省级移动通信运营商应急发电车智能管理系统的研究

邢志明，张 静

（华信咨询设计研究院有限公司，浙江杭州 310014）

0 引言

随着移动通信业务的迅猛发展，需应急发电车保障的中小局站不断增多，而这些站点大多未配置固定发电机，且位置分散，在每年停电的高峰季节，停电的次数和时间显著增加，这些都对应急发电提出了更高的保障要求。

然而在一段时期内，运营商拥有的应急发电车的数量是一定的，如何采用现代技术最大限度地发挥资源潜能，如何通过智能的管理系统对应急发电系统中涉及的市电、蓄电池、车辆驻地、发电车的数量和容量等进行优化，最终实现企业运营成本的降低，都是运营商亟待解决的问题。

1 应急发电系统中的要素分析

在移动通信网络应急发电的保障过程中，首先是通信局站市电故障后，由蓄电池组放电保证通信设备的不间断运行，在市电短时间内不能恢复正常时，由应急发电车选择最合适的路线开赴该站点进行应急发电。因此，应急发电首先应具有响应迅速性以及高度的机动灵活性，其次才是供电的安全可靠。

系统主要涉及以下要素:

(1)站:对应急发电需求的强烈程度由市电可靠性、设备重要性、需保障负荷大小以及蓄电池组可供电时长等因素共同决定。

(2)车:组件的性能决定了其满足应急发电服务的能力，整车的最高时速、尺寸、重量、驾驶的舒适性以及发电机的输出性能指标都是影响服务满意度的因素。

(3)人:包括驾驶员与发电员。

(4)市电:机房所引市电可靠性的高低主导了应急发电服务需求的大小。

(5)路:即从发电车所在位置至需求机房的线路，路网的情况很大程度上左右了车辆机动性能的发挥。

站、车和人是运营商拥有并可掌控的资源要素;而市电和路是外部要素。

2 应急发电车智能管理系统功能设计

应急发电车智能管理系统主要由数据中心、通信子系统、信息采集子系统、调度子系统、信息服务子系统和评价子系统6个部分组成，按照功能可分为基础功能模块、运营控制模块和数据分析模块3类，具体见图1所示。

2.1 基础功能模块

包括数据中心和通信子系统两个模块。数据中心主要完成相关信息的汇集、存储和处理功能。根据各子系统间数据传输的需求，通信子系统可以选择采用光纤网、10M/100M以太网、ADSL等多种有线方式，以及GSM、GPRS、CDMA、卫星通信等无线方式。通信子系统还将预留与外部网络、其他部门专网互通互连的信道，以满足系统升级的需要。

2.2 运营控制模块

它是智能管理系统日常运行的功能模块，包括信息采集子系统、调度子系统和信息服务子系统。

图1 应急发电车智能管理系统结构框架图

2.2.1 信息采集子系统

该模块采集的实时动态信息将为运营商实现应急发电车实时调度提供依据，为信息服务子系统提供基础数据源;同时，管理中央数据库的历史信息还可以为运营商中远期调度安排、系统评价等业务提供数据支持。

2.2.2 调度子系统

这是智能管理系统的核心子系统，包括实时调度、调度优化和跨区调度三个模块。调度子系统的工作流程具体如图2。

图2 应急发电车智能调度子系统运行模式图

(1)实时调度模块

该模块是调度子系统的基础模块。在一个地市区域内，根据需求机房信息、应急发电车的位置信息以及对停电时长、蓄电池后备时间和车辆行程时间的预测，完成对应急发电车的实时调度。还应考虑应急发电车的出发准备时间以及到达现场至发电机正常输出之间的发电准备时间。

根据上述数据，系统应初步判断该机房是否需要应急发电、需要应急发电车抵达现场的时间;然后根据市电以及蓄电池放电信息实时进行更新调整。

停电时长通常情况下只在停电初始阶段供系统筛选真实需求机房用，进入应急发电过程之后，主要在蓄电池后备时间与路程时长(外加前述两个准备时间)之间进行比较，供系统决策用。实时调度的具体流程如图3。

图3 应急发电车智能管理系统实时调度工作流程图

(2)调度优化模块

调度优化模块是一个自适应、后台实时运行的功能模块。该模块根据应急发电车的历史运营数据、需求机房的变化信息和道路交通的变化等多方面信息，结合评价子系统的分析结果，按照企业经营策略，对实时调度模块进行自动优化。

根据历史停电信息、发电信息，并结合道路交通情况，定期对应急发电车驻地位置提出优化调整方案，并给出调整前后断站率、车辆累计行驶里程等参数的对比，供决策参考。根据应急发电车、驾驶员和发电员实时的累计工作时长情况，对调度方案进行优化调整，以达到负荷均衡、效率更高的目的。

(3)跨区调度模块

在各地市区域智能调度的基础上，将各区域的需求机房与应急发电车进行整合匹配，实现省一级人员车辆的集中管理、统一调度。

《中共中央国务院关于深化教育改革，全面推进素质教育的决定》中已明确提出高等院校应不断更新教育内容，加强课程的综合性、实践性，重视实验课教学，培养学生实际动手能力[10]。专业实验室是培养具备高素质、高专业能力的综合型人才的基地，应不断加大其开放性，提高其使用率，不断完善使用管理制度，激发学生积极性，提高其实验能力，同时不断推动实验教学模式的创新与改革。■

2.2.3 信息服务子系统

完善的信息服务系统可以为调度员、驾驶员以及安全员提供多方位的信息服务，包括道路交通情况、天气、线路电子地图等信息。

2.3 数据分析模块——评价子系统

该模块根据系统采集到的数据进行分析和挖掘，对系统运行状况进行分析，为未来的政策制定提供参考。

2.3.1 服务水平评价

断站率(总断站次数/总停电次数)作为评价通信网络质量的指标之一，可用来作为评价系统运行效果的核心指标。出勤率(总发电次数/总停电次数)可作为效果评价的直接指标。理想情况下，智能管理系统投入运营后，断站率应有所降低。断站率的降低与下述因素相关:

(1)应急发电车出勤率上升。表明应急发电车总体利用率在提高，但过高的出勤率则表明车辆偏少，同时也潜伏着机车日常保养难以保证、发电员和驾驶员连续疲劳作业的隐患;反之，则表明车辆偏多。

(2)市电状况改善。系统应能根据局站历史停电次数、时长的统计数据给出是否进行市电引入改造的建议。

(3)电池后备时间延长。系统应能根据电池理论放电时间和实际放电时间的比较给出是否进行电池更新的建议。

(4)车辆驻地位置与需求机房密集区域的距离降低。

市电的改善、电池性能的提高都会导致出勤率的降低。随着车辆驻地位置的不断调整优化，电池容量需求会逐步降低，燃油消耗逐步降低，从而降低运营成本。

系统应能结合出勤率的信息，给出车辆配置数量的建议;还可根据机房负荷统计数据以及趋势预测，给出未来应急发电机组的建议容量。

2.3.2 效益水平评价

应急发电车的行驶油耗可作为从企业成本角度评价系统运行效果的指标之一。由于路况的差异，路程最短的线路可能行驶时间并非最短、油耗并非最少，因此经过统计分析，系统应能给出最优线路，使路程时长和油耗均控制在可接受的范围内。

一定运行年份内，应急发电车与相关局站蓄电池的总成本(包括购置和维护)也可以作为效益评价的指标，供决策参考。

3 应急发电车智能管理系统组网

整个应急发电车智能管理系统的网络结构如图4。

图4 应急发电车智能管理系统组网图

整个系统工作原理为:车载采集终端将应急发电车实时的位置速度、工作状态等信息通过前端无线通信网络传送至调度中心，动环监控中心通过有线网络将需求机房实时的蓄电池放电电压/电流等信息传送至调度中心，调度子系统通过对停电时长、电池后备时间以及应急发电车路程时长三个参数的预测，逻辑分析判断后生成调度方案及指令。调度信息及指令通过信息发布系统传送至调度员、发电员和驾驶员，并存储至调度中心数据库服务器中。

3.1 前端无线通信网络

无线网络是整个系统最为关键的部分，必须采用一种安全可靠的无线数据网络通信模式。由于系统信息交互的实时性要求较高，且信息量较大，短信通信会存在较大时延的可能，所以在系统中的前端无线通信网络采用GPRS/CDMA 1X通信方式。也可根据3G网络的覆盖情况考虑采用3G接入方式。不同运营商可选择基于自身网络制式的通信方式，以降低通信成本。

3.2 后端有线通信网络

有线数据通信网络是省公司、地市分公司以及调度中心之间数据通信的网络。调度中心与省公司或地市公司在同一端局内，可采用以太网方式连接;否则可采用DCN或专线(例如2M)连接。

3.3 省/地市调度中心

地市调度中心负责本地区内应急发电车的调度管理，省调度中心主要负责跨区域应急发电车的调度管理。不同级别的调度员权限不同，分管的区域不同。调度业务由省调度中心集中处理，统一的调度并非是权限统一，仅仅是数据处理的统一。业务的集中处理有利于实现省级资源的共享，包括应急发电车、驾驶员、发电员的统一调配，易于实现跨区域调度的管理。

3.4 信息发布系统

通过有线或无线方式向省/地市调度中心、驾驶员和发电员发布信息，包括调度、道路交通、天气、机房和应急发电车等信息。

4 应急发电车智能管理系统数据采集

4.1 静态数据

静态数据是指一定时间内不发生变化或不需要实时更新的数据，包括与机房、应急发电车、发电员、驾驶员以及道路交通相关的静态信息。静态信息可由运营商现有动力环境集中监控系统中获得，也可由相关部门提供，存储于数据库中，根据实际情况定期更新。

4.2 动态数据

动态数据是指随着时间变化实时更新的数据，主要包括与机房、应急发电车以及道路交通相关的动态信息。

在动态数据中，最重要的数据包括应急发电车辆的位置、速度、机房蓄电池组电压等信息。其中前者可通过车载GPS或北斗导航终端直接获得，后者可通过动力环境集中监控系统获得。

5 结束语

随着以GPS、GPRS等为代表的物联网技术在应急发电系统中的应用，实时调度、车辆驻点优化、线路优化、油耗管理等智能化应用将成为现实，系统在降低断站率和企业运营成本中必将发挥重要作用。

［1］王静霞，张国华，黎 明.城市智能公共交通管理系统［M］.北京:中国建筑工业出版社，2008.