系统数据数

系统数据数（共7篇）

系统数据数 篇1

随着数采监控系统SCADA(Supervisory Control and Data Acquisition)业务集成的深入发展,敏捷、不受限制的采集数据的集成已成为关键的业务需求。企业的发展不仅需要引进一些新的应用数据服务器系统,而且要整合旧的数据应用服务器系统,以实现整个企业之间甚至不同企业之间的采集数据信息的共享和更新。为实现异构协议数据应用服务器之间的信息共享,需对其传输的数据信息进行变换,实现各传输协议之间的集成转换。

解决协议集成转换的典型方法,主要有“ESB服务总线”、“Mule服务总线”、“基于JBI的Service Mix服务总线”以及“CXF服务总线”[1],但这些方法只支持标准的数据传输协议,不能集成各种异构数据应用服务器自定义的协议,无法满足企业的各种采集数据信息共享与升级的实际需求。有鉴于此,对异构数据自定义协议集成的研究和分析,具有一定的现实意义。

1 系统设计

针对目前市场上协议转换方法的不足,本文构建一个能支持自定义协议集成的系统。该系统通过用户配置其自定义协议,不仅实现接收自定义应用传输协议的数据流并进行解析,而且能发送自定义应用协议的数据给其他异构通信应用服务器。此外,系统能支持用户自定义协议解析规则,具有良好的扩展性,并具有稳定可靠、处理能力强、管理方便等特点。

1.1 系统结构设计

系统可分为应用层、业务层与资源层三个部分。应用层负责对异构数据协议的各种应用管理及动态展示实时数据等应用功能。业务层是整个系统的核心层,不仅负责监听计算机各不同端口,对接收的数据流进行识别、解析以及存储、分发等各种处理,而且为整个系统提供数据支撑,及各种数据的增、删、查、改等数据操作功能;资源层包括本系统所有的数据资源,即数据库、系统临时数据及外部采集系统发送的数据流。系统的结构如图1所示。

1.2 异构数据协议解析规则分析及其管理设计

协议解析规则是在解析协议时对协议数据流的处理手段。综合分析各种标准应用协议及各用户自定义协议,大致有三种不同的协议解析规则:(1)控制规则:协议解析时对整体数据流的处理手段,如协议是否需要回复、校验和及协议序列号等;(2)数据前处理规则:对单个协议数据解析前的处理手段,如解析前对单个数据字节大小端进行的变换;(3)数据解析后处理规则:对已解析出来的单个数据进行处理的规则,如将解析出的数据乘以标定。

规则管理设计原则是用户能方便地加载自己定制的协议解析规则,使得系统具有更强的扩展性。本系统拟采取数据库机制,在系统的应用层增加管理功能实现。

1.3 自定义异构数据协议模型设计

协议格式模型的设计原则是保证协议格式能符合大部分用户的需求,使得系统具有高度的灵活性和广泛的适应性。

异构协议的具体帧格式由用户自由配置。协议格式由包头、命令区、数据区以及包尾组成,格式配置模型如图2所示。

考虑到实际应用中各自定义的数据协议格式因需而异,协议格式框架中的包头、命令区以及包尾是协议的可选部分,在配置时可根据协议具体需求选择。数据区是协议不可缺少的部分,协议的数据流包含的类型有数据类型与非数据类型。数据类型是字节型、短整型、整型、长整型、浮点型及双精度型以及它们各自的数组类型组成;非数据类型为字符串类型。

命令区存放的是协议的控制数据流,解析协议数据流时按命令区类型进行解析。当命令区参数不为空时,将解析结果与参数相比对,相等则调用对应的协议控制规则;当命令区参数为空时,可直接调用对应的协议控制规则进行校验。

数据区存放的是协议的消息数据,其类型为数据类型,用户可对数据在解析前后进行必要的处理。

2 系统实现

系统使用基于J2EE平台设计,从而实现了跨平台、可复用、易维护等特性。系统整体使用了Spring+Hibernate框架进行开发。系统依赖于Spring的IOC功能对各Java Bean进行管理,促进系统功能模块间的松耦合。同时系统使用Spring对数据资源进行事务管理,保证系统数据的完整性和系统性能的高效性[2]。系统采用Hibernate框架,以完全面向对象的思想对数据进行管理与优化,完全隔离了底层数据库机制,使得系统适用于Mysql、Sql Server及Oracle等数据库[3]。

系统包括通信模块、应用管理模块和数据管理模块三个部分。模块之间有连接接口或者由数据池进行控制连接。通信模块与应用管理模块为本系统的核心部分,数据管理模块为其他模块提供数据支撑。

2.1 通信模块

系统采取NIO Socket通信技术以及多线程机制进行实现通信模块,提高了系统的并发处理能力、优化了系统的响应速度。通信模块的组成如图3所示。

2.1.1 数据接收及协议识别、解析模块

协议的识别与解析是系统的核心功能,正确、高效地进行协议的识别与解析是系统运行的保障。在此功能模块中,系统基于Mina通信框架进行扩展、开发。Mina框架是由Java技术开发的一种用于开发高性能和高可用性的网络应用程序的基础框架,该框架具有多协议支持、多端口监听、异步通信等优点[4]。利用Mina框架,不仅可在同一端口监听不同协议的数据流,而且可在多个端口监听获取数据流。模块解析数据时,考虑到网络延迟及TCP/IP的数据采用的是分组传输方式,将上次解码剩余的码流存放起来,与下次同一Session接收的数据流合并进行整合解码。模块解析数据工作流程如图4所示。

系统根据动态注册的协议判别监听不同的端口,接收各采集系统发送的数据流,利用Mina框架的数据过滤机制和数据缓冲机制,对数据流实现“收”慢—“解析”快的策略。合并数据流之后,模块联合协议端口匹配、特征匹配等多种协议匹配方式对数据进行协议匹配,确保协议匹配的精准性。

2.1.2 对外数据接口模块

系统采用一个线程实现此功能模块。线程在系统启动时初始化运行,用于维护解析成功数据的哈希表并分发数据。当有解析成功的数据放入表中时,此线程从休眠状态被唤醒,取出哈希表中的数据,进行三方面的分发:(1)如果此协议正在被用户查看实时数据,则线程向界面推送协议的实时数据进行显示;(2)发送给数据存储模块,进行协议数据的存储;(3)查询系统与外部数据请求系统进行通信的(协议,Session)哈希表,根据条件将数据发送给对外数据接口模块,使其向外部请求数据系统发送实时数据。如此轮询分发完毕解析成功的数据后,线程进入休眠状态。线程采取“休眠—唤醒”机制,减少了系统占用的内存资源,优化了系统的性能。

2.1.3 对外数据接口功能

外部系统的数据请求分为两种:实时数据请求与历史数据请求。系统与外部系统建立连接,根据外部系统的请求类型进行不同的处理:(1)实时数据请求:维护系统的通信(协议,Session)哈希表,发送所请求协议的实时数据;(2)历史数据请求:根据所请求的协议时间范围查询数据库,返回相应的数据。

2.2 数据管理模块

数据管理模块充分利用Hibernate框架出色的对象关系数据库映射、灵活的数据库数据池管理、面向对象的HQL语言等优点,为其他模块提供数据存储、数据更新、数据查询等功能。

2.3 应用管理模块

应用管理模块负责系统应用层的功能管理,包括协议编辑管理、协议解析规则管理、协议生命周期管理及实时数据显示四个应用功能模块。协议编辑管理与协议解析规则管理主要以数据管理模块为支撑,而协议生命周期管理和实时数据显示模块是与通信模块进行交互实现。

2.3.1 协议编辑管理功能模块

协议编辑管理功能模块包括对数据协议的增、删、查、改四个应用功能。系统以异构数据协议模型为原型,建立数据协议格式的配置界面。协议的新增、修改与查看功能通过协议格式配置界面进行相应操作。

2.3.2 自定义协议规则管理功能模块

系统将自定义的协议控制规则和数据处理策略存储在数据库中。用户可以采用Java语言开发实现系统定义的规则接口,开发自己的协议规则,将生成的.class文件导入系统数据库。用户也可以通过界面删除相应的协议控制规则或者数据处理策略。

2.3.3 协议生命周期管理功能模块

协议的生命周期是协议在系统中动态注册至撤销的时间周期,其管理功能模块包括协议动态注册与撤消两个功能。此功能模块与通信模块进行交互,利用通信模块中Mina框架的动态多端口监听的特性,向框架实例进行动态注册与撤消,从而维护系统协议哈希表中的协议。

2.3.4 实时数据显示功能

系统利用Java的Swing库为每个注册协议动态生成一个JPanel,通过单例模式管理每个JPanel的句柄。当通信模块分发解析出协议数据时,系统通过句柄调用相应的JPanel并向其增添实时数据。当用户查看相应协议的实时数据时,系统将该协议的JPanel设置为可视状态,从而向用户展示实时接收到的整体数据。

本文设计并实现了一种基于Java语言开发的异构数据协议集成通信系统,介绍了异构数据协议格式模型以及该系统的各功能模块。系统核心部分采用NIO Socke技术以及多线程机制实现,使系统的性能得以极大提高,同时具有良好的灵活性、平台无关性及高扩展性。本系统为采集数据的转换集成提供了一种新的实现途径,具有一定的创新和实用价值。

摘要：针对目前数采监控系统缺乏统一的数据共享集成模式问题,提出了一种可对不同数采监控系统进行统一管理的数据共享集成方案。该方案构建了一种异构数据协议模型,通过配置的方式生成不同数采系统的数据协议格式,并能将任意自定制协议进行动态注册或撤消。通过对各采集系统发送的数据进行实时协议识别、数据解析、数据分发与监控显示等处理,实现异构采集数据的共享集成和集中监控。

关键词：数采监控,异构协议,信息集成,数据转换,数据集成

参考文献

[1]梁爱虎.SOA思想、技术与系统集成应用详解[M].北京:电子工业出版社,2007.

[2]WALLS C,BREIDENBACH R.Spring in Action[M].Amer-ica:Manning Publications,2005.

[3]BAUER C,KING G.Hibernate in action[M].Ameircn:Manning Publications,2004.

[4]The Apache Software Foundation.Apache Mina[EB/OL].[2011-06-16].http://mina.apache.org.

系统数据数 篇2

面对紧缩的预算、令人担忧的碳排放量和居高不下的能源成本, 首席信息官和IT经理们正在为其耗电、热敏的数据中心寻求节省开支、降低能耗并提高效率的方法。2006年, 仅美国的数据中心就消耗了610亿千瓦时 (度) 电, 相当于45亿美元的电量。美国环境保护署的一项研究预测, 如果当前的能源使用趋势持续下去, 美国的数据中心将会在2011年消耗1000亿度电, 这意味着年度电力成本达到74亿美元, 电力消耗将占美国全部的2.5%, 创所未有。

为了帮助该行业应对这些挑战, Emerson已开发出能效逻辑 (Energy Logic) , 即第一个针对数据中心降低能耗的整体解决方案。这一方案基于数量分析并强调从一开始就削减多余的热负荷。Emers on所推荐的对策能够通过现有技术, 使数据中心的能耗至少降低50%;此外, 这些对策还能帮助全球的数据中心行业节约几十亿美元的能源成本。为了推广这一方案, Em e rs on模拟了一个典型的5000平方英尺的数据中心的能源消耗。公司的工程师们仔细分析节能机会, 对每一个对策带来的节约进行量化, 并识别出一些系统的能耗降低对支持系统的消耗所产生的影响。通过此次分析获得的重要发现是:降低数据中心能耗的最好方法是从IT设备抓起, 因为IT设备的节约“贯穿”着辅助的基础设施。例如, 在Emerson的数据中心模型中, 服务器组件层次上节约1瓦特会直接节约另外的1.84瓦特, 总共就可节省2.84瓦特。根据分析, E-m e rs on已确认出提高数据中心能源效率的十项策略, 从IT设备和数据处理到辅助基础设施, 也包括冷却系统。Emerson的能效逻辑方法是一个有利于厂商的蓝图。能效逻辑推荐的所有技术在当今都是可实现的, 其中大多数可以通过技术升级逐步实现, 从而最大限度地减少资本支出。此外, Emerson模型还计算了十项策略中每一项的投资收益率/回收期, 帮助各机构就每一个具体数据中心的最有效技术做出更好的抉择。

这些策略还带来了更多的益处, 即解除了当今数据中心经理所面临的能源、冷却和空间容量三大限制。在Emerson数据中心模型中, 能效逻辑十项策略的运用实际上节约了2/3宝贵的高层空间、1/3不间断电源 (UPS) 以及40%的精确制冷。

Em e rs o n能效逻辑十项策略

Em e rs on推荐的旨在提高数据中心能效的十项策略分别是:

1. 低功率处理器:

当今采用的处理器的典型热设计功耗 (TDP) 平均为91瓦特。生产商拥有比标准处理器节约平均30瓦特的低压型的处理器, 但却与高压型有着相当的性能。仅此一项可使整个数据中心的电力消耗减少10%。

2. 高效率电源:

采用同类最佳的技术可使电源的效率达到90%以上, 并使数据中心内的电力牵引节约124kW, 相当于全部1127kW的11%。请注意, 某些电源在部分负荷下可能比其它状态表现的更出色, 而这些电源则是您的第一选择。

3. 服务器能源管理:

满负荷运作的数据中心很少存在。如果没有能源管理软件, 闲置的电力牵引会高达80%, 但是启动能源管理后, 这一数值会缩小至45%。这相当于节约86kW电, 或减少了数据中心8%的负荷。

4. 刀片式服务器:

由于多个服务器共享电源、冷却风扇和其它设备, 刀片式服务器比同等的机架式服务器节约10%的能源。在分析中, Em e rs on发现:当20%的机架式服务器被换成刀片式服务器后, 总体能耗降低1%。虽然这一节约并不算多, 但是它很重要, 因为它可以使下面第九点所探讨的高强度设施发挥效用。

5. 服务器虚拟化:

由于服务器技术的优化, 虚拟化的应用越来越多, 从而增加服务器的虚拟化并减少所要求的物理服务器的数量。虚拟化可以为一个5000平方英尺的数据中心节约8%的电力牵引。

6. 高压交流配电:

在大多数的美国数据中心中, 不间断电源 (UPS) 系统向服务器提供208伏的电力供应。如果这一电压能够提高至240伏, 那么服务器中的电力供应将会以更高的效率运作。高压交流配电的采用可以节约最高达2%的能源消耗。

7. 冷却最佳做法:

采用最佳做法, 例如地板空隙密封、机架空位挡板的使用及避免冷热空气混合, 可以节省开支。计算流体力学 (CFD) 同样可以被用来识别低效率和优化数据中心气流。仅采用最佳做法就可以将冷却系统效率提高5%, 而且几乎无须任何新技术的投资即可使整个数据中心的能源成本降低1%。

8. 可变电容冷却:

计算机房专用空调器 (CRACs) 采用更新的技术, 例如数码涡旋压缩机和可变频率驱动, 可以在部分负荷的状态下实现持续高效。在冷却水为基础的空调系统中, 使用可变频率驱动可以使数据中心的能源消耗额外节约4%。

9. 高强度辅助冷却:

数据中心能效的优化要求传统数据中心强度转型为一个能够支持更高强度的环境。这意味着一些冷却负荷从传统的计算机房专用空调器 (CRAC) 单元转向辅助冷却系统, 而这一系统能够节约30%的冷却成本。在Emerson分析中, 每一机架12kW强度的20个机架使用高强度辅助冷却, 而其余3.2kW强度的40个机架采用传统的室内冷却, 那么整个数据中心的能源成本将降低6%。

1 0. 监测与优化:

冷却控制系统能够监测数据中心的状况并对多个单元的活动进行协调, 从而避免冲突。在E-m e rs on分析当中, 由于系统层次上的监测和控制, 额外的1%的节约得以实现。

开放系统中的雷诺数 篇3

热力学量的传递或者转化通过开放系统 (包括封闭系统) 【1】进行, 当开放系统两端热力学流的推动力的差值达到某一临界值时, 热力学流的运动出现自组织现象, 导致对称性缺损, 此时, 开放系统成为耗散结构【1, 2】。显然自组织现象的发生 (即耗散结构的形成) 是符合最小作用量原理的。自然界一切事物的变化路径总以“省力”的规则进行, 这一规则就是最小作用量原理【3】。在孤立系统中, 自然界事物的变化遵循守恒原理、熵增加原理以及最小作用量原理, 守恒原理确定了事物变化的范围;熵增加原理确定了事物变化的方向;最小作用量原理确定了事物变化的途径【4】。对于开放系统, 已不再满足熵增加原理, 同时也可以不满足热力学第一定律 (即不满足守恒原理) , 开放系统所满足的基本规律只是最小作用量原理。根据开放系统的某种尺度, 热力学流的运动出现自组织现象时, 热力学流的运动可以通过若干条并联的符合最小作用量原理的途径进行, 这一点我们可以观察贝纳德花纹。1900 年贝纳德发现了对流有序现象, 他在一个圆盘中倒入一些液体。当从下面加热这一薄层液体时 (图1) , 刚开始上下液面温差不太大, 液体中只有热传导。但当上下液面温差 △T 超过某一临界值 △Tc 时, 对流突然发生, 并形成很有规律的对流花样。从上往下俯视, 是许多像蜂房那样的正六角形格子 (图2) 。中心液体往上流, 边缘液体往下流, 或者相反【5】。这是一种宏观有序的动态结构。这多个六角形格子构成了多条并联的传递热量的途径。当△T继续增加时, 由于以每一花纹为标志的传递热量的途径都力图满足最小作用量原理, 相互之间的干扰也随之增加。当由△T造成的花纹相互之间的干扰达到一定程度时, 贝纳德花纹就会遭到破坏。自然界的自组织现象都是由于开放系统远离平衡态而发生的, 也由于系统继续远离平衡态而遭到破坏并因此导致混沌现象发生【1, 2】。下面我们对自组织现象做出具体研究。

1 雷诺实验中的自组织现象

图3所示的雷诺实验是盛有流体的容器, 在接近其底部的器壁上沿水平方向有一个较长的管子, 管子的末端有控制管内流体流速的阀门。管中的流体构成开放系统, 当管两端压力差小时, 管子内流体的运动为层流, 在宏观上流线为一系列平直的线 (图4a) , 沿流体运动方向显现出对称性, 当管两端压力差增加到一定程度时, 随着管子内流体流速的增加, 自组织现象出现, 流体流线为一系列波状曲线, 沿流体运动方向的对称性消失, 在管内流体存在比较规则的波的传递 (图4b, 图4c) 。当管两端压力差增加到一定程度时, 随着管子内流体流速进一步增加, 各个流线之间发生严重干涉, 比较规则的波线遭到破坏, 自组织现象消失, 代之而来的是湍流这种现象 (图4d) 【6, 7】。当管子直径d这一尺度很小时, 管内流体的波状流线以及湍流都不易形成, 从雷诺数公式$Re=\frac{\rho \overline{v}d}{\eta }$可以看出Re∝d, 这说明, 管中流体这一开放系统的尺度d如果足够小, 可以抑制系统发生自组织现象以及湍流现象。

可以将开始出现自组织现象的雷诺数写为

$Re{}_1=\frac{\rho \overline{v}{}_{1}d}{\eta }(1)$

开始出现混沌现象的雷诺数写为

$Re{}_2=\frac{\rho \overline{v}{}_{2}d}{\eta }(2)$

在式 (1) 与式 (2) 之间存在关系

Re2=LRe1 (3)

式 (3) 中, L为无量纲比例系数, L>1, L越大说明自组织现象越稳定, 可以称之为自组织现象稳定系数。通常, 在雷诺实验中, 流体通过圆形截面管子运动, 此时, L值很小, 即自组织现象不够稳定 (如果使管子的横截面为矩形狭缝, 可以改善实验的观察效果) 。

2 用雷诺数判定气体输运状态

粘滞现象、热传导现象、自扩散现象是气体输运过程的三种现象, 对这三种输运过程可以做出如表1给出的类比【8】

对于气体输运过程的粘滞现象存在可以判明输运状态的雷诺数对于热传导现象、自扩散现象也应该存在相应的可以判明输运状态的无量纲参数, 可将之称为雷诺数, 经过类比和量纲分析【9】, 给出热传导现象的雷诺数以及自扩散现象的雷诺数。

热传导现象的雷诺数

$Re=\frac{\frac{\frac{Q}{{\rm T}{}_2}-\frac{Q}{{\rm T}{}_1}}{V}\overline{v}d}{\kappa }(4)$

在式 (4) 中, Q为高温物体向低温物体传导的热量, T1、T2分别为高温物体和低温物体的温度, V:开放系统体积, 可以令$\Delta s=\frac{\frac{Q}{{\rm T}{}_2}-\frac{Q}{{\rm T}{}_1}}{V}$, Δs:通过传递热量Q, 开放系统单位体积输送熵。$\overline{v}$:Δs平均输送速率, d:开放系统特征尺度, κ:开放系统热导率。式 (4) 可以写成

$Re=\frac{\Delta s\overline{v}d}{\kappa }(5)$

对于热传导现象, 若以Re1表示开始出现自组织现象的雷诺数, Re2表示开始出现混沌现象的雷诺数, 式 (3) 成立 (可以通过热成像技术观察)

自扩散现象的雷诺数

$Re=\frac{\frac{\rho {}_1}{\rho {}_2}\cdot \overline{v}d}{D}(6)$

在式 (6) 中, ρ1、ρ2组分密度不同的两部分空间的组分密度, $\overline{v}$:组分密度平均扩散速率, d:开放系统特征尺度, D:开放系统自扩散系数, 可以令

$\begin{array}{l}\rho {}_0=\\ \frac{\rho {}_1}{\rho {}_2}\end{array}$

, ρ0:组分密度不同的两部分空间的组分密度比。式 (6) 可写为

$Re=\frac{\rho {}_0\overline{v}d}{D}(7)$

对于自扩散现象, 若以Re1表示开始出现自组织现象的雷诺数, Re2表示开始出现混沌现象的雷诺数, 式 (3) 成立 (可以通过对有颜色的气体的扩散进行观察) 。

3 沙漠中沙粒移动的自组织现象

在一片广阔平坦的沙漠上, 微风吹拂, 沙粒将简单地沿着风向运动。此时若将风向方向作为坐标轴z的正方向, 若在沙漠表面面积微元dS处的压力梯度为$\frac{\text{d}{\rm P}}{dz}$, 若在dt的时间内, 从dS的沙漠表面上被吹走的沙子质量为dm, 如下关系具有明显物理意义

$\text{d}m=-{\rm H}\frac{\text{d}{\rm P}}{dz}\text{d}s\text{d}t(8)$

在式 (8) 中, 负号表示, 沙粒沿压力梯度降低的方向移动, 式 (8) 中, 比例系数H为沙粒移动系数, 是在单位压力梯度时, 在单位面积上, 在单位时间内, 被移走的沙粒质量。H的单位为s, 式 (8) 与表1中给出的气体输运过程的牛顿粘滞定律、付利叶定律以及斐克定律形式相同【8】。

当沙漠表面的风速较大时, 沙粒不是简单地向前运动, 而是通过形成波状凸起的方式向前运动 (图5) , 此时, 沿着沙粒运动方向出现对称性缺损, 出现了自组织现象【1, 2】。

当风速更大时, 沙漠会形成一系列蜿蜒起伏的沙丘 (图6) , 此时, 迎风面的沙粒不断移至背风面, 背风面的沙粒不断顺着坡面向前方移动, 于是造成沙丘沿着风向不断推移。这是一种效率很高的沙粒移动方式。如果设想在一块面积上的有一定厚度的一层沙子构成了一块“地毯”, 那么, 使这块“地毯”平动将很费力, 而使得这块“地毯”以毛虫向前拱动的方式 (图7) , 即 “地毯”以不断向前传递凸起的方式向前运动则要省力很多【10】, 。每一沙粒独立平动加起来所需总力与所耗总能与这些沙粒构成“地毯”整体运动所需总力与所耗总能相同, 这些沙粒以沙丘移动方式运动与共同形成的“地毯”以拱动方式运动相似。可见沙粒形成沙丘, 并以沙丘移动方式运动是符合最小作用量原理的【3】。在风速没达到某一限度之前, 沙丘具有规则形状, 所以可以认为沙粒以沙丘移动方式运动是一种自组织现象。限制开放系统的特征尺度, 会减小衡量系统远离平衡状态程度的雷诺数, 从而可以抑制自组织现象乃至混沌现象的平衡发生, 正是如此, 在沙漠表层嵌入麦草等植物的茎秆, 使之组成连续、成片的方格十分有效地抑制了沙丘的形成和移动 ( “草方格”堪称是一种了不起的发明!) (图8) 。

沙粒的移动方式, 也可以用如下雷诺数衡量

$Re=\frac{\frac{1}{u{}_L{}^2}\overline{v}d}{{\rm H}}(9)$

在式 (9) 中uL为沙粒平移的临界速度, $\overline{v}$为平均风速, d为被隔离的沙漠表面特征尺度。在式 (9) 中, $Re\propto \frac{1}{u{}_L^2}$, 其物理意义是, 在沙粒平移的临界速度较小时, 例如受到某一障碍物阻挡, 在该处容易形成沙丘。式 (9) 也说明被隔离的沙漠表面特征尺度d越小 (例如草方格的边长越小) 越不容易形成新的沙丘。对于沙粒的移动, 若以Re1表示开始出现自组织现象的雷诺数, Re2表示开始出现混沌现象的雷诺数, 式 (3) 成立。

4 结语

开放系统存在一个判明系统远离平衡态程度的无量纲参数——雷诺数, 雷诺数若达到系统出现自组织现象的临界值Re1, 系统出现自组织现象, 雷诺数再增大至出现混沌现象的临界值Re2时, 系统出现混沌现象, 比值$L=\frac{Re{}_2}{Re{}_1}$越大, 系统的自组织现象越稳定。外部条件几何相似时 (几何相似的管子, 流体流过几何相似的物体等) , 若它们的雷诺数相等, 则开放系统中流体的流动状态也是几何相似的 (流体动力学相似) 【11, 12】, 对于开放系统, 外部条件几何相似时, 若它们的雷诺数相等, 则开放系统中的热力学流的运动状态也是相似的 (热力学流动力学相似) , 通过对人造系统的模拟实验可以确定实际开放系统中的热力学流的运动状态, 只要这两个系统外部条件相似并且雷诺数相等。

牛顿指出:“自然界中同一类结果, 必须尽可能归之于同一种原因”【13】, 这种观点构成了本文对自组织现象研究的主旨。

系统数据数 篇4

全球领先的高性能信号处理解决方案供应商ADI公司最新推出一款全新的电流/数字转换器芯片——ADAS1128, 它使得高层数CT系统能够以高精度和丰富信息量捕获实时移动图像 (如跳动的心脏) 。CT (计算机断层扫描) 扫描的应用随着技术进步正在不断增长, 已可提供更清晰、更具体的人体图片以供医生分析和诊断。与此同时, 医疗保健场所对质量更好、更快和更经济的诊断成像设备的需求也在增长, 这款器件完全可以满足这些需求。

ADAS1128是一款24位电流/数字转换器, 它可将光电二极管阵列信号转变成数字信号。该器件提供128个数据转换通道, 并前所未有地将速度从6kSPS (每秒采样数) 提高到20kSPS, 其支持的通道数是市场上现存的任何一种集成转换器解决方案的4倍 (128比32) 。这一级别的性能和集成度意味着, CT检测系统的电子成本与以前的设计相比可减少一半。

“更高层数CT系统要求增加处理图像所需的数据采集通道数量。ADAS1128芯片的高集成度通过降低数据采集电路每通道的成本, 使得CT系统的成本能够降得更低, ”NeuroLogica公司董事长Bernard Gordon说。该公司为全球医疗保健场所和私人诊所提供医疗成像设备。Gordon是医疗成像行业的一位知名先驱者, 他也是Analogic公司的创始人和前任CEO, Analogic是一家领先的设计和制造先进健康和安全系统及子系统的公司, 产品主要销售给原始设备制造商 (OEM) 。

CT成像结合了特殊的X射线设备和先进的电脑来生成人体内部的二维和三维图像。内部器官、骨骼、软组织、软组织和血管的CT扫描可提供比X射线检查更具体的图像, 使医生能够更容易地诊断疾病, 包括癌症、心血管疾病以及肌肉骨骼疾患。据估计, 现在美国每年完成的医疗CT扫描超过6千2百万次, 而1980年只有3百万次。

“更高的层数是使得目前的CT扫描仪能够提供更具体图像的主要因素之一, ”ADI公司医疗保健部门总监Patrick O'Doherty说, “借助ADAS1128, 诊断系统设计者可以开发出比上一代设备更先进的CT扫描仪, 它可在生成更清晰图像的同时, 降低整体扫描时间。这在危重病医学领域 (如心脏病、神经科和血管造影) 的价值是无可估量的。因ADAS1128而大幅降低的系统级成本、尺寸和功耗意味着, 世界一流的CT扫描诊断将在全球关注医疗安全的环境中变得更加经济和实用。”

系统数据数 篇5

1双电源转换开关

1.1《民用建筑电气设计规范》 (以下简称民规) 第7.5.3条, 《2009民用建筑工程设计技术措施-电气》 (以下简称措施) 第5.5.3条均规定, 保证电源转换的功能性开关电器应作用于所有带电导体, 均不得使这些电源并联[1]p76、[2]p91。

此条引自IEC标准, 但未见有关资料对其进一步说明, 究竟如何理解一直是业内争论的问题。主流观点认为, 条文中“作用于”应理解为对供电回路的全部带电导体实现电源转换, 而不应仅仅理解为断开电源的全部带电导体。“作用”的目的是使这些电源发生转换且不发生并联。此条文可以有以下理解。

(1) 双电源转换开关应能实现全部带电导体电源转换, 并同时保证这些电源之间不发生并联。

(2) 实现全部带电导体电源转换, 可采用断开中性线的方式, 也可采用不断开中性线的方式。

(3) 不断开中性线实现电源转换, 可减少中性线发生“断零”的风险, 也可避免因滥用四极开关带来的额外投资, 应优先采用。

(4) 本规定是IEC标准对电源转换开关极数选择的总体要求, 是否需要断开中性线, 应由工程技术人员根据工程的具体情况进行具体分析确定。

1.2《措施》第5.5.3条规定, 变压器低压总开关及母联开关, 应视为电源转换的功能性开关。应作用于所有带电导体, 且不能使其电源并联, 故应选用四极开关[2]p91;

首先应明确的是, 当建筑物内设总等电位联结, 且双路电源共用中性线接地极时, 不存在检修时因中性线未隔离而威胁人身安全的情况, 不必为防触电安全而采用四极开关。

当不须考虑杂散电流的影响时, 变压器低压总开关及母联开关均可以选用三极开关;而当因存在杂散电流可能引发电气灾害或影响使用功能时, 应区分接地点设置情况对中性线上杂散电流闭合回路的构成进行具体分析, 根据分析结果选择开关的极数。

(1) 变电室TN-S低压配电系统部分主接线如图一所示。图中建筑物内设共用接地极的总等电位联结, 变压器低压侧中性点就近直接接地。

当Q1, Q2, Q3均采用三极开关时, 不论二台变压器分列运行 (Q1, Q2闭合, Q3断开) , 还是单台变压器带两段负荷运行 (Q1, Q2之一闭合, Q3闭合) , 若三相负荷不平衡, 负荷侧中性线电流均可经过低压母联开关Q3的中性线分流并经变压器中性接地点构成分流闭合回路 (见上图中虚线) 。

这时, 如希望运行中断开上述中性线分流闭合回路以消除杂散电流的影响, 则变压器分列运行方式下Q3母联须采用四极开关;而T1或T2变压器单独运行时Q2或Q1须采用四极开关。

当Q1, Q2设剩余电流保护时, Q1, Q2, Q3中任何一个不采用四极开关, 都会使杂散电流沿图中虚线构成分流闭合回路, 该回路与剩余电流互感器一次线圈交链, 会造成保护装置运行中误动作。

因此图中Q1, Q2, Q3均应采用能同时断开中性线的四极开关。

(2) 如将图一中变压器的中性点接地改到配电柜内且合并为一点, 如图二所示, 则当Q1, Q2, Q3均采用三极开关时, 正常运行中也不会形成中性线分流闭合回路, Q1, Q2带剩余电流保护时不会误动作。这种情况下, 电源转换中中性线电流随相线的切换一同转换, 不断开中性线也不会发生电源并联, 完全符合IEC标准对转换开关的要求。

(3) 对于建筑物内不设总等电位联结的情况, 为了避免中性线上引入危险电压和防止不同接地系统中性线上的电位漂移和扰动, 应按上述规定采用同时断开中性线的四极开关。

因此, 变压器低压总开关及母联开关的极数选择, 受到检修安全及抗干扰要求、总等电位联结及系统接地点设置情况等多方面影响, 一律规定采用四极开关有所不妥。

1.3《民规》第7.5.3条, 《措施》第5.5.3条均规定, 正常供电电源与备用发电机之间, 其电源转换开关应采用四极开关[1]p76、[2]p91。

这里通常可分为两种情况: (1) 正常供电电源采用TN-S接地方式, 备用发电机采用有中性线引出的IT接地方式, 适用于有多台备用发电机的情况; (2) 正常供电电源与备用发电机均采用TN-S接地方式, 且共用接地极和总等电位联结, 适用于只有一台备用发电机的情况。

对于第 (1) 种情况, 出于检修安全的考虑, 为防止单相接地故障时中性线对地电位升高造成检修人员电击危险, 应采用四极开关;第 (2) 种情况应结合具体工程具体分析, 参见前文1.2节。由于业内专家对此已做过较全面的论述[4], 此处不再赘述。

1.4《民规》第7.5.3条及《措施》第5.5.3条均规定, TN-C-S、TN-S系统中的电源转换开关, 应采用切断相导体和中性导体的四极开关[1]p76、[2]p91。

对于进行电源转换的两路TN系统电源侧分别独立接地, 不设置共用的总等电位联结的情况, 为了避免中性线上引入危险电压和防止不同接地系统中性线电位漂移和扰动, 应按上述规定采用同时断开中性线的四极转换开关。

但当进行电源转换的两路TN系统电源设置共用的总等电位联结时, 不须为人员检修安全选用四极开关;当不须考虑杂散电流的影响时, 双电源转换开关可选用三极开关;而当因存在杂散电流可能引发电气灾害或影响使用功能时, 才考虑选用同时断开中性线的四极开关, 见后文案例中的分析。

2剩余电流保护开关

《民规》第7.7.10条规定, 当装设剩余电流动作保护电器时, 应能将其所保护的回路所有带电导体断开[1]p79;《措施》第5.5.3条规定, 剩余电流保护开关用于三相四线制配电系统时, 除TN-C系统外, 应采用四极开关[2]p91;《低压配电设计规范》第3.1.11条也规定, 除在TN-S系统中, 当中性导体为可靠的地电位时可不断开外, 应能断开所保护回路的所有带电导体[3]p7。上述条文可以有以下理解:

除三相四线TN-C系统, 或TN-S系统中性导体为可靠的地电位的情形外, 为防止剩余电流保护误动作, 其开关应能断开所有保护回路的所有带电导体, 包括中性导体。

对于上述理解的疑问是, 如采用不切断中性线的三极四线剩余电流保护开关, 同时有能可靠防止剩余电流保护误动作, 是否允许?这种情况在实际工程中的例子并不少见, 笔者见解详见后文案例中的分析。

3工程典型方案分析

某三相低压配电系统采用国内典型主接线方案如图三所示, 为TN-S系统, 设共用接地和总等电位联结, 变压器低压中性点就近直接接地, 为防止杂散电流的影响, Q1, Q2, Q12均采用四极开关 (详见前文1.2节分析) , Q3~Q8均为三极四线剩余电流保护开关。

3.1杂散电流影响及转换开关极数选用

当T1, T2分列运行时, Q1~Q2接通而Q12断开, 中性线和变压器中性线接地点构成分流闭合回路为I01-I011-I0222-I022-I02;

当T1或T2单独运行带全部负荷时, Q1或Q2之一断开而Q12闭合, 图中中性线和变压器中性线接地点构成分流闭合回路为I01-I012-I02;

上述分流闭合回路中的杂散电流可能产生电磁干扰, 而当Q3, Q4设剩余电流保护时, 杂散电流将引起保护误动作。

从系统整体的角度分析, 当系统中性线接地点不变时, 如希望在各种运行方式下均能同时断开前述第 (1) 、 (2) 类分流闭合回路, 防止剩余电流保护误动作和其他电气灾害, Q34须采用可同时断开中性线的四极转换开关。

3.2值得注意的是, 图中还有一些分流环形闭合回路, 例如:

(1) I0-I0112-I0113-I0114-I0131-I013-I01回路; (2) I0131-I0114-I0115-I0132回路; (3) I0231-I0233-I0234-I0232回路。这些分流闭合回路只要设备正常运行就不能被断开或消除, 只能通过合理布置电线电缆的路由, 或减小其闭合回路的包络面积, 或提高用电负荷自身的抗干扰性能的方法来控制。

3.3单电源剩余电流保护开关极数选用

图中Q7, Q8各自单电源供电, 如设剩余电流保护, 则,

(1) 外部分流引入的杂散电流I013, I023穿入Q7, Q8的剩余电流互感器后, 因负荷侧没有分流回路, 会经负荷侧中性线穿出, 穿入和穿出的电流完全平衡, 故不会引起剩余电流保护误动作。

(2) 当自身三相负荷不平衡时, 杂散电流同样只能经过电源侧并联中性线 (及电源变压器中性线接地点) 再从电源侧相线回流至负荷侧, 进出剩余电流互感器的电流完全平衡, 也不会引起剩余电流保护误动作。

所以当忽略负荷侧电容电流时, Q7, Q8剩余电流保护运行中不会误动作, 可以采用不断开中性线的三极四线漏电开关。

因此笔者认为, 为防止漏电保护误动作, 单电源剩余电流保护开关应能断开所有保护回路的所有带电导体的规定值得商榷。开关的极数选择, 应从系统整体的角度, 根据运行方式、中性线接地点设置, 系统中性线能否构成杂散电流分流闭合回路等方面综合考虑确定。

4综上所述, 可得如下结论

4.1电源转换开关极数选择的总体原则是应能实现全部带电导体电源转换, 并保证不使这些电源之间发生并联;实现全部带电导体电源转换的方式可采用断开中性线或不断开中性线的方式;应尽量避免采用断开中性线的方式;是否应断开中性线, 需要根据具体工程具体分析。

4.2建筑物内设有共用总等电位联结的变压器低压总开关及母联开关, TN-C-S或TN-S系统中双电源转换开关, 采用相同TN-S接地方式且共用接地极和总等电位联结的正常供电电源与备用发电机之间的双电源转换开关, 均不须为人员检修安全选用四极开关。如不需考虑杂散电流的影响, 则双电源转换开关可选用三极开关;当因杂散电流存在可能引发电气灾害或影响使用功能时, 应具体工程具体分析, 选用必要的四极开关, 笼统规定采用四极开关有所不妥。

4.3当装设剩余电流保护电器时, 应本着能可靠防止保护误动作的原则, 根据具体工程抗电磁干扰要求, 配电系统中性线接地点设置情况具体分析, 以确定开关的极数, 不一定都要采用能断开所保护回路的所有带电导体的四极开关。

4.4低压开关极数选择, 应首先考虑防止中性线带电危险和剩余电流保护误动作的要求。当杂散电流存在可能引发电气灾害或影响使用功能时, 应从系统整体的角度, 根据运行方式、中性线接地点设置, 中性线分流闭合回路构成情况等进行具体分析确定。

摘要：本文在总结前人成果的基础上, 从人身电击防护、杂散电流的危害、保护装置动作可靠性几方面, 对三相低压配电系统中双电源转换和剩余电流动作保护两类功能开关极数选择的若干规范条文进行简要分析, 提出个人理解, 并结合目前国内典型工程方案, 说明具体分析方法和应用原则, 供业界同行参考。

参考文献

[1]民用建筑电气设计规范, JGJ16-2008

[2]2009全国民用建筑工程设计技术措施

[3]低压配电设计规范, GB50054-2011

[4]王厚余.低压电器装置的设计安装和检验.电力工业出版社, 2013年

系统数据数 篇6

数据中心在中国的发展大体上经历了三个阶段:

第一阶段, 2000年前后, 数据中心的概念随互联网进入中国, 第一次掀起了建设数据中心的热潮。但是由于互联网在中国尚未普及, 在用户数、内容、应用等各方面都存在明显的局限性, 用户对数据中心尚未产生有效的需求。在2001年的互联网泡沫破灭之后, 数据中心的发展很快进入了蛰伏期。

第二阶段, 2004年至2008年, 随着互联网的普及和我国信息化建设的发展, 无论是国民经济还是百姓生活对信息技术的应用和依赖都日益广泛和深入, 从服务提供方和用户方两端都纷纷投入巨资建设数据中心。数据中心行业经历了从小到大、优胜劣汰的过程, 作为重要的IT基础设施, 数据中心迎来了快速发展的黄金期。

第三阶段, 2008年至今, 互联网的发展和国民经济各主要行业的信息化建设日趋成熟, 移动互联网、云计算等新兴技术和商业模式不断涌现, 数据中心的数量不断增加, 规模不断扩大。与此同时, 行业内越发重视运营的效率和资源整合的能力, 建设绿色数据中心成为未来数据中心发展的方向。

十二五时期, 中国IT投资规模将达到1, 600亿美元, IT投资的增长促进了数据中心市场的发展, 数据中心的建设和升级反过来又将带动包括服务器、存储和基础设施等相关IT市场的增长。

系统数据数 篇7

本评价系统是基于《基于相关数与VB评价系统研究》【1】学院立项的科研课题。

关于评价问题, 在很多情况下, 专家组成员拥有相同的权重, 这样就带来了不科学和人为因素影响过大等问题。相关数分析法是对多水平层综合选优的评价方法, 应用范围很广, 可以对各个行业涉及多水平层多指标的综合评价。

基于相关数与VB评价系统:减少评价的绝对平均, 争取最大限度的公平、科学稳定。在对评价人的能力、招投标评优、教学管理评价等评价模式中, 相关数分析法可以科学严谨的满足应用的需要。

为了寻求使评价最大限度的公平、科学, 减少评价绝对平均影响因素, 就要依据参评人的资质、能力、影响力等指标分配权重。在评价中, 有影响力的专家组成员 (或称为首席评审员、评审主任等) 的权重大, 责任也大。为此, 本系统建立了对每项指标的评定数据采用专家组成员加权平均处理。

参评各个项目的评价数据由相关数处理。评价指标与基准按不同的评价项目设置 (或行业的评定标准) 。用户可以根据需要自定义评价基准项和权重值。

本评价系统, 预制常用项目评价 (静态) 和根据需要自定义项目评价 (动态) , 以保证系统的通用性。可以独立运行, 也可嵌入到应用系统中作为工具。

基于上述原理创建的评价系统, 采用Visual Basic程序设计语言开发为应用软件。此项研究成果可以广泛应用于人才 (如:学生或教师) 综合能力评价、工程招标评优、设备采购评价等场合。

基于相关数与VB评价系统主要解决两方面问题:

1.争取最大限度的公平稳定性

相关数分析法是评价目的树中, 各水平层目的 (目标) 重要性的一种系统分析方法。也是评价目的树各层次目的在整体系统中所处地位的定量分析方法。如下表描述:

其中的为专家组对第n个项目的第αk基准的评分值。

本部分的关键要解决改进的相关数分析法建立数学模型。

二.相关数分析法评价系统总体设计方案

系统总体结构设计的主要任务就是将整个系统合理的划分成各个功能模块, 正确处理模块之间与模块内部的联系, 及它们之间的调用关系和数据联系, 定义各模块的内部结构。通过对系统完成的功能与分析, 系统主要模块包括:登录模块、静态和动态模块、打印模块。如图1

1.登录模块功能

该模块是对操作人员权限进行管理, 在后台数据库中置有user的表。对用户可以验证合法性等系统管理。

2.静态评价模块功能

该模块对列表已存在的对象进行评价, 系统预置了评价对象为老师、学生供用户选择, 根据所选择的评价对象, 确定评价的人数, 确定后进入显示评价标准的界面, 最后再进入专家评价界面, 对评价对象依次进行评分。

3.动态评价模块功能

用户根据需要自主设置评价对象及其相应的评价标准, 并将评价对象的评价标准相关信息动态创建的相应的评价对象, 并将添加到数据库表中, 同时用户自定义的评价对象自动添加到静态评价模块列表。

相关数分析法处理模块是相关数分析法的核心部分, 该模块应用于动态评价界面及专家评分界面, 在动态添加评价对象界面中, 对于评价标准的数据及专家评分数据保持到库中对应的表内。根据用户输入的数据, 计算各自的相关数比较优劣。对用户输入数据不规范的利用归一法分别判断评价标准及专家评分是否归一, 如果不归一则需利用归一法进行归一。

4.数据输出打印模块功能

专家根据相应的评分标准评分, 系统计算并排序导出评价结果, 或保存评价结果以及打印等操作。

三.相关数分析法评价系统程序设计方案

本评价系统程序设计方案, 按系统功能主要分为:登录模块、静态和动态模块、数据输出模块。程序流程见图1。

1.登录按钮的功能

判断用户输入的用户名和密码, 管理用户进入系统。 (限于篇幅不赘述)

2.静态和动态模块

进入评价窗口入口, 用户可以选择进行静态评价或选择动态评价对象。静态评价按步骤依次输入即可。动态评价是本文的核心难点, 需要添加评价对象按钮, 以及评价基准对象, 创建用户评价的项目。完成创建功能后, 动态评价转为静态评价对象, 置入静态评价项目中。供用户在此项目下评价相关对象。静态与动态评价基本流程见图2。

仅以创建动态数据表为例, 核心代码

3.数据输出模块, 对评价的结果显示、保存、排序、导出功能。 (限于篇幅不赘述)

4.其他有关与数据库连接等在模块程序中已经体现, 在此不赘述。

四.相关数分析法评价系统总结

我们使用Visual Basic语言设计实现了基于相关数分析法评价系统, 实现了可基于VB/SQLServer2000、Access的系统开发, 在学生综合评价以及教师评优中已经使用。目前本系统仅限于单机版应用软件。为了更广泛应用于人才综合能力评价、工程招标评优、设备采购评价等场合, 以及更大范围的推广应用, 需要进一步改进, 实现在网络环境中。

摘要：相关数分析法是对多水平层综合选优的评价方法, 应用范围很广, 可以对各个行业涉及多水平层多指标的综合评价。开发评价系统, 预制常用项目评价 (静态) 和根据需要自定义项目评价 (动态) , 以保证系统的通用性。可以独立运行, 也可嵌入到应用系统中作为评价工具。

关键词：管理工程,相关数分析法,VB程序设计,数据库

参考文献

[1]明日科技.Visual Basic开发经验技巧宝典人民邮电出版社, 2007.11