基于云-边-端协同的区域级风电场大数据中心数据管理框架及优化运行方法

区域级风电场大数据中心面临运行能效低、交互性差、资源重复建设等问题,难以满足数字化特征凸显的新型电力系统对数据实时计算、绿色计算的需求。该文系统性梳理了风电场大数据中心典型数字化业务的类别、算力敏感性特征和可调节潜力,构建了基于云-边-端协同技术的数据管理架构,从数据交互、业务执行、资源调度和质量治理4个维度提出了大数据中心优化运行方法。算例仿真分析了所提架构在数据传输、存储和能耗等方面的性能,结果表明:相较于集中式架构,云-边-端协同可为大数据中心云服务器节约350%的存储容量,降低21.04%的能耗,验证了所提架构在实际工程中应用的有效性和合理性。

基于Lissajous轨迹的电能质量扰动边-云协同高效辨识框架

边缘计算的就地实时诊断模式能够有效解决传统电能质量扰动云集中识别模式存在的强信息时延问题。针对当前电能质量扰动边-云协同辨识方法中识别算法普适性差、训练模型规模庞大且下发边缘端会造成精度缺陷的难题,提出了一种基于Lissajous轨迹的电能质量扰动边-云协同辨识框架。首先,根据图像处理领域最新进展,提出了基于双相Lissajous轨迹的视觉转换方法,将扰动信号转换成具有特殊形状的轨迹图像。然后,为了在增强特征捕捉能力的同时降低计算复杂度,开发了一种轻量级循环挤压卷积神经网络以执行主辨识任务。通过边-云共享权重参数,所提框架能够实现扰动的实时辨识。为持续优化模型性能,设计了一个更深层的云端网络以辅助模型更新。最后,基于IEEE标准仿真数据集和变电站实测扰动数据集验证了所提框架的有效性。结果表明,该框架在取得优异扰动辨识泛化性能的同时,实现了云端与边缘端识别模型的同步轻量化,并通过边-云权重交互避免了训练模型下发所造成的性能损失。

云-端协同网络计算中基于深度神经网络的任务卸载策略

随着万物智联的发展,新一代网络技术与“智能+”技术发展迅速并呈现多技术交融的趋势。由于智能终端数量剧增、用户数据爆炸式增长等因素,造成云计算数据集中处理时出现响应时间长、网络拥塞、任务时延大、难以保障用户服务质量和系统服务能效等问题。基于启发式算法的深度神经网络,综合考虑应用响应时间、计算能耗,提出一种云-端协同网络计算中基于深度神经网络的任务卸载策略,以期为用户和服务提供商提供快速、高效的计算服务。

长周期地震动对SRC框架-RC核心筒混合结构协同工作的影响

长周期地震动因含有丰富的低频成分易使(超)高层建筑等长周期结构发生严重震害。SRC(steel reinforced concrete)框架-RC(reinforced concrete)核心筒混合结构作为广泛应用于高烈度区的双重抗侧力结构体系,确保其强震下的协同工作是实现多道抗震防线,形成合理破坏模式的关键。该文通过与普通地震动对比,阐明了远场长周期地震动对SRC框架-RC核心筒混合结构协同工作的影响规律,并基于谐振激励下的结构动力分析模型及经验模态分解初步揭示了其内在机理。算例分析结果表明:受低频特性影响,远场长周期地震动作用下结构框架剪力分担率与底层倾覆力矩占比明显大于普通地震动,最大框架剪力分担率所在楼层与普通地震动相比出现下移,且当峰值加速度增至400 gal时,SRC框架中下部楼层剪力分担率超过40%,底部倾覆力矩占比超过70%,按照现行规范设计的SRC框架将难以保证远场长周期地震动作用下结构的抗震安全;激励频率对于SRC框架-RC核心筒混合结构协同工作的影响与振型参与方式有关,低频激励(周期为0.5倍~2.0倍结构基本周期)下结构响应主要受低阶振型主导;远场长周期地震动的卓越分量是导致框架剪力分担率增大的原因。

基于分布参数模型的摇摆墙-框架结构协同性能分析

为了研究自复位摇摆墙-框架(rocking wall-moment frame,RWMF)结构的协同工作性能,利用所提出的分布参数模型对自复位RWMF结构的协同工作原理与基本影响规律进行研究,建立并求解了完整的静力和动力方程;得到RWMF结构的侧移、内力和各阶动态响应的闭合解,通过参数分析研究框架与摇摆墙(rocking wall,RW)之间的刚度特征值λ和RW底部旋转约束R_(f)对协同性能的影响,并采用层间位移集中系数(inter-story drift concentration factor,DCF)量化RW与框架之间的协同性能。结果表明:RW的设计应满足λ<10,否则,RW对协同性能的影响将微乎其微;当λ值适中时,RW底部约束可以增进协同作用,R_(f)>5后,其约束的继续增大不会再增进RW与框架间的协同效果;当λ和R_(f)取1≤λ≤5∩0.1<R_(f)≤10时,自复位RWMF结构可以在分布均匀性和减小主体框架损伤之间实现平衡,达到最优的协同性能。

边缘计算环境下电网云-边协同优化调度方法

常规的电网协同优化调度方法以模型预测为主,未考虑动态特性对电网调度的影响,降低了电网优化调度的经济性。对此,设计边缘计算环境下电网云-边协同优化调度方法:提取电网云-边协同运行负荷特征,根据电网内部用电负荷与发电出力特征向量,确定电网的电能交换功率;基于边缘计算构建电网云-边协同优化调度模型,配置电网运行中的可中断负荷与备用容量,对电网切除部分提供经济补偿,从而满足电网稳定运行需求;根据电网的特点与实际需求,确定合适的调度周期,并考虑历史数据与实时数据,调整周期式电网调度平衡约束,从而满足调度优化需求。采用对比实验,验证了该方法调度效果更佳,能够应用于实际生活。

云-边-端协作网络中的细粒度任务调度策略

针对已有的任务卸载及调度方案大多计算过程复杂、易忽略任务多属性及子任务间可并行性等问题,设计了一种云-边-端协作网络中的细粒度任务调度策略。构建了一个涵盖云-边-端三层的网络架构并引入SDN(software defined network)来实现高效的网络信息管理和边缘负载均衡。提出了包含两种任务服务模式(整体服务模式、分割服务模式)及三种执行机制(云执行、边执行、端执行)的任务调度策略:对于整体服务模式下的任务,设计了一个时延与能耗联合优化的优化问题来获取对应任务的最佳执行机制;对于分割服务模式下的任务,利用改进的动态列表调度方法设计了一种子任务调度并行度最大化(subtask scheduling parallelism maximization,SSPM)算法来最大化分割后被调度子任务的并行度。在NS-3平台上进行仿真实验,仿真结果表明该策略的性能表现优于其他对比方案。

基于“云-边-端”架构的锂电池表面缺陷检测系统设计

针对现有锂电池表面缺陷检测存在的实时质量把控难、设备成本高等问题,提出一种基于“云-边-端”架构的锂电池表面缺陷检测系统设计,该架构设计在企业私有云完成缺陷检测模型的训练和发布以及生产数据的管理,将融入Shuffle Attention模块改进后训练的YOLOv8算法模型部署到边缘端嵌入式设备中,在边缘侧完成对锂电池表面缺陷的检测,部署KubeEdge框架进行边缘端和云端设备通信和管理,实验结果表明,该系统不仅能够满足实时性高精度的检测要求,同时便于部署在价格低廉的嵌入式设备中,在工业应用中显示出一定的实用价值。

基于“云-边-端”的工业控制系统网络安全防御体系设计

在工业4.0的浪潮中,工业控制系统正面临着由数字化、互联网和智能化技术引领的深刻变革。现有的工业自动化架构存在限制,迫切需要向更灵活、更高效的“云-边-端”协同架构转变。以《工业控制系统网络安全防护指南》为指导,从技术、管理和运营等多个维度剖析“云-边-端”协同架构面临的安全风险并进行分析。聚焦防护指南的核心原则,并融入信息安全等级保护的评估实践,构建了一个全面而可靠的网络安全防御体系。

基于放置分发阵列的云-边-端通算融合架构

随着6G的发展,云端、边缘端和终端节点间的协作是当下的研究热点,而Map Reduce则是面向大规模数据处理的并行计算模型。将Map Reduce与云-边-端架构相结合,提出基于放置分发阵列的云-边-端协同计算和传输设计架构。该架构充分利用云端和边缘端丰富的计算和存储资源,在边缘端和终端部署冗余计算任务,借助多播编码,成倍地减小云-边链路和边-端链路之间的通信负载,从而实现云-边-端之间通信与计算的协同,高效地服务终端的计算需求。

RFID物料主动感知的车间AGV云-边协同计算框架模型

针对智能车间制造物联产生的物流状态数据低延时传输与高效率响应的计算服务需求,提出一种RFID物料主动感知的车间AGV云-边协同计算框架模型。讨论AGV状态数据采集与信息交互、边缘侧RFID数据处理、云-边协同计算等关键技术。案例研究表明:生产物流过程数据可在计算模型的AGV边缘端和云端两个层面进行协同处理,实现主动感知与自主决策,为车间的自治化、智能化提供支持。

“云-边-端”协同的智能采油生产物联网系统研究

油气生产已进入“全数、全息、全智”的时代,物联网、大数据、人工智能技术和采油工程深度融合形成新型的智能化采油技术。本文构建了“云-边-端”协同的油气生产物联网系统平台及智能采油生产监测调控系统。通过在系统平台部署智能化生态服务模块,可以实现云能力延伸边缘、边缘数据快速传输上云,同时支持多网络接入和应用服务协同,支持AI算法在边缘和端侧部署及升级;应用“云-边-端”协同的液控/电控的智能采油生产物联网系统可以实时感知油藏注采生产动态,实时遥控注水井分层配注、油井分层开采、举升系统运行。

基于“云-管-端”协同的智能家居自适应系统的设计与开发

近年来,物联网技术应用引起了大众的重视,智能家居系统较大改善了人们的生活。但目前部分智能家居系统的智能设备还主要依靠远程接入访问的方式进行人工操作与控制,智能设备缺乏自适应能力。本文采用“云-管-端”共同协作方式,设计、开发并部署了一个具有自适应功能的智能家居系统。经验证,该系统能较好地对动态场景进行自适应操作。

基于云-边-端架构的城市轨道交通智能运维系统

在城市轨道交通网络化运营大背景下,设备智能运维需求愈加迫切。提出基于云-边-端架构的城市轨道交通设备智能运维系统,采用云边协同技术,将云中心的部分功能下沉至边缘侧,充分发挥云计算技术与边缘计算技术的各自优点,实现对终端数据的快速响应和有效利用。该系统集设备监测平台、设备健康管理平台、设备智能分析平台、应急指挥平台、专家系统为一体,具备设备状态在线监测、设备健康度评估、故障智能诊断、故障预测、智能分析、应急指挥调度等功能,可以降低设备故障率,提高设备运维效率,保障轨道交通线网的安全运营,对提升设备智能运维水平具有参考意义。

pH和近红外光双响应的包裹二硫化钼纳米片和阿霉素的金属-有机框架ZIF-8用于肿瘤化学/光热协同治疗

利用金属-有机框架材料ZIF-8包裹二硫化钼(MoS 2)纳米片和阿霉素(DOX)构建一种可通过酸性pH和近红外(NIR)光双触发的肿瘤化学/光热协同治疗体系。首先,通过水热反应和超声处理制备粒径为~100 nm、厚度为0.3~1.4 nm的MoS 2纳米片。然后,通过一步法将可酸降解的金属-有机框架ZIF-8包裹在所制备的MoS 2纳米片上,并同时装载抗肿瘤药物DOX,形成装载DOX的ZIF-8包裹MoS 2纳米复合物(DOX/MoS 2@ZIF-8)。将该纳米复合物应用到肿瘤细胞的化学/光热协同治疗:当处于酸性条件(例如:溶酶体中pH大约为5)和NIR激光(780 nm,2.1 W/cm 2)照射的情况下,DOX/MoS 2@ZIF-8纳米复合物上包裹的ZIF-8金属-有机框架会发生酸降解,释放出所包裹的DOX,细胞质中的DOX可以进入细胞核中诱导细胞凋亡;同时,MoS 2纳米片能够将光能转换为热能,光致高温同样能诱导细胞凋亡,因此,化学/光热协同肿瘤治疗得以实现。细胞存活率试验证明:该DOX/MoS 2@ZIF-8纳米复合物在SMMC-7721细胞上表现出良好的化学/光热协同治疗作用,能够对肿瘤细胞进行高效地杀伤。

外钢框架-混凝土核心筒结构协同受力性能研究

为掌握外钢框架与混凝土核心筒协同工作的受力性能,对20个外钢框架-混凝土核心筒混合结构计算模型进行了静力弹塑性分析。总结了混合结构受力全过程、变形能力及影响因素、框架剪力沿高度分布的规律,得到了框架剪力最大层的位置。讨论了框架剪力的变化规律以及框架的强弱对框架剪力的影响。从框架作用力的变化解释了框架与核心筒之间剪力重分布的原因;研究了框架剪力最大层和底层框架柱的受力情况,提出了钢框架受压角柱在混凝土核心筒破坏前不出现受压破坏的要求以及限制外钢框架角柱轴压比的建议。

MOF-74协同膨胀阻燃EVA及其性能研究

将一种镍基金属有机框架材料(MOF-74)与焦磷酸哌嗪(PPAP)及三嗪成炭剂(CFA)以一定的质量比均匀混合后加入到乙烯-醋酸乙烯酯树脂(EVA)中,制备阻燃EVA材料并对其性能进行了表征。结果表明,PPAP/CFA(IFR)的质量比为3∶1,添加量为19%(质量分数,下同),材料在垂直燃烧测试时通过了UL 94 V-0级,极限氧指数(LOI)为26.9%;当IFR/MOF-74的质量比为97∶3,添加量为18%时,材料就能通过UL 94 V-0级,LOI值为27.1%;锥形量热测试表明,MOF-74的加入有效降低了材料的热量、烟气及一氧化碳的释放,表现了良好的协同阻燃作用,同时提高了阻燃剂与聚合物的相容性,使得阻燃EVA材料保持了良好的力学性能。

基于云-雾-边缘协同的变电站图模自动更新控制研究

在能源互联网的背景下,由于海量感知层节点的接入,能源互联网的数据量和数据类型急剧增长,集中数据处理对变电站图模的更新产生了较大影响。为此,提出一种基于云-雾-边缘协同的变电站图模自动更新控制措施。设定间隔规则和存储规则,重设雾层,采用应用层、雾层和云层的3层配置方法,处理应用层和中心云节点之间的数据计算,雾端计算能够代替云层计算的全部或部分功能,从而有效降低了图模自动更新处理对计算设备的性能要求。基于此,重新分配云层数据,并自动更新不同层级信息素,完成变电站图模自动更新控制。实验结果表明:当信息采集点接入量增多时,研究方法应用下信息承载量仍高于1000kbit,在实验过程中该方法的平均执行耗时始终低于0.4s。实验结果说明该方法能够在数据量显著增加的情况下,保持平稳的数据更新,并且稳定输出。

技术-制度协同视角下广西陶瓷产业突破低端锁定对策研究

广西陶瓷产业面临科技创新水平低、缺乏自主品牌以及产品附加值低等低端锁定困境。基于技术-制度协同的视角构建产业反低端锁定的理论框架,对广西陶瓷产业技术创新水平现状进行深入分析,在此基础上,从技术与制度协同发展的顶层设计、产学研协同创新等角度提出广西陶瓷产业反低端锁定的对策建议。

带斜撑巨型框架-核心筒结构协同分析的哈密顿对偶体系

在连续化假定的基础上,将带斜撑巨型框架与核心筒分别等效为底端固定、上端自由的悬臂梁,等效后的悬臂梁具有弯曲刚度和剪切刚度。将楼板等效成刚性连杆,建立带斜撑巨型框架-核心筒高层建筑结构协同分析的计算模型。在哈密顿力学体系下对结构进行分析,导出哈密顿正则方程,采用精细积分法求解结构在侧向力作用下的位移与内力。用这种方法对带斜撑巨型框架-核心筒结构进行协同分析,理论推导思路清晰、过程简捷,数值计算易于编程、精度较高。采用本文方法对带斜撑巨型框架-核心筒高层建筑结构进行协同分析,可以准确把握结构的整体受力性能,在初步设计阶段对结构方案进行试算和快速分析。