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清華大學研發的基于云存儲的個人移動計算環境原型系統將操作系統與計算機硬件分割開來，把操作系統與應用軟件打包成用戶可隨身攜帶的“計算環境”，將用戶的“計算環境” 保存到最便攜的存儲設備中隨身攜帶，成為一把開啟“云”端服務的鑰匙，在任意地點、時間，用任意電腦都可訪問自己的專屬環境，隨時隨地按需獲得或購買計算和存儲資源，方便 快捷地訪問、存儲和共享信息。系統提供基于硬件、更加安全可靠的身份認證機制，提供載 有操作系統和各種應用軟件的安全計算平臺，消除了使用第三方操作系統或軟件的安全顧慮， 確保數據得到可靠的存儲和保護，使用戶不必擔心私密數據被竊取或泄露。客戶能夠從“云” 端獲得無限的計算能力和存儲空間，擺脫了移動計算設備在計算能力和電池功耗等方面的局 限。

一、項目簡介 基于云平臺的虛擬助手可視對講終端，融合了先進的互聯網云中大數據技術和圖像及語音識別技術，將家庭室內機及門口主機、室內分機和手機智能連接等增加了圖像及語音識別技術，并結合云端架構，在實現視頻通話和開鎖及智能家居控制等基本功能基礎上，增加了更加智能的圖像和語音識別技術和云服務功能（類似于家庭服務機器人），如可通過與云端語音對話達到不出家門可用語音對話即可購物、請人幫助及家庭醫療監護等增值云服務功能，相當于得到一位高智商高能力更加人性化的虛擬助手，還可通過圖像視頻等幫助居家老人獲得幫助，解決目前社會老年化問題，并使傳統智能家居系統創新，獲得顛覆式技術革新。 二、前期研究基礎 先期幫助企業完成了智能家居可視對講終端的設計及私有云服務器的搭建。1)      數字福建物聯網通信和體系架構及安全技術實驗室建設，福建省發改委，400萬2)      基于開放業務平臺的泛在融合智能家居系統的研制福建省科技計劃重點項目福建省科技廳（NO：2013H0048 ） 2013.1-2016.12 （3）數字家庭網關的研制福建省科技重點項目（創意產業發展專項（工業）），40萬，（NO:2013H1008）與漳州二菱電子有限公司合作2013.9-2015.8 （4）自組織網智能家居安防系統的研制，科技部項目 2009.9-2011.5 項目編號2009GJC40038 （5）智能家居安防技術中心, 廈門大學信息科學與技術學院和廈門立林科技有限公司聯合實驗室項目150萬 （6）2017-2020年物聯網應用技術研究基金，福建聯迪商用設備有限公司，150萬 三、應用技術成果 四、合作企業 廈門立林科技有限公司成立于1993年，總資產1.3億元人民幣，綜合實力位居中國樓宇對講行業前三位。在廈門擁有總占地11萬平方米的工業園，擁有世界一流的生產、檢測設備，實現了產品全套工序的自主生產。在中國擁有3000多萬的用戶群體和超過20%的市場份額，產品遠銷美國、英國、德國、法國、意大利等多個國家和地區。

智能供配電實驗研究共享數字云平臺（簡稱研究平臺）由供電系統智能故障模擬系統、高低壓智能供電系統、集散控制系統、云控制系統、客戶端等子系統組成。實驗者授權后，開展線上+線下供配電系統的操作實訓、系統實驗；研究者授權后開展線上“云計算、大數據處理、人工智能”在供配電系統中的應用研究，賦能供配電行業經濟數字化。 一、系統功能 研究平臺提供供電一次系統故障源，如過電流、過欠電壓、三相不平衡等故障種類。提供供電二次系統運行信息，包括微機繼電保護輸出信息和開關柜體運行信息。如電壓、電流、功率、頻率、電能、絕緣電阻、溫度、濕度等模擬量；斷路器分閘、斷路器合閘、手車工作位、手車實驗位、接地刀合位、儲能位等開關量；短路、過流、過負荷、過壓、欠壓、漏電、絕緣監視、照明、閉鎖等保護信息；開關的分閘、合閘、復歸、試驗、溫濕度等控制信息。事件和故障的數據等事件記錄信息。 研究平臺具有人機會話、數據顯示、記錄查詢、參數修改、控制操作等功能，設有就地操作、上位機操作、客戶端云操作等操作方式，提供數據庫、數據傳輸、數據處理、云組態等功能，使分布式用戶分享系統數據資源與控制資源。 二、系統特征 研究平臺集供配電系統的能量流與信息流有機融合。以實驗裝置為中心，輻射分布式、遠程眾多客戶端，共同分享實驗平臺資源。提供了一個從構思、設計、實施、驗證、評價等全方位線上+線下研究場景。服務于本科生的實踐教學，研究生、科研人員的項目研究。 （1）、平臺集成度高、安全可靠。平臺硬件裝備包括供電系統智能故障模擬裝置與智能測試裝置，智能高壓進線與出線開關柜，智能低壓進線與出線開關柜，組成一個有機體系。系統工作電壓為交流380V，高壓開關主回路為交流380V，總功率小于10KW，安全保護性高。 （2）、搭建共享智能數字研究空間。研究者在客戶端自定義供電系統一次運行工況后，獲取相應的二次信息，共同分享數據資源。基于數據挖掘、機器自學習等人工智能方法，設計軟件算法，研究供配電的運行趨勢研判、故障診斷和預測、運行預警等的控制方案，提升供配電系統自主識別能力，提升供配電系統安全和經濟運行水平。 （3）、營造分布式融合教學研究空間。在不同地域的實驗室、單位、高校，線上線下同步進行開展教學研究工作。同時，研究平臺吸納異地企業、科研院所、高校的優質硬件資源。基礎資源一邊建設、一邊分享，合作資源共建共享，跨區域融合，實現滾動式發展。 三、實驗與研究內容 1、高低壓供配電實訓操作系統。完成低壓供配電與高壓供配電等系統操作；高壓開關柜機械聯動與低壓開關柜閉鎖聯動等系統原理實訓；高壓繼電保護與低壓繼電保護等系統參數整定實訓；高壓一次系統與低壓一次系統故障模擬等實訓操作。 2、研制供電+控制設備一體化無人值守系統，遠程監控現場裝備的運行狀況、系統操作、以及運行管理。適用于油田、沙漠等野外無人值守場所，可用手機、平板電腦、電腦等終端設備遠程監控與操作。 3、研制無人值守變電站，用手機可以監視設備運行工況、操作設備運行。 4、研制分布式變電站集群化管理系統。實現社區、企業變電站分布式管理與遠程自動化監控有機融合，能夠跨區域集群化監控，完成眾多變電站的運行監控、故障預判、檢修預警、故障排查、遠程急停電、遠程送電、運行電費監管等業務。 5、研制供配電損耗分析系統。分析線路損耗、變壓器損耗，有效診斷竊電、攤派電損、電價估算等。 6、研制供配電虛擬仿真系統。研究高壓開關、變壓器、電纜運行、繼電保護、倒閘操作等虛擬仿真系統。 7、研制供用電協調控制系統。研究風光互補控制、用電協調控制系統、光伏發電+負載協調控制系統、風力發電+負載協調控制系統等協調控制系統。 8、研制設備遠程控制系統。如農業灌溉、供排水、抽油機、景觀燈等遠程控制系統。 四、適用對象 1、實驗教學：電氣工程及其自動化專業、電子信息專業、計算機專業、計算機軟件專業、測控技術與儀器專業、機械設計專業等本科專業。 2、實訓與培訓：電氣控制技術人員、供配電技術人員、供配電運行人員等。 3、軟件系統開發：自動控制系統軟件、供配電系統軟件。 4、算法驗證：自動控制系統算法，供配電調度系統、協調控制系統算法等。  

1 成果介紹網絡存儲技術從誕生到現在，已經經歷了近二十年的歷程。在這個過程中，無論是計算技術、網絡通信技術還是信息儲存技術都發生了翻天覆地的變化。計算技術領域，基于開放操 作系統上的集群計算技術已經取代大型機；網絡通信領域，開放架構的 TCP／IP 通信已經統治了一切；在信息存儲技術上，單塊磁盤的容量已經從 G 級別進入 T 級別。 傳統的網絡存儲設備，無論是 FC SAN、 NAS 還是 IP SAN，都是采用以滿足單臺服務器存儲需要為目標的體系設計，在共享能力、性能、可靠性、擴展性以及總體擁有成本上，已經無法滿足企業新的應用需求。如果 僅僅通過外圍手段來彌補，必將造成存儲架構越來越復雜，用戶管理難度越來越大，總體擁有成本越來越高。 為了滿足 IT 技術發展的挑戰， LoongStore 集群存儲采用了代表計算技術、網絡通信技術以及文件 系統技術發展方向的體系架構，提供給用戶跨平臺共享、高性能、高可靠、可平滑擴展、使用和維護簡單的高端存儲系統。系統以開放架構平臺智能存儲服務器為基 本節點，通過在千兆以太網基礎上不受限制地添加節點，構成了業界最高的性能、可靠性以及極低總體擁有成本的存儲集群。 LoongStore 為一種大規模的文件共享存儲系統，它面向海量數據、高并發訪問的環境。其產品架構圖如圖所示： 圖 1 LoongStore 產品架構 LoongStore 產品架構支持：單文件系統 100PB支持 2000 個以上節點并發支持超過 500 億文件產品主要特點：產品架構上：實現了橫向擴展。從原來的單節點增加 CPU、內存、存儲等等的縱向擴展方案往增加節點數量的橫向擴展方案的轉變，使得容量擴展更加靈活、同時也實現了更低的起始投入成本；產品工作流上：實現了更高效的數據讀寫方式。通過實現元數據與數據通道分離、將數據條帶化存儲在不同的存儲服務器上，從而高效實現數據的并行讀寫；產品性能上：實現了高聚合帶寬。克服了以前文件集中式存儲的瓶頸，實現了文件切片分布式存儲方案，實現了高聚合帶寬；產品性能上：實現了性能近線性增長。如：（ 1）聚合帶寬隨著存儲集群規模擴大而線性增長， （ 2）充分發揮硬件性能，如網卡性能利用率達到了 80%， （ 3）擴展到 100GB/s 以上的聚合性能；產品可靠性上：實現了無單點故障。通過（ 1）為不同目錄的數據設置不同的冗余度， （ 2）自動故障探測與恢復， （ 3）設備恢復速度是 RAID 的 5 倍， 750GB SATA 盤恢復時間 15 分鐘， （ 4）元數據服務器每兩臺互備等，實現了產品的無單點故障；在產品擴展性方面：實現了在線業務擴展容量。支持不停業務在線擴容，并自動遷移均衡數據。從而實現不需要關停業務的方式輕易擴展容量；在產品管理方面：實現了單點配置管理。產品通過單點實現了所有的配置管理功能，通過內置各種自動化處理流程，減少人為參與；產品兼容性方面：兼容各種 X86 架構的服務器和 IP 網絡，應用服務器端支持Linux/Windows/Mac 等等。2 應用說明LoongStore 大規模集群云存儲系統能夠幫助企業加速信息到價值的轉換，目前已經在互聯網、廣電、能源、電信等數據密集型行業幫助企業實現了突破性的價值。 產品主要應用行業與應用案例有：（ 1）互聯網：視頻， SNS 等，例如中國國家網絡電視臺（ CNTV），人人網，搜狐；（ 2）能源：大慶油田，中石油勘探開發研究院總院；（ 3）動漫和廣電：中影集團，教育電視臺等，《建黨偉業》、《建國大業》、《孔子》等大片的后期制作就是采用該存儲系統；（ 4）教育及其（ 5）軍工，航天等等領域。3 技術指標支持 PB 級的存儲容量規模，最大容量可超過 100PB；可提供幾十甚至上百 GByte/s 的聚合數據讀寫帶寬，而且性能可隨存儲規模的擴展而線性提升；可高效支持海量小文件的存儲和管理，單套系統可高效管理超過 500 億個文件，現有在線系統已經超過百億級文件數量規模，而且每天仍然以 2000-5000 萬個新文件的速度遞增，每天的下載量為 10-20 億個文件；可支持超過 2000 多個計算節點（或者應用節點）同時高效并發訪問同一套存儲系統；提供完全符合 POSIX 標準的文件級接口，支持全局共享訪問，無須加入第三方共享軟件。前端可同時部署 Linux、 Windows、 Mac 等異構計算節點。所有應用可不經過任何修改和移植即可使用存儲服務；支持在線擴展存儲容量，無需終止應用的正常服務，新增容量即插即用。同時提供在線數據遷移功能，擴容后可均衡所有設備上的存儲負載；內置數據高可用機制，一旦發現硬件故障將自動進行數據恢復，無需停止服務。除了能夠冗余磁盤故障之外，即使整個存儲服務器或者磁盤陣列故障都不影響應用正常服務也不會破壞應用數據。傳統存儲只能冗余磁盤故障；如果系統中正常設備上的空閑空間總和不少于故障設備上已經使用的空間即可進行數據恢復，無須加入新的設備，傳統存儲采用 RAID 機制必須加入新的存儲設備才能進行恢復。確保了系統無間斷持續運行；l 在線控制存儲設備的負載。在觀察到某塊存儲設備有異常現象時，可以在線手動禁止這塊磁盤的空間分配，設置后系統不再往被禁止分配空間的磁盤內寫入新的數據，原有的數據仍然可用。當設備正常時即可在線放開；提供主動數據遷移功能，方便硬件在線更換。當某些設備使用時間超過一定年限，或者是發現設備有安全隱患時，可以主動將該設備上的數據遷移到其它存儲設備，遷移完成后即可將設備移除下線，不影響應用的正常服務；簡易管理，通過單一圖形化界面即可管理和監控整個存儲系統；高硬件兼容性，既可以采用傳統的 SAN 或者盤陣作為存儲單元，也可以采用通用的存儲服務器進行構建，硬件選型范圍廣，成本低，適合用于構建海量的云存儲系統。

已有樣品/n數據服務+成果轉化——算法體系助力挖掘核心成果，徹底清除數據分析門檻并進行診斷、醫療、藥物市場轉化。科研合作——算法體系+高水平科研能力，定制深度挖掘“子課題”，“算法+科研”雙向高水準，本質區別于其他單純數據業務同行。學科交叉平臺——凝聚“算法+醫學”雙杰出人才，實現需求和算法雙向溝通，保持“雙向先進性”。

成果簡介：物聯芯溫室智慧種植云管家是用于農業溫室大 棚集約化、智能化、網絡化管理的自動控制裝置。系統包括智 能農業物聯網控制器、環境參數無線采集單元、手機 APP 和分 布式云服務器。主要功能為：農業設備的人為控制、智能定時 控制和傳感器聯動控制；環境參數、作物生長情況和設備運行 狀況的本地遠程監控；基于云服務器的數據存儲、實時查詢、 任務設定和策略推送。產品將物聯網技術與現代化溫室

在國家發改委云計算示范工程、國家自然科學基金、四川省科技計劃等項目支持下，攻克云操作系統相關核心技術難題，形成了具有自主知識產權的技術體系，研發出高性能華云操作系統產品HCOS。 提出基于混合系統理論的多層自主故障處理技術，基于預測的自適應多目標優化調度技術，面向熱點的動態策略虛擬化安全防護技術等，解決了新一代云操作系統面臨的海量資源的高可靠管理、高速調度和高安全防護難題。該成果申請國家發明專利42 項，授權18 項，軟件著作權登記35 項，發表高水平論文106 篇，出版專著2 部，

針對云數據庫面臨的安全威脅與挑戰，在國家 863 計劃、973 計劃等重大項目支撐下，研發了自主可控的“秦盾”云加密數據庫系統，提出了云數據庫加密參考結構，設計了自適應可定制的數據庫列分級加密方法，在保證系統執行效率的前提下，解決數據庫系統面臨的信息安全問題。 截止目前，“秦盾”云加密數據庫系統已經歷三次大版本更新，成功上線建設銀行公有云平臺，服務于數百家企業客戶。 主要技術指標 “秦盾”云加密數據庫系統所提出的云數據庫加密參考結構具有可擴展性和兼容性，可以兼容多種數據存儲系統。所研發的系統具有自適應，能夠根據應用需求，實現安全策略的自適應調整；具有高效性，支持大規模的并發操作，百萬條記錄的數據庫執行增、刪、改、查等操作時間為毫秒級；系統容易部署，對應用和用戶透明。 相關成果 “秦盾”云加密數據庫系統有兩種部署模式：軟件部署和硬件一體化部署。軟件部署模式可以基于用戶目前擁有的硬件設備 ( 工作站、服務器、云虛擬機等 ) 進行軟件部署，加密方式采用軟件算法加密；硬件一體化部署則基于團隊研發的硬件加密一體機進行部署，用戶只需要將上層應用接入硬件加密一體機，即可實現云端數據的加密保護，加密算法采用硬件加密卡進行高效加密。