中国科学技术信息研究所--国家工程技术数字图书馆

[学位论文] 薛鹏吉林大学 2003年硕士导师: 朱洪文共84页

摘要 : 集群计算技术一直是计算机界研究的一个热点问题.集群系统不但能够充分利用现有的计算资源,而且能够通过较低的软硬件代价实现较高性能的计算机系统.随着微处理器技术和高性能网络技术的飞速发展,集群计算逐渐成为一种有成本效益的并行/分布式计算资源... 展开

关键词 : Linux 集群调度策略进程迁移高吞吐量

2. 无线Mesh网高吞吐量负载均衡路由技术研究

[学位论文] 朱杰南京邮电大学 2009年硕士导师: 杨庚共74页

摘要 : 随着因特网资源的不断丰富，以及因特网应用的进一步广泛，人们希望不论何时、何地都能够高速、准确地接入因特网，无线因特网便应运而生。未来的无线因特网将是各种异构网络融合的无线数据网，从广义上讲，它是现有因特网的无线延伸。无线Mesh网(Wir... 展开随着因特网资源的不断丰富，以及因特网应用的进一步广泛，人们希望不论何时、何地都能够高速、准确地接入因特网，无线因特网便应运而生。未来的无线因特网将是各种异构网络融合的无线数据网，从广义上讲，它是现有因特网的无线延伸。无线Mesh网(Wireless Mesh Network)简称WMN，是一种具有自组织多跳特性的宽带无线网络，具有高速率、易组网、成本低、性能稳定等优势，且可以实现多种异构无线网络的互联，是构建B3G/4G的潜在技术之一。无线Mesh网是一种新型的宽带无线网络，可以看成是无线局域网(Wireless Local AreaNetwork，WLAN)和移动Ad hoc网络(Mobile Ad hoc Network，MANET)的融合，且发挥了两者的优势。路由协议是无线Mesh网络最重要的关键技术之一，提供高质量高效率通信的路由协议是确保网络正确运行的关键。在研究和设计无线Mesh网路由协议时，有一些与WLAN和MANET不同的关键技术需要解决，这些问题的综合解决对于满足无线Mesh网的整体性能需求、设计以及推动无线Mesh网的应用具有重要的理论指导和实际意义。由于无线Mesh网的相邻的节点共享媒介资源，所以本地的信道拥塞对无线网络造成的性能下降比有线网络要严重得多。同时，无线Mesh网的大多数业务是送往Internet的，因此因特网网关在无线Mesh网中起到的关键，很可能成为潜在的一个瓶颈。本文首先对无线Mesh网的背景知识以及涉及路由协议和负载均衡问题的一些关键技术进行了详细的论述。然后，在充分分析论证现有路由判据不足的情况下，提出了一种新型的信道负载感知的路由判据，并为之设计了合适的路由算法。与此同时，本文还提出了一种简单易实现的网关负载均衡算法。最后，我们通过NS-2网络仿真软件对本文中提出的新策略进行仿真分析。结果表明，新的路由判据和网关负载算法符合本文的预期，能够有效的实现负载均衡和提升网络的吞吐量。收起

关键词 : 无线Mesh网路由协议负载均衡高吞吐量

3. 基于时间同步的高吞吐量区块链的设计与实现

[学位论文] 董冰电子科技大学 2020年硕士导师: 汪文勇共78页

摘要 : 随着对区块链技术研究的深入，区块链技术面临的一些问题也逐渐暴露，例如交易吞吐量过低，区块链容量消耗过大等，其中对区块链技术发展制约最严重的就是交易吞吐量过低的问题。著名的比特币平均吞吐量仅为7笔交易每秒，而以太坊的吞吐量也仅有15笔交... 展开随着对区块链技术研究的深入，区块链技术面临的一些问题也逐渐暴露，例如交易吞吐量过低，区块链容量消耗过大等，其中对区块链技术发展制约最严重的就是交易吞吐量过低的问题。著名的比特币平均吞吐量仅为7笔交易每秒，而以太坊的吞吐量也仅有15笔交易每秒。现有的解决交易吞吐量的方法包括对区块结构进行改造、链下交易和减少共识节点等方法。但是对区块结构的改造并不能很好的解决问题，同时又衍生出了一些新的安全以及验证交易量等问题；链下交易和减少共识节点虽然能够解决问题，但是这两种方法的中心化策略又会使区块链失去其高度去中心化的特性。同时现有区块链对节点的时间戳误差的容忍度过高，使得交易不能够根据真实发生时间来定序，造成了区块链失去了在即时应用上的发展前景。本文希望设计出一种新的共识算法，同时提升区块链的交易吞吐量和对交易按照真实发生时间定序两个问题。本文从节点时间戳入手，设计了一种时间证明共识算法（PoT）。该算法分为两个部分，第一部分是对全网的节点时间进行同步，第二部分是利用同步过时间的全网节点设计并完成节点共识算法。节点时间同步部分利用实验测试了不同节点规模下的算法耗时，证明了本文设计的节点时间同步算法在节点数目指数级增长时依然有着很高的效率。时间证明共识算法涉及到验证节点的选举以及全部节点的投票过程。通过时间证明共识算法，全网节点系统时间保持同步，使得交易能够根据真实发生时间排序，即区块中保存的交易是根据时间严格递增的。同时该共识算法相对于传统的共识算法有着较大吞吐量的提升，在100个节点的规模下，10秒钟平均可以处理高达48832笔交易，交易吞吐量超过了了4800tx/sec。通过分析得知可以使用超级节点或者利用区块链分片技术可以提升节点性能，进一步的提高交易吞吐量。在算法的安全性方面，使用经过认证的节点进行共识操作能够有效的避免女巫攻击，同时对算法容忍度的实验结果显示，本文提出的共识算法在一般情况下的容忍度高于60%，比投票类共识和证明类共识的容忍度都要高。所以本文设计的时间证明共识算法能够很好的提升交易吞吐量，同时也为区块链在即时应用上的发展提供了思路。收起

关键词 : 信息安全区块链高吞吐量时间同步共识算法

4. 一种伺机性高吞吐量计算模型的研究与设计

[学位论文] 张柏铖四川大学 2005年硕士导师: 袁道华共71页

摘要 : 随着个人计算机功能越来越强大以及越来越普及，闲置的计算机资源也随着增长。尤其在分布式计算更加普及后，很多典型的情景是：传统的集群在全天候的运行期间内都致力于运行需要大量运算的程序，当中心的Linux集群上运行大量计算的时候，而WindowsPC... 展开随着个人计算机功能越来越强大以及越来越普及，闲置的计算机资源也随着增长。尤其在分布式计算更加普及后，很多典型的情景是：传统的集群在全天候的运行期间内都致力于运行需要大量运算的程序，当中心的Linux集群上运行大量计算的时候，而WindowsPC去常常无人使用而闲置。　　本文融合了当前几种技术提出了一个伺机性高吞吐量计算模型，目的是可以在桌面WindowsPC机无人使用而闲置时伺机协助中心Linux集群完成高吞吐量计算任务。方法是通过把初始在Linux集群上启动的应用在PC机闲置时透明迁移到PC机中运行完成的。所以，首先Linux集群上的应用必须能够透明迁移到客户端上。本文通过对迁移机制的比较，选择了类FEHAL的SSI实现透明迁移机制。其次，模型中专用集群应用必须可以在非专用的PC机上执行。非专用客户端执行方式有三种：①本地执行模型。②沙盒模型。③专门客户端编程模型。本文比较了这三种模型的优劣，并且通过对SunGridEngine和Condor这两个成熟的高吞吐量系统的分析，采用了沙盒模型构成客户端应用执行环境。最后，WindowsPC机要在闲置时协助集群计算，这就必须要通过整个模型框架协作，结合以上两种技术完成。　　本文提出了模型主要框架，整个模型由三个部分组成：主执行结点，客户端和配置服务器。在主执行结点运行类FEHAL的SSI集群，客户端指部署了客户端软件的WindowsPC机。配置服务器主要为客户端服务，负责提供客户端认证，配置信息，安装和升级服务。同时还讨论了客户端网络组建问题。　　本文着重描述了客户端沙盒环境实现。为了构成沙盒环境，有三种实现方式：①用软件模拟一个完全PC硬件然后在它之上引导一个客户操作系统。②运行专门的用户模式操作系统。③在API层模拟客户操作系统。本文描述了沙盒环境底层实现和服务模块实现，并且讨论了客户端安装配置问题。收起

关键词 : 伺机性高吞吐量沙盒环境透明进程迁移机制

5. 嵌入式异构网融合网关的设计与实现

[学位论文] 张宇扬广东工业大学 2020年硕士导师: 丁磊共81页

摘要 : 随着物联网的快速发展，物联网中“物”的类型越来越多样化，复杂化，要求物联网网关能够适应复杂环境的软硬件要求。然而，在面对复杂的应用环境时，现有的物联网网关设计常常具有功耗过高，吞吐量低等缺点。因此，如何避免不必要的功耗，提高物联网... 展开随着物联网的快速发展，物联网中“物”的类型越来越多样化，复杂化，要求物联网网关能够适应复杂环境的软硬件要求。然而，在面对复杂的应用环境时，现有的物联网网关设计常常具有功耗过高，吞吐量低等缺点。因此，如何避免不必要的功耗，提高物联网系统的吞吐量在物联网网关的设计中具有重要意义。近些年，嵌入式异构网融合网关受到了人们的广泛关注，为解决上述问题提供了有效途径。另外，由于嵌入式异构网融合网关设计的复杂性，多数现有设计方法很少考虑如何兼容多种通信协议的问题。为此，本文提供一种兼容多种通信协议，且具有低功耗、高吞吐量等特点的嵌入式异构网融合网关的设计方法，并通过必要的实验来验证所提设计方法的有效性。本文的主要研究及开发工作如下：首先，对网关系统进行总体设计，实现了一个支持多种通信方式的嵌入式异构网融合网关设计方案。本方案支持WiFi、BLE、ZigBee等常用的通信方式，可适配BLE、ZigBee等流行的短距离无线通信终端设备，并在保证高吞吐量的前提实现可靠、稳定并节能的通信。为了解决异构网数据交互的问题，本文设计了一种可以用于进行多协议适配的Post协议，实现了POST通信协议下跨越若干异质网络的链路层或传输层之间的可靠通信；为了保证网关数据传输可靠安全，本文网关对传输的数据使用对称加密(AES)技术，通过定期设置并更新数据的解密密钥，实现数据的加密和解密，达成传输双方可靠，安全的通信；为了提高数据的传输速度，本文设计了双缓冲“乒乓”存储，在SDRAM中建立两级“乒乓”缓冲据队列，提高网关数据传输的吞吐量；为了使网关功耗降低，本文设计了低功耗sleep模式，通过在网关空闲任务中嵌入低功耗sleep模式，使网关在不工作时进入低功耗状态，降低了网关的功耗。其次，开发完成了网关硬件，选用意法半导体公司的STM32F429芯片作为主控芯片，并以主控芯片为核心设计了SDRAM电路，WiFi、ZigBee、BLE模块电路等电路，实现了网关的各项硬件功能。再次，开发完成了网关软件，主要完成了FreeRTOS实时操作系统等工具软件的移植，网关管理程序各个任务的设计工作。在网关管理程序设计中，设计了USB任务、数据接收任务、数据拷贝任务、网关数据处理任务、登录及心跳任务、数据分配任务、BLE任务、ZigBee任务、看门狗任务等任务，实现了网关的各项软件功能。最后，对设计完成的异构网融合网关的主要功能和性能进行了测试。测试结果表明，异构网融合网关性能可靠，稳定，可实现跨越若干异质网络的链路层或传输层之间的可靠通信，并在确保传输速度与传输稳定性不变的前提下实现网关的低功耗。收起

关键词 : 异构网融合网关 Post协议低功耗设计高吞吐量

6. 车辆自组织网络高吞吐量和低时延的MAC协议研究

[学位论文] 邓婷婷华南理工大学 2021年硕士导师: 刘徐迅;裴峰共87页

摘要 : 车辆自组织网络（VehicleadhocNetworks,VANETs）是智能交通系统的重要组成部分，主要用于保障行车安全、管理交通和提供娱乐等服务。VANETs的媒体访问控制（MediaAccessControl,MAC）协议主要研究节点的信道接入方式和信道资源使用，对确保VANETs的正... 展开车辆自组织网络（VehicleadhocNetworks,VANETs）是智能交通系统的重要组成部分，主要用于保障行车安全、管理交通和提供娱乐等服务。VANETs的媒体访问控制（MediaAccessControl,MAC）协议主要研究节点的信道接入方式和信道资源使用，对确保VANETs的正常运行有着重要影响。然而，随着车辆密度增多，车辆通信资源变得紧张，节点间冲突增加，降低了系统吞吐量和延长了数据发送的时延。为了提高系统吞吐量和降低数据包的延时，在本文中，我们对两类车辆自组织网络MAC协议进行改进，分别应用于集中式架构和分布式架构。主要内容概括如下： 1）针对集中式的VANETs提出了一种高吞吐量，低延迟的MAC（High-ThroughputandLow-DelayMAC,HTLD-MAC）协议。首先，该协议提出了一种时隙交换方案，用于解决在多个路侧单元（RoadSideUnits,RSUs）网络重叠区域上的时隙浪费问题。其次，该协议提出了一种动态时隙分配机制，为了降低系统的丢包率，RSU优先给将要离开网络的车辆分配时隙。最后，为了更好地描述VANETs中的真实环境特征，该协议基于Nakagami-m衰落模型和双斜率路径损耗模型，得出服务信道容量的表达式。HTLD-MAC具有两个显著的特征：其一，在控制信道（ControlChannel，CCH）上，不同于传统方式的节点根据局部车辆信息分配时隙，该协议利用路侧单元收集全局车辆信息来分配时隙，使得整体性能更优；其二，在服务信道（ServiceChannels，SCHs）上，不同于传统方式仅考虑单一指标吞吐量，该协议考虑吞吐量和时延两个指标，不仅满足高吞吐量需求，还满足时延多样性需求，使协议适用范围更广。实验结果显示了HTLD-MAC在吞吐量和延迟等方面的优势。 2)针对分布式的VANETs提出了一种时隙预留的MAC（TimeslotReservationMAC,TRMAC）协议。首先，该协议重新设计了VANETs节点的邻居信息表结构。然后，服务提供者节点和服务申请者节点各自根据邻居信息表，排除不可用的信道和时隙。最后，服务提供者根据服务申请者提供的传输方案，选择双方都空闲的时隙段。与传统的节点随机选择空闲时隙段不同，该协议针对发送延时敏感数据包的节点对，优先选择时隙编号小且长度长的空闲时隙段，尽量将数据一帧发送完毕，从而降低系统的延时；针对发送延时容忍数据包的节点对，优先选择时隙编号靠后且长度短的空闲时隙段，数据尽量分块传输，充分利用信道时隙，从而提高系统的吞吐量。与传统的协议节点对在控制信道上的一次成功协商只能在服务信道上预留一个时隙段相比，该协议的节点对仅需要在控制信道上一次成功的协商，便可预留在未来几帧服务信道上的时隙，缓解了在车辆密度大时公共控制信道的拥塞。仿真结果显示了该协议能有效提高系统的吞吐量和降低数据包的延时。收起

关键词 : 车辆自组织网络高吞吐量低时延 MAC协议

7. 云数据中心网络的QoS保障方法研究

[学位论文] 王伟中国科学院大学 2017年博士导师: 李忠诚共118页

摘要 : 云计算是一种基于互联网的IT服务提供方式，凭借高度的可扩展性和灵活性以及经济高效等优势，成为构建IT软硬件服务的首选。云数据中心作为云计算平台的基础设施包括计算、存储和网络三大资源，其中网络作为其他资源之间沟通的桥梁，是云数据中心的关... 展开云计算是一种基于互联网的IT服务提供方式，凭借高度的可扩展性和灵活性以及经济高效等优势，成为构建IT软硬件服务的首选。云数据中心作为云计算平台的基础设施包括计算、存储和网络三大资源，其中网络作为其他资源之间沟通的桥梁，是云数据中心的关键组成部分，同时也是当今研究的热点。提供QoS保障是云数据中心网络的重要目标之一，是决定云计算租户是否将其业务移植到云计算平台的关键因素。由于云计算平台分为私有云平台和公有云平台，云数据中心网络保障的QoS目标各不相同。在私有云数据中心网络，QoS保障的目标是在流级别同时满足低延时和高吞吐量;在公有云数据中心网络，QoS保障的目标是在租户级别提供带宽保障。本论文根据云数据中心网络的QoS保障目标，针对私有云在网络侧提出同时满足低延时与高吞吐量的流量调度方法，在主机端提出可快速满足各类应用场景下的QoS需求的模块化传输协议设计架构;针对公有云提出满足租户QoS的多路径带宽保障方法。论文通过系统性的研究和实验验证，取得了以下创新性研究成果: 1)基于动态路径划分的低延时高吞吐量流量调度方法。该方法从传输路径上将长流和短流进行隔离，并根据长流和短流的实时负载，动态增减供这两种类型的流传输的路径数量。该方法将吞吐量与延时这对trade-off的优化指标从根本上进行了解耦进而可以同时优化，避免了传统方法因混合传输而只能优化单一目标的问题。该部分的研究具体包括以下两个方面的创新:第一，提出了路径延时计算模型。该模型以SLA(ServiceLevel Agreement)规定的短流完成时间为输入，输出在该规定刚间内完成短流所需的路径延时的上下界，该上下界作为判断是否进行路径增减的依据。第二，提出了动态路径划分算法。该算法解决的问题是在满足路径延时计算模型得出的路径增减需求的前提下，如何改变最少的链路状态实现路径重新划分。本文证明了该问题为NP完全问题，同时提出了基于贪心的近似算法实现了高效的动态路径划分。本文基于真实的数据中心网络拓扑和流量负载进行了仿真实验，实验结果表明，该方法与基于拥塞控制的方法相比得到了一样的流完成率，可保证99％以上的流在SLA规定的时间内完成，并在吞吐量方面与其相比提升了18％以上。 2)模块化传输协议设计架构。该架构将传输层功能进行解耦，支持任意功能模块的定制与重组，并可以根据QoS需求自动选择最优模块，快速生成满足各类需求的传输协议。该部分的研究具体包括以下两个方面的创新:第一，提出了传输层功能模块资源池。传输层功能模块资源池将传输层的基本功能抽象为功能“核心”，将面向传输语义的特定功能抽象为12个标准化功能模块，并通过一种“核心”加“插件”的模块重组方式，支持任意功能模块与“核心”进行灵活重组。第二，提出了应用驱动的模块选择系统——传输层专家系统。该系统将网络专家的先验知识和经验形式化为规则，并通过推理算法，根据规则将QoS需求转化为最优模块选择。本文已实现该架构的原型系统，并通过真实网络环境下的实验表明，该架构不仅可以通过模块化的方式快速重现已有经典协议，而且可以根据特定需求快速更新现有协议且实现性能提升，还可以通过模块重组与定制快速创建新协议以满足新的QoS需求。 3)基于多路径的带宽保障方法。该方法充分利用云数据中心网络的多路径特征，将租户申请的带宽在多条路径上进行分配，并通过多路径的“超速”算法利用空闲带宽资源，提高租户的网络性能。该部分的研究具体包括以下两个方面的创新:第一，提出了一种多路径带宽分配与限速方法。该方法首先将租户申请的带宽在多条路径上进行分配，然后通过层次化令牌桶技术实现基于多路径的分流与限速，即根据申请的各条路径的带宽和实时负载将租户的流量调度在多条路径上。第二，提出了一种多路径“超速”算法，该算法在主机端实时监测多条路径上的空闲带宽，并动态调整租户流速的上限，使其高于预留带宽，以充分利用空闲带宽资源。通过仿真实验表明，该方法与单路径带宽保障方法相比，在可保障的租户带宽申请方面提升10％以上，在租户网络的吞吐量方面平均提高30％以上。收起

关键词 : 云数据中心网络 QoS保障高吞吐量模块化设计传输协议

8. 无线自组织网高吞吐量时隙调度算法研究

[学位论文] 刘志聪西安电子科技大学 2022年硕士导师: 刘勤共89页

摘要 : 无线自组织网是一项已经发展五十多年的通信网络技术，它以无线通信技术为基础，与传统通信相比有着无中心、组网快捷、抗毁能力强等诸多特点，拓展了传统网络无法普及的应用场景，为实现随时随地自由通信提供了一份保障。它凭借特殊的组网方式在军事... 展开无线自组织网是一项已经发展五十多年的通信网络技术，它以无线通信技术为基础，与传统通信相比有着无中心、组网快捷、抗毁能力强等诸多特点，拓展了传统网络无法普及的应用场景，为实现随时随地自由通信提供了一份保障。它凭借特殊的组网方式在军事通信、无线传感器网络(WirelessSensorNetwork，WSN)等多个领域都得到了不错的发展。随着“5G”通信的发展，“万物互联”等理念的相继出现，诸多技术的实现及场景需要无线自组网的支撑，因此对无线自组织网的研究仍是一项极具意义的工作。本文通过将无线自组织网与传统网络进行对比，明确了无线自组织网的介质访问控制层(MediumAccessControl，MAC)协议设计是重要研究对象之一，在基于时分多址(TimeDivisionMultipleAccess，TDMA)的通信网络中，其中比较重要的内容为时隙调度算法的研究。本文基于该内容主要进行了如下工作: (1)分析时隙调度算法在基于链路或节点调度时，会对广播类型和单播类型的业务及网络吞吐量产生不同程度的影响。为了获得更高的网络吞吐量，本文提出时隙调度算法采用基于链路的时隙调度，通过提高时隙复用度的方式来提高网络吞吐量。针对采用TDMA方式的无线自组织网进行资源分配时需要避免链路干扰的问题，通过图论数学工具，将原本的有向网络模型图转为无向的冲突图，直观地刻画了链路之间的干扰关系，简化了时隙调度中避免冲突的问题，并将该问题转为数学图染色问题。 (2)针对传统方法中使用图染色算法进行时隙调度时产生的时隙资源浪费问题进行研究与改进，通过重新构造数学模型并加以解决，从而进一步提高时隙资源复用度。具体研究分析中发现在图染色算法保证链路只进行一次调度且达到最优的情况下，想要进一步提高时隙资源的复用度，可以放宽每条链路只能进行一次染色的限制，以及松弛链路调度的绝对公平。在此构建了新的约束条件，通过把冲突图补全为完全图，将图染色问题转化为最优组合的搜索问题。针对该问题，设计了一种从最大组合成员数向下搜索的集中式算法，让该算法在获得最优组合后能够及时终止，保证每个组合中成员数是尽可能大，即每个时隙尽可能调度多条链路。通过在随机图上进行仿真对比，验证了该算法在时隙资源复用度上具有明显的提升效果。 (3)针对较大网络规模的分布式时隙调度问题，本文通过改进Schneider和Wattenhofer提出的分布式最大独立集(MaxIndependentSet，MIS)算法，进一步提高时隙资源复用度。由于分布式场景中每个节点只能获得局部网络冲突图，也只能决策与自身相关的链路进行收发的时隙，因此需要节点间进行多轮协商才能收敛确定最终时隙调度结果。在集中式图染色算法中，节点的度是一个很重要的影响因素，因此在分布式SW-MIS算法的基础上，引入链路干扰数作为链路权值，并针对权值相等时简化了处理流程。通过为链路增加可重复状态以及在每一轮MIS计算后增加重复链路的选取环节，实现了链路的多次调度。为了保证了全网每一轮MIS计算流程的一致性，给每个节点增加算法轮次的属性，保证每次进行权值比较时处于同一轮次。最后通过仿真，验证了算法在时隙资源复用度上具有提升效果。收起

关键词 : 无线自组织网时分多址时隙调度高吞吐量图染色

9. 遥感信息分析处理服务节点关键技术研究

[学位论文] 伍朝琳中国科学院遥感应用研究所 2006年硕士导师: 薛勇共80页

摘要 : 遥感信息分析处理服务节点关键技术研究随着遥感技术的发展，遥感信息数据量越来越大，更新频率越来越快，而遥感应用很多时候又要求一定的时效性，给遥感信息的储存，传输，分析和处理带来了很大压力。计算能力成为现代遥感信息处理的瓶颈。同时，如... 展开

关键词 : 网格计算遥感信息分析处理服务任务协同高吞吐量平台遥感

10. 基于Flink平台的风电机组实时故障预警方法研究

[学位论文] 王一宁华北电力大学(保定) 2022年硕士导师: 甄成刚;王志海共61页

摘要 : 随着我国风力发电机组装机迅猛增长，风电产业迅速发展。然而加速风电产业推进的同时，也带来着诸多挑战。其中最突出的问题是因风电机组故障频发导致停机而带来严重的经济损失。因此研究故障诊断系统显得尤为重要，但是传统的故障诊断分析大多是离线... 展开随着我国风力发电机组装机迅猛增长，风电产业迅速发展。然而加速风电产业推进的同时，也带来着诸多挑战。其中最突出的问题是因风电机组故障频发导致停机而带来严重的经济损失。因此研究故障诊断系统显得尤为重要，但是传统的故障诊断分析大多是离线的，难以在实时的情况下进行故障预警，并不能满足风电机组实时故障预警的要求。论文选用齿轮箱为主要研究部件，结合了离线和实时的数据分析方法对齿轮箱振动数据进行研究和处理，最终构建了基于离线数据构建了齿轮箱的故障诊断模型，借助实时计算平台实现了对风电机组的实时故障预警。针对 LSSVM 算法参数优化选取的问题，提出一种结合人工鱼群（AFSA）和粒子群优化（PSO）混合智能算法优化LSSVM参数的方法。利用 AFSA算法进行全局寻优搜索参数初值，PSO算法局部更新最优解、加速跳出局部最优。最后通过对风电机组齿轮箱振动加速度数据进行模拟实验，建立了PSO-LSSVM、AFSA-LSSVM 和 AFSA-PSO-LSSVM 的故障诊断模型。实验结果表明， AFSA-PSO-LSSVM 相较于 PSO-LSSVM 和 AFSA-LSSVM 模型，收敛更快、精度更高，验证了此方法的有效性。最终搭建了Flink流式计算与高吞吐量消息系统Kafka相结合的风电机组实时故障诊断预警平台。该平台实现了对齿轮箱振动数据的实时处理，包括数据滤波、数据采样、数据分窗和特征工程。采用了均值滤波的方法去除振动数据中大量的异点数据，并基于Flink平台实现了PAA算法对振动数据进行压缩。但流式的数据无法进行直接的特征提取，需对数据进行分窗操作。在特征工程中主要实现了基于Flink滑动窗口的希尔伯特黄变换，包含EMD分解和Hilbert变换。通过实验表明，三个混合智能算法模型在Flink平台下实现齿轮箱故障诊断的准确率均可达90%以上，总体延迟可以稳定在1500ms以内，满足齿轮箱实时故障预警的要求，验证了基于Flink平台的风电机组齿轮箱实时故障预警系统的有效性和可行性。收起

关键词 : 风电机组实时故障预警 Flink平台高吞吐量消息系统