基于数字孪生的变电设备运维系统及其构建

针对变电设备周期状态管控难、运检效率低等问题,基于数字孪生理论,构建基于真实变电设备运维的数字化模型及系统。首先,在信息层建立能反映变电设备换流变、调相机、GIS（Gas Insulated Substation）这3类设备真实状态的数字孪生体;其次,基于换流变、调相机、GIS历史大数据,通过数字孪生体的变电站设备进行统计分析,并根据采集的实时数据、运维数据来预测变电站设备下一时刻的状态,使变电设备实现实际变电站内物理层与信息层数据的融合;最后,以变电站设备运维为对象,采用信息物理融合系统进行运维数据的集成和同步,形成最终变电设备运维数字孪生框架系统。相关研究表明,运用数字孪生技术可以对变电设备运维系统运行效率的提升和对变电站整体智能化提供强有力的技术支撑。     

基于胶囊网络的异常多分类模型

国网公司日益庞大的服务器集群产生的大量生产运行数据,以及实时分析各类设备、系统产生的海量监控数据成为电力IT运维工作的新挑战。异常检测技术作为智能电网信息运维工作的关键技术,可以有效检测运维故障并及时告警,避免损坏敏感设备。目前一些传统异常检测方法检测的异常种类少且精度低,导致故障发现不及时。为了应对这一挑战,提出了基于胶囊网络的多维时间序列异常多分类模型NNCapsNet。首先,应用无监督算法结合专家知识对电网营销业务应用服务器性能监控数据进行预处理和标注。其次,引入胶囊网络进行分类和异常检测。五折交叉验证的实验结果表明,NNCapsNet在包含15类异常的数据集上实现了91.21%的平均分类准确度。还在包含2万条监控数据的数据集上与4个基准模型进行了对比,NNCapsNet在关键评估指标上均取得了较好的结果。     

基于日志数据的分布式软件系统故障诊断综述

基于日志数据的故障诊断指通过智能化手段分析系统运行时产生的日志数据以自动化地发现系统异常、诊断系统故障.随着智能运维（Artificial Intelligence for IT Operations,AIOps）的快速发展,该技术正成为学术界和工业界的研究热点.本文首先总结了基于日志数据的分布式软件系统故障诊断研究框架,然后就日志处理与特征提取、基于日志数据的异常检测、基于日志数据的故障预测和基于日志数据分析的故障根因诊断等关键技术对近年来国内外相关工作进行了深入地分析,最后以本文提出的研究框架为指导总结相关研究工作,并对未来研究可能面临的挑战进行了展望.     

面向电力通信可穿戴多点远程协同运维的视频速率优化方法

电力通信网现场运维对于电力通信网以及智能电网的稳定和有效运营至关重要，为了保证电力通信网现场运维作业质量和提高运维作业效率，提出了一种多点远程协同视频通信架构，基于Openfire和WebRTC搭建了即时通信系统，促进运维作业消息的流通，提高运维作业效率。针对目前WebRTC的拥塞控制算法不能根据网络情况实时、准确自适应视频流数据发送速率，在基于时延的拥塞控制算法和基于丢包的拥塞控制算法的基础上，提出了一种基于网络质量感知的视频速率优化方法，该算法能够有效感知网络质量并优化视频发送速率。提供了对提出算法的实验评估，并通过模拟结果提供了与WebRTC适配的拥塞控制算法的对比分析。     

企业离散式智能设备预测性维护综述

针对智能设备的大量使用且缺乏根据监测大数据进行故障自动分析、判断与处理的问题,研究了基于物联网技术、大数据技术、边云协同技术的智能设备预测性维护框架和模式.提出针对非智能设备安装传感器实现设备智能化的方法.指出边缘计算负责设备工况数据的实时采集、分析,可快速甄别设备故障并实时报警;云计算聚焦同类设备运行海量历史数据的挖掘和分析,形成故障自动预测分析和诊断模式并下载至智能边缘设备.在研究了模型驱动、数据驱动、概率统计驱动、数字孪生和概率数字孪生驱动等故障预测模式后,提出了采用数据驱动的多层级数据融合模式,为制定企业性智能设备维保方案提供借鉴作用.     

选煤设备远程故障预测系统设计

针对目前选煤设备故障预测存在设备监测数据转换方法不统一、单一的故障分类模型难以满足多种故障类型预测要求、故障分类模型无法在线更新和修正等问题,基于远程运维模式,设计了一种选煤设备远程故障预测系统。通过对选煤设备传感器数据进行预处理,生成规范的全信息并输入至多种故障分类模型,通过加权计算总体故障指标,并利用综合决策获得故障预测结果,可为智能化选煤厂设备全生命周期管理提供技术支撑。应用结果验证了该系统的有效性。     

面向自适应巡航控制的数字孪生仿真系统研究

针对传统仿真方法在测试内容、效率和成本等方面的挑战,提出面向自适应巡航控制的数字孪生仿真系统（Adaptive Cruise Control Twin Simulation System,ACC-TwinSim）。采用CarSim和MATLAB的Simulink工具,构建了自适应巡航控制的虚拟仿真场景,同时利用数字孪生技术实时模拟和监控物理系统,通过rtamt库验证自适应巡航控制仿真系统的行为规范,提高了测试的效率和实验的可靠性。     

基于互联网平台的配电网智能化运维管理模式

为了有效运维管理配电网, 获取配电网运行状态的全部数据以及配电网中电力设备可能出现异常及故障的情况, 提高配电网经济效益, 提出基于互联网平台的配电网智能化运维管理模式. 通过互联网平台融合其他专业系统数据, 构成配电网智能化运维管理平台, 采用归一化谱聚类算法, 分析多维状态量的历史正常数据和异常数据, 获取历史数据曲线的形状系数和轮廓系数, 提取多维状态量故障特征, 利用知识发现子模块与决策器设计子模块, 分析配电网中电力设备健康度等级, 根据关联规则挖掘, 获取不同电力设备的重要度指数, 评估运维决策风险, 实现配电网智能化运维决策管理. 实验结果表明: 所研究模式能够有效获取配电网运行的实时数据, 及时发现可能出现异常及故障的电力设备, 提高配电网经济效益.     

基于机器学习的智能化运维系统研究

传统运维系统存在三大难点:系统变化感知滞后、未来故障不可预测、故障响应成本高,主要表现为可维护性差、可重用性低、主机配置自动化率低等,而基于机器学习和神经网络的智能化运维系统有望解决这些难点问题。智能化运维系统通过对IT系统海量数据的采集和自动分析,能主动感知IT系统节点运行状态的变化;通过构建运维模型,可直观地显示各节点对IT系统的影响力、健康度和依赖性,实现对IT系统节点的三维感知;通过机器学习可预测未来各系统节点的潜在故障,真正做到防患于未然。     

火箭飞行过程数字孪生系统架构与应用研究

首先介绍了数字孪生技术的发展与现状，明确了火箭飞行数字孪生体的内涵，并提出了一种运载火箭飞行过程数字孪生系统，介绍了系统的组成架构和关键技术，展望了该系统的应用场景。基于运载火箭飞行过程数字孪生系统，可以在地面利用高速计算资源和海量数据资源，通过与真实火箭的数据交互，实现对火箭飞行全过程的跟踪映射、故障诊断、预示评估和智能决策，全面提升火箭的智能化健康管理水平，提高运载火箭的飞行可靠性。     

智能故障管理技术研究

针对复杂网络和多样化业务对故障管理提出的高要求,首先总结了运维发展历程,从人工运维、半自动化运维、自动化运维和智能化运维(Artificial Intelligence for IT Operations)几个阶段,阐述了智能运维的核心和关键点,对比了国内外标准化组织的运维发展特色和贡献;在此基础上梳理分析了网络故障方面的标准化组织对故障管理研究的特色和贡献,最后,进行了故障数据采集提取方式分类,故障定义分类研究. 随着网络规模扩大、复杂性增高、业务多样化,对网络运维管理的要求越来越高,而故障管理是运维管理中非常重要的功能之一,如何在故障发生时,快速准确定位迅速解决故障恢复正常一直是运维管理追求的目标,同时大数据人工智能技术的发展,对运维管理的智能性也提出了更高的要求,尤其对告警管理提出了前瞻性预测的需求,因此研究故障诊断技术是一项非常有意义的工作.     

面向智能矿山与新工科的数字孪生技术研究

将数字孪生与人工智能(AI)技术相结合,提出了基于数字孪生+AI的智能矿山建设新思路。探索了智能矿山技术发展路径,研究了数字孪生技术的特征、应用领域及发展趋势,指出数字孪生是数字化矿山发展的必然趋势。提出了基于数字孪生+AI的智能矿山理论架构,构建了矿山数字孪生模型,模型自下而上分别为矿山全要素物理实体、矿山信息物理融合层、矿山数字孪生模型、矿山孪生数据交互层、矿山应用智能服务层,据此实现智能矿山的泛在感知、协同控制和智能决策与优化。从应用实际需求出发,探讨了智能矿山模型构建技术、智能开采数字孪生体技术、矿山智能控制技术、矿山设备故障预测、基于数字孪生的人机交互等关键技术。通过研究数字孪生在智能矿山中的应用,为AI技术在智能矿山应用落地提供思路,为未来智能矿山新工科建设提供理论借鉴。     

面向数字孪生流域的云网融合架构研究

数字孪生流域建设是智慧水利建设的重要标志,是推动流域水利高质量发展的必然要求。为了应对当前数字孪生流域建设过程中面临的流域物联感知能力、通信传输网络资源、模型算法仿真计算水平等方面的不足而产生的挑战,本文结合云网融合的云网协同、按需互联、敏捷智能的服务能力特性,基于云网融合层次化的设计思想,把流域云和网充分融合,有效调度并应用计算、通信、存储等基础设施资源,提出了面向数字孪生流域的云网融合逻辑架构,梳理并阐述了水利感知网云网融合服务实现、水利信息网云网融合服务实现、数字孪生平台算力服务实现等可应用于数字孪生流域建设的云网融合服务架构,总结分析了面向数字孪生流域的云网融合关键技术。研究对充分发挥新一代信息技术对数字孪生流域建设的支撑驱动作用具有重要参考意义。     

数字示波器中自适应智能测试技术研究

为了进一步提高数字示波器的智能化水平,本文提出了基于DSP加FPGA架构数字示波器平台的自适应智能测试技术,能时刻监测目标信号的状态变化,并能自动调整优化信号采集系统和信号处理系统,提高信号捕获效率。同时给出了相关测试结果,表明该自适应智能测试技术能自动调整系统设置,优化被测信号波形并实现快速稳定可靠的显示。     

基于大数据分析的通信机房设备故障预测与运维优化系统研究

通信机房设备运维问题关系数据中心的网络服务质量,一旦出现严重设备故障,将会降低数据服务的安全性和有效性。文章基于大数据分析设计一套通信机房设备故障预测与运维优化系统,并从故障预测与运维优化两个角度验证系统性能。结果表明,文章设计的系统的准确率、精确率、召回率、F1分数、受试者特征与横轴构成的面积（Receiver Operating Characteristic-Area Under Curve,AUC）、响应时间、恢复时间、故障解决率、故障诊断准确率等指标均优于传统方法,表明文章设计的系统具有较强性能,值得广泛推广。     

一种面向大规模系统域网络性能管理系统

当前系统域网络规模日益庞大,如何监控系统域网络复杂的流量行为、发现性能瓶颈以及可能的网络故障点,为系统域网络性能优化提供有效支持的需求已经日益迫切。首先提出了一种系统域网络的性能管理体系结构SNPMA,SNPMA采用了松耦合的分层结构,通过各层之间的协同实现性能管理的自动化和可操作性。在此基础上提出了一种网络性能评估模型NPEM,解决大规模网络中对现有网络设备性能状况无法正确评估、对网络运行状态无法进行有效预测的问题,进而提出了自适应并发策略性能监控方法STM,能动态调整采集数据的策略,较好地提高了采集数据的效率。在"天河二号"真实的网络环境下,对网络设备的性能进行分级评估和分析,验证了网络性能评估和分析模型。     

基于物联网的电力通信智能移动运维系统平台

传统电力通信智能移动运维在信息处理过程中存在准确程度相对较低、系统运行维模式难以满足日益增长的通信需求等问题。为解决上述问题,结合物联网技术,对电力通信移动运维系统进行优化设计。采用物联网信息处理和配置相结合的方式,对物联网移动运维系统进行创新设计,并通过物联网移动运维系统对电力移动通信数据进行精准采集、处理和配置,从而实现电力智能通信运维系统和物联网数据配置处理平台的有效关联,达到完善和优化电力通信移动运维系统智能系统的设计目标。系统检测结果证实,电力通信移动运维系统可满足工程应用要求,系统运行的可靠性可达到80%以上。对比传统方法,该系统性能提高了20%～30%,有效实现了电力通信智能移动运维系统的规范化和智能化设计目标,提高了系统的运行效率。     

基于物联网技术空压机远程监控系统研究

用户由于空气压缩机专业知识的限制,无法通过实时有效配置设备运行参数提高压缩机的运行效率。空气压缩机的远程监控系统基于物联网技术构建,具有远程控制、在线监测、故障报警、数据的自动分析处理、智能化统计报表等功能。客服服务中心或厂家有经验的专家可实时掌握设备工作状态和运行参数,通过视音频手段提供及时警报、故障远程诊断和维修服务;基于历史运维数据的分析挖掘,系统可提供智能的预防性维护和备品备件管理服务,保障设备的稳定、高效、低耗运行,降低产品售后运维服务成本,提高服务水平。     

基于PHM的电力中间件故障预警技术研究

在电力信息系统中,中间件的运维工作需要从传统的事后排查提升为故障预判和智能预警,面向电力中间件的故障预测与健康管理(PHM)技术成为当前迫切需要研究的课题;分析和利用PHM技术的数据处理流程,突破性将该技术应用于智能化运维管理平台的中间件集群管理;以灰色状态下的马尔科夫预测模型为核心预测算法,结合时间切片管理和动态置信阈值技术,设计并实现了面向中间件集群管理的故障预警模型;以湖北省电力公司构建的智能化运维管理平台上的实施应用为实例,该方法实现对中间件故障准确预警,并大大降低了虚警率;实验结果证明了该方法的可行性和有效性。     

轨道交通供电系统供电安全可视化运维系统设计

为了提高轨道交通供电系统供电安全运维的直观性,设计轨道交通供电系统供电安全可视化运维系统。硬件方面,采用DSP芯片分析计算轨道交通供电系统数据,MCU单片机协调系统运行、处理采集数据、实现网络通信,设计系统硬件框图;选择EDA9033G型智能电量变送器采集系统供电数据。软件方面,设置EDA9033G型智能电量变送器采集轨道交通供电系统供电数据应用程序流程;设置数据可视化模块工作流程,将供电数据转换为DOM Tree、Style Tree;依据系统供电数据,设计系统供电状态评估算法,评估轨道交通供电系统供电状态;根据系统供电状态评估结果,启动系统运维程序,运行维修系统安全。确定实验对象,测试系统主要模块性能,为系统整机测试提供数据支持,再进行整机测试,验证此次设计系统运维系统供电安全,测试结果：设计系统可以根据供电数据快速判断系统供电故障,生成相关运维任务,提高运维人员工作效率。