航空油料应急储备管理与调度系统研究

文/胡代忠

航空油料应急储备调度是复杂系统工程，点多面广，涉及到油料储存、运输、接收、发出等多个环节。任何环节出现失误和漏洞，均会造成油料资源浪费和流失[1]。当某一保障区域发生突发事件，需从周边地区对油料储备进行调度时，若无法获取准确的油料储备实时数据，仅依据储备单位原上报未更新数据来进行调度，难于从全局上把握，将可能造成某一区域发生突发事件而影响其它区域正常油料保障的状况，甚至严重影响油料供应和经济运行安全，致使突发事件失控[2]。

当自然灾害、公共突发事件、大型群体事件、恐怖袭击发生时，传统航空油料应急储备调度模式已难于满足油料应急调度需要求，快速响应油料保障能力亟待提高。应用现代管理与决策理念和先进技术，对航空油料应急储备管理与调度系统进行研究势在必行。

该系统的研究，应整体筹划，严密论证，确定系统建设方向和目标，找准切入点，构建完整、层次清晰的系统总体架构。通过网络实现油料运输量、储备量、收发量等远程数据采集，对油料调度实施远程实时监控，有效且实时地掌握航空油料储备精确数据，优化配置油料资源，调整应急储备规模和结构，提高应急储备调度效率。

1.系统总体架构

系统总体架构由业务应用层、应用支撑层、数据支撑层和技术支撑层构成，如图1所示。业务应用层主要包括油料应急储备管理子系统和航空油料应急储备调度子系统。应用支撑层包括数据采集、查询、统计、挖掘、集成及数据安全等数据处理模块，还包括用户认证、权限管理、运行日志模块、系统维护等模块。数据支撑层包括应急储备数据（如实时数据库、历史数据库）和用于支持调度方案生成方法（如模型库、规则库、案例库和预案库）[3~4]。技术支撑层包括各种用于支撑应急储备调度方案生成的技术，如数据融合、模糊理论、证据理论等，还包括人工神经网络、微粒群等人工智能方法[5~6]。

系统整体物理结构由数据控制中心、数据采集、应急储备管理、应急储备调度等子系统组成。数据控制中心是数据集成平台，为强化系统高效运算、海量存储稳定性，除提供应用服务器外，还应提供备份服务器等安全稳定的存储设备。配置核心交换机，实现骨干网的路由和信息转发功能；设置接入交换机，为各终端安全接入提供硬件接口。

数据采集子系统应用数据集成技术，实现油料应急储备单位的基础数据采集和标准化，按一定时间间隔自动收集数据，并存储至中心数据库。

应急储备管理子系统用于对各储备油库实施实时监控，实现与数据中心综合数据库的交互，完成数据查询统计和储备量预测等功能。根据系统内置储备量预测模型，当现有储备量低于预测值达到某一程度时，系统发出警报。基于对历史统计数据的分析，根据预测模型，计算下一年度的储备量预测值，为应急储备方案制定提供数据支持。

应急储备调度子系统基于地理信息系统，通过与其综合数据库交互访问，对现有储备量、位置、应急保障点、需求量等信息实现实时监控。使用应急储备调度模型，根据突发事件应急保障需求，生成应急储备调度初步方案。从应急调度预案库中查找出与之相匹配的预备方案。将初步方案与预备方案作比较，进行二次修订，生成最终调度方案，并下发相关单位。在系统上对油料应急调度态势进行实时展示，动态监控应急调度执行状况。该子系统主要功能包括应急调度态势显示、实时数据查询、调度方案生成、储备油库监控、应急点监控以及运油车监控等。

图1 系统总体架构示意图

2 数据控制中心

数据控制中心是系统中枢，主要由数据管理平台、网络传输平台、数据应用平台和辅助平台等组成。网络传输平台包括交换机、防火墙及用于规划整体传输模式的硬件等。数据应用平台包括各应用子系统服务器及存储部件；辅助平台包括操作员所使用的终端电脑及外设设备等。数据控制中心具有数据存储与读取及时性、准确性、完整性、安全性和可靠性等性能。数据控制中心所存储的数据可为制定调度等方案提供决策依据[7]。

按浏览器/服务器结构设置数据控制中心。操作系统采用Windows，局域网采用1000Mbps高速以太网。冗余配置服务器、局域网，操作员工作站、部门领导工作站等以节点接入局域网，共享服务器资源。采用分布式结构，按功能将服务器分开设置，降低单个服务器负荷。设置核心交换机，实现应急储备骨干网的路由和信息转发功能。配置接入交换机，确保各终端安全接入。数据控制中心硬件主要有应用服务器、WEB服务器和通信服务器等。

（1）应用服务器

应用服务器是数据控制中心的核心部件，它包括实时数据服务器和历史数据服务器等。采用双机及双网卡热互备的分布式结构配置服务器，运行标准数据库软件（ORACLE或SQL），提供开放软件接口和标准物理接口。

实时数据服务器用于处理、存储、管理由储油单位所采集上传的实时数据。自动恢复通信中断期间的趋势数据，以确保2台数据服务器任何时候数据的一致性、完整性。历史数据库服务器主要用于油料应急储备历史数据的存储与管理，为网络中的其它服务器和工作站提供数据服务。为确保数据控制中心运行稳定性，设置应用服务器和备份服务器，为数据管理提供安全稳定的存储设备。备份服务器采用异地备份模式，对油料应急储备实时和历史数据的远程备份，提高数据库容错性和可靠性，实现较高灾难恢复保护级别。当数据服务器的数据发生丢失或损坏时，以便迅速从备份服务器还原恢复数据。

（2）WEB服务器

Web服务器是各个子系统与办公网之间的衔接服务器。GPS系统或数据采集子系统将油料应急储备有关信息写入Web服务器，并对其实时更新。Web服务器在办公网络中以网站形式出现，它既为办公网上各职能部门提供油料应急储备信息，又避免与数据采集子系统或GPS系统以及其他无直接关系的计算机直接访问系统服务器。

（3）通信服务器

通讯服务器中运行通信管理软件，完成与业务网络各储单位的PLC/RTU的通信链接、协议转换、通信系统的监视及管理、网络监视及管理、通信通道故障时主备信道的自动切换等任务。

3.数据采集子系统

数据采集子系统用于实现数据采集和数据通信等功能。数据采集子系统主要用于从各储油单位中心数据库或从底层传感器获取系统所需的各类数据。以油库为例，主要包括油库名称、油罐编号、品名、油高、油温、密度等数据项。数据通信链路负责数据采集系统与控制调度中心之间的数据传输。数据采集子系统组成结构如图2所示。

图2 数据采集子系统组成结构

根据不同的数据通信链路和数据采集源，采用两种读取方式来实现数据采集，一是专线接入和底层传感器数据读取方式；二是虚拟专网传输和数据文件读取方式。

针对油料应急储备数据实时性、安全性要求高，采集数据点多的应用环境，使用数据采集方式I（专线接入和底层传感器数据读取）。专线接入方式数据安全性高，实时性好。底层传感器数据读取方式能满足数据实时性要求，有效保证数据真实性和完整性。

中心采用APN专线，所有点采用内网固定IP客户中心，通过2MAPN专线接入GPRS网络，双方互联路由器间采用私有固定IP地址实现广域连接。用于GPRS专网的SIM卡才能进入专网APN，防止其他非法用户进入。在内部建立DHCP服务器，为通过认证的用户分配用户内部地址。移动终端和服务器平台间采用端到端加密，避免信息在整个传输过程中泄漏。采用防火墙进行隔离，进行IP地址和端口过滤。采用底层传感器读取方式采集数据。在采集数据点安装相应传感器，使用传感器网络，对油库/加油站进行储油业务底层的数据采集和处理。

数据采集方式II（虚拟专网传输和数据文件读取）为虚拟专网接入方式。业务数据库读取方式可满足系统数据需求。采用虚拟专网接入方式VPN。中心采用ADSL等INTELNET公网连接。客户机通过VPN方式接入，采用动态VPN解决方案，成本低，且满足系统安全性要求。控制业务数据库读写权限，保证数据真实性和完整性。

为了确保用户在VPN网络中传输数据的安全性，采用动态口令牌和USBKey两种身份认证技术实现对用户合法身份验证。对各储备油库或规模较大的油库建设罐区自动测量系统。根据不同业务处理流程，这些传感检测数据保存在各油库本地数据库中，并按上级要求，部分上传存储至总部的中心数据库中。例如，油库数据采集项目主要包括油罐编号、油品名、油高、油温、油品密度等。根据系统数据需求，以一定频率（如每天、每周或每月等）对所采集的数据进行更新，从而满足上级管理部门对应急储备点储量变化的监控要求。

采用数据库直接读取方式和文件传递两种方式来实现从数据库读取储备数据。数据库直接读取方式涉及到对数据库中表、视图等处理操作，为了保证基础数据完整性和一致性，不对外部访问用户提供直接读取权限。

使用文件传递方式实现数据采集，即是由相应的数据采集单位，根据相应规范生成标准化数据文件。数据文件存储在各数据采集点的本地文件系统中，由系统数据采集模块读取该数据文件后，将所需数据按照规范通信协议封装后，发送至系统中心数据库服务器。解析所接收到的数据后，导入中心数据库，完成对系统中心数据库的更新。该数据采集方式因数据源是各下级单位的业务数据库所生成的数据文件，操作模式易于被其接受，具有较好灵活性、安全性及数据完整性，一致性也可保证。例如，不具备上网环境的小型油库或加油站，由其业务人员人工填报系统所需各项基础数据，按规定频率提交电子表格文件至系统数据中心即可。

4.结束语

航空油料应急储备管理与调度系统的开发与实现，应从航空油料应急储备实时数据源头消除因“信息不对称”所造成的应急条件下航空油料资源配置与调度缺少科学依据的问题，从而实现根据突发事件和油料储备状况，动态进行应急调度，加强航空油料应急储备快速响应和保障能力。

[1]周庆忠．油料勤务[M]．北京：国防出版社，2008．

[2]周庆忠，曾慧娥．基于改进微粒群神经网络的油料储备预测[J]．计算机仿真，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]周庆忠，曾慧娥．基于多智能体的装备动态优化调拨系统研究[J]．机械工程学报，2005，41（2）：97～101．

[6]周庆忠，段志远，沙晓江．面向军事行动的后勤保障系统架构与关键技术[J]．计算机时代，2015，30（6）：20～22．

[7]周庆忠，王冰，陆思锡．面向油料保障的自治协同建模[J]．四川兵工学报，2013，34（9）：52～55．