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关键词： 电工实验室   实验数据   分类处理   成绩评定   设备管理  

摘要： 在计算机技术和人工智能技术高速发展的背景下,智能化和信息化已经运用到了校园生活的每一个角落,人工智能技术的发展和电工电子教育的普及为电工电子实验室的教学和管理提出了更高的要求。传统的实验室多为人工管理方式,耗费大量的人力、物力,实验教学效率低,数据分散,资源浪费严重,而且不能对于实验室使用频率高的设备实现有效管理。除此之外,实验过程中产生的实验数据也难以得到及时的处理和科学的评判,同时指导教师人工评判学生所测数据的工作较为烦琐,影响了教学质量和效率。为了迎合智能时代下的发展需求,本论文中的电工实验室测量数据评判与设备管理系统,旨在对学生上传的实验数据进行评判,对实验室设备进行有效管理。整个系统围绕着学生做实验产生的实验数据展开研究,通过对学生上传的实验数据进行深度挖掘和探析,实现电工实验室的信息化和智能化管理。该系统采用开源、免费、运行速度快的Python语言进行开发,选用成熟稳定的Flask轻量级Web应用框架搭建系统框架,使用Gunicorn零配置、性能高的WSGI作为该系统的Web服务器,数据库选用能够保证数据性完整的Postgre SQL,同时为了保证学生高效率完成电工实验课并将上传的实验数据完整无误的保存下来,使用基于优化改进的Rabbit MQ消息队列实现实验数据的异步可靠传输。系统使用基于改进的DT-kmeans聚类算法对学生的实验数据进行聚类,并在聚类完成后使用多重改进的KNN分类算法对学生上传的实验数据进行实时分类处理,在满足课程教学要求下,实现根据学生实验提交数据及时训练算法模型,并实现对新数据类别的准确判断,满足电工实验室教学的智能化、科学化管理需要,同时还通过对错误数据的分析处理来间接实现电工实验台的设备管理。电工实验室测量数据评判与设备管理系统研究能够很大程度的改善实验室智能化程度低的现状,有利于更加科学智能地利用实验室资源,大大减轻教学人员和实验室维护人员的工作压力,保证实验室设备的高效利用和实验数据的精准评判。

关键词： 文件系统   分布式存储   分布式一致性   元数据   LSM树  

摘要： 近年来,国内外开始注重数据体系的有效组织,加速数据流通融合与深化大数据应用创新的需求,加强一体化大数据中心顶层设计,优化数据中心基础设施建设布局,以形成“数字网络”体系。面对数据量的飞速增长,文件存储作为存储领域最常用的方式,拥有着绝大多数的使用份额。传统的单机文件系统由于不可扩展的特点,在当前大数据量下会很快达到存储的瓶颈,因此分布式文件系统逐渐开始得到更广泛的应用。本文旨在对分布式文件系统元数据技术进行研究与实现,通过理论分析和工程实践两方面结合,从分布式一致性协议,单机数据存取技术,文件系统元数据表示与结构化存储三个方向出发,设计实现元数据管理关键技术。如何在有限的单机硬件条件下提高数据存取效率是当前业界亟需解决的问题。本文通过对两种不同数据结构,即布隆过滤器与简要范围过滤器进行研究,优化了其构建与查找效率,并在理论上计算了对应算法的时间与空间复杂度,分析假阳性指标与实际实验中的表现差异,为实践应用提供了坚实的理论依据。在分布式领域,对于分布式一致性共识算法的日志与状态机压缩优化,需要较多的细节考虑与精确的理论支持。本文结合Raft一致性共识算法,并其基础上作了一定的修改和优化,实现了一个基于Raft的LSM树状态机日志压缩算法。该算法能够兼容Raft算法在机器宕机、网络分区等极端环境下保证的数据高容错和强一致性,实现了高效的状态机的恢复与快照内容传输。分布式存储系统需要满足极高的性能要求,因此论文针对多个提高性能的算法和技术点,为分布式文件存储系统解决了文件系统函数接口适配、元数据管理和数据读写的性能问题,使设计的系统满足高吞吐、低延迟的性能要求。

关键词： 组网雷达   资源管理   博弈论   目标跟踪   分布式系统  

摘要： 组网雷达系统作为由多个雷达节点组成的协同探测平台,与简单的单基地雷达相比具有更为丰富的系统资源种类和更加复杂的资源调度模式。根据数据处理方式的不同,组网雷达的资源管理可以分为集中式和分布式两种。集中式方法利用唯一的处理中心进行数据的运算,最大化系统数据的利用率,有可能达到最佳的目标探测性能,但由于处理中心的不可替代性导致了系统的鲁棒性较差。与之相比,具有去中心化通信拓扑结构的分布式资源管理模式则具有较高的鲁棒性。在去中心化的雷达网络中,可以将各雷达节点看作具有自主意识的智能体。博弈论为分析雷达之间的协作和博弈问题提供了合理的框架,适合于解决分布式的资源管理问题。本文将博弈论的方法应用到组网雷达的分布式资源管理中,主要工作如下:1.针对组网雷达功率分配问题,将组网雷达系统跟踪性能的指标量化为费雪信息矩阵（Fisher information matrix,FIM）的行列式。将雷达网络中各雷达节点视作博弈的参与者,利用非合作博弈建立功率优化的模型,综合考虑跟踪精度和功率消耗等因素构造非合作博弈的效用函数。通过一种迭代的方法计算纳什均衡,并证明其存在性和唯一性。仿真实验表明,该方法与平均分配和随机分配方法相比,可以提高组网雷达系统的跟踪精度,且实时性较好。2.合作博弈与非合作博弈相比更加注重集体利益,是一种通过参与者的合作最大化联盟利益的数学模型。本文利用雷达接收回波信号的信干噪比（Signal to interference noise ratio,SINR）来反映目标的跟踪性能,SINR中包含了发射功率的影响因素,将其作为联盟利益。通过分析合作博弈的求解方法,提出一种基于加权图的shapley值简化计算方法,最终得到功率分配结果。仿真实验证明利用该方法分配功率可以得到更好的目标跟踪性能。3.综合考虑最优化系统性能和最小化功率消耗两种资源管理准则建立包含两层子博弈的Stackelberg博弈模型,以获得更高的系统资源利用率,最后利用障碍函数法求解得到功率分配结果。仿真结果表明,所提方法与一种基于最小化资源消耗准则的功率分配方法相比,使用更少的功率资源便满足了系统的性能需求。4.针对组网雷达的单一资源分配可能导致其余发射资源利用率低的问题,研究了多种资源联合分配的方法。首先分析了功率资源和带宽资源对目标跟踪性能的影响关系,并将其量化为FIM的行列式,然后根据总资源受限情况下最优化目标跟踪性能的准则建立资源分配的合作博弈模型。该模型是一个双变量的优化问题,采用循环最小化（Cyclic minimization algorithm,CMA）方法将其降维成单变量优化问题,并利用合作博弈方法求解,得到功率和带宽的分配结果。仿真结果表明,该方法与单一资源管理方法相比可以进一步提高资源利用率,进而提高系统的目标跟踪性能。

关键词： 星际文件系统   用户隐私   被动监测   数据请求   安全  

摘要： [目的/意义]星际文件系统(IPFS)用户在网络上共享数据的过程中，隐私安全面临着巨大挑战。分析IPFS用户隐私威胁，能够为IPFS改进隐私保护技术提供理论依据。[方法/过程]基于IPFS内容检索和数据交换模型，提出了一种被动监测方法能够探测用户所有的数据请求信息。[结论/结果]真实网络的实验结果显示，此类方法能够从三种攻击方式揭露IPFS用户隐私，并讨论了三种提高用户隐私安全性的对策。

关键词： 分布式系统   纠删码   数据布局   批处理任务   作业调度   异构集群  

摘要： 近年来,随着数据的爆发式增长,越来越多的分布式存储系统开始集成纠删码机制,以便在保证高可靠性的基础上进一步降低系统的冗余存储开销。但由于纠删码机制的引入,数据在存储系统中的组织方式发生了改变。以Hadoop系统中实现的条带式纠删码策略为例,在进行条带编码时,原始数据相较于多副本方式被拆分为更细粒度的单元,分散在条带所在的全部节点,当上层MapReduce作业中的任务对原始数据中的一段连续内容进行访问时,纠删码模式下任务需要从多个节点获取数据。当Hadoop系统部署在异构集群环境以及集群各节点负载差异较大时,这种“一对多”的数据访问模式将可能会由于部分节点的数据传输不及时造成任务执行效率的降低,从而增加整个MapReduce作业的完成用时。此外,集群的异构环境和节点运行时负载差异本身也会造成MapReduce作业内部各任务的运行效率差异。因此,为了提升纠删码存储模式对上层MapReduce应用的服务性能,扩展纠删码的应用场景,本文提出了一种基于异构集群的MapReduce作业优化策略,其核心思想是通过修改存储侧的数据放置策略和计算侧的任务分配、作业调度模式,降低异构环境对纠删码存储模式下数据访问性能的消极影响,同时避免静态的任务分配模式放大节点负载差异,从而提升作业执行效率,工作内容主要可以概括为如下三个方面:(1)纠删码存储下作业友好的数据放置不同于Hadoop默认的数据块随机放置策略,本文提出一种基于节点硬件信息和长期后台负载的分组放置策略,我们称之为异构感知的数据放置策略(Heterogeneous-aware Data Placement Algorithm,HDPA),通过对集群各节点的数据访问性能进行分析,将访问性能接近的节点分为一组,当数据以纠删码模式写入系统时,HDPA使同一条带的数据块尽可能放在性能接近的一组节点,避免对条带进行访问时出现掉队节点,提升MapReduce作业对纠删码数据的访问速度。(2)异构环境下负载均衡的任务分配针对Hadoop系统默认的随机任务分配方式造成的节点计算负载偏斜问题,本文基于一般的异构集群环境提出一种动态的任务分配策略(Dynamic Task Allo-cation Algorithm,DTAA),通过在计算节点引入性能分析模块,动态地调节每一个节点上可用于MapReduce作业的计算单元数量,从而实现对集群整体任务并发量的控制,避免由于部分节点负载过高产生严重的长尾任务,影响MapReduce作业性能。(3)多作业并发场景下负载均衡的作业调度Hadoop现有的几类作业调度模式均未考虑到对底层数据访问负载的均衡,静态的资源划分配置也不能很好地适应集群异构环境和变化的负载。本文提出一种负载动态均衡的公平作业调度策略(Dynamic Balanced Fair Scheduling Algo-rithm,DB-Fair),通过在调度器中统计各作业对应数据集在HDPA分组放置策略下的存储信息,以及各节点在DTAA任务分配策略下的可用计算单元的限制情况,动态决定当前各作业可在集群中运行的任务数量和任务优先级,从而保证当数据以多种纠删码模式在系统中存储时,作业在集群中的任务分配对存储节点的访问热度,以及对各计算节点的硬件占用都达到相对均衡的状态,以加快多作业并发场景下的作业执行效率。通过在真实异构集群中部署我们提出的方案,实验结果表明,在不同类型的MapReduce作业中,我们的方案能够提升10%-40%的作业执行效率。在多作业并发场景下,我们的方案能够将全部作业的完成时间缩短约17%。

关键词： 通用设备管理   存在问题   改进措施  

摘要： 在新时期背景下，各大医院的通用设备管理起着不可忽略的重要作用。本文阐述医院通用设备管理存在的问题，分析当前医院在通用设备管理方面的改进措施，希望为新时期医院通用设备管理提供参考，提高医院通用设备的工作效率。

关键词： NB-IoT   RFID   物联网   B/S客户端   设备管理  

摘要： 电力企业具有大量的电力设备,是典型的资产密集型企业,因此如何有效地对电力设备进行管理对保证电力企业高效和可靠地运营具有重要意义。早期工作人员通过手写记录的方式对电力设备进行管理,该方式费时费力且容易出现错记和漏记的情况。目前RFID标签在电力设备管理任务中被广泛使用,但多数是离线且仅作为标识来使用,并未实现设备的在线物联。为解决以上问题并实现电力设备的有效管理,本文基于物联网技术设计并实现了电力设备监测管理系统。本文主要从感知标签和电力设备监测管理平台两个层面对系统进行设计。感知标签既具有感知和数据交互能力,又具有身份标识功能,通过STM32F103RCT6单片机搭载多种传感器对电力设备的位移、姿态以及所处环境的温湿度等参量进行采集,通过超高频RFID模块实现了身份标识和感知参量的耦合,通过NB-IoT模组完成数据传输。电力设备监测管理平台主要利用Java EE、Spring MVC、Tomcat服务器和My SQL数据库等技术,主要对前端页面、后台服务器以及数据库进行设计,既实现对感知标签采集的参量数据的处理和可视化显示,又支持电力设备的台账、设备运维以及报废等信息的记录从而实现设备全生命周期管理。完成感知标签和电力设备监测管理平台的研制,对系统进行测试来验证系统功能,先对网络通信进行测试,网络测试成功后,感知标签对采集的数据进行上传,通过电力设备监测管理平台可以查看温度、湿度、位移以及姿态等参量数据,也可完成电力设备各阶段的信息记录。经验证,本系统既实现电力设备全生命周期管理又可对感知参量进行实时监测。

关键词： 对象存储   Amazon S3接口   自托管   私有云   混合云   分布式系统  

摘要： 近年来,海量数据的处理与存储是学术界与工业界研究与探索的热门领域。数据处理与存储相关的基础设施得到了极大的发展,衍生出了丰富的细分领域,为各种不同的使用场景提供了有针对性优化的解决方案。公有云提供的对象存储服务是目前实现大规模非结构化数据存储最便捷的方式,但企业对敏感数据存储及其它场景的需求推动了私有云/混合云的兴起,同时也产生了对自托管的对象存储系统的需求。论文设计并实现了一种对象存储系统,用于满足信息技术企业对可靠、可扩展的非结构化数据存储的需求。该系统为应用程序提供简洁的接口抽象,简化应用程序存取数据的逻辑。接口采用了与现今广泛使用的公有云对象存储服务Amazon S3相近的接口设计,具有良好的兼容性,降低了应用程序的接入成本。该系统采用用户空间、存储区和对象的三层逻辑模型,模型扁平的结构降低了系统的复杂度。在架构设计上,该系统遵循逻辑与存储分离的原则,将对象存储逻辑的处理、对象元数据存储、对象数据存储相互分离,降低了系统内部的耦合度,提升了系统架构的灵活性。使用基于哈希摘要值的方法来标识对象数据,建立对象到对象数据之间的映射,同时也提供了数据完整性校验机制,提高了存储的可靠性。论文还提供了一种基于文件系统的对象数据存储实现,它通过分区将数据分布到多机集群环境中实现了存储的扩展性,又通过分区的副本提高了服务的可用性。论文设计和实现的系统通过分布式无共享架构实现了系统的扩展性和可靠性,可以部署在企业的私有云/混合云上,不仅控制了成本,还满足了企业对敏感数据自主控制及低时延场景等需求,可作为企业自托管云环境中的对象存储解决方案。

关键词： 设备仪器   管理工作   可靠性分析   故障树   平均寿命估计分析法   MTBF  

摘要： 为了对实验室内的设备与相关仪器进行一个更高水平的管理，讨论将可靠性分析带入进有关实验室相关设备仪器的管理工作之中，分别对其运用故障树的分析方法以及定性的分析方法、平均寿命的估计定量分析法等进行分析探讨工作。运用故障树分析法可以对故障产生的根本原因以及原因的组成部分进行分析，从而提供相对靠谱的数据依据给有关的仪器维修维护工作，保障其工作进行有可依据的数据。通过对有关设备的平均寿命进行估计，才能葳维修维以及设备的更换工作提供科学的理论支撑。

关键词： 设备管理   物联网   信息化  

摘要： 随着物联网等新一代信息技术的出现和发展,企业之间的竞争不断加剧。设备作为企业重要的生产能力和其他企业进行竞争的硬件实力,企业内设备的质量直接决定着其内部产品的生产品质、生产数量及投入成本,提升优化设备状态管理信息化水平成为企业迫切需求。目前建筑施工企业的设备状态管理还处于向现代化管理过渡的阶段,设备状态数据的手工式管理、纸质式记录,成为制约设备信息共享、实时查询与监管的关键因素。本文应用物联网等新一代信息技术与管理理论相结合,研究设备状态管理信息系统,对建筑企业设备安全运行和提高设备管理信息化水平具有重大的意义。对于ZT公司来说,设备管理手段提升是《ZT公司“十三五”信息化规划经济管理信息化子规划》的重要内容,随着ZT业务的不断扩张,设备数量逐渐增大,传统的管理手段很难对设备进行高效的管控,同时项目部、工程公司、集团公司、股份公司四级管理部门信息传递慢,管理效率低的现象长期存在。解决设备管理存在的问题,基于物联网影响下优化已有的管理模式是非常有必要的。在此背景下,本文以ZT公司设备管理作为目标对象展开探讨分析,基于物联网技术环境,联系企业当前的设备管理现状,然后针对企业当前的设备管理的实际情况提出研究。本文在研究的过程中将从构建有利于设备管理信息化的组织结构,然后再到流程的设计;在流程设计中需要关注以信息系统为基础,设计包含设备采购、设备点检、设备维修、设备报废等环节,致力建设标准化并且规范的设备管理的前提。设备管理的基础构建是优化工作开展的基础,与此同时更需要重视设备管理中企业员工及企业管理者在其中的作用,构建关于设备管理相关的奖励制度及考核制度,不断激发员工的主动性及积极性,提高人员对于企业设备维护的意识及技能。通过以上措施的实现,来保证公司在产品制造生产的过程中,人员的综合能力和素养得到提升,并持续在设备本身实现优化完善,以此来不断提升企业在设备管理方面的竞争力。通过本文研究可为ZT公司设备管理提供建议,也可供同类企业进行参考。