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关键词： 太阳能   制氢   固体氧化物电解池   系统集成  

摘要： 针对能源需求的快速增长,以及日益突出的全球变暖问题,世界各地都在可持续发展的背景下开展可再生替代能源以及先进电力系统的研究。太阳能是解决人类能源问题的重要途径,然而其利用却存在着波动性和不可预测性等缺点,需要寻找可靠的能源载体解决其间歇存储的问题。氢气因为其高能量密度和环保性已成为了最具前景的太阳能燃料之一。采用太阳能驱动电解水制氢是实现将太阳能转换为氢能进行存储的理想方式。在各种类型的电解池中,固体氧化物电解池(SOEC)耗电量低、能量转换效率高,因此比低温质子交换膜电解池和碱性电解池更具优势。但目前SOEC的应用尚未商业化,仍处于研发阶段,需要更多研究人员和学者深入研究以提升其性能。本文基于实现太阳能和SOEC耦合制氢这一思路,集成设计了光伏、槽式光热协同驱动的SOEC制氢系统和塔式太阳能热发电—SOEC制氢系统。针对光伏、槽式光热协同驱动的SOEC制氢系统,建立了 SOEC的基于物理方程式的白箱模型,并进行了参数分析。电解过程所需要的电能由光伏装置提供,槽式聚光集热装置用于给水蒸发以及过热过程。选取北京地区夏至日气象参数作为扰动,分析了槽式集热器和光伏电池随太阳能直射辐射(DNI)波动的特性,以及对制氢制氧量的影响。最后对整个系统进行了能量和（火用）分析。结果表明耦合太阳能后系统最大能量及（火用）效率分别为19.1%和20.3%。系统最大有用功损失发生在光电转换过程,（火用）损比例高达87%。针对集成SOEC的塔式太阳能热发电系统,通过使用基于实验数据得出的面积比电阻(ASR)参数,整合了极化损失的计算,建立了简化的SOEC灰箱模型。通过对此模型进行灵敏度分析表明,电解池的输入功率对其操作温度和运行模式有很大影响,系统总能量效率与电解池功率和产氢量呈现负相关关系。通过考虑废热利用和改变抽汽位置,优化了 SOEC和太阳能电厂的集成过程,系统最高能量效率为25%。最后针对不同太阳倍数,储热容量和储氢容量,对系统进行了年性能分析。在太阳倍数为1,储热容量为15 h,储氢容量为5 h时,计算得到最大系统年运行效率为25.9%。

关键词： 制造企业   生产设备管理   经济效益  

摘要： 生产设备是制造企业生产经营的基础设施，是物化劳动的重要组成，也是企业管理不容忽视的内容。为了保证制造行业的持续稳定发展，越来越多的制造企业采用降低经营成本、优化生产设备管理模式、降低设备损耗、减少设备故障等措施，有效提高了企业整体效益，保证了企业的市场竞争力。文章分析了制造企业生产设备管理的重要性，阐述了制造企业生产设备管理与企业经济效益之间的关系，并结合制造企业设备管理存在的问题给出了对策，以供参考。

关键词： 无蜂窝大规模MIMO   波束选择   势博弈   深度学习   分布式系统  

摘要： 随着数据业务量的爆炸式增长,当前的通信系统中的网络基础设施密度以及每个基站配备的天线数量也急剧增加,这导致了严重的小区间干扰。而无蜂窝大规模MIMO系统可以很好地解决该问题,被认为是下一代通信的关键技术之一。无蜂窝大规模MIMO系统消除了小区的范式,密集部署基站且以用户为中心,由用户附近的多个基站协作为用户提供数据传输服务。然而这种密集基站场景下的协作传输也存在着巨大的挑战,如多个基站与集中单元之间的大量信道信息的交互导致难以承受的前向链路压力、基站和用户间波束对数量的增加导致波束冲突问题越发严重等。合理的混合预编码设计是解决这些问题的关键,一方面要求混合预编码算法能够分布式执行,这将极大地减小前向链路的数据传输压力;另一方面需要进行高效的模拟波束选择,在减小用户间干扰的同时保证等效波束强度。因此,本文将着重关注无蜂窝大规模MIMO系统中的分布式波束选择问题,设计合理的、高效的分布式波束选择方法。本文的主要工作如下:1、针对无蜂窝大规模MIMO系统的波束选择问题,提出了两种基于势博弈的分布式波束选择算法。一种是基于空间自适应博弈(Spatial Adaptive Play,SAP)学习算法的势博弈算法,另一种是基于势博弈与线性搜索相结合的算法。前者波束选择结果关于迭代次数的稳定性较好、计算复杂度较低,并且相比于完全分布式的传统算法能够取得较大的和速率性能提升;后者相比基于SAP学习算法的势博弈算法取得了更好的和速率性能,接近集中式算法的效果,但计算复杂度也随之增大。对比传统的完全分布式以及集中式的算法,这两种基于势博弈的部分分布式算法可以在分布式执行的前提下保证较好的和速率性能。2、针对由于波束空间过大导致的波束选择算法复杂度问题,提出了一种无监督学习辅助的智能分布式波束选择方案。该方案中,各基站基于本地接收信号强度指示利用无监督学习方法学习波束空间的压缩表示。进一步,构建的局部协作基站集之间通过势博弈算法进行分布式波束选择,并利用波束选择对应的局部速率指标帮助基站本地波束压缩网络进行训练。基于有效压缩的波束空间,势博弈分布式波束选择算法可依靠少量迭代取得相比基于原始波束空间更高的和速率性能,同时显著降低算法执行的复杂度。3、针对无蜂窝大规模MIMO系统中基站侧获取完整信道状态信息(Channel State Information,CSI)开销过高的问题,在无监督学习辅助的智能分布式波束选择方案的基础上,提出了基于Dense Net的基站本地有监督波束选择映射网络。通过构建每个基站本地的接收信号强度指示与波束选择结果的有标签数据集,对有监督网络进行训练,输出码本中每个码字被选中的概率,从而实现基站本地无需基于完整CSI且基站间无需CSI交互的前提下利用本地接收信号强度指示即可完成有效波束选择。实验结果表明,本地波束选择映射网络可取得的速率性能达到标签波束选择对应速率的92%以上。

关键词： 时空索引   时空聚类   分布式系统   数据采样  

摘要： 定位技术的不断发展和对蕴含丰富知识价值的时空数据深入分析需求的增长,促使传统的空间信息服务逐渐转向时空数据服务,而时空数据的高效存储与查询可以为复杂时空数据服务场景提供决策响应和支持。现有大数据技术虽然在一定程度上能够解决时空数据的存储管理问题,但其对时空关联性并不敏感,无法有效处理具有时间连续性和空间邻近性的时空大数据。高效的时空索引既可以快速排除无关数据,又可以快速定位相关具体的时空对象,成为解决海量时空数据高效存储和查询科学问题的基础与有效手段。因此,本文以时空索引方法为核心,系统地梳理和分析当前时空索引方法的研究和发展现状,提出了基于密度聚类自适应划分的时空索引方法,主要研究内容如下:(1)针对传统时空索引构建时无法将大规模时空数据一次性载入内存导致未能充分考虑数据的时间与空间分布情况的问题,提出一种基于密度聚类的加权水塘采样分布式方法。该方法通过采用基于改进密度峰值的时空聚类方法先对时空数据进行划类分层,然后采用加权水塘采样分布式方法进行分层采样,提高了采样的精度,以少量样本数据表示数据的时空分布情况。其中,基于改进密度峰值的时空聚类算法针对密度峰值聚类算法受主观因素影响、不能自动确定聚类中心和不适用于时空数据聚类的问题,修改局部密度ρ与δ距离的计算策略、采用标准化决策函数避免ρ与δ分布不均,采用平均轮廓系数以自动确定聚类中心的个数。针对其不适用于时空大数据的问题,将Hadoop技术与本文提出的聚类算法结合,实现高效聚类计算。(2)针对传统时空索引时空关联度低、构建速度慢和无法支持高效时空查询的问题,提出一种基于密度聚类自适应划分的时空索引方法。该方法通过采用基于密度聚类的加权水塘采样分布式方法先对时空数据进行采样,得到可代表时空数据分布的样本集,然后使用样本集构建索引,有效减轻数据导入负担的同时提高了索引构建效率。该索引方法构建索引时先构建基于密度聚类自适应Geo Hash的空间索引,减少索引的分裂次数,然后再对每个空间分区中的数据采用TGS算法构建静态R-Tree时间索引,减少了区域分裂以及其会带来的大量删除与重新构建R树的操作。实验结果表明,本文提出的基于密度聚类自适应划分的时空索引方法的采样精度、索引构建效率和时空查询效率取得明显的改善,验证了本文方法具有一定可行性,研究成果对时空索引方法研究理论和实际应用具有一定价值。

关键词： 分布式系统   检查点方法   非易失内存  

摘要： 在云计算和大数据应用蓬勃发展的今天,为了高效处理快速增长的数据,分布式系统使用的计算机节点数目在增长,计算机系统处理器的数量也在增加。然而,规模增长的分布式系统在提升应用运行速度的同时,也带来了可靠性的挑战。因此,为了保证应用的正常执行,需要为分布式系统设计合适的容错方法。检查点方法可以将应用的中间状态保存为检查点文件,并在故障之后使用检查点文件恢复,同时,该过程中产生的I/O开销会对系统性能造成不可忽视的影响。NVM(Non-volatile Memory)是一种新型存储设备,它的性能和DRAM(Dynamic Random Access Memory)相近,同时它的非易失、低能耗等特性有利于提升检查点方法的实际性能。为了解决基于磁盘的检查点方法中的I/O性能瓶颈,本文提出了一种面向分布式非易失内存系统的检查点方法PM-ckpt。PM-ckpt将检查点保存在NVM中以减少持久化检查点的开销;在为并行程序容错时,PM-ckpt使用一种全局快照算法来减少保存检查点的时间开销,提升系统的性能。具体而言,在为单进程的应用容错时,PM-ckpt将和进程运行状态相关的数据写入检查点,让用户不需要修改应用代码即可为应用容错。作为单进程应用的扩展,PM-ckpt在为并行应用容错时,既要避免使用会带来大量时间开销的同步屏障原语,又要保证能正确恢复应用,因此PMckpt引入了协调节点和控制消息来协调各节点的容错。实验结果表明,PM-ckpt所使用的全局快照算法可以保证正确恢复应用,与现有的应用级检查点方法CRIU相比,PM-ckpt的保存检查点时间能够减少22.8%,从检查点恢复的时间能够减少36.1%。

关键词： eMMC   高速采集   大容量存储   FPGA   ARM   文件系统   弹载记录仪  

摘要： 随着科学技术的发展,现代军事化水平的提升,导弹作为战场上最重要的杀伤力武器和远程控制武器,被每个国家重视研究。本研究出自于弹载记录仪系统设计项目,其中,弹载记录仪是用来采集和记录导弹相关信号的存储测试设备,通过弹载记录仪记录导弹的工作状态和各项参数,方便专家对数据研究、分析和改进。但在实验测试的过程中发现,大容量存储的弹载记录仪设备仍然有很大的改进空间,比如数据量大时常常出现存储空间小,导致数据出现缺失;数据采集的过程中,受到各种因素干扰,出现数据的不连续;回收之后,数据读取解析过程复杂,拖延实验分析进程等。本论文针对目前弹载记录仪在采集速度、存储容量、读取数据等方面存在的一些问题,结合国内外发展现状,对采集、存储和读取三个方面进行研究,设计了一种基于FPGA的弹载高速存储器系统。本文设计的弹载高速存储器系统采用Xilinx Artix-7系列的FPGA芯片为核心处理器,并配合ARM控制芯片和e MMC存储芯片实现数据的采集、存储和读取。首先,综合国内外的研究现状及导弹的测试指标要求,对系统进行总体设计;其次,基于FPGA的弹载高速存储器系统设计原则,将设计分为硬件开发和软件实现。硬件开发部分从相关的核心处理器入手,选择相对功耗低,处理能力强,方便高效的芯片。并根据芯片的相关功能,进行相应的电路设计,分三部分实现FPGA模块的数据采集、e MMC数据存储和FAT文件管理系统功能;系统软件部分的实现,一方面需要编写以FPGA为核心的数据采集程序,实现数据接收接口的高速采集;另一方面对e MMC芯片编写驱动,实现数据的大容量存储。紧接着开发ARM的文件系统,对数据量进行管理和导出,便于后续的研究处理;最后,完成软硬件的系统测试。实验结果显示弹载记录仪的采集速度明显提升,存储容量显著提高,实现了弹载记录仪对导弹数据的高速存储。

关键词： 安全应急响应   自动化   安全编排   原子化   安全设备管理   安全编排自动化和响应  

摘要： [目的/意义]在建设安全编排自动化和响应(SOAR)平台过程中，解决传统网络安全设备管理策略与自动化安全应急响应部署实施不相匹配的问题，可以帮助企业减少投入并加速SOAR平台建设，这对企业整体安全体系的建设具有十分重要意义。[方法/过程]基于IPDRR(Identity、Protect、Detect、Respond、Recover)安全框架和一种树型管理策略，结合安全事件的响应流程和SOAR剧本的结构特征，提出了原子化设备管理策略。[结果/结论]根据实际应用效果分析显示，基于原子化设备管理策略的SOAR建设项目，总体建设效率和建成后的总体应用效果，优于使用传统设备管理策略项目。

关键词： 数字化转型   设备管理   信息化   协同检修   远程协作  

摘要： 随着互联网产业的不断发展,企业对于数字化的转型成为了企业发展过程中的必要阶段,油气田行业对自身的转型升级也成为了企业发展的重要举措,本文通过对石油气企业中检修数字化的转型,对数字化检维修的重要性以及在数字化检维修改革过程中出现的问题进行阐述,并提出相应的改进方法,对企业的改革有所帮助,帮助油气田企业实现数字化转型。

关键词： 强制访问控制   TrustZone   操作系统安全   AppArmor  

摘要： 强制访问控制是Linux最重要的安全机制之一,长期以来它对内核资源的访问权限进行限制和管理。但强制访问控制模块和内核处于同一特权级和代码空间,因此可能会受到内核空间漏洞的威胁,从而丧失对内核的保护能力。ARM TrustZone可信执行环境技术通过硬件机制保证了安全世界与普通世界内核的隔离,能够为强制访问控制提供安全保护。本文就基于ARM TrustZone的可信执行环境中保护强制访问控制的关键功能增强展开研究,提出了两种强制访问控制安全增强的系统架构(TrustZone based Mandatory Access Control,TZ-MAC):面向决策隔离保护的安全增强架构和面向完整性保护的安全增强架构。针对面向完整性保护的安全增强架构,基于主流安全模块App Armor设计实现了基于TrustZone的安全增强访问控制机制验证原型,并进行了功能性和性能的实验来验证面向完整性保护的安全增强架构的正确性和可用性。同时,决策隔离架构下对TZ-MAC安全模块Hook函数的每次调用都会导致在ARM TrustZone的普通世界和安全世界之间切换的问题,TZ-MAC安全模块的具体设计可能极大地影响系统性能。因此本文对决策隔离机制下引入TrustZone带来的性能开销问题展开了研究,并提出了性能预测方法来指导安全机制开发者实施安全与性能兼顾的平衡设计。综上所述,本文主要贡献有以下两点:(1)提出并实现了建立跨世界映射的内存跨域访问方法。本文基于App Armor安全模块,基于建立跨世界映射的内存跨域访问方法实现了运行时安全配置完整性检测的功能。在面向完整性保护的安全增强架构下,通过在安全世界建立对普通世界数据物理地址的映射,使安全世界能够直接访问普通世界中待度量的数据。内存跨域访问方法保证了安全世界获取数据的真实性,并省去了内存拷贝带来的额外开销。本文基于App Armor设计实现了面向完整性保护的安全增强架构原型系统,验证了内存跨域访问方法的有效性。(2)提出并验证了面向决策隔离保护架构下获得性能结果的预测敏捷方法。在面向决策隔离保护的安全增强架构中,存在于安全模块中的Hook函数的每次调用都会导致系统在TrustZone的正常世界和安全世界之间切换,从而影响系统性能的问题。就此问题,我们基于LSM框架Hook调用对性能进行建模,并分析出性能开销影响的两大因素。在此基础上,提出了一种性能预测敏捷方法,来预测决策隔离保护架构下,安全模块所实现的Hook函数带来的世界切换产生的性能开销。此性能预测方法具有很强的复用性,也便捷了获得性能结果的途径。最后,我们对预测方法进行了实验测试得到了性能结果,这些性能结果能够对安全模块设计中性能与安全性的平衡设计做出指导。

关键词： 选矿   设备管理   方法研究   应用研究   解释结构模型  

摘要： 钢铁工业是我国经济不可或缺的基础原材料产业。加速选矿生产向现代化工业转型,优化设备管理体系,实现选矿厂安全高效生产,具有战略意义。随着公司发展及技术发展,选矿设备不断更新改进,落后的设备管理系统不能满足当下设备管理的需求,缺乏与时俱进精神的工人不能满足当下先进设备维护的需求,设备管理能力已经成为选矿行业转型升级的关隘。对于选矿生产这种粗放型的重工业,普遍存在设备管理体系落后问题,主要表现在设备管理体系不健全,管理落实不到位。直接导致故障隐患较多,停机维护时间过长,很大程度上制约了生产效率的提高。本文以TY公司选矿厂设备管理体系作为研究对象,通过对公司各级别岗位人员的访谈、对生产现场的观察以及信息搜集等方法了解公司设备管理体系现状,之后运用解释结构模型法,对影响选矿厂设备管理水平的因素进行分析,得出设备管理信息化水平、设备管理制度优劣、设备管理中组织及人员管理能力是影响设备管理体系能否发挥管理职能作用的根本因素。确立了在设备管理信息化、设备管理制度、设备管理组织及人员三个层面的优化方向。针对影响公司现有设备管理体系的最主要因素,对应提出优化方案,进一步提高设备运转率,并降低设备维护成本和设备运行成本。针对设备管理信息化层面的优化,围绕公司设备现状量身定制《TY云维保平台》,并确立使用要求;针对设备管理制度层面的优化,以落实到点落实到人为原则,严谨细致的对进行制度完善和确立,并形成合理的考核制度;针对设备管理组织及人员层面的优化,借助鱼骨图分析存在问题,并找出优化方向,同时借助5W1H技术对组织架构进行分析、改善;最后注重人员综合素养方面进行优化。最后通过综合检查小组的成立以及改善试推行的生产优化效果,来进行选矿厂生产现场管理优化方案的实施保障,为进行全面推行奠定基础,以实现最终的安全高效生产目标。本文是工业工程与系统工程方法在粗放型重工业的探索和应用,本文研究过程和方法对于TY公司设备管理体系的完善,具有实践指导价值,对TY公司提高其经济效益和技术管理水平意义重大,同时对该行业其他公司开展设备管理体系的优化具有一定的参考借鉴价值。