基于GIS 的通信机房动环抢修调度平台的构建研究

邱 帅 佘丹丹 曹基荣 姜 宁 许 军

1.中国移动通信集团江苏有限公司南京分公司；2.南京捷鹰数码测绘有限公司

0 引言

地理信息系统（Geographic Information System，GIS），具有强大的空间分析计算与展示功能，可为通信机房动环抢修调度平台提供支撑，通信机房动环抢修调度平台是集GPS 技术、无线通信技术、地理信息服务技术、计算机技术和移动智能终端技术于一体的系统，它可以通过前端数据采集，利用后台数据分析，提供高效的、分布式的、精准的移动地理信息服务。

某通信运营商地市分公司管辖市区范围内拥有超过20 座核心通信机楼的电源空调设备，设备总量高、机房分散，给动力维护带来了极大挑战。本文研究并实现基于GIS 的动环调度抢修平台构建，当故障发生时，该平台可通过获取某通信机房故障信息自动匹配最佳抢修方案，实现精准关联，确保维护人员以最短的时间响应、最快的速度到达故障机房，最大限度缩短MTTR（Mean Time To Repair，平均修复时间），提高通信机房动力设备的可靠性和动环维护的工作效率。

1 基础数据支撑

1.1 基础地形底图

动环抢修调度平台通过选取覆盖所有通信机楼的基础地形图作为系统底图，并可实时切换至实景影像图模式（见图1），地图数据统一采用WGS-1984 坐标系统。图层要素至少包含建筑物、道路、水系等相关基础地理数据。系统底图推送具体实现方式有如下两种：

图1 调度平台底图示意

（1）利用动态地图服务展现。采用ArcGIS Server 的分布式地图服务技术，将基础底图的切片数据发布在服务器上，可利用Web 数据通信并发式地实时请求系统底图数据。当前在5G 通信技术的加持下可以大幅提高系统底图的加载效率，实际使用体验较好。

（2）利用离线底图数据包展现。将系统底图数据线下制作为瓦片缓存数据包，并存储在手机等智能终端里，系统通过读取瓦片数据的级别、ID 号展现底图。但是这种方式对终端设备的存储和运算能力要求较高，且需要经常更新数据包，因此考虑作为备用方式预留接口。

1.2 机房大比例尺地理信息数据

获取市域范围内所有通信机楼的高精度地理信息矢量数据，并叠加至调度平台系统底图。数据应包含周边水系、房屋、道路、植被、地貌等地形地物要素，最终形成机房及其周边范围的1：500 大比例尺地形图专题界面（如图2）。高精度地理信息矢量数据分为点状要素、线状要素、面状要素和注记，各类地理信息要素的分层设色和属性结构应依据《国家基本比例尺地图图式第1 部分1：500 1：1000 1：2000 地形图图式》（GB/T 20257.1-2017）来构建，保证数据的准确性和合理性。

图2 通信机房大比例尺地形图

1.3 属性结构信息

通过动环抢修调度平台将各通信机房的建筑详细信息、机楼基础设施情况、动环系统维护历史数据、抢修人员信息和车辆以及移动终端设备的相关信息录入对应的空间要素属性数据库和动环属性数据库中，属性数据和地理空间数据通过标识码的方式进行挂接（如图3）。在通信机房动环故障发生时，方便后台智能调用信息以开展分析、计算和派发抢修工单等操作。

图3 属性信息和地理信息交互示意图

2 系统架构设计

2.1 系统设计原则

（1）实时分布性

系统将抢修维护人员的手机、平板等前端设备，通过5G通信网络与系统后台服务器链接，借助GPS 定位功能实时反馈位置信息以及故障现场信息，动环系统出现故障时可实现精准关联与调度。

（2）平台可靠性

本系统所实现的功能都是基于动环抢修工作的需求，是集成现有成熟技术研发的供动力维护工作使用的系统，配合移动设备系统和无线通讯技术能保持长期可靠的安全运行。

（3）系统兼容性

在方便使用的基础上，依靠先进的网络通信和移动设备，将WebGIS、Android、IOS 等开发技术融入系统中，以保证系统的适用性。

（4）可视易操作性

动环抢修调研平台的操作界面应当规整简洁，相关功能按钮应明显易见，尽量避免功能菜单级数过多而导致的误操作。返回及切换专题等场景操作要流畅，GIS 图形加载无卡顿和明显延时。

（5）可拓展性

动环抢修调度平台应留有一定预留接口，未来可将通信机房其它设备维护和管理等工作内容纳入系统。

2.2 动环抢修调度平台系统架构

通信机房动环抢修调度平台系统的组成主要有：基础地形数据库、动环设施维护数据库、GIS 服务器、Web 服务器、应用服务器、5G 通信网络以及移动设备终端等，分别与GIS调度平台架构的基础数据层、服务支撑层和应用表示层相对应（如图4 所示）。

（1）基础数据层。该层主要包含基础地理信息数据库、动环基础设施维护数据库，可以为通信机房动环抢修调度平台系统的故障获取、抢修调度、智能派单以及监测提供高质量的数据保障。

（2）服务支撑层。该层主要包含GIS服务器、Web服务器、应用服务器以及5G 通信网络。各类服务器为通信机房动环系统故障事件驱动提供应用支撑，可以迅速分析与处理空间数据信息并执行相应调度功能；5G 通信网络可以实时连接用户和后台服务器，实现信息高效率反馈与交互。

（3）应用表示层。该层主要为用户的手机、平板、电脑等前端设备，是用户使用动环抢修调度平台和实现系统各项功能及各类信息智能交互的载体。

3 关键目标功能研究

3.1 通信机房布局可视化展示

抢修调度平台通过空间数据库存储基础地理信息数据，在数据存储时按照属性和空间数据进行分类，在展示界面根据用户的需求对地理信息数据进行分级加载处理，智能匹配相关的地形地物要素并展现，不仅可以确保系统运行的稳定性，而且可以大幅度提升流畅度。

抢修调度平台默认采用市域基础地形底图及实景栅格影像图为显示界面，所有机房用点标记的方式进行显示。通过点击各机房的标记进入对应的专题平面图，可展现各个机房及其周边地形地物要素的高精度大比例尺地形图（详见图5）。高精度的基础地理、位置信息数据可以为机房动环抢修调度平台中的故障定位、人员车辆智能调度、故障抢修进度跟踪等一系列功能提供强有力的空间图形支撑和后台分析依据，可有效避免监控人员和管理者由于无法及时获取故障地点及抢修现场情况，而导致的不合理指挥和盲目调度资源等问题。

图5 通信机房专题地形图和实景影像图

3.2 故障定位和地图操作

通信机房动环抢修调度平台挂接机房动环监控故障信息，并实时告警及派发工单，可在GIS地图上精确标注故障机房的位置与相关故障信息，为故障定位、故障动环设备查询、责任班组及资源的分配提供支撑（如图6 所示）。维护和抢修人员能够在手机或其它终端上实时查看发生故障机房周边的基础地形图，并且可以对系统内的GIS底图进行平移、放大、缩小、获取坐标、显示图层控制以及属性查询等操作。

图6 故障机房定位展示示意图

3.3 动环抢修资源图形化智能调度

依据GIS 的网络分析与计算功能按照最优路径自动推送负责抢修故障的责任小组，由抢修小组分配抢修人员作业，并根据故障点的距离就近调度抢修车辆，可以尽快让后台监控人员和管理人员调度相关抢修资源，开展工作。

当遇到大规模市电停电或极端天气等情况，维护人员可能会面临多个机房多个故障的抢修场景，这个时候动环抢修调度平台就会触发多任务多抢修资源的优化分配模型，及时制定出最优抢修策略，即：平台对各类动环故障按照轻重缓急进行分级排序，通过GIS 的分析功能计算出每个动环抢修小组到达各现场的最短时间，并通过后台应用服务器的数理分析及排列组合算法智能化匹配出每个故障机房的最优抢修小组和抢修路径，且通过资源限定功能避免系统重复派单与调度，实现机房动环故障抢修工作效益与效率的最大化。

3.4 抢修进展实时跟踪

系统通过终端的GPS 功能将调度平台分配的抢修小组的空间位置信息实时同步至GIS 平台，可实时统计与查看故障响应时间和人员轨迹信息。将抢修人员和抢修车辆的信息提前录入属性数据库，在抢修过程中监控人员可利用查询功能实现对系统分配的抢修队伍及车辆的相关信息查询和空间位置查询（如图7所示）。而对于负责故障调度的指挥者或管理者而言，实时监督故障现场的抢修进度和工作状态，可以进一步优化相关资源调配的合理性，确保动环故障抢修工作的闭环处置。

图7 资源调度状态实时跟踪

3.5 故障抢修信息存储与挖掘

通信机房动环故障抢修信息数据按照时间维度可分为现场实时数据和历史故障数据。现场实时数据包括动环故障抢修人员实时的位置、出发时间、到达时间、现场反馈信息等。这些数据具有时效性，根据系统设定的监督时间间隔周期性地发送至服务器，及时将抢修过程中车辆、时间、人员、进度等信息推送给相关管理者，方便其进行资源信息的整合调用。

而历史故障数据可实现自动存档，包括故障抢修时维护人员的行程路径、路途用时、处理故障时长、现场处理结果、故障分析报告等。当故障处理完成后，管理者可以按月度、季度、年度研究对比这些信息，实现历史数据的二次挖掘，可以更好地了解当前通信机房动力维护的工作状态与水平，更好地服务于管理。

4 结束语

研发具有智能化、精度高、定位迅速等特点的通信机房动环抢修调度平台是运营商动环专业管理和维护人员一直追寻的目标，本文基于移动GIS技术在平台构建方面进行了研究，保证了系统构建的科学性和适用性。主要工作有：

（1）研究了集成GIS、GPS、5G 通信三大技术于一体的动环故障调度平台原型，探索了以多源基础地理信息空间数据为数据支持，动环专业属性和地理空间服务器为核心应用，移动通信网络为传输桥梁，移动终端为采集和反馈方式的多层次、多元化系统构建方式。

（2）凭借GIS 平台的可视化展现和定位，以及良好的移动性、分布性等特点，以通信机房的空间信息服务和典型应用架构为基础，大幅提高了动环故障抢修的工作协同效率和现场指挥能力。

（3）实现了对抢修人员和车辆的最优路径选择规划，并自动生成最佳故障抢修分配策略，进一步提高了通信动环故障抢修的及时性和集约性，实现了动环维护调度方案的最优化。

通过移动GIS 技术与通信机房动力维护业务相结合，调度平台可以有效地缩短通信机房故障抢修的时间，提高通信机房动环维护质量，大幅度提高劳动生产率；可为管理人员和作业人员提供精确有效的工作支持。未来可将调度平台系统与通信机房各类设备的资产管理进行挂接，借助BIM 技术对设备进行三维展现，并将机房内各动力环境监控系统与本信息系统进行集成，以实现可视化、实体化、模块化的动力维护一体化管理新模式。