電力通信網現場運維模式及運維場景建模與優化?

施 健 邢寧哲 田 宇 徐 鑫

（1.南瑞集團公司（國網電力科學研究院） 南京 210003）（2.國網冀北電力有限公司 北京 100053）

1 引言

隨著智能電網的發展和“三集五大”體系的全面建設，電力通信作為國家電網公司企業經營管理和電網安全生產的重要支撐保障體系，其網絡基礎設施的建設得到迅猛發展，為電網生產調度、企業運營和管理現代化提供了可靠的基礎性保障，有效支撐了大電網安全運行。電力通信網絡的快速發展，以及電網生產和各項業務對通信保障要求的持續提高，使得通信網絡的運維壓力日益增大。

電力通信的運行維護具有全程全網的特點，采用分層級管理方式，每個層級對應不同的運行維護管理分工，由此形成了不同的運行維護生產作業方式和運行維護管理機制。通信網絡運維體系一般分為現場作業層、網絡監控層、運維支援層、廠商支援層［1～3］。現場作業層是運維管理體系層次結構中的最底層，直接受網絡監控層的領導與指揮，由屬地化單位負責所轄區域網絡設備及基礎設施（動力電源、環境、局房等）的現場值守、維護和巡檢，接受網絡監控層的調配指令實施相關故障修復、資源調配等工作。現場運維工作作為電力通信運維工作的最重要、最基礎的組成部分，其工作的安全、質量和效率直接關系到電力通信運維的工作成效，因而面臨著更為嚴格的要求。然而電力通信網絡規模的不斷擴大，必然導致現場運行維護的工作量倍增，同時電力通信現場作業面多點散，傳統的現場運維管理手段面臨巨大的挑戰。

針對通信網絡面臨的運維人員不足和運維工作不斷增加之間的矛盾，本文通過分析影響現場運維的多種不確定影響因素，提出了一種包含業務模式和運維場景的一體化綜合評估模型，并闡述了利用改進AHP評估算法篩選出最優化運維作業場景的方法，以期能夠提高現場運維的效率和質量，確保通信網絡能夠安全穩定運行。

2 現場運維場景建模

現場運維涉及多種不確定影響因素，因而現場運維場景建模過程中面臨運維作業模式、運維作業類型、運維作業要求等多方面的制約。

2.1 運維作業模式

當前通信網絡的運行模式可分為自維模式、全網運維外包模式、代維與自維混和模式［4～8］。在電力企業中主要采用自維模式。

1）自維模式，即由電力企業自行組建專業化的運維隊伍，獨自承擔全部的通信網絡運行維護工作。在該模式下，電力企業需要成立相應的運行維護管理機構，并配置一定比例的專業運維人員和設備器材，負責日常通信設備與設施的運行和維護工作。

2）全網運維外包模式，即電力企業需通過支付相應的外部委托費用，將全部的通信網絡運行維護管理工作委托給第三方專業運維公司管理負責，企業只負責對運維質量和運維效率進行管控。

3）代維與自維混和模式，即電力企業需綜合考慮系統重要程度、可替代性、與其他系統的關聯程度和上級主管部門監管要求等多種因素，將部分運行維護工作委托給第三方專業運維公司，自身只負責電力通信中關鍵設備和核心業務的運行維護工作。

上述自維模式、全網運維外包模式、代維與自維混和模式主要從運行維護責任人的角度進行劃分，表1對三種運維模式的優缺點進行了對比分析。自維模式和全網運維外包模式由于其運維工作和運維風險承擔主體都是單一的，因而不易出現責任糾紛，相對比較簡單；全網運維外包模式和代維與自維混和模式下，電力企業承擔的風險相對較低，但對運維質量的過程管控要求較高。

表1 運維模式對比分析

2.2 運維作業類型

根據電力企業的現場作業規范，電力通信網絡的現場運維作業按類型一般分為通信巡視、通信檢修、通信實施、通信驗收四大類，每類又劃分為若干小類，不同的作業場景有不同的作業內容要求和操作規范。其中，通信巡視類通常包括設備巡視、網管巡視、線路巡視等作業；通信檢修類通常包括光傳輸設備檢修、網管設備檢修、數據網設備檢修、機動應急通信系統檢修，以及通信電纜線路檢修、光纜線路檢修等作業；通信實施類通常包括設備工程實施和線路工程實施；通信驗收類通常包括設備工程驗收和線路工程驗收。

圖1 現場運維場景分類圖

2.3 運維作業要求

根據電力通信的業務重要程度與影響范圍大小，可將現場運維工作依次劃分為普通保障級（三級）、重要保障級（二級）和核心保障級（一級）。同時考慮到電力系統的特點，在重大節假日、重大活動或重要領導視察等時期的特殊服務保障需要，另增加第四個級別——特別保障級（特級）。運維作業要求的等級劃分如表2所示，不同的保障級別對于運維作業要求（如響應時間、處理時長、作業周期等）不同，其所投入的運維資源也有所側重。

表2 運維要求等級劃分

2.4 現場運維場景模型

由于電力通信網現場運維所承載的業務呈現多樣性、突發性和質量要求不同，因此，要實現最優化的運維作業場景，需要綜合多方面因素進行綜合分析。為實現對于電力通信網現場運維的有效支撐和管理，本文在綜合運維作業模式、運維作業類型、運維作業要求等因素的條件下，構建了包含業務模式和運維場景的一體化綜合評估模型，如圖2所示。

圖2 運維模式及場景分析一體化綜合模型

整個結構模型呈金字塔形，其中最底層屬于客觀運維作業層，第二層屬于運維數據集中層，第三層屬于智能匹配層。客觀運維作業層包括電力通信網現場運維中的各類作業要求、作業類型及其相關的作業內容，其數據主要包括作業要求等級、運維作業工單類型數據和運維作業內容數據等。運維數據集中層從現場運維角度進行運維作業層數據收集、管理和綜合分析，實現數據規范性、數據完整性管理以及運維作業模式分析匹配管理等。智能匹配層直接體現運維作業，其指標要根據不同的運維作業模式進行針對性分析和匹配。

3 評估算法設計

運維模式及場景分析一體化綜合模型本質上是一種多目標、多約束化的優化問題，即在盡量保障網絡運維質量的基礎上實現最低的運維成本和最高的資源利用率。

3.1 采用改進AHP評估算法

層次分析法（Analytic Hierarchy Process，AHP）作為一種定性、定量相結合方式的多指標綜合評估方法，適合遞階層次結構的模型評估與優化［9～12］。但AHP法本身存在著一些固有的缺陷，如主觀性太強，一致性檢驗難以通過等問題。本文在AHP的基礎上，結合模糊數學，對運維模式及場景分析一體化綜合模型進行分析，通過對多種可選項的評估，最終得到最優解［13～15］。

改進的AHP優化算法具體步驟如下：

1）建立模糊綜合評估的因素集U

式中，U為運維作業場景的因素集，ui為需考慮的因素。

2）建立評估因素的評語集V

式中，vi為事先確定的各種可供選擇的評語，適用于各個評估因素。如v1=很好，v2=好，v3=較好，v4=一般，v5=不好。

3）建立評估因素權重集W

對每個因素ui賦予不同的權重，它表示為U上的一個模糊子集。

確定科學合理、客觀公正的權重分配是決定評估結果是否符合預期的一個重要因素。通常由兩方面原因決定：各評估因素對該評估對象的影響程度，以及領域專家對各評估因素的主觀認識。由于不同領域專家認識的著眼點不同，因此其對某一評估因素所考慮的側重程度及其權重的分配也有區別。一般可根據專家評分或統計實驗等方法來進行綜合，給每個評估因素分配相應的權重。

4）進行單因素模糊評估，確定模糊評估矩陣R

對單因素 ui(i=1，2，…，k)進行評估，得到V上的模糊子集——單因素評估向量。

進而可確定從U到V的模糊評估矩陣（rij表示因素ui評為vj的隸屬度，即從因素ui著手該評估對象能被評為vj的可能程度）。

若u1進行單因素評估，可得到評估矩陣：

5）運用模糊數學中的合成運算方法，得到模糊評估結果B

在使用模糊數學的綜合評估方法進行綜合評估或分析時，由于綜合評估的廣義性，以及評估對象涉及單因素評估、多因素評估和各因素均衡評估等多種選擇，因此需針對不同需要采用不同和算子。本文選擇的算子為加權平均型，簡記為中 ，。其能夠對所有因素根據權重的大小均衡兼顧。

6）將模糊評估結果量化，計算得到綜合評分結果F

若建立的評語集V={v1，v2，…，v5} 中，模糊概念定義成v1=很好，v2=好，v3=較好，v4=一般，v5=不好，為定量分析可分別用不同的數值來表示，如取值V=[9 5 ，85，75，50，20] ，則目標的最終綜合評估值F可表示為

根據所設定的評語集以及各類評語給定的標準分計算得到模糊綜合評估的相應標準分后，便可對運維作業場景進行分析與比較，確定選擇出最終的最優運維作業場景。

3.2 實例分析

本節以一個模擬的自維模式現場巡視運維場景為例，選擇若干個因素集，利用前述的相關方法說明改進AHP評估算法的整體過程。

通過對領域專家的調研，確定該運維場景下的因素集，見表3。

在此基礎上，建立評估因素的評語集V。本文根據電力通信的實際管理情況，采用四級評分制，即取 m=4，則V={高 ，較高，一般，低} ，設定所賦分數分別對應為[8 0 ，60，40，20] 。

在評估因素權重集方面，根據電力系統內的管理要求，以及調研得到的數據，結合領域專家的意見，計算各評估指標的權重值。其一級因素集的權重如表4所示。

表3 運維場景因素集

表4 一致性判斷矩陣

按照專家打分結果和模糊統計法，進行單因素模糊評估，以U1為例，其模糊評判矩陣R1如下所示。

對于評語集V的隸屬向量：

依次計算對應的B2、B3、B4，最終得到模糊綜合評估結果。在此基礎上，取分數集V=[8 0 ，60，40，20]進行量化，利用向量乘積計算出最終的綜合測評結果。

表5 綜合評分結果

通過分析不同因素集的綜合評分，可以對現場運維各影環因素的薄弱環節進行改進。同時通過不同因素集之間的組合評估與比較，也能夠找到最優的現場運維場景，從而達到提升通信網絡現場運維質量，降低現場運維成本的目標。

4 結語

隨著國有企業改革的不斷深入，以及降本增效要求的不斷提高，提升網絡運維管理水平已勢在必行。本文深入剖析了現場運維場景中運維作業模式、運維作業類型、運維作業要求等影響因素的內涵及互動關系，提出了一種包含業務模式和運維場景的一體化綜合評估模型，并給出了利用改進AHP評估算法求解最優運維作業場景的方法。本文為電力企業在通信網絡的運行維護決策提供了一定的參考，有利用于提升電力通信網絡的運維水平和效率。

影響現場運維工作的因素很多，本文僅選擇了運維作業模式、運維作業類型、運維作業要求三大因素，建立了運維模式及場景分析一體化綜合模型，鑒于繁多的影響因素，還需要進一步結合實際情況對因素進行增減和優化，提高決策的實用性和價值性。