铁路局语音呼叫系统最优容量指标研究
摘要:建设铁路局级别的语音呼叫系统,规划多大容量,难以决策。突发性场景非日常工作,规划的容量如果瞄准匹配了突发性需求,日常就会大半闲置,造成浪费;如果着眼于满足日常使用需求,当突发性事件发生时,系统就不堪重负难以应付。最优的容量指标宜采用“二八法则”来衡量,即呼叫系统的容量和能力满足80%左右的呼叫需求。广州局语音呼叫系统平台扩容实践中,统计每分钟正在拨打人数、每分钟等待拨出人数这两个指标的每天峰值,基于数学统计方法,求出【每分钟等待拨出人数】指标的75%中位数,基于合理性往上略微调整,得出应扩充容量,最终实施,从最初的30路扩充到180路,保证了80%以上的呼叫场景不出现明显的呼叫延迟。另外20%呼叫延迟,可以使用多个铁路局系统间互联共同组建云平台的方式来解决。
关键词:语音呼叫;容量;规划;二八法则;统计方法;每分钟等待拨出人数;云平台
中图分类号:xxxx.xxx
Research and Application of High Elasticity Intelligent Voice Call Technology
WANG Qicheng1
- Information Technology Institute of China Railway Guangzhou Group Co., Ltd, Guangzhou510088, China)
Abstract:It is difficult to make a decision on how much capacity to plan for the construction of a voice call system at the level of a railway bureau. Sudden scenarios are not daily work, and if the planned capacity is targeted to match the sudden demand, most of the daily work will be idle, resulting in waste; If we focus on meeting daily usage needs, the system will be overwhelmed and unable to cope with unexpected events. The optimal capacity indicator should be measured using the “80/20 rule”, which means that the capacity and capability of the call system meet about 80% of the call demand. In the practice of expanding the voice call system platform of Guangzhou Bureau, the daily peak values of the two indicators of the number of people being dialed per minute and the number of people waiting to be dialed per minute were calculated. Based on mathematical statistical methods, the median of 75% of the indicator of the number of people waiting to be dialed per minute was calculated. Based on rationality, slight adjustments were made to determine the capacity that should be expanded. Finally, the platform was expanded from the initial 30 channels to 180 channels, ensuring that more than 80% of call scenarios did not experience significant call delays. Another 20% call delay can be solved by interconnecting multiple railway bureau systems and jointly building a cloud platform.
Keywords:Voice call, Capacity, Plan, The Pareto Principle, Statistical methods, Waiting for the number of people to be dialed out per minute, Cloud platform
- 前言
铁路局信息化工作需要建设语音呼叫系统,借以播报语音通知,统一调度指挥人员,特别适用于应急处置、调度指挥等突发性场景。
语音呼叫系统建设,规划多大容量,难以决策。突发性场景非日常工作,规划的容量如果瞄准匹配了突发性需求,日常就会大半闲置,造成浪费;如果着眼于满足日常使用需求,当突发性事件发生时,系统就会不堪重负难以应付。容量规划既要追求实用性,也要兼顾经济性,达到一个平衡,就是最优的容量指标。对这种此消彼长的矛盾问题,要探讨平衡性,宜使用很多领域适用的“二八法则”来衡量,即呼叫系统的容量和能力满足80%左右的呼叫需求,认为这个规划就是综合平衡、照顾各方需求的。
广州局智能应急指挥平台中建设的语音呼叫系统,经历了大规模使用,遇到大量呼叫延迟问题。我们依据统计方法,基于大数据分析,确定了最优扩容指标,从而确认了以上理念是实际可行的。
- 现状和问题
- 系统作用
智能语音呼叫系统在广州局应急指挥工作中发挥了非常重要的作用。在处置应急事件时,调度所、集团值班室、站段调度指挥中心使用智能语音呼叫平台的语音通知功能,将应急信息文字转化为语音内容拨打相关人员手机或座机,替代了原由人工逐个拨打电话通知的模式,极大缩减了应急响应启动、升级、结束等重要信息的发布和通报时间,保障了事件初起时迅速调集应急资源和处置力量,有助于减缓事态扩大、防止事故等级升级,切实提升了广州局整体应急处置效能[1][2]。
- 系统指标
应急指挥系统的一个重要指标是:应急响应信息传递速度。铁路局对于应急事件处理响应时间要求比较高,对于接到报警后多少分钟启动应急预案,信息的下发,电话通知传达的广度及时间,事件处理完成时间都要精准把控。这个指标直接关系到应急处理的及时性和效率[3]。
应急响应信息传递速度的最重要决定因素为:语音呼叫系统的容量。容量是指同时处理应急信息通知的最大数量。应急响应通知完成时间的公式如下:
- 通知电话个数<=容量时:
- 通知电话个数>容量时:
由应急响应通知总时长公式可知,当需要通知的电话个数大于容量时,容量越大,完成通知任务的时间就越短。不过大容量需要资金成本太高,而且广州局应急指挥工作存在突发性高峰的现象,突发性事件的处置不是日常工作,如果规划容量基本匹配了突发性需求,平时就会大量闲置,造成资源浪费。因此语音呼叫系统的容量的合理规划是在有限的资金投入下能确保应急指挥系统高效运行的关键因素[4]。
- 最初容量
既有语音呼叫平台中呼叫资源为1条2M数字中继线,一条中继线分30电话,则同时可拨打30路电话。呼叫系统发起呼叫采用优先级机制,调度所、集团值班室优先,站段其次,并且采取呼叫失败可重新排队轮呼模式,首次未接通的号码再重复呼叫2次,总共呼叫3次,每次间隔5分钟。
按照最理想的环境和条件下,假设一个通知信息语音的时长是2分钟,每个电话从呼叫到接通需要30秒,现在有300个人或单位需要通知,而且都是一次呼叫就能接通,重呼率为0,那么按照最初容量计算,应急系统完成这次通知的所需时间=,需要25分钟。
- 语音呼叫滚雪球效应
滚雪球效应是形容一种事物或者现象的发展过程中,产生的越来越大、越来越强的影响。就像一个雪球在雪地上滚动,随着时间的推移,雪球会不断增大,从而变得越来越大,越来越危险[5]。
广州局应急指挥系统的特点之一就是突发性大规模使用,从而会导致呼叫系统呼叫量的需求瞬间大幅提升,在语音呼叫系统中,随着接通率减低,系统会重复呼叫,导致重呼率上升,呼叫的雪球效应是指随着重呼率和呼叫量的上升,在呼叫系统容量固定的情况下,呼叫完成所需时间会快速上升,通知延迟就越来越严重。因此优化语音呼叫系统容量,提高接通率,减轻重呼率和呼叫量的雪球效应,提升应急指挥系统的通知效率。
- 延后呼叫问题
应急指挥平台上线使用后,立刻得铁路局各部门,特别是各站段的积极配合使用,也收到了各种使用的反馈,其中一个比较突出的问题就是用户陆续反应语音呼叫存在延时现象。特别是启动集团应急响应时,语音呼叫的人员较多时会出现较长时间的延时现象。比如2022年1月31日湖南出现雨雪天气,集团启动Ⅲ级应急响应,怀化供电段调度指挥中心7时35分通知204个处置人员,语音呼叫延时达到280分钟以上。又如1月13日9时51分长沙车务段发送语音呼叫通知143人,相关人员60分钟之后才接到呼叫电话。再如2月21日18时56分怀化电务段发送语音呼叫通知37人,相关人员26分钟之后才接到呼叫电话,如下图所示:
图表1 应急通知信息表
由上面公式可知系统容量不足,影响应急通知时效性,自动应急通知26分钟之后才能得到这种,这严重拖慢后续的应急处置,极容易导致影响范围扩大、事故等级升级。因此语音呼叫系统容量的研究刻不容缓,不但事关这个系统的成效,也关系到铁路局的应急指挥工作的效能。
- 最优容量研究
应急指挥系统试运行阶段出现呼叫延迟问题以后,我们立即成立应急指挥平台项目课题组,对系统后台服务做了连续监控,设计建立数据模型,对呼叫数据进行跟踪、分析、统计。
- 容量测算数据模型分析
根据历史呼叫记录预测模型,从历史应急指挥数据来分析呼叫量的变化,并结合近期影响呼叫接通率的因素来对未来应急指挥业务需求的长期的预测。计划收集系统在2022年1月13日到2月20日期间的呼叫数据进行分析统计。
在历史数据中分析统计数据项有:正在拨打的电话数;队列中所有电话数( 等待 + 正在呼叫 );等待拨出队列长度,即还未拨打的电话数或者人数,不包括正在拨打的电话数。数据筛选条件项有:统计时间间隔(多少秒作为统计周期)、统计时间范围的开始时间、统计时间范围的结束时间、统计开始时间、统计结束时间[6]。
- 系统负荷峰值数据
根据容量测算数据模型及应急响应通知时长计算公式,转换为结构化查询语音sql脚本,结合使用数学统计方法,统计分组汇总2022年1月13日到2月20日期间每分钟【正在拨打的电话数】、【等待拨出人数】这两个指标的每天峰值,如下表:
日期 | 正在拨打的电话数 | 等待拨出队列长度(峰值) |
2022/1/13 | 48 | 382 |
2022/1/14 | 41 | 87 |
2022/1/15 | 36 | 49 |
2022/1/19 | 33 | 38 |
2022/1/21 | 49 | 90 |
2022/1/24 | 27 | 35 |
2022/1/25 | 49 | 146 |
2022/1/26 | 40 | 61 |
2022/1/27 | 48 | 134 |
2022/1/28 | 44 | 112 |
2022/1/29 | 44 | 87 |
2022/1/30 | 28 | 43 |
2022/1/31 | 47 | 2651 |
2022/2/4 | 46 | 125 |
2022/2/6 | 25 | 1543 |
2022/2/7 | 42 | 415 |
2022/2/8 | 44 | 446 |
2022/2/10 | 44 | 370 |
2022/2/11 | 32 | 46 |
2022/2/12 | 32 | 33 |
2022/2/16 | 43 | 74 |
2022/2/17 | 28 | 37 |
2022/2/18 | 37 | 61 |
2022/2/19 | 55 | 86 |
2022/2/20 | 44 | 66 |
图表2 峰值统计表
- 基于统计方法的中位数
中位数是统计分析学中的一个重要概念,它是指将一组数据按照大小顺序排列后,位于中间位置的数值。
将查询历史呼叫记录数据按天、按分钟切割成多个子数据集,采用中位数选择算法对每个子数据集进行计算后获得的计算结果分析,获取中位数分析结果[7]。
根据容量测算数据模型及应急响应通知时长计算公式,结合使用数学统计方法,求出【正在拨打的电话数】的算术平均值为37(表示在一分钟内现有的30路能呼叫完37个号码),再求出【等待拨出队列长度】指标的25%、50%、75%的中位数,如下表所示:
正在拨打的电话数 | 等待拨出队列长度 | 中位数 | |
算术平均值 | 37 | 289 | |
25%中位数 | 52 | 42 | |
50%中位数 | 87 | 71 | |
75%中位数 | 146 | 119 |
图表3 中位数表
针对75%中位数146得出结论:增加(146/37)*30 = 119路电话,可以消除75%的呼叫等待。
- 综合衡量的最终结果
经过业务专家组、各业务使用单位代表、技术部门及相关部门决策领导的反复多轮的认真研究及评审,考虑综合应急指挥平台计划推广使用至直属单位、非运输企业共39个单位使用,同时进一步规范调度所和站段使用应急指挥平台后,系统负荷将会增大,因此在计算成本后建议多增加150路呼叫线路以满足需求。
另外,考虑到E1中继线线路为偶数条便于对称分布在后端服务器负载均衡的双机上。综合得出,对语音呼叫线路扩容,宜增加5条中继线,将现有的30路扩展到180路,均衡每套呼叫系统的容量为90路,可以满足应急处置时信息传递及时高效的需求,保证80%以上的呼叫场景不出现明显的呼叫延迟。
- 结束语
应急指挥系统的重要指标之一就是应急响应信息传递速度,而语音呼叫系统的容量是重要的决定因素,所以优化呼叫系统容量,提高应急响应信息传递速度具有重要意义。
本项目研究的前期,通过科学化的数学模型,科学化的数学统计方法,基于对历史数据进行了大量的分析研究。提出基于呼叫量中位数和预测重呼率的统计分析预测方法,对系统负荷峰值数据模型进行很好的优化和数据验证。可以对铁路局语音呼叫容量优化进行数据验证。
我们基于以上技术研究,于2022年提出更新改造方案,充分论证了必要性和可行性,获得顺利实施,最终把呼叫线路从最初30路成功扩充到180路,后端服务器采用双机负载均衡故障转移模式,进一步增强了系统可用性,保证了80%以上的呼叫场景不出现明显的呼叫延迟。
2024年将依据高弹性、智能化呼叫的概念、原理和技术,进一步研究应用了高弹性语音呼叫云平台。期望兄弟局借鉴推广,建设同类呼叫系统,一起共享资源,相互服务和支持,解决另外少部分(20%以内)的呼叫延迟问题,从而彻底化解呼叫平台建设资源有限投入和支持突发性大规模使用的矛盾[8]。
参考文献(不少于8篇):
- 深圳方思鼎云科技有限公司,一种基于人工智能的呼叫中心语音处理系统及方法:CN202310666152.4[P].2023-09-19.
- 杭州易享优智能科技有限公司.一种智慧养老的智能语音云呼叫系统:CN202210468161.8[P]2022-08-12.
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- 杨星,赖文,王建洪.一种中位数分析方法及装置:CN201810883746.X[P].CN109189732A[2024-11-13].
- 赵志宇,孙北宁,汤吕.基于呼叫云的电力语音平台整合与动态调配方法研究[J].现代工业经济和信息化,2016,6(2):33-35,64. DOI:10.16525/j.cnki.14-1362/n.2016.02.13
《客户世界》创办于2003年1月,是中国客户服务与数字运营行业的旗帜媒体。本文刊载于2024年玄武辑(总第236期),作者王奇成是中国铁路广州局集团有限公司信息技术所正高级工程师;联络编辑:edit@ccmw·net
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