CN104835354A - 一种管制负荷管理系统及其管制员工作负荷的评估方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种管制负荷管理系统及其管制员工作负荷的评估方法，通过实时采集空域航班架次分布、通话录音、管制区内的运行条件、岗位人员分布以及天气情况等方面的数据，计算出管制扇区负荷并进行管制负荷分配，从而得到每一个管制员的管制个体负荷。本发明较全面真实的量化影响管制工作的因素，将管制负荷结果精确分配到每一个管制员个体，通过管制扇区负荷分配分析，设定二级负荷标准，二级负荷的提出和应用更好的为管制员的二级评定提供数据支持，本发明还将管制负荷数据应用于管制员绩效薪金管理、管制员职级以及疲劳管理、管制员能力评估、见习培训管理、管制运行组织指导、管制运行品质管理等管理工作中，从而实现对管制员的有效管理。

Description

一种管制负荷管理系统及其管制员工作负荷的评估方法

技术领域

本发明涉及一种空中交通管制系统，具体涉及一种管制负荷管理系统及其管制员工作负荷的评估方法。

背景技术

伴随着航空业的持续发展，航班量持续高位增长，给航空的安全带来很大压力，为科学研究这种形势，从而控制、缓解其中的风险，目前国内外开始以计量管制工作负荷为基础，进行上述研究。根据管制员的工作内容，管制员工作负荷可定义为：由于空域内航空器的飞行对管制员形成了客观任务需求，管制员为满足这些需求而在身体和精神上产生的消耗即为管制员工作负荷。从理论上讲，空域特点、扇区结构、航班密度以及天气等都可能是影响管制负荷变化的因素。

国际上，早在上世纪九十年代就有人开始研究，并形成一定的方法，如英国运筹与分析理事会提出的“DORATASK”方法，德国梅塞施密特、特尔科和布卢姆的“MBB”研究方法等。国内，在近两年也有通过对某影响因素进行分析、建模，并使用回归等算法得出管制工作负荷计算或预测模型的研究，管制负荷的研究有助于充分利用空域资源、保障飞行安全，而这些研究在理论研究与实际应用中都有很大的突破，一些学者在某些地方的管制区也实施了一系列管制负荷定量研究，并应用了地空通话时间等因素进行计算，成功取得了管制单架飞机的工作负荷的成果。

中国专利文献中，公开号CN103093650A、名称是一种管制运行质量诊断系统及方法(参见该申请说明书具体实施方式部分)，公开了一种管制运行质量诊断系统及方法，该系统包括用于采集AFTN电报数据和综合航迹数据的数据采集服务器、用于采集内话语音信号的语音采集工控机、用户访问客户端、服务器和系统管理PC机，其管制运行质量诊断方法通过所述管制运行质量诊断系统实现。该现有技术只是收集综合航迹、飞行计划、语音通信实时数据这些基础要素，没有考虑管制实时运行状态、管制运行环境以及气象条件等因素，使得影响计算管制负荷的重要因素缺失，不能真实反应管制工作中的难度变化，因此，该统计方法不够全面、精确，同时该方法为提及负荷变化在时间单位上的设计，以及在实际工作中的应用等。系统管理PC机用于计算管制扇区的负荷，但是该系统仅限于以扇区组织为单位，由于缺乏人员-岗位时间分布数据，无法将管制负荷精确到个人，也无法实现对管制员个体的研究。在管制工作中，对于管制员个体来说，由于个人能力存在差异，甚至对于同一人，在不同情况或精神状态下，其承受压力的限度也会存在差异，这些不确定性因素都会给飞行安全带来不利的影响，因此，管制员个体负荷对安全影响的研究非常重要。目前，现有技术对于管制负荷的研究多用扇区容量评估，并未在管制运行的管理方面有所建树。

因此，为了解决现有技术中存在的问题，在对管制业务进行组织管理的同时，研究一种全面、真实、精确的量化影响管制工作因素的管制负荷管理系统，对管制业务以及该业务的主要实施者进行研究，已经成为一项重要任务。

发明内容

本发明解决的技术问题是提供一种管制负荷管理系统，目的是通过实时采集空域航班架次分布、通话录音、管制区内的运行环境因素、岗位人员分布以及天气情况等方面的数据，来计算获得扇区负荷产品，在此基础上，结合管制员的精确的在岗时间数据，根据预先设定的岗位权重系数、带新系数以及合作系数等分配关系，以分钟为统计基本单位，计算出每分钟各在岗管制员实际承受的负荷，再对每个管制员在预定的统计周期内每分钟分配到的负荷进行累加，从而得到每一个管制员的管制个体负荷产品。扇区负荷产品是一个针对扇区客观存在的，不以受人员变化影响的组织产品，用于对班组对扇区管理等组织行为的研究，而管制员个体负荷产品是对管制员已经承担过的工作负荷的历史统计，是一个能够体现管制员个体属性、历史成绩，是一个对管制员进行个体管理研究的量化基础。

本发明的技术方案为：

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种管制负荷管理系统，包括数据采集模块、数据同化模块、管制扇区负荷计算模块，所述系统还包括管制负荷分配模块和管制负荷应用模块，所述数据采集模块，用于采集分拣原始数据并将数据进行存储，供数据同化模块调用，包括

通话采集子模块，用于通过管制语音记录仪提取管制员通话信息；

自动化系统动态飞翔数据采集子模块，用于通过管制雷达提取空域航班的飞行数据；

管制运行信息采集子模块，用于通过管制班组资源管理系统提取管制扇区的空域环境、运行模式和岗位人员分布信息；

气象采集子模块，用于通过气象系统提取气象因素中的跑道风向变化等信息；

数据采集模块通过管制语音记录仪、管制雷达、管制班组资源管理系统以及气象系统提取了管制员通话信息、航班的飞行数据、管制扇区的空域环境、运行模式、岗位人员分布信息以及气象条件等多种影响管制员指挥工作的因素，其中运行模式是指管制运行中随时间或航班密度变化而进行的分扇区、合并扇区的运行方式，岗位人员分布信息是指各个时刻各个管制岗位上的人员分布信息，相对于现有技术能够涵盖更多管制负荷的影响因素，一旦扇区运行模式或是气象发生变化，所有的管制负荷数据都会发生变化，从而影响管制负荷的精确性；与现有技术相比，数据采集模块还提取了管制扇区的空域环境、运行模式、岗位人员分布信息以及气象信息，使得管制负荷的计算结果更加准确，有助于充分利用空域资源来保障飞行安全；数据采集模块还将采集分拣的原始数据进行存储，供数据同化模块调用，以便对采集的原始数据进行预处理。

所述数据同化模块，用于以统一的数据处理时间单元为单位预处理数据采集模块采集分拣的原始数据，生成符合预定数据接口数据规范的管制负荷影响因子数据集并提供给管制扇区负荷计算模块，包括

饱和度同化子模块，用于将由管制语音记录仪提取的管制员通话信息根据系统数据接口规范要求，处理成统一的扇区、时间规范的通话饱和度-时间二维数据集产品，作为中间数据参与扇区负荷计算；

航班流量同化子模块，用于预处理航班的飞行数据并获取统一的扇区、时间规范的各扇区航班架次的统计值；

B系数同化子模块，用于预处理管制扇区的空域环境信息并获取统一的扇区、时间规范的空域复杂度值；

管制扇区运行模式子模块，用于根据管制扇区人员席位分布变化获取管制扇区运行时的扇区分、合状态以及所在状态对应数据组合对应的结果值；

气象条件子模块，用于预处理气象因素中的跑道风向变化等信息并获取复杂气象条件给管制难度带来的影响系数；

数据同化模块中的饱和度同化子模块、航班流量同化子模块、B系数同化子模块、管制扇区运行模式子模块以及气象条件子模块分别调用数据采集模块采集分拣的原始数据以一分钟为单位进行预处理，预处理后生成统一的扇区、时间规范的管制负荷影响因子数据集，统一的扇区、时间规范包括系统的扇区使用规范和时间使用规范，扇区使用规范遵循管制的扇区称谓与管制通话面板的对应关系；时间使用规范是指系统统一数据处理时间单位，即以固定的时间单元为单位进行数据预处理，该系统设置的时间单位为一分钟；以一分钟为单位对原始数据进行预处理后，从而得到统一数据规范下的影响管制员工作负荷的各个影响因子。

所述管制扇区负荷计算模块，用于将预处理后得到的管制负荷影响因子数据集根据管制负荷公式以管制扇区为单位加权计算获得管制扇区负荷；现有技术只是收集综合航迹、飞行计划、语音通信实时数据这些基础要素，没有考虑管制实时运行状态、管制运行环境等因素，使得计算偏理论化，与实际运行数据脱节，生成的结果与实际运行状态相关性不大，同时，未对其他因素进行考虑，导致管制负荷结果不具精确性，本发明中的管制扇区负荷计算模块在考虑了管制扇区负荷的各种影响因素，并从中提取出影响较大的几个影响因素，根据管制负荷公式以管制扇区为单位加权计算获得管制扇区负荷，使得计算出的管制扇区负荷结果更为精准。管制扇区负荷产品是一个描述扇区客观环境对管制指挥负荷要求随时间变化的数据，可以用于扇区开合等管制运行组织的指导、管理策略制定的指导以及现场运行管理品质的评定、研究等工作。

所述管制负荷分配模块，以管制扇区负荷为基础，结合岗位人员分布信息进行管制负荷分配计算，获得每个管制员的管制个体负荷；岗位人员分布信息包括岗位值班信息以及人员资质信息，管制负荷分配模块以管制扇区负荷为基础，结合岗位值班信息、人员资质信息，以规定的时间单元为单位，如以一分钟为单位，先计算出在岗人员在该时间单位上对应扇区负荷与各自资质、席位分工等系数乘积，即个人在该计算单位的负荷分配，再对制定统计周期内，对每个管制员分配到的负荷进行累加，从而获得每个管制员在指定统计周期内的管制个体负荷；现有技术中对于管制扇区负荷的计算已有大量涉及，但是没有对管制员个体负荷的研究，在这种工作环境下，对于管制员个体来说，由于存在个人能力差异，甚至对于同一人，在不同情况或精神状态下，其承受压力的限度也会存在差异，现有的统计方法中没有考虑这些不确定性因素，从而给飞行安全带来了不利的影响。本发明中通过将管制扇区负荷向在岗人员的精细化分配，获得了较为准确的管制个体数据，这些数据对管制部门对管制人员个体的管理、研究提供了可靠的数据支持，在实际管理中，可以在薪金管理、绩效管理、能力评估、等级评定、见习进度、工作质量评定等工作中得到应用。

所述管制负荷应用模块，用于通过获得的扇区负荷进行管制运行组织的指导工作，通过每个管制员的管制个体负荷进行人员管理；通过获得的管制扇区负荷，可以用于扇区开合的指导、管理策略制定的指导以及现场运行管理品质的评定、研究等工作；通过每个管制员的管制个体负荷可以进行人员管理；通过对每一个管制员的管制个体负荷分析，就可以得到每一个管制员的工作强度以及工作能力等多方面的信息，管理人员根据这些信息就可以有效并合理的对管制员进行工作强度分配以及工作岗位分配，让每一个管制员都不会长时间超负荷工作或是长时间轻负荷工作，从而提高管制员的工作效率；还可以通过分析每一个管制员的管制个体负荷数据，从而将其应用于管制员的人员管理以及薪金管理，主要包括公务补偿管理、薪金管理、薪金余额管理、见习培训管理、管制员能力评估、管制员职级管理、管制员疲劳管理等管理工作。

所述管制扇区负荷计算模块包括区域扇区负荷计算子模块、进近扇区负荷计算子模块以及塔台负荷计算子模块；该系统可以针对不同的扇区分别进行扇区负荷计算，从而得到在不同扇区的扇区负荷。

所述管制负荷分配模块包括管制负荷分配自动计算子模块以及二级负荷计算子模块，所述管制负荷分配自动计算子模块，用于通过获得的扇区负荷自动计算管制员个体负荷，所述二级负荷计算子模块，用于计量在管制扇区负荷高峰时段的运行情况，通过获得的扇区负荷计算扇区二级负荷，并通过扇区二级负荷计算管制员个体二级负荷；管制负荷分配自动计算子模块可对管制扇区负荷进行自动分配，针对区域管制室、进近管制室、塔台管制室三个科室，每个科室各自不同的席位，涵盖的各种不同的人员搭配情况进行管制负荷分配计算，从而得到每一个管制员的管制个体负荷；所述二级负荷计算子模块，用于计量在管制扇区负荷高峰时段的运行情况，包括扇区二级负荷计算和二级负荷分配；二级负荷是指管制扇区负荷中超过一定数值的部分，该部分代表高负荷运行时段，通过对管制扇区负荷分析、统计，可以设定二级负荷标准，从而得到达到二级负荷标准的扇区负荷，对达到二级负荷标准的扇区负荷再进行负荷分配，就可以得到个人的二级负荷，得到的管制员个体二级负荷可用于管制员的等级评定、能力评估等管理工作，二级负荷的提出和应用更好的为管制员的二级评定提供了数据支持。

所述管制负荷应用模块分别与管制扇区负荷计算模块和管制负荷分配模块相连，包括管制个体负荷应用子模块和管制扇区负荷应用子模块，所述管制个体负荷应用子模块，用于通过管制个体负荷进行人员管理，所述管制扇区负荷应用子模块，用于通过管制扇区负荷进行管制运行组织的指导工作；在管制工作量化的基础上，管制负荷应用模块可以很好的将管制扇区负荷用于扇区开合的指导、管理策略制定的指导以及现场运行管理品质的评定、研究等工作，将管制员的个体负荷应用于管制员的人员管理以及薪金管理、绩效管理，对管制员工作进行有效的激励和正确的引导；所述管制个体负荷应用子模块，用于通过管制个体负荷进行人员管理，包括公务补偿管理、薪金管理、薪金余额管理、见习培训管理、管制员能力评估、管制员职级管理以及管制员疲劳管理；公务补偿管理，是指对管制员被公派从事会议、培训等非席位管制工作，由于没有值守时间，没有对应工作的负荷统计的情况，系统提供人工操作接口，根据管制员同等资历、平均工作强度，按时间进行工作负荷补偿；薪金管理，在一个统计周期内，经过负荷分配、统计后，根据个人负荷在部门负荷统计总量中所占比重，对部门该统计周期中岗位时间总和按比例进行分配，所得的管制员负荷小时对应管制员薪金；但在管制工作中，有时管制员也会因公而损失负荷数，例如被公派出差、培训或从事其他不在管制席位上的工作，此时，管制管理人员将核实工作量，对相关人员根据一定的规则进行负荷补偿，包括负荷时间、负荷量、二级负荷量，随后再根据统计的负荷进行薪金管理；薪金余额管理模块是对管制员在薪金管理部分中产生的薪金余额进行管理；见习培训管理，是指对见习管制员的时间、负荷、强度设定指标，以所考察席位的管制负荷平均水平为基准，对见习管制员各个见习阶段进行考核；运行品质的评定，是指对在管制运行决策的预战术和战术阶段的决策信息，再事后根据运行数据、负荷数据进行对比，进而对决策的准确性、有效性、及时性做出评鉴，同时在分析的基础上，查找漏洞，修正工作方式、思路，研究出更有效的决策流程及规范，从而实现对业务运行管理的持续改进的提高。

所述系统还包括分别与数据采集模块、数据同化模块、管制扇区负荷计算模块、管制负荷分配模块和管制负荷应用模块相连的监控模块，用于监控管制负荷管理系统的运行，所述监控模块包括程序监控子模块和数据监控子模块；程序监控子模块用来监控程序状态自动运行状况；数据监控子模块用来监控数据的符合性、及时性、有效性以及异常性，在有异常出现时通过指标数据显示、警示颜色、告警声音以及手机短信等方式提醒系统运维人员进行及时处理，监控模块为管制负荷管理系统的运行提供了一定的保障。

所述统一的数据处理时间单元为一分钟；数据同化模块将采集分拣的原始数据以统一的数据处理时间单元为单位进行数据同化，根据实际需求将数据处理时间单元取值为一分钟进行数据预处理，从而将得到的管制负荷影响因子用于计算一分钟的管制扇区负荷以及一分钟的管制个体负荷，以一分钟为单位就可以按日或按月统计出管制员一天或一个月的管制个体负荷。

本发明还提供了一种管制员工作负荷的评估方法，该方法采用管制负荷管理系统提取整合影响管制员指挥工作的管制负荷影响因子，根据管制负荷影响因子计算出管制扇区负荷F_{(负 荷)}，再通过管制负荷分配计算出每个管制员的管制个体负荷S_(负荷)，即S_(负荷)＝F_(负荷)*P_s*P_l*P_c，其中，P_s为岗位权重系数，与管制员所在席位相关，P_l为带新系数，与管制员职能相关，P_c为合作系数，与每个席位的在岗人数相关。现有技术中对于管制扇区负荷的计算已有大量涉及，但是没有对管制员个体负荷的研究，在这种工作环境下，对于管制员个体来说，由于存在个人能力差异，甚至对于同一人，在不同情况或精神状态下，其承受压力的限度也会存在差异，现有的统计方法中没有考虑这些不确定性因素，从而给飞行安全带来了不利的影响。本发明中通过将管制扇区负荷向在岗人员的精细化分配，获得了较为准确的管制个体数据，这些数据对管制部门对管制人员个体的管理、研究提供了可靠的数据支持，在实际管理中，可以在薪金管理、绩效管理、能力评估、等级评定、见习进度、工作质量评定等工作中得到应用。所述方法包括以下步骤：

步骤1、实时采集分拣管制负荷影响因子的原始数据，以统一的数据处理时间单元为单位同化出管制负荷的影响因子，所述管制负荷的影响因子包括通话饱和度BHD、流量复杂度M、空域复杂度B、扇区运行模式的对应数值R以及复杂气象条件，通过扇区运行模式和复杂气象条件修正流量复杂度M；

步骤2、根据管制负荷影响因子并结合扇区运行模式，以管制扇区为单位计算出管制扇区负荷F_(负荷)＝f(BHD,M,B)，其中，F_(负荷)为管制扇区在单位时间内所要承受的负荷值，BHD为单位时间内陆空通话时间的百分比，是量化管制扇区的繁忙程度和空域调配复杂度的参数，M是与航班架次数相关的区段函数，用来量化流量对扇区调配难度影响的参数，B用来量化管制空域环境影响的参数，运行模式通过开合扇信息及值班人数来影响流量复杂度M；

步骤3、在管制扇区负荷的基础上结合岗位值班信息、人员资质信息完成管制负荷分配的计算，针对区域管制室、进近管制室、塔台管制室三个科室，每个科室各自不同的席位，涵盖的各种不同的人员搭配情况进行管制负荷分配计算，按月统计出每个管制员的个体负荷S_(负荷)＝∑(F_(负荷)*P_s*P_l*P_c)；

其中，Ps为岗位权重系数，与管制员所在席位相关，P_l为带新系数，与管制员职能相关，Pc为合作系数，与每个席位的在岗人数相关。每个科室包含多个不同的扇区，每个扇区包含不同的席位，主要有管制席、监视席、协调席、主任席，每个科室每个席位在岗信息不同，其中在岗人数是指某岗位上值守的人数，根据不同情况一般有一个人在岗、两个人在岗、三个人在岗三种可能，在岗职能分为教员、带班、学员，教员或带班均可为带新管制员，此外，在岗放单情况分为未放单、夜班放单、限制放单以及放单，管制员的岗位值班信息和人员资质信息为管制负荷分配提供了分配依据，结合岗位值班信息和人员资质信息提出了管制负荷分配的算法，通过管制负荷分配算法将以扇区组织为单位的管制扇区负荷分配到管制员个人，从而得到每一个管制员的管制个体负荷。

步骤4、通过管制扇区负荷分配分析、统计，设定二级负荷标准，在管制负荷分配过程中同时获得符合二级负荷标准的管制员；二级负荷是指管制扇区负荷中超过一定数值的部分，该部分代表高负荷运行时段，对该部分进行负荷分配可以得到管制员个体二级负荷。

步骤5、根据计算分析出的管制扇区负荷进行管制运行组织的指导工作，根据管制个体负荷进行人员管理；对于管制扇区负荷，可具体应用于扇区开合的指导、管理策略制定的指导以及现场运行管理品质的评定、研究等工作，针对每一个管制员的管制个体负荷，对管制员进行人员管理以及薪金管理，可具体应用在公务补偿管理、薪金管理、薪金余额管理、见习培训管理、以及管制员疲劳管理等工作当中；管制员个体二级负荷可用于管制员能力评估以及管制员职级管理等管理工作。

所述步骤1中的通话饱和度BHD的计算包括以下步骤：

a1、从管制语音记录仪的语音记录中提取各个席位对应的每段语音数据的开始时间以及时长；

a2、对于每一席位，在一日内以分钟为单位进行分割、采样；

a3、对每分钟内通话时间长度以秒为单位进行累加，每分钟内的通话时长表示为Σt_通话时长；

a4、计算每分钟内通话时间所占比重，作为该分钟的通话饱和度BHD值，即通话饱和度用来量化管制员在该分钟内繁忙程度及需要面对的管制压力，承受的工作负荷。

所述步骤1中的流量复杂度M的计算包括以下步骤：

b1、从管制雷达中提取空域航班的飞行数据，主要有航班号、所在扇区号、进出该扇区的时间点、飞行时长，并从管制班组资源管理系统中提取管制扇区的运行模式；

b2、以一分钟为单位进行时间分段，分别对每个扇区进行统计，以整分钟时刻汇聚成分钟架次表；

b3、统计每分钟内各扇区的架次数；

b4、采用流量区段法，并根据各扇区的实时流量及扇区运行模式，确认运行扇区的架次数，最终得到一个与航班架次数相关的区段函数，即流量复杂度M＝f(架次数)，参与负荷计算。

所述步骤1中的空域复杂度B的计算包括以下步骤：

c1、从管制班组资源管理系统中提取管制扇区的空域环境信息，通过对管制区中的历史数据进行统计、分析，形成管制环境系数对照表；

c2、提取管制班组资源管理系统中军航活动、假日航线开合情况；

c3、匹配管制环境系数对照表，获取每分钟内的空域复杂度B值，参与负荷计算。

所述管制扇区负荷的计算具体包括以下步骤：

d1、从管制班组资源管理系统中提取每分钟内各扇区各席位上的人员分布情况，确定该时刻的扇区运行模式，得到岗位值班信息，记录到每分钟的数据库中；

d2、将计算出的每分钟内各扇区的通话饱和度BHD、流量复杂度M以及空域复杂度B值，结合扇区运行模式，根据公式F_(负荷)＝BHD*M*(1+B)进行计算，得到每分钟内各扇区的负荷值；

d3、循环计算每分钟的管制扇区负荷值，最终形成每日各扇区负荷值的数据；

d4、根据每分钟的负荷值，最终输出在时间维度上以分钟为单位各扇区席位上的管制扇区负荷结果。

本发明的技术效果为：

本发明提供了一种管制负荷管理系统及其管制员工作负荷的评估方法，通过实时采集空域航班架次分布、通话录音、管制区内的运行模式、岗位人员分布以及天气情况等方面的数据，计算出管制扇区负荷并进行管制负荷分配，从而得到每一个管制员的管制个体负荷。本发明较全面真实的量化影响管制工作的因素，将管制负荷的时间采样精确到分钟为单位，根据管制负荷的影响因子，结合管制扇区运行模式，以管制扇区为单位进行管制负荷计算，并结合岗位值班信息和人员资质信息完成负荷分配计算，将管制负荷结果精确分配到每一个管制员个体。此外，本发明针对每一个管制员的管制个体负荷，对管制员进行人员管理以及薪金管理，可具体应用在公务补偿管理、负荷薪金管理、负荷薪金余额管理、见习培训管理、管制员能力评估、管制员职级管理以及管制员疲劳管理等工作当中；本发明还可以根据管制扇区负荷，可具体应用于扇区开合等管制运行组织的指导、管理策略制定的指导以及现场运行管理品质的评定、研究等工作，合理安排管制员的工作强度以及工作岗位，从而保障飞行安全。

附图说明

图1为本发明管制负荷管理系统结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图说明本发明的具体实施方式：

如图1所示，本发明提供了一种管制负荷管理系统，包括数据采集模块、数据同化模块、管制扇区负荷计算模块，所述系统还包括管制负荷分配模块和管制负荷应用模块，所述数据采集模块，用于采集分拣原始数据并将数据进行存储，供数据同化模块调用，包括

通话采集子模块，用于通过管制语音记录仪提取管制员通话信息；

自动化系统动态飞翔数据采集子模块，用于通过管制雷达提取空域航班的飞行数据；

管制运行信息采集子模块，用于通过管制班组资源管理系统提取管制扇区的空域环境、运行模式和岗位人员分布信息；

气象采集子模块，用于通过气象系统提取气象因素中的跑道风向变化等信息；

所述数据同化模块，用于以统一的数据处理时间单元为单位预处理数据采集模块采集分拣的原始数据，生成符合预定数据接口数据规范的管制负荷影响因子数据集并提供给管制扇区负荷计算模块，包括

饱和度同化子模块，用于将由管制语音记录仪提取的管制员通话信息根据系统数据接口规范要求，处理成通话饱和度-时间二维数据集产品，作为中间数据参与扇区负荷计算；

航班流量同化子模块，用于预处理航班的飞行数据并获取各扇区航班架次的统计值；

B系数同化子模块，用于预处理管制扇区的空域环境信息并获取空域复杂度值；

管制扇区运行模式子模块，用于根据管制扇区人员席位分布变化获取管制扇区运行时的扇区分、合状态以及所在状态对应各数据组合对应的结果值；

气象条件子模块，用于预处理气象因素中的跑道风向变化等信息并获取复杂气象条件给管制难度带来的影响系数；

所述管制扇区负荷计算模块，用于将预处理后得到的管制负荷影响因子数据集根据管制负荷公式以管制扇区为单位加权计算获得管制扇区负荷；所述管制扇区负荷计算模块包括区域扇区负荷计算子模块、进近扇区负荷计算子模块以及塔台负荷计算子模块；

所述管制负荷分配模块，以管制扇区负荷为基础，结合岗位值班信息、人员资质信息进行管制负荷分配计算，获得每个管制员的管制个体负荷；所述管制负荷分配模块包括管制负荷分配自动计算子模块以及二级负荷计算子模块，所述管制负荷分配自动计算子模块，用于通过获得的扇区负荷自动计算管制员个体负荷，所述二级负荷计算子模块，用于计量在管制扇区负荷高峰时段的运行情况，通过获得的扇区负荷计算扇区二级负荷，并通过扇区二级负荷计算管制员个体二级负荷；

所述管制负荷应用模块，用于通过获得的扇区负荷进行管制运行组织的指导工作，通过每个管制员的管制个体负荷进行人员管理；

所述系统还包括分别与数据采集模块、数据同化模块、管制扇区负荷计算模块、管制负荷分配模块和管制负荷应用模块相连的监控模块，用于监控整个管制负荷管理系统的运行，所述监控模块包括程序监控子模块和数据监控子模块；程序监控子模块用来监控程序状态自动运行状况；数据监控子模块用来监控数据的符合性、及时性、有效性以及异常性，在有异常出现时通过指标数据显示、警示颜色、告警声音以及手机短信等方式提醒系统运维人员进行及时处理，监控模块为管制负荷管理系统的运行提供了一定的保障。

数据采集模块通过管制语音记录仪、管制雷达、管制班组资源管理系统以及气象系统提取了管制员通话信息、航班的飞行数据、管制扇区的空域环境、运行模式、岗位人员分布信息以及气象条件等多种影响管制员指挥工作的因素，其中运行模式是指管制运行中随时间或航班密度变化而进行的分扇区、合并扇区的运行方式，岗位人员分布信息是指各个时刻各个管制岗位上的人员分布信息，相对于现有技术能够涵盖更多管制负荷的影响因素，一旦扇区运行模式或是气象发生变化，所有的管制负荷数据都会发生变化，从而影响管制负荷的精确性；与现有技术相比，数据采集模块还提取了管制扇区的空域环境、运行模式、岗位人员分布信息以及气象信息，使得管制负荷的计算结果更加准确，有助于充分利用空域资源来保障飞行安全。数据采集模块将采集分拣的原始数据进行存储，供数据同化模块调用，数据同化模块中的饱和度同化子模块、航班流量同化子模块、B系数同化子模块、管制扇区运行模式子模块以及气象条件子模块分别调用数据采集模块采集分拣的原始数据进行预处理，预处理后生成统一的扇区、时间规范的管制负荷影响因子数据集，统一的扇区、时间规范包括系统的扇区使用规范和时间使用规范，扇区使用规范遵循管制的扇区称谓与管制通话面板的对应关系；时间使用规范是指系统统一数据处理时间单位，即以固定的时间单元为单位进行数据预处理，该系统设置的时间单位为一分钟；该系统中的数据同化模块以一分钟为单位对原始数据进行同化，从而得到统一数据规范下的影响管制员工作负荷的各个影响因子，管制扇区负荷计算模块根据管制负荷公式以管制扇区为单位加权计算获得管制扇区负荷。管制负荷分配模块以管制扇区负荷为基础，结合岗位值班信息、人员资质信息，以规定的时间单元为单位，如以一分钟为单位，先计算出在岗人员在该时间单位上对应扇区负荷与各自资质、席位分工等系数乘积，即个人在该计算单位的负荷分配，再对制定统计周期内，对每个管制员分配到的负荷进行累加，从而获得每个管制员在指定统计周期内的管制个体负荷；通过管制扇区负荷分配分析、统计，还可以设定二级负荷标准，在管制负荷分配过程中同时获得符合二级负荷标准的管制员。管制负荷应用模块，则通过获得的管制扇区负荷，用于扇区开合的指导、管理策略制定的指导以及现场运行管理品质的评定、研究等工作；通过每个管制员的管制个体负荷进行人员管理，主要包括公务补偿管理、薪金管理、薪金余额管理、见习培训管理、管制员疲劳管理等管理工作，根据管制员二级负荷，还可对管制员进行等级评定和能力评估等管理工作。

管制负荷是一个客观存在的、时空维度上连续的量，考虑到系统的处理方法以及设备的性能，将每日时长按照分钟为单位进行分割、采样，计算每分钟开始时刻的值作为该分钟的负荷值，形成每日各扇区负荷值的数据。由于在负荷计算中需要根据人员席位分布变化确定各时间段的运行模式，从而得到管制扇区运行模式的对应数值参与负荷计算，同时在后期的管制员个体的负荷研究时，也需要将每个管制员自己在每个席位上完成的负荷值进行累积统计，因此将每分钟的负荷结果与该分钟管制席位的人员分布情况合并到一个数据行中，向后期的负荷应用阶段进行输出。基于上述考虑，负荷采集与生成过程中应制定以下标准：

标准1、时间序列上，确定数据同化单位为1分钟，即以分钟为基本时间单位，统一在一日中取每分钟的开始时刻的状态值或该分钟中量的累积值，以量化各种因素随时间的变化。

标准2、空间上，按照各管制单元的实际席位配置，对区域管制、进近管制、塔台管制等部门中包含的管制扇区、席位等具体要素进行量化；

标准3、人员分布上，系统在扇区席位的负荷生成时，对每分钟的负荷数据，对应当时的席位人员分布，为后期的人员负荷统计、应用所作的准备，为后期的管制负荷管理应用预留接口。

本发明还提供了一种管制员工作负荷的评估方法，该方法采用管制负荷管理系统提取整合影响管制员指挥工作的管制负荷影响因子，根据管制负荷影响因子计算出管制扇区负荷F_{(负 荷)}，再通过管制负荷分配计算出每个管制员的管制个体负荷S_(负荷)，即S_(负荷)＝F_(负荷)*P_s*P_l*P_c，其中，P_s为岗位权重系数，与管制员所在席位相关，P_l为带新系数，与管制员职能相关，P_c为合作系数，与每个席位的在岗人数相关。

所述方法包括以下步骤：

步骤1、实时采集分拣管制负荷影响因子的原始数据，以一分钟为单位同化出管制负荷的影响因子，所述管制负荷的影响因子包括通话饱和度BHD、流量复杂度M、空域复杂度B、扇区运行模式的对应数值R以及复杂气象条件，通过扇区运行模式和复杂气象条件修正流量复杂度M；

所述步骤1中的通话饱和度BHD的计算包括以下步骤：

a1、从管制语音记录仪的语音记录中提取各个席位对应的每段语音数据的开始时间以及时长；

a2、对于每一席位，在一日内以分钟为单位进行分割、采样；

a3、对每分钟内通话时间长度以秒为单位进行累加，每分钟内的通话时长表示为Σt_通话时长；

a4、计算每分钟内通话时间所占比重，作为该分钟的通话饱和度BHD值，即通话饱和度用来量化管制员在该分钟内繁忙程度及需要面对的管制压力，承受的工作负荷。

所述步骤1中的流量复杂度M的计算包括以下步骤：

b1、从管制雷达中提取空域航班的飞行数据，主要有航班号、所在扇区号、进出该扇区的时间点、飞行时长，并从管制班组资源管理系统中提取管制扇区的运行模式；

b2、以一分钟为单位进行时间分段，分别对每个扇区进行统计，以整分钟时刻汇聚成分钟架次表；

b3、统计每分钟内各扇区的架次数；

b4、采用流量区段法，并根据各扇区的实时流量及扇区运行模式，确认运行扇区的架次数，最终得到一个与航班架次数相关的区段函数，即流量复杂度M＝f(架次数)，参与负荷计算。

对于进近管制、塔台等，复杂气象条件中的风向的转变会引起航班着陆方向的变化，这将直接导致航班进近着陆程序的重建、扇区运行模式的变化，从而引起管制难度增加，由于实际情况下的扇区运行模式相对于空间位置上划分的扇区运行模式会发生变化，这时我们需要根据实际情况匹配不同的扇区席位系数，进行扇区流量统计以及修改M系数等。

所述步骤1中的空域复杂度B的计算包括以下步骤：

c1、从管制班组资源管理系统中提取管制扇区的空域环境信息，通过对管制区中的历史数据进行统计、分析，形成管制环境系数对照表；

管制运行部门通过对历史管制区中军方活动情况、灵活航线使用情况给管制指挥带来的影响进行统计、分析，根据每种组合给管制指挥工作带来难度的大小，确定了一个对应的范围在0-1之间相对的参数值，作为该种情况下的管制环境系数，用来表现不同组合情况下管制员需付出的差异，所有组合情况形成管制环境系数的对照表，并根据各种情况的影响程度进行参数设定；

c2、提取管制班组资源管理系统中军航活动、假日航线开合情况；

c3、匹配管制环境系数对照表，获取每分钟内的空域复杂度B值，参与负荷计算；

管制负荷计算时，通过从管制班组资源管理系统中的记录的连续的状态变化中抽取每分钟开始时刻的状态作为样本，并匹配管制环境系数对照表，获取该时刻的管制环境系数值即空域复杂度B系数，参与最终的管制负荷计算。

步骤2、根据管制负荷影响因子并结合扇区运行模式，以管制扇区为单位计算出管制扇区负荷F_(负荷)＝f(BHD,M,B)，其中，F_(负荷)为管制扇区在单位时间内所要承受的负荷值，BHD为单位时间内陆空通话时间的百分比，是量化管制扇区的繁忙程度和空域调配复杂度的参数，M是与航班架次数相关的区段函数，用来量化流量对扇区调配难度影响的参数，B用来量化管制空域环境影响的参数，运行模式通过开合扇信息及值班人数来影响流量复杂度M；

所述管制扇区负荷的计算具体包括以下步骤：

d1、从管制班组资源管理系统中提取每分钟内各扇区各席位上的人员分布情况，确定该时刻的扇区运行模式，得到岗位值班信息，记录到每分钟的数据库中；

d2、将计算出的每分钟内各扇区的通话饱和度BHD、流量复杂度M以及空域复杂度B值，结合扇区运行模式，根据公式F_(负荷)＝BHD*M*(1+B)进行计算，得到每分钟内各扇区的负荷值；

d3、循环计算每分钟的管制扇区负荷值，最终形成每日各扇区负荷值的数据；

d4、根据每分钟的负荷值，最终输出在时间维度上以分钟为单位各扇区席位上的管制扇区负荷结果。

步骤3、在管制扇区负荷的基础上结合岗位值班信息、人员资质信息完成管制负荷分配的计算，针对区域管制室、进近管制室、塔台管制室三个科室，每个科室各自不同的席位，涵盖的各种不同的人员搭配情况进行管制负荷分配计算，按月统计出每个管制员的个体负荷S_(负荷)＝∑(F_(负荷)*P_s*P_l*P_c)；

其中，Ps为岗位权重系数，与管制员所在席位相关，Pl为带新系数，与管制员职能相关，Pc为合作系数，与每个席位的在岗人数相关。每个科室包含多个不同的扇区，每个扇区包含不同的席位，主要有管制席、监视席、协调席、主任席，每个科室每个席位在岗信息不同，其中在岗人数是指某岗位上值守的人数，根据不同情况一般有一个人在岗、两个人在岗、三个人在岗三种可能，在岗职能分为教员、带班、学员，教员或带班均可为带新管制员，此外，在岗放单情况分为未放单、夜班放单、限制放单以及放单，管制员的岗位值班信息和人员资质信息为管制负荷分配提供了分配依据，结合岗位值班信息和人员资质信息提出了管制负荷分配的算法，通过管制负荷分配算法将以扇区组织为单位的管制扇区负荷分配到管制员个人，从而得到每一个管制员的管制个体负荷。

步骤4、通过管制扇区负荷分配分析、统计，设定二级负荷标准，在管制负荷分配过程中同时获得符合二级负荷标准的管制员；二级负荷是指管制扇区负荷中超过一定数值的部分，该部分代表高负荷运行时段，对该部分进行负荷分配可以得到管制员个体二级负荷。

步骤5、根据计算分析出的管制扇区负荷进行管制运行组织的指导工作，根据管制个体负荷进行人员管理；通过获得的管制扇区负荷，用于扇区开合的指导、管理策略制定的指导以及现场运行管理品质的评定、研究等工作；通过每个管制员的管制个体负荷进行人员管理，主要包括公务补偿管理、薪金管理、薪金余额管理、见习培训管理、管制员疲劳管理等管理工作；根据管制员二级负荷，还可对管制员进行等级评定和能力评估等管理工作。

Claims (12)

1.一种管制负荷管理系统，包括数据采集模块、数据同化模块、管制扇区负荷计算模块，其特征在于：所述系统还包括管制负荷分配模块和管制负荷应用模块，所述数据采集模块，用于采集分拣原始数据并将数据进行存储，供数据同化模块调用，包括

通话采集子模块，用于通过管制语音记录仪提取管制员通话信息；

自动化系统动态飞翔数据采集子模块，用于通过管制雷达提取空域航班的飞行数据；

管制运行信息采集子模块，用于通过管制班组资源管理系统提取管制扇区的空域环境、运行模式和岗位人员分布信息；

气象采集子模块，用于通过气象系统提取气象因素中的跑道风向变化信息；

所述数据同化模块，用于以统一的数据处理时间单元为单位预处理数据采集模块采集分拣的原始数据，生成符合预定数据接口数据规范的管制负荷影响因子数据集并提供给管制扇区负荷计算模块，包括

饱和度同化子模块，用于将由管制语音记录仪提取的管制员通话信息根据系统数据接口规范要求，处理成通话饱和度-时间二维数据集产品，作为中间数据参与扇区负荷计算；

航班流量同化子模块，用于预处理航班的飞行数据并获取各扇区航班架次的统计值；

B系数同化子模块，用于预处理管制扇区的空域环境信息并获取空域复杂度值；

管制扇区运行模式子模块，用于根据管制扇区人员席位分布变化获取管制扇区运行时的扇区分、合状态以及所在状态对应各数据组合对应的结果值；

气象条件子模块，用于预处理气象因素中的跑道风向变化信息并获取复杂气象条件给管制难度带来的影响系数；

所述管制扇区负荷计算模块，用于将预处理后得到的管制负荷影响因子数据集根据管制负荷公式以管制扇区为单位加权计算获得管制扇区负荷；

所述管制负荷分配模块，以管制扇区负荷为基础，结合岗位人员分布信息进行管制负荷分配计算，获得每个管制员的管制个体负荷；

所述管制负荷应用模块，用于通过获得的扇区负荷进行管制运行组织的指导工作，通过每个管制员的管制个体负荷进行人员管理。

2.如权利要求1所述的管制负荷管理系统，其特征在于：所述管制扇区负荷计算模块包括区域扇区负荷计算子模块、进近扇区负荷计算子模块以及塔台负荷计算子模块。

3.如权利要求1所述的管制负荷管理系统，其特征在于：所述管制负荷分配模块包括管制负荷分配自动计算子模块以及二级负荷计算子模块，所述管制负荷分配自动计算子模块，用于通过获得的扇区负荷自动计算管制员个体负荷，所述二级负荷计算子模块，用于计量在管制扇区负荷高峰时段的运行情况，通过获得的扇区负荷计算扇区二级负荷，并通过扇区二级负荷计算管制员个体二级负荷。

4.如权利要求1所述的管制负荷管理系统，其特征在于：所述管制负荷应用模块分别与管制扇区负荷计算模块和管制负荷分配模块相连，包括管制个体负荷应用子模块和管制扇区负荷应用子模块，所述管制个体负荷应用子模块，用于通过管制个体负荷进行人员管理，所述管制扇区负荷应用子模块，用于通过管制扇区负荷进行管制运行组织的指导。

5.如权利要求1所述的管制负荷管理系统，其特征在于：所述系统还包括分别与数据采集模块、数据同化模块、管制扇区负荷计算模块、管制负荷分配模块和管制负荷应用模块相连的监控模块，用于监控管制负荷管理系统的运行，所述监控模块包括程序监控子模块和数据监控子模块。

6.如权利要求1所述的管制负荷管理系统，其特征在于：所述统一的数据处理时间单元为一分钟。

7.采用如权利要求1-6任一所述的管制负荷管理系统进行管制员工作负荷的评估方法，其特征在于：采用管制负荷管理系统提取整合影响管制员指挥工作的管制负荷影响因子，根据管制负荷影响因子计算出管制扇区负荷F_(负荷)，再通过管制负荷分配计算出每个管制员的管制个体负荷S_(负荷)，即S_(负荷)＝F_(负荷)*P_s*P_l*P_c，其中，P_s为岗位权重系数，与管制员所在席位相关，P_l为带新系数，与管制员职能相关，P_c为合作系数，与每个席位的在岗人数相关。

8.如权利要求7所述的管制员工作负荷的评估方法，其特征在于：所述方法包括以下步骤：

步骤1、实时采集分拣管制负荷影响因子的原始数据，以统一的数据处理时间单元为单位同化出管制负荷的影响因子，所述管制负荷的影响因子包括通话饱和度BHD、流量复杂度M、空域复杂度B、扇区运行模式的对应数值R以及复杂气象条件，通过扇区运行模式和复杂气象条件修正流量复杂度M；

步骤2、根据管制负荷影响因子并结合扇区运行模式，以管制扇区为单位计算出管制扇区负荷F_(负荷)＝f(BHD,M,B)，其中，F_(负荷)为管制扇区在单位时间内所要承受的负荷值，BHD为单位时间内陆空通话时间的百分比，是量化管制扇区的繁忙程度和空域调配复杂度的参数，M是与航班架次数相关的区段函数，用来量化流量对扇区调配难度影响的参数，B用来量化管制空域环境影响的参数，扇区运行模式通过开合扇信息及值班人数来影响流量复杂度M；

步骤3、在管制扇区负荷的基础上结合岗位值班信息、人员资质信息完成管制负荷分配的计算，针对区域管制室、进近管制室、塔台管制室三个科室，每个科室各自不同的席位，涵盖的各种不同的人员搭配情况进行管制负荷分配计算，按月统计出每个管制员的个体负荷S_(负荷)＝∑(F_(负荷)*P_s*P_l*P_c)；

步骤4、通过管制扇区负荷分配分析、统计，设定二级负荷标准，在管制负荷分配过程中同时获得符合二级负荷标准的管制员；

步骤5、根据计算分析出的管制扇区负荷进行管制运行组织的指导工作，根据管制个体负荷进行人员管理。

9.如权利要求8所述的管制员工作负荷的评估方法，其特征在于：所述步骤1中的通话饱和度BHD的计算包括以下步骤：

a1、从管制语音记录仪的语音记录中提取各个席位对应的每段语音数据的开始时间以及时长；

a2、对于每一席位，在一日内以分钟为单位进行分割、采样；

a3、对每分钟内通话时间长度以秒为单位进行累加，每分钟内的通话时长表示为Σt_通话时长；

a4、计算每分钟内通话时间所占比重，作为该分钟的通话饱和度BHD值，即通话饱和度用来量化管制员在该分钟内繁忙程度及需要面对的管制压力，承受的工作负荷。

10.如权利要求8所述的管制员工作负荷的评估方法，其特征在于：所述步骤1中的流量复杂度M的计算包括以下步骤：

b1、从管制雷达中提取空域航班的飞行数据，主要有航班号、所在扇区号、进出该扇区的时间点、飞行时长，并从管制班组资源管理系统中提取管制扇区的运行模式；

b2、以一分钟为单位进行时间分段，分别对每个扇区进行统计，以整分钟时刻汇聚成分钟架次表；

b3、统计每分钟内各扇区的架次数；

b4、采用流量区段法，并根据各扇区的实时流量及扇区运行模式，确认运行扇区的架次数，最终得到一个与航班架次数相关的区段函数，即流量复杂度M＝f(架次数)，参与负荷计算。

11.如权利要求8所述的管制员工作负荷的评估方法，其特征在于：所述步骤1中的空域复杂度B的计算包括以下步骤：

c1、从管制班组资源管理系统中提取管制扇区的空域环境信息，通过对管制区中的历史数据进行统计、分析，形成管制环境系数对照表；

c2、提取管制班组资源管理系统中军航活动、假日航线开合情况；

c3、匹配管制环境系数对照表，获取每分钟内的空域复杂度B值，参与负荷计算。

12.如权利要求8所述的管制员工作负荷的评估方法，其特征在于：所述管制扇区负荷的计算具体包括以下步骤：

d1、从管制班组资源管理系统中提取每分钟内各扇区各席位上的人员分布情况，确定该时刻的扇区运行模式，得到岗位值班信息，记录到每分钟的数据库中；

d2、将计算出的每分钟内各扇区的通话饱和度BHD、流量复杂度M以及空域复杂度B值，结合扇区运行模式，根据公式F_(负荷)＝BHD*M*(1+B)进行计算，得到每分钟内各扇区的负荷值；

d3、循环计算每分钟的管制扇区负荷值，最终形成每日各扇区负荷值的数据；

d4、根据每分钟的负荷值，最终输出在时间维度上以分钟为单位各扇区席位上的管制扇区负荷结果。