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云边协同计算架构下大规模工厂接入的任务调度

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计算机集成制造系统 2021年第8期27卷 2282-2294页

作者：满君丰赵龙乾彭成李倩倩湖南工业大学计算机学院湖南株洲412007

针对大型制造业企业生产车间业务流程复杂,传统的任务调度方法无法适配云边协同的业务模式,导致负载不均衡的问题,提出云边协同任务调度算法。首先将云端服务器和边缘端服务器上的有向无环图(DAG)合并,然后采用基于关键路径的分割策略... 详细信息

针对大型制造业企业生产车间业务流程复杂,传统的任务调度方法无法适配云边协同的业务模式,导致负载不均衡的问题,提出云边协同任务调度算法。首先将云端服务器和边缘端服务器上的有向无环图(DAG)合并,然后采用基于关键路径的分割策略划分任务,以有效提高分配的准确性,最后通过合理分配处理器实现负载均衡。实验结果表明,所提方法通过提高计算资源利用率来缩短处理时间,并采用异构分布式系统使得处理大规模任务集时仍具有较高的计算性能。

关键词：云制造云边协同任务调度有向无环图合并有向无环图分割处理器分配

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云边协同的轻量级网络结构人脸识别方法

东南大学学报（自然科学版） 2023年第1期53卷 1-13页

作者：祁春阳黄杰赵翔宇汪周红东南大学网络空间安全学院南京211189 网络通信与安全紫金山实验室南京211111

为了解决人脸识别因采用复杂度较高的卷积神经网络导致在计算与存储资源受限的物联网(IoT)边缘设备中无法部署的问题,提出了可通过云边协同技术部署在物联网边缘设备上的轻量级Mobile MTCNN人脸检测与识别算法,以减少物联网边缘设备资... 详细信息

为了解决人脸识别因采用复杂度较高的卷积神经网络导致在计算与存储资源受限的物联网(IoT)边缘设备中无法部署的问题,提出了可通过云边协同技术部署在物联网边缘设备上的轻量级Mobile MTCNN人脸检测与识别算法,以减少物联网边缘设备资源开销.在人脸检测算法中使用轻量级子网络获取人脸框位置和人脸关键点坐标,并在人脸识别算法中设计了基于Mobile-Inception与Mobile-Resent结构的IMobileNet网络模型.实验结果表明:人脸检测算法在较现有算法准确率平均下降1%的情况下,虽然漏检率平均增加1%,但运行时间平均减少20%以上;人脸识别算法在达到MobileNet V2网络相同准确率情况下,设计并选用的IMobileNet-Small网络平均识别时间减少12%以上.因此,轻量级人脸检测与识别算法可维持识别精确度,同时满足边缘设备部署要求.

关键词：资源受限云边协同轻量级子网络人脸检测人脸识别

云边协同下基于深度迁移网络的配电台区异常工况诊断方法

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电机与控制学报 2023年第1期27卷 128-138页

作者：范敏孟鑫余夏嘉璐刘志宏张可重庆大学自动化学院重庆400044 国网重庆市电力公司重庆400015

为了实现配电台区异常工况精细化诊断,提出云边协同下基于深度迁移网络的配电台区异常工况诊断方法。首先,在云中心对多个相似配电台区的异常工况样本进行汇集,利用精细化的运行工况样本集训练构建源域异常工况诊断的卷积神经网络模型... 详细信息

为了实现配电台区异常工况精细化诊断,提出云边协同下基于深度迁移网络的配电台区异常工况诊断方法。首先,在云中心对多个相似配电台区的异常工况样本进行汇集,利用精细化的运行工况样本集训练构建源域异常工况诊断的卷积神经网络模型。其次,将源域诊断模型迁移至目标域的单一配电台区边缘节点处,利用迁移机制进行目标域上的差异性训练,引入多核最大均值差异来计算源域与目标域的分布差异,构建目标域优化损失函数,使目标域与源域自适应匹配,从而有效建立目标域异常工况诊断模型。通过实验验证所提方法具有良好的异常工况精细化诊断能力,诊断性能明显优于其他常规方法。同时,该方法能减缓云中心集中训练诊断模型的计算资源需求压力,有效利用边缘节点的计算能力和响应能力。

关键词：配电台区异常工况诊断云边协同卷积神经网络深度迁移学习多核最大均值差异

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基于水下云边协同架构的珊瑚礁监测新机制

系统工程与电子技术 2022年第12期44卷 3829-3836页

作者：金志刚段晨旭羊秋玲苏毅珊天津大学电气自动化与信息工程学院天津300072 海南大学计算机科学与网络空间安全学院海南海口570228

珊瑚礁是极具研究价值的海洋生态系统,水声传感器网络(underwater acoustic sensor networks,UASNs)是监测与保护珊瑚礁系统的有效手段。然而,随着水下传感设备的大规模应用,感知数据的类型及数量大幅增加,传统UASNs架构将原始数据直接... 详细信息

珊瑚礁是极具研究价值的海洋生态系统,水声传感器网络(underwater acoustic sensor networks,UASNs)是监测与保护珊瑚礁系统的有效手段。然而,随着水下传感设备的大规模应用,感知数据的类型及数量大幅增加,传统UASNs架构将原始数据直接上传至水面数据中心的集中处理方式给网络能耗和通信效率带来严峻挑战。本文构建了一种基于边缘计算的水下端边云系统架构,并提出一种适用于该架构的两级协同珊瑚礁系统监测机制。该架构将复杂处理任务从远程云中心分散至边缘端,减轻了云端处理负荷。该机制由两级监测环节组成,同时包含了端侧图像处理和端边协同数据检测策略,实现了机器学习任务的边缘侧执行和数据的原位处理。实验结果表明,本文研究能够明显减少网络数据流量,有效降低网络能耗及传输时延,显著延长网络生命周期。

关键词：水声传感器网络边缘计算架构云边协同珊瑚礁监测

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面向6G边缘网络的云边协同计算任务调度算法

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北京邮电大学学报 2020年第6期43卷 66-73页

作者：马璐刘铭李超路兆铭马欢国家计算机网络应急技术处理协调中心北京100029 北京邮电大学信息与通信工程学院北京100876 北京邮电大学网络体系构建与融合北京市重点实验室北京100876

提出了一种分布式的第6代移动通信系统(6G)云边协同计算架构,设计了基于近似雅可比交替方向乘子法的云边协同计算任务的调度算法.将云边协同计算任务的调度问题建模为综合考虑时延、能耗、带宽成本及服务质量损失等因素的系统开销最小... 详细信息

提出了一种分布式的第6代移动通信系统(6G)云边协同计算架构,设计了基于近似雅可比交替方向乘子法的云边协同计算任务的调度算法.将云边协同计算任务的调度问题建模为综合考虑时延、能耗、带宽成本及服务质量损失等因素的系统开销最小化问题,并通过高效的分布式并行计算方式进行求解.仿真实验结果表明,该算法可在保障用户服务质量的同时降低网络运营成本的开销,收敛速度快,执行效率高.

关键词：第6代移动通信系统移动边缘计算云边协同软件定义网络

gEdge：基于容器技术的云边协同的异构计算框架

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计算机学报 2024年第8期47卷 1883-1900页

作者：汪沄汤冬劼郭开诚戚正伟管海兵上海交通大学电子信息与电气工程学院

由于按需灵活配置、高可用性、高资源利用率等优点，云计算技术成为过去十年的主流计算范式.随着万物互联时代的到来，单独依赖云计算技术已经无法满足数以亿计的IoT设备及其数据流量的需求.边缘计算可以被看作是云计算的进化，它因5G... 详细信息

由于按需灵活配置、高可用性、高资源利用率等优点，云计算技术成为过去十年的主流计算范式.随着万物互联时代的到来，单独依赖云计算技术已经无法满足数以亿计的IoT设备及其数据流量的需求.边缘计算可以被看作是云计算的进化，它因5G网络和物联网的崛起而诞生.随着云游戏、VR技术以及人工智能技术在日常生活中的广泛运用，对计算资源的需求也在日渐增长.然而，受体积与功耗限制，处于边缘的节点设备算力较弱.本文提出了gEdge：一种基于容器技术的云边协同的异构计算框架.该框架通过GPU虚拟化技术，将云端的物理GPU资源分为多块虚拟GPU资源，按需为边缘节点提供GPU算力资源，并且对用户容器无感知.实验表明，使用gEdge框架使边缘节点使用的容器镜像体积降低了48.8%，容器启动时间降低了35.5%，平均相对运行速度提高了213%.

关键词：图形处理器虚拟化技术容器技术边缘计算云边协同

计及云边协同的园区综合能源系统双层能量优化

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电力自动化设备 2023年第2期43卷 19-28页

作者：周洪伟宗炫君邹盛袁洲茂梁馨予窦晓波俞婧雯国网江苏省电力有限公司经济技术研究院江苏南京210008 东南大学电气工程学院江苏南京210096

深入挖掘园区综合能源系统内部多能耦合利用以及综合需求响应潜力,对系统内灵活性资源进行储能化建模,并将虚拟储能资源按照参与优化调度的时间尺度进行划分,提出了日前、日内2个阶段的园区综合能源系统优化调度方法,在日前阶段建立了... 详细信息

深入挖掘园区综合能源系统内部多能耦合利用以及综合需求响应潜力,对系统内灵活性资源进行储能化建模,并将虚拟储能资源按照参与优化调度的时间尺度进行划分,提出了日前、日内2个阶段的园区综合能源系统优化调度方法,在日前阶段建立了热电协同优化模型,在日内阶段基于日前调度结果建立了电功率快速调整模型。进一步地,为充分发挥综合能源系统中各园区资源的时空互补优势,从多时间尺度、多主体角度提出适用于实时阶段的计及云边协同的综合能源系统双层能量优化方法。基于各园区可再生能源发电和电负荷的最新预测结果,在能量管理云平台建立了满足系统整体运行经济性目标的实时能量优化模型,在边缘控制器利用模型预测控制方法建立了以日内优化结果为参考值的精细化调控模型,并采用交替方向乘子法求解,以实现园区自身利益与综合能源系统总体效益的均衡。仿真结果表明,通过园区间联络线的传输功率协调以及电储能、动态可控负荷的辅助调用,可有效平抑可再生能源出力和电负荷需求的实时波动,提高系统整体运行调控的鲁棒性与有效性。

关键词：园区综合能源系统云边协同能量优化模型预测方法交替方向乘子法

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基于数据驱动的管道云边协同泄漏检测方法

控制与决策 2023年第8期38卷 2415-2424页

作者：马大中王天彪胡旭光刘羽洋刘金海东北大学信息科学与工程学院沈阳110819

随着管道运输规模的不断扩大和泄漏检测流程的日趋复杂,管道泄漏检测系统中数据采集、传输和处理等任务难度呈几何级数上升.鉴于此,针对基于数据驱动的管道云边协同泄漏检测方法展开研究,首先针对系统在数据获取方面中压力数据采集量大... 详细信息

随着管道运输规模的不断扩大和泄漏检测流程的日趋复杂,管道泄漏检测系统中数据采集、传输和处理等任务难度呈几何级数上升.鉴于此,针对基于数据驱动的管道云边协同泄漏检测方法展开研究,首先针对系统在数据获取方面中压力数据采集量大、数据之间存在冗余的问题,提出一种自适应数据压缩与采集算法;然后依据云边协同调度策略的需求,对云边协同系统中各个环节进行任务细粒度划分,并根据划分后子任务的计算时延和传输时延提出云边协同下管道泄漏检测系统的任务拓扑模型;最后将系统的优化目标定义为在任务执行时间限制下的边缘控制器利用率,进而通过遗传算法求解时间限制下的最优调度策略.仿真分析验证了管道云边协同泄漏检测方法的有效性,所提出方法可以实现管道泄漏事件快速报警.

关键词：管道泄漏检测数据驱动云边协同数据压缩数据采集遗传算法

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柔性互联配电网故障恢复的云边协同优化算法

电力系统自动化 2023年第18期47卷 171-184页

作者：徐展鹏梁远升李海锋王钢李佳华南理工大学电力学院广东省广州市510641

柔性互联配电网是未来新型配电网的新发展方向,系统对故障恢复策略及其算法提出了更高的响应速度要求。为提升配电网故障恢复优化算法的响应速度,以柔性互联设备为网络边界,采用云边协同技术,在遵循云边端网络架构的约束下,将健全边缘... 详细信息

柔性互联配电网是未来新型配电网的新发展方向,系统对故障恢复策略及其算法提出了更高的响应速度要求。为提升配电网故障恢复优化算法的响应速度,以柔性互联设备为网络边界,采用云边协同技术,在遵循云边端网络架构的约束下,将健全边缘网络的最优潮流计算前移到配电网正常运行时,采用定时或阈值触发扫描计算并拟合边缘网络最优运行指标与网间交互功率的分段线性关联函数,从而提出基于边缘网络前置预计算的柔性互联配电网故障恢复优化算法及其云边协同调控逻辑。由于各边缘网络的优化计算前置到正常时,且优化模型被限制在边缘网络内,优化模型维度被有效限制,配电网故障恢复算法的响应速度得到提高。算例分析与对比验证表明,所提方法准确且计算效率高。

关键词：故障恢复柔性互联主动配电网云边协同混合整数二阶锥规划