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关键词： 非易失性内存   时序数据   存储管理   新型存储系统  

摘要： 随着万物互联时代的到来,物联网(Internet of things,IoT)系统的重要性日益凸显。物联网系统中通常包含大量的IoT设备,并以固定时间间隔持续产生大量时序数据,这给如何高效存储和管理这些IoT时序数据带来了很大的挑战。非易失性内存(NonVolatile Memory,NVM)具有可字节寻址、低读写延迟、高读写速度、容量大等特性,为高效地存储和管理海量IoT时序数据来了机遇。现有的IoT时序数据存储系统通常是基于通用数据库或存储引擎二次开发而来,在缺乏针对IoT时序数据特性的原生存储机制的同时,也缺乏适应NVM存储设备的优化策略,难以满足海量IoT时序数据高效存储的需求。因此,本文研究和设计基于NVM的IoT时序数据存储系统。首先,结合NVM存储设备的特性,分别从存储算法、查询策略、缓存机制和一致性机制四个方面对现有的IoT时序数据存储系统进行了分析,给出了基于NVM的IoT时序数据存储系统的结构,包含多粒度自转换的IoT时序数据管理引擎和高效的缓存与一致性机制两个主要部分,通过有效发挥NVM存储设备的优势与利用IoT时序数据的特性,提高IoT时序数据的存储与管理效率。其次,针对IoT时序数据的访问具有时效性和NVM存储设备的低延迟等特点,设计了多粒度自转换的IoT时序数据管理引擎。首先给出了多粒度自转换的IoT时序数据存储策略,在将IoT时序数据按时序进行分级的同时,使用不同粒度的数据块组织IoT时序数据,在反映IoT时序数据访问时效性的同时,也能避免额外的复制开销,为提高IoT时序数据的存储与管理效率提供了支撑。其次设计了基于时效的IoT时序数据异构查询策略,利用IoT时序数据的存储结构和访问的时效性,对不同时序级的IoT时序数据设计不同的查找算法,在避免了维护复杂索引产生开销的同时,提升IoT时序数据的查询效率。并在Intel Optane DC Persistent Memory及其设备驱动程序PMEM的基础上,实现了多粒度自转换的IoT时序数据管理引擎的原型TS-MGE,分别使用YCSB-TS与TSBS进行测试分析;结果表明,对比Influx DB、Open TSDB和Timescale DB,TS-MGE最高能提升137%的写吞吐率、175.4%的随机查询吞吐率和213.4%的范围查询吞吐率。最后,针对现有存储系统的缓存机制与一致性机制无法适应NVM存储设备特性和IoT时序数据特性的问题,设计了高效的缓存与一致性机制。首先给出了区域激活的地址预测异常缓存,将预估查找算法出错后正确数据块的地址缓存,并使用基于区域激活的方式改进缓存管理算法,适应了IoT时序数据的存储结构和查询特点,提高了低时序级IoT时序数据的查询吞吐率。其次设计了融合异常值的日志,通过异常值向异常摘要的转换,在保证日志管理效率的同时,提高IoT系统中异常数据的查询效率。接着设计了IoT时序数据存储的一致性策略,保证了数据块写入NVM的一致性和自转换流程的一致性。并在Intel Optane DC Persistent Memory及其设备驱动程序PMEM的基础上,实现了基于NVM的IoT时序数据存储系统的原型NBTSMS,使用YCSB-TS进行测试分析。结果表明,与Influx DB、Open TSDB、Timescale DB,以及TS-MGE相比,NBTSMS最高能提升180.1%的随机查询吞吐率,降低20%的随机查询延迟;在融合异常值日志的测试中,NBTSMS最高能够减少15%的日志空间开销,降低48.1%的异常值查询延迟;在多线程测试中,NBTSMS最高能提升103.1%的写吞吐率、135.7%的随机查询吞吐率,和128.2%的范围查询吞吐率。

关键词： 分布式系统   自动化测试   通用测试平台   地面测试   回收分系统地面测试  

摘要： 随着科学技术的发展,自动测试技术在航空航天、国防/军工、汽车电子、无线通信、医疗电子等领域的应用日益广泛,发挥的作用日益明显。本文首先分析了国外自动测试系统的发展历程,并介绍了几种目前应用比较典型的自动测试系统和下一代自动测试系统的体系架构,提出了自动测试系统的通用化、快速高精度、小型化、网络化以及测试数据的智能化管理的设计方案,并就其中涉及到的关键技术进行介绍。本文在广泛调研各类航天器地面测试系统、自动化测试技术的基础上,构建了基于Lab VIEW的通用化自动化测试平台的架构,并针对不同项目需求进行分类,抽象出了测试流程的可重用元素,并分别对其进行模块化设计。并且从自动化测试角度,研究了自动化脚本解析程序。本文取得的研究成果主要如下:1、针对回收控制器的测试需求进行了测试用例的设计,其中包括测试类型的分析、测试单元的构架、测试参数的挖掘和高速数据流的判读。测试用例包含激励输出与数据采集两个部分,激励输出是模拟敏感器的输出信号,发送动作指令至回收控制器。这一过程通过参数修改形成独立测试单元(激励输出单元),多个测试单元构成基于相对时间调度的测试用例(激励信号输出时刻表)。数据采集是将回收控制器的执行时刻与执行结果数据进行上传,并设计基于高速数据流的实时判读逻辑,完成测试结果的自动甄别与反馈。实现测试平台的通用化功能。2、根据测试用参数的分析,将测试平台设计为硬件测试设备与上位机控制软件两个部分,实现测试平台的预加载、智能调度与自动测试。上位机控制软件利用MCV架构,基于LAN总线和TCP/IP通讯协议,设计自动化测试脚本语言规范,并实现了测试脚本语言的解析。硬件测试设备采用双ARM+FPGA结构设计功能子板与主控板,主控板实现与测试软件的通讯、指令解析、子板调度和数据判读,功能子板间相互独立,只通过主控板的指令执行相应动作,降低了测试平台的复杂程度,实现了测试平台的可重用性。本文根据测试需求分模块设计软件功能,根据不同测试项目的共通点进行提炼总结,并将测试要点与共同点分别整合,研发具有成熟模型架构的上位机控制软件;根据被测对象的操作流程全面理解,测试逻辑全面分析,研发高精度的、轻量的、功能完善的分布式测试设备。

关键词： 微服务   物联网平台   加密算法  

摘要： 5G技术推进了万物互联时代,越来越多的智能设备连接互联网,拓展了设备灵活性和数据交换性。物联网平台为物联网应用提供丰富功能服务和便捷解决方案。然而,物联网设备类型增加和数据规模增长,对平台的灵活性、扩展性,以及物联网设备数据传输的安全性等需求也越来越高。本文的创新研究是实现了一个高灵活性、可扩展的物联网平台,以及设备数据传输的安全性问题。本文基于微服务架构设计并实现了一个轻量型物联网平台,传统的物联网平台在面对灵活性和扩展性方面常常存在一些限制,通过采用微服务架构,能够克服这些限制,并提供更加灵活和可扩展的解决方案。同时本文对于设备数据传输的安全性问题进行深入研究,对加密算法进行详细的论述,并对多种不同的对称加密算法进行实验对比分析,以及对超轻量对称加密算法PRESENT进行优化改进,并通过实验验证改进后的加密算法对于设备数据传输的安全性有了极大提升。通过本文的研究成果,我们为解决物联网平台的灵活性与扩展性问题以及确保设备数据传输的安全性提供了一种创新的解决方案。最后,本文对整个平台进行了系统性的性能测试和功能测试,并验证了微服务架构的特性。测试结果证明了平台的可用性和稳定性。通过本文所述的设计方案,可以提高平台的灵活性与扩展性,从而为物联网设备的管理提供更高效、更优质的技术支持。

关键词： 管理创新   铁路装卸   管理模式   机械设备  

摘要： 铁路装卸机械设备是铁路货物运输的重要组成部分，发挥着重要作用，良好的管理质量直接关系到工作顺利且有序地开展。铁路装卸机械设备不仅类型多样，还具有很高的固有价值，因此要想实现对固定资源的充分利用，节约单位成本，就必须不断探索新的管理模式。以某地区的车务段为例，基于管理创新前铁路装卸机械设备存在的问题，按照铁路货运相关制度，重新建立装卸机械设备管理体系，梳理承揽、自主、派遣和租赁等多元化装卸机械设备的管理模式，评估其经营的实践效果，探析铁路装卸机械设备的管理创新路径。

关键词： 云网智算融合   数字家庭   操作系统   资源调度   分布式系统  

摘要： 本文基于云网智算融合技术，探讨数字家庭操作系统的设计与实践。首先介绍家庭操作系统的概念与架构，包括基本概念、资源层抽象、家庭层抽象、调度原理。其次详细讨论家庭操作系统的资源调度模型，包括资源的抽象与量化、家庭资源调度模型的构建与管理。最后，通过实践案例展示数字家庭操作系统在提升家庭生活质量、优化资源利用等方面的应用与成效。

关键词： NVMe   嵌入式存储系统   Linux系统   驱动程序  

摘要： 信息时代数据呈爆发式增长,这对嵌入式存储系统也提出挑战。它既需要满足优越的读写性能,又需要具备实现文件化管理。目前具备上述功能的嵌入式系统一般通过Linux系统中的NVMe驱动实现高速数据存取,但是其速度通常较低,无法有效发挥NVMe协议高速性能。因此如何基于NVMe实现高速嵌入式存储系统成为亟待解决的问题。 为了解决以上问题,本文提出了一种结合NVMe数据传输和Linux系统的嵌入式存储系统方案。该方案通过设计一种NVMeHC驱动程序,驱动NVMe控制器IP实现数据的高速传输,并结合Linux系统中的文件系统对传输数据进行管理。 本课题设计的NVMeHC驱动程序基于块设备驱动框架开发,主要分为驱动加载、功能实现、请求队列处理和驱动卸载四个部分。驱动加载部分主要完成PCIe初始化、PCIe设备资源获取、NVMe寄存器配置和块设备初始化的工作。功能实现部分主要完成了PRP链表构建、锁机制实现和NVMe命令实现等功能模块的实现。请求队列处理部分负责维护NVMeHC驱动的请求队列,并完成对上层请求的处理和NVMe命令的下发。驱动卸载部分负责在卸载NVMeHC驱动时,取消地址映射并释放驱动占用的相关资源。当系统启动并加载NVMeHC驱动时,会首先触发驱动程序的入口函数,完成驱动加载部分的初始化工作。然后请求队列会进入工作模式,等待读写请求的下发。当NVMeHC驱动的请求队列处理函数检测到请求队列中有读写请求时,就会开始对该读写请求的处理。在请求队列处理函数中,会通过调用功能实现部分的功能模块,提取该请求的相关信息,按照NVMe控制器IP的接口规范进重组NVMe命令并下发,驱动NVMe控制器IP完成数据的高速传输。最后,NVMeHC驱动会监测SSD控制器的状态寄存器,判断命令是否执行成功,完成读写流程。同时,当其他驱动程序需要访问该PCIe设备的相关资源时,可以通过驱动卸载部分完成NVMeHC驱动的卸载,释放占用资源。 经测试,通过NVMeHC驱动实现的数据传输,极限读速度可达3065 MB/s,极限写速度可达2518 MB/s。在相同系统配置下可以达到Linux系统中原生NVMe驱动的两倍以上。并可以通过Linux系统中的文件系统对传输数据进行文件化管理。实验结果表明,基于NVMeHC驱动的嵌入式存储系统设计正确,满足了兼顾读写性能和文件管理的目标需求。

关键词： 设备管理   物探设备   层次分析法   模糊综合评价   扎根理论  

摘要： 由于当前全球油气行业正在发生深刻变革,再加上2014年、2020年国际油价两次暴跌,物探市场竞争更趋激烈。勘探成本已成为物探企业赢得竞争的关键所在。设备资产作为物探企业的重要资产,设备管理工作不仅是降低成本的有效手段,也是提高生产效率的重要保证。尤其在当今全球信息化与数字化的新形势下,如何利用技术及管理方法提升物探设备的管理水平,以此来提升企业竞争力是当今物探企业面临的问题。基于以上背景,本文以BF公司为主要研究对象,对物探设备管理进行了系统研究。本文在对有关设备管理的文献进行梳理后,结合实地考查、问卷调查等方法,收集到了大量数据及信息,进而使用层次分析法确定了物探设备管理的各级指标权重,并根据模糊综合评价理论对BF公司的物探设备管理体系做出评价。根据所构建的物探设备管理评价体系可发现,BF公司当前的物探设备管理能力还是较为优秀的,但仍有多项指标拉低了整体评价。因此笔者针对这14个评价相对较低的指标,设计了访谈问卷,对企业员工进行深度访谈,利用扎根理论的三级编码,发现了BF公司的物探设备管理体系当前所存在的六个问题:设备管理信息化程度较低、设备管理人员素养较低、设备管理机制不健全、备件管理难度大、设备维护不到位、国外工区设备调剂转运困难。为解决这些问题,本研究提出了七个改进措施,包括完善并更新当前信息化管理系统、提高设备管理人员素养、招聘年轻人才、加强设备现场管理、构建设备物资备件调控体系、建立健全设备维护管理制度、增加国际设备调剂中心的数量。综上所述,本研究提出了一系列改进措施,旨在提高BF公司物探设备管理质量和效率。这些措施可为BF公司提供一定的指导和帮助,也为其他公司的设备管理提供了借鉴和参考。

关键词： 分布式系统   拜占庭失败   稳健估计   Lipschitz条件  

摘要： 随着大数据时代的到来,数据量迎来了爆发式的增长,为社会发展带来了新的动力,但同时也对存储空间和计算资源带来了非常大的挑战。为此,相关学者提出一种新型的计算框架——分布式系统。海量的数据被分散地存储在若干台局部机器上,局部机器负责本地计算并将信息传递回中心机器,中心机器负责对信息进行聚合与传播。然而,在信息传递的过程中可能会存在“拜占庭失败”的问题,即部分局部机器因为受到外部攻击而返回任意错误的信息。因此,构建一种拜占庭稳健的分布式算法是非常有意义的。本文在中心化的分布式系统框架下,使用Lipschitz条件对经典的按维度取中位数方法进行改进,提出适用于同质数据集下的Lipschitz-CM方法。该方法通过Lipschitz条件筛选出更多来自正常局部机器的梯度信息保留下来,提高梯度信息的利用率,使得参数估计向着更加稳健的方向进行更新,并通过理论推导,证明了其收敛速度为O(?)的形式。数值实验的结果表明,Lipschitz-CM方法相比于已有的几何中位数方法和按维度取中位数方法,具有更好的稳健性和有效性。针对异质数据集的情况,本文使用分桶操作对Lipschitz-CM方法加以改进,提出分桶Lipschitz-CM方法。该方法对所有局部机器返回的梯度进行分桶求均值操作,降低梯度之间的异质性差异,之后再使用Lipschitz-CM方法进行聚合,从而提高Lipschitz-CM方法在异质数据集上的表现,并通过理论推导证明了分桶Lipschitz-CM方法与Lipschitz-CM方法具有相同的收敛速度,并不会带来额外的计算复杂度。数值实验的结果也表明,分桶Lipschitz-CM方法在异质数据集上具有更好的表现效果。

关键词： 煤化工   ERP   设备管理   层次分析法   模糊综合评价  

摘要： 随着新一轮科技革命和产业革命的到来,互联网、大数据、人工智能等数字化技术正在引领和带动传统产业向高端化、绿色化、数字化升级,国家在“十四五规划”中明确提出,深入实施智能制造和绿色制造工程,推动制造业高端化智能化绿色化,化工产业信息化建设在十三五规划后取得了长足发展,企业要在激励的市场竞争中取得长远发展和生存,在提升企业经济效益的同时应对严酷的挑战,就必须具备先进的生产设备和良好的管理水平,使设备使用达到全生命周期以及最高效能。新冠肺炎疫情发生以来,以大数据、人工智能、云计算、移动互联网为代表的数字科技在疫情防控中发挥了重要作用,这既是疫情倒逼加快数字化智能化转型的结果,也代表了未来新的生产力和新的发展方向。本文全面介绍了国家能源集团宁夏煤业有限公司J厂在ERP系统下的设备管理优化应用的情况。首先对国内、国外当前ERP研究现状,以及ERP的相关概念及理论基础进行了系统的介绍,对J厂当前设备管理现状进行了分析,以及J厂目前ERP使用情况。针对J厂设备管理进行评价方法的选取,确定用层次分析法确定设备管理的指标权重,同时建立模糊综合评价对J厂设备管理优化后评价的数学模型,综合评价了J厂设备资产管理、生产运行、设备基础管理、财务管理,最后分析了 ERP系统下J厂设备管理优化应用的保障措施,实现理论与实际相结合。

关键词： 无线电监测设备信息化管理   推荐系统   基于设备相似性推荐   基于组合算法推荐   基于设备相关性推荐  

摘要： 无线电监测设备的管理是无线电监测管理的重要保障。随着无线电监测设备数量的增多,现阶段省级无线电监管部门采用的传统管理方式已无法满足设备流程闭环管理、设备全生命周期管理和设备使用精准推荐的需求。具体地,在流程管理上,传统管理方式无法精准把握设备使用状态,业务流程繁琐且无法掌握流程进展;在设备生命周期管理上,原始的设备维修和年检仍需人工排查,容易错检漏检;在使用推荐上,尚未有根据监测任务并考虑设备技术参数、配套使用等因素进行科学智能推荐的方法。为解决以上问题,本文的主要工作和贡献如下:(1)设计信息化管理框架本文提出并设计的线上审批方式的无线电监测设备信息化管理框架,审批效率高且保证审批记录完整,能精确掌握设备状态和业务流程进程,做到流程闭环管理;优化了以年检流程为例的业务流程,优化的年检流程由系统主动发送年检提示替代传统流程中人工排查设备的环节,可有效避免设备的错检漏检,延长设备的生命周期。相比于传统的管理方式,信息化管理方式能更方便、高效地进行设备管理工作。(2)研究并提出了基于设备相似性的推荐方法为解决设备使用紧张时,管理员为技术人员快速推荐可替代的监测设备效率低下这一现实问题。本文提出了一种基于设备相似性的推荐方法,该方法考虑设备参数的相似性,分别对范围型和单值型两种参数进行归一化处理,然后计算其相似性。其中,对范围型参数,特别是如设备频率范围参数,有的设备存在多段频率范围且每段长度相同的情况,这种情况要考虑范围中心点对相似度的影响,能计算范围相似度的Jaccard相似性因未考虑这种情况而无法准确判断设备的相似性,而本文在Jaccard相似性的基础上引入Hausdorff距离,能有效区分范围中心点对相似度的影响;针对噪声系数等单值型参数,采用欧氏距离计算单值型参数的相似度。实验表明,在考虑范围中心点对相似度的影响后显著提升了推荐替代设备的准确性,为技术人员提供更高效、低成本的设备替代推荐。(3)研究并提出了基于组合算法的推荐方法为监测技术人员做个性化推荐时,因常用热门设备和活跃人员的影响,推荐的设备不一定符合每一位用户的需求。本文针对这一问题提出一种基于组合算法的推荐方法,该方法综合考虑用户对设备的历史借还记录、相似用户群和相似设备群,以及他们的相互影响为目标用户推荐新设备,同时融入对活跃人员和常用设备的惩罚机制,获取更准确的相似用户群和相似设备群,保证推荐结果的准确性。实验表明,融入惩罚机制的组合推荐方法显著提升了设备推荐的准确性。(4)研究并提出了基于设备相关性的推荐方法监测技术人员在借用主设备之后还可能需要借用与其配套使用的设备,如何高效准确地推荐与主设备配套使用的设备是目前需要解决的问题。本文针对这一问题提出了一种基于设备相关性的推荐方法,该方法根据同一批次的设备借还记录,挖掘设备之间的频繁模式,构建强关联规则,将和主设备具有强关联的配套设备推荐给用户。实验通过设定不同最小支持度和最小置信度确定对推荐结果的影响,给出相应的应用建议。