航空油料應急儲備管理與調度系統研究

文/胡代忠

航空油料應急儲備調度是復雜系統工程，點多面廣，涉及到油料儲存、運輸、接收、發出等多個環節。任何環節出現失誤和漏洞，均會造成油料資源浪費和流失[1]。當某一保障區域發生突發事件，需從周邊地區對油料儲備進行調度時，若無法獲取準確的油料儲備實時數據，僅依據儲備單位原上報未更新數據來進行調度，難于從全局上把握，將可能造成某一區域發生突發事件而影響其它區域正常油料保障的狀況，甚至嚴重影響油料供應和經濟運行安全，致使突發事件失控[2]。

當自然災害、公共突發事件、大型群體事件、恐怖襲擊發生時，傳統航空油料應急儲備調度模式已難于滿足油料應急調度需要求，快速響應油料保障能力亟待提高。應用現代管理與決策理念和先進技術，對航空油料應急儲備管理與調度系統進行研究勢在必行。

該系統的研究，應整體籌劃，嚴密論證，確定系統建設方向和目標，找準切入點，構建完整、層次清晰的系統總體架構。通過網絡實現油料運輸量、儲備量、收發量等遠程數據采集，對油料調度實施遠程實時監控，有效且實時地掌握航空油料儲備精確數據，優化配置油料資源，調整應急儲備規模和結構，提高應急儲備調度效率。

1.系統總體架構

系統總體架構由業務應用層、應用支撐層、數據支撐層和技術支撐層構成，如圖1所示。業務應用層主要包括油料應急儲備管理子系統和航空油料應急儲備調度子系統。應用支撐層包括數據采集、查詢、統計、挖掘、集成及數據安全等數據處理模塊，還包括用戶認證、權限管理、運行日志模塊、系統維護等模塊。數據支撐層包括應急儲備數據（如實時數據庫、歷史數據庫）和用于支持調度方案生成方法（如模型庫、規則庫、案例庫和預案庫）[3~4]。技術支撐層包括各種用于支撐應急儲備調度方案生成的技術，如數據融合、模糊理論、證據理論等，還包括人工神經網絡、微粒群等人工智能方法[5~6]。

系統整體物理結構由數據控制中心、數據采集、應急儲備管理、應急儲備調度等子系統組成。數據控制中心是數據集成平臺，為強化系統高效運算、海量存儲穩定性，除提供應用服務器外，還應提供備份服務器等安全穩定的存儲設備。配置核心交換機，實現骨干網的路由和信息轉發功能；設置接入交換機，為各終端安全接入提供硬件接口。

數據采集子系統應用數據集成技術，實現油料應急儲備單位的基礎數據采集和標準化，按一定時間間隔自動收集數據，并存儲至中心數據庫。

應急儲備管理子系統用于對各儲備油庫實施實時監控，實現與數據中心綜合數據庫的交互，完成數據查詢統計和儲備量預測等功能。根據系統內置儲備量預測模型，當現有儲備量低于預測值達到某一程度時，系統發出警報。基于對歷史統計數據的分析，根據預測模型，計算下一年度的儲備量預測值，為應急儲備方案制定提供數據支持。

應急儲備調度子系統基于地理信息系統，通過與其綜合數據庫交互訪問，對現有儲備量、位置、應急保障點、需求量等信息實現實時監控。使用應急儲備調度模型，根據突發事件應急保障需求，生成應急儲備調度初步方案。從應急調度預案庫中查找出與之相匹配的預備方案。將初步方案與預備方案作比較，進行二次修訂，生成最終調度方案，并下發相關單位。在系統上對油料應急調度態勢進行實時展示，動態監控應急調度執行狀況。該子系統主要功能包括應急調度態勢顯示、實時數據查詢、調度方案生成、儲備油庫監控、應急點監控以及運油車監控等。

圖1 系統總體架構示意圖

2 數據控制中心

數據控制中心是系統中樞，主要由數據管理平臺、網絡傳輸平臺、數據應用平臺和輔助平臺等組成。網絡傳輸平臺包括交換機、防火墻及用于規劃整體傳輸模式的硬件等。數據應用平臺包括各應用子系統服務器及存儲部件；輔助平臺包括操作員所使用的終端電腦及外設設備等。數據控制中心具有數據存儲與讀取及時性、準確性、完整性、安全性和可靠性等性能。數據控制中心所存儲的數據可為制定調度等方案提供決策依據[7]。

按瀏覽器/服務器結構設置數據控制中心。操作系統采用Windows，局域網采用1000Mbps高速以太網。冗余配置服務器、局域網，操作員工作站、部門領導工作站等以節點接入局域網，共享服務器資源。采用分布式結構，按功能將服務器分開設置，降低單個服務器負荷。設置核心交換機，實現應急儲備骨干網的路由和信息轉發功能。配置接入交換機，確保各終端安全接入。數據控制中心硬件主要有應用服務器、WEB服務器和通信服務器等。

（1）應用服務器

應用服務器是數據控制中心的核心部件，它包括實時數據服務器和歷史數據服務器等。采用雙機及雙網卡熱互備的分布式結構配置服務器，運行標準數據庫軟件（ORACLE或SQL），提供開放軟件接口和標準物理接口。

實時數據服務器用于處理、存儲、管理由儲油單位所采集上傳的實時數據。自動恢復通信中斷期間的趨勢數據，以確保2臺數據服務器任何時候數據的一致性、完整性。歷史數據庫服務器主要用于油料應急儲備歷史數據的存儲與管理，為網絡中的其它服務器和工作站提供數據服務。為確保數據控制中心運行穩定性，設置應用服務器和備份服務器，為數據管理提供安全穩定的存儲設備。備份服務器采用異地備份模式，對油料應急儲備實時和歷史數據的遠程備份，提高數據庫容錯性和可靠性，實現較高災難恢復保護級別。當數據服務器的數據發生丟失或損壞時，以便迅速從備份服務器還原恢復數據。

（2）WEB服務器

Web服務器是各個子系統與辦公網之間的銜接服務器。GPS系統或數據采集子系統將油料應急儲備有關信息寫入Web服務器，并對其實時更新。Web服務器在辦公網絡中以網站形式出現，它既為辦公網上各職能部門提供油料應急儲備信息，又避免與數據采集子系統或GPS系統以及其他無直接關系的計算機直接訪問系統服務器。

（3）通信服務器

通訊服務器中運行通信管理軟件，完成與業務網絡各儲單位的PLC/RTU的通信鏈接、協議轉換、通信系統的監視及管理、網絡監視及管理、通信通道故障時主備信道的自動切換等任務。

3.數據采集子系統

數據采集子系統用于實現數據采集和數據通信等功能。數據采集子系統主要用于從各儲油單位中心數據庫或從底層傳感器獲取系統所需的各類數據。以油庫為例，主要包括油庫名稱、油罐編號、品名、油高、油溫、密度等數據項。數據通信鏈路負責數據采集系統與控制調度中心之間的數據傳輸。數據采集子系統組成結構如圖2所示。

圖2 數據采集子系統組成結構

根據不同的數據通信鏈路和數據采集源，采用兩種讀取方式來實現數據采集，一是專線接入和底層傳感器數據讀取方式；二是虛擬專網傳輸和數據文件讀取方式。

針對油料應急儲備數據實時性、安全性要求高，采集數據點多的應用環境，使用數據采集方式I（專線接入和底層傳感器數據讀取）。專線接入方式數據安全性高，實時性好。底層傳感器數據讀取方式能滿足數據實時性要求，有效保證數據真實性和完整性。

中心采用APN專線，所有點采用內網固定IP客戶中心，通過2MAPN專線接入GPRS網絡，雙方互聯路由器間采用私有固定IP地址實現廣域連接。用于GPRS專網的SIM卡才能進入專網APN，防止其他非法用戶進入。在內部建立DHCP服務器，為通過認證的用戶分配用戶內部地址。移動終端和服務器平臺間采用端到端加密，避免信息在整個傳輸過程中泄漏。采用防火墻進行隔離，進行IP地址和端口過濾。采用底層傳感器讀取方式采集數據。在采集數據點安裝相應傳感器，使用傳感器網絡，對油庫/加油站進行儲油業務底層的數據采集和處理。

數據采集方式II（虛擬專網傳輸和數據文件讀取）為虛擬專網接入方式。業務數據庫讀取方式可滿足系統數據需求。采用虛擬專網接入方式VPN。中心采用ADSL等INTELNET公網連接。客戶機通過VPN方式接入，采用動態VPN解決方案，成本低，且滿足系統安全性要求。控制業務數據庫讀寫權限，保證數據真實性和完整性。

為了確保用戶在VPN網絡中傳輸數據的安全性，采用動態口令牌和USBKey兩種身份認證技術實現對用戶合法身份驗證。對各儲備油庫或規模較大的油庫建設罐區自動測量系統。根據不同業務處理流程，這些傳感檢測數據保存在各油庫本地數據庫中，并按上級要求，部分上傳存儲至總部的中心數據庫中。例如，油庫數據采集項目主要包括油罐編號、油品名、油高、油溫、油品密度等。根據系統數據需求，以一定頻率（如每天、每周或每月等）對所采集的數據進行更新，從而滿足上級管理部門對應急儲備點儲量變化的監控要求。

采用數據庫直接讀取方式和文件傳遞兩種方式來實現從數據庫讀取儲備數據。數據庫直接讀取方式涉及到對數據庫中表、視圖等處理操作，為了保證基礎數據完整性和一致性，不對外部訪問用戶提供直接讀取權限。

使用文件傳遞方式實現數據采集，即是由相應的數據采集單位，根據相應規范生成標準化數據文件。數據文件存儲在各數據采集點的本地文件系統中，由系統數據采集模塊讀取該數據文件后，將所需數據按照規范通信協議封裝后，發送至系統中心數據庫服務器。解析所接收到的數據后，導入中心數據庫，完成對系統中心數據庫的更新。該數據采集方式因數據源是各下級單位的業務數據庫所生成的數據文件，操作模式易于被其接受，具有較好靈活性、安全性及數據完整性，一致性也可保證。例如，不具備上網環境的小型油庫或加油站，由其業務人員人工填報系統所需各項基礎數據，按規定頻率提交電子表格文件至系統數據中心即可。

4.結束語

航空油料應急儲備管理與調度系統的開發與實現，應從航空油料應急儲備實時數據源頭消除因“信息不對稱”所造成的應急條件下航空油料資源配置與調度缺少科學依據的問題，從而實現根據突發事件和油料儲備狀況，動態進行應急調度，加強航空油料應急儲備快速響應和保障能力。

[1]周慶忠．油料勤務[M]．北京：國防出版社，2008．

[2]周慶忠，曾慧娥．基于改進微粒群神經網絡的油料儲備預測[J]．計算機仿真，2013，30（9）：314～317．

[3]Tan Honghe，Sun Yihe，“Automatic identification ofcustomized instruction based on multiple attribute decision～making formulti～issue architectures，” J．Tsinghua Science and Technology，vol．16，no．3，June 2011，pp．278～284，doi：10．1016/S1007～0214（11）70040～2．

[4]McQuay，W．K．“Distributed collaborative environments forsystems engineering，”IEEE Aerospace and Electronic Systems，vol．20，Aug．2005，pp．7～12，doi：10．1109/MAES．2005．1499287．

[5]周慶忠，曾慧娥．基于多智能體的裝備動態優化調撥系統研究[J]．機械工程學報，2005，41（2）：97～101．

[6]周慶忠，段志遠，沙曉江．面向軍事行動的后勤保障系統架構與關鍵技術[J]．計算機時代，2015，30（6）：20～22．

[7]周慶忠，王冰，陸思錫．面向油料保障的自治協同建模[J]．四川兵工學報，2013，34（9）：52～55．