航空公司节油减排量测分析研究
高春燕1，李 鹏2
(1.山东航空股份有限公司，山东 济南 250014；2.民航局空管局技术中心，北京 100015)
摘 要： 随着民航运输的需求量日益增加，航空业的碳排放量也逐渐增多，由民航运输引起的环境问题成为民航业各单位关注的重点。文章基于层次分析的方法深入分析发动机节油，飞机结构改装节油，优化航路结构等多种节油减排相关技术的节油潜力。针对节油减排关键技术的部分指标，利用MATLAB语言编程制作一套基于数据分析的航空公司多部门节油减排量测界面，为航空公司节油减排的工作提供技术支撑。
关键词： 航空公司；节油减排；层次分析法；量测界面
引言
中国民用航空领域迅速发展和壮大的背后是以持续增长的航空燃油消耗和航空碳排放量为代价的。各航空公司对节油减排工作的开展和管理不仅会直接影响航空运输业的能耗水平，而且也和公司运行成本密切关联。因此航空公司的内部调整，节油减排行动刻不容缓。
将已结束项目任务数据中已完成的任务提取出来，再次导入无忧地图并呈现在百度地图上。按照划分的各价格区段将不同定价区间的热量图分别呈现出来研究。
也称为柏拉图式爱情，以西方哲学家柏拉图命名的一种精神恋爱，追求心灵沟通，排斥肉欲。理性的精神上的纯洁恋爱。柏拉图认为：‘当心灵摒绝肉体而向往着真理的时候，这时的思想才是最好的。而当灵魂被肉体的罪恶所感染时，人们追求真理的愿望就不会得到满足。当人类没有对肉欲的强烈需求时，心境是平和的，肉欲是人性中兽性的表现，是每个生物体的本性，人之所以是所谓的高等动物，是因为人的本性中，人性强于兽性，精神交流是美好的、是道德的。’
前期，部分学者基于数据分析的方法对民航领域节能减排进行建模预测，Balakrishnan H等[1]利用数据挖掘中的网络物理系统统计对运行数据进行建模，进而深入研究飞机发动机的航空燃油消耗。Lawrance N R J等[2]基于近期的飞机历史数据进行挖掘。采用了K-最近邻模型，高斯过程回归模型，简单线性模型，及动力学模型对喷气式飞机进行燃油预测；田乾乾[3]利用单因素分析法研究节能减排的指标及影响因素，使用数据挖掘中数据分类和回归分析的算法，建立出吨公里油耗模型。用最小二乘法求解该模型的具体表达式，并对表达式进行标准化处理，比较模型中参数的贡献率大小，最后构建出民航节能减排决策系统。邹迎欢[4]利用数据挖掘中的人工神经网络构建了油耗模型，基于QAR(Quick Access Recorder，快速存储记录器)空客320机型固定航段提出了节油方法并进行油耗预测。本文对航空公司节油减排的关键技术确立分析指标进行了数据分析，用MATLAB语言进行节油减排量测界面研究设计，完成了基于层次分析法确定节油贡献度的节油减排量测界面的设计和功能的实现。
1 节油减排指标体系建立
1.1 指标体系的确立原则和流程
航空公司节油减排的关键指标必须在不影响航班运行安全和尽量提高效率等情况下通过分解，提炼，合并来综合确定。因此，构建的指标要符合以下的原则：
(1)综合能效性：要根据节油减排的要求或标准来出发去完成任务，基于航空公司的角度广泛全面去探索了解所制定的节油技能，来明确所需监测指标应该采用的监测形式和要达到的目标，从而初步建立评估指标。
(2)可预测性：在征询了航空公司领域的众多专家的意见后，将理想化的未能实际运用在一线的和目前研究能力未能测量统计得到的指标排除在外。
在进行矿产资源资产评估时，对所引用的资源/储量有较为严格的规定，所引用的资源/储量必须遵守SME矿产资源储量报告规范(SME规范)或CRIRSCO及其下属组织的相关规范(如澳大利亚JORC规范)，石油的储量规范应符合石油资源管理系统(PRMS)的相关规定。当评估采用的资源/储量不属于CRIRSCO或PRMS的要求时，SME评估标准要求将资源/储量换算为CRIRSCO或PRMS规范下的资源/储量，并进行说明。在评估过程中，通过对关键评价要素的一致性要求和严格规范，以保证评估结果的准确和可靠。
(3)科学合理性：要根据指标自身所制定的指导原则和方案，对设计的评价指标进行界定和论证评估，使其具有一定的科学依据；形成一套在航空公司实际运行中合理有效，科学规范的指标体系。指标体系的建设过程如下。
a.通过查阅文献，搜集国内目前航空公司节油减排的现状，国内航空公司的发展现状和指标评估方法等方面，分析和总结能够反映出国内航空公司节油减排绩效的指标，然后归纳概括出指标并确定指标的属性。
b.反复分析考虑指标体系是否合理涵盖了评估航空公司节油减排绩效的几个易分析又最实际有效方面。
c.咨询航空公司性能领域专家获取其意见和建议。
d.分析和论证专家们所给出的意见和建议，选择可行性指标，量化定性指标，指标体系流程的创建如图1所示。
图1 指标体系流程图
1.2 航空公司节油减排指标
航空公司节油减排包括节油和减排两部分内容，但是目前国内外航空领域对于节油减排的统计、研究和分析，主要是通过节油量数据来反映出二氧化碳的排放量。据相关研究显示，通常航空公司使用的燃油，每消耗1吨，产生的二氧化碳量为3.15吨。所以确立的各个指标，后续主要以节油值为切入点，分析节油减排。
由于工作经验和其他条件的不同，各航空公司不同的签派员对航班放行所需的额外燃油有不同的预测。航空公司应对每个航班放行人员的特点进行简要分析，制定节省燃油的绩效管理方案，鼓励减少航班的额外燃油，培养签派员节约燃油的意识。在做飞行计划时，通过系统性解析航班数据，仔细研究天气演变趋势，提倡精细化放行，从而在安全顺畅的基础上合理降低航班的落地剩油，减少多加油带来的燃油损耗，降低了公司的经营成本，提高了经营效率。
教师引导学生通过文本阅读获得基本信息，并在此基础上进行自我反思，思考自己对待不喜欢的礼物的方式并与Hanlin进行对比，做出自己的判断。从文本到学生的生活，问题设计思维层次逐级上升，促进学生思维的发展。
APU属于涡轮发动机，油耗和碳排放均处于较高水平。在飞行操作方面应尽可能缩短APU的工作时间，或选择使用地面供电装置代替飞机APU在航前航后地面上等待的时间。
飞机在航前航后期间主要通过使用地面空气源车辆和供电车辆，提高基地现有GPU代替APU的使用率。航前机务人员使用桥载电源、电源车、气源车为航班供应电源和气源；航后机组人员下机后在规定时间内机务及时关闭APU，改用地面电源装置供电，优化航线工作流程，从而在保障航线工作正常的基础上降低地面耗油量，为公司节省燃油费用。
当CR<0.1时，一般认为判断矩阵通过一致性检验，一致性可以接受。
旅游者的需求不断更新，乡愁情怀需要不同的载体来跟踪并丰富旅游者的体验。不同地域的乡村旅游应结合各地的自然、历史、文化特色形成各具特色的旅游产品，避免同质化竞争，避免过度商业化与经济利益的过度索取，还原真正的乡村环境。
1.2.1 APU替代设施使用指标
1.2.3 动态发动机水洗指标
(3)层次单排序及其一次性检验
(1)建立层次结构模型：根据要求各指标贡献度的目标，把准则层，即影响因素分为三个：节油操作难易程度，节油效率，公司规模。可优选的方案P1，P2，P3，P4分别为：飞行距离优化，APU替代设施，发动机水洗，计划落地剩油。将决策的目标，考虑的因素和决策的对象按它们之间的相互联系划分成最高层，中间层及最底层，画出层次结构图，如图2所示。
航空公司应积极与空中交通管制部门和空军部门沟通，合理进行航线网络的规划设计，共同完成临时路线的开辟，提高直飞率，缩短距离，减少油耗、飞行时间和航班延误，节约航空燃油成本。
2 节油减排量测分析
(1)界面一：处于初始状态时，界面如图5所示。初始化界面的下拉按钮下包含有四个可查询项目：P1飞行距离优化；P2 APU替代设施；P3发动机水洗；P4计划落地剩油控制。文本框一中输入具体的年月，要输入六位数字，如201809，代表要查询2018年9月的情况。二中输出对应年月的实际值，目标值，完成比率。如需重新选择查看的项目和日期，点击清空即可。
1.2.4 飞行距离优化指标
(2)构造成对比较(判断)矩阵：判断矩阵是将这一层中所有因素的对上层某一因素的相对重要性进行比较。一般每层不宜超过九个因素。判断矩阵标度方法如表1所示。
图2 贡献度结构图
表1 标度表
通过专家打分结果构造准则层对于目标层的判断矩阵Z，同理构造决策层对准则层的判断矩阵A1，A2，A3。
各公司根据飞机的实时运行情况制定计划，定期清理发动机的气流通道，保持气流容量，减轻发动机的性能衰减，定期清洗后发动机的燃油效率恢复约5%后，有效降低燃料消耗。具体计划是发动机工程师根据经验和当前实际情况发出EO(Engine Order，工程指令)控制发动机清洗间隔，生产计划或相关部门将安排实施。通过每月统计和分析发动机清洗数据，计算实际飞行小时燃料节省率。并筛选出未按时清洗的飞机，通过每小时飞行燃油节省率评估发动机清洗的实施情况，寻找实施发动机清洗要求的未实现原因，以为公司节省燃料成本。
316张护理记录单中，出入量记录错误的护理记录单214张，错误率67.72%，说明出入量记录存在的问题确有进一步探讨的必要 。共有508例次的错误，其中入量错误167例次，出量错误341例次，具体错误情况为：肠外营养液记录不准确128例次占76.65%，静脉注射漏计量25例次占14.97%，入量计算不准确9例次占5.39%，记录不精确5例次占2.99%，不显性失水未记141例次占41.35%，痰液量未记129例次占37.83%，渗出未记33例次占9.68%，引流漏记37例次占10.85%，呕吐未记1例次占0.29%。
对于成对比较矩阵Z，A1，A2，A3，先求出矩阵的相应特征向量W及最大特征根λmax，随即进行一致性检验：
其中，CI、CR、RI、n 分别为：一致性指标、检验系数、平均随机一致性指标、判断矩阵阶数。
1.2.2 计划落地剩油指标
铁丝人想要的黄金岛，是不会出现了。先不论拿黄金造岛的可行性，单说所需要的黄金……即便集齐了地球上所有被开采出来的黄金，大概也只能填满一个大点的游泳池……
(4)层次总排序及其一次性检验
为了得到递阶层次结构中每层次中所有元素相对于目标层的相对权重，需要把前一步结果进行恰当组合，计算出总排序的相对权重，并进行层次总排序的一次性检验。如果分析结果通过了检验，便可以用于决策，否则需要重新调整判断矩阵再进行分析。
3 量测分析界面的实现
由于本文中需处理的数据较多，且涉及矩阵计算，图形用户界面设计，GUI程序编写，函数调用及绘图的功能等需求，本文选择MATLAB完成程序设计。
3.1 量测界面的功能分析
本文利用MATLAB GUI的菜单、按钮、坐标轴、文本框等组件，编写了各功能模块的接口和回调过程，分析设计的总体思路如下：
(1)节油减排量测界面的功能主要分为两部分：一部分是量测功能：对各项目指标进行数值和权重量化，得到相应的完成率和权重值；另一部分是查询显示功能：对处理后产生的数值结果进行文本框和图像展示，最后根据查询结果进行分析。
表2 一致性指标表
图3 程序运行流程图
图4 贡献度计算流程图
图5 初始运行界面
图6 飞行距离优化界面
指标数值统计计算模块包括几个模块：月报数据输入模块、数值对比量测模块、完成率计算模块，结果显示模块。程序运行流程如图3所示。
(2)各项目指标的贡献度计算模块包括以下几个步骤：输入已经构造好的判断矩阵，计算单向量排序，判断一致性是否接受，计算总排序，判断一致性是否接受，结果展示分析，比较权重大小排序。程序运行流程如图4所示。
3.2 量测界面运行结果展示分析
根据确定贡献度的需求，本文采用层次分析法来确定权重。
进化与适应观是从“历史—现在—未来”的维度去理解生命的思想与观念，它需要回答“生命从哪里来、现在如何、到哪里去、它为什么是这样”等问题。所有的生命现象，其最终的原因都要到进化里去寻找。因此，进化与适应观是最具有生物学属性的生命观念。
(2)当输入201810，选择P1飞行距离优化时，点击“加载数据”按钮，再点击“查询”，界面运行如图6所示。
我还梦见三爹的腿经常抽筋，颤抖得厉害，有时姐姐还在做着出门打工的准备，父母在那里帮着收拾行李，我暗暗地伤心难过……
对2018年10月的P1飞行距离优化项目进行分析的结果如下，由文本框输出结果可知，当月的实际值高于目标值，完成比率超过100%，完成节油效果好，实现了当月的节油目标。同理，其他月份和其他项目的查询也可以实现显示，然后进行分析。
(3)界面二：此界面用与显示权重部分内容及各项目的图像功能。初始界面状态如下，同样有响应各功能的按钮，图形显示区域，及输出值文本框，如图7所示。
(4)当选择项目为P1飞行距离优化时，点击“加载数据”按钮，再点击“实际值”按钮，运行界面如图8所示。
秸秆气化就是秸秆在缺氧的状态下加热反应能量转化的过程。秸秆原料进入气化反应器～汽化炉后首先被干燥，然后随着温度的升高，其挥发物质析出并在高温下热解，热解后的气体和碳在氧化区与供入的空气发生燃烧反应，产生二氧化碳和水蒸气，燃烧生成的热量用于上部的热解干燥和下部还原区的吸热反应，燃烧后的气体经过还原层与碳层反应，生成含一氧化碳、氢气、甲烷、碳氢化合物等成份的可燃气体，经过除尘净化系统，由真空压缩机输给贮存气罐供给用户。
图7 权重图像初始界面
图8 飞行距离优化实际值界面
依据运行的结果，可以根据飞行距离、目标值和完成比率优化各项目实际值对应的图像，以此可直观明了地看出各个月份的项目节油趋势。
(5)点击“完成率剖面”，界面输出如图9所示：
4)以Rs=1.5作L线与F线的倒角，并连接线段mn、nx；保留弧线uv、冲片外圆φb、中心线A、B和vmnxy线，删除其余线，得图18。
图9与图8不同之处是，用户可同时看出四个项目的节油情况，可以形成直观的参考对比，全面了解各个节油项目的开展达标率。
UmALB是检测肾损伤的敏感标志物之一，在正常情况下，肾小球滤过膜并不能滤过UmALB，当DN患者由于长期处于高糖状态下，造成肾小球滤过屏障的损伤，从而增大了滤过膜孔径，使滤过膜对UmALB的滤过量增多，形成蛋白尿[9]。该研究中UmALB也与ACR呈正相关,但是由于其影响因素较多，如发热、感染、血压等因素的影响，影响检测结果，故不宜使用单项检测来衡量肾脏的损伤程度。
(6)点击“加载数据”，再点击“各目标权重值”时，界面运行如图10所示。
从此界面运行结果中，用户可以得出各项目的权重值，并直观看出各项目的权重值大小，根据以此得出决策层中四个项目的贡献度大小，贡献度最好的依次是P1飞行距离优化，P4计划落地剩油，P2 APU替代设施，P3发动机水洗。航空公司可根据贡献度现状来从各个方面对指标项目进行调整，优化节油减排措施。
图9 各项目完成率界面
图10 权重
4 结束语
本文提出了一种基于层次分析法确定节油贡献度的研究方法，并应用MATLAB软件实现了节油减排量测界面的设计。由于数据有限，本文数据分析上使用的方法有待深化补充，层次分析法有无法避免的主观成分，未来可以继续深入完善。
参考文献：
[1]Chati Y S，Balakrishnan H．A Gaussian process regression approach to model aircraft engine fuel flow rate[C]//Acm/ieee International Conference on Cyber-physical Systems，2017．
[2]Lawrance N R J，Sukkarieh S，et al．Using High-Frequency Data for Predicting Fuel Use of Jet Transport Aircraft[J]．Journal of Aircraft，2017:1-11．
[3]田乾乾．基于数据挖掘的民航节能减排决策支持系统的研究[D]．中国民航大学，2012．
[4]邹迎欢．基于QAR空客320固定航段油耗预测与节油方法研究[D]．中国民航大学，2013．
Abstract： With the increasing demand for civil aviation transportation,the carbon emissions of the aviation industry have gradually increased,and the environmental problems caused by civil aviation transportation have become the focus of the civil aviation industry.Through the analytic hierarchy process （AHP） method,this paper deeply analyzes the fuel saving potential of various fuelsaving and emission reduction technologies,such as engine fuel economy,aircraft structure modification,fuel economy,and optimization of route structure.Aiming at some indicators of key technologies for fuel economy and emission reduction,the MATLAB language is used to program a set of airline multi-sector fuel-saving emission reduction measurement interface based on data analysis,which provides technical support for airlines to save fuel and reduce emissions.
Keywords： airline;fuel-saving and emission reduction;analytic hierarchy process （AHP）;measurement interface
中图分类号： F561
文献标志码： A
文章编号： 2095-2945（2019）29-0076-04
作者简介： 高春燕(1989-)，男，硕士，助理工程师，职员，研究方向：交通信息工程及控制；李鹏(1987-)，男，硕士，工程师，科员，研究方向：空中交通管理。
标签：航空公司论文; 节油减排论文; 层次分析法论文; 量测界面论文; 山东航空股份有限公司论文; 民航局空管局技术中心论文;