信息能量一体融合关键技术与电厂实践案例

信息能量一体融合是将能量、信息这两大驱动人类文明进步的主线深度交织、相互促进,通过融合创新催生新需求、新模式、新业态。作为信息基础设施供应商,如何利用各种信息技术手段高效赋能行业,实现能效最大化是研究重点。本文阐述了信息能量融合的基本内涵,理论分析了信息流与能量流融合作用机理、协同优化设计两大关键技术。以电力发电为例,抽象出能效度量模型,给出关键影响因子,分析信息流、能量流在燃料管理、汽轮机发电等生产环节相互作用和协同优化的实现方法,并给出最终能效提升的实际效果。

针对基于SM3的HMAC的互信息能量分析攻击

提出了对应的互信息能量分析攻击,该方法结合了能量分析的基本原理和信息论的基础,利用能量泄露的中间值和能量迹计算两者的互信息大小,从而达到提取密钥的目的。利用该方法针对基于SM3的HMAC算法进行了实测攻击,实验表明,该方法可以成功恢复出SM3算法初始状态从而提取出正确的密钥,扩展了侧信道攻击的方法。

基于三维信息能量优化曲面造型与BP网络的IC图像噪声类型反求技术研究

IC芯片制造对受噪声污染的数字图像恢复技术要求不断提高。提出了基于三维信息能量优化曲面造型与BP网络的IC图像噪声类型反求技术,通过噪声图像空间矢量的推导,实现图像噪声点的空间曲面造型,并建立BP网络对于噪声空间曲面造型的数学特征进行识别,达到对图像噪声类型进行类型反求的目的。

基于最优Morlet小波的全信息能量熵提取及其在滚动轴承状态监测中的应用

为利用振动信号中隐含的冲击特征成分来反映轴承性能退化趋势，综合利用小波变换技术和全信息技术，提出一种基于最优Morlet小波变换的全信息能量熵提取方法．以最小Shannon熵优化Morlet小波形状参数，通过多源振动数据的小波变换系数，利用信息熵综合反映冲击特征能量在不同频带分布差异．滚动轴承全寿命数据的应用结果表明，全信息能量熵的变化趋势能够监测轴承状态的劣化过程，而伴随的早期故障检测可以提高轴承使用的安全性．

补偿生物信息能量刻不容缓

生命宏观和微观的存在决定了其能量也要从两个方面来供给.细胞不仅需要通常概念上的物质营养,它还需要另外一种＂营养＂,就是年轻、生长过程中的生物发出的生物信息能量,它是生命活动所需要的基本＂营养＂.人体内的生物信息能量状态和变化决定健康水平和与疾病斗争的能力.补偿生物信息能量为人类找到了逆转衰老延长寿命的有效途径.

基于信息能量同传的异构小蜂窝网络能效优化

研究无线信息和能量协同传输(SWIPT)异构小蜂窝网络的能效优化问题。在保证小蜂窝用户和宏用户通信质量、小蜂窝用户能量采集和小蜂窝基站传输功率等约束下,为实现小蜂窝系统下行能效的最大化,对小蜂窝基站发射功率和小蜂窝用户端功率分流系数进行联合优化。该问题属于非凸优化问题,通过变量替换对原问题进行等价转换,然后采用基于拉格朗日乘子的次梯度算法求解。计算机仿真结果表明,该联合优化算法简单有效。

补偿生物信息能量-自然新疗法

1什么是生物信息能量？ 能量是生命活动需要的动力，健康的源泉。人体不仅需要氧气、水、脂肪、蛋白质、碳水化合物以及各种微量元素等物质提供给宏观生命活动所需要的能量，人体内部还有一种维持生命基本存在的微观运动体系，

网聚信息能量 赋能百业千行

当前,信息化革命席卷全球,世界经济格局、利益格局、安全格局、治理体系变革进入关键时期。人工智能、量子信息、移动通信、物联网、区块链、大数据等新技术正加速突破,并彼此融合发展,逐步成为推动经济社会高质量发展的强大力量。2019年9月召开的第七届江苏互联网大会以"数说七十载网联新时代"为主题,围绕网络基础设施建设、核心技术创新、数字经济发展、网络安全保障等方面的新思路、新举措、新成就进行探讨,进一步对江苏互联网行业发展起到了积极推动作用。

基于功率分配器的大规模信息能量同传系统吞吐率优化

研究了基于下行无线信息和能量协同传输(simultaneous wireless-information and power-transfer,SWIPT)大规模多输入单输出(multiple-input and single-output,MISO)系统的吞吐率优化问题.该系统为时分双工(time division duplex,TDD)模式,同时移动站采用先收集后传输的协议.在下行信噪比(signal-to-noise ratio,SNR)和移动站的传输功率约束下,为实现上行吞吐率的最大化,对功率分配系数和下行传输时间进行了联合优化,由于该问题为非凸优化问题,采用基于拉格朗日乘子的梯度算法进行优化.最后,通过与单独优化下行传输时间算法的比较,验证了该联合优化算法的优越性.

基于功率控制环扰动的DC-DC变换器能量信息一体化研究

针对实现DC-DC变换器之间的信息交互较为复杂的问题,提出了一种基于功率控制环扰动实现其能量信息一体化的方法。通过在DC-DC变换器的传统功率控制环中叠加二进制频移键控(binary frequency shift keying,2FSK)信号作为扰动,将数据信息叠加到传统脉冲宽度调制(pulse-width modulation,PWM)信号中,使得该PWM信号同时包含数据信息,实现能量信息一体化。首先,给出基于2FSK的功率/数据双载波调制以及实时的滑动离散傅里叶变换(sliding discrete Fourier transform,SDFT)解调方案。然后,通过对Buck变换器的能量信息一体化模型进行小信号建模与分析可知,降低输入阻抗可提升通信的信噪比。最后搭建一个由两个Buck变换器并联的实验装置进行验证。实验结果表明在稳态和负载突变的工况下均可实现3 kb/s的稳定通信,验证了所提方法的可行性。该方法使得DC-DC变换器能同时进行功率变换和数据传输,提升数字化和智能化水平。

基于分离通道的同步无线能量信息传输系统优化

针对单通道能量信息并行传输系统信息传输速率较低、能量传输损耗大、系统设计方法复杂等问题,本文在已有研究的基础上,基于互感耦合理论,设计了一种利用新型的多线圈磁耦合机构实现能量传输系统和信息传输系统分离设计的新方案。多线圈磁耦合机构作为电能和信息传输的通道,可以传输不同频率、不同幅值的电能和信号。数字信息经幅移键控调制后加载到信息传输回路中,在不影响能量传输的前提下,实现信息的实时、双向、高速率传输。通过有限元分析软件对所设计的磁耦合机构进行磁场特性分析,利用仿真软件分析能量传输系统的关键电气参数变化,以及电能传输对信息传输的干扰,确定所提方案的可行性,最后搭建实验平台验证所提方案的正确性。在能量传输频率100 kHz、正向信息载波频率1381 MHz、反向信息载波频率1923 MHz的情况下,实现了能量传输效率8935%、正向信息传输速率4289 kbps、反向信息传输速率5999 kbps的能量信息并行双向传输。

基于能量信息协同调控的LED智能调光技术

针对当前LED照明系统对智能化的迫切需求和对成本的高度敏感,而现有智能化调控方案在成本和可靠性等方面存在不足等问题,提出一种基于电力电子变换器能量信息协同调控的LED智能调光技术。该技术基于电力电子变换器驱动的LED线性调光照明系统,采用四进制差分相移键控(Quaternary differential phase shift keying,QDPSK)对公共直流母线上的开关纹波进行信息调制,从而在不额外增加硬件成本的条件下,实现四进制数字信号的调制、耦合与传输。从通信视角解构了DC/DC变换器的基本工作原理,揭示了LED调光系统中能量信息协同调控的实现方法,并以隧道LED照明系统的智能调光为例,围绕系统结构、通信协议、噪声干扰、通信速率等方面展开了具体分析。最后,搭建试验平台验证了所提方法的可行性。

IRS增强信息与能量同传赋能物联网的鲁棒公平性资源分配算法

针对6G物联网中信道误差影响与用户采集能量的公平性问题,该文在用户信干噪比受限、发射功率约束和反射相位模一约束的条件下,研究了智能反射面(IRS)辅助的信息与能量同传(SWIPT)系统中公平性采集能量最大化问题。为了解决该非凸问题,分别运用Schur-Complement和S-Procedure将无限维约束转换为有限维的矩阵线性不等式,然后利用罚函数和连续凸逼近的方法将难以求解的原问题转化为标准的凸优化问题,进而提出了一种迭代的鲁棒公平性能量采集算法。数值结果表明,所提鲁棒优化算法能够明显提升网络采集的公平性能量。

基于累积剩余信息能量的图像阈值分割法

Shannon定义的信息熵是一种度量信息不确定性的方式,Onicescu定义的信息能量是一种度量信息确定性的方式,信息能量与Shannon熵呈现一种对偶关系。累积剩余熵是使用累积分布函数替换Shannon熵的概率分布函数来度量信息不确定性的方式,基于此,提出一种新的度量信息确定性的方式——累积剩余信息能量,并将累积剩余信息能量应用于图像的阈值分割。为了克服累积剩余信息能量自身存在的计算复杂、效率低的缺点,使用递归算法提升图像阈值分割的运行速度。与经典的最大熵阈值法等相关阈值分割法的对比实验结果表明,所提方法对于自然图像与细胞血涂片图像分割均具有一定的优越性。

大功率高速激光无线能量信息同传技术

激光通信及激光能量传输技术都以激光为载体,进行空间传输,将能量和携带信息传递给远端设备,在系统构成上具有天然共同点,因此,在同一套系统内实现激光通信/传能两种功能,必将成为未来系统能源信息传输的有效手段,将优化系统构成,提高系统效率。文章研究了激光无线能量信息同传技术,对激光能量信息同传机制、同传机制下激光信号调制解调、高效率光电转换技术,提出高效能量信息同传系统设计方案,研制了火箭地面激光传能通信一体化样机,实现25 m传输距离,激光无线供电461W,激光无线通信速率500Mbps,为下一步高效激光无线能量信息同传系统发展提供解决思路。

基于算力-能量全分布式在线共享的5G网络负荷管理策略

5G与边缘计算等信息基础设施海量部署造成运营商用电成本上升,需推动边缘网络与电网的能量互动以节能降本。现有研究重点关注边缘网络参与日前经济调度,未考虑可再生能源和网络流量双重随机性造成的网络能量供需不平衡问题。针对强随机环境下的网络负荷管理问题,提出面向虚拟化边缘网络的能量实时管理策略。首先,以网络用能成本最小化为目标,构建联合网络资源管理、储能充放电与能量共享模型。其次,针对未来网络信息未知无法直接求解的问题,提出基于随机对偶次梯度法的在线管理策略。然后,针对资源共享涉及运营商隐私问题,提出全分布式的计算资源与能量协同共享算法。最后,仿真验证表明,所提在线算法在无需先验知识的前提下有效减少了5G边缘网络的用能成本。

基于信息能量的圆形直方图断点选择及阈值化和彩色图像分割方法

运用彩色图像色调、饱和度、强度(HSI)模型的H分量进行彩色图像阈值分割是一个新的彩色图像阈值化方式。考虑到H分量是一个圆形直方图,将圆形直方图断开为线性直方图,然后采用线性直方图阈值分割法进行阈值选取是一种有效途径。在信息论中,信息能量是Shannon熵的对偶,首先引入线性概率分布的累积分布信息能量概念,基于此来确定圆形直方图的断点;然后给出线性直方图上的信息能量阈值法,并基于此实现H分量圆形直方图的阈值选取。相比于基于对数运算的Shannon熵阈值选取准则,基于平方运算的信息能量阈值选取准则具有表述简单、运算速度快的优点。

基于能量信息耦合梯度调节机制的图像修复算法设计与应用

为了克服当前图像修复算法主要依靠图像的置信度信息来获取优先修复块,忽略了图像的能量信息,导致修复结果中存在不连续及伪吉布斯现象等缺陷,设计了基于能量信息与梯度调节机制的图像修复算法;首先,通过区域能量函数来求取图像的能量信息,以计算待修复块的优先权信息,得到优先修复块;然后,基于图像梯度模值,建立梯度调节机制,以调节样本块的大小,获取与图像纹理相适应的样本块尺寸;引入平方差求和(SSD)函数,以确定最优匹配块;最后,通过像素点间的差异性,构造相似惩罚因子,以更新置信度项,完成图像的修复;实验结果显示,在所提算法中将变化阈值取值为0.5时,较当前图像修复方案而言,所提算法具备更好的修复性能,所得到的修复图像拥有更好的纹理连贯性与更高的结构相似(SSIM)值;当对像素丢失比例达到50%的图像进行修复时,较对照组算法而言,所提算法修复图像的SSIM值分别提高了6.5%和17.5%。

基于正交频分复用-多进制正交幅度调制的DC-DC变换器能量信息一体化技术

电力电子变换器通过功率与数据信息的复合调制,可使其在电能变换传输的同时进行数据信息的传输,从而实现能量信息一体化。该文以交错并联DC-DC变换器为研究对象,提出基于正交频分复用-多进制正交幅度调制(OFDM-MQAM)的能量信息一体化方法,并详细介绍变换器进行OFDM-MQAM的原理和具体实现方式,使能量信息一体化传输中的通信速率得到提升。建立变换器传输电能和信息的数学模型,在模型基础上计算分析输出电压纹波与数据信息传输的关系,并以此提出带有码元组合补零环节的OFDM-MQAM,大幅优化通信所引起的电压纹波。此外,针对多路载波引起的相位延时,通过所设计的解调环节避免OFDM系统的信道间和符号间干扰。最后通过一台交错并联的5 V/10 V Boost变换器完成了技术方法的实验验证。

计及信息-能量耦合节点重要度的主动配电网灾后孤岛划分方法

针对自然灾害导致的主动配电网连锁故障问题,提出了一种计及信息-能量耦合节点重要度的主动配电网灾后孤岛划分方法,以实现对重要节点的持续供电。基于电力网络与电力通信网的耦合关系,以电力网络为基础网,构建分布式信息物理系统的网络架构,并结合能量流与信息流二者的业务特征,通过主客观相结合的赋权方法得到耦合节点的重要度;基于全局信息发现模型,通过局部信息交换获取全局信息以完成孤岛划分模型输入参数的获取,满足灾后的通信需求;通过控制自动开关设备、分布式电源(DG)和储能的开关状态,将主动配电网划分为多个由DG或DG与储能协同供电的微电网,以实现等效恢复负荷的最大化。通过算例仿真验证了所提方法的有效性。