摘要：緊密結合電力搶修的特點及工程實踐，提出了以GPS作為信息采集手段，GIS作為信息處理手段，GPRS作為通信手段的電力搶修實時調度系統總體設計方案，在此基礎上研究了該系統的通信原理和工作原理，以及整個系統的軟件設計，實現對電力故障的及時發現與定位，搶修資源的合理配置與調度，搶修決策的智能生成與傳遞等功能。
關鍵詞：GPRS GPS GIS 搶修調度
　
1引言　　
傳統的電力搶修是接線生與呼叫者之間的人工語音通訊，通過語言交流和工作人員的個人決策來實施搶修調度工作。目前國內部分城市供電企業正在籌建電力搶修調度系統，但大多是基于GSM(全球移動通信系統，GlobalSystemforMobileCommunication)短消息業務的，對于電力搶修這一對時間要求相對較高的領域而言存在著很多不足：首先，費用較高，主要是短信通信累計費用高昂；其次，由于長度受限每條短消息承載的信息量受到限制；最后，短消息發送的延時不確定，可能導致定位跟蹤目標的丟失。針對這些問題，作者構建了基于GPRS(通用分組無線業務，GeneralPocketRadioService)/GPS(全球定位系統，GlobalPositioningSystem)/GIS(地理信息系統，GeographicalInformationSystem)的電力搶修實時調度系統，實踐證明該系統能有效克服這些缺陷，提高管理水平和運作效率，可以作為供電企業客戶關系管理系統的重要補充與完善。　　
2通信技術設計與實現　　
系統移動終端和監控中心通過GPRS網絡進行定位數據、車載信息數據、搶修派單數據及現場搶修信息的雙向傳輸[1]。GPRS通信方式具有投資成本低、通信質量可靠、通信速率高，實時在線，按流量計費(或包月)的特點。尤其是GPRS的實時在線特性，使系統無時延，無需輪巡就可以同步接收、處理多個/所有終端的數據，實時性高。考慮到系統容量大、終端多而分散、對信息數據的處理分析要求高的特點，采用專線接入和專用APN(獲得點名稱，AccessPointName)方案。通過APN進行訪問權限控制，比公網方式更安全、可靠和穩定，網絡傳輸的優先級得到保證。監控中心通過專線接入移動公司GPRS網絡，雙方互聯路由器之間采用私有固定IP地址進行連接，在GGSN(網關支持節點,GatewayGPRSSupportingNode)與移動公司互聯路由器之間采用GRE(GenericRoutingEncapsulation)隧道。當終端傳輸數據時，首先進行數據TCP/IP打包，使用PPP(PointtoPointProtocol)協議建立網絡鏈路，通過IP協議對主站進行尋址，使用TCP協議來控制數據的傳輸。中心系統不間斷監聽TCP端口，一旦發現數據，就建立連接并進行接收[3]。系統端到端通信拓撲結構圖如下：　
3運行原理分析　　
基于GPRS/GPS/GIS的電力搶修實時調度系統要解決的問題是電力故障、監控調度中心和搶修資源之間的有效配置問題。系統主體結構為車載智能終端、監控中心和通信網絡三部分。
1)故障信息獲取。信息源包括客戶服務系統(主要是電力呼叫系統)及電力實時監控系統(配電GIS系統與配電SCADA系統)，系統與之互連，這樣調度員就能根據它們提供的信息準確獲取故障信息、判斷故障點并盡快做出搶修決策。
2)故障的定位。其一是電力呼叫系統利用GIS平臺，根據客戶的電話或用戶號自動進行定位，特殊情況下(如移動電話撥號等)也可根據用戶提供的信息人工進行定位；其二是利用實時監控系統的實時監測與報警功能及時獲取故障信息，以配電GIS系統為例:配電GIS系統的主要功能就是能綜合分析與檢索空間定位數據，利用數據庫技術把空間地理數據和配電網同性數據一一對應聯系起來，對配電網進行快速、準確的空間定位和動態分析。經由信息源獲取的故障點位置信息最終要重新定位于系統監控中心監控調度平臺上。
3)制定搶修決策。利用GIS的事故分析功能通過逆流追蹤，將可能出現故障的設備在屏幕上以高亮度顯示出來，再通過順流追蹤，將受影響的區域也以高亮度顯示出來，并統計失電用戶總數。可以從系統中調出與事發現場電路設備一一對應的接線分布圖，查到各種設備的屬性數據和所處位置以及開關的開合狀態，并由此初步確定事故原因及事故處理決策。
4)搶修車輛實時定位。搶修決策制定后，控制中心通信服務器以Polling方式立即向所有裝有GPS定位系統的搶修車輛發出定位請求，車載端得到請求后，立即將當前搶修車輛的GPS位置和狀態由GPRS網絡發回監控中心。
5)最優搶修車選擇。系統根據電力故障特點、搶修車配置及二者的距離遠近在全區進行最優搶修車輛搜索。選擇的原則是路線最短、車輛處于空閑狀態及備品備件滿足。然后通過系統路網數據庫的網絡分析得到最佳搶修車行車路徑。
6)搶修進度跟蹤。控制中心實時發派搶修工單并利用大屏幕電子地圖對搶修車輛進行監控調度和指揮。對發生異常和故障的車輛實施增援救助和搶修。通過對搶修現場信息的綜合分析,智能化的制定現場搶修決策，完成搶修任務，搶修任務完成后搶修工單被傳回控制中心進行工單歸檔。基于GPRS/GPS/GIS的電力搶修實時調度系統工作流程圖如下[2]：　
4系統軟件設計與實現　
　
4.1軟件系統總體構建　　
系統軟件根據功能需求分為綜合管理模塊，監控調度模塊和通信服務模塊三部分。
1)綜合管理模塊是為控制中心管理人員對搶修系統資源進行管理的純管理軟件。管理人員可通過此模塊對用戶信息、車輛與人員信息、
車載信息及各種日志(車載、工單、定位日志等)等進行查詢和維護，對系統權限進行配置與維護，生成工單和考核等各類報表。
2)監控調度模塊是系統軟件的核心,功能包括監控、調度、數據分析與處理、報警處理等。利用GIS的拓撲分析功能可進行智能故障分析以輔助制定搶修決策，也可進行最優路徑規劃、距離測量等工作。將GPS定位數據動態顯示到電子地圖可實時顯示車輛位置，通過通信服務模塊派發電子工單及其它信息到車載終端并對車載終端發來的信息進行實時處理，實現對車輛的監控、定位、鎖定、回放、派單、調度指揮等功能。
3)通信服務模塊主要負責監控中心與車載終端之間各種信息的雙向轉發，包括語音對話和短信息通信。利用GPRS網來獲取所有車輛的相關信息，包括接收及驗證車載系統登陸請求、車輛定位數據及其它信息，并將控制或調度指令經過GPRS網傳遞給車載終端，同時對通信信息進行相應處理并分類入庫。系統的軟件體系結構圖如下所示：
4.2數據庫結構設計　　
系統數據庫存放在監控中心的數據庫服務器上。由于監控中心與車載移動終端的通信信息類型多而復雜，有控制指令、定位信息、地理信息、時間信息、報警信息、車載信息等，設計時將系統數據庫劃分為公共數據庫、專用數據庫與地理信息屬性數據庫三個部分，在此分別介紹其主要組成內容：　　
(1)公共數據庫　　
Table1車載信息：SIM卡號日期司機名搶修員名工作狀態受理時間到達時間搶修耗時備注　　
Table2用戶信息：客戶編號客戶名聯系電話客戶地址故障位置故障情況　　
(2)專用數據庫　　
Table3定位信息：ID時間SIM卡號經度坐標緯度坐標車速區域位置　　
Table4工單信息：業務編號客戶名受理員名受理時間派修時間搶修耗時SIM卡號處理結果備注　　
(3)地理信息屬性數據庫　　
地理信息屬性數據庫集成了各種繁雜的城市空間信息數據，主要包括一些GIS專用數據如城市網絡信息、圖層信息、物標信息、對象信息及與公共、專用數據庫關聯信息等[4]。　　
4.3監控中心軟件設計與實現　　
監控中心是該系統的核心，主要由通信服務器、數據庫服務器、監控工作站等組成，采用分布式網絡結構。監控中心的核心是監控調度管理軟件，是一個能接收并顯示動態信息的GIS平臺。
1)通信服務器負責實現數據通信協議、數據代理轉發、通信設備狀態監控等功能。接收并提取終端上報的數據與信息，完成車輛信息分類處理，將分類信息傳送給系統數據庫服務器。
2)數據庫服務器主要進行數據的存儲與備份，提供系統運行的各種數據，如電子地圖及屬性庫、車輛位置數據庫、用戶信息數據庫及輔助數據庫等并分類保存終端上傳的各種數據信息。
3)監控工作站從系統數據庫提取通信服務器送來的分類信息，完成地圖定位、顯示驅動、控制命令發布、地圖數據搜索和查詢、監控終端命令響應等功能。具體實現時通信服務器、數據庫服務器可以安裝在一臺服務器中，也可以安裝在不同服務器中。控制中心軟件模塊圖如下：
4.4車載終端軟件設計與實現　　
載終端主要由GPS接收模塊、GPRS收發模塊、主控制模塊組成。它能與監控中心進行信息與語音的雙向傳輸。當監控中心下達定位信息召喚命令時，啟動GPS接收模塊接收衛星信號，解算出定位信息并將信息經由串行線傳送給主控制模塊。主控制模塊是車載終端的核心，它將GPS接收模塊送來的數據及自身控制按鈕信息進行分類處理，將處理后的信息通過GPRS收發模塊發往監控中心，并將車載設備的當前狀態、工作情況和車輛當前位置信息予以集中顯示；同時從GPRS收發模塊接收處理監控中心發來的控制、調度和配置命令信息。GPRS收發模塊用于接收響應主站命令，將指令發往主控制模塊并實時將車載信息上傳監控中心。GPRS收發模塊登陸上GPRS網絡后，自動連接到監控中心報告其IP地址，并保持和維護鏈路的連接，隨時監測鏈路的連接情況，一旦發生異常則自動重新建立鏈路。車載移動終端程序流程圖如下： 5結語　　
上述基于GPRS/GPS/GIS的電力搶修實時調度系統已在國內多個城市供電企業投入使用，且運行狀況良好，實踐表明，該方案具有建設成本少、運行維護費用低、功能完備、結構合理等優勢，在技術和實現上完全可行。與基于GSM通信的定位調度系統相比較，該系統的技術革新主要體現在本地通信機制的改變。采用GPRS通信方式較GSM通信方式在實時性、可靠性、穩定性、擴展性和運行費用上有更大的優越性。整個系統能極大的優化工作流程，更加合理的調度搶修任務，從而顯著的縮短事故處理的響應時間，提高搶修效率。　　

參考文獻　　
[1]DerenarisG,GarofalakisJ,MakrisC,etal.IntegratingGIS,GPSandGSMtechnologiesfortheeffectivemanagementofambulance[J].Computers,EnvironmentandUrbanSystem,2001,25(2):267～278.　　
[2]TSRappaport,JHReed,BDWoerner.PositionLocationUsingWirelessCommunicationonHighwaysoftheFuture.IEEECommunicationsMagazine,1996:396～417.
[3]崔巍,王本德,賈文亭(CUIWei,WANGBen-de,JIAWen-ting).電力搶修監控調度系統中的通訊方式