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关键词： 智能运维   网络整合   设备管理   故障排查  

摘要： 现代网络技术推动着海军自动化程度的提高,作为举足轻重的海上力量,潜艇需要在其内部的狭小空间中装配各种电子设备以满足日新月异的信息化作战要求。为了保障潜艇的稳定行驶,需要对艇上电子机柜、台屏、水冷箱等关键设备的运行状态进行实时监测,察觉异常情况后立刻发出报警预警信息,通知技术人员实施应急处理方案,将风险隐患消除在萌芽状态。所以,急需开发出一套易于用户使用的潜艇智能运维系统。针对分散在各处的电子设备,构建起一个一体化网络,通过完善的传输协议,统一接收设备所有监控项的实时数据值,根据实际需求下发子系统的控制命令,方便技术人员快速查看设备的运行情况,提升环境的整体健康程度。智能运维系统自动执行例行任务,对所有可用资源进行检查,帮助人员及时发现解决问题,避免潜在的事故发生。系统选取Zabbix开源平台进行数据监测,采用不同方式展示设备的实时运行效果,使得用户无需关注底层技术细节即可排查出故障发生位置,并获取到故障设备的详细信息。系统前端基于React框架设计定制化界面,后端基于Flask框架提供逻辑处理方法,使用My SQL数据库存储业务执行所需的应用数据,在开发与正式运行过程中,均采取Docker容器方式直接部署环境。潜艇智能运维系统建立了一套综合网络业务监测平台,变原有分散子系统为集中,将潜艇内部核心设备与外部关键业务系统设备进行整合,接入运行状态与接口交互数据等信息,提供包括报警预警、故障溯源、设备配置、预防性维护等在内的多种应用功能。在实际上线后,整个系统能够稳定运行,各个模块的功能均可正常使用,改善了异常情况的处理流程,降低了设备管理维护的人力成本,提升了IT服务的可用性水平。

关键词： 区块链   基于属性的访问控制   工业物联网   分布式系统   超级账本  

摘要： 工业4.0之后,IIo T(工业物联网)的发展成为我国工业转型升级的关键途径,为了解决工业物联网环境下的访问控制问题,提供安全性更好的访问控制方案是十分重要的。基于区块链的访问控制是目前分布式访问控制的有效解决方案,且在工业物联网中也有许多探索。为解决上述问题,本文提出一种结合Hyperledger Fabric区块链架构的分布式ABAC(基于属性的访问控制)访问控制方案,同时基于LSTM(长短期记忆网络)提出一种预测ABAC访问控制策略中环境属性的方法,使得用户可以获取最低限度的访问权限,从而增加工业物联网环境的访问安全。在工业物联网的复杂环境下,ABAC相较于其他访问控制规则可以提供数量更少、粒度更细的访问控制;区块链与ABAC的结合,可以有效解决集中式访问控制的性能与安全上的限制;使用带签名的Token作为资产进行转移,可以对工业物联网复杂环境中各类设备以及应用进行访问,同时可以保证离开区块链网络交互的安全性;使用LSTM进行环境属性的预测可以进一步对用户访问进行限制,动态满足最小权限授予要求。此外,本文还基于上述方案实现了基于区块链的细化分布式ABAC访问控制管理系统。测试结果表明,本方案结合区块链可在大规模请求环境中保持高吞吐量,在分布式条件下高效达成共识,授权记录可追溯不可篡改;相较于前人的方案具有更高的安全性以及更细的策略粒度,且利用带签名的Token可以在一次ABAC验证后携带主客体以及环境属性限制脱离区块链进行访问,有效降低区块链系统负载同时保证访问安全性。

关键词： 协同操作   多机器人协作   分布式系统   自适应学习方法   力/位混合控制  

摘要： 多机器人系统凭借其自组织、可重构、工作空间大、任务适应性强等优势,受到越来越多研究者的关注。然而,机器人个体的简单组合不仅无法有效应对协作任务,反而可能因为目标冲突、操作力紊乱或感知与计算能力不足等问题导致机器人群体合作破裂。因此,研究多机器人协同操作控制算法,对于多机器人系统的安全、可靠、高效运行具有重要意义。本文关注多机器人抓取、搬运和装配等协同操作环节中普遍存在的轨迹跟踪任务和操作力维持任务的控制问题,基于分布式控制这一具有稳定性和敏捷性的范式进行控制器设计。首先总结了分布式多机器人协作中机器人建模、物体建模和交互过程建模方法,揭示了基本建模过程中对于物体几何参数和惯性参数的依赖性,结合物理模拟软件,阐明了参数不确定性对协作系统的影响。其次针对传统建模方式中过于要求物体参数精确的问题,提出了几何参数与惯性参数未知情形下的协同操作建模和分布式控制方法;利用前馈神经网络和自适应控制方法,构建了物体动力学未知和抓取矩阵未知状态下的在线自适应学习方法,同时基于操作力分解准则设计了轨迹跟踪任务的分布式鲁棒控制率。相较于最新的研究结果L2-adaptive方法,在相同的基准任务上缩短了收敛时间约66%,并降低了约63%的复合跟踪误差和82%的旋转误差,大幅提升了协作精度。最后针对已部署的机器人系统不具备力矩控制器的难点,设计了物体刚度和尺寸未知情形下的多机器人分布式柔顺控制框架,采用期望轨迹自校正的方法保证力跟踪无偏,并基于领导者—跟随者架构为不具备物体感知能力的机器人个体建立了期望轨迹估计率;与最新的研究结果DCC方法相比,在轨迹跟踪子任务无明显差异的情况下降低力跟踪误差约7%。仿真及实验结果表明,本文所设计的方法能够快速有效地解决物体未知时分布式多机器人协同操作问题,为实现多机器人协作系统在计算机服务器板件装配、自动搬运与建造、生活服务等领域的应用提供了新的途径。

关键词： 高速压力机   设备管理   状态评价   故障诊断   维修决策  

摘要： 随着人工智能技术的发展以及信息化建设的逐渐开展,现代工业也开始把传统工业和现代技术相结合,来提高产品质量、降低制造成本。设备管理是企业生产制造管理最关键的部分,日益引起管理人员的关注。但在压力机设备管理中还存在设备运行状态难以评估,设备诊断技术难以满足生产管理需求,预防性设备维修计划不够完善等。针对这些问题,本论文以JL21G-63型高速压力机为研究对象,对高速压力机设备管理系统中关键技术进行研究,其主要研究如下: 1)高速压力机状态评价技术研究。首先对高速压力机结构进行介绍,分析高速压力机状态评价指标,构建高速压力机状态评价体系。通过运用模糊综合评价方法,建立高速压力机状态评价模型;此模型采用层次分析法来计算评价指标所占的权值,运用三角分布计算评价指标对应评语集的隶属度函数,再以一组运行数据作为算例来验证模型的正确性,最后得到当前高速压力机设备的状态。 2)高速压力机故障诊断技术研究。对高速压力机常见故障进行介绍,分析高速压力机故障特点。提出了萤火虫优化的BP神经网络算法模型,其中BP神经网络的权值与阈值使用萤火虫算法实现寻优优化,然后运用该算法模型对离合器制动器故障进行诊断,通过仿真其诊断结果的准确率可达到89.167%。用常规BP神经网络和遗传算法优化的BP神经网络进行对比,萤火虫优化的BP神经网络误差较比其他两种要小,收敛的速度快,可更好的应用于高速压力机的故障诊断,为维修人员提供准确的定位。 3)高速压力机维修决策技术研究。通过考虑设备连续退化与突发退化情况来说明高速压力机的状态变化,分析马尔可夫过程的维修决策方式,构建了一个基于马尔可夫过程的高速压力机维修决策模型。将高速压力机的维修费用,日常维护费等其他费用考虑其中,以综合成本费用最小为目标,采用迭代法计算得出高速压力机在不同的状态下最优预计维修方式与维修时间。通过对维修方式和维修时间的组合与最优预计的维护方案进行比较来说明该模型的正确性,为维修保养的进行提供科学依据。 4)高速压力机设备管理系统的设计。根据之前对高速压力机设备管理系统中状态评价、故障诊断和维修决策的研究基础上,开发高速压力机的设备管理系统。对系统的总体需求分析,介绍高速压力机设备管理系统功能模块的设计,对其数据库的设计开发,最后运用Microsoft visual studio实现了对高速压力机设备管理系统的登录、主要的功能模块功能,并结合系统界面介绍了系统功能以及演示。

关键词： 异常检测   流聚类   果蝇回路机制   反习惯化机制   工业物联网   分布式系统  

摘要： 随着5G通信技术的高速发展,工业物联网系统在国家基础设施中得到广泛应用。其中异常事件的发生严重影响国安民生,大规模连接设备所产生的海量数据使得异常检测的对象从传统的静态数据集转变为具有无限、高维、快速传输特性的动态数据流,这给工业物联网中实时有效地进行流式异常检测带来了巨大挑战。因此研究出一种能够实时有效的异常检测方法对于保障工业物联网安全是非常迫切且有意义的工作。尽管当前工业界与学术界已经有许多相关研究成果,但是面对数据流时,异常检测技术仍存在以下一些问题:第一,数据流的概念漂移问题引起某些数据被误判为异常数据,导致异常检测率高于实际值;第二,数据流的“维度灾难”问题,在高维空间中,异常值通常表现为局部异常,数据在计算过程中进行了大量冗余计算;第三,针对复杂的日志流数据的隐性异常检测缺乏可靠的特定解决方案。因此如何高效的进行流数据异常检测已经成为了一个亟需解决的问题。针对上述问题,本文对当前流式异常检测技术进行了详细分析,在流聚类异常检测基础上,结合果蝇嗅觉神经回路机制,提出了一种基于果蝇嗅觉回路与流聚类的异常检测算法,并且基于分布式系统模式上,本文构建了一个工业物联网实时日志流隐性异常检测系统。通过系统实现与充分实验对比,证明了本文所提方法的优越性。本文主要贡献如下:(1)对于工业物联网数据流概念漂移问题,提出了基于缓存结构的工业物联网流聚类异常检测算法来缓解概念漂移问题,通过缓存结构结合动态递归更新函数来提升数据是属于异常数据还是发生了概念漂移的检测能力。(2)对于工业物联网数据流“维度灾难”问题,本文利用果蝇嗅觉回路机制的“赢者通吃”策略、习惯化特性,提出了基于果蝇反习惯化机制的工业物联网流聚类异常检测算法,该算法增强了同类数据的高聚合性,不同类数据的低耦合性;并且该算法构建了一种新的树形数据搜索方式,进一步提升了该算法的搜索效率。(3)对于复杂的日志流数据隐性异常缺乏特定解决方案问题,本文在分布式系统的模式上,构建了一个工业物联网实时日志流隐性异常检测系统。该系统使用了不同的规则库对日志流数据进行矢量化处理,并且使用了自适应算法选择机制进行数据源的异常检测,有效缓解了特定算法无法解决复杂的日志流隐性异常检测问题。

关键词： 设备管理   全员生产性维护   现场管理   自主维护   计划维护  

摘要： 设备是制造型企业的基础,而设备运行的好坏直接影响到设备的综合效率及维修成本,同时也影响到产品的产量和质量。技术装备是生产型公司的核心和获取效益的源泉,企业内的各种管理体系和经营方法都必须以生产线设备的正常无故障工作为核心,有效的技术控制手段能保证生产线设备正常且高效率运行的关键。怎样让这些设备在制造型企业中发挥其价值最大化、利用率最高、同时创造最大化的利润是需要企业思考的重中之重问题,这正是HA公司当前迫切需要解决的问题。全员生产性维护(Total Productive Maintenance,TPM)是一种先进的设备管理方法,在制造型企业设备管理中有很多成功的经验,因此,有必要引入TPM理论对HA公司设备管理进行优化,提升设备综合效率及降低维修成本,从而进一步提升HA公司的竞争优势。本研究以HA公司作为研究对象,通过对其设备管理现状的实地调查,指出了设备维修单件成本高、设备停机率高和设备综合效率低等主要问题,并进一步分析了问题的主要原因,指出HA公司应用TPM实施设备管理优化的必要性。接着依照TPM理论框架体系从5S现场管理、自主维护和计划维护三个层面设计了 HA公司设备管理体系优化方案。最后,从领导支持、建立配套的激励机制、建立人才培养体系和审计机制措施等四个方面构建了实施TPM的保障体系。TPM管理模式在HA公司的应用取得了良好成效,降低了设备维修单件成本和设备停机率,提升了设备综合效率,使公司的设备运行更可靠,研究成果对相同类型的制造型企业具有一定的借鉴价值。

摘要： 2017年，远景能源首台智能分布式风电机组竖立在江苏江阴临港开发区。140米高的彩色塔筒、徐徐转动的白色风轮与港口相映成趣，让人们看到风电开发新的可能。现在，江阴这一全国首个真正意义上的分散式风电项目群已经初具规模：截至目前累计投运14台，装机容量为3.16万千瓦。分散式风电的成功落地，不仅助力临港开发区成为竞争力一流的国际化开放园区，也使江阴成为全国能源结构转型的风向标：14台分布式风电机组使港区风电替代率逐年升高。其中，远景能源智能制造工厂依托自发自用的智慧能源风电场，到2022年替代率已高达92%。双碳目标下，

关键词： 医疗设备   信息化成熟度   评价体系   SPO模型  

摘要： 【目的】信息化是当前医院建设中极为重要的一种管理方式,医疗设备作为医院科研、教学、临床等工作的基础,对于医院整体的建设发展具有重要的作用。作为医疗卫生服务体系中医疗技术水平最高、管理最成熟的医院,三级医院推动着整个医疗体系医疗水平的提高。本研究对医院医疗设备管理信息化现状展开研究,提出并形成一套医疗设备管理信息化成熟度的模型,构建三级医院医疗设备管理信息化成熟度综合评估体系,以不断提高医院医疗设备管理实力,促进医疗服务水平的提高。【方法】本研究首先通过对既往文献与文件的研究,了解国内外医疗设备信息化管理的研究进展,熟悉成熟度与信息化评价模型,梳理出与医疗设备管理信息化评价有关的因素和指标,为研究奠定理论基础;其次通过专家咨询法与专家访谈,根据专家的意见和指标重要性评分,对指标框架进行修改和完善;最后通过实证研究,以调查问卷的方式对3家三级医院的医疗设备管理信息化成熟度进行评价,分析并比较医院当前的医疗设备信息化管理水平。【结果】本研究以结构-过程-结果(SPO)模型为基础,构建出三级医院医疗设备管理信息化成熟度评价指标体系的初步框架,其中包括基础能力、系统功能、数据管理、服务效果4个维度与15个指标。接着对来自生物医学工程、卫生管理和信息管理等领域的13位专家开展专家咨询,依据专家咨询结果对指标项进行筛选与修改,最终形成了包含4个维度与14个指标的评价指标体系,并结合基于CMM模型与DCMM模型所构建的成熟度等级指标体系,参考“三位一体”分级评估标准采用定量评分、整体分级的评分方法。应用评价指标体系编制了医疗设备管理信息化成熟度测评问卷,对武汉市内3家样本医院的医疗设备信息化管理现状进行调查,对指标的评分与整体级别进行了统计,发现医院在“服务效果”方面的管理仍需加强,并且仍有医院在推进信息化建设进程中忽视了医疗设备信息化管理的重要性。【结论】本研究以SPO模型为理论依据构建了三级医院医疗设备管理信息化评价指标体系,为衡量医院医疗设备管理信息化水平提供了有效的评价工具。指标体系的构建过程应用科学的理论方法,实施了规范的研究过程,这保证了指标体系的构建结果具有科学性和可靠性。应用指标体系对医院的医疗设备管理信息化成熟度进行评价,评价的结果验证了指标体系的合理和可靠。实证研究揭示了当前医院医疗设备信息化管理的不足之处,对后续进行医疗设备信息化管理改进计划和强化医院整体的信息化管理具有参考价值。

关键词： 智能点检技术   石油化工   设备管理   应用  

摘要： 随着科学技术的飞速发展,各种技术也在不断地改进和发展。石化设备企业应认识到设备维护对于确保合理发展趋势的重要性。机械设备本身的安全是安全生产工作的基础,只有保证机械设备向智能化系统的建设与发展,才能提高整体管理能力,防止人为的错误和遗漏。当前,大部分企业对于石油化工设备的管理工作主要采用的是智能点检技术,智能点检技术的优势较为明显,可以提升石油化工设备管理的效率与质量,但在实际的应用过程中,仍存在部分问题与缺陷,有待改进。所以,企业应重视智能点检技术的研究与管理力度,通过建立完善的机械设备规章制度和新技术的合理配合,作为机械设备问题及时性和有效性的保证,促进各个阶段更加合理的发展,有效提升石油化工设备的管理水平。随着智能维修技术和机制的逐步完善,石化设备公司的机器设备管理能力可能会提升到一个更高的水平。鉴于此,本文的主要内容是分析与研究智能点检技术在石油化工设备管理中的应用,为相关人员提供参考与借鉴。

关键词： 分布式系统   多机器人系统   机器人中间件   数据分发服务   远程过程调用   服务集成框架  

摘要： 多机器人系统是典型的分布式实时系统,在分布式机器人控制系统开发过程中,存在底层软硬件异构性强、通信实时性不足等问题。通过引入机器人中间件技术,建立接口和数据标准,采用合适的通信技术,可以实现对异构软硬件的兼容,解决由于异构性带来的信息孤岛问题并提高通信实时性。近年来,国外提出了ROS、Open RDK等机器人中间件,虽然由于技术选型不同存在通信模式单一,可扩展性不强等问题,但就成果对比而言我国对机器人中间件技术的研究还处于起步阶段。基于对机器人中间件技术的需求,本文设计并实现了一套基于数据分发服务(Data Distribution Service,DDS)的机器人中间件框架,提出了与之配套的功能接口及元数据表述规范,提出并引入基于DDS实现的远程过程调用通信机制框架Dynamic-DDS-RPC。最后在工业现场部署了基于该框架实现的中间件软件,对其设备加载、设备管理、数据传输、服务管理等各项功能进行了验证。本文的主要贡献如下:(1)通过对国内外多品类机器人的调查研究,抽象并总结出了一套机器人接口规范和机器人设备信息元数据描述规范。基于该抽象规范对机器人功能组件和数据进行封装和管理。(2)针对多机器人分布式系统存在的软硬件异构性强、组件复用度低、通信实时性不足问题,采用DDS技术和Web Service技术,设计实现了一套机器人中间件框架。该框架采用SOA架构,提供通用的接口和数据接入,对外暴露Web服务接口,解决了软硬件异构问题并增强了组件复用程度。同时框架提供基于DDS和基于本地多线程的数据通信功能,实现了微秒级的节点内外数据实时传输。(3)针对DDS技术难以支持服务组件的灵活配置和开发问题,及Web Service技术中存在的服务远程过程调用延时高问题,本文基于DDS发布订阅通信基础,设计了具有请求响应机制的服务框架模型Dynamic-DDS-RPC,实现低延时、可灵活配置机器人服务的远程过程调用功能,并将其结合在本文机器人中间件框架中。(4)基于文中提出的机器人中间件框架,开发了一套用于机器人的机器人分布式控制系统(Robot Distributed Control System,RDCS)中间件。通过将RDCS部署在实际焊接产线上,对国外ABB机器人和国内的杰瑞机器人进行接入和开发测试,验证了本文提出的机器人中间件技术的可行性。