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云环境下协同作业的密码服务优化调度算法

通信学报 2024年第7期45卷 84-100页

作者：曹晓刚李凤华耿魁李子孚寇文龙中国科学院信息工程研究所北京100085 中国科学院大学网络空间安全学院北京100049 网络空间安全防御重点实验室北京100085

针对云环境下密码按需服务中多个计算作业协同服务的需求,提出了多密码作业协同服务的调度算法,能够充分应对密码算法种类多、并发需求高、作业随机交叉和作业负载瞬时激增等云环境下的新挑战。考虑每个密码计算作业之间的依赖关系、密... 详细信息

针对云环境下密码按需服务中多个计算作业协同服务的需求,提出了多密码作业协同服务的调度算法,能够充分应对密码算法种类多、并发需求高、作业随机交叉和作业负载瞬时激增等云环境下的新挑战。考虑每个密码计算作业之间的依赖关系、密码作业的完成时间需求以及密码计算单元的最大算力,以最小化能耗、迁移成本和瞬时激增负载的适应度为优化目标,将多密码作业协同服务调度问题建模为多目标优化的作业流调度问题,并提出“选择-排序”两阶段调度算法,在选择阶段,采用改进nsga-ⅲ算法为密码计算作业选择合适的计算单元,在排序阶段,根据作业紧迫程度决定执行顺序。仿真结果表明,所提调度算法在能耗、迁移成本和对瞬时激增的作业负载的适应度方面优于传统调度算法。

关键词：云计算密码按需服务作业流调度 nsga-ⅲ

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基于动态订单合并的滚动配取路径多目标优化

管理工程学报 2024年

作者：邵乾虔李冲代广徽林鑫沈阳建筑大学交通与测绘工程学院浙江大学管理学院

外卖配取过程中实时订单的不断插入具有强烈的不确定性,需持续进行滚动优化以动态更新配取路径。动态条件下,有效地合并取餐与配送作业(dynamic order combination,DOC)可显著减少冗余路径。本文将动态配取路径规划问题转化为变长开放... 详细信息

外卖配取过程中实时订单的不断插入具有强烈的不确定性,需持续进行滚动优化以动态更新配取路径。动态条件下,有效地合并取餐与配送作业(dynamic order combination,DOC)可显著减少冗余路径。本文将动态配取路径规划问题转化为变长开放链滚动优化问题,并构建多目标滚动配取路径规划模型对DOC与节点排序进行集成决策。考虑滚动优化框架下紧前决策对紧后决策的调度影响,模型在兼顾配取效率和客户满意度的同时,考虑了基于look-forward的滚动调度后效性。针对该模型,本文基于nsga-ⅲ框架开发了多目标元启发式算法进行求解,并设计了基于插入限制规则的元胞数组解编码和混合PMX&SBX交叉方式以适应模型的复杂可行域结构。通过一系列的仿真实验,本文验证了所提出的模型和算法的有效性与优越性。

关键词：配取路径开放链订单合并滚动调度后效性 nsga-ⅲ

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基于分层需水的水资源均衡配置研究

水资源与水工程学报 2024年第4期35卷 56-65页

作者：王澎喆赵志轩吴皓天金鑫杨苗耿雷华南京水利科学研究院水文水资源与水利工程科学国家重点实验室江苏南京210029 长江保护与绿色发展研究院江苏南京210098 辽宁省水文局辽宁省河库管理服务中心辽宁沈阳110003

水资源配置是缓解区域水资源供需矛盾、均衡水与发展的关键措施。根据新时期水资源精细化管理的有关要求,以农业、工业、生活、生态用水户为对象,基于分层需水相关理论和已有成果,提出了刚性需水、弹性需水的计算方法;综合考虑社会、经... 详细信息

水资源配置是缓解区域水资源供需矛盾、均衡水与发展的关键措施。根据新时期水资源精细化管理的有关要求,以农业、工业、生活、生态用水户为对象,基于分层需水相关理论和已有成果,提出了刚性需水、弹性需水的计算方法;综合考虑社会、经济、环境效益,构建了面向分层需水的水资源优化配置模型,采用nsga-ⅲ算法与EMW-TOPSIS法求解得到4种效益配置方案;以用水基尼系数表征配置单元间、用水户间的用水公平性,对非劣解集内配置方案的用水公平性进行评价,筛选出兼顾用水公平和效益的均衡配置方案;最后以宁夏回族自治区为典型研究区,进行案例应用。结果表明:均衡配置方案下,2025年宁夏全区总缺水量为10.74×10^(8)m^(3),经济效益为2182.6×10^(8)元,污染物排放量为162.78 t,该方案对应的全区用水基尼系数为0.98,配置单元间、不同用水户间用水公平性较高;与现状年相比,均衡配置方案对应的全区地下水开采量减少了0.91×10^(8)m^(3),降幅超过16.1%,地下水供水量占总供水量比例下降1.3%,进一步优化了自治区供水结构。本研究提出的水资源均衡配置思路与方法可为水资源短缺地区均衡配置提供借鉴,也可为新时期落实水资源刚性约束制度提供技术支撑。

关键词：分层需水量 nsga-ⅲ EWM-TOPSIS 用水基尼系数用水公平性指标水资源均衡配置宁夏回族自治区

多目标优化时域卷积神经网络的窃电行为高准确检测算法

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电网技术 2024年第8期48卷 3449-3458页

作者：李云峰高云鹏张蓬鹤杨艺宁陈康湖南大学电气与信息工程学院湖南省长沙市410082 中国电力科学研究院有限公司北京市海淀区100192

随着当前用户用电行为的多样性及窃电行为隐蔽性的增加,窃电检测检出率高的同时误检率也增加,致使现有算法难以满足高准确窃电稽查的工程实际需求,对此该文提出多目标优化时域卷积神经网络的窃电行为高准确检测算法。首先基于时域卷积... 详细信息

随着当前用户用电行为的多样性及窃电行为隐蔽性的增加,窃电检测检出率高的同时误检率也增加,致使现有算法难以满足高准确窃电稽查的工程实际需求,对此该文提出多目标优化时域卷积神经网络的窃电行为高准确检测算法。首先基于时域卷积神经网络构建深度模型,引入侧输出融合结构提取用户用电信息的高低维特征,并通过注意力机制进行特征融合,提高模型窃电检测准确率;然后通过两阶段训练模型参数,第一阶段基于传统梯度下降算法优化模型权重与阈值,第二阶段基于窃电检测的混淆矩阵建立准确率、检出率与误检率3个维度的目标函数,采用第三代非支配排序遗传算法(non-dominated sorting genetic algorithm,nsga-ⅲ)进行模型优化训练,提高窃电检出率并降低误检率,据此建立多目标优化时域卷积神经网络的窃电行为高准确检测算法,并开发窃电检测实验平台实际验证所提算法;最后通过电网实测数据与实验平台验证,结果表明该文所提算法在降低误检率的同时提高10%检出率,比现有算法检出率提高同时误检率降低,更符合当前工程应用高准确窃电的检测实际需求。

关键词：窃电检测误检率检出率 TCN nsga-ⅲ

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动车组应急蓄电池箱的多目标优化

机械科学与技术 2024年第1期43卷 125-129页

作者：李娅娜高佳威大连交通大学机车车辆工程学院辽宁大连116028

针对动车组的应急蓄电池箱的安全问题和轻量化设计要求,综合多个优化目标对其进行优化分析。将主要部件的厚度作为设计变量,以应急蓄电池箱的总质量和和恶劣工况下的应力最小为优化目标,以其第1阶固有频率为约束函数,使用Box-Behnken设... 详细信息

针对动车组的应急蓄电池箱的安全问题和轻量化设计要求,综合多个优化目标对其进行优化分析。将主要部件的厚度作为设计变量,以应急蓄电池箱的总质量和和恶劣工况下的应力最小为优化目标,以其第1阶固有频率为约束函数,使用Box-Behnken设计方法获取样本数据。利用样本数据建立低阶多项式响应面模型,结合第三代非支配排序遗传算法(nsga-ⅲ)进行多目标优化。结果表明:相较于单一的响应面法或遗传算法,本文采用的响应面法与遗传算法结合的方式,使得优化后的参数更加合理,轻量化和安全性均得到了保障。

关键词：响应面模型 nsga-ⅲ Box-Behnken设计轻量化安全性

兼顾调节特性和经济成本的调压室体型优化策略

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中国农村水利水电 2024年第6期 259-265页

作者：王航陈帝伊雷刘伟刘泳赵子文周叶西北农林科技大学水利与建筑工程学院陕西杨凌712100 中国水利水电科学研究院北京100038

过渡过程动态特性和调压室建设成本是调压室体型设计中需要关注的两个主要方面。如何选取调压室体型参数使两者均达到最优对水电站建设和运行具有重要意义。针对这一问题,基于第三代非支配排序遗传算法(nsga-ⅲ)和优劣解距离评价方法(TO... 详细信息

过渡过程动态特性和调压室建设成本是调压室体型设计中需要关注的两个主要方面。如何选取调压室体型参数使两者均达到最优对水电站建设和运行具有重要意义。针对这一问题,基于第三代非支配排序遗传算法(nsga-ⅲ)和优劣解距离评价方法(TOPSIS),提出了一种兼顾大小波动调节特性和工程投资最优的调压室体型优化策略。首先,基于特征线法,建立水力发电系统精细化模型。其次,以调压室断面直径、阻抗孔直径和安装位置为决策变量,分别建立以大波动动态特性(机组最大水头+机组转速最大上升率)与调压室体积为目标的大波动优化模型和以转速超调量与ITAE为目标的小波动优化模型,并引入nsga-ⅲ算法,得到调压室在两种优化模型下的Pareto解集。最后,基于TOPSIS评价方法,以上述4个优化目标为决策层,对Pareto解集进一步评价,得到兼顾大小波动调节特性和经济性最优的调压室体型。结果表明,与得分最低的方案相比,最优方案在牺牲较小调压室经济性的前提下,能够有效改善大小波动综合调节特性,实现平衡调压室建设成本和大小波动综合调节特性的目标。研究结果对水电站调压室结构设计具有重要指导意义。

关键词：水力发电系统调节特性调压室体型优化 nsga-ⅲ TOPSIS

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集中型充电站高维多目标优化调度模型研究

控制工程 2024年第1期31卷 40-47页

作者：郑亚莹崔志华徐玉斌太原科技大学计算机科学与技术学院山西太原030024

为了增强电动汽车电池调度的合理性,在集中型充电站换电模式下,结合集中型充电站、配送站和换电站,分析电池的联合调度问题。首先,考虑充电成本、充电负荷、运输成本和时间成本,提出了一种集中型充电站换电模式高维多目标优化调度模型... 详细信息

为了增强电动汽车电池调度的合理性,在集中型充电站换电模式下,结合集中型充电站、配送站和换电站,分析电池的联合调度问题。首先,考虑充电成本、充电负荷、运输成本和时间成本,提出了一种集中型充电站换电模式高维多目标优化调度模型。然后,采用非支配排序遗传算法-Ⅲ(non-dominated sorting genetic algorithm-Ⅲ,nsga-ⅲ)对该调度模型进行优化。同时,根据实际调度问题,对nsga-ⅲ的交叉和变异方式进行改进。最后,通过仿真实验测试算法的性能。实验结果表明,与其他高维多目标优化算法相比,该算法在换电模式下的优化性能具有明显的优势。

关键词：电动汽车集中式充电站换电模式联合调度 nsga-ⅲ

基于随机森林代理模型的Sargent塔优化设计

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基于随机森林代理模型的Sargent塔优化设计

作者：陶心毅北京化工大学

学位级别：硕士

Sargent塔是一种分离四元混合物的隔离壁精馏塔,有着巨大的节能潜力,但是现有针对Sargent塔的优化研究还局限于以经济效益作为目标的单目标优化设计。这种优化方式忽略了分离过程对环境的影响,同时没有考虑到动态的可控性。为解决此问题... 详细信息

Sargent塔是一种分离四元混合物的隔离壁精馏塔,有着巨大的节能潜力,但是现有针对Sargent塔的优化研究还局限于以经济效益作为目标的单目标优化设计。这种优化方式忽略了分离过程对环境的影响,同时没有考虑到动态的可控性。为解决此问题,本文提出了一个基于随机森林代理模型的Sargent塔多目标优化框架,该框架分为两个部分:随机森林代理模型和多目标优化。在代理模型部分,使用随机森林模型替代严格模型,避免了不收敛对优化过程的影响,并且减少了时间损耗。在多目标优化部分,使用nsga-III算法对年度总成本,CO2排放量和条件数三个目标进行优化,采用TOPSIS方法从帕累托前沿选取最优设计,实现了经济效益,环境保护和动态可控性的同时兼顾。通过Sargent塔分离四元混合物对上述框架的有效性进行验证。结果表明,通过多目标优化框架获得的最优设计,年度总成本、CO2排放量和条件数有明显的降低。为验证最优设计的可控性,对最优设计的动态过程提出一种浓度差控制方案,该方案可以抵抗±10%的流量和组分扰动。这些模拟结果表明了多目标优化与代理模型结合的有效性以及稳态把条件数作为目标的可行性,进一步证实本文提出的Sargent塔多目标优化框架的可靠性。

关键词： Sargent塔多目标优化设计随机森林代理模型浓度差控制 nsga-ⅲ

城市建成区调蓄池-管道联动多目标优化与碳核算研究

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城市建成区调蓄池-管道联动多目标优化与碳核算研究

作者：张阳烜西安理工大学

学位级别：硕士

气候变化和城市化的进程加速导致了短历时、强降雨事件的频发,对城市的排水系统和防洪能力提出了更高的要求。在这种背景下,传统解决方案往往通过多种情景的成本-效益比较分析以寻求最佳方案,但往往忽视了项目布置的实际条件和合理性。... 详细信息

气候变化和城市化的进程加速导致了短历时、强降雨事件的频发,对城市的排水系统和防洪能力提出了更高的要求。在这种背景下,传统解决方案往往通过多种情景的成本-效益比较分析以寻求最佳方案,但往往忽视了项目布置的实际条件和合理性。绿色雨水基础设施(GI)对内涝的缓解作用往往被夸大,尤其是在GI建设空间有限地区。由于研究区域通常需要多组灰色雨水设施,现场条件、水力参数和排水管道节点的系统复杂性使得这项任务具有更大的挑战性。因此,雨水调蓄池的位置选择、数量确定、尺寸设计以及成本控制之间的有效耦合和协调显得尤为重要。与此同时,基于碳核算体系的城市高密度建成区海绵化改造工程碳核算方法及其减碳-替碳策略的制定缺乏定量依据。本研究构建了一套城市高密度建成区海绵系统的碳核算体系,编写了综合考虑雨水调蓄池的布局和几何参数的算法,通过以陕西省西安市某区域为研究对象,分析了算法的有效性,通过构建的碳核算体系计算出碳排放量和碳减排量,通过敏感性分析和不确定性分析验证碳核算体系的正确性,并针对城市高密度建成区海绵系统,提出了碳减排策略,具体结果如下:(1)建立了一套碳核算框架,用以评估城市高密度建成区海绵设施在其生命周期内的碳足迹。该框架综合了多个组成部分,包括建立基础数据库,该数据库收集并整理了与项目相关的所有碳排放和碳减排数据。碳排放核算模块用于计算城市高密度建成区海绵系统建设、运营过程中产生的直接和间接碳排放量,包括材料的生产、运输以及施工过程中的能耗。碳中和模块则通过识别和计算项目中绿色基础设施如绿地对CO2的吸收能力,以及建筑节能等减排措施的效果,来评估项目的碳中和潜力。通过分析数据不确定性对碳核算结果的影响,以及识别对碳排放量影响最大的敏感参数。(2)提出了一种三阶段方法,以增强城市高密度建成区排水管道与蓄水池之间的动态联系,以Python语言为基础耦合了雨水管理模型(SWMM)、精英非支配排序遗传算法(nsga-ⅲ)和层次分析法(AHP)。在第一阶段,将管网内的每个节点视为潜在的蓄水池位置。在第二阶段,评估了上游连接管道的长度和直径以及蓄水池位置的适宜性等因素。在第三阶段,评估了下游连接管道节点的长度和直径。以西安市典型城市建成区为例,结果显示,采用三阶段方法,50年一遇(持续时间=3小时)重现期降雨情景下,90个溢流节点(溢流时间>0.5小时)得到消除。完成三阶段方法配置后,与现状条件相比,总溢流量和SS负荷分别减少了 96.45%和49.30%,与第一阶段相比,这两个指标分别减少了 48.16%和 9.05%。(3)基于上述碳核算体系和多目标优化结果,以西安市典型城市建成区为例,计算碳排放量和碳减排量。结果表明,海绵改造项目的主要碳排放来源是材料生产和建设阶段,这两个阶段的海绵改造项目创造了 95kgCO2/m2的碳源。碳中和主要包括建筑节能和绿地碳吸存,在50年核算期内,其潜在容量为219.92 kgCO2/m2·年,此外,环境经济学中碳排放的静态投资回报期约为37年。基于层次分析过程(AHP)+数据质量指标(DQI)方法结合蒙特卡洛模拟(MCs),相对标准偏差(RSD)=0.01%,表明这是一个相对可靠的结果。在参数敏感性分析中,对结果影响最大的是电力因素。推荐在城市建设中尽可能采用绿色基础设施替代传统灰色基础设施,以避免长期的社会不便和重建。建议在施工和运输阶段采用可再生能源,加强海绵城市设计中的植物和土壤碳固定功能,并通过重力流设计和雨污分流提高能源效率及降低碳排放。

关键词： 0城市雨洪管理碳核算调蓄池多目标优化 nsga-ⅲ