل برای ارزیابی این فناوری است. تجربیات پیاده‌سازی برج دیجیتال در این فرودگاه می‌تواند برای پیاده‌سازی آن در سایر فرودگاه‌های این کشور از جمله آوکلند مورد استفاده قرار گیرد.

طرح برج دیجیتالی شرکت Frequentis برای فرودگاه آوکلند که احتمالا در سال 2020 بهره‌برداری شود.

در حالی که انعطاف‌پذیری خدمات در تمام دنیا بسیار حیاتی است، در کشور مستعد زلزله نیوزلند مسئله‌ای حساس‌تر خواهد بود. وقوع یک زلزله و اختلال در سیستم‌ها به‌ویژه در آوکلند که بزرگ‌ترین شهر نیوزلند محسوب می‌شود، می‌تواند امدادرسانی و دسترسی به امکانات را محدود کند. از همین رو مسئولین Airways از چند سال پیش به دنبال راهکارهای مناسب برای این چالش بوده‌اند و در سال 2017 شرکت Frequentis توسط نیوزلند برای اجرای فناوری برج دیجیتال آوکلند انتخاب شد.

در سنگاپور CAAS به عنوان ANSP از سال 2017 برنامه‌ریزی برای پیاده‌سازی برج‌ دیجیتالی در چند فرودگاه این کشور را آغاز کرد. در گام اول شرکت MITRE به عنوان محقق و مشاور پروژه انتخاب شد. شرکت مذکور از چند سال قبل با هدف تحقیق و توسعه برای دستیابی به فناوری‌های جدید در صنعت هوانوردی غیرنظامی این کشور ایجاد شده است. کارشناسان CAAS و MITRE برنامه‌ای زمان‌بندی شده برای اجرای برج دیجیتالی هوشمند در فرودگاه بزرگ چانگی تهیه کردند.

بر اساس برنامه تهیه ‌شده، قرار است NATS که تجربه پیاده‌سازی برنامه مشابه در انگلستان را دارد با قراردادی به ارزش 7 میلیون دلار یک نمونه اولیه از برج دیجیتال را در مدت 22 ماه برای فرودگاه چانگی پیاده‌‌سازی کند. قرار است در این مدت 116 دوربین در مناطق مختلف اطراف دو باند فرود چانگی نصب شوند. اطلاعات این دوربین‌ها با یک سیستم قدرتمند هوش مصنوعی و یادگیری ماشین ترکیب خواهند شد و تصویری کاملا واضح و دقیق از تمام آنچه در فرودگاه و حریم هوایی آن اتفاق می‌افتد، در اختیار کنترلرها قرار خواهد گرفت. قابلیت چرخش و بزرگ‌نمایی دوربین‌‌ها این اختیار را به کنترلر می‌دهد تا از طریق صفحه لمسی مقابل خود بتوانند یک تصویری بزرگ و دقیق از هر نقطه فرودگاه داشته باشند.

سال گذشته 386 هزار نشست و برخاست هواپیما از این فرودگاه صورت گرفته است و به‌نظر می‌رسد در سال‌های آینده این رقم افزایش یابد. این شرایط مسئولین فرودگاه را مجبور به بهره‌گیری از فناوری‌‌های جدید برای افزایش ظرفیت‌‌های فرودگاهی می‌کند.

ابری بین برج‌ها

عدم نیاز به ثابت بودن محل استقرار کنترلرهای مراقبت پرواز در برج‌های کنترل از راه‌دور و برج‌های دیجیتال یک قابلیت منحصر به فرد را برای آن‌ها ایجاد می‌کند. یک فرودگاه بزرگ مانند فرودگاه هیترو در شهر لندن را در نظر بگیرید. یک اختلال در سیستم‌های برج و خرابی آن‌ها می‌تواند باعث تاخیر در صدها پرواز شود و هزاران دلار خسارت مالی را برای فرودگاه و شرکت‌های هواپیمایی در بر داشته باشد. اما در مورد برج‌های دیجیتال شرایط می‌تواند ساده‌تر باشد. در صورتی که سیستم‌های محل استقرار برج دیجیتال دچار مشکل شوند، سیستم می‌تواند به سرعت جریان تصاویر زنده فرودگاه و اطلاعات پروازها را به یک مرکز کنترل پرواز دیجیتال دیگر منتقل کند. به عبارتی، در صورت لزوم کنترلرهای مراقبت پرواز می‌توانند مانند یک ابر به‌صورت مجازی بین فرودگاه‌ها جابجا شوند.

در یکی از گزارش‌های کارگروه WG-100 یوروکنترل (PJ05 Remote Tower FP) به سناریوهای مختلف بروز اتفاقات در یک برج کنترل از راه‌دور و راهکارهای بعد از آن اشاره شده است. در این گزارش آمده است یک مرکز کنترل مراقبت پشتیبان می‌تواند به راحتی اتفاقات مختلف که پتانسیل بروز خسارات مالی و جانی دارند را مدیریت کند. به عنوان مثال یک مرکز کنترل دیجیتال که وظیفه مراقبت پرواز برای 3 فرودگاه را بر عهده دارد در نظر بگیرید. در صورت وقوع یک حالت اضطراری برای یکی از این فرودگاه‌ها، لازم است تمام پرسنل کنترل پرواز روی آن متمرکز شوند. در این شرایط سیستم می‌تواند در کسری از ثانیه مدیریت کنترل پرواز 2 فرودگاه دیگر را به مرکز کنترل پرواز پشتیبان منتقل کند. مسئله جالب اینجاست که سیستم‌های هوش مصنوعی و واقعیت افزوده به پرسنل مرکز کنترل پشتیبان کمک می‌کنند تا خیلی سریع از وظایف خود و شرایط فعلی فرودگاه آگاه شوند.

انتقال مدیریت ترافیک فرودگاه C به مرکز کنترل پشتیبان (MRTM2) به دلیل افزایش حجم کاری در مرکز کنترل اصلی (MRTM1)

انتقال مدیریت ترافیک فرودگاه‌های B و C به مرکز کنترل پشتیبان (MRTM2) به دلیل بروز شرایط اضطراری در فرودگاه A

ابهام در مفاهیم

با توجه به اینکه صنعت هوایی هنوز در ابتدای راه به سوی مفاهیمی همچون برج‌های دیجیتال و برج‌های کنترل از راه‌دور است، ممکن است سوالات مختلفی برای افراد ایجاد کند. در ادامه این بخش می‌خواهیم به بعضی از این سوالات و جواب‌های کارشناسان NATS به آن‌ها بپردازیم.

• آیا برج‌های دیجیتال به معنی کاهش نیرو‌های کنترل پرواز است؟

شاید در نگاه اول اینطور به‌نظر برسد که برج‌های دیجیتال راهکاری به سوی کاهش نیروی انسانی در بخش مراقبت پرواز است. اما در واقع جواب این سوال خیر است. برج‌های دیجیتال که برخی آن را با نام برج‌های هوشمند می‌شناسند با هدف افزایش ایمنی و بهره‌وری فرودگاه‌ها ایجاد خواهند شد. صنعت هوایی با وجود فناوری‌های پیشرفته، همچنان نیازمند افرادی است که بتوانند با تمرکز بالا، در زمان مناسب تصمیم‌های صحیح را بگیرند. از سوی دیگر برج‌های دیجیتال می‌تواند پاسخی برای رفع برخی از مشکلات کنترلرهای پرواز باشد. حجم کاری بالا در برخی فرودگاه‌ها یا اعزام به ماموریت کاری همچنان مشکلات بسیاری از کنترلرهای مراقبت پرواز است. در حالی که برج‌های دیجیتال می‌تواند علاوه بر رفع این مشکلات، فرصت‌های آموزشی بیشتری برای آن‌ها فراهم کند.

• در شرایط دید بسیار کم، مانند مه غلیظ عملکرد سیستم چگونه است؟

در چنین شرایطی فرایند کار مشابه با رویه‌های دید کم امروزی فرودگاه‌هاست. در کنار رادارها و ارتباطات صوتی بین کنترلر و خلبان، دوربین‌های مادون قرمز می‌توانند به تهیه یک تصویر از محیط فرودگاه کمک کنند.

• برای مقابله با بروز خطا در دوربین‌‌ها یا خطوط ارتباطی چه راهکاری در نظر گرفته می‌شود؟

دوربین‌ها به گونه‌ای تنظیم می‌شوند که بخش وسیعی از میدان دید آن‌ها با یکدیگر همپوشانی دارد. از سوی دیگر تعدادی دوربین با قابلیت چرخش نیز در نظر گرفته می‌شود تا منطقه خارج شده از دسترس را پوشش دهند. همچنین زمان لازم برای تعویض دوربین‌ها کمتر از 15 دقیقه است. انتقال تصاویر و اطلاعات از طریق 3 خط مجزا که از لحاظ مکانی نیز با هم متفاوت هستند، انجام می‌شود. به عبارتی در تمام سیستم‌ها افزونگی 2 یا 3 درنظر گرفته خواهد شد. ورودی‌های تغذیه سیستم  از برق شهری، ژنراتور و UPSها تشکیل می‌شود و نگرانی از قطع برق وجود نخواهد داشت.

• در صورت قطع کامل جریان ویدئو چه اتفاقی خواهد افتاد؟

هر چند با توجه به پیش‌بینی ‌های انجام شده احتمال بروز این اتفاق بسیار پایین است، اما با این حال همچنان کنترلرها به سیستم‌های راداری، ارتباطات صوتی و Stripها دسترسی دارند. مهندسان حاضر در فرودگاه یا سایت کنترل پرواز با سرعت مشکل را رفع خواهند کرد.

و در آخر…

بازیگران مختلف صنعت هوایی از لزوم یک تغییر اساسی برای افزایش ظرفیت مسافر اطمینان دارند. همانطور که حوزه‌های مختلف صنعت در حال استفاده از فناوری‌های جدید در سازوکارهای خود هستند، بخش مدیریت ترافیک هوایی نیز گام‌هایی برای حرکت رو به جلو برداشته است. برج دیجیتال یکی از راهکارهایی است که می‌تواند علاوه بر افزایش ایمنی، امکان انجام نشست ‌و برخاست‌هایی با فاصله زمانی کمتر را نیز فراهم کند.

همانطور که در ابتدای مطلب اشاره کردیم، تمام فرودگاه‌های جهان صرف‌نظر از ابعاد و ساختار، با نوعی از چالش‌های عملکردی مواجه هستند. مشکلات آب‌وهوایی، دردسرهای تامین نیروی انسانی، عمر زیاد سیستم‌ها، هزینه بالای نگهداری، قرارگیری در معرض بلایای طبیعی و ترافیک زیادی از جمله مسائلی هستند که برج‌های مراقبت سنتی را در بسیاری از فرودگاه‌های جهان تهدید می‌کنند. برنامه‌های انجام گرفته در انگلستان، سوئد، استرالیا، آلمان، نیوزلند، سنگاپور و غیره نشان می‌دهد که ANSPها از اهمیت مفهوم برج‌های دیجیتال در کاهش این مشکلات اطمینان دارند.

با این حال هرچند در حال حاضر شاهد عملیاتی شدن برخی از برج‌های دیجیتال در نقاط مختلفی از دنیا هستیم، اما به نظر می‌رسد هنوز این فناوری در حال رشد است و در آینده شاهد قابلیت‌های بسیار بیشتری از آن‌ها باشیم. فناوری‌های نوین همچون هوش مصنوعی، یادگیری ماشین، بلاک‌چین، واقعیت افزوده و واقعیت مجازی عناصر اصلی یک برج مراقبت دیجیتال و هوشمند را تشکیل خواهند داد و این مقدمه‌ای برای رسیدن به فرودگاه‌های هوشمند است.

[1]  Remote Tower Service

[2]  European Organization for Civil Aviation Equipment

[3]  European Union Aviation Safety Agency

[4]  Single European Sky ATM Research Joint