数据块管理论文

2025-01-26

数据块管理论文（共6篇）

数据块管理论文篇1

在高速图像应用中,分辨率要求一般较高。因此数据的高速大容量有效存储成为了Flash存储研究的重点。由于单片NAND FLASH芯片的存储容量相对较小、读写速度也比较慢,常常需要构建以闪存为基本单元的存储阵列,以此扩大存储容量、提高存储速度[1]。同时由于工艺因素,NAND FLASH不可避免地存在无效块,且数量不等,存在的位置也具有不确定性。因此,在复杂的FLASH阵列系统中对无效块的有效管理是数据可靠存储的关键。

传统的无效块管理策略是以单片Flash作为基本的管理单元。而大容量存储结构体系中存在存储芯片多的特点,若以这种最基本的细粒度完成的无效块管理方式,会使得Flash存储阵列的驱动程序复杂化,并占用过多的FPGA资源。若直接将其应用到大容量存储结构体系中,将不能发挥多通道构架的并发读写和资源的整合与优化设计的优势[2]。因此,针对大容量存储结构的特点,本文提出两种不同应用环境下的无效块管理策略:一种是基于超级块地址映射的无效块管理策略。另一种为基于位索引的无效块管理策略。这两种方法相较于传统方法优势巨大,超级块地址映射的无效块管理极大地节约了映射地址的存储空间,而位索引的无效块管理策略能实现无延时匹配。在高速大容量数据存储结构中,这两种方法更适合应用环境。

1 大容量高速存储体系结构

图1为基于FPGA的多片大容量m×n NAND Flash高速存储阵列模块结构,其中m表示存储通道的数量,n表示每个存储通道所含有的Flash芯片的个数。该结构采用FPGA作为主控单元,实现了高速输入数据的接口转换,并利用其片内的丰富的RAM资源构成数据缓存,送入到相应的存储控制逻辑中[3]。

每个存储通道的Flash芯片组的所有数据总线接口D0~D7分别复接在一起,其控制线接口ALE,CLE,WE,RE信号也将复用,忙信号RB是由OC门输出,也可以将其直接连接到一起。而所有芯片的使能信号,包括单个芯片中存在的片选信号(CE1,CE2)必须占用单独的I/O资源。

2 无效块管理策略

2.1 基于超级块地址映射的无效块识别与预匹配机制

超级块是由多个实际的物理块组成的集合,与使用基本逻辑块的块地址映射的方法相比,其占用的内存将减小为原来的1/N,能大幅度地减小资源占用率,在实现多个NAND Flash芯片的无效块管理中具有绝对的优势。

NAND Flash芯片在进行读、写擦除操作之前,均需要对当前操作块进行有效性识别。这一操作在高速应用中,将占用大量的时间,因此,亟需一种高效可靠的无效块识别方法来提高数据的高吞吐率。其基本原理是,当一个超级块内部的任何一个子逻辑块被检测为无效块时,即认为该超级块是无效块。

NAND Flash存储阵列中无效块校验流程如图2所示。当系统上电完成复位后,对逻辑控制超级块内的第一个逻辑块进行检测,当检测到当前超级快的第一个子块为非无效块时,将超级块的块地址写到FPGA内部开辟的RAM中,待完成写入操作后,将简单双端口RAM的写地址加一,同时将超级块的块地址加一,并再次对下一个超级块进行检测,直至所有的超级块都检测完成。需要注意的是,为了便于后续的无效块地址的匹配,在生成无效块列表的时候,将“FFF”写入无效块列表的最后,即将芯片的最后一个超级块看成是无效块[4]。

基于超级块地址映射的无效块校验会造成一定的存储容量的损失,其损失大小与实际的选用的芯片的无效块的个数与位置相关。如果存储通道阵列中的存储芯片的无效块的位置均在同一个超级块内,其容量损失将达到最小,当然,由于无效块的位置在芯片内部具有随机性,其出现这种可能性很小。一般都是在一个超级块的内部存在一个或者多个子块是无效块。

表1所示为MT29F128G08AJAAA芯片内部的块信息。单个MT29F128G08AJAAA芯片内部至多含有4×80=320个无效块,损失的容量为320 Mbyte。当采用超级块地址映射时则最大将损失320 Mbyte×4=1 280 Mbyte的容量。存储通道中Flash器件阵列的个数与损失的最大的容量直接的关系如图3所示,单个存储通道使用的芯片数量越多,其理论上损失的存储容量就越大。

建立相应的无效块列表以后,在对存储通道阵列进行控制时,需要实时完成无效块列表中的无效块地址信息与实际操作的块地址进行匹配工作。图4所示为高效的无效块块地址预匹配原理框图。

在对某个块操作的初始阶段,从无效块列表中读出一个无效块的地址信息,该地址信息与初始块操作地址进行预匹配,当读出的无效块的地址大于初始的块地址信息时,则认为该操作块为有效块,可以进行后续的读、写或者擦除操作。待操作完成以后,将初始的块地址进行更新后再与无效块的地址信息进行比较,若仍然要小于无效块的地址,则认为该块也是有效的块。若操作块地址与当前读出的RAM输出的地址相同,则表示该块为无效块,不能对该块进行操作。控制逻辑此时需要将待操作的块地址加1,同时重新从RAM中读出下一条无效块的地址的信息,按照上述流程循环操作,直至所有的块都操作完成。图5为预匹配逻辑的实现流程,其中A表示从无效块列表中读出的无效块的地址信息,B表示的是需要操作的块地址的信息。

2.2 基于位索引的快速无效块识别方法与预匹配机制

高速存储通道中基于超级块地址映射的无效块识别与预匹配方法,将完整的无效块地址信息保存在无效块列表中,在匹配过程中需要将所保存的无效块地址信息读出,并与当前的操作地址信息进行比较,使得Flash存储阵列读写操作存在一定的时间延时,不能极大地发挥多通道构架的并发读写和资源的整合与优化设计的优势,此外,造成了大量的存储容量损失也是该无效块识别存在的一个缺陷[5]。为了解决上述不足,实现多芯片存储阵列中的无效块的快速检索与高效识别,提出了一种基于位索引的快速无效块识别和实时的预匹配机制。

以2芯片阵列结构为例,该结构中包含2片MT29F128G08AJAAA芯片,共存在8个LUN模块,即1个超级块由8个LUN中相同位置的子块组成,也就是说1个超级块地址对应有8位的无效块标识符。因每片上述芯片的每个LUN模块被划分为4 096个存储块,故本例程中的超级块地址的深度为4 096,转换成16进制表示就是000h~FFFh。假设用二进制数据“1”表示的是无效块,“0”为有效块标识。这样就可通过存储列表的地址来表示超级块的块地址,根据其保存的数据来识别该地址所对应的物理块是否是无效块。图6所示为改进的基于位索引的无效块列表结构。无效块列表的地址也就是超级块对应的地址,其多存储的信息则表示为各LUN模块的无效块标识位。这样能够遍历存储空间中的所有的块,避免了额外的存储容量损失。

图7所示为基于位索引的无效块列表生成流程。首先开辟一个存储深度为4 096,数据位宽为8 bit存储模块,并将其所保存的内容置“0”。当开始无效块检测后,若检测到超级块内的某个子块为无效块,将其在无效块识别字的相应位置给置成“1”。待该超级块内的所有子块均检测完毕后,将无效块识别字写入到当前超级块地址所对应的存储空间中,直至所有的超级块都完成了检测。

位索引式快速无效块识别方法在Flash存储阵列进行读写操作中,读写有效块与识别无效块是并行执行的,换言之,当主控芯片对阵列中的Flash有效块进行读写操作的同时,也对无效块列表检索,并在当前有效块读写操作完毕前,能够及时准确地将下一个有效块的地址提前给出。从另一种角度讲,这样就大大削减了无效块的识别过程,可以认为读写操作是不间断性的,从而大大提高了Flash存储阵列操作速率。其匹配流程图如图8所示。

3 性能对比分析

为测试实际的NAND Flash器件的无效块的分布情况,利用Chip Scope软件获取无效块列表中的无效块地址信息。随机抽取了10片某同一批次的Micron公司的MT29F128G08AJAAA大容量芯片进行了无效块测试。采用了上超级块映射结构,即根据芯片内的4个LUN结构,使每个超级块含有4个子块,其超级块地址的范围为:000h~FFFh,共4 096个超级块。

图9所示为某一个芯片的无效块测试的FPGA的采样时序图,存在有3个无效块,其块地址分别为05Ah、05Bh以及273h。表2所示为随机抽取的10片芯片的无效块测试的结果统计。

从两个方面对上述统计结果的无效块识别与匹配机制的性能进行对比分析,即无效块列表占用的存储资源的容量大小以及整体的存储容量的损耗情况(1#:基于超级块地址的无效块识别与匹配;2#:基于位索引的无效块识别与匹配)。

1)无效块列表占用存储资源

无效块列表是利用的是FPGA内部的存储资源实现,对于1#方案,无效块列表的容量的大小受所选用的器件的中单个LUN中所含有的最多的无效块数量所决定,如单个芯片MT29F128G08AJAAA中的每个LUN中最多含有的无效块的数量是80个,采用超级块映射的方式下,其最坏的情况下会有80×4=320个无效块,无效块的地址为12位二进制数,故其无效块列表最大将达到:(320×12 bit=480 byte)。N个芯片在最坏的情况下的无效块列表的大小为480 byte×N。2#方案中,超级块地址的深度就是无效块列表的深度,即无效块列表的深度为4 096,而无效块的标识位宽与总的LUN个数有关,对于有着M个Flash芯片的存储通道,无效块列表的容量大小为:(4 096×4×M)/8=2k×M字节。由此可以看出,1#方案所需要的FPGA内部的存储资源要比2#方案所需的资源要小,且不到其大小的1/4。

2)存储容量的损耗

1#方案是利用超级块的地址作为无效块地址识别的最小单位,只要在超级块内部的任何一个小块中存在一个是无效块,则会认为整个的这个超级块都是无效块。2#方案中将超级块中的小块作为识别的最小单位,其内部的所有的小块都将被标记,避免了1#方案中的有效块被当成无效块的情况。2#方案的容量损失只于芯片中存在的总的无效块的个数有关,即其最大的容量损失与芯片的个数N的关系为:(80×4)×N Mbyte。而1#方案中的造成的容量损失与芯片个数N的关系为:(80×4)×N×4 Mbyte即1#方案的存储容量损失是2#方案损失的4倍关系。

4 小结

针对不同的应用环境基于超级块地址映射的无效块识别和基于位索引的无效块识别方法均具有一定的应用价值。在高速大容量存储环境中,这两种无效块识别方法对Flash存储阵列的读写操作均有绝对的优势,基于超级块的地址映射的无效块识别,占用主控芯片RAM资源较少,对主控芯片性能要求不高,但其在读写操作中存在一定的时间延时,而且资源利用率也不高,更适用于超大容量的数据存储阵列环境;基于位索引的无效块识别方法读写操作较快,资源利用率也较高,但其占用主控芯片RAM资源较多,更适合持续超高速、高密度的数据存储环境。

参考文献

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[5]任勇峰,张文栋.高精度、高速雷达图像记录设备的研究[J].弹箭与制导学报,2004(2):71-74.

数据块管理论文篇2

1 SQL>Declare

2 v_empno emp.empno%Type; /*声明变量v_empno,%type:使该变量的类型与emp表中的empno类型相同*/

3 v_emprecord emp%Rowtype;/*声明变量v_emprecord,%rowtype:使该变量的类型与emp表中的整行相同*/

4 Begin

5 Select * Into v_emprecord From emp Where empno=&v_empno;

6 dbms_output.put_line(雇员编号||v_emprecord.empno);

7 dbms_output.put_line(雇员姓名||v_emprecord.ename);

8 dbms_output.put_line(入职日期||v_emprecord.hiredate);

9 dbms_output.put_line(职位||v_emprecord.job);

10 dbms_output.put_line(管理员编号||v_emprecord.mgr);

11 dbms_output.put_line(工资||v_emprecord.sal);

12 dbms_output.put_line(奖金||v_emprecord.comm);

13 dbms_output.put_line(部门编号||v_emprecord.deptno);

14 End;

if条件控制语句

语法：

1 if condition then statement;

2 elsif condition then statement;

3 else statement;

4 end if;

5/*condition 是一个布尔变量（值为true，false 或null，当表达式为true是执行then）；statement是PL/SQL 或SQL 语句；*/

通过if-then-elsif，按下列加薪比执行：（加薪的百分比是以他们现有的薪水为根据的）

Deptno Raise(%age)

10 5%

20 10%

30 15%

40 20%

1 SQL>Declare

2 v_empno emp.empno%Type;

3 v_emprecord emp%Rowtype;

4 v_sal emp.sal%Type;

5 Begin

6 Select * Into v_emprecord From emp Where empno=&v_empno;

7 If v_emprecord.empno=10 Then v_sal:=v_emprecord.sal*1.05;

8 Elsif v_emprecord.empno=20 Then v_sal:=v_emprecord.sal*1.10;

9 Elsif v_emprecord.empno=30 Then v_sal:=v_emprecord.sal*1.15;

10 Elsif v_emprecord.empno=40 Then v_sal:=v_emprecord.sal*1.20;

11 End If;

12 End;

for loop循环控制语句语法：

1for counter in [reverse] lower_bower..upper_bound loop

2statement1;

3statement2;

5end loop;

6/*counter 是一个隐式声明的整数，每次循环一次其自增1或自减1； reverse 将counter 从最大值每次减1至最小值； lower_bound 指定counter 变量变化范围的下届 upper_bound 指定counter 变量变化范围的上届*/

利用for loop 循环控制语句实现向“emp”表添加10个新雇员编号;

1 SQL>Declare

2 v_empno emp.empno%Type;

3 Begin

4 Select Max(empno) Into v_empno From emp;

5 For i In 1..10 Loop

6 v_empno:=v_empno+1;

7 Insert Into emp (empno) Values (v_empno);

8 End Loop;

9 End;

数据块管理论文篇3

利用GPS卫星信号进行定位首先必须要进行捕获。它为跟踪过程提供初始值之后才能解调出导航数据并最终实现定位过程,所以捕获技术的好坏直接关系到最后的定位效果。到目前为止,对于开放环境下,其捕获技术已经发展得较为成熟了。但是在特殊环境下[1],如城市、室内、森林等环境,由于在这些环境中GPS易受到障碍物遮挡、多径效应等影响,卫星信号非常微弱,衰减严重,导致不能有效地捕获信号。所以对于弱信号条件下的捕获技术进行研究有着至关重要的作用。

捕获的任务主要是获得卫星的伪码相位和载波频率,为跟踪过程提供初始值。传统的捕获方法主要有时域滑动相关法、基于FFT的循环相关法、延时相乘法等[2]。这些方法都有各自的优缺点。时域滑动相关法实现简单,对硬件的要求低,但是捕获需要的时间长,效率低。循环相关法是目前最常用的方法,将时域转换到频域,大大减少捕获时间,但是当精度要求较高时,运算量也非常大。延时相乘法可以去除频率信息,这样就只需要用C/A码取找到起始位置;找到起始点后,只需要FFT或者DFT来确定频率。但是缺点是如果两个带有噪声的信号相乘,噪声基底会增加,搜索短时间的伪码将会捕获不到某个卫星。

针对弱信号条件下的捕获技术也有很多学者作了研究,如相关积分和非相干积分[3]、差分相干[4]、块捕获[5]、批式捕获[6]、批处理[7]、批处理与差分相干结合[8]等。现主要针对延时相乘法和同步数据块累加法作了相应的研究分析,了解了他们各自的缺点,并结合他们各自的优点提出了一种新的捕获方法,将他们二者的优点巧妙的结合在了一起,通过延时相乘解决了载波相位不同步的问题,从而使信号在延时相乘后可以直接进行数据累加。下面对捕获原理加以阐述。

1 算法的捕获模型

1.1 基于延时累加结构的捕获模型

罗大成提出了一种基于延迟累加结构的GPS卫星信号快捕算法[9],将传统基于FFT的快捕算法的二维搜索过程转变为两

图1基于延迟累加结构的GPS捕获方法原理图个一维搜索过程。其基本原理如图1所示:

基本步骤如下:

首先将输入信号延迟一定时间,然后原始的输入信号与延迟后的输入信号相乘,通

过延迟时间的选取,经过滤波器滤去高频项,巧妙的去除载波频率信息,这样只需要用本地C/A码和本地C/A码的延迟信号相乘后与这个乘积进行相关分析,就可以找到输入信号的起始点。

然后将经过相位对准的本地伪码与输入信号相乘进行解扩,再通过延时加法器,可以使卫星的载波频率得到加强,对其进行频谱分析,就能得到载波频率。

这种方法能够大大减少捕获所用的时间,但是如果噪声比较大的话,会导致捕获不到卫星信号,不适用于弱信号环境条件下。

1.2 基于同步数据块累加的模型

鲁郁在其书中提到了一种基于相位补偿和同步数据块累加的捕获模型[10],考虑长度为Lms的数据,L是整数,将其分为L个数据块,每个数据块刚好包含1 ms的数据。因为C/A码是个周期函数,所以可以将不同数据块的相同位置的采样点对应叠加,可以使信号强度增强。因为叠加对信号和噪声的效果不一样,所以最终能够使信噪比提高10 lgL倍。

但是它的运用存在一个缺陷,因为每1 ms的数据块的起始载波相位不是同步的,所以不能直接叠加,需要引入一个载波调整信号,也叫相位调整序列。

1.3 改进的捕获模型

假设GPS数字中频信号中含有两颗卫星的信号,考虑M ms长度的数据,保证D(t)不变的最大时间长度是20 ms。选M≤20,认为在M个数据块之类D(t)不变,为1。忽略噪声的影响,设信号的幅值为 $\sqrt{2}$ ,则用于捕获的GPS数字中频信号可以表示为:

$\begin{array}{l} s (n) = \sqrt{2} C_{1} (n t_{s}) \sin (2 π f_{1} n t_{s}) + \\ \sqrt{2} C_{2} (n t_{s}) \sin (2 π f_{2} n t_{s}) (1) \end{array}$

式(1)中,Ci(nts)表示第i颗卫星对应的C/A码,Ci(nts)∈{-1,1}, fi表示第i颗卫星信号经过下变频后的载波频率,由于卫星和接收机载体的相对运动,该载波频率上含有相对运动引起的多普勒频率fid,则fi=fid+f0,式中i=1,2。

捕获算法的原理推导如下。

1.3.1 伪码相位的搜索

GPS数字中频信号通过延迟器和乘法器后的信号可以表示为式(2)[11]。

该信号中含有一个直流项和多个高频项。将该信号通过低通滤波器滤去高频信号后,得到的信号只含有直流成分:

设s′(n)=s(n)s(n-m)+v(nts),同步数据块累加方法要求载波相位同步,所以传统的方法是引入一个载波调整信号。而改进的方法通过延时相乘巧妙的达到了载波相位同步,所以可以直接进行数据块累加。因为伪码比特C是个周期函数,其周期为1 ms,于是就有

C(nts)=C[(n+N)ts];n=0,1,…,(M-1)N-1 (4)

说明在不同数据块的相同位置的数据采样,对应的伪码比特数值保持不变,所以可以对M个数据块的相同位置的对应点进行叠加,用式(5)表示为:

$\begin{array}{l} \sum_{i = 0}^{Μ - 1} s^{'} (n + i Ν) = \\ Μ [C_{1} (n t_{s}) C_{1} (n t_{s} - m t_{s}) \cos (2 π f_{1} m t_{s}) + \\ C_{2} (n t_{s}) C_{2} (n t_{s} - m t_{s}) \cos (2 π f_{2} m t_{s})] + \\ \sum_{i = 0}^{Μ - 1} v (n t_{s} + i Ν t_{s}) (5) \end{array}$

选择合适的延迟时间m,满足条件:2πfimts=kπ;k=0,1,2…。此时|cos(2πfimts)|≈1 (i=1,2),则式(5)可以表示为:

$\begin{array}{l} \sum_{i = 0}^{Μ - 1} s^{'} (n + i Ν) = Μ [C_{1} (n t_{s}) C_{1} (n t_{s} - m t_{s}) + \\ C_{2} (n t_{s}) C_{2} (n t_{s} - m t_{s})] + \\ \sum_{i = 0}^{Μ - 1} v (n t_{s} + i Ν t_{s}) (6) \end{array}$

可以看出,既去除了频率信息,信号功率又得到了增强。

式(6)中C1(nts)C1(nts-mts)和C2(nts)C2(nts-mts)可以看成新的GOLD码,其起始点分别和原随机码C1(nts)、C2(nts)对应相同。通过对Cl(nts)Cl(nts-mts)和 $\sum_{i = 0}^{Μ - 1} s^{'} (n + i Ν)$ 进行相关分析,即可以找出第i颗卫星对应C/A码的相位。

1.3.2 载波频率的搜索

假设卫星信号中含有的噪声成分v(nts)为加性高斯白噪声,信号的幅值为1,由式(1)可得用于捕获的GPS数字中频信号可以表示为:

I(n)=C1(nts)sin(2πf1nts)+C2(nts)sin(2πf2nts)+v(nts) (7)

将经过相位对准的本地伪码和I(t)相乘后得到的信号可以表示为:

h(n)=[C1(nts)sin(2πf1nts)+C2(nts)sin(2πf2nts)+v(nts)]C1(nts) (8)

再将该信号经过延时加法器,可得:

式(9)中,延时加法器输出信号中的噪声成分为:

ξ(nts)=C1(nts)v(nts)+C1(nts-mts)v(nts-mts)。通过选择合适的延迟时间m,可以使得sin(2πf1mts)≈0,cos(2πf1mts)≈1和sin(2πf2mts)≈0,cos(2πf2mts)≈1均成立。此时式(9)可以表示为:

h(n)'≈2sin(2πf1nts)+[C1(nts)C2(nts)+C1(nts-mts)C2(nts-mts)]sin(2πf2nts)+ξ(nts) (10)

由于C1(nts)C2(nts)和C1(nts-mts)C2(nts-mts)均是取值为±1的伪随机码,二者之和近似为白噪声。因此经过延时器和加法器后的信号h(n)'中频率为f1的成分得到了选择性地加强,而频率为f2的成分则被削弱。对h(n)'进行频谱分析,频谱峰值对应的频率即为第1号卫星对应的载波频率值。至此,便完成了GPS数字中频信号中的第1颗卫星信号的捕获。当输入信号中含有多颗卫星的信号时,类推可以得到相同的结论。

2 仿真结果及实验分析

2.1 真实GPS信号捕获性能分析

采用真实的静态GPS数字中频数据,该段信号的数字中频为fc=1.405 MHz,采样频率为fs=5.714 285 MHz,共含有第7,8,24,26,28,29,31共7颗卫星的信号,其中第7号星的载波频率参考值为1.403 896×106,参考码相位为第5 174个采样点。

采用本文所提出的捕获方法进行捕获,第7号卫星的捕获结果如图2所示。

在图2(b)中,有两个对称的频率峰值,一般情况下,峰值对应的正频率值是捕获卫星信号的载波频率。从图2的结果可以看出捕获方法是有效的,得到的结果与真实数据吻合。

2.2 模拟GPS信号捕获性能分析

利用MATLAB进行仿真分析,假设输入信号中含有16号卫星和26号卫星两颗卫星信号,采样频率为fs=5.714 285 MHz,中心频率为fc=1.5 MHz,16号卫星的伪码起始点为第3 001个采样点,载波频率为f16=1.307 MHz;26号卫星的伪码起始点为第4 001个采样点,载波频率为f26=1.201 MHz。取延迟累加器的延时为m=100/fs (fs为采样频率),采用罗大成的延时与累加捕获方法,仿真信号的信噪比为SNR=-10 dB时的捕获结果如图3和图4所示。

可以看出在SNR=-10 dB时延时与累加法捕获到了卫星信号。把噪声功率增加,信噪比为SNR=-25 dB时的捕获结果如图5所示。

由图5可以看出,两颗卫星的捕获结果都没有明显的峰值,说明捕获失败了,这也说明罗大成提出的延时与累加法在低信噪比的环境下捕获不到卫星信号。

采用本文所提出的方法在信噪比为SNR=-25 dB时的捕获结果如图6和图7所示。

可以看出,现所提出的方法在信噪比为SNR=-25 dB时仍然捕获到了信号,说明改进的方法在牺牲一定的运算量基础上,可以较好的捕获到微弱信号,证明所提出的方法是行之有效的。

3 结论

本文针对罗大成提出的延时与累加的捕获方法及鲁郁的同步数据块累加法进行了研究和分析,指出了他们各自存在的缺点,并结合他们各自的优点,提出了一种新的捕获方法,先进行延时相乘,这一过程既去除了频率信息,将二维搜索过程转化为两个移位搜索过程,又巧妙的解决了同步数据块累加法存在的问题,达到了载波相位同步。仿真结果表明,该方能够在信噪比为SNR=-25 dB时有效捕获信号。

参考文献

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数据块管理论文篇4

1传统的二阶Volterra LMP算法

一个截断二阶Volterra滤波器输入输出关系为:

其中N是记忆长度,输入向量为:

其中,X1T(n),X2T(n)分别为线性部分和非线性部分的输入向量:

相应地,Volterra滤波器的权向量为:

n时刻线性部分的权向量为:

非线性部分的权向量为:

所以整个系统的输出为y(n)=HT(n)X(n)。

传统的Volterra LMP算法是将Volterra滤波器建模成一个伪线性算子,从而可以直接利用α稳定分布下线性滤波器的LMP算法,得到VLMP算法的权向量修正公式[5]:

在α稳定分布背景下Volterra滤波器的非线性项将稳定分布的尖峰脉冲特性放大,导致输入信号自相关矩阵的特征值扩展更大,只用一个收敛因子同时调整线性部分和非线性部分的权值后的收敛性能仍然很不理想。

2α稳定分布下Volterra滤波器的数据块算法

现构建由n时刻及其前m-1个时刻的输入矢量所构成的矩阵,分别表示如下:

分别记D(n)和ξ(n)为由n时刻及其前m-1个时刻的期望输出矢量和相应的误差矢量,表示为:

则误差矢量ξ(n)可以表示为:

在α稳定分布下,基于最小分散系数(MD)准则[4]的代价函数为:

以误差信号的瞬时值代替其统计平均,得到梯度估计[6]为:

其中:

由此可以得到α稳定分布下Volterra滤波器数据块LMP(DBVLMP)算法的权系数调整公式如下:

3算法仿真与性能分析

在α稳定分布环境下,将本文算法应用于非线性系统辨识。非线性系统期望输出信号为:

d(n)=0.7x(n)+0.4x(n-1)-0.5x2(n)+0.1x2(n-1)-0.2x(n)x(n-1)+v(n),其中,v(n)为特征指数为α、分散系数γ为1、对称参数和位置参数均为0的α稳定分布(称为标准对称α稳定分布)噪声,输入信号x(n)=0.5x(n-1)+s(n),s(n)为均值为0的高斯噪声。令var_x为x的方差,定义广义信噪比为,设GSNR=30。用权系数误差范数如式(16)所示分析算法的收敛性能。每条曲线由20次独立实验求平均得到。

实验一:比较m=1时的DBVLMP算法和VLMP算法。特征指数α=1.8标准对称α稳定分布环境中权值h0曲线和权系数误差范数曲线如图1和图2所示。

m=1时,DBVLMP算法退化为一般的采用2个收敛因子分别对线性部分和非线性部分进行调整的改进型VLMP算法。由图1可知,m=1时的DBVLMP算法权值h0能快速稳定地收敛,而VLMP算法不能正常工作;从图2可看出,本文算法表现出了远比VLMP算法优越的性能;说明对权向量的线性项部分和非线性项部分采用不同的收敛因子可以大大改善VLMP算法性能。

实验二:在不同特征指数标准对称α稳定分布下,m对DBVLMP算法性能的影响。取不同值时DBVLMP算法权系数误差范数曲线和权值的仿真结果如图3~图6所示。

图3和图5给出了当特征指数α=1.8和α=1.3,m取不同数时,本文算法的权系数误差范数曲线。由图可知,随着m的增大,DBVLMP算法的收敛速度越来越快,但是这种加快的趋势在减小;m燮10时,增大m,DB-VLMP算法收敛速度提高明显;m叟10时,增大m,收敛速度提高缓慢。图4和图6所示的是取m=10时,不同特征指数下DBVLMP算法的权值的收敛曲线。由图可知,在不同脉冲噪声背景下,DBVLMP算法都能够非常快速地收敛到期望权值。同时,当算法收敛时,没有因为大幅度的脉冲噪声而出现大的抖动,这说明DBVLMP算法对脉冲噪声有较强的韧性。

本文提出了α稳定分布下Volterra滤波器的一种数据块LMP新方法,该算法分别采用不同的收敛因子,自适应调节滤波器权向量的线性项部分和非线性部分,利用了更多的输入信号和误差信号的信息估计梯度,从而获得比VLMP算法更高的滤波过程的收敛速度和精度。

摘要：基于分数低阶统计量原理提出了α稳定分布下Volterra滤波器的数据块滤波算法。该算法对Volterra滤波器权向量的线性项部分和非线性项部分分别采用不同的收敛因子,克服了传统只采用一个收敛因子的Volterra滤波器算法收敛性能差缺点,利用更多的输入信号和误差信号信息,更好地估计梯度,更精确地调节自适应滤波器权向量,提高了收敛速度。仿真结果验证了该方法的优越性。

关键词：α稳定分布,Volterra滤波器,数据块,自适应滤波,梯度

参考文献

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[5]WENG Bin Wei,NONLINEAR K E.Nonlinear system identification in impulsive environments[C].IEEE Transac-tions on signal processing,2005,53(7):2588-2594.

数据块管理论文篇5

该部位油井是2004年以来按100m井距投产的扩边调整井。截至目前共计投产油井32口, 目前开井25口, 日产液490.5吨, 日产油46.9吨, 累产油24.5971×104t, 累产水68.6348×104t, 累注汽60.4376×104t, 累积油汽比0.41, 采出程度12.1%, 采油速度1.9%。

2 油井出砂原因分析

由于区块油层胶结疏松, 多轮次注汽后, 出砂现象严重, 经统计2009-2011年以来, 平均每年出砂造成检泵13井次, 平均砂柱高度40.6米。

分析欢127块南部油层出砂严重的原因主要有以下几个方面:

2.1 地层成岩作用差, 胶结疏松, 造成油井出砂

油层胶结强度与胶结物种类、数量、胶结方式有关, 一般泥质胶结<碳酸盐胶结<硅质胶结, 基底式胶结>孔隙式胶结>接触式胶结。欢127块兴隆台油层属泥质胶结, 泥质含量7.05%, 胶结方式为孔隙胶结。同时成岩程度差, 砂岩强度低, 孔隙度高, 导致油层具有易出砂的特性。

2.2 汽窜加剧地层出砂

汽窜是高压蒸汽在注汽井与汽窜井之间窜通。一旦油井间发生汽窜, 高压蒸汽将对地层产生持续的、巨大的破坏。气体有着较高的线流速度, 对岩石破坏作用远远高于液体。

欢127块南部32口油井之间汽窜非常严重, 只有1口油井 (33-27) 未发生过汽窜。因此, 严重的汽窜关系加剧了地层出砂。

2.3 原油粘度高, 对地层流体的拖拽作用强

油层流体流入井底过程中, 会对剥离的沙粒产生拖拽作用, 拖拽力大小与原油粘度有关, 粘度越大, 拖拽力越大。欢127南部油井原油物性差, 50℃时原油粘度在7000mpa.s以上, 进入吞吐末期后, 随着地层温度的降低, 原油粘度急剧增大, 加剧了地层出砂。

由于以上原因造成的油井出砂, 导致油井砂卡、砂埋油层, 影响了油井的正常生产。

3 出砂井管理方法

3.1 确定最佳产液量, 延长出砂井检泵周期

研究表明, 对于出砂油层来说, 应该控制油井产量以保证油井正常生产。

油井产液量高时, 井筒内液流速度快, 携砂能力强, 同时会造成井底压差增大, 加剧油层出砂;产液量低时, 井底压差小, 可有效的减缓油层出砂, 同时油井携砂能力减弱, 砂沉积至井底。因此分析认为, 油井产液量过高或者过低时, 均会导致油井因出砂不能正常生产。为确定油井合理的产液量, 我们分别对不同产液量的油井进行了对比:

当产液量为30吨时, 14口井的平均砂柱32.6米, 检泵周期100.4天。

当产液量为20吨时, 14口井的平均砂柱22.5米, 检泵周期121.6天。

当产液量为10吨时, 3口井的平均砂柱32.1米, 检泵周期108.7天。

因此确定油井最佳产液量为20吨左右。

如:33-29井, 产液量为30吨时, 砂柱26米, 检泵周期为113天。产液量为20吨时, 砂柱11米, 检泵周期为150天。产液量为10吨时, 砂柱33米, 检泵周期为121天。目前, 除水平井外, 大部分油井产液量均在20吨左右。

3.2 针对汽窜出砂, 实施组合注汽

区块油层孔隙度高, 连通性好, 因此油井汽窜现象严重。为解决汽窜造成油井出砂加剧的问题, 我们采用了组合注汽的方法, 通过实施组合注汽, 避免了汽窜时高温蒸汽对地层的拉抻破坏。2011年以来, 共实施组合注汽8井组16井次, 汽窜井次由实施前的24井次下降至15井次, 影响产量由1768吨下降至1202吨。

3.3 摸索最佳掺油比, 提高油井携砂能力

欢127西块南部油井原油粘度较高, 在油井低含水情况下, 原油粘度越高, 油井液流携砂能力越强, 在保证油井正常生产的前提下, 我们对油井的不同掺油比的生产效果进行了现场摸索、分析。当油井日产液为21.8t时;

日掺油2.5t时, 日产油2.2t, 掺油比1.15。

日掺油1.6t时, 日产油2.8t, 掺油比0.58。

日掺油1.4t时, 日产油1.9t, 掺油比0.73。

因此, 确定油井最佳掺油比为0.58。油井不同的生产阶段, 最佳掺油比有所变化, 对此, 我们根据对现场油井的出油情况, 及时调整掺油量, 提高油井的携砂能力。

3.4 强洗冲砂, 确保油井正常生产

随着油井生产时间的延长, 出砂井井底砂面不断上升, 导致套压高于掺油压力, 致使油井掺不进稀油, 因此选择套压刚上升时实施强洗冲砂效果最好, 可将部分砂冲出井底, 提高油井生产时率。

欢127-33-24井套压变化周期为24天, 2 0 11年5月2 5日, 套压由0.3 M p a上升至1.1Mpa, 强洗45方后, 套压恢复正常, 采取强洗措施后, 检泵周期延长了35天。

2011年以来共实施强洗冲砂15井次, 检泵周期平均延长20天。

3.5 减少停抽时间, 防止砂粒沉降卡泵

油井在正常生产时, 砂粒在油流中呈上升状态;停抽时, 砂粒则由上升状态改变为下降状态, 如果停抽时间过长则易造成沉砂卡井。

在油井日常管理中, 一是开井前对皮带、电气设备及抽油机各部位进行仔细检查, 以保证设备无问题一次开井成功。二是实施抽油机井停抽审批制度, 经过分析油井多项生产数据, 结合实践摸索, 确定出每口油井安全停抽时间, 并合理规定抽油机加盘根、换皮带等不同操作时间。对私自停抽或超过规定停抽时间甚至造成躺井的, 视具体情况进行严格考核。

例如34-20井, 由于该井出砂非常严重, 停抽20分钟会出现软卡现象, 停抽15分钟不会出现软卡, 于是确定该井安全停抽时间为15分钟。

通过制定安全停抽时间, 员工的责任心明显增强, 停抽维修作业更加规范, 大大提高了油井生产时率。

4 经济效益评价

通过在欢127块兴隆台油层南部细化出砂井管理, 2012年至目前, 该部位油井因出砂造成的检泵仅发生了5井次, 影响产量135吨, 对比上一年同期减少了8井次, 影响产量减少823吨。检泵周期由133延长到156天。按每井次检泵平均40000元计算, 节约作业费用32万元, 减少影响产量823吨, 创效104.31万元, 共创经济效益136.31万元。

5 结论

(1) 油井产液量、掺油量需根据油井油井不同生产阶段, 及时进行调整。

(2) 通过热洗冲砂可有效延长砂埋油层的时间, 延长检泵周期。

(3) 通过合理制定油井安全停抽时间, 可降低人为原因造成躺倒井发生的几率。

(4) 通过细化油井管理可有效减少出砂对油井生产的影响。

参考文献

数据块管理论文篇6

1 明确职责、恪尽职守

1.1 生产副经理岗位责任制

生产副经理是公司生产系统安全生产的直接责任者。全面负责生产系统安全生产管理工作。主要职责:协助经理贯彻、落实、树立党和国家的安全生产方针、政策、法规、法令以及上级有关的指示、指令、规定;督促检查各车间对法律、法规及公司规章制度的执行情况;负责生产系统重大事故隐患的排查、落实及处理工作;负责制定生产计划, 协调公司指挥各生产系统及环节的接续;定期组织生产例会, 分析生产经营中存在的问题, 努力降低生产成本;负责生产系统全面质量管理及生产环境综合治理工作;负责搞好新产品开发;负责公司员工的安全技术培训工作;完成好公司交办的其他工作。

1.2 机电副经理岗位责任制

机电副经理是公司机电设备管理的直接责任者, 全面负责机电设备安全运行及管理工作。主要职责:协助经理贯彻、执行国家有关设备管理的方针、政策和法规。根据分级管理的原则, 制定本公司设备管理的规划和规章;根据公司经营方针、目标, 对设备管理工作提出要求和考核指标, 并组织检查执行情况, 协调横向关系;组织公司的设备检修专业化协作, 监督检查和组织协调本公司的设备管理工作;组织交流和推广设备管理的新技术和新方法;组织设备管理人员的业务培训工作;重视设备管理和维修技术科学研究, 积极采用先进的设备管理方法和科学技术成果, 使设备保持完好状态和提高企业装备素质;正确处理好生产与维修的关系, 坚持搞好设备的计划检修, 组织好维修配件的生产和供应, 严禁超设备性能使用;全公司主要生产设备完好率要达到95%以上, 无重大机电事故;负责对机械事故影响生产的分析, 提出合理的处理建议或决定, 降低事故率;组织实施新产品开发;完成好公司交办的其他工作。

1.3 技术副经理岗位责任制

技术副经理是技术管理的直接责任者, 全面负责公司技术管理工作。主要职责:负责全公司的作业施工措施及施工任务书的编制工作;协助经理抓好安全生产, 制定制品的各项技术参数和安全措施;负责对职工进行技术知识教育培训;负责推广应用新技术、新工艺、新设备的使用, 提高效率, 降低成本;参与安全生产计划和规章制度的制定, 并协助经理组织实施;负责各种技术档案、资料的收集管理;组织本公司职工搞好质量工作, 提高服务意识, 确保产品质量;组织职工搞好小改小革、修旧利废、提高效益;保证在生产作业过程中遵守国家有关安全生产的法律、法规、规章、标准和技术规范;及时参加安全生产办公会议, 认真学习、贯彻上级的安全生产要求;监督施工安全措施及有关规定的执行情况, 及时纠正三违现象;完成好公司交办的其他工作。

1.4 车间主任岗位责任制

车间主任是本车间安全生产的第一责任者, 对管辖范围内的现场安全管理全面负责。主要职责:在公司的指导下, 全面负责车间的安全质量管理;负责落实公司下达的计划任务, 保证完成各项指标。安全、生产、质量一项完不成, 按考核办法执行;负责组织每周一次的安全工作会议, 排查隐患;负责组织每月一次的安全技术学习;负责组织每旬一次的安全质量检查, 及时处理现场存在的重大问题, 落实不了的向上一级汇报;按时参加公司组织召开的各种会议。

2 促生产、抓质量

任何一个生产企业产量是效益的前提, 质量是企业的生命。要提高产量首先保证工艺流程顺畅、系统正常, 如果在生产过程中事故不断, 有卡脖子的瓶颈, 那就无法达产和保证质量了。建设初期的工艺大多数都存在一些弊端, 如果解决不了或解决不好, 可请生产时间较长、工艺成熟的厂家帮助对系统优化改造, 减少和避免影响生产事故;其次是员工岗前培训, 如果员工进岗前没有进行操作技术业务安全培训, 那么进行生产中就会上下连贯不好, 经常系统断链、操作失误造成停产, 一些小事故处理不及时可能造成大的影响, 尤其在成型过程中一些微调就可能使生产顺畅质量提高, 比如二次加水的多少、入料的快慢、润滑水的调节都直接影响着成型快慢和质量;再就是要制定一个行之有效的增产激励政策, 员工不怕多干活就怕挣不到钱, 好政策能刺激生产, 如原先每破碎原料300 t计件工资50元, 400 t以上可适当递增;码坯4 000块0.01元/块, 5 000块后0.012元/块, 根据当地的用工情况制定一个可行的绩效考核十分必要。

抓质量要专门设定一个质检部门来管, 要给这个部门一定的行政权力, 能对各个环节进行考核, 首先对破碎车间原料热值配比到多少范围、颗粒度控制在多少范围, 加水量在多少范围, 进行硬性指标考核 (每班不少于3次检测) , 这样才能保证原料的合格。成型制品的尺寸、软硬程度、拉裂情况质检部门要随时抽查, 发现不合格的制品立刻回掉, 如果码上窑车再处理就非常困难了, 所以成型制品的质量把关尤为重要。同时, 教育引导成型工码坯工质量的重要性, 增强他们的质量意识, 一旦有不合格的制品自行回掉, 确保成型制品合格率。焙烧的烧成高温点非常关键, 低了会出现欠火砖, 高了会粘连烧焦, 所以要根据自己的原料特性设计一个合理的焙烧曲线, 给质检部门一个范围进行考核, 确保烧成温度正常。俗话说“七分码、三分烧”, 根据自己的原料特性制定一个合理的码坯方式, 风道、火道、间隙大小、倾斜度制定标准让质检部门考核, 确保码坯质量。如果原料含有害物质多 (氧化钙、砂岩等) , 要安排专人拣选, 尤其氧化钙必须控制在5%以下。以上几点如果抓好, 质量将大幅度提高。

3 保安全、按章操作

安全是企业的头等大事, 也是政府部门考核的首要指标, 安全生产是企业最大的效益, 国家安全方针是“安全第一、预防为主”, 所以从管理角度要有紧迫感、危机感、责任感和使命感, 以高度的责任心扎扎实实抓好生产一线的现场安全管理。再就是制定制度提高员工的安全意识, 如交一定数额的安全抵押金或把工资的一部分设为安全工资, 根据安全情况进行考核, 这样将收入与安全挂钩, 自主保安意识将会增强。

正规操作是保安全的重要措施, 现列举两个岗位的操作规程:

3.1 锤破司机操作规程

3.1.1 启动前的准备工作

上岗后, 首先对下列部位进行检查: (1) 各设备连接件、紧固件应齐全、牢靠, 防护设施齐全、完整; (2) 轴承室内油量适当, 无漏油现象; (3) 检查破碎腔内有无异物; (4) 检查转子与筛板之间的间隙, 特别是换上新的锤头后; (5) 板式给料机输送板变形不超限, 周围及机下无杂物; (6) 入料皮带接头完好, 皮带无撕裂, 松紧合适, 清扫器齐全完好; (7) 控制按钮、信号设施灵敏可靠; (8) 开机试运转, 检查各部位运转声音是否正常, 各项检查合格后方可正式操作运行。

3.1.2 运转

(1) 破碎机空载运转1 min～2 min后, 如运转正常, 方可给料; (2) 严禁有铁件和其他不能破碎的物料进入机内, 以免损坏设备和造成意外事故。若出现崩坏锤头或进入铁器等异常振动声应立即停机; (3) 注意观察锤破电流, 若出现急剧增高应立即停机; (4) 破碎机工作时, 工作人员不能站在转子惯性力作用线内, 并严禁进行任何清理、调整、检查等工作, 以免发生危险; (5) 轴承最高温度不得超过75℃, 如超过75℃应立即停车, 查明原因, 妥善处理。

3.2 机口工操作规程

3.2.1 开机前的准备工作

(1) 检查各部位螺丝是否紧固; (2) 检查三角带松紧是否一致; (3) 检查润滑油油位是否合格; (4) 检查气路是否漏气, 检查气动离合开启是否正常; (5) 检查水箱水位是否正常。一切正常后, 方可送电试运转。

3.2.2 开机时的操作程序

a.空车启动: (1) 开启空压机, 看压力是否符合要求; (2) 开启真空泵和润滑泵, 检查运行是否正常; (3) 启动主机电动机, 待电机电流运行平稳后, 检查运转是否正常, 合上离合; (4) 光电开关动作灵敏、可靠, 推坯机运行正常; (5) 切坯机动作灵活, 无卡阻。

b.开机顺序:空压机→真空泵→润滑泵→运坯皮带→切坯机→挤出机。

c.正常运行: (1) 正常下料后, 要保持上下均匀, 泥料在搅拌机内应有2/3的高度, 确保泥料的密封效果; (2) 挤出机正常运转后, 要确保真空度不低于0.08 MPa, 挤出机电流不超过200 A, 润滑泵表压在3 MPa～4 MPa之间; (3) 随时检测坯条软硬程度, 及时与上搅、二搅联系, 保证泥条硬度均匀, 符合要求; (4) 注意观察切坯机、推坯机的运行情况, 发现断钢丝绳等问题, 立即停机处理; (5) 更换推坯机钢丝时, 必须同时切断推坯机、码坯皮带机的电源, 换下的钢丝集中存放, 以免混入泥料中。

d.停机: (1) 首先停止向挤砖机供料, 待泥料全部排出后, 则按下顺序停机:向二搅发停机信号→二搅→进料皮带→上搅→挤出机→切坯机→运坯皮带; (2) 挤出机停机后, 立即停止空压机, 真空泵和润滑泵; (3) 停机超过4 h必须打开机口排出泥料, 并注入清水, 保持真空室泥料湿度; (4) 停机不超过4 h, 必须用湿布包封机口, 以防止机芯中的泥料干燥变硬而损坏机芯; (5) 停机后应清理机身卫生, 各操作按钮与控制开关要恢复到机组运行前的状态。

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