省級移動通信運營商應急發電車智能管理系統的研究

邢志明，張 靜

（華信咨詢設計研究院有限公司，浙江杭州 310014）

0 引言

隨著移動通信業務的迅猛發展，需應急發電車保障的中小局站不斷增多，而這些站點大多未配置固定發電機，且位置分散，在每年停電的高峰季節，停電的次數和時間顯著增加，這些都對應急發電提出了更高的保障要求。

然而在一段時期內，運營商擁有的應急發電車的數量是一定的，如何采用現代技術最大限度地發揮資源潛能，如何通過智能的管理系統對應急發電系統中涉及的市電、蓄電池、車輛駐地、發電車的數量和容量等進行優化，最終實現企業運營成本的降低，都是運營商亟待解決的問題。

1 應急發電系統中的要素分析

在移動通信網絡應急發電的保障過程中，首先是通信局站市電故障后，由蓄電池組放電保證通信設備的不間斷運行，在市電短時間內不能恢復正常時，由應急發電車選擇最合適的路線開赴該站點進行應急發電。因此，應急發電首先應具有響應迅速性以及高度的機動靈活性，其次才是供電的安全可靠。

系統主要涉及以下要素:

(1)站:對應急發電需求的強烈程度由市電可靠性、設備重要性、需保障負荷大小以及蓄電池組可供電時長等因素共同決定。

(2)車:組件的性能決定了其滿足應急發電服務的能力，整車的最高時速、尺寸、重量、駕駛的舒適性以及發電機的輸出性能指標都是影響服務滿意度的因素。

(3)人:包括駕駛員與發電員。

(4)市電:機房所引市電可靠性的高低主導了應急發電服務需求的大小。

(5)路:即從發電車所在位置至需求機房的線路，路網的情況很大程度上左右了車輛機動性能的發揮。

站、車和人是運營商擁有并可掌控的資源要素;而市電和路是外部要素。

2 應急發電車智能管理系統功能設計

應急發電車智能管理系統主要由數據中心、通信子系統、信息采集子系統、調度子系統、信息服務子系統和評價子系統6個部分組成，按照功能可分為基礎功能模塊、運營控制模塊和數據分析模塊3類，具體見圖1所示。

2.1 基礎功能模塊

包括數據中心和通信子系統兩個模塊。數據中心主要完成相關信息的匯集、存儲和處理功能。根據各子系統間數據傳輸的需求，通信子系統可以選擇采用光纖網、10M/100M以太網、ADSL等多種有線方式，以及GSM、GPRS、CDMA、衛星通信等無線方式。通信子系統還將預留與外部網絡、其他部門專網互通互連的信道，以滿足系統升級的需要。

2.2 運營控制模塊

它是智能管理系統日常運行的功能模塊，包括信息采集子系統、調度子系統和信息服務子系統。

圖1 應急發電車智能管理系統結構框架圖

2.2.1 信息采集子系統

該模塊采集的實時動態信息將為運營商實現應急發電車實時調度提供依據，為信息服務子系統提供基礎數據源;同時，管理中央數據庫的歷史信息還可以為運營商中遠期調度安排、系統評價等業務提供數據支持。

2.2.2 調度子系統

這是智能管理系統的核心子系統，包括實時調度、調度優化和跨區調度三個模塊。調度子系統的工作流程具體如圖2。

圖2 應急發電車智能調度子系統運行模式圖

(1)實時調度模塊

該模塊是調度子系統的基礎模塊。在一個地市區域內，根據需求機房信息、應急發電車的位置信息以及對停電時長、蓄電池后備時間和車輛行程時間的預測，完成對應急發電車的實時調度。還應考慮應急發電車的出發準備時間以及到達現場至發電機正常輸出之間的發電準備時間。

根據上述數據，系統應初步判斷該機房是否需要應急發電、需要應急發電車抵達現場的時間;然后根據市電以及蓄電池放電信息實時進行更新調整。

停電時長通常情況下只在停電初始階段供系統篩選真實需求機房用，進入應急發電過程之后，主要在蓄電池后備時間與路程時長(外加前述兩個準備時間)之間進行比較，供系統決策用。實時調度的具體流程如圖3。

圖3 應急發電車智能管理系統實時調度工作流程圖

(2)調度優化模塊

調度優化模塊是一個自適應、后臺實時運行的功能模塊。該模塊根據應急發電車的歷史運營數據、需求機房的變化信息和道路交通的變化等多方面信息，結合評價子系統的分析結果，按照企業經營策略，對實時調度模塊進行自動優化。

根據歷史停電信息、發電信息，并結合道路交通情況，定期對應急發電車駐地位置提出優化調整方案，并給出調整前后斷站率、車輛累計行駛里程等參數的對比，供決策參考。根據應急發電車、駕駛員和發電員實時的累計工作時長情況，對調度方案進行優化調整，以達到負荷均衡、效率更高的目的。

(3)跨區調度模塊

在各地市區域智能調度的基礎上，將各區域的需求機房與應急發電車進行整合匹配，實現省一級人員車輛的集中管理、統一調度。

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2.2.3 信息服務子系統

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

2.3 數據分析模塊——評價子系統

該模塊根據系統采集到的數據進行分析和挖掘，對系統運行狀況進行分析，為未來的政策制定提供參考。

2.3.1 服務水平評價

斷站率(總斷站次數/總停電次數)作為評價通信網絡質量的指標之一，可用來作為評價系統運行效果的核心指標。出勤率(總發電次數/總停電次數)可作為效果評價的直接指標。理想情況下，智能管理系統投入運營后，斷站率應有所降低。斷站率的降低與下述因素相關:

(1)應急發電車出勤率上升。表明應急發電車總體利用率在提高，但過高的出勤率則表明車輛偏少，同時也潛伏著機車日常保養難以保證、發電員和駕駛員連續疲勞作業的隱患;反之，則表明車輛偏多。

(2)市電狀況改善。系統應能根據局站歷史停電次數、時長的統計數據給出是否進行市電引入改造的建議。

(3)電池后備時間延長。系統應能根據電池理論放電時間和實際放電時間的比較給出是否進行電池更新的建議。

(4)車輛駐地位置與需求機房密集區域的距離降低。

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

系統應能結合出勤率的信息，給出車輛配置數量的建議;還可根據機房負荷統計數據以及趨勢預測，給出未來應急發電機組的建議容量。

2.3.2 效益水平評價

應急發電車的行駛油耗可作為從企業成本角度評價系統運行效果的指標之一。由于路況的差異，路程最短的線路可能行駛時間并非最短、油耗并非最少，因此經過統計分析，系統應能給出最優線路，使路程時長和油耗均控制在可接受的范圍內。

一定運行年份內，應急發電車與相關局站蓄電池的總成本(包括購置和維護)也可以作為效益評價的指標，供決策參考。

3 應急發電車智能管理系統組網

整個應急發電車智能管理系統的網絡結構如圖4。

圖4 應急發電車智能管理系統組網圖

整個系統工作原理為:車載采集終端將應急發電車實時的位置速度、工作狀態等信息通過前端無線通信網絡傳送至調度中心，動環監控中心通過有線網絡將需求機房實時的蓄電池放電電壓/電流等信息傳送至調度中心，調度子系統通過對停電時長、電池后備時間以及應急發電車路程時長三個參數的預測，邏輯分析判斷后生成調度方案及指令。調度信息及指令通過信息發布系統傳送至調度員、發電員和駕駛員，并存儲至調度中心數據庫服務器中。

3.1 前端無線通信網絡

無線網絡是整個系統最為關鍵的部分，必須采用一種安全可靠的無線數據網絡通信模式。由于系統信息交互的實時性要求較高，且信息量較大，短信通信會存在較大時延的可能，所以在系統中的前端無線通信網絡采用GPRS/CDMA 1X通信方式。也可根據3G網絡的覆蓋情況考慮采用3G接入方式。不同運營商可選擇基于自身網絡制式的通信方式，以降低通信成本。

3.2 后端有線通信網絡

有線數據通信網絡是省公司、地市分公司以及調度中心之間數據通信的網絡。調度中心與省公司或地市公司在同一端局內，可采用以太網方式連接;否則可采用DCN或專線(例如2M)連接。

3.3 省/地市調度中心

地市調度中心負責本地區內應急發電車的調度管理，省調度中心主要負責跨區域應急發電車的調度管理。不同級別的調度員權限不同，分管的區域不同。調度業務由省調度中心集中處理，統一的調度并非是權限統一，僅僅是數據處理的統一。業務的集中處理有利于實現省級資源的共享，包括應急發電車、駕駛員、發電員的統一調配，易于實現跨區域調度的管理。

3.4 信息發布系統

通過有線或無線方式向省/地市調度中心、駕駛員和發電員發布信息，包括調度、道路交通、天氣、機房和應急發電車等信息。

4 應急發電車智能管理系統數據采集

4.1 靜態數據

靜態數據是指一定時間內不發生變化或不需要實時更新的數據，包括與機房、應急發電車、發電員、駕駛員以及道路交通相關的靜態信息。靜態信息可由運營商現有動力環境集中監控系統中獲得，也可由相關部門提供，存儲于數據庫中，根據實際情況定期更新。

4.2 動態數據

動態數據是指隨著時間變化實時更新的數據，主要包括與機房、應急發電車以及道路交通相關的動態信息。

在動態數據中，最重要的數據包括應急發電車輛的位置、速度、機房蓄電池組電壓等信息。其中前者可通過車載GPS或北斗導航終端直接獲得，后者可通過動力環境集中監控系統獲得。

5 結束語

隨著以GPS、GPRS等為代表的物聯網技術在應急發電系統中的應用，實時調度、車輛駐點優化、線路優化、油耗管理等智能化應用將成為現實，系統在降低斷站率和企業運營成本中必將發揮重要作用。

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