邢志明，張 靜

（華信咨詢設(shè)計(jì)研究院有限公司，浙江杭州 310014）

0 引言

隨著移動(dòng)通信業(yè)務(wù)的迅猛發(fā)展，需應(yīng)急發(fā)電車保障的中小局站不斷增多，而這些站點(diǎn)大多未配置固定發(fā)電機(jī)，且位置分散，在每年停電的高峰季節(jié)，停電的次數(shù)和時(shí)間顯著增加，這些都對應(yīng)急發(fā)電提出了更高的保障要求。

然而在一段時(shí)期內(nèi)，運(yùn)營商擁有的應(yīng)急發(fā)電車的數(shù)量是一定的，如何采用現(xiàn)代技術(shù)最大限度地發(fā)揮資源潛能，如何通過智能的管理系統(tǒng)對應(yīng)急發(fā)電系統(tǒng)中涉及的市電、蓄電池、車輛駐地、發(fā)電車的數(shù)量和容量等進(jìn)行優(yōu)化，最終實(shí)現(xiàn)企業(yè)運(yùn)營成本的降低，都是運(yùn)營商亟待解決的問題。

1 應(yīng)急發(fā)電系統(tǒng)中的要素分析

在移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)應(yīng)急發(fā)電的保障過程中，首先是通信局站市電故障后，由蓄電池組放電保證通信設(shè)備的不間斷運(yùn)行，在市電短時(shí)間內(nèi)不能恢復(fù)正常時(shí)，由應(yīng)急發(fā)電車選擇最合適的路線開赴該站點(diǎn)進(jìn)行應(yīng)急發(fā)電。因此，應(yīng)急發(fā)電首先應(yīng)具有響應(yīng)迅速性以及高度的機(jī)動(dòng)靈活性，其次才是供電的安全可靠。

系統(tǒng)主要涉及以下要素:

(1)站:對應(yīng)急發(fā)電需求的強(qiáng)烈程度由市電可靠性、設(shè)備重要性、需保障負(fù)荷大小以及蓄電池組可供電時(shí)長等因素共同決定。

(2)車:組件的性能決定了其滿足應(yīng)急發(fā)電服務(wù)的能力，整車的最高時(shí)速、尺寸、重量、駕駛的舒適性以及發(fā)電機(jī)的輸出性能指標(biāo)都是影響服務(wù)滿意度的因素。

(3)人:包括駕駛員與發(fā)電員。

(4)市電:機(jī)房所引市電可靠性的高低主導(dǎo)了應(yīng)急發(fā)電服務(wù)需求的大小。

(5)路:即從發(fā)電車所在位置至需求機(jī)房的線路，路網(wǎng)的情況很大程度上左右了車輛機(jī)動(dòng)性能的發(fā)揮。

站、車和人是運(yùn)營商擁有并可掌控的資源要素;而市電和路是外部要素。

2 應(yīng)急發(fā)電車智能管理系統(tǒng)功能設(shè)計(jì)

應(yīng)急發(fā)電車智能管理系統(tǒng)主要由數(shù)據(jù)中心、通信子系統(tǒng)、信息采集子系統(tǒng)、調(diào)度子系統(tǒng)、信息服務(wù)子系統(tǒng)和評價(jià)子系統(tǒng)6個(gè)部分組成，按照功能可分為基礎(chǔ)功能模塊、運(yùn)營控制模塊和數(shù)據(jù)分析模塊3類，具體見圖1所示。

2.1 基礎(chǔ)功能模塊

包括數(shù)據(jù)中心和通信子系統(tǒng)兩個(gè)模塊。數(shù)據(jù)中心主要完成相關(guān)信息的匯集、存儲和處理功能。根據(jù)各子系統(tǒng)間數(shù)據(jù)傳輸?shù)男枨?，通信子系統(tǒng)可以選擇采用光纖網(wǎng)、10M/100M以太網(wǎng)、ADSL等多種有線方式，以及GSM、GPRS、CDMA、衛(wèi)星通信等無線方式。通信子系統(tǒng)還將預(yù)留與外部網(wǎng)絡(luò)、其他部門專網(wǎng)互通互連的信道，以滿足系統(tǒng)升級的需要。

2.2 運(yùn)營控制模塊

它是智能管理系統(tǒng)日常運(yùn)行的功能模塊，包括信息采集子系統(tǒng)、調(diào)度子系統(tǒng)和信息服務(wù)子系統(tǒng)。

圖1 應(yīng)急發(fā)電車智能管理系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框架圖

2.2.1 信息采集子系統(tǒng)

該模塊采集的實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)信息將為運(yùn)營商實(shí)現(xiàn)應(yīng)急發(fā)電車實(shí)時(shí)調(diào)度提供依據(jù)，為信息服務(wù)子系統(tǒng)提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)源;同時(shí)，管理中央數(shù)據(jù)庫的歷史信息還可以為運(yùn)營商中遠(yuǎn)期調(diào)度安排、系統(tǒng)評價(jià)等業(yè)務(wù)提供數(shù)據(jù)支持。

2.2.2 調(diào)度子系統(tǒng)

這是智能管理系統(tǒng)的核心子系統(tǒng)，包括實(shí)時(shí)調(diào)度、調(diào)度優(yōu)化和跨區(qū)調(diào)度三個(gè)模塊。調(diào)度子系統(tǒng)的工作流程具體如圖2。

圖2 應(yīng)急發(fā)電車智能調(diào)度子系統(tǒng)運(yùn)行模式圖

(1)實(shí)時(shí)調(diào)度模塊

該模塊是調(diào)度子系統(tǒng)的基礎(chǔ)模塊。在一個(gè)地市區(qū)域內(nèi)，根據(jù)需求機(jī)房信息、應(yīng)急發(fā)電車的位置信息以及對停電時(shí)長、蓄電池后備時(shí)間和車輛行程時(shí)間的預(yù)測，完成對應(yīng)急發(fā)電車的實(shí)時(shí)調(diào)度。還應(yīng)考慮應(yīng)急發(fā)電車的出發(fā)準(zhǔn)備時(shí)間以及到達(dá)現(xiàn)場至發(fā)電機(jī)正常輸出之間的發(fā)電準(zhǔn)備時(shí)間。

根據(jù)上述數(shù)據(jù)，系統(tǒng)應(yīng)初步判斷該機(jī)房是否需要應(yīng)急發(fā)電、需要應(yīng)急發(fā)電車抵達(dá)現(xiàn)場的時(shí)間;然后根據(jù)市電以及蓄電池放電信息實(shí)時(shí)進(jìn)行更新調(diào)整。

停電時(shí)長通常情況下只在停電初始階段供系統(tǒng)篩選真實(shí)需求機(jī)房用，進(jìn)入應(yīng)急發(fā)電過程之后，主要在蓄電池后備時(shí)間與路程時(shí)長(外加前述兩個(gè)準(zhǔn)備時(shí)間)之間進(jìn)行比較，供系統(tǒng)決策用。實(shí)時(shí)調(diào)度的具體流程如圖3。

圖3 應(yīng)急發(fā)電車智能管理系統(tǒng)實(shí)時(shí)調(diào)度工作流程圖

(2)調(diào)度優(yōu)化模塊

調(diào)度優(yōu)化模塊是一個(gè)自適應(yīng)、后臺實(shí)時(shí)運(yùn)行的功能模塊。該模塊根據(jù)應(yīng)急發(fā)電車的歷史運(yùn)營數(shù)據(jù)、需求機(jī)房的變化信息和道路交通的變化等多方面信息，結(jié)合評價(jià)子系統(tǒng)的分析結(jié)果，按照企業(yè)經(jīng)營策略，對實(shí)時(shí)調(diào)度模塊進(jìn)行自動(dòng)優(yōu)化。

根據(jù)歷史停電信息、發(fā)電信息，并結(jié)合道路交通情況，定期對應(yīng)急發(fā)電車駐地位置提出優(yōu)化調(diào)整方案，并給出調(diào)整前后斷站率、車輛累計(jì)行駛里程等參數(shù)的對比，供決策參考。根據(jù)應(yīng)急發(fā)電車、駕駛員和發(fā)電員實(shí)時(shí)的累計(jì)工作時(shí)長情況，對調(diào)度方案進(jìn)行優(yōu)化調(diào)整，以達(dá)到負(fù)荷均衡、效率更高的目的。

(3)跨區(qū)調(diào)度模塊

在各地市區(qū)域智能調(diào)度的基礎(chǔ)上，將各區(qū)域的需求機(jī)房與應(yīng)急發(fā)電車進(jìn)行整合匹配，實(shí)現(xiàn)省一級人員車輛的集中管理、統(tǒng)一調(diào)度。

《中共中央國務(wù)院關(guān)于深化教育改革，全面推進(jìn)素質(zhì)教育的決定》中已明確提出高等院校應(yīng)不斷更新教育內(nèi)容，加強(qiáng)課程的綜合性、實(shí)踐性，重視實(shí)驗(yàn)課教學(xué)，培養(yǎng)學(xué)生實(shí)際動(dòng)手能力[10]。專業(yè)實(shí)驗(yàn)室是培養(yǎng)具備高素質(zhì)、高專業(yè)能力的綜合型人才的基地，應(yīng)不斷加大其開放性，提高其使用率，不斷完善使用管理制度，激發(fā)學(xué)生積極性，提高其實(shí)驗(yàn)?zāi)芰?，同時(shí)不斷推動(dòng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式的創(chuàng)新與改革?！?/p>

2.2.3 信息服務(wù)子系統(tǒng)

完善的信息服務(wù)系統(tǒng)可以為調(diào)度員、駕駛員以及安全員提供多方位的信息服務(wù)，包括道路交通情況、天氣、線路電子地圖等信息。

2.3 數(shù)據(jù)分析模塊——評價(jià)子系統(tǒng)

該模塊根據(jù)系統(tǒng)采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和挖掘，對系統(tǒng)運(yùn)行狀況進(jìn)行分析，為未來的政策制定提供參考。

2.3.1 服務(wù)水平評價(jià)

斷站率(總斷站次數(shù)/總停電次數(shù))作為評價(jià)通信網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量的指標(biāo)之一，可用來作為評價(jià)系統(tǒng)運(yùn)行效果的核心指標(biāo)。出勤率(總發(fā)電次數(shù)/總停電次數(shù))可作為效果評價(jià)的直接指標(biāo)。理想情況下，智能管理系統(tǒng)投入運(yùn)營后，斷站率應(yīng)有所降低。斷站率的降低與下述因素相關(guān):

(1)應(yīng)急發(fā)電車出勤率上升。表明應(yīng)急發(fā)電車總體利用率在提高，但過高的出勤率則表明車輛偏少，同時(shí)也潛伏著機(jī)車日常保養(yǎng)難以保證、發(fā)電員和駕駛員連續(xù)疲勞作業(yè)的隱患;反之，則表明車輛偏多。

(2)市電狀況改善。系統(tǒng)應(yīng)能根據(jù)局站歷史停電次數(shù)、時(shí)長的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)給出是否進(jìn)行市電引入改造的建議。

(3)電池后備時(shí)間延長。系統(tǒng)應(yīng)能根據(jù)電池理論放電時(shí)間和實(shí)際放電時(shí)間的比較給出是否進(jìn)行電池更新的建議。

(4)車輛駐地位置與需求機(jī)房密集區(qū)域的距離降低。

市電的改善、電池性能的提高都會導(dǎo)致出勤率的降低。隨著車輛駐地位置的不斷調(diào)整優(yōu)化，電池容量需求會逐步降低，燃油消耗逐步降低，從而降低運(yùn)營成本。

系統(tǒng)應(yīng)能結(jié)合出勤率的信息，給出車輛配置數(shù)量的建議;還可根據(jù)機(jī)房負(fù)荷統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)以及趨勢預(yù)測，給出未來應(yīng)急發(fā)電機(jī)組的建議容量。

2.3.2 效益水平評價(jià)

應(yīng)急發(fā)電車的行駛油耗可作為從企業(yè)成本角度評價(jià)系統(tǒng)運(yùn)行效果的指標(biāo)之一。由于路況的差異，路程最短的線路可能行駛時(shí)間并非最短、油耗并非最少，因此經(jīng)過統(tǒng)計(jì)分析，系統(tǒng)應(yīng)能給出最優(yōu)線路，使路程時(shí)長和油耗均控制在可接受的范圍內(nèi)。

一定運(yùn)行年份內(nèi)，應(yīng)急發(fā)電車與相關(guān)局站蓄電池的總成本(包括購置和維護(hù))也可以作為效益評價(jià)的指標(biāo)，供決策參考。

3 應(yīng)急發(fā)電車智能管理系統(tǒng)組網(wǎng)

整個(gè)應(yīng)急發(fā)電車智能管理系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)如圖4。

圖4 應(yīng)急發(fā)電車智能管理系統(tǒng)組網(wǎng)圖

整個(gè)系統(tǒng)工作原理為:車載采集終端將應(yīng)急發(fā)電車實(shí)時(shí)的位置速度、工作狀態(tài)等信息通過前端無線通信網(wǎng)絡(luò)傳送至調(diào)度中心，動(dòng)環(huán)監(jiān)控中心通過有線網(wǎng)絡(luò)將需求機(jī)房實(shí)時(shí)的蓄電池放電電壓/電流等信息傳送至調(diào)度中心，調(diào)度子系統(tǒng)通過對停電時(shí)長、電池后備時(shí)間以及應(yīng)急發(fā)電車路程時(shí)長三個(gè)參數(shù)的預(yù)測，邏輯分析判斷后生成調(diào)度方案及指令。調(diào)度信息及指令通過信息發(fā)布系統(tǒng)傳送至調(diào)度員、發(fā)電員和駕駛員，并存儲至調(diào)度中心數(shù)據(jù)庫服務(wù)器中。

3.1 前端無線通信網(wǎng)絡(luò)

無線網(wǎng)絡(luò)是整個(gè)系統(tǒng)最為關(guān)鍵的部分，必須采用一種安全可靠的無線數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)通信模式。由于系統(tǒng)信息交互的實(shí)時(shí)性要求較高，且信息量較大，短信通信會存在較大時(shí)延的可能，所以在系統(tǒng)中的前端無線通信網(wǎng)絡(luò)采用GPRS/CDMA 1X通信方式。也可根據(jù)3G網(wǎng)絡(luò)的覆蓋情況考慮采用3G接入方式。不同運(yùn)營商可選擇基于自身網(wǎng)絡(luò)制式的通信方式，以降低通信成本。

3.2 后端有線通信網(wǎng)絡(luò)

有線數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)是省公司、地市分公司以及調(diào)度中心之間數(shù)據(jù)通信的網(wǎng)絡(luò)。調(diào)度中心與省公司或地市公司在同一端局內(nèi)，可采用以太網(wǎng)方式連接;否則可采用DCN或?qū)＞€(例如2M)連接。

3.3 省/地市調(diào)度中心

地市調(diào)度中心負(fù)責(zé)本地區(qū)內(nèi)應(yīng)急發(fā)電車的調(diào)度管理，省調(diào)度中心主要負(fù)責(zé)跨區(qū)域應(yīng)急發(fā)電車的調(diào)度管理。不同級別的調(diào)度員權(quán)限不同，分管的區(qū)域不同。調(diào)度業(yè)務(wù)由省調(diào)度中心集中處理，統(tǒng)一的調(diào)度并非是權(quán)限統(tǒng)一，僅僅是數(shù)據(jù)處理的統(tǒng)一。業(yè)務(wù)的集中處理有利于實(shí)現(xiàn)省級資源的共享，包括應(yīng)急發(fā)電車、駕駛員、發(fā)電員的統(tǒng)一調(diào)配，易于實(shí)現(xiàn)跨區(qū)域調(diào)度的管理。

3.4 信息發(fā)布系統(tǒng)

通過有線或無線方式向省/地市調(diào)度中心、駕駛員和發(fā)電員發(fā)布信息，包括調(diào)度、道路交通、天氣、機(jī)房和應(yīng)急發(fā)電車等信息。

4 應(yīng)急發(fā)電車智能管理系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集

4.1 靜態(tài)數(shù)據(jù)

靜態(tài)數(shù)據(jù)是指一定時(shí)間內(nèi)不發(fā)生變化或不需要實(shí)時(shí)更新的數(shù)據(jù)，包括與機(jī)房、應(yīng)急發(fā)電車、發(fā)電員、駕駛員以及道路交通相關(guān)的靜態(tài)信息。靜態(tài)信息可由運(yùn)營商現(xiàn)有動(dòng)力環(huán)境集中監(jiān)控系統(tǒng)中獲得，也可由相關(guān)部門提供，存儲于數(shù)據(jù)庫中，根據(jù)實(shí)際情況定期更新。

4.2 動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)

動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)是指隨著時(shí)間變化實(shí)時(shí)更新的數(shù)據(jù)，主要包括與機(jī)房、應(yīng)急發(fā)電車以及道路交通相關(guān)的動(dòng)態(tài)信息。

在動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)中，最重要的數(shù)據(jù)包括應(yīng)急發(fā)電車輛的位置、速度、機(jī)房蓄電池組電壓等信息。其中前者可通過車載GPS或北斗導(dǎo)航終端直接獲得，后者可通過動(dòng)力環(huán)境集中監(jiān)控系統(tǒng)獲得。

5 結(jié)束語

隨著以GPS、GPRS等為代表的物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在應(yīng)急發(fā)電系統(tǒng)中的應(yīng)用，實(shí)時(shí)調(diào)度、車輛駐點(diǎn)優(yōu)化、線路優(yōu)化、油耗管理等智能化應(yīng)用將成為現(xiàn)實(shí)，系統(tǒng)在降低斷站率和企業(yè)運(yùn)營成本中必將發(fā)揮重要作用。

［1］王靜霞，張國華，黎 明.城市智能公共交通管理系統(tǒng)［M］.北京:中國建筑工業(yè)出版社，2008.