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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： 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： 注记系统   文件查询   文件同步   文件系统  

摘要： 当前普遍使用的目录系统存在多分类文件目录创建困难和文件查找缓慢等问题,其原因是目录系统采用的是树形结构,先有目录结构再有文件,以结构为中心来管理文件。也就是说,目录系统中出现的问题起因于这种自上而下的设计方法。为了解决上述困难,人们发展了以元数据为基础的文件管理系统,它将丰富的元数据和文件进行关联,通过元数据进行检索来有效地提高文件查询速度。然而,元数据管理服务独立于目录系统,两个系统难以同步。基于第一性原理,本文采用自下而上的设计哲学,以文件为中心,提出了注记文件系统,即先有文件再向文件添加注记的方式将文件和其描述信息进行关联,达到文件目录系统和元数据注记系统合二为一的目的。注记文件系统将目录的结构信息转化为数据,使用数据库的方式来管理文件,实现了文件系统和数据库系统的合一,在解决多分类文件目录创建困难的同时提高了文件的查询效率。本文以文件查询中文件比较的次数为依据,分别对两种系统中文件查询中文件比较次数进行了理论值计算,计算结果表明注记文件系统所需要的文件比较次数更少。随后,设计了三组实验,分别为了验证在不同目录深度、文件个数和文件夹个数情况下两种系统的查询速度,实验结果表明在三种情况下始终是注记文件系统的查询速度更快,验证了理论计算的结果。在文件同步方面,最为著名的文件同步算法是RSYNC算法,该算法将数字内容进行分块,识别相同的块,只发送具有差异的部分,使得能够在网络资源有限的情况下高效地同步文件,随后许多研究者在RSYNC算法上进行了优化,改进了RSYNC算法的分块策略,并获得了显著的提升。可惜的是这些方式的同步效率还是不够理想,造成这种情况的原因是该算法会花费大量的时间去校验文件差异块,导致了同步效率不高。因此一些研究者设计了先进文件筛选的同步方案,及先把客户端和服务器端版本不同的文件筛选出来,然后有针对性地进行同步,但是这种方式需要将客户端的文件信息同步服务器端的文件信息进行比对才能筛选出版本不同的文件。针对这一问题,本文以注记文件系统为基础设计了一种文件同步方法,该方法结合注记文件系统可以使用注记对文件进行标记,并且可以使用注记对文件快速查询的特点,设计了三种特殊注记(“synchronous”注记、“modified”注记和“first”注记),分别对需要同步的文件、和服务器端版本不同的文件和第一次加入同步队列的文件进行描述。在发起文件同步时使用特殊注记快速地筛选出需要同步的文件,并对不同注记对应的文件使用不同的同步方法进行同步。最后以同步的速度为评估标准,分别对本文提出的文件同步方案和RSYNC进行了实验,实验结果表明,本文提出的文件同步方案效率更高。

关键词： 校园物联网   异构设备   设备管理   数据存储  

摘要： 随着物联网技术的快速发展,各种物联网设备被广泛应用在中小学校园的建设中。然而,校园物联网设备的通信协议及数据格式尚未形成统一的行业标准,这带来三个问题:(1)校园物联网应用开发中异构设备接口对接工作重复且繁琐,无法对应用层进行高效的开发。(2)基于异构设备开发的物联网应用系统垂直封闭且互相独立,应用碎片化问题突出,不利于设备的统一管理与控制。(3)设备数据格式的不统一及数据存储的分散,造成数据难以互通,数据孤岛问题严重。 为了解决上述问题,本文基于企业和学校的实际应用项目,采用微服务架构、Spring Boot框架、Java语言等技术设计并实现一套面向校园异构设备的中小学校园物联网开放平台。本文的主要工作内容如下: (1)总结物联网技术及校园物联网应用的发展现状,围绕校园物联网应用中存在的问题对平台进行需求分析,将平台的功能模块分为系统管理、设备管理、设备控制、数据处理、设备接入、安全认证及服务开放接口,完成平台功能框架。 (2)对校园物联网开放平台的整体架构及主要的功能模块进行分析设计。在接入层,通过整合了多种主流通信协议服务器,实现大部份设备的接入需求。在数据处理模块中,针对数据异构的问题,提出采用JSON数据格式对异构数据进行统一封装,并重点设计校园物联网数据存储模型,提出三层数据库存储结构,取代单一的数据库存储方式,将数据进行分类存储,提高数据的查询效率。在设备控制模块,通过屏蔽底层异构设备的通信及数据差异,实现对设备的统一控制。为促进校园物联网应用层的高效开发,基于RESTful API技术,设计一套平台功能开放接口,将设备控制、设备管理及数据查询等功能开放给应用层开发者,使开发者避免了重复繁琐的设备对接及管理工作,提高应用层的开发效率。 (3)通过平台功能界面图及部分源代码,详细说明平台主要功能的实现过程及效果。最后将平台部署在阿里云服务器,进行功能测试,分析结果表明该平台功能使用正常,达到本平台功能设计需求。

关键词： 设备管理   信息化   全生命周期   数字矿山  

摘要： 本文以钢铁矿山行业为背景,以现存的设备管理难题为研究方向,以河钢矿业为案例介绍设备全生命周期管理系统的创新实施与应用过程。设备全生命周期管理系统将设备前期、中期和后期进行一体化集成管控,并最终实现设备日常保养常态化、设备管理精细化、管理周期闭环化、成本控制精益化,大大提升了传统行业设备管理的信息化水平和管理效率,也为同行业者的发展提供了宝贵的实施经验。

关键词： 分布式系统   系统日志   异常检测  

摘要： 计算机软件行业的发展诞生了诸多复杂大型分布式软件系统,这些系统基本成为了IT行业的核心支撑。保证基础支撑软件系统的正常运行是重要且颇具挑战的任务。支撑软件系统的故障会造成巨额损失。因此在软件架构不断发展过程中,配套的通用或特定的监控软件也随之出现。监控软件每日会产生大量的系统监控数据,其中日志作为数据量占比最大的,信息最多的数据在运维领域发挥着重要作用。日志的价值密度低,数据量大的特点也使得日志分析存在巨大挑战。在智能运维研究方向中,日志异常检测方法研究是热门领域,因为日志中的异常内容一定程度上反映了系统异常。检测出的异常日志能够为运维人员提供更准确的数据参考。本文以日志异常检测为背景,以提升日志异常检测效果为研究目标,在日志消息内容处理,分布式系统日志检测应用方向做了以下研究工作:针对日志数据消息头信息利用不充分的问题,在理论上,本文提出了基于组件感知的日志异常检测算法LogC。LogC基于现有工作考虑了日志数据中更多的特征,将日志组件纳入考虑,利用组件感知分析机制以提高日志异常检测性能。LogC主要包含了两个阶段:将日志消息转化为日志模板序列及组件序列;输入两类序列到LSTM组合模型中用于检测异常日志。LogC仅需要正常日志数据进行训练。为衡量提出的LogC性能以及组件感知分析机制的有效性,在实验上,本文基于开源日志数据集HDFS与Thunder Bird,在相关研究问题上评估了LogC的性能。实验结果表明了在三个维度上(Precision,Recall,F1分数)LogC优于对比方法PCA,IM及Deep Log。平均F1分数达到了94.87%。进一步针对分布式系统模块间调用复杂,难以有效挖掘日志关联性的问题,在算法基于分布式系统的应用上,本文提出了融合链路的分布式系统日志采集分析与异常检测框架LogCT,其核心思想在于利用追踪信息构建日志序列特征并用于异常检测。LogCT以LogC检测算法为核心,结合了分布式系统链路追踪信息。异常检测的结果可帮助运维人员从日志数据上快速定位系统中的异常点,尤其是针对发现复杂的服务调用关系中的异常的场景。基于搭建的分布式系统运行平台中采集到的日志数据,对LogCT检测模块进行了验证。结果表明了组件感知分析机制的有效性以及LogCT的应用可行性。

关键词： 分布式系统   智能运维   故障定位   学件平台  

摘要： 随着云计算、边缘计算飞速发展,以微服务、新一代通信网络等技术为承载的分布式信息网络架构被广泛应用于互联网、电信等领域。分布式信息网络系统具有可靠性高、扩展能力强、资源共享、高性能等特点,成为当前信息通信系统必不可少的基础设施。然而,分布式系统拓扑复杂、节点间关联性强的特性也为其有效运维提出了挑战。当系统性能出现劣化或故障发生时,在复杂的网络拓扑中定位故障根因成为系统运维人员的重要需求,依靠运维工程师的经验排查和定位故障的方式具有极大局限性,已不适应当前复杂分布式系统的应用场景。智能运维技术(Artificial Intelligence for IT Operations,AIOps)为面向分布式系统的故障根因定位提供了非常有效的手段,也成为了研究热点之一。然而由于具有复杂的网络拓扑结构,系统中的故障传播现象频频出现。但现有方法忽略了节点间故障传播对定位的影响,缺少对传播行为的解释。而且,因不同场景下的故障机理和数据等情况不同,仅聚焦于单一场景下的研究,难以保证灵活性与复用性。本课题聚焦于分布式网络化系统的故障定位方法研究与实现,主要研究成果如下:1.针对解释节点间故障传播行为的挑战,本文提出了一种基于加权故障传播图的故障定位算法框架(Root Cause Analysis based on Weighted Fault Propagation Graph,WFPG-RCA)。在基于真实网络拓扑和故障期间的运维数据构建出故障传播图后,利用从多模态运维数据中挖掘的故障根因信息,赋予图中节点、有向边权重及物理意义,并通过根源影响力排序算法确定故障根源。最后,通过定位结果和传播图中边权重对故障传播行为做出一定的解释。实验结果表明WFPG-RCA方法在微服务、电商平台、承载网场景数据集中的定位准确率均优于其他基线方法,在实现精准定位的同时,兼具可解释性。2.针对不同场景下的故障定位方法灵活性差、复用性低的问题,本文设计实现了一个面向故障定位的运维学件平台。除了基础的数据管理功能,本平台引入多种故障定位算法以满足运维工程师在不同场景下的故障定位需求。同时,基于学件的思想对故障定位算法开放可调参数,并以图表+报告的形式展示不同参数下的结果以增强用户对定位学件的理解。此外,模型库的加入便于运维人员管理、优化模型,使得模型具备可演进的能力。最后,基于多场景的测试样例以及实际使用体验测试验证平台的实用性与稳定性,以保障平台的正常使用。

关键词： 点对点分布式系统   消息传播   MPR算法   TBB算法  

摘要： 消息传播作为点对点分布式系统中的一个重要机制,可以在无中心化的网络环境中达到节点间消息的一致性、可用性或分区容错性,从而使网络中的节点均能接收到正确的网络广播消息。在分布式消息传播机制中,消息的发送方和接收方不是单一而固定的,消息的发送方要被加以过滤处理,确保恶意的节点不进入消息发送机制中,否则,恶意的消息得到传播处理造成的后果是难以预知的。针对目前的消息传播机制中存在的不可信性、不一致性和高延迟问题,本文以可信广播算法为研究对象,基于可信、一致性与低延迟等指标展开研究,主要研究内容与创新点如下:根据节点覆盖度和信任度确定节点评价体系。根据节点与周围邻居节点的历史交互情况计算出该节点的信任度值,根据节点的消息传播范围计算出该节点的覆盖度值,综合考虑节点的信任度和覆盖度,选择信任度值高且覆盖度值适中的节点作为评价节点好的标准,构建出节点的评价体系模型,通过该评价体系模型选择中继节点以进行消息的传播。通过分析证明了该评价体系模型选出的节点在交互过程中遇到恶意节点的概率更小。根据改进的可信多点中继选择算法分发消息。消息发送者根据节点评价体系模型选取最信任的子节点和兄弟节点作为中继节点转发消息,同时按照相同的方式选择出候选中继节点。广播节点不再需要为每个子网络分配中继节点,中继节点将获取其子网络节点并将它们从节点列表中删除,任何中继节点都不会向可能由两个中继节点覆盖的子节点发送任何广播消息。实验表明,在执行延迟性能上,由本文改进算法组合而成的算法模型的执行延迟平均约减少了 0.01毫秒;在执行效率性能上,广播节点的带宽消耗约平均减少了 6.5%,一跳邻居节点或中继节点的传输消耗约平均减少了 0.8%。根据改进的移动节点调度算法执行节点调度。根据节点间距离(欧式距离)、节点移动方向、节点移动速度对节点进行优先级调度,如果子节点从网络中丢失,可以逐层向上级节点寻找网络覆盖以获取网络中的广播消息。算法计算量上与基于欧式距离调度算法在量级上一致;在消息传递性能上,PTBB+移动节点调度方案的网络消息未交付数量约平均减少了 6.9%。