CN112184008A - 一种基于层次分析法的基站智慧节能模型评估方法及系统 - Google Patents

一种基于层次分析法的基站智慧节能模型评估方法及系统 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种基于层次分析法的基站智慧节能模型评估方法及系统，属于电力技术领域，包括以下步骤：S1：构建评价指标体系；S2：建立节能目标结构；S3：构建判断矩阵；S4：层次单排序及一致性检验；S5：层次总排序及一致性检验。本发明不仅考虑了关键性能指标、覆盖指标和感知指标特征，而且还考虑了各指标下的子因素，在此基础上采用层次分析法构建了评估指标结构图，能够对基站耗能进行有效地评估；构建的评估指标结构图，包含了覆盖率、卡顿次数、视频速率等多个量化指标，经过计算，综合指标不仅能够体现各单一评估指标，而且反映了决策者的主观意愿，其实际应用价值较高；可适用于大多数节能运行性能评估系统，值得被推广应用。

Description

一种基于层次分析法的基站智慧节能模型评估方法及系统
技术领域
本发明涉及电力技术领域，具体涉及一种基于层次分析法的基站智慧节能模型评估方法及系统。
背景技术
伴随着过多的污染物和能耗排放，致使全球气候日益变暖，将不断地威胁人类的生存环境，环境问题已经成为我国乃至全球首屈一指重点关注的话题，恶劣的环境不仅影响人民的身体健康，也影响了经济的可持续发展，因此，保护环境人人有责，节能减排势在必行。通信行业属于工业中的基础产业，虽然排放的污染物量不是很多，但是其耗能量并不少，不容小觑。
现如今，我国已经进入信息化快速发展时代，通信设备的使用数量在不断地急剧增加，但是对通信设备耗能问题的研究相对较少，缺乏完整的节能评估体系。不能够对现有的基站耗能进行全面有效的评估。为此，提出一种基于层次分析法的基站智慧节能模型评估方法及系统。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于：如何对现有的基站耗能进行全面有效的评估，提供了一种基于层次分析法的基站智慧节能模型评估方法。
本发明是通过以下技术方案解决上述技术问题的，本发明包括以下步骤：
S1：构建评价指标体系
确定与基站节能相关的影响因子，建立基站节能模型的评价指标体系；
S2：建立节能目标结构
构建基于层次分析法的基站节能目标结构；
S3：构建判断矩阵
构造基站节能模型评估的判断(成对比较)矩阵；
S4：层次单排序及一致性检验
对基站节能模型判断矩阵进行层次单排序及一致性检验；
S5：层次总排序及一致性检验
计算基站节能模型的层次总排序权向量及一致性检验。
更进一步地，在所述步骤S1中，评价指标体系的评估指标包括关键性能指标、覆盖指标与感知指标，其中，所述关键性能指标包括切换指标、上下行吞吐率、负荷指标与接入成功率指标，所述覆盖指标包括覆盖率指标与平均RSRP(参考信号接收功率)指标，所述感知指标包括视频速率指标与卡顿次数指标。
更进一步地，在所述步骤S2中，基站节能目标结构包括四层，分别为目标层、准则层、指标层与方案层，所述目标层作为决策目标，所述准则层包括关键性能指标、覆盖指标与感知指标，所述指标层包括切换指标、上下行吞吐率、负荷指标、接入成功率指标、覆盖率指标、平均RSRP指标、视频速率指标与卡顿次数指标，所述方案层包括一级节能、二级节能、三级节能与正常运行。
更进一步地，在所述步骤S3中，对各同层量化指标间的相对权重进行相关设置，同一层的指标权重之和为1。
更进一步地，在所述步骤S3中，判断矩阵表示本层所有因素针对上一层某一个因素的相对重要性的比较，当以上一层次某个因素作为比较准则时，用一个比较标度aij来表示下一层中第i个因素与第j个因素的相对重要性的认识，aij构成判断矩阵A，表达式如下：
Figure BDA0002703653380000021
更进一步地，在所述步骤S4中，层次单排序表示判断矩阵A的最大特征根λmax及其对应特征向量W，经过归一化后，W的元素为同一层次因素对于上一层次因素某因素相对重要性的排序权值。
更进一步地，在所述步骤S4中，一致性检验的具体过程如下：
S41：计算一致性指标：
Figure BDA0002703653380000022
其中，λmax表示判断矩阵A的最大特征根，n是判断矩阵A的阶数；
S42：查找平均随机性一致性指标RI；
S43：计算一致性比率：
Figure BDA0002703653380000023
更进一步地，在所述步骤S5中，计算层次总排序权向量及一致性检验即计算某一层次所有因素对于最高层相对重要性的权值，最终得到各个层次的元素之间的权重排序，也得到各个影响因子之间的总排序权重。
更进一步地，计算层次总排序权向量及一致性检验时从最高层到最低层依次进行。
本发明还提供了一种基于层次分析法的基站智慧节能模型评估系统，利用上述的评估方法对基站耗能进行有效评估，包括：
评价指标体系模块，用于确定与基站节能相关的影响因子，建立基站节能模型的评价指标体系；
节能目标结构模块，用于构建基于层次分析法的基站节能目标结构；
判断矩阵模块，用于构造基站节能模型评估的判断矩阵；
第一排序检验模块，用于对基站节能模型判断矩阵进行层次单排序及一致性检验；
第二排序检验模块，用于计算基站节能模型的层次总排序权向量及一致性检验；
中央处理模块，用于向各模块发出指令，完成相关动作；
所述评价指标体系模块、节能目标结构模块、判断矩阵模块、第一排序检验模块、第二排序检验模块与中央处理模块电连接。
本发明相比现有技术具有以下优点：该基于层次分析法的基站智慧节能模型评估方法，不仅考虑了关键性能指标、覆盖指标和感知指标特征，而且还考虑了各指标下的子因素，在此基础上采用层次分析法构建了评估指标结构图，能够对基站耗能进行有效地评估；构建的评估指标结构图，包含了覆盖率、卡顿次数、视频速率等多个量化指标，经过计算，综合指标不仅能够体现各单一评估指标，而且反映了决策者的主观意愿，其实际应用价值较高；可适用于大多数节能运行性能评估系统，值得被推广应用。
附图说明
图1是本发明实施例二中基站节能模型评价指标体系的层次目标结构图；
图2是本发明实施例二中基站智慧节能层次分析法的原理图。
具体实施方式
下面对本发明的实施例作详细说明，本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。
本实施例提供一种技术方案：一种基于层次分析法的基站智慧节能模型评估方法，包括以下步骤：
S1：构建评价指标体系
确定与基站节能相关的影响因子，建立基站节能模型的评价指标体系；
S2：建立节能目标结构
构建基于层次分析法的基站节能目标结构；
S3：构建判断矩阵
构造基站节能模型评估的判断(成对比较)矩阵；
S4：层次单排序及一致性检验
对基站节能模型判断矩阵进行层次单排序及一致性检验；
S5：层次总排序及一致性检验
计算基站节能模型的层次总排序权向量及一致性检验。
在所述步骤S1中，评价指标体系的评估指标包括关键性能指标、覆盖指标与感知指标，其中，所述关键性能指标包括切换指标、上下行吞吐率、负荷指标与接入成功率指标，所述覆盖指标包括覆盖率指标与平均RSRP(参考信号接收功率)指标，所述感知指标包括视频速率指标与卡顿次数指标。其中，切换指标、上行行吞吐率、负荷指标与接入成功率是基站的性能指标，从网管服务器采集的。覆盖率是MR指标，从基站北向接口采集的。感知指标是通过从S1-U后采集的用户上网话单计算得到的指标。
在所述步骤S2中，基站节能目标结构包括四层，分别为目标层、准则层、指标层与方案层，所述目标层作为决策目标，所述准则层包括关键性能指标、覆盖指标与感知指标，所述指标层包括切换指标、上下行吞吐率、负荷指标、接入成功率指标、覆盖率指标、平均RSRP指标、视频速率指标与卡顿次数指标，所述方案层包括一级节能、二级节能、三级节能与正常运行。
在所述步骤S3中，对各同层量化指标间的相对权重进行相关设置，同一层的指标权重之和为1。
在所述步骤S3中，判断矩阵表示本层所有因素针对上一层某一个因素的相对重要性的比较，当以上一层次某个因素作为比较准则时，用一个比较标度aij来表示下一层中第i个因素与第j个因素的相对重要性的认识，aij构成判断矩阵A，表达式如下：
Figure BDA0002703653380000041
在所述步骤S4中，层次单排序表示判断矩阵A的最大特征根λmax及其对应特征向量W，经过归一化后，W的元素为同一层次因素对于上一层次因素某因素相对重要性的排序权值。
在所述步骤S4中，一致性检验的具体过程如下：
S41：计算一致性指标：
Figure BDA0002703653380000042
其中，λmax表示判断矩阵A的最大特征根，n是判断矩阵A的阶数；
S42：查找平均随机性一致性指标RI；
S43：计算一致性比率：
Figure BDA0002703653380000051
在所述步骤S5中，计算层次总排序权向量及一致性检验即计算某一层次所有因素对于最高层相对重要性的权值，最终得到各个层次的元素之间的权重排序，也得到各个影响因子之间的总排序权重。
计算层次总排序权向量及一致性检验时从最高层到最低层依次进行。
本实施例还提供了一种基于层次分析法的基站智慧节能模型评估系统，利用上述的评估方法对基站耗能进行有效评估，包括：
评价指标体系模块，用于确定与基站节能相关的影响因子，建立基站节能模型的评价指标体系；
节能目标结构模块，用于构建基于层次分析法的基站节能目标结构；
判断矩阵模块，用于构造基站节能模型评估的判断矩阵；
第一排序检验模块，用于对基站节能模型判断矩阵进行层次单排序及一致性检验；
第二排序检验模块，用于计算基站节能模型的层次总排序权向量及一致性检验；
中央处理模块，用于向各模块发出指令，完成相关动作；
所述评价指标体系模块、节能目标结构模块、判断矩阵模块、第一排序检验模块、第二排序检验模块与中央处理模块电连接。
实施例二
如图1、2所示，一种基于层次分析法的基站节能模型评估方法，其包括如下步骤：
S1：确定与基站相关的影响因子，建立基站节能模型的评价指标体系；
具体为：评价指标主要包括关键性能指标B1、覆盖指标B2和感知指标B3，其中关键性能指标B1包括切换指标C1、上下行吞吐率C2、负荷指标C3和接入成功率指标C4；覆盖指标B2包括覆盖率指标C5和平均RSRP指标C6；感知指标B3包括视频速率指标C7和卡顿次数指标C8。
本实施例的影响因子是层次结构图中中间两层准则层B和指标层C，除去最高层A以及最低层D。
S2：如图1所示，构建基于层次分析法的基站智慧节能目标结构图；
本步骤将复杂问题转化为一个总目标，然后将解决问题的方法作为多个不同的因素，由于因素之间的相互影响以及层与层之间的组合，进而构造了一个层次目标结构图。本实施例中，将基站节能综合评分(基站节能等级)Z纳入目标层A，作为决策目标；将B1、B2和B3纳入准则层B；将C1、C2指标、C3、C4指标、C5指标、C6指标、C7指标和C8指标纳入指标层C；D1、D2、D3、D4纳入方案层D。
S3：构造基站节能模型评估的判断矩阵A
对各同层量化指标间的相对权重进行相关设置，同一层的指标权重之和必为1。在确定各层次各因素之间的权重时，如果只是定性的结果，则常常不容易被别人接受，在本实施例中使用一致矩阵法，即：不是把所有因素放在一起比较，而是采用两两比较法，两个因素在对比时采用相对尺度，以尽可能减少性质不同因素相互比较的困难，以提高准确度。
具体过程是：当以上一层次某个因素作为比较准则时，可用一个比较标度aij来表示下一层中第i个因素与第j个因素的相对重要性(或偏好优势)的认识。aij的取值一般取正整数1-9(称为标度)及其倒数。由aij构成的矩阵称为比较判断矩阵
Figure BDA0002703653380000061
关于Aij取值的规则如下表1所示：
表1判断矩阵元素aij的标度值与对应含义对照表
Figure BDA0002703653380000062
S4：对基站节能模型判断矩阵进行层次单排序及一致性检验；
具体过程为：
S41：层次单排序表示判断矩阵A的最大特征根λmax及其对应特征向量W，经过归一化后，W的元素为同一层次因素对于上一层次某因素相对重要性的排序权值。
具体计算方法采用和积法，过程如下：
1、矩阵每一列归一化，即
Figure BDA0002703653380000071
2、对按列归一化的矩阵，再按行求和，即
Figure BDA0002703653380000072
3、将向量
Figure BDA0002703653380000073
进行归一化，即
Figure BDA0002703653380000074
得到特征向量：
Figure BDA0002703653380000075
4、计算与特征向量W最大特征根
Figure BDA0002703653380000076
S42：对判断矩阵的一致性检验指的是判断思维的逻辑一致性。例如当a比c是极端重要，而b比c是稍微重要时，显然a一定比b重要。这就是判断思维的逻辑一致性，否则判断就会有矛盾。
具体步骤如下：
1)、计算一致性指标：
Figure BDA0002703653380000077
当CI＝0时，表示判断矩阵A一致；CI值越大，表示判断矩阵A的不一致性程度越严重；
2)、查找平均随机性一致性指标RI,对于1-9阶矩阵，RI的取值如下表2所示：
表2 RI取值表
阶数 RI 阶数 RI 阶数 RI
1 0 4 0.9 7 1.32
2 0 5 1.12 8 1.41
3 0.58 6 1.24 9 1.45
3)、计算一致性比率：
Figure BDA0002703653380000078
若CR≤0.1,表示判断矩阵A的不一致程度在容许范围之内，层次单排序有效；若CR≥0.1，则无效，需要重新定义判断矩阵A的部分元素，并重新计算，直到满意为止(即在不一致程度容许范围内)。
S5：计算基站节能模型的层次总排序权向量，即计算某一层次所有因素对于最高层(目标层A)相对重要性的权值，这个过程是从最高层到最低层依次进行的。最终不仅要得到各个层次的元素之间的权重排序，也要得到各个影响因子之间的总排序权重。
各层判断矩阵、权向量以及一致性检验如表3～16所示，图1也显示了各层总排序权重结果。
表3“Z”的判断矩阵及单排序权向量
Figure BDA0002703653380000079
Figure BDA0002703653380000081
表4“B1”的判断矩阵及单排序权向量
Figure BDA0002703653380000082
表5“B2”的判断矩阵及单排序权向量
Figure BDA0002703653380000083
表6“B3”的判断矩阵及单排序权向量
Figure BDA0002703653380000084
表7“C1”的判断矩阵及单排序权向量
Figure BDA0002703653380000085
表8“C2”的判断矩阵及单排序权向量
Figure BDA0002703653380000086
Figure BDA0002703653380000091
表9“C3”的判断矩阵及单排序权向量
Figure BDA0002703653380000092
表10“C4”的判断矩阵及单排序权向量
Figure BDA0002703653380000093
表11“C5”的判断矩阵及单排序权向量
Figure BDA0002703653380000094
表12“C6”的判断矩阵及单排序权向量
Figure BDA0002703653380000095
Figure BDA0002703653380000101
表13“C7”的判断矩阵及单排序权向量
Figure BDA0002703653380000102
表14“C8”的判断矩阵及单排序权向量
Figure BDA0002703653380000103
表15：图1示例中的方案层D总排序权重表
Figure BDA0002703653380000104
表16图1示例中的指标层C总排序权重表
Figure BDA0002703653380000105
Figure BDA0002703653380000111
经过计算，从表15可知，决策结果是首选一级节能，其次是正常运行，再次是二级节能，最后是三级节能。
综上所述，上述实施例的基于层次分析法的基站智慧节能模型评估方法，不仅考虑了关键性能指标、覆盖指标和感知指标特征，而且还考虑了各指标下的子因素，在此基础上采用层次分析法构建了评估指标结构图，能够对基站耗能进行有效地评估；构建的评估指标结构图，包含了覆盖率、卡顿次数、视频速率等多个量化指标，经过计算，综合指标不仅能够体现各单一评估指标，而且反映了决策者的主观意愿，其实际应用价值较高；可适用于大多数节能运行性能评估系统，值得被推广应用。
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (10)

1.一种基于层次分析法的基站智慧节能模型评估方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1：构建评价指标体系
确定与基站节能相关的影响因子，建立基站节能模型的评价指标体系；
S2：建立节能目标结构
构建基于层次分析法的基站节能目标结构；
S3：构建判断矩阵
构造基站节能模型评估的判断矩阵；
S4：层次单排序及一致性检验
对基站节能模型判断矩阵进行层次单排序及一致性检验；
S5：层次总排序及一致性检验
计算基站节能模型的层次总排序权向量及一致性检验。
2.根据权利要求1所述的一种基于层次分析法的基站智慧节能模型评估方法，其特征在于：在所述步骤S1中，评价指标体系的评估指标包括关键性能指标、覆盖指标与感知指标，其中，所述关键性能指标包括切换指标、上下行吞吐率、负荷指标与接入成功率指标，所述覆盖指标包括覆盖率指标与平均RSRP指标，所述感知指标包括视频速率指标与卡顿次数指标。
3.根据权利要求2所述的一种基于层次分析法的基站智慧节能模型评估方法，其特征在于：在所述步骤S2中，基站节能目标结构包括四层，分别为目标层、准则层、指标层与方案层，所述目标层作为决策目标，所述准则层包括关键性能指标、覆盖指标与感知指标，所述指标层包括切换指标、上下行吞吐率、负荷指标、接入成功率指标、覆盖率指标、平均RSRP指标、视频速率指标与卡顿次数指标，所述方案层包括一级节能、二级节能、三级节能与正常运行。
4.根据权利要求3所述的一种基于层次分析法的基站智慧节能模型评估方法，其特征在于：在所述步骤S3中，对各同层量化指标间的相对权重进行相关设置，同一层的指标权重之和为1。
5.根据权利要求4所述的一种基于层次分析法的基站智慧节能模型评估方法，其特征在于：在所述步骤S3中，判断矩阵表示本层所有因素针对上一层某一个因素的相对重要性的比较，当以上一层次某个因素作为比较准则时，用一个比较标度aij来表示下一层中第i个因素与第j个因素的相对重要性的认识，aij构成判断矩阵A，表达式如下：
Figure FDA0002703653370000021
6.根据权利要求5所述的一种基于层次分析法的基站智慧节能模型评估方法，其特征在于：在所述步骤S4中，层次单排序表示判断矩阵A的最大特征根λmax及其对应特征向量W，经过归一化后，W的元素为同一层次因素对于上一层次因素某因素相对重要性的排序权值。
7.根据权利要求6所述的一种基于层次分析法的基站智慧节能模型评估方法，其特征在于：在所述步骤S4中，一致性检验的具体过程如下：
S41：计算一致性指标：
Figure FDA0002703653370000022
其中，λmax表示判断矩阵A的最大特征根，n是判断矩阵A的阶数；
S42：查找平均随机性一致性指标RI；
S43：计算一致性比率：
Figure FDA0002703653370000023
8.根据权利要求7所述的一种基于层次分析法的基站智慧节能模型评估方法，其特征在于：在所述步骤S5中，计算层次总排序权向量及一致性检验即计算某一层次所有因素对于最高层相对重要性的权值，最终得到各个层次的元素之间的权重排序，也得到各个影响因子之间的总排序权重。
9.根据权利要求8所述的一种基于层次分析法的基站智慧节能模型评估方法，其特征在于：计算层次总排序权向量及一致性检验时从最高层到最低层依次进行。
10.一种基于层次分析法的基站智慧节能模型评估系统，利用如权利要求1～9任一项所述的评估方法对基站耗能进行有效评估，包括：
评价指标体系模块，用于确定与基站节能相关的影响因子，建立基站节能模型的评价指标体系；
节能目标结构模块，用于构建基于层次分析法的基站节能目标结构；
判断矩阵模块，用于构造基站节能模型评估的判断矩阵；
第一排序检验模块，用于对基站节能模型判断矩阵进行层次单排序及一致性检验；
第二排序检验模块，用于计算基站节能模型的层次总排序权向量及一致性检验；
中央处理模块，用于向各模块发出指令，完成相关动作；
所述评价指标体系模块、节能目标结构模块、判断矩阵模块、第一排序检验模块、第二排序检验模块与中央处理模块电连接。
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