分布式系统设计原则范文1
关键词：天然气分布式能源 应用分析
0 引言
近年来，我国天然气供给能力迅速增强，天然气供给多渠道供应：一是国内气田开采，二是国内煤层气开采、三是国内页岩气开采、四是国外管道气进口，五是国外液化天然气进口。为未来天然气充足供应奠定了基础。加快非煤能源发展、努力降低煤炭占一次能源的比例，是当前和今后一个时期国家能源战略的重要目标。
天然气是公认清洁能源，燃烧排放的二氧化硫、硝基化合物等污染物几乎为零，改善空气质量，提升居民生活品质。天然气分布式能源系统冷热电联供能源综合能源利用率可达70%以上，远高于燃气轮机简单循环发电和超临界燃煤纯凝机组的能源利用率。
下面就天然气分布式能源系统设计原则、系统工作原理及特点和实际应用三个方面进行探讨。
1 系统设计原则
当前绿色节能环保系统设计的理念里，对于一个区域的供能方式已经相比传统发生了较大的变化，根据各种用能单位的不同需求情况，采用组合能源系统形式进行供能，以适宜不同功能区域的用能特点，充分发挥每一种能源供应方式的优势。
针对分布式能源系统，我们采用以下设计原则：
①绿色低碳原则。分布式能源系统定位是保证用能单位内部的低碳实现。因此，能源系统需选用能源效率高、CO2和NOx排放低的环境友好型系统和设备。
②平稳用电原则。传统采用电空调系统空调电力负荷是通常用电负荷的两到三倍；因此，采用分布式能源系统提供自用电，减少市电的容量申请。
③智能供能原则。区域供能可通过采用先进高效的供能技术，利用区域内不同用能规律的互补性，实现用能智能调度，降低供能系统投资和土地占用，提高能源利用效率。
④分布式能源系统站为核心原则。分布式能源系统站是多个分布式能源系统形成智能电网，相对传统的单独供能方式，具有以下优点：
a经济性。若要满足用户3.5度电和0.1吨热水的需求，采用分布式能源需要消耗1立方天然气，采用电网供电和锅炉供热时，需要购电3.5度和消耗0.55立方天然气。
b安全性。分布式能源系统具有备用电源的功能，可与大电网构成电力智能补充，改善供电系统的安全性，在意外灾害、市电故障、电力检修等情况下，为用户提供独立、安全可靠地电力供应，对于医院、高等级宾馆和重要政府部门等用户，尤其需要。
c节能性。与传统的单独供能方式相比，要满足用户同样的能源需求，分布式能源系统所消耗的一次能源更少。
以供热工况为例，用户需要的电力为35能源单位，热量为50能源单位，当采用分布式能源系统为用户供能时，一次能源输入为100能源单位；当采用电网、锅炉单独为用户供能时，一次能源输入为155.5能源单位，因此，分布式能源系统比传统单独供能节约55.5能源单位，节能约35%。
d环保性。与传统的单独供能方式相比，要满足用户同样的能源需求，分布式能源系统所产生的CO2更少，同样为用户提供1kWh电和1.2kWh热，采用天然气分布式能源系统排放的CO2为560克，采用电网和燃气锅炉供能排放的CO2为1147克，因此，天然气分布式能源系统大大减少了温室气体排放。
e燃气和电力双重“削峰填谷”。分布式能源系统对燃气和电力有双重削峰填谷作用。一般而言，电力高峰和燃气低谷同时出现在夏季，采用分布式能源系统后，燃烧天然气发电和制冷，增加夏季的燃气使用量，减少夏季电空调的电负荷，同时降低区域电网的供电压力。
2 系统工作原理
天然气冷热电联供能源的生产流程：天然气经过气轮机组燃烧发电后，利用余热锅炉、烟气型换热器、溴化锂吸收式制冷机等回收机组排烟热量用于供热、制冷、发电，实现热电冷三联供，同时还可回收燃气机组的缸套冷却热量加热给水，作为生活用水或空调系统的驱动热源，大幅提高能源利用效率。联供能源综合能源利用效率可达70%以上。
3 系统实际案例分析
3.1 生态科技园区。生态科技园区属于重点用电园区，用电量较高。园区有夏季冷/冬季热空调的需求，同时部分区域（如：酒店）还有生活热水的需求。其周边已计划敷设燃气管道，市政基础设施完善。
根据“以基本电负荷定容量、热电平衡”的设计原则，按照园区低碳、生态的设计理念，以各区域分布式能源系统组成分布式能源系统站，满足园区的基本电负荷、部分冷热需求。此种设计可避免分布式能源系统电力上网，且保证系统整体运行时间和运行效率，减少初投资和占地。
设计方案
办公管理区域的分布式能源系统，以内燃机发电机组为主设备，供应电力和冷/热空调。
旅游休闲区域分布式能源系统，以微燃机发电机组为主设备，供应电力和生活热水，设计采用两台C65微型燃气轮机热电联供一体机。
发电模式：为保证园区的用电可靠性，发电机组具有并网和孤网运行的双模式功能。
余热模式：内燃机发电机组的余热（烟气和热水）通过烟气热水型溴化锂空调机组制冷/制热，供园区使用；微燃机机组的烟气余热则通过余热回收装置产生生活热水，仅供酒店使用。
分布式能源系统运行时，园区的电力和冷热负荷均优先由分布式能源系统供应。分布式能源系统具有即用即开的功能，可随时根据需要启动/停止。
3.2 工业生产企业。企业变电站容量8500kVA，年用电量3000万kWh，估算平均小时用电负荷在4000kW左右。工厂年用量20万吨蒸汽，蒸汽压力10-11公斤压力。
综合厂区热电需求情况，采用“以热定电，热电平衡”的原则，即根据企业电力需求配置合适的装机容量，再利用发电机组余热，通过余热蒸汽锅炉来制备企业需要的蒸汽，不足电力通过大电网补充，不足蒸汽需求通过燃气蒸汽锅炉补充。
设计天然气分布式能源系统容量为4000kW，采用两台小型燃气轮机发电机组（发电量2000kW/台）和余热蒸汽锅炉组成；系统所发电力接入变电站，满足厂区电力需求；余热所产蒸汽，接入分汽缸，满足厂区常用蒸汽需求。
发电模式：按照全年运行360天、16小时运行，为保证企业的用电可靠性，发电机组具有并网和孤网运行的双模式功能。
余热模式：内燃机发电机组的余热（烟气和热水）通过余热蒸汽锅炉，供企业使用。
分布式能源系统运行时，电力和蒸汽负荷优先由分布式能源系统供应。
3.3 小型公司。公司厂区占地面积100亩，空调制冷面积5000平方米，采暖面积2万平方米，主要有办公楼、厂房、食堂、浴室、保健室、宿舍等设施。
公司用能情况
①电力。除用电负荷波动较大的设施外，其他用电设施用电平稳。根据公司用电情况，平稳用电设施每天24小时运行，白天160kW，夜间120kW。因此，可计算最低用电负荷为130kW。分布式能源系统每天运行按18小时。
②采暖与生活热水。采暖：公司内是通过燃煤锅炉采暖。公司内主要是浴池有生活热水需求，供值班和倒班的员工使用，每天供热水时间3～4小时。
根据公司用能特点，本次分布式供能系统采用“以电定热，热电平衡”的原则设计，采用2台C65微燃机，为基础设施供应部分电力，在采暖期解决采暖需求，不够采暖负荷通过燃气热水锅炉补充。在非采暖期为生产生活热水。
生产采暖热水系统流程图见下图。
系统运行方式
①微燃机发电机组采用并网不上网/孤网双模式运行，与大电网互为补充满足公司电负荷需求；另外，当大电网出现故障时，可启动燃气发电系统优先满足公司紧急电需求。系统设计每天运行24小时，主要解决公司办公照明、厂房、食堂、浴室、保健室、宿舍等设施，设计运行330天，运行时段不足电力以及不运行时段所需电力由大电网供应。
②燃气锅炉设计运行365天，其中采暖季节高负荷运行，每天运行24小时，主要为补充分布式能源系统不运行时段的采暖需求；非采暖季节低负荷运行，每天运行4小时满足生活热水需求。
4 结论
将分布式能源系统应用于生态科技园区，工业生产企业、小型公司采暖和生活热水具有以下优势：
①具有良好的经济效益
系统实现了余热梯级利用，年平均能源综合利用率可达70%以上。
②电力品质有保障
燃气发电机组具性能卓越，可以与大电网互为补充满足厂区电力需求，大大提高供电可靠性。并通过CHP智能控制系统，随时随刻满足用电需求。
③清洁环保
采用天然气清洁能源，降低环境污染物的排放，通过初步测算知：分布式能源系统年节约标准煤和年可实现CO2减排量比传统供能系统节能减排效果显著。
因此，分布式能源系统方案可充分体现绿色节能的理念，兼顾了分布式能源系统的先进性、可靠性和安全性，完全满足用户对电力的要求，具有一定的示范作用。
参考文献：
[1]何忠.天然气分布式能源系统的应用及探讨[J].能源与环境，2011（04）.
分布式系统设计原则范文2
关键词:分布式系统;基于Web;软件设计
中图分类号:TP311.52 文献标识码:A 文章编号:1007-9599 (2012) 13-0000-02
Web因其灵巧性、运用起来牢靠、方便、处理问题快捷、准确等显著的优势特点而有了较为广阔的发展前途,在信息技术领域内,其应用度和普及度也有了很大程度的提升。本文先阐明控制系统软件设计的原则、方法与控制系统软件的功能作用,接着介绍应用服务器的设计与实现途经,并列举该控制系统的应用实例。
一、基于Web的分布式计算机过程控制系统的设计原则与功能
基于Web的分布式应用凭借Web服务为主要媒介、载体,现如今,随着知识经济时代下信息化程度的不断提高,Web服务因具备计算机信息网络的诸多性能优势而赢得了信息界极为一致的好评与赞誉。Web服务该模型在因特网上借助已有的服务和设施,与应用有机结合起来了,也生动体现了黑盒功能特性,开发者会在不需要考量怎样满足服务需求的情形下简便地开发、重用Web组件,也不需要注重那些应用或组件服务所必需的执行平台、运行环境或程序开发、设计原理等。下文着重介绍该控制软件设计需要遵循的规则和控制系统软件的功能特点。
(一)基于Web的分布式计算机系统的内涵
分布式系统作为以网络为基础的软件系统,具备软件特有的性质,因此分布式计算机控制系统有着较高的透明性和内聚性。从这个意义上说,分布式系统和普通的网络之间的差异较为集中的体现在了高层系统软件上,比如操作系统,绝非硬件。透明性是针对全部数据库的分配节点,对于用户而言是显露的,无法判断是远程还是本地。内聚性则是将整个数据库里面的每一个结合点都施行独立运行。在以Web为前提条件的分布式控制软件系统中,用户无法感到数据是分散组合的,也就是说,用户不用明确是否有复本、关系有否割裂、数据保存在了哪一个节点和事务具体在哪里执行等事项。
在一个以Web服务器为基础的过程控制系统里,每一组群独立分布的计算机向用户的展示了高度有序的整体,这就作为系统予以充当。系统具备充足的逻辑资源和共通的物理资源,能够把应完成的任务实时调动给系统去执行,在系统中出现一个用整体的方法去处理任务的分布式系统。对用户而言,分布式系统有且只有一个模型。操作系统内部有一个专门用来完成这个模型的中间件。比较典型的案例就是在万维网里,全部的内容看上去就好似一个Web页面。
(二)分布式控制系统的分类
以Web作为基础的分布式过程软件系统能够完成分布式处理的任务,它主要包含分布式编程语言及其编译、运行系统、分布式文本系统、分布式数据库资源管理系统和分布式操作系统。
(三)系统设计的原则
在网络硬件设计的进程中,需要有平稳运行、有序、统一操纵、运用范围广阔和时效性优良的系统。现如今比较容易看到的网络协议主要是广泛用于基于互联网的TCP/IP协议以及Unix操作系统。信息网络化的运行方式有两种:一类是与客户和服务紧密相关的客户机/服务器的模式,另一类则是两者对等方式。在这中间,第一种是要借助一台或几十台电脑扮演服务器的角色,并负责为其余的电脑开展信息传送、数据信息传递、网络资源处理等任务。电脑的大量负荷必须专门由服务器独自实现。在处于同等状态、地位的网络系统里,每一台计算机都能扮演服务器的角色为其他计算机服务,又可以向另外的机器发送请求信号以便于第一时间获取相应地答复。
(四)控制系统软件的功能
本控制系统应用程序的功能较广泛、应用面相当宽,但经合理、清晰地分类汇总,主要有以下几个方面:计算机控制回路的组态功能,包含串连级控制系统软件的组态和单回路控制系统软件的组态;经由PSTN和以太网与其他计算机展开数据通信;依照特有的组态截面执行相对应的控制功能;用户可以扩展控制算法的功能;包含网络功能和数据采集卡等硬件情况的自我检测功能。为了达到上面所述的各项功能就需要努力实现Web服务器的设计。
二、基于Web的分布式计算机过程控制软件的设计方式
该控制软件不得不在特定的网络环境和程序语言环境下才能顺利地运行,若不在一个专门的环境中配置是无法真正有效地运行起来的。只要求Web浏览器,像Microsoft IE(Internet Explorer)或Netscape Navigator就可以了。服务器客户端主要包括应用服务器和Web服务器等。下面就来系统描述该控制软件设计的整体结构、目标和设计方法。
(一)控制软件设计的整体结构
该控制软件作为一项繁杂巨大的系统,要由通信行业的运营商、数字化地图的营销方和终端制造者等诸多方面的携手合作。一般而言,首先终端凭借扎实、牢固、精确地定位手段和途经获取个人位置的信息以后,经移动或者因特网,把刚刚的数据和命令清晰、准确地给数据网关,再由数据网管方面的专门技术人员负责解析取得的方位信息,将数据导入数据库中,然后给方位的服务站点,负责检测具置的服务类网站就会把里面较为详尽的状态信息以数字化地图的形式展现在众人面前,接着就发到浏览器客户端,从这个客户端就会更加形象、清楚地控制、监督终端系统。负责位置服务的网站在这一系统中发挥了中流砥柱的作用,不但承担起了系统的管理任务,还专职提供全部的方位服务。系统功能结构由服务管理和位置服务功能两大子系统构成,它们各自其责、独立工作,但又紧密协调地配合任务的完成。
分布式系统设计原则范文3
关键词:电气规划 设计 施工
中图分类号:TU7 文献标识码:A 文章编号:1672-3791(2012)06(c)-0084-01
随着建筑、房地产行业的不断发展,建筑电气设计、施工等技术的相关规范、标准等都越来越成熟,但这些规范、标准的深化深化往往是向着能满足安全,容量等满足的方向发展,但对建设电气工程日后使用与维护等方面的考虑不足。因为建筑电气设计人员大都立足与满足规范的要求就可以,但对施工图的布线系统考虑显得不足。
对某商住楼的消防系统线路布置来论述电气设计施工的布置原则,设计地下车库一层停车场,一到十一层为综合性办公楼层,十三到十五层为酒店。
1 设计与施工
1.1 工程介绍
1.1.1 施工图设计介绍
该工程的消防电气设计布线的大致原则是,从消防控制中心通过地下车库存明装防火防槽至两端电井,然后从两端电井暗装预埋管路,形成一个环型网络。办公楼与酒店采用同一种布线方式。
1.1.2 该工程装饰施工方面的介绍
该工程地下车库没有进行装修,而且一层则对大堂进行装修,一至三层装修待定,四至十一对公共区域进行装修,十三到十五层则所有部分进行装修,这是一个比较典型的综合性办公楼的装修原则。而这类型的规划设计方案,未公共区域等办公场所则待后期出售或出租后再进行相关的配电、消防和装修等工程。
1.2 各相关专业对该消防布线线路的影响
车库所使用的设计原则是通过明装防火线槽及明装防火镀锌线槽的方式,基本上各线专业对消防电气管线的影响很少,可以认定为没有影响。
而在办公楼的四至十一层采用的则是暗装PVC管线的方式,在公共走道区域进行空调、装饰等工程时,由于在楼板打孔相当多,所以对部分的消防电气线路进行了一定的破坏。同事,在十三到十五层,由于甲方规划是全面装修,由于酒店的装饰工程比较复杂,而在施工期间,由于规划等不到位,装修方案的修改,导致了消防管线的二次破坏,这样增加了消防电气工程的施工难度、竣工图变更以及签证等一系列的费用。
1.3 工程移交后对物业的影响
随着工程移交物业,施工单位、监理单位等退场,四到十一层的办公楼的不断出售与出租,业主施工单位的不断进场进装饰施工,由于该布线系统采用了暗装PVC管的方式,这些独立的业主施工单位对该管路的不了解,对该系统破坏很大,但由于施工单位的退场,大量的系统维修压力落到物业工程部的身上,也样大大增加了工程维修的成本。而且,随着业主的变更,装修风格的改变,这种破坏带来的后果的没有停止的。
2 对规划、设计布置提出的建议
对于地下车库存,我们可以看出能对消防电气管线破坏的专业比较少,我们完全可以采用PVC或者是镀锌线管暗装的方式来代替明装,因为这样会对减少工程的造价、施工工艺难度以及车库管线的布置效果的美观都有着相当好的作用。
对于四到十一层的布线系统则可以在公共走道部分进行明装防方镀锌线管的方式进行布置,然后在公共走道采用PVC线管暗埋至各办公室等功能待出租后确定的区域(如图1)。
这样的好处在于,公共区域的各工程可以明确看出电气线管,正常情况下是不会造成破坏的。而办公室部分,考虑到业主不一定会进行装修,为不影响美观应当是要采用管线暗装的方式,虽然这样后期的业主装修工程可能会对管线进行破坏,但由于在公共走道埋入,这样对于物业管理带来很重要作用。因为这样可以单独分离出有问题的部分而不影响整个系统,对责任的认定也容易。
对于十三到十五层,由于规划是整个商务酒店,所以完全可以采用防火镀锌线管的方式来布置,这样各专业都一目了然的看到消防专业的管路,一般不会对其造成破坏。这样就不会带来后期物业维修及签证等费用的增加。
从本工程实例,我们可以看出,设计的施工图是满足规范及相关的标准的,但这个设计却对施工及后期物业管理带来了不可估量的破坏隐患。所以我认为,当今规范应该更加多地去考虑设计施工的合理性。因为施工单位的一个重要原则是按图施工,设计单位则应该对设计的工程项目进行回访,了解使用单位及维护单位中了解设计是否合理地满足使用要求,从而提高施工图的设计质量。
分布式系统设计原则范文4
关键词：分布式系统；网络工程；课程定位
文章编号：1672-5913（2013）14-0009-04 中图分类号：G642
计算机网络诞生以来，分布式系统作为计算机网络资源共享的软件手段，一直伴随着网络一起成长。从最初的文件共享，到现代的大规模分布式计算、高性能并行计算，以及近年的云计算，无一不是架构在分布式系统理论的基石之上。分布式系统对于计算机网络的重要性是不言而喻的，然而在目前国内网络工程专业的本科教育中，分布式系统课程却面临着一系列问题，使其在网络工程专业的课程体系中处于“鸡肋”课程的尴尬境地。从网络工程人才培养的角度看，这种定位显然不符合实际发展需求。笔者就分布式系统课程定位等相关问题，结合在建设网络工程专业过程中积累的经验，深入分析原因，试图给该课程准确定位，并在该定位条件下设置新的课程教学大纲。
1 分布式系统课程定位问题
分布式系统最初是作为专业选修课被纳入网络工程专业课程体系，一般安排在本科三年级甚至四年级学习。在实际的教学实践中，我们发现学生对分布式系统课程的兴趣远远低于预期。从教学效果上看，学生对分布式系统中与操作系统课程类似、难度相近的知识点的理解掌握远不如操作系统课程扎实，表1列举了分布式系统与操作系统类似的部分知识点。我们在实际教学中，曾经通过实验教学改革以及案例式教学改革等手段，试图改变这种状况，但效果非常有限。
2 原因分析
2.1 课程体系因素
从网络工程专业的本科培养目标和课程体系的设置中不难看出，该专业的总体人才培养目标是网络领域的工程技术人才，因此在课程体系设置中，理论性较强的操作系统课程被淡化。与计算机科学与技术专业的培养体系相比，网络工程专业学生对操作系统的学习深度远不如计算机专业的学生。另外，网络工程专业的培养体系中，对计算机体系结构与微机原理课程要求也要远低于计算机科学与技术专业。这种局面形成了一个两难的问题：一方面网络工程专业对操作系统与微机原理的要求不高，但要求学生必须掌握分布式系统的基本原理；另一方面，分布式系统要求学生对这两门课程都有比较深厚的功底，但网络工程课程设置无法满足这一要求。表2列举了分布式系统课程中一些知识点对先修课程知识点掌握的要求。网络工程既然是面向工程技术领域的人才培养，显然不能对理论性较强的课程做过高要求，因此单从课程设置上解决这个问题比较困难。这一现状直接导致了学生对分布式系统课程的不重视，进而导致教学效果的低下。
2.2 对课程的理解因素
分布式系统虽然是一门经典课程，但无论是决策者、普通教师还是学生，对这样一门专业性很强的课程并没有真正理解，很多人甚至搞不清楚分布式计算、分布式系统与分布式操作系统这些课程（概念）之间的关系，更不用说搞清这个课程解决的是什么问题，讲授的是什么内容。
从课程设置制定的角度讲，如果教师不是非常熟悉分布式系统的课程目标、内容和教学方式，则很容易错误定位，而决策者在制定课程体系的时候不会也不可能面面俱到。
从授课教师的角度讲，如果不具备对分布式系统的深刻理解和实际经验，会受制于教科书。目前国内外分布式系统课程的教科书少之又少，少数的几本经典教科书都是从国外翻译过来的，显然这些教科书的大纲和内容与我们网络工程专业对分布式系统的要求相去甚远。
从学生的角度讲，如果对分布式系统课程的重要性认识不足，必然导致对这一门课的忽视，上课过程中若遇到困难则直接产生畏难情绪，在这种情况下，显然无法达到理想的教学效果。
3 分布式系统的准确定位
在第2部分中我们谈到，包括授课教师在内的很多人对分布式系统课程的目标、作用和地位实际上不甚了解。那么，分布式系统到底是一门什么样的课程呢？国内比较权威的分布式系统教材是Andrew S Tanenbaum和Maarten van Steen所著的《分布式系统――原理与范型》，下面我们就以该书的主要内容为范例，分析分布式系统课程的目标及其重要性。
1）绪论。
讲述什么是分布式系统，分布式系统的目标与特性，以及分布式系统的软硬件体系架构。这里有个非常基本的问题――什么是分布式系统？大部分人对分布式系统课程的误解源自该问题，或者说以该问题为起点。很多人认为分布式系统是一种存在于特定企业部门的，与我们毫不相干的计算机系统，这是一种彻底的误解。分布式系统其实是泛指用计算机网络互联的，进行各种资源透明共享的多计算机系统。我们熟知的WWW网络、办公自动化系统等都属于分布式系统。狭义上讲，分布式操作系统、高性能并行计算机系统也是分布式系统。更进一步，时下火爆的云计算系统也可以归入到分布式系统范畴，可以说分布式系统与我们息息相关，我们一定要把广义的分布式系统与分布式操作系统以及专用于科学计算的分布式系统区分开来，否则就容易引起上述问题。
2）分布式系统的通信。
重点讲述远程过程调用（RPC）通信模型、远程对象调用、面向消息的通信和面向流的通信问题。可以看出，这些通信模型实际上是网络软件系统中广泛使用的通用通信模型，分布式系统课程就是要从各种不同的具体系统中提炼出其通信方式的共同特点，进而描述其通用的通信模型。例如RPC模型，它是现代操作系统（包括Windows各个版本和Unix及其变形）必须支持的基础模型。大部分现代分布式系统为屏蔽其底层通信的细节（为用户提供更高的透明性），都采用RPC进行其业务逻辑会话，因此分布式系统课程讲授这样一些通用通信模型的主要目标就是让学生在网络协议通信基础上，认识更高层面的网络软件系统的应用通信手段，增强学生的分析和设计能力。
3）进程组织。
讲述分布式系统的客户端与服务器端的进程与线程架构方式，也讲述分布式系统中的代码迁移问题。这一部分内容中，重点讲述服务器端的进程组织方式，通过什么样的方式架设服务器，可以获得更高的性能和更可靠的稳定性。许多大型IT服务公司的Internet服务器由于要面向数目庞大的用户群体（如大型门户网站新浪、网易，大型的电子商务平台如淘宝、京东等），为了提高其服务器的性能和稳定性，会采用服务器集群、进程池、性能动态监测、进程优化调度等技术，这些技术对网络工程专业的学生来说，是以后工作中可能要大量涉及的，而在其他的课程中，包括操作系统，都不可能讲述。分布式系统课程进程组织部分的目标就是使学生了解并熟悉大型服务器集群进程的组织与优化技术，其现实意义不言而喻。
4）命名机制。
多数人在使用诸如Web和移动IP网络的时候，会使用分布式系统的命名服务，但是他们一般都没有意识到其中的复杂机制。分布式系统课程中这一部分内容就是给学生讲解分布式系统中资源的命名机制，以及移动实体定位问题。这样一些主题有助于学生加深对网络协议、网络体系结构的深入理解，并为将来设计复杂的计算机软硬件系统打下良好的基础。
5）同步机制。
讲述分布式系统中物理与逻辑时钟同步、分布式选举与互斥问题、分布式系统的事务与并发控制。这一部分内容看似简单，其中多数主题都在其他课程中涉及，而且比较基础。例如，互斥与并发在操作系统中是要重点讲述的内容，而事务则是数据库系统原理中的重点内容。这些问题如时钟同步问题都是在单机系统中必然面临的问题，然而将视角放到一个分布式系统中，这些问题将会变得更加复杂，处理起来需要更加复杂的机制。例如，一个简单的互斥问题，即多个使用者同时有意向进入临界区使用临界资源，无论在传统单机系统中还是分布式系统中，必然引起临界资源的互斥访问。在单机系统中，操作系统是天然的管理者与调度者，并不存在无序访问问题。然而，在分布式系统中，这些使用者进程分布在网络的不同主机上，他们之间没有天然的协调者，所以首先面临着由谁来协调调度的问题；更进一步，这些不同的主机都是以自己的时钟为依据，没有统一时钟，在对同一事件的时间认定上完全不一样，所以还面临着时钟同步的问题，因此，这样一个互斥问题，我们需要分3步解决。
（1）要同步各主机时钟，可以采用诸如Berkeley时钟同步算法（见图1）之类的机制。
（3）设计有效的互斥算法保证各进程有序进人临界区。由协调者进程控制各使用进程按队列进入临界区，算法如图3所示。
由上面的过程我们可以看出，在分布式系统中实现一个临界资源的互斥访问，远远比单机系统中复杂得多，但这个过程的实现充满了哲学逻辑：集中――分布互生互克。分布式系统中大多时候面临的是无序的松散集合，因而需要一个领导者进行集中管理。集中意味着高效率，但是集中也意味着唯一故障点，因此分布式系统中的这些主题充满了哲学逻辑的魅力。
分布式系统中为了提高系统性能和稳定性，往往采用复制的机制，不仅对数据，对进程甚至主机都可能进行复制，从而带来数据更新的一致性问题，这在单机系统中很少出现。对复制带来的一致性问题的理解如果到位，会提高学生对复杂系统的设计和运用能力。
以上我们就一部分主要内容对分布式系统课程目标及其意义做了深入分析，从这些分析中可以看出，分布式系统就其主要内容来讲，是一门针对网络软件体系架构的原理性讲解课程，可以视其为网络工程专业的软件系统原理课程，其目标是让学生对分布式网络软件的工作原理、机制深入理解，从而提高学生分析设计、管理运用这些系统的能力。
4 结语
我们通过对分布式系统课程本身内容的分析，重新定位了这门课程在专业课程体系中的位置，阐明了它的重要性。从分析中可以看到，分布式系统并不是一门可有可无的“鸡肋”课程，相反，它对网络工程专业学生的专业生涯影响非常深远。这一门课程如果能得到足够的重视，并能在教学中准确执行，对学生专业素养的提高有不可估量的作用，是一门真正的“基石”课程。
参考文献：
[1]Kai H，Geoffrey C F Jack J D，云计算与分布式系统：从并行处理到物联网[M]，北京：机械工业出版社，2012
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[3]胡喜玲，分布式技术及在计算机应用体系结构中的应用[J]，计算机与网络，2006（12）：54-55
[4]徐明，曹介南，姚丹霖，等，网络工程专业课程体系研究与实践[J]，计算机教育，2009（19）：115-118
分布式系统设计原则范文5
【关键词】车辆基地;轨道交通;建筑设计
1地铁车辆段概述
城市轨道交通系统（地铁）是解决大城市交通拥堵和减少环境污染的有效措施，而城市轨道交通系统车辆基地（车辆段）是保证城市轨道交通系统车辆安全运行和提高效率的重要组成部分，地铁车辆段从功能上讲是地铁列车的检修、停放和保养基地[1]。
2车辆段的组成
2.1铁路线系统
国际通用标准轨距（1435mm），主要由出入段线、牵出线、调头线（根据现场情况设置）、试车线、静调线、洗车线、吹扫线、不落轮镟修线、停车列检线、月检线、厂架修线、装卸线、调车机车线等线路。
2.2道路系统
道路系统主要由生产运输通道、停车场、人行通道、消防环道及回车场组成。
2.3建筑用房
建筑用房按照大的功能分为2个部分，后勤办公用房和生产以及生产辅助用房。
2.4服务铁路车辆的各种设备
服务铁路车辆的各种设备，如信号设备、通信设备、电力设备、洗车设备、车辆检测设备等。
3地铁车辆段的设计分析对比及结论
3.1地铁车辆段的设计分析对比
地铁车辆段的布置原则和性质，受到路网规划、客流预测、线路走向、施工图工期安排、段址大小形状等因素影响。车辆段的性质决定规模，规模决定总平面的布置走向。大致可把地铁车辆段按照建筑布置的疏密和使用特点分为集中型车辆段和分散型2种车辆段，现结合实际项目，对这2种车辆段进行分析对比，如表1所示。
3.2分析结论
通过以上分析，得出以下经验：（1）车辆段建筑设计要服务于线路、工艺需求；（2）车辆段用地要尽可能划分功能区，不同功能属性的建筑分区布置；（3）分区内部建筑尽量集中布置，集约用地，方便各部门之间的联系。
4地铁车辆段布局设计原则
通过以上的分析结论，结合多年的车辆段建筑的设计经验，特提出以下设计原则。
4.1以规划、景观、建筑三位一体的整体化规划设计原则
在不影响车辆基地工艺的要求的前提下，充分运用规划、景观、建筑三位一体的整体化规划设计手法，强调生态和环境优先的理念，充分利用独特的自然条件，营造一个绿色的生态化办公建筑，尽量营造水墨画般的山水园林环境，反映人与自然、建筑与自然的和谐交融，体现“天人合一”的规划思想。
4.2尽量功能分区明确，分区内部建筑集中布置
总平面设计结合工艺站场布局，将厂区划分为办公区、生产区。办公区紧邻主入口，对外联系方便，房屋尽可能集中布置，集约用地。生产区布置在次入口附近，结合管线综合、规整用地、工艺生产布置顺畅的原则，合理布置生产辅助房屋，如图1所示。
4.3提高办公区重点建筑的景观质量和使用集约度
提高厂区重点建筑的景观质量，例如综合办公大楼，综合楼要布置在距离主入口较近处（见图2），楼前设置绿化广场和小品景观，形成良好的景观改善场所环境，形成视觉焦点，改善办公场所环境。综合楼设置地下停车场，方便内部人员使用，经济合理。主入口处尽量设置集中停车场方便人员使用。从节约用地出发，车辆段辅助用房、食堂、乘务员间休室及综合维修中心各部门办公用房尽量集中，并布置在主要入口处，以方便各部门之间的联系（见图3）。
4.4生产房屋的设计尽量简约
根据工艺特点，对不同的生产建筑进行平面设计，遵循以下设计原则：（1）符合工艺要求，构造合理平面流线空间；（2）适应气候条件，尽量改善建筑室内的生产环境；（3）立面风格力求简洁、大气、自然，尽量传达地铁建筑特征，如图4所示。
5结语
地铁车辆段设计是一项非常重要又非常复杂的工作，牵扯专业和部门极多，设计周期较长，对工程投资和建成后的运营效率都有直接影响，例如：城市规划情况、地形地貌情况、工程地质情况、检修工艺情况、运营模式情况、生产模式情况甚至地铁车型不同等因素，都对其设计有直接影响。在设计中需根据不同的外部条件、设计要求和影响因素等，采用不同的设计形式，并要在设计中根据外部条件变化，不断调整优化设计，才能搞好地铁车辆段建筑设计。
【参考文献】
分布式系统设计原则范文6
关键词：智能交通；信号灯；分布式计算
中图分类号：G63 文献标识码：A 文章编号：1673-9132（2017）04-0228-03
DOI：10.16657/ki.issn1673-9132.2017.04.145
利用信息技术，通信技术和控制技术等高新技术开发的智能交通系统可以在现有通行条件下大幅度提高交通网络的运行效率，是解决交通拥挤问题的最经济最有效的办法。本文通过分布式信息采集系统检测道路流量，中央处理系统分析决策，分布式信号灯控制系统做出反馈，信号灯控制路口通行，直接控制道路流量，如此形成智能交通系统闭环。
一、系统方案设计
本文提出的智能交通信号灯控制系统如图所示，系统主要分为三部分：其一是分布式信息采集系统，负责为系统提供输入数据，相当于系统的“眼睛”和“耳朵”。其二是分布式信号灯控制系统，负责输出系统的决策信息，相当于系统的“嘴巴”。其三也是最重要的是中央处理系统，是整个系统的“大脑”，要处理系统海量数据，控制系统的运行。
首先，在城市道路每个路口设立分布式信息采集系统，该系统用于检测每个路口的流向信息。目前，可行的方案是借助道路路口设立的图像传感器，使用基于计算机视觉的方法检测该路口当前方向车辆数目。这些原始信息经过简单处理后，传输至中央处理系统。
中央处理系统是整个系统的中枢神经，负责对车流量信息进行分析，并作出控制决策。中央处理系统内建城市交通网络，即城市交通道路的拓扑信息，它记录每个路通信号灯绿灯延迟信息等等重要信息。工作时，中央处理系统收到每个路口每个方向的车流量数据，然后综合考虑全局，兼顾重点与局部，根据流量数据动态迭代计算，作出决策，即绿灯延迟等信息，并将决策发送至分布式信号灯控制系统。
分布式信号灯控制系统是控制城市道路上每个路口各个方向的信号灯的系统，系统包括信号灯以及嵌入式通讯设备，用以缓存信号灯延迟，接收中央处理系统控制信号并协调同步路口信号灯，受控制的信号灯作用于车流，从而控制城市道路车流量。
整个系统如此形成环路，通过“调节―反馈―调节”的方式，实时动态优化控制城市交通流量。
二、分布式信息采集系统
分布式信息采集系统用于采集城市道路每个路口的交通流量。这是一个分布式的信息系统，系统节点分布在城市交通网的各个关键路口，它们协同工作，实时监测交通流量，并将流量信息反馈给中央处理系统处理。
以一个十字路口的流量信息为例，分布式信息采集系统在此路口设有一个节点以采集交通流量信息。路通流量信息包涵单位时间内，在N方向车道上前往W、S、E三个方向的通过的车辆数目，以及W、S、E三个方向前往其他方向的车辆数目，共计4组12维数据。
为准确获得单位时间内车辆通过数，系统设计在N、W、S、E四个路口分别设立图像传感器，通过预先训练的卷积神经网络方法识别车辆，统计各个方向单位时间通过车辆数目。然后，车流量数据经过简单处理压缩，通过数据线路传送至中央处理系统。
三、中央处理系统
中央处理系统负责接收分布式信息采集系统发送的城市道路所有路口的车流量信息并进行处理，结合内建城市交通数据做出决策，最后发送控制指令到分布式信号灯控制系统。
中央处理系统内建城市交通数据，以层次化方式把城市道路分为主干道路和次要道路。为实现交通流量的全局最优，系统首先考虑主干道路。然而，交通状况评价主要关注系统局部最坏情况，如一条道路交通拥堵，所以系统会迭代考虑由主干道路围成的次要道路系统，做到局部次优，同时可以设置权重以区分对待不同区域，例如确保城市中心区域交通状况良好。中央处理系统的设计逻辑形成了由全局到局部分而治之的策略，从而达到对整个城市交通系统有条不紊的控制。
以北京城市交通道路为例，如示意图所示，对路口A，以及路口相连接的AB、AC、AD、AE四条道路为一个主干，四周4块区域为4个局部。系统首先考虑单位时间的A路口各个方向的车流量，然后根据路口相连道路的长度、宽度、车辆通行速度等指标计算道路饱和度。根据以下策略控制道路饱和度：
负载均衡原则，即调控相连道路，使其饱和度趋于一致。
最小最大负载原则，即调控道路，使其保持较低道路饱和度，并且道路饱和度在时间上趋于稳定。
假设AC、AF为长安街，实际交通流量大，计算权重高，而相比AB、AD方向流量相对较小，权重较低。所以系统调控策略会在高峰时段增加AC、AF横向通行的绿灯延时，而减少AB、AD方向纵向同行的延时。以A路口为例，其控制流程如下：
对当前路口输入数据，首先计算判断路口A各个方向流量是否变化，如果模糊计算流量不变，则对该路口决策为保持。如果模糊计算流量变化，则检查流量是否减小，如果减小则减短该方向绿灯的延时，以提高其他方向车辆通过率；如果流量增加则检查是否超过道路承载力。如果合法则提高当前方向绿灯延时，提高车辆通过率；如果不合法则发出警报，并维持当前流量。最后根据流量结合系统内部数据，计算得到路口A绿灯延时。
为兼顾整体和局部，对A路口调控策略同时作用于相邻B、C、D、E四个路口，同时上述四个路口调控策略作用于A路口调控策略：当A路口流量超过道路承载能力时，B、C、D、E路口会调整延时减少流入A路口车流，以降低局部负荷；当路口A增加某方向绿灯延时以提高路口通行能力时，路口A调整延时间接影响路口B、C、D、E路口延时，对路口A调整延时与其他路口叠加延时求和，以调整路口某方向道路整体通行能力。
中央处理系统能到“看到”城市交通状态的全貌，并且“考虑”到全局的交通流量，通过分治策略与协同控制，作出兼顾全局与局部的决策，然后落实到路口各个方向的控制延时上，最后中央处理系统发送控制指令，调整交通网络各个路口各个方向控制延时。
四、分布式信号灯控制系统
分布式信号灯控制系统是系统决策的执行者，该系统负责接收中央处理系统的控制信号，并以信号灯延时的方式控制交通流量。
系统初始设有固定的信号灯延时，同时等待中央处理系统发出控制指令，根据指令调整信号延时。系统同时缓存该延时并持续执行，直至中央处理系统再次发出调整延迟的控制信息。
分布式信号灯控制系统的设计相对简洁，由于控制系统节点与信息采集系统节点高度重合，所以在计算与通讯硬件的实现上，可以复用同一套设备。同时，系统被动调整的实现策略可以保证即使中央控制系统离线，城市交通也不致瘫痪。
参考文献：
