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关键词： 分布式系统   毫米波   时延差   信道估计   相位噪声  

摘要： 分布式大规模MIMO系统能够提供足够的空间自由度,实现超高速无线通信,同时能克服蜂窝通信系统中的区间干扰效应,在同一时频资源为覆盖区域内的多个用户提供服务。这样的分布式架构能够缩短收发机间的距离,弥补毫米波传播的高路径损耗,同时能有效对抗毫米波传播的物体遮挡效应,因此,非常适合用于毫米波通信系统。然而,分布式系统的异步接收效应使得不同远程天线单元(RAU)发送的信号经过不同的传播时间到达同一用户设备(UE),导致接收信号中引入时延差(DSD)。如何在引入DSD的情况下,实现对解调数据信道的精确估计是分布式毫米波大规模MIMO系统实现的一个重要挑战。分布式大规模MIMO技术与毫米波技术的结合使得系统受到的相位噪声干扰更为严重,因此,有效抑制相位噪声对系统的干扰是实现该系统的另一个重要挑战。本文针对上述两个挑战进行了研究,主要工作和创新之处为:针对引入DSD的信道估计问题,本文提出了一种联合使用信道状态信息参考信号(CSI-RS)和解调参考信号(DMRS)的高精度复合信道估计算法。该算法首先利用CSI-RS导频估计出不同RAU到达UE的平均功率以及时延差,然后对信道进行分离建模,利用DMRS导频以及插值技术得到频域上的估计值。在第一阶段,为了降低导频开销与设计复杂度,本文提出了一种基于单端口的估计算法,即让所有RAU同时发送相同的导频符号,将同一UE接收的信号视为多径信号,估计出时域可分辨路径的平均功率与时延差。在第二阶段,为了降低计算复杂度,本文提出了一种相干带宽内多个资源块(RB)联合信道估计算法,即利用相干带宽内信道响应近似相同,但不同子载波受DSD的影响不同的性质进行联合处理得到DMRS处的信道估计值,再利用插值技术得到频域的信道估计值。仿真结果证明,该算法能够实现对信道的高精度估计,并具有一定的鲁棒性。针对相位噪声干扰抑制问题,本文提出了一种联合使用块状导频与梳状导频的相位噪声抑制算法。在未知信道状态信息的情况下,该算法首先利用块状导频符号对含有相位噪声的初始信道进行估计,然后利用梳状导频追踪后续符号中的相位噪声变化。在第一阶段,为了进一步提高估计精度,本文提出了一种最小化子载波间干扰(ICI)功率的线性信道估计算法,即以最小化ICI功率为目标函数,推导出ICI干扰功率的闭合表达式,将问题转化为多个二次型规划问题,分别求解得到最优线性加权信道估计矩阵。在第二阶段,为了降低复杂度,利用梳状导频对相位噪声引起的公共相位误差(CPE)进行估计,并进行相应的补偿。仿真结果证明,该算法对相位噪声具有良好的抑制作用,抑制性能要优于传统的LS算法,并且在高阶调制系统中也有良好的抑制作用。

关键词： 电子商城   微服务   SpringCloud Alibaba   分布式系统   JWT  

摘要： 随着云计算与互联网的快速发展,网络电商已经逐渐走进了千家万户,电商系统拥有了相当庞大的用户量,电商系统的需求也伴随用户量的增长而快速增加,业务也变得越来越复杂。在这种情况下,传统的电商单体架构暴露出了相当多的问题:代码耦合度高、部署上线耗时严重、各团队之间职责边界不明确等等,种种问题都说明单体架构已经不足以支撑电商系统的后续发展。在此背景下,本文通过对微服务架构进行研究,基于当下主流的微服务开发框架Spring Cloud Alibaba,设计并实现了一个基于微服务架构的电子商城系统。首先对电子商城系统的业务背景和发展状况进行研究,阐述了当下电商系统所面临的挑战。然后对电子商城系统的核心业务进行调研,从电商管理端和客户端两方面入手,完成了系统的功能性需求分析,同时对系统的非功能性需求分析提出了要求。在此基础上设定了系统的总体技术架构,通过参照微服务的拆分准则,基于各个模块的业务需求对微服务进行了划分,对各个功能模块和数据库进行了设计。然后通过时序图、类图、主要功能接口完成了各个业务模块的详细设计,各个模块独立开发,独立部署,降低了系统之间的耦合,提高了系统的开发与部署效率。本文同时对微服务架构所依赖的基础组件进行了研究,并介绍了其设计与实现的过程。最后对系统的功能性需求进行了全面的测试,利用压测工具对系统的性能进行了测试。测试结果符合预期需求,验证了微服务架构的优势。

关键词： 设备管理   故障预测   遗传算法   BP神经网络   MES  

摘要： 随着工业互联网与制造业现代化的迅猛发展,制造业企业设备资产不断扩充,现代化设备所占比例一路攀升。然而,传统的设备管理理念和系统严重制约了企业生产效率的提高,无法满足如今信息化、智能化的设备管理新需求。因此设计与实现工业互联网设备管理系统对于改变传统的设备管理方式、提升生产效率与保障产品质量都具有重要意义。本论文立足于信息电子制造业代表—SMT生产线这一应用场景,针对设备大多采取事后维修缺乏智能化预警手段的问题,提出基于遗传算法优化的BP神经网络来实现设备故障率的预测,达到提前预警维修保养的效果,通过实验验证了该模型的有效性。此外,本文针对SMT生产线进行了长达一年的实地调研与开发,分析总结了企业设备管理中存在的问题与实际需求,采用UML用例图、流程图进行了系统需求分析,根据系统架构的总体设计进行了技术选型,基于此设计实现了工业互联网设备管理系统。系统目前已经部署,在完成了六个月的实地测试后,已经上线稳定运行了两个月。本论文首先阐述了设备管理的背景与研究意义,分析了设备管理理论的发展历程和MES系统的发展现状。接着对工业互联网设备管理系统进行全面的需求分析,针对其中的故障预警需求,提出了基于GA-BP故障率预测模型并进行实验验证。同时综合考虑系统当前功能需求和日后的可扩展性,设计了基于Spring Cloud微服务框架的系统总体架构,详细阐释了本系统核心功能模块的设计与实现,对其中的关键实现类与接口进行了详细说明。最后,实地部署本系统并对其进行测试,总结本论文的全部工作,对其中不足之处进行展望。

关键词： 日志结构文件系统   文件碎片   空闲空间碎片   垃圾回收   能耗  

摘要： 基于NAND闪存(NAND Flash)的存储卡和固态硬盘因为其大容量、轻便、抗震等优异特性,在移动设备和数据中心被广泛使用。面向闪存特性设计的闪存友好型文件系统(Flash Friendly File System,F2FS)是一种典型的日志结构文件系统(Logstructured File System,LFS),它采用日志结构追加写机制和闪存芯片组织结构友好的数据布局,提升了随机写性能,获得了工业界和学术界的广泛关注和应用。文件系统因碎片问题导致性能下降,而F2FS所采用的异地更新机制同时加重了文件分配空间和空闲空间的碎片化程度,其高并发应用模式也会产生大量随机同步小写请求,进一步加剧碎片化,导致I/O请求响应变慢、设备运行卡顿、用户体验不佳。为解决上述碎片化导致的性能下降问题,本文从文件空间分配方法、多文件数据组织布局方法和无效空间回收机制三个方面开展了日志结构文件系统性能优化研究。随着文件创建、更新和删除,文件碎片会快速积累,日志结构文件系统的异地更新机制加剧碎片化,移动应用产生的大量随机同步小写请求会加速文件系统老化。针对该问题,提出一种基于追溯文件的自适应预留空间策略(Adaptive Reserved Space based on Traceback,ARST)。ARST分析典型应用的行为特征,选择与碎片产生强相关的文件特征用于构造数据集,采用低成本、高准确率的机器学习算法在大量文件中精准选择会严重碎片化的文件,为这些文件预留空间,有效减少文件碎片的产生。为了最大化空间预留的效果,ARST还选择与时间无关的碎片写特征,挖掘历史信息少的潜在碎片文件作为预留文件。为了更高效地使用存储空间,ARST根据文件写特征决定合适的预留空间大小,并根据文件系统空间使用率决定是否保留文件预留空间。实验结果表明,相比于F2FS现有就地更新策略,ARST显著减少了文件碎片,文件顺序读带宽提升高达56.55%,应用执行时间减少了33.78%～94.28%。F2FS将所有用户产生的常规文件数据组织为温数据类,共用一个日志(log)完成写操作,造成写特征差异明显的用户数据混合存储,其数据失效速率的差异化导致空闲空间碎片化程度增加。针对该问题,提出一种基于数据热度的多日志延迟写策略(Multi-log delayed writing based on Hotness,M2H)。不同于传统基于语义信息和数据分析的静态分类,M2H使用K均值聚类算法,基于文件块更新距离感知数据热度变化,动态地准确区分数据热度,将数据分别写入相应热度的日志,使热度相近的数据汇聚在同一块区域,改善多文件间的数据组织布局,并通过延迟写策略提升多日志区写操作效率。为了准确描述数据热度,M2H基于负载读写特征选择文件块更新距离、最近使用距离和读次数定义热度,文件块更新距离较小、最近使用距离较小和读次数较多的数据热度高。另外,M2H基于段清理次数为基准的敏感性分析决定K值,提升K均值聚类效果。实验结果表明,与传统F2FS相比,M2H有效减少了空闲空间碎片,段清理次数减少了50.61%～94.36%,有效块迁移数量减少了64.31%～99.98%。当文件系统连续空闲空间耗尽时,系统中存在大量的空闲空间碎片,需要触发垃圾回收(Garbage Collection,GC)获得空闲段,或使用线程日志写入方式,覆盖写空闲空间碎片,直接造成新写入文件的碎片化,这两种方式都会导致文件系统读写性能下降。通过构造初始、重载和末端碎片化三种不同空闲空间碎片数量的状态,分析了空闲空间碎片对能耗的影响、垃圾回收的能耗及无效空间回收效率。发现空闲空间碎片增加了系统任务I/O次数,导致能耗明显增加,使用GC整理空闲空间碎片时,后台GC能耗较大,且减少空闲空间碎片的效果有限。针对该问题,提出空闲空间碎片感知的GC策略(free space Fragmentation Aware GC,FAGC)。FAGC基于数据分析重新评估了空闲空间碎片大小的阈值,使用空闲空间碎片系数快速衡量空闲空间碎片化程度,选择空闲空间碎片化严重的段作为清理对象,增大每次GC的收益,提高GC整理空闲空间碎片的效率,有效降低能耗。实验结果表明,与F2FS最新的ATGC策略相比,在空间使用率较高和空闲空间碎片数量较多时,FAGC减少I/O密集性负载的GC次数高达74.51%,减少有效块迁移数量高达73.92%,降低能耗高达100.64焦,具有更高的无效空间回收能效。

关键词： 高铁站   电梯设备   设备管理   精益管理   TnPM  

摘要： 高铁站属于铁路新兴设备密集型企业,每一名旅客从车站出发,都会使用车站的各种设备设施。电梯、空调、显示屏、消防、照明等,任何一个设备的状态都有可能对旅客的出行产生影响。只有在高铁站设备处于良好的状态下,才能为旅客提供安全、方便、温馨的候车体验,践行“人民铁路为人民”的服务宗旨。N高铁站是一座设计早、建造慢、改动多的高铁车站,存在着许多典型的问题。在设备管理上,N高铁站一直沿用的是铁路设备管理事后维修和计划维修相结合的模式,随着客运量的大幅度增长,传统模式的设备管理问题已经日益凸显。电梯设备是高铁站诸多设备中单体最大、数量最多、保养费用最高的一个。因此,本文从电梯设备管理入手,以精益Tn PM体系为指导,尝试在原有基础上重新构建一种可以不断改进实施设备管理新架构、新模式。文中首先介绍了原高铁站的设备管理模式,深入研究了此模式下存在的设备管理问题,从前期管理、维修维保管理、备件管理和专业管理等方面入手,制定了七个方面的改进目标,并以电梯设备管理为试点,通过精益Tn PM体系的导入和现场实践,基本达到了模式重建的目标。经过一年多的导入与实施,N高铁站电梯设备精益Tn PM体系已经初步建成,车站利用PDCA思想,以策划、实施、奖惩和改进的方式推动了工作质量的不断提升。在体系导入的过程中,各部门的项目推进小组,通过开展现场电梯设备6S活动,KAIZEN改善、SDA/SGA精益项目的实施与报告,在圆满完成确定目标攻关任务的同时,为下一步全面推广打下了良好的基础,营造了设备精益管理的氛围。这种做法,对全路高铁车站引入精益管理、Tn PM设备管理体系改进设备管理模式,具有一定的参考价值和借鉴意义。

关键词： TR069协议   TR181规范   远程管理   终端设备   XMPP协议  

摘要： 随着互联网技术和宽带网络技术的迅速发展以及丰富多彩的互联网应用的出现,网络终端设备也变得越来越复杂,且发挥着重要的作用,因此一个有效的管理方式就成为了首要解决的问题,因为可以真正实现业务的零配置安装和管理。TR069（CPE广域网管理协议,CPE Wan Management Protocol）协议自出现以来就解决了很多的问题,极大的解决了运营商在终端设备的管理上的问题和遇到的困难,为运营商降低用户终端设备的安装和维护管理成本,提高设备的管理维护效率,提升业务服务质量提供了强有力的保障。本文的主要工作内容有:（1）研究国内外现状,通过分析对比来找到课题研究的必要性,了解终端管理技术的发展历史和发展趋势,明确课题的研究意义,深入了解TR069协议,并且在一定的技术规范和一些特定需求进行系统总体设计;（2）以基础理论为基石,研究TR069协议的相关知识,分析基本原理和代码框架,以TR069协议栈为基准进行分层次的研究,并且通过分层模式进行系统设计;（3）以TR098和TR181规范为约束,通过研究和实现不断更新完善的节点来增加TR069使用的广泛性;（4）创新性的利用XMPP（可扩展通讯和表示协议,Extensible Messaging and Presence Protocol）技术来协助通信,实现了TR069的私网穿越,证明了与同样可以实现私网穿越的STUN（NAT的UDP简单穿越,Simple Traversal of UDP Through NAT）技术对比,基于XMPP技术的私网穿越传输稳定性更强,主动连接成功率更高,有更高的实用价值;（5）为了满足运营商的“实时监控设备”和“高效管理设备”以及降低维护成本的要求,使用c语言进行开发,用ubus进行通信,依赖openssl支持https,设计TR069适配库层和数据模型转换层来屏蔽设备的差异性,从而提高代码的可移植性,目前已经在国际网关上正常运行。最后,通过不同的测试分析交互报文来验证TR069的预期功能,测试显示设计的TR069模块合理,各项基本功能均可以正常运行,CPE（客户终端设备,Customer Premise Equipment）与ACS（自动配置服务器,Auto Configuration Server）可以正常交互,且基于XMPP技术的ACS可以穿过私网访问CPE,达到预期目标。

关键词： 《设备管理与维修》  

摘要： 《设备管理与维修》杂志系中国科协主管、中国机械工程学会和北京卓众出版有限公司主办的设备与维修工程分会会刊（国内统一连续出版物号CN11-2503/F，国际标准连续出版物号ISSN 1001-0599），创刊于1980年，是跨行业为企业设备管理、维修、改造和节能、环保服务的综合性信息型技术刊物。《设备管理与维修》杂志以为企业设备资产保值、增值，

关键词： 卡尔曼滤波   事件触发   分布式系统   节能设计   无线传感器网络  

摘要： 时代日新月异,由无线传感器网络衍生出来的各类目标跟踪算法也随着科技的进步而不断更新。更高性能的要求之下,算法的完善也面临着新的挑战。首先无线传感器网络在实现对点通信时,会造成信号能量的消耗,而且传感器节点的功率是有限的。因此亟需降低目标追踪算法中传感器节点之间信息交换的频率。在传感器网络中可以通过设置合理的事件触发策略让每个传感器所获得的估计信息在不丢失一定精度的情况下传输给它的邻居节点。本文以此为出发点对目标跟踪中能量消耗问题进行分析与研究,重点工作如下:(1)首先介绍了卡尔曼滤波算法对目标跟踪的研究背景及意义、分布式系统中的一致性问题和解决方法,以及事件驱动的原理。通过对事件驱动和一致性滤波的描述,引出了传感器节能策略的思路,进而提出不同应用场景下的基于事件触发的分布式卡尔曼滤波算法,从而解决目标跟踪时的能耗问题。(2)在目标跟踪方式中,最为典型的就是集中式目标跟踪和分布式目标跟踪两种方法。介绍了二者各自的工作方式以及优缺点,并通过二者的系统模型,设置一定的系统参数来进行仿真,从而达到目标跟踪的效果并进行分析。(3)以分布式卡尔曼滤波为背景,结合事件触发理念,提出了基于传感器均方误差的触发方案。只有当每个传感器节点的估计值在特定的范围内才进行触发,从而使相邻传感器之间实现信息交流。并且该方案可以根据不同滤波精度条件要求下调整阈值,具有自适应功能。并将其与全触发的卡尔曼滤波进行比较,验证了这种基于均方误差触发在节能方面的有效性。(4)提出了一种基于触发测量和触发通信的滤波方案。首先判断在当前状态下传感器是否进行测量目标以及是否进行通信,并将测量后的结果发送给邻居节点以此来保证每次的测量和通信都是有实际意义的。然后进行系统的性能指标分析和稳定性分析。最后得到仿真结果,对比了几种方案在迭代过程中的能耗情况,验证了该方案在节能方面的有效性。(5)结合了扩展卡尔曼滤波融合算法与数据存储节能方案。先拿到线性和非线性两种传感器系统模型所得到的观测结果,并对道路车辆的目标跟踪进行理论研究和仿真分析。

关键词： 设备管理   TPM   全员参与   设备故障管理  

摘要： 设备是生产制造型企业生产经营活动的载体,而设备管理是企业产量、质量、效率、交货期和安全环保的保证,是企业核心管理活动之一。在企业的生产经营活动中,设备管理活动以设备为研究对象,通过为企业提供优良而又经济的技术装备,保证生产经营顺利进行,实现企业生产经营目标。同时,确保企业提高产品质量,提高生产效率,降低生产成本,进行安全文明生产,从而使企业获得最高经济效益。本文以ZP公司为研究对象,对其设备管理问题进行深入研究,旨在通过TPM的导入和实施,减少设备故障次数,降低设备运行成本,提高设备管理水平,为企业市场竞争提供基础保障。首先,研究和学习国内外学者们在TPM理论上的文献和研究成果,并在此理论基础上对为ZP公司在设备管理上的方案设计提供理论基础。其次,在对ZP公司的设备管理现状进行调查研究之后,通过对设备管理组织架构、管理模式和设备概况的分析,找到设备管理上存在的问题,从而有针对性地设计ZP公司TPM设备管理方案。最后,为TPM活动推进方案设计保障措施,运用设备管理及全员生产维修相关知识理论,通过准备、实施和持续改进三个阶段地分步实施,引入适合ZP公司的6S活动、合理化建议活动和自主保养体系和专业保养体系推行,并从有形效果和无形效果两个方面总结ZP公司实施TPM前后的变化。本文有助于解决当前ZP公司设备管理过程中存在的问题,也能对同类企业提供启示和借鉴。