劉 明，閆井超，文 煒，洪東亮

（國家管網(wǎng)集團川氣東送天然氣管道有限公司，湖北武漢 430000）

自主應急聯(lián)動系統(tǒng)的功能在于預防突發(fā)事件的發(fā)生、突發(fā)事件的聯(lián)動應對以及合理地指定自主應急聯(lián)動方案，完成應急處理。自主應急聯(lián)動系統(tǒng)的關鍵在于聯(lián)動和應急，要求系統(tǒng)的反應速度要快速、準確，并且具有全面性，不可以忽略相關的管理區(qū)域[1-2]。

自主應急聯(lián)動系統(tǒng)為城市的應急平臺提供統(tǒng)一高效的信息支撐，但是隨著智能設備故障和各種突發(fā)事件的發(fā)生，為了保證自主應急聯(lián)動系統(tǒng)的穩(wěn)定性，對其功能要求越來越嚴格[3-4]。

文中分別設計了基于復雜邏輯約束的自主應急聯(lián)動系統(tǒng)硬件區(qū)域的器件功能和基本的軟件調(diào)用功能，最后通過對比實驗分析，完成基于復雜邏輯約束的自主應急聯(lián)動系統(tǒng)的測試，驗證了文中系統(tǒng)的應急聯(lián)動功能，使該研究具有意義。

1 基于復雜邏輯約束的自主應急聯(lián)動系統(tǒng)硬件設計

文中設計的基于復雜邏輯約束的自主應急聯(lián)動系統(tǒng)硬件結構如圖1 所示。

圖1 基于復雜邏輯約束的自主應急聯(lián)動系統(tǒng)硬件結構

1.1 聯(lián)動器設計

聯(lián)動器是自主應急聯(lián)動系統(tǒng)硬件區(qū)域的重要組成器件之一，器件的工作任務是保證系統(tǒng)聯(lián)動處理的工作效率，系統(tǒng)應急驅(qū)動器一旦驅(qū)動，聯(lián)動器時刻處于待機狀態(tài)，提前對應急處理的內(nèi)容進行緩沖，避免出現(xiàn)系統(tǒng)在應急聯(lián)動調(diào)用過程中進程等待的延時故障，影響系統(tǒng)的處理效率[5-7]。聯(lián)動器結構如圖2 所示。

圖2 聯(lián)動器結構

為了完成以上聯(lián)動器功能，文中在硬件區(qū)域采用JISUUE-92 系列的聯(lián)動器。聯(lián)動器的額度載荷為50 N，工作電壓為220 V，有效輸出功率為50 MHz，交流輸出功率為300 W。為了延長聯(lián)動器的使用周期，采用DC24V 全密封免維護的電池，電池的回路數(shù)為40，聯(lián)動器回路的最大容量為242 個編址點，器件內(nèi)部設計60 個聯(lián)動盤，以便保證聯(lián)動器的性能，器件的使用溫度范圍為0～40 ℃，工作的相對濕度小于95%RH[8-10]。

1.2 傳感器設計

傳感器是一種監(jiān)測裝置，在系統(tǒng)運行的整個周期內(nèi)，傳感器同步啟動，這就需要超大容量的電池模塊，傳感器的任務是實時監(jiān)測需要管理的數(shù)據(jù)，一旦出現(xiàn)突發(fā)緊急事件，則立即檢查事件原因，向系統(tǒng)的管理層報告，縮短故障的發(fā)生時長。為了實現(xiàn)以上功能，文中采用JWBS-73 傳感器作為硬件區(qū)域的一個重要器件[11-12]。傳感器示意圖如圖3 所示。

圖3 JWBS-73傳感器

該傳感器的靈敏度為2.0±0.1 mV/V，器件額定載荷量是最大載荷量的2/3，供電模式為220 V/24 V，輸出的電流規(guī)定范圍為4～20 mA。傳感器的重復性誤差為±0.02%F.s/10 ℃，密封等級為IP66，器件的輸出電阻為700 Ω。為了提高傳感器的傳感效率，減少應急聯(lián)動系統(tǒng)的信息傳輸時間，器件的自振頻率為10 Hz，不會干擾到硬件區(qū)域其他器件的工作。為了使傳感器與其他硬件設備連接誤差最低，采用二線制的連接模式，提高傳感器信息的傳輸效率[13]。

1.3 調(diào)度器設計

系統(tǒng)硬件區(qū)域調(diào)度器的工作是協(xié)助聯(lián)動發(fā)動機在應急處理時完成組件之間的調(diào)度，實現(xiàn)系統(tǒng)相對應地執(zhí)行命令。文中利用BSJ-72 調(diào)度器完成系統(tǒng)硬件區(qū)域的設計。調(diào)度器電路圖如圖4 所示。

圖4 調(diào)度器電路圖

調(diào)度器的調(diào)度誤差是不可以避免的，因此需要選用靈敏度性能最高的調(diào)度器，BSJ-72 調(diào)度器的成本低，可以在器件出現(xiàn)故障時直接更換，不進行維修，影響系統(tǒng)的工作進度。器件的存儲可用空間為64 G，器件采用HG-0 的CPU 應用主板，器件支持TAPI2.1 服務器軟件接口，內(nèi)部設置ACD 和CTI 接口平臺，最重要的是設置了模塊化結構，可以實時調(diào)度故障診斷、自動切換以及功能調(diào)用等功能，使調(diào)度器具有意義[14]。

1.4 響應器設計

響應器在自主應急聯(lián)動系統(tǒng)硬件區(qū)域的作用十分重要，如果系統(tǒng)需要管理的區(qū)域處于正常狀態(tài)，響應器就會定時定規(guī)律地發(fā)出響應信號；如果響應器收到傳感器發(fā)送管理區(qū)域異常的信號時，響應器就會發(fā)出警告，為調(diào)度器和聯(lián)動發(fā)動機爭取一定的緩沖時間，保證系統(tǒng)的工作效率，文中采用BJSI-92 響應器[15]。

2 基于復雜邏輯約束的自主應急聯(lián)動系統(tǒng)軟件設計

復雜邏輯約束條件在文中設計的自主應急聯(lián)動系統(tǒng)結構中，一方面是約束系統(tǒng)內(nèi)部器件及系統(tǒng)所管轄的每個平臺之間的關系，另一方面是約束系統(tǒng)正常運行，一旦發(fā)生突發(fā)事件，則立即啟動復雜邏輯約束，通過約束條件最大程度的關閉系統(tǒng)的數(shù)據(jù)調(diào)用模塊，并根據(jù)實際情況，按照一定的邏輯進行預警和應急聯(lián)動處理，最快地完成應急處理，維護管理系統(tǒng)的穩(wěn)定。文中設計的負載邏輯約束條件主要為PP 約束，作用是約束系統(tǒng)內(nèi)部各個設備組件之間的關系和系統(tǒng)的應急安全響應等級[16]。

PP 約束是一個由多種技術集成的約束條件，約束條件是動態(tài)的定義，根據(jù)約束的類型進行設計，一個完整的約束條件由約束目的、約束環(huán)境、約束需求和約束原理組成，約束條件定義上由依賴關系和從屬關系組成。

只有系統(tǒng)內(nèi)部的不同設備組件之間存在相同關聯(lián)元素，才可以進一步構成依賴關系，一旦依賴關系建成，如果應急聯(lián)動處理需要對依賴關系鏈條中的任意一個因素進行處理時，與這個因素所構成依賴關系的所有元素，都將被處理，以便保證系統(tǒng)的應急處理效果。

約束條件的從屬關系指的是需要管理的元素按照一定規(guī)律聯(lián)結而成的，是一種層次關系。如果系統(tǒng)在應急聯(lián)動處理中需要處理從屬約束中的某一元素，只處理該因素的從屬元素即可，不需要全部處理，也可以保證自主應急聯(lián)動系統(tǒng)的處理效果。

為了使自主應急聯(lián)動系統(tǒng)的性能達到最大化，在系統(tǒng)設計過程中要遵循一定的設計原則，五大設計原則分別為系統(tǒng)的先進性和適用性相結合的原則、開放性和標準性相結合的原則、系統(tǒng)功能模塊化原則、系統(tǒng)穩(wěn)定性和可靠性相結合的原則以及系統(tǒng)安全性原則。

基于復雜邏輯約束的自主應急聯(lián)動系統(tǒng)軟件工作流程如圖5 所示。

圖5 基于復雜邏輯約束的自主應急聯(lián)動系統(tǒng)軟件工作流程

自主應急聯(lián)動系統(tǒng)是一個長期建設的處理系統(tǒng)，一旦投入使用就會涉及到很多領域的建設，如果短時間內(nèi)由于性能的原因需要撤銷系統(tǒng)，會耗用大量的人力和資源，所以系統(tǒng)在設計的同時要具有一定的前瞻性，以長遠需求為核心進行設計，但是也要保證系統(tǒng)的實用性，因此系統(tǒng)先進性和適用性相結合的原則是系統(tǒng)設計的關鍵。系統(tǒng)開放性和標準化原則的目的是提高系統(tǒng)的應用率，使系統(tǒng)在任意環(huán)境都可以進行工作，保證系統(tǒng)的工作效率。系統(tǒng)功能模塊化原則一方面是控制系統(tǒng)功能的全面性，另一方面是保證系統(tǒng)具有一定的經(jīng)濟盈利效果，將系統(tǒng)盈利的利潤重新投入系統(tǒng)的構建，不斷地擴大自主應急聯(lián)動領域的發(fā)展。系統(tǒng)的可靠性原則是保證系統(tǒng)所管理的資源數(shù)據(jù)信息不被泄露，維護社會的穩(wěn)定發(fā)展，該原則具體體現(xiàn)在系統(tǒng)硬件器件的設計上。自主應急聯(lián)動系統(tǒng)的安全性原則是因為系統(tǒng)運行調(diào)用的過程中會接觸到群眾的隱私數(shù)據(jù)，所以系統(tǒng)一定要具備保護隱私數(shù)據(jù)的安全性，一旦出現(xiàn)異常事件，及時保護系統(tǒng)內(nèi)部的數(shù)據(jù)，防止出現(xiàn)數(shù)據(jù)泄露，造成不可挽回的損失。

3 實驗分析

通過以上論證，完成了基于復雜邏輯約束的自主應急聯(lián)動系統(tǒng)的設計，文中通過對比實驗分析檢驗該系統(tǒng)性能。為了保證測試結果的科學性和有效性，采用基于主成分分析的自主應急聯(lián)動系統(tǒng)和基于GIS 定位的自主應急聯(lián)動系統(tǒng)作為對比系統(tǒng)共同完成系統(tǒng)實驗測試。實驗參數(shù)如表1 所示。

表1 實驗參數(shù)表

在系統(tǒng)測試前準備3 個數(shù)據(jù)分析儀和3 臺計算機，分別計算分析系統(tǒng)測試的數(shù)據(jù)，為最終的實驗結論分析奠定數(shù)據(jù)基礎。具體的系統(tǒng)測試過程首先將3 個系統(tǒng)上傳到3 個相同型號的全新的計算機內(nèi)，計算機分別與數(shù)據(jù)分析儀相互連接，與沈陽市和平區(qū)管理平臺相互連通，以上操作完成系統(tǒng)測試的基本框架。因為測試過程中需要將管理平臺內(nèi)部的信息進行混亂更改操作，所以該平臺是工作人員設計的具有區(qū)域管理信息的虛假管理平臺。準備操作完成后，分別啟動3 個系統(tǒng)，為了避免測試誤差的出現(xiàn)，在3 個系統(tǒng)運行一段時間后，工作人員觸發(fā)和平區(qū)管理平臺的假性混亂，測試3 個自主應急聯(lián)動系統(tǒng)的反應，收集系統(tǒng)的運行數(shù)據(jù)參數(shù)，3 個系統(tǒng)全部啟動會出現(xiàn)管理平臺內(nèi)的信息穩(wěn)定或者平臺崩潰兩種情況中的任意一種，結束實驗后總結測試數(shù)據(jù)，分析測試數(shù)據(jù)，得出測試結論。

按照以上系統(tǒng)測試操作后，得出相關的測試數(shù)據(jù)如表2～4 所示。

表2 系統(tǒng)執(zhí)行效果實驗結果

表3 系統(tǒng)響應時間實驗結果

表4 系統(tǒng)聯(lián)動效果實驗結果

系統(tǒng)的執(zhí)行效果比是指3 個系統(tǒng)在平臺信息混亂后運行，平臺的穩(wěn)定效果和正常平臺運行效果的比值，根據(jù)數(shù)據(jù)表可以知道基于復雜邏輯約束的自主應急聯(lián)動系統(tǒng)的效果比為1，實現(xiàn)了百分百的應急處理，對比其他兩種系統(tǒng)的執(zhí)行效果比，文中系統(tǒng)運行效果處理還原程度最高。系統(tǒng)應急聯(lián)動系統(tǒng)的響應時間反映了系統(tǒng)的工作效率，可以得出基于GIS定位的自主應急聯(lián)動系統(tǒng)的工作效率最佳，其次是文中設計的系統(tǒng)，最后是基于主成分分析的自主應急聯(lián)動系統(tǒng)。對比實驗所測試的系統(tǒng)，聯(lián)動效果是指系統(tǒng)在處理突發(fā)事件過程中調(diào)動平臺內(nèi)部信息的調(diào)度比，調(diào)度比越高表示系統(tǒng)在應急聯(lián)動過程中所涉及到的區(qū)域越多，應急聯(lián)動處理出現(xiàn)錯誤的概率越大，效果越不明顯。對比以上3 個系統(tǒng)測試的因素，其中最關鍵的是系統(tǒng)應急執(zhí)行效果比，其次是系統(tǒng)響應時間和聯(lián)動效果。綜合以上系統(tǒng)性能數(shù)據(jù)，可以得出基于復雜邏輯約束的自主應急聯(lián)動系統(tǒng)是最佳的應急聯(lián)動系統(tǒng)，具有運行意義。

4 結束語

文中在基于復雜邏輯約束的自主應急聯(lián)動系統(tǒng)硬件區(qū)域分別設計了聯(lián)動機、傳感器、調(diào)度器以及響應器，在系統(tǒng)的軟件區(qū)域進一步分析了復雜邏輯約束技術以及自主應急聯(lián)動設計原則，最后軟件區(qū)域設計的功能分別調(diào)用系統(tǒng)硬件區(qū)域的器件，總結出基于復雜邏輯約束的自主應急聯(lián)動系統(tǒng)的工作流程，完成研究分析?；趶碗s邏輯約束的自主應急聯(lián)動系統(tǒng)滿足了應急指揮流程化和規(guī)范化，相信在此基礎上，可以進一步促進社會秩序的穩(wěn)定。