基于时间自动机的汽轮机控制保护系统建模

近年来,汽轮机控制保护系统面临的安全威胁引起了学术界及工业界的广泛重视.不同于以往针对通信协议的攻击,攻击者逐渐将目标转移到控制器本身上来.为了应对这种新的威胁,学者们开始研究如何对控制器建立有效的模型去刻画、分析这种攻击对系统运行的影响,进而设计及时、有效的防御策略.本文在总结相应研究的基础上,提出一种基于时间自动机的形式化方法对汽轮机控制保护系统进行建模,同时借助UPPAAL软件,对建立的模型进行仿真及验证.研究表明,本文提出的模型可以较好地描述汽轮机控制保护系统的工作过程,为后续安全问题研究奠定基础.     

基于WiFi嗅探的感知系统研究

为了获取某一区域内开启WiFi功能的移动终端的数量,设计了一种基于WiFi芯片MT7620A和嵌入式操作系统OpenWrt的移动终端感知系统。在深入地研究了移动终端加入WiFi网络流程的基础上,通过选择合适的硬件平台和软件系统,在监听模式下利用抓包工具抓取移动终端发出的嗅探帧,并解析出嗅探帧中的媒体访问控制地址等数据。重点阐述了感知系统的软件实现机制和关键技术,关键技术包括在U盘上外扩交换空间以及系统抓取并保存移动终端数据的算法。实验结果表明系统具有使用方便、能持续稳定抓包等特点,具有一定的商业价值。     

基于手机浏览器开放平台的移动学习研究

本文首先详细分析了基于手机浏览器开放平台进行移动学习的五个主要原因,然后提出了基于手机浏览器开放平台进行一站式移动学习的模型,并对模型中应用程序的四个组成部分进行了详细地描述,最后指出了基于手机浏览器开放平台的移动学习的关键点。     

基于SVD的测量系统建模方法研究

本文主要介绍了SVD方法的理论和性质,讨论了基于SVD的线性系统参数估计方法及其在间接测量系统建模中的应用,采用模块化、结构化矩阵处理函数,提出了一种以对观测数据矩阵进行SVD分解为基础的间接测量系统建模方法.并设计给出了一个数值分析实例,对文中方法的正确性和有效性进行了验证.仿真分析的结果表明该方法能够有效地去掉系统中的冗余信息,提高模型构建的准确度,尤其适合于大型测量系统的精确建模.     

基于时-频域混合特征的变电站通信网异常流量检测方法

准确快速检测智能变电站通信网络异常流量是发现系统异常、实现安全态势感知和主动防御的关键技术,对保证智能电网安全稳定运行有着重要意义。文中提出了基于时-频域混合特征的智能变电站通信网络异常流量检测新方法。首先,设计了基于分形自回归积分滑动平均(FARIMA)流量模型和小波包分析方法的流量频域特征提取方法,并结合电力信息流时域特征构建时-频域混合特征集。进而,采用人工蜂群优化的支持向量机算法进行异常流量辨识。最后,基于某110 kV变电站的站内实际网络流量和CIC DDoS2019数据集、KDD99数据集进行仿真,结果表明所提算法对网络异常流量识别有更低的误判率和漏检率。     

基于时间维度的调控全业务统一建模方案

针对智能电网调度控制系统在模型运维方面的不足,提出了基于时间维度的调控全业务统一建模方案,并对时间维度的调控全业务模型维护、时间断面的业务模型抽取、模型协调验证、基于基建任务的模型在线同步等关键技术给出了具体的解决方案。该方案已经在调控中心试点应用。实践表明,该方案能够实现多时态、多应用模型/图形的统一维护和管理,为调控中心内部各业务系统的一体化协同提供了模型/图形等数据支撑,并与在线系统实现了隔离,提高了在线运行系统的可靠性和稳定性。     

基于IEC61850信息建模方法的应用研究

面向对象的信息建模方法是IEC 61850通信协议的核心技术之一,对与通信相关的智能电子设备按照服务器、逻辑设备、逻辑节点、数据和数据属性的顺序建立相应的数据模型.文章对该方法进行了详细研究,并以通信电源的蓄电池检测功能为例,探讨采用IEC 61850信息建模方法对该功能进行数据建模的设计思想,用IEC 61850 T...     

基于特征耦合泛化的流量异常检测方法

针对现有流量异常检测模型中稀疏特征易被特征选择算法忽略的问题,提出一种基于特征耦合泛化(FCG)的流量异常检测方法。首先,采用DBSCAN密度聚类算法去除数据中的离群点,降低异常点对后续FCG算法的影响。其次,使用最大相关最小冗余(mRMR)算法对数据特征进行排序,选择对分类最具影响力的特征生成FCG算法中的类别区分特征(CDF),以增强分类能力。利用K最近邻(KNN)算法填补CDF中的缺失值,保持数据完整性。然后,将数据按照攻击类别分组,分别使用mRMR算法对特征进行排序,挑选每种攻击类别数据中具有实例区分能力的稀疏特征作为FCG算法中的实例区分特征(EDF)。利用两种特征在异常检测数据中的耦合程度和EDF的上层概念将EDF转化成更泛化的特征。最后,将经过处理的数据输入基于贝叶斯优化(Bayesian optimization, BO)参数的随机森林(RF)模型进行分类识别。通过在NSL-KDD数据集上进行仿真实验,准确率达到了91.79%,验证了所提方法具有较好的检测性能。     

一种非监督的事件触发词检测和分类方法

事件触发词检测和分类是事件抽取中至关重要的第一步。传统的抽取和分类方法往往倾向于监督学习方法,如条件随机场、SVM等,但由于这类方法需要繁重的人工标注且受限于预先定义好的类别,因此很难在开放领域中得到应用。提出了一种非监督的事件触发词检测和分类方法,利用主题模型获取候选触发词在主题上的分布,然后利用二值状态自动机模型捕获高概率的主题,从而筛选出真正的事件触发词和相应的分类。在大规模的未标注新浪新闻数据集上的实验结果充分验证了本文方法的有效性。     

基于 混合方法的流量测量系统

流量测量是流量控制和管理中的关键问题.传统方法对于当今网络中大量出现的具备动态端口、加密载荷信息或未知协议载荷特征等特点的流量无法进行有效地测量.虽然基于机器学习模型的测量方法能够在一定程度上解决上述问题,但是由于现有特征的区分能力有限,该类方法单独使用时,难以在大规模的真实网络流量中准确地测量出某种特定协议的流量.为...     

智能手机能耗多目标优化机制研究

智能手机的网络请求导致其续航能力下降,合并转发技术可有效降低能耗,但设置最优的合并转发时间仍是技术发展的关键,通过大量人工实验解决该问题耗时耗力。因此,基于统计模型检验,使用工具UPPAAL-SMC,以概率时间自动机对安卓设备中用户请求以及WiFi模块进行仿真建模,量化能耗、延迟、用户满意度等属性,进而利用统计模型检验,对不同请求频率的场景进行蒙特卡洛模拟,获得延迟对能耗以及用户满意度的影响。最终进行多目标优化,求得通用最优合并转发延迟时间为22 s,在满足用户体验的前提下平均降低了20%的能耗。该方法可在不同的使用场景下模拟得到通用最优合并转发延迟时间,为开发者提供参考。     

基于权值参数的WiFi定位算法研究

针对WiFi定位技术中基本三边定位算法的测距模型参数不确定和定位计算误差大等问题,提出了基于权值的参数实时更新定位算法。该算法首先按照基于区分度能力的信息增益方法选择3个最能反映待定位点信息的访问接入点AP,然后对测距模型进行实时获取参数的改进,最后对三边定位计算中的距离进行加权处理。实验表明,提出的定位算法能减小由环境因素和信号强度测量值引起的误差,与基本的三边定位算法相比,算法具有更高的定位精度。     

Efficient encoding for bounded model checking of timed automata

Bounded model checking (BMC) of timed automata has been successfully applied to verify concurrent real‐time systems, but its scalability is still limited by the large bound required to find counter‐example, the efficiency of the decision procedure which is employed to solve the BMC formula, as well as the large search space for solving satisfiability of the resulting formula. In this paper, we present a systemic encoding scheme to attack all the above three problems. To attack the first problem, we first encode a discrete action followed by a time delay as a composed transition to cut the BMC steps which are used to characterize the time elapse. Then we take advantage of the local time semantics to allow more independent actions to be executed in parallel, which further reduces the required number of BMC steps and hence also the formula size. To employ a more efficient decision procedure, we also translate the linear arithmetic encoding of timed automata to a difference logic formula which can be solved more efficient by a satisfiability modulo theory solver. To address the last problem, we employ explicit‐state partial order reduction idea of only executing some of the enabled transitions to add additional constrains to eliminate some redundant multi‐step executions, thus restricting the search space. Experimental results show that our encoding performs significantly better than previous encodings. © 2017 Institute of Electrical Engineers of Japan. Published by John Wiley & Sons, Inc.     

Freeway traffic stream modeling based on principal curves and its analysis

We have proposed to use the method of principal curves to describe and analyze the interaction among freeway traffic-stream variables and their joint behaviors without utilizing conventional assumptions made on the functional forms of interactions, as in previous studies. As a nonparameter modeling approach, the performance of the proposed method depends only on the data used and involves no assumed knowledge regarding the relationship among the traffic-stream variables. First, we discuss the basic algorithm for data analysis using principal curves and the corresponding data filter algorithm for determining principal curves for application in traffic-steam analysis. Second, a case study is used to compare the performance of the proposed method to that of the classical model proposed by Greenshields; results indicate that the proposed model is better than the classical one in both data accuracy and curve shape. Finally, the traffic-stream models generated with principal curves at different locations and lanes are compared with each others and the three-dimensional traffic-stream models developed from principal curves are discussed. Clearly, our results have demonstrated the feasibility and advantages of applying principal curves in freeway traffic-stream modeling and analysis.     

基于模块化思想的LCC-HVDC改进小信号建模及交互稳定性分析

随着电网换相型高压直流输电(line commutated converter based high voltage direct current, LCC-HVDC)技术的广泛应用,交直流混联电力系统的交互稳定性问题日益突出。首先基于状态空间平均法建立了考虑非线性换相重叠动态过程的LCC换流器传递函数模型。为适应愈加复杂的直流输电系统建模,提出利用模块化思想分别建立LCC-HVDC各子系统小信号模型,并推导了能反映交直流系统和换流器之间电气耦合特性的接口矩阵实现子系统连接,从而模块化建立精确且易于扩展的计及控制链路延时和锁相环输出相位波动的双端LCC-HVDC系统改进小信号模型。最后分析了控制系统参数和控制链路延时对系统小干扰稳定性的影响以及失稳模态的主导因素,揭示了双端LCC-HVDC系统交直流混合谐振机理及送受端交互影响具体过程。研究结果可以为系统参数设计、谐振抑制措施提供理论基础。     

基于支路元件关联矩阵建模与MPGSA算法的电网故障诊断

电网发生故障后,快速准确地诊断出故障元件并切除故障元件是保障电网正常运行的重要前提。对电网结构、保护配置及断路器的动作规则进行分析,将可疑元件状态、保护和断路器误动或拒动的状态引入故障假说,针对可疑故障母线和线路分别建立目标函数,并引入各级保护之间的影响因子进行修正。通过深入挖掘电网各元件之间的拓扑关联关系,提出基于支路元件关联矩阵的自动建模方法。采用改进模拟植物生长算法(MPGSA)对IEEE14节点仿真验证,算例结果表明所提方法可有效提高故障诊断的容错性和准确性,具有较好的应用前景。     

继电保护装置IEC61850通信模型规范化测试软件开发

针对智能变电站系统集成中保护装置建模不规范的情况,开发一种保护模型规范化测试软件对装置模型进行规范化检测,以提高智能变电站系统集成效率。软件基于IEC 61850 SCL schema对模型进行语法检查,以确定其中是否存在导致解析错误的定义;并根据国网公司《IEC 61850工程继电保护应用模型》创建规则库,比对检查模型中各种逻辑对象的建模,如命名要求、强制包含性要求等,以确定模型是否遵循国网公司标准。软件采用Java/Netbeans工具开发,兼容Win32/Linux平台,检测准确迅速,满足智能变电站系统集成中模型检测的需要。最后提供了对实际保护模型文件进行检测的实例。     

基于改进Petri网的区域综合能源系统能耗建模及优化运行分析

区域综合能源系统包含的设备和负荷类型众多,设备之间的耦合方式多样,在实际运行中往往难以确定最优的供能方式。从能耗分析的基本原理出发,结合带时间约束的模糊有色Petri网特定的建模原则,提出一种区域综合能源系统能耗优化推理模型。该模型在满足负荷需求和基本运行条件下,从综合能源系统运行成本、污染物排放量和一次能源消耗量3个方面对系统供能路径进行优化,通过对系统进行能耗仿真分析,从而得到不同需求场景下的最优供能方式。最后以某实际区域综合能源系统为例,验证了所建模型的有效性和实用性。     

基于高斯过程回归和WiFi指纹的室内定位方法

为了提高室内定位的准确性,同时降低现场勘测的成本,提出了基于高斯过程回归和WiFi指纹的室内定位方法.首先,在离线阶段,采用高斯过程回归模型(GPR)来扩展WiFi指纹数据库,即通过对不同的GPR核函数进行训练,得到最佳的GPR预测模型,进而利用有限的已知数据预测未知区域的信号强度(RSS).然后,在指纹匹配阶段中,根...     

基于STM32的矿用随钻测斜仪低功耗模式研究

为了提高矿用测斜仪在煤矿井下钻探施工时的工作时间,以STM32嵌入式芯片为核心,提出了一种基于低功耗模式的测量方案。利用磁传感器和加速度传感器配合专用驱动芯片感知地球磁场和重力场,从而获得钻孔姿态信息。通过对STM32低功耗模式的研究,使仪器在非测量时间进入休眠状态,从而降低仪器功耗,提高工作时间。通过现场工业性试验表明,在保证测量精度和时间同步性的前提下,仪器单次使用时间超过60 h,完全满足钻探施工时对钻孔轨迹测量的要求。