智能供配电实验研究共享数字云平台（简称研究平台）由供电系统智能故障模拟系统、高低压智能供电系统、集散控制系统、云控制系统、客户端等子系统组成。实验者授权后，开展线上+线下供配电系统的操作实训、系统实验；研究者授权后开展线上“云计算、大数据处理、人工智能”在供配电系统中的应用研究，赋能供配电行业经济数字化。 一、系统功能 研究平台提供供电一次系统故障源，如过电流、过欠电压、三相不平衡等故障种类。提供供电二次系统运行信息，包括微机继电保护输出信息和开关柜体运行信息。如电压、电流、功率、频率、电能、绝缘电阻、温度、湿度等模拟量；断路器分闸、断路器合闸、手车工作位、手车实验位、接地刀合位、储能位等开关量；短路、过流、过负荷、过压、欠压、漏电、绝缘监视、照明、闭锁等保护信息；开关的分闸、合闸、复归、试验、温湿度等控制信息。事件和故障的数据等事件记录信息。 研究平台具有人机会话、数据显示、记录查询、参数修改、控制操作等功能，设有就地操作、上位机操作、客户端云操作等操作方式，提供数据库、数据传输、数据处理、云组态等功能，使分布式用户分享系统数据资源与控制资源。 二、系统特征 研究平台集供配电系统的能量流与信息流有机融合。以实验装置为中心，辐射分布式、远程众多客户端，共同分享实验平台资源。提供了一个从构思、设计、实施、验证、评价等全方位线上+线下研究场景。服务于本科生的实践教学，研究生、科研人员的项目研究。 （1）、平台集成度高、安全可靠。平台硬件装备包括供电系统智能故障模拟装置与智能测试装置，智能高压进线与出线开关柜，智能低压进线与出线开关柜，组成一个有机体系。系统工作电压为交流380V，高压开关主回路为交流380V，总功率小于10KW，安全保护性高。 （2）、搭建共享智能数字研究空间。研究者在客户端自定义供电系统一次运行工况后，获取相应的二次信息，共同分享数据资源。基于数据挖掘、机器自学习等人工智能方法，设计软件算法，研究供配电的运行趋势研判、故障诊断和预测、运行预警等的控制方案，提升供配电系统自主识别能力，提升供配电系统安全和经济运行水平。 （3）、营造分布式融合教学研究空间。在不同地域的实验室、单位、高校，线上线下同步进行开展教学研究工作。同时，研究平台吸纳异地企业、科研院所、高校的优质硬件资源。基础资源一边建设、一边分享，合作资源共建共享，跨区域融合，实现滚动式发展。 三、实验与研究内容 1、高低压供配电实训操作系统。完成低压供配电与高压供配电等系统操作；高压开关柜机械联动与低压开关柜闭锁联动等系统原理实训；高压继电保护与低压继电保护等系统参数整定实训；高压一次系统与低压一次系统故障模拟等实训操作。 2、研制供电+控制设备一体化无人值守系统，远程监控现场装备的运行状况、系统操作、以及运行管理。适用于油田、沙漠等野外无人值守场所，可用手机、平板电脑、电脑等终端设备远程监控与操作。 3、研制无人值守变电站，用手机可以监视设备运行工况、操作设备运行。 4、研制分布式变电站集群化管理系统。实现社区、企业变电站分布式管理与远程自动化监控有机融合，能够跨区域集群化监控，完成众多变电站的运行监控、故障预判、检修预警、故障排查、远程急停电、远程送电、运行电费监管等业务。 5、研制供配电损耗分析系统。分析线路损耗、变压器损耗，有效诊断窃电、摊派电损、电价估算等。 6、研制供配电虚拟仿真系统。研究高压开关、变压器、电缆运行、继电保护、倒闸操作等虚拟仿真系统。 7、研制供用电协调控制系统。研究风光互补控制、用电协调控制系统、光伏发电+负载协调控制系统、风力发电+负载协调控制系统等协调控制系统。 8、研制设备远程控制系统。如农业灌溉、供排水、抽油机、景观灯等远程控制系统。 四、适用对象 1、实验教学：电气工程及其自动化专业、电子信息专业、计算机专业、计算机软件专业、测控技术与仪器专业、机械设计专业等本科专业。 2、实训与培训：电气控制技术人员、供配电技术人员、供配电运行人员等。 3、软件系统开发：自动控制系统软件、供配电系统软件。 4、算法验证：自动控制系统算法，供配电调度系统、协调控制系统算法等。  

1 成果介绍网络存储技术从诞生到现在，已经经历了近二十年的历程。在这个过程中，无论是计算技术、网络通信技术还是信息储存技术都发生了翻天覆地的变化。计算技术领域，基于开放操 作系统上的集群计算技术已经取代大型机；网络通信领域，开放架构的 TCP／IP 通信已经统治了一切；在信息存储技术上，单块磁盘的容量已经从 G 级别进入 T 级别。 传统的网络存储设备，无论是 FC SAN、 NAS 还是 IP SAN，都是采用以满足单台服务器存储需要为目标的体系设计，在共享能力、性能、可靠性、扩展性以及总体拥有成本上，已经无法满足企业新的应用需求。如果 仅仅通过外围手段来弥补，必将造成存储架构越来越复杂，用户管理难度越来越大，总体拥有成本越来越高。 为了满足 IT 技术发展的挑战， LoongStore 集群存储采用了代表计算技术、网络通信技术以及文件 系统技术发展方向的体系架构，提供给用户跨平台共享、高性能、高可靠、可平滑扩展、使用和维护简单的高端存储系统。系统以开放架构平台智能存储服务器为基 本节点，通过在千兆以太网基础上不受限制地添加节点，构成了业界最高的性能、可靠性以及极低总体拥有成本的存储集群。 LoongStore 为一种大规模的文件共享存储系统，它面向海量数据、高并发访问的环境。其产品架构图如图所示： 图 1 LoongStore 产品架构 LoongStore 产品架构支持：单文件系统 100PB支持 2000 个以上节点并发支持超过 500 亿文件产品主要特点：产品架构上：实现了横向扩展。从原来的单节点增加 CPU、内存、存储等等的纵向扩展方案往增加节点数量的横向扩展方案的转变，使得容量扩展更加灵活、同时也实现了更低的起始投入成本；产品工作流上：实现了更高效的数据读写方式。通过实现元数据与数据通道分离、将数据条带化存储在不同的存储服务器上，从而高效实现数据的并行读写；产品性能上：实现了高聚合带宽。克服了以前文件集中式存储的瓶颈，实现了文件切片分布式存储方案，实现了高聚合带宽；产品性能上：实现了性能近线性增长。如：（ 1）聚合带宽随着存储集群规模扩大而线性增长， （ 2）充分发挥硬件性能，如网卡性能利用率达到了 80%， （ 3）扩展到 100GB/s 以上的聚合性能；产品可靠性上：实现了无单点故障。通过（ 1）为不同目录的数据设置不同的冗余度， （ 2）自动故障探测与恢复， （ 3）设备恢复速度是 RAID 的 5 倍， 750GB SATA 盘恢复时间 15 分钟， （ 4）元数据服务器每两台互备等，实现了产品的无单点故障；在产品扩展性方面：实现了在线业务扩展容量。支持不停业务在线扩容，并自动迁移均衡数据。从而实现不需要关停业务的方式轻易扩展容量；在产品管理方面：实现了单点配置管理。产品通过单点实现了所有的配置管理功能，通过内置各种自动化处理流程，减少人为参与；产品兼容性方面：兼容各种 X86 架构的服务器和 IP 网络，应用服务器端支持Linux/Windows/Mac 等等。2 应用说明LoongStore 大规模集群云存储系统能够帮助企业加速信息到价值的转换，目前已经在互联网、广电、能源、电信等数据密集型行业帮助企业实现了突破性的价值。 产品主要应用行业与应用案例有：（ 1）互联网：视频， SNS 等，例如中国国家网络电视台（ CNTV），人人网，搜狐；（ 2）能源：大庆油田，中石油勘探开发研究院总院；（ 3）动漫和广电：中影集团，教育电视台等，《建党伟业》、《建国大业》、《孔子》等大片的后期制作就是采用该存储系统；（ 4）教育及其（ 5）军工，航天等等领域。3 技术指标支持 PB 级的存储容量规模，最大容量可超过 100PB；可提供几十甚至上百 GByte/s 的聚合数据读写带宽，而且性能可随存储规模的扩展而线性提升；可高效支持海量小文件的存储和管理，单套系统可高效管理超过 500 亿个文件，现有在线系统已经超过百亿级文件数量规模，而且每天仍然以 2000-5000 万个新文件的速度递增，每天的下载量为 10-20 亿个文件；可支持超过 2000 多个计算节点（或者应用节点）同时高效并发访问同一套存储系统；提供完全符合 POSIX 标准的文件级接口，支持全局共享访问，无须加入第三方共享软件。前端可同时部署 Linux、 Windows、 Mac 等异构计算节点。所有应用可不经过任何修改和移植即可使用存储服务；支持在线扩展存储容量，无需终止应用的正常服务，新增容量即插即用。同时提供在线数据迁移功能，扩容后可均衡所有设备上的存储负载；内置数据高可用机制，一旦发现硬件故障将自动进行数据恢复，无需停止服务。除了能够冗余磁盘故障之外，即使整个存储服务器或者磁盘阵列故障都不影响应用正常服务也不会破坏应用数据。传统存储只能冗余磁盘故障；如果系统中正常设备上的空闲空间总和不少于故障设备上已经使用的空间即可进行数据恢复，无须加入新的设备，传统存储采用 RAID 机制必须加入新的存储设备才能进行恢复。确保了系统无间断持续运行；l 在线控制存储设备的负载。在观察到某块存储设备有异常现象时，可以在线手动禁止这块磁盘的空间分配，设置后系统不再往被禁止分配空间的磁盘内写入新的数据，原有的数据仍然可用。当设备正常时即可在线放开；提供主动数据迁移功能，方便硬件在线更换。当某些设备使用时间超过一定年限，或者是发现设备有安全隐患时，可以主动将该设备上的数据迁移到其它存储设备，迁移完成后即可将设备移除下线，不影响应用的正常服务；简易管理，通过单一图形化界面即可管理和监控整个存储系统；高硬件兼容性，既可以采用传统的 SAN 或者盘阵作为存储单元，也可以采用通用的存储服务器进行构建，硬件选型范围广，成本低，适合用于构建海量的云存储系统。

已有样品/n数据服务+成果转化——算法体系助力挖掘核心成果，彻底清除数据分析门槛并进行诊断、医疗、药物市场转化。科研合作——算法体系+高水平科研能力，定制深度挖掘“子课题”，“算法+科研”双向高水准，本质区别于其他单纯数据业务同行。学科交叉平台——凝聚“算法+医学”双杰出人才，实现需求和算法双向沟通，保持“双向先进性”。

成果简介：物联芯温室智慧种植云管家是用于农业温室大 棚集约化、智能化、网络化管理的自动控制装置。系统包括智 能农业物联网控制器、环境参数无线采集单元、手机 APP 和分 布式云服务器。主要功能为：农业设备的人为控制、智能定时 控制和传感器联动控制；环境参数、作物生长情况和设备运行 状况的本地远程监控；基于云服务器的数据存储、实时查询、 任务设定和策略推送。产品将物联网技术与现代化温室

在国家发改委云计算示范工程、国家自然科学基金、四川省科技计划等项目支持下，攻克云操作系统相关核心技术难题，形成了具有自主知识产权的技术体系，研发出高性能华云操作系统产品HCOS。 提出基于混合系统理论的多层自主故障处理技术，基于预测的自适应多目标优化调度技术，面向热点的动态策略虚拟化安全防护技术等，解决了新一代云操作系统面临的海量资源的高可靠管理、高速调度和高安全防护难题。该成果申请国家发明专利42 项，授权18 项，软件著作权登记35 项，发表高水平论文106 篇，出版专著2 部，

针对云数据库面临的安全威胁与挑战，在国家 863 计划、973 计划等重大项目支撑下，研发了自主可控的“秦盾”云加密数据库系统，提出了云数据库加密参考结构，设计了自适应可定制的数据库列分级加密方法，在保证系统执行效率的前提下，解决数据库系统面临的信息安全问题。 截止目前，“秦盾”云加密数据库系统已经历三次大版本更新，成功上线建设银行公有云平台，服务于数百家企业客户。 主要技术指标 “秦盾”云加密数据库系统所提出的云数据库加密参考结构具有可扩展性和兼容性，可以兼容多种数据存储系统。所研发的系统具有自适应，能够根据应用需求，实现安全策略的自适应调整；具有高效性，支持大规模的并发操作，百万条记录的数据库执行增、删、改、查等操作时间为毫秒级；系统容易部署，对应用和用户透明。 相关成果 “秦盾”云加密数据库系统有两种部署模式：软件部署和硬件一体化部署。软件部署模式可以基于用户目前拥有的硬件设备 ( 工作站、服务器、云虚拟机等 ) 进行软件部署，加密方式采用软件算法加密；硬件一体化部署则基于团队研发的硬件加密一体机进行部署，用户只需要将上层应用接入硬件加密一体机，即可实现云端数据的加密保护，加密算法采用硬件加密卡进行高效加密。

1 成果简介清华大学研发的基于云存储的个人移动计算环境原型系统将操作系统与计算机硬件分割开来，把操作系统与应用软件打包成用户可随身携带的“ 计算环境” ，将用户的“ 计算环境”保存到最便携的存储设备中随身携带，成为一把开启“ 云”端服务的钥匙，在任意地点、时间，用任意电脑都可访问自己的专属环境，随时随地按需获得或购买计算和存储资源，方便快捷地访问、存储和共享信息。系统提供基于硬件、更加安全可靠的身份认证机制，提供载有操作系统和各种应用软件的安全计算平台，消除了使用第三方操作系统或软件的安全顾虑，确保数据得到可靠的存储和保护，使用户不必担心私密数据被窃取或泄露。客户能够从“ 云”端获得无限的计算能力和存储空间，摆脱了移动计算设备在计算能力和电池功耗等方面的局限。2 技术指标完全兼容本地文件系统本系统是一个基于 FUSE 开发的网络文件系统，有效减少网络数据流量，支持低带宽、低质量网络环境下的数据访问。它支持硬连接、符号连接和标准 UNIX 权限。单个文件大小可以高达 2TB。内容加密、传输加密所有数据块通过 256 位 AES 算法进行加密后存放到后台存储池中，传输使用 SSH 加密，有效保证用户数据安全。支持数据压缩、去重数据传输前采用 BZIP2 进行压缩，可以有效降低网络流量，对于相同的文件以及不同文件中存在的相同部分只存储一次，从而节约存储空间，降低网络流量。快照和版本保护支持 copy-on-write 操作，可以开启文件版本保护，随时恢复过往修改过的数据。读写速度高达 3MB/s在网络通畅的情况下，读写速度超过 3MB/S。3 应用说明应用对象广泛，针对各种企事业单位、军队、大中小型企业等，另外还可应用于数据托管的服务运营等。

1 成果介绍网络存储技术从诞生到现在，已经经历了近二十年的历程。在这个过程中，无论是计算技术、网络通信技术还是信息储存技术都发生了翻天覆地的变化。计算技术领域，基于开放操 作系统上的集群计算技术已经取代大型机；网络通信领域，开放架构的 TCP／IP 通信已经统治了一切；在信息存储技术上，单块磁盘的容量已经从 G 级别进入 T 级别。 传统的网络存储设备，无论是 FC SAN、 NAS 还是 IP SAN，都是采用以满足单台服务器存储需要为目标的体系设计，在共享能力、性能、可靠性、扩展性以及总体拥有成本上，已经无法满足企业新的应用需求。如果 仅仅通过外围手段来弥补，必将造成存储架构越来越复杂，用户管理难度越来越大，总体拥有成本越来越高。 为了满足 IT 技术发展的挑战， LoongStore 集群存储采用了代表计算技术、网络通信技术以及文件 系统技术发展方向的体系架构，提供给用户跨平台共享、高性能、高可靠、可平滑扩展、使用和维护简单的高端存储系统。系统以开放架构平台智能存储服务器为基 本节点，通过在千兆以太网基础上不受限制地添加节点，构成了业界最高的性能、可靠性以及极低总体拥有成本的存储集群。 LoongStore 为一种大规模的文件共享存储系统，它面向海量数据、高并发访问的环境。其产品架构图如图所示： 图 1 LoongStore 产品架构 LoongStore 产品架构支持：单文件系统 100PB支持 2000 个以上节点并发支持超过 500 亿文件产品主要特点：产品架构上：实现了横向扩展。从原来的单节点增加 CPU、内存、存储等等的纵向扩展方案往增加节点数量的横向扩展方案的转变，使得容量扩展更加灵活、同时也实现了更低的起始投入成本；产品工作流上：实现了更高效的数据读写方式。通过实现元数据与数据通道分离、将数据条带化存储在不同的存储服务器上，从而高效实现数据的并行读写；产品性能上：实现了高聚合带宽。克服了以前文件集中式存储的瓶颈，实现了文件切片分布式存储方案，实现了高聚合带宽；产品性能上：实现了性能近线性增长。如：（ 1）聚合带宽随着存储集群规模扩大而线性增长， （ 2）充分发挥硬件性能，如网卡性能利用率达到了 80%， （ 3）扩展到 100GB/s 以上的聚合性能；产品可靠性上：实现了无单点故障。通过（ 1）为不同目录的数据设置不同的冗余度， （ 2）自动故障探测与恢复， （ 3）设备恢复速度是 RAID 的 5 倍， 750GB SATA 盘恢复时间 15 分钟， （ 4）元数据服务器每两台互备等，实现了产品的无单点故障；在产品扩展性方面：实现了在线业务扩展容量。支持不停业务在线扩容，并自动迁移均衡数据。从而实现不需要关停业务的方式轻易扩展容量；在产品管理方面：实现了单点配置管理。产品通过单点实现了所有的配置管理功能，通过内置各种自动化处理流程，减少人为参与；产品兼容性方面：兼容各种 X86 架构的服务器和 IP 网络，应用服务器端支持Linux/Windows/Mac 等等。2 应用说明LoongStore 大规模集群云存储系统能够帮助企业加速信息到价值的转换，目前已经在互联网、广电、能源、电信等数据密集型行业帮助企业实现了突破性的价值。 产品主要应用行业与应用案例有：（ 1）互联网：视频， SNS 等，例如中国国家网络电视台（ CNTV），人人网，搜狐；（ 2）能源：大庆油田，中石油勘探开发研究院总院；（ 3）动漫和广电：中影集团，教育电视台等，《建党伟业》、《建国大业》、《孔子》等大片的后期制作就是采用该存储系统；（ 4）教育及其（ 5）军工，航天等等领域。3 技术指标支持 PB 级的存储容量规模，最大容量可超过 100PB；可提供几十甚至上百 GByte/s 的聚合数据读写带宽，而且性能可随存储规模的扩展而线性提升；可高效支持海量小文件的存储和管理，单套系统可高效管理超过 500 亿个文件，现有在线系统已经超过百亿级文件数量规模，而且每天仍然以 2000-5000 万个新文件的速度递增，每天的下载量为 10-20 亿个文件；可支持超过 2000 多个计算节点（或者应用节点）同时高效并发访问同一套存储系统；提供完全符合 POSIX 标准的文件级接口，支持全局共享访问，无须加入第三方共享软件。前端可同时部署 Linux、 Windows、 Mac 等异构计算节点。所有应用可不经过任何修改和移植即可使用存储服务；支持在线扩展存储容量，无需终止应用的正常服务，新增容量即插即用。同时提供在线数据迁移功能，扩容后可均衡所有设备上的存储负载；内置数据高可用机制，一旦发现硬件故障将自动进行数据恢复，无需停止服务。除了能够冗余磁盘故障之外，即使整个存储服务器或者磁盘阵列故障都不影响应用正常服务也不会破坏应用数据。传统存储只能冗余磁盘故障；如果系统中正常设备上的空闲空间总和不少于故障设备上已经使用的空间即可进行数据恢复，无须加入新的设备，传统存储采用 RAID 机制必须加入新的存储设备才能进行恢复。确保了系统无间断持续运行；l 在线控制存储设备的负载。在观察到某块存储设备有异常现象时，可以在线手动禁止这块磁盘的空间分配，设置后系统不再往被禁止分配空间的磁盘内写入新的数据，原有的数据仍然可用。当设备正常时即可在线放开；提供主动数据迁移功能，方便硬件在线更换。当某些设备使用时间超过一定年限，或者是发现设备有安全隐患时，可以主动将该设备上的数据迁移到其它存储设备，迁移完成后即可将设备移除下线，不影响应用的正常服务；简易管理，通过单一图形化界面即可管理和监控整个存储系统；高硬件兼容性，既可以采用传统的 SAN 或者盘阵作为存储单元，也可以采用通用的存储服务器进行构建，硬件选型范围广，成本低，适合用于构建海量的云存储系统。