基于AGV技术的电力营销短信推送过程自主控制系统设计

2022-07-26韩硕辰杜暄田健胡敬强

微型电脑应用 2022年6期

韩硕辰，杜暄，田健，胡敬强

(国网冀北电力有限公司，营销服务中心，北京 100045)

0 引言

近几年，我国电力行业已经进入了快速发展阶段，并从计划经济转向市场经济，电力营销的核心也由生产者转换为消费者。为了适应电力行业运营发展需求，电力公司引进了发达国家电力公司营销服务理念，基于现代通信技术，构建电力客户服务体系[1]。现今，我国各个省市已经基本实现了电力客户服务中心系统的建设与应用，对提升客户服务水平起到了至关重要的作用。以消费者为核心的电力营销理念主要体现在为客户提供良好的服务，也是电力公司增供扩销必备的前提条件。电力客户服务中心系统的构建，为电力客户提供了更加便捷的服务，其不但可以得到用电营业厅服务，还可以在办公室内、家中等地方享受电力服务，极大地体现了电力企业的优质服务[2]。

为了满足电力客户的多样化需求，增加客户服务的满意度，电力客户服务中心系统的客户接口需要包含客户使用的所有接入方式，例如有线接入、语音接入、无线接入(短信)等，以此来保障客户能够随时随地获得电力客户服务中心系统的服务[3]。就目前电力企业运营情况来看，电力营销主要以短信推送为主，从而产生了电力营销短信推送过程自主控制系统。由于电力客户规模的不断加大，现有系统无法自主控制系统的流量与拥塞情况，致使系统存在吞吐量低的缺陷，故提出基于AGV技术的电力营销短信推送过程自主控制系统设计研究。AGV技术是一种自动化物料搬运设备，被广泛应用于自动化服务与生产领域，具备定位精度高、损耗低、运行稳定、接口定义简单等优势[4]。因此研究引入AGV技术设计新的电力营销短信推送过程自主控制系统，希望为电力客户提供更加优质的服务。

1 电力营销短信推送过程自主控制系统硬件单元设计

设计系统硬件单元是实现电力营销短信推送过程自主控制的基础与前提，主要由控制台、服务器、呼叫支撑平台等构成[5]。

设计系统硬件架构如图1所示。

图1 设计系统硬件架构

如图1所示，设计系统硬件架构主要由三部分构成，分别为基础平台支撑部分、运用部分与数据信息处理部分。其中，基础平台支撑部分主要组成为程序系统、数据库支撑与语音系统；运用部分指的是电力营销短信的运用，是设计系统软件模块的关键构成部分；数据信息处理部分指的是后台数据的存储、处理与挖掘，为电力营销短信推动过程控制提供精准的数据支撑[6]。

设计系统硬件较为简单，采用SHD-30/60A型号的语音版，Web与Mas服务器，E1连接线与多种不同型号的接口[7]。

单靠硬件单元设计并不能实现电力营销短信推动过程的自主控制，故以搭建硬件架构为基础，设计系统软件模块。

2 电力营销短信推送过程自主控制系统软件模块设计

设计系统软件模块应该包含客户资料管理、营销数据统计、系统后台管理、短信推送流量控制、短信推送拥塞控制与数据库构建等[8]。由于篇幅的限制与现有系统的缺陷，此研究软件模块针对短信推送流量控制、短信推送拥塞控制与数据库构建进行设计，具体软件模块的设计过程如下。

2.1 短信推送流量控制模块

电力营销短信推动采用的是TCP传输协议，能够为电力客户服务中心系统提供可靠的数据传输服务。对于短信推动流量控制来说，TCP部首格式具有至关重要的作用[9]。为了更加完善的控制短信推动流量，展示TCP部首格式如图2所示。

如图2所示，每个TCP段均包含源端口号与目标端口号，主要的功能为寻找电力营销短信的发端与收端。源端口号与目标端口号加上IP地址能够确定唯一的TCP连接；序列号的功能为标识电力营销短信发端向收端的数据字节流，也显示着报文段中第一个数据字节。

常规情况下，TCP能够表述为一个无选择是与否的滑动窗口协议[10]。TCP部首长度给出了32字节的数量[11]。在TCP部首中，存在6个标志比特，可以被同时设置为1，具体定义如表1所示。

表1 标志比特定义表

电力营销短信推送的流量控制由声明窗口大小来实现，窗口大小设置为字节数，开始于确认序列号字段指明的值，该值是接收端期望接收的字节。以电力营销短信推送需求为基础，设置声明窗口字段为16字节，则窗口大小最大能够为65 535字节[12]。

声明窗口能够覆盖并检验整个电力营销短信推送TCP报文段，包含整个TCP部首与数据。为了实现短信推动流量控制，提升报文段的传输效率，需要控制短信推动时延达到最小值[13]。

短信推动时延计算公式为

T3=MR1+T1+CR2C≥capacityT3=MC×CR1+T1 +CR2 C

(1)

式中，T3表示的是短信推动时延，M表示的是电力营销短信大小，R1表示的是发送方的发送速率，T1表示的是电力营销短信传播时延，C表示的是接收方的最大缓存能力，R2表示的是接收方提交到应用层的平均处理速率，capacity表示的是通信技术带宽与时延的乘积。

在短信推动流量控制上，通常情况下会牺牲一定的通信带宽，降低通信信道的利用率，以此来促进短信推动时延达到最小值，实现电力营销短信推送过程的流量控制[14]。

2.2 短信推送拥塞控制模块

电力营销短信推送过程中，非常容易产生拥塞现象，这会极大地降低电力客户的服务满意度，因此需要对短信推送拥塞情况进行控制。

短信推送拥塞旨在电力营销短信推送网络中，若推送分组数目较多，则存储转发节点资源有效，导致网络传输性能急剧下降。短信推送拥塞发生时，不但会出现短信丢失、时延加大、吞吐量下降等现象，严重情况会导致系统崩溃[15]。短信推送拥塞控制实质上就是控制短信推动负载不超过系统网络传输能力，即采取相应措施，避免短信推送网络节点出现拥塞状态或者对已经出现的拥塞做出相应的反应。

短信推送过程网络吞吐量与负载的变化情况如图3所示。

图3 网络吞吐量与负载变化曲线示意图

如图3所示，短信推送拥塞控制主要分为两种形式，分别为拥塞避免与拥塞缓解[16]。其中，拥塞避免使网络负载控制在Knee附近，避免短信推送拥塞发生；拥塞缓解使网络负载控制在Cliff的左侧区域，改善短信推送拥塞情况。

短信推送拥塞控制采用慢启动算法，其具体步骤如下所示。

步骤一构建TCP连接，发送端连续发送两个电力营销短信包P1与P2，其规格大小分别为L1与L2，并且L1

步骤二若是发送端收到接收端对电力营销短信包P1与P2的确认信息，此时记录RTT为RTT1与RTT2，再加之L1与L2数据来估计TCP连接的等效带宽。等效带宽估计公式为

(2)

式中，Beq表示的是等效带宽估计值。

依据式(2)计算结果设置ssthresh=max(1,Beq×RTT/MSS)，转至步骤三；反之则返回步骤一，直至TCP慢启动阶段完全结束。

步骤三依据指数方式来增大TCP拥塞窗口的规格大小[17]。若TCP拥塞窗口到达ssthresh/2后，TCP拥塞窗口增大方式为

cwnd=-ssthresh2 ·cosπ*xssthresh_t +ssthresh2+1

(3)

当TCP拥塞窗口到达ssthresh后，窗口增大方式转化为线性方式。

步骤四若是发生超时重传，再次回到慢启动阶段，设置cwnd=1，重复步骤一到步骤三，直至电力营销短信全部发送完毕为止。需要注意的是，此时ssthresh不再需要估计，计算公式为ssthresh=max(2,min(cwnd/2,awin))。

步骤五通过AGV技术消解电力营销短信推送拥塞情况。假设两个短信包发生拥塞情况，其拥塞控制策略选择规则如表2所示。

表2 拥塞控制策略选择规则表

表2中的数据由电力营销短息推送过程的博弈收益计算而得。

通过执行上述慢启动算法步骤，即可完成电力营销短信推送过程的拥塞控制。

2.3 数据库构建模块

数据库构建模块是设计系统的支撑模块，主要功能为存储系统数据，以数据库表形式存在[18]。由于篇幅的限制，此研究只对电力营销客户表进行显示，具体如表3所示。

通过上述硬件单元与软件模块的设计，实现了电力营销短信推送过程自主控制系统的运行，为电力客户服务中心系统完善提供帮助，也为电力企业提升客户服务质量、客户满意度等提供支撑。

3 实验与结果分析

为了验证设计系统与现有系统的性能差异，采用MATLAB软件平台设计仿真实验，具体实验过程如下所示。

3.1 实验环境搭建

实验环境是保障仿真实验顺利进行的基础与前提。仿真实验网络拓扑情况如图4所示。

图4 仿真实验网络拓扑图

如图4所示，仿真实验网络拓扑由主机与路由器共同构成，其数量分别为6台和4台。其中，主机H1a、H1b、H1c与路由器Ra及其主机H2a、H2b、H2c与路由器Rb利用带宽为10 M，时延为10 ms的链路连接，而路由器R1与R2利用带宽为1.5 M，时延为50 ms的链路连接。另外，路由器Ra与Rb队列机制为RED，路由器R1与R2队列机制为FQ。