DreamBlooms/HansPub-15000-to-45000 huggingface dataset:
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user: 4. 结语 医药冷链物流是指确保药品在全程低温状态下完成物流活动。医药不同于其他需要冷链配送的物品，医药配送时间与患者治愈率息息相关，在配送路途减少一秒钟，病人的痛苦就会提前一秒钟消失，我们的职责就是尽可能多地减少消耗在配送途中的时间，让病人早日脱离病痛折磨。与此同时，选择优化路径还能节约成本，为企业节省更多不必要开支，使收益达到最大化。冷链物流对于疫苗、血液制品等对温度敏感的药品来说是必不可少的，超温会导致药品发生变质，变质药品不仅会影响治疗进度，还会对患者健康造成威胁，可以说是百害而无一利 [ 6 ]。 目前我国药品流通行业需求高速增长，北京作为国家首都，药品需求量更是高于其他城市。药品安全问题始终饱受关注，在保证药品处于全程冷链、药效不受影响的情况下，合理地对配送路径进行优化是十分必要的。优化后路径能为配送环节节约时间，能为企业降低成本，能为患者减轻痛苦，能为环保做出贡献。 本文主要以A医药集团的配送情况为例，选取样本搜集数据，使用蚁群算法，并结合MATLAB软件进行仿真实验，按照算法流程图进行操作，得到优化后的配送路径图。并将优化后路径与原有路径做对比，从企业成本、顾客感受、环境保护三个角度进行分析，发现本次路径优化是可行的，优化结果是有意义的，达到了最初的研究目的。
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user: 摘 要 电子招投标为新时代比较先进的招投标方式，被广泛应用到我国交通运输行业中，从而形成了全新、先进、高效的招投标系统，实现了对交通运输行业快速的进行招投标、合同签订以及付款等全过程的电子化实施，提高了交通运输行业的工作效率。本文以招标人的视角，对交通运输行业电子招投标的意义、投标人需要注意的问题以及投标人应对其中风险要采取的策略作以浅析，以供参考。 关键词 :投标人，交通运输行业，电子招投标 Copyright © 2020 by author(s) and Hans Publishers Inc. This work is licensed under the Creative Commons Attribution International License (CC BY 4.0). http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
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user: 1. 引言 伴随市场经济的不断深入，电子招投标在众多领域得到了广泛应用，当然，公路行业也在其中。交通运输行业引入电子招投标的形式，正是本着“公平、竞争、开放”的宗旨，通过招标的方式，选拔出综合实力最强的投标者，实现公平竞争，达到双方经济利益最大化。为满足当前公路建设发展需求，达到环保、节能的双重任务，在交通运输建设工程招投标中要大力推广电子招投标系统的应用，从而提高交通运输建设工程的质量 [ 1 ]。在实现项目资源有效分配的前提下，最大限度降低招投标环节所浪费的时间与人力资源，保证投标人之间的有效竞争，从而健全监督机制，提高投标者的工程工艺与质量。 根据我国发布的交通运输行业有关条例，江苏、安徽、江西、湖北、福建和山东等省市的电子招投标系统进入了实质性试运行阶段。在传统招投标方式中，投标人要参与项目的投标，需要经过现场报名，购买招标文件，然后编写标书、打印装订、密封、现场递交、开标、评标等几个环节才能完成投标过程。这种方式需要投标单位投入大量的人力、时间以及费用。但是采用电子招投标方式，可以简化相应程序。
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user: 2. 电子招投标在交通运输行业中应用的重要意义 电子招投标在交通运输行业中的应用实际上就是一种建立到网络平台的全新招投标方式，能够有效的实现网络平台公布交通工程的招投标信息、合同签订以及付款的全过程，从而实现了无纸化高效操作，招标电子化能够不断的规范招投标流程，从而形成科学、统一的数据格式，数据由统一入口录入，从而便于后期的查询统计工作，并且还能够通过评价系统进一步提高招投标流程，电子化招投标在交通运输行业中应用具有十分重要的意义，主要可以从以下几个方面加以体现。其一，有利于提高招投标工作的透明性和公开性，在交通行业中电子化招投标平台的透明性和公开性进一步会避免违规操作以及腐败行为的出现。通过电子化招标项目能够在电子网络平台上对全过程和信息进行公开发布，招标行为会受到主管单位、招标人以及社会公众的监督和约束，最大程度上避免了暗箱操作的发生 [ 2 ]。其二，有利于节约成本，提高效率。交通工程中积极的应用电子化招投标能够进一步实现无纸化作业，进而保证大量的资料和数据能够通过系统进行直接的扫描上传，不仅能够节约大量的纸张费用，还能够达到绿色环保的目的。电子化招投标本身具有诸多优点，比如高效、快捷、准确等诸多优点，在进行招标的时候直接由委托人报送和审批文件即可，全程都能够通过电子化平台完成，节省双方大量的作业时间，从根本上能够有效的降低了招投标运行的成本。 电子招投标是招投标制度改革的重要环节，是电子信息技术引领招投标业务发展的重要表现。电子招投标系统在建筑工程招投标工作中的实践运用，有利于降低投标成本，方便各方当事人，提高评标效率，减少人为因素干扰，促进招投标机构和各部门内部管理工作的规范化、标准化；在具体的招投标过程中，能够优化招投标资源，实现资源利用率最大化；可以促进招投标工作的公平、公正、增强工作流程的透明度，有利于投标单位的良性竞争 [ 3 ]。同时，还可以促进我国交通运输建设招投标工作水平的发展，有利于与国际招投标水平接轨。
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user: 3. 交通运输行业中电子化投标中投标人需要注意的问题 3.1. 需要注意的基本问题 投标人对系统的了解影响投标的结果。项目电子招标投标在系统上进行时，投标人不适应主要集中在以下环节：①CA锁的办理；②在规定时间报名并网上缴费；③在招标文件规定时间下载招标文件；④在规定时间提疑并在规定地方上传疑问；⑤投标保证金按规定时间进行账户网上缴纳；⑥及时下载最新招标文件进行投标文件的编制；⑦在投标文件递交截止时间前上传投标文件并确认已上传；⑧系统上开标记录的填写实质性响应招标文件的要求。⑨在投标文件递交截止时间前确保企业基本信息、投标业绩、项目负责人业绩及相关材料已上传诚信库，并在上传投标文件中做好链接。⑩严格禁止与其他投标人在同一台电脑上传投标文件；⑪开标时携带CA锁或确保开标时能远程解密投标文件。⑫中标结果公示后中标人及时缴纳交易费。针对这些环节，作为投标人，要标文件中都做了积极参加招标人组织的相关技术培训，增强对电子投标系统的了解，有效地推动了电子招投标工作的顺利开展。 由于投标文件依据交易平台的不同采取不同的编制工具，同时相关文件也没有对投标文件编制的具体工具及方法做出统一的规定，所以现存的电子平台及其CA证书、印章均不具有统一性。在投标文件截止日之前，投递或上传的投标文件均视为有效，且可以在随时撤回及修改补充投标文件，撤回的文件不在进行开标、评标。投标截止日后已经提交的投标文件将不得再撤回，提交的投标文件系统将自动拒收原路径返回给投标人。由于可能存在网络不稳定及投递过程中软硬件风险的出现，潜在投标人应尽可能早的完成投标文件的传输同时要确认是否传输成功。在开标时，对于投标文件投标人要通过自己独有的CA锁来对投标文件进行解密，由于投标人单方面的原因造成投标文件的解密失败，应当作为投标入撤回投标文件处理，同时也伴随产生投标保证金被没收情形，较传统招投标来说，电子招投标延长了投标人的法律责任时间。投标人对招标公告、资格预审文件及结果、开标程序、评标标准、中标结果有疑问的应当在规定时间通过交易平台进行同时要电子签名，招标人的澄清及大答复必须要有电子签名，以书面形式提出疑问的，招标人或招标代理机构均可以不予答复。招标人应当在规定的时间内与中标人签订与招标文件及投标文件内容相一致的合同，合同签订应该通过电子招标投标平台进行 [ 4 ]。本条可使行政监督管理人员就招标人与中标人签订的合同内容是否与招标文件、投标文件及其补充内容有实质性的背离，并对其监管，避免了招标人不在投标有效期内签订合同，以及签订的合同内容与招投标文件及其补充文件不统一的情况发生。 3.2. 电子投标过程中务必规范自身行为 投标时，必须要对企事业单位的资质展开审核，其次是对于投标人提供的投标文件的审核。该环节一直是传统招投标工作中容易出现问题的部分。而采用电子招投标系统进行投标工作的话，电子招投标系统联网功能，对于投标商所提供的各项数据、资料等进行分析和总结，从而确保对于投标人所提供的企业资质情况、所提供的材料的真实性等进行有效的甄别，确保每个投标企业的真实性，保证招投标工作的效率，避免出现各种虚假投标情况。 电子招投标监管中应用大数据可以分析投标人行为。分析投标人是否存在串标、围标、陪标等异常行为 [ 5 ]。通过大数据分析比对制作投标文件的电脑Mac地址是否一致、辅助编制工具的使用是否同一个授权账号、投标人上传或者下载文件的IP (或IP段)是否相同、投标文件内容是否大量一致(雷同性分析)等，可以识别围标、串标行为；当某投标人在一些地区的投标次数较多却无中标现象的，而在其他地方多次中标并切实履行合同的投标企业，该投标企业在某些区域可能是通过陪标赚取费用的陪标专业户。也可以分析投标人剩余生产能力。通过了解投标人在国内或行业的综合排名、业绩分布、资金、在建工程项目数量、项目经理储备等情况，从而分析投标人的剩余生产能力，以判断该投标人是否有能力承接该工程，进而避免违法分包、转包或者假借资质承包等情况的发生。因此，招标人要在电子投标过程中规范自己的行为。
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user: 4. 投标人应对电子化投标中风险的策略 在投标阶段，投标人存在一定的风险，比如潜在投标人的企业信息(资质、人员、业绩、获奖等综合实力)是否透明化进行管理，透明化管理的潜在投标人的各项信息是否真实有效，投标人的技术方案是否根据招标文件和现场实地踏勘编写，投标保证金账户的资金管理是否安全，制作投标文件的软件平台是否成熟、文件加密是否安全，上传电子投标文件的传输网络是否安全，应急预案管理措施是否到位等。基于投标人的角度，应该对电子招投标所可能存在的风险有了较为深刻的理解 [ 6 ]。在此基础上，结合风险规避、减轻、自留、转移及其组合等常用的风险对策，提出有效、安全地控制有关风险的应对策略。 4.1. 管理风险应对策略 管理者与技术人员做好相互沟通，保持理念一致。在电子招投标活动中，管理者的水平和所追求的理念是关系到项目取舍的前提。例如，对于企事业单位来说，领导者的理念方向是关系到本企业的未来发展，对于项目前期的重视程度和投入精力，后期的管理理念直接影响到本企业的利益。所以，加强管理者的沟通，领会管理者的意图对电子招投标活动中的管理风险是必要的。异地参与项目投标时成立办事处能够详细了解当地情况，便于今后扩大经营范围 [ 7 ]。同时，不同地区不同行业的电子招投标系统又会产生“水土不服”的现象，培养办事人员熟悉不同的系统，准确了解办事流程，方便操作，降低失误率等。 4.2. 技术风险应对策略 加强人员技术水平，成立技术小组。加强技术人员的水平是非常重要的，重视技术人员的业务能力，开设系统的培训班、参与对外交流会议都对技术人员的技术能力有所提高。成立技术小组，解决电子化、网络化的问题。要建立健全的应急事故处理方案。在招投标过程中如遇到不可避免的事故，启动应急预案是在管控范围下做出合理的方案，及时止损，防止损害扩大化。 4.3. 网络风险应对策略 要定期维护计算机软硬件和网络。电子招投标活动是基于计算机的软硬件和网络，如果没有好的软硬件和网络是对投标人从事招投标是有极大阻力的。定期维护计算机的软硬件，避免计算机发生不可挽回的损失，减少故障的发生。定期检查网络的安全性，建立专网专用，避免其他带有风险的计算机连接。需要测试加密锁和系统的安全性。加密锁是使用电子招投标系统下载招投标、制作投标文件、上传投标文件的一把关键“钥匙”。“钥匙”的故障会造成投标人对整个招投标过程毁灭性的损失。因此，应当建立加密管理制度，加密锁使用之前必须进行测试和认证，并且加强认证操作人信息 [ 8 ]。同时，也应当保证电子招投标系统的安安全性，在建立专网专用的前提下，设置专网专机专用，登录网站建立有效防火墙等。 4.4. 信息风险应对策略 要建立数据存储制度。数据库，是企业的所有信息的汇总。包含了企业的资信、信誉、综合能力等等。对于投标人来说，自身的信息包括项目报价、技术方案、企业专利等的泄密，是非常可怕的。所以，建立健全的保密制度，专人专员负责数据管理，同时经办的管理人员、技术人员，都应该培养综合素质能力，严格遵守内部保密制度 [ 9 ]。要定期对潜在竞争对手进行信息收集。电子招投标活动是具有唯一性的，在开标正常的情况下，只有一次机会，错过了就没有机会的。所以正确的了解竞争对手是非常有必要的。定期搜集其他潜在投标人的信息，包括资质、信誉、奖惩情况以及以往同类项目报价情况等，都是有利于自身企业投标策略。 4.5. 环境风险应对策略 要加强行业培训，及时了解政策。了解国家及行业的政策，何种产品具有优惠政策或何种新型材料更具有环保型，可以使企业在经济得到节约或综合信誉上得到提升。可以通过组织对外交流会议，去特定区域实地考察、参加行业有关部门举行的培训等等 [ 10 ]。对不抗抗力因素建立评估小组。自然灾害和意外事故都属于不可抗力的客观条件。如发生不可抗力情况，评估小组根据应急预案快速对突发情况作出评估，防止更加事态严重，及时减少损失量，保护人身财产安全。等风波平息后，综合多方面因素考虑，对是否继续进行此项目的电子招投标活动进行二次评估，得出有效结论。
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user: 5. 结语 飞速发展的电子信息技术使交通运输行业项目招投标逐渐趋于网络化、电子化，这给投标人带了很大便利，而且对投标过程进行有效规范，从而减少投标中存在的问题，提高项目投标的公正和透明性；与此同时，也给投标人带来了一些问题和挑战。为此，在交通运输行业项目招投标中，投标人必须重视电子招投标的应用，了解其应用特点，积极面对问题，解决问题，采取切实可行的措施降低电子招投标的风险，提高自身能力素质，提高中标率，促进自家单位的稳健发展。
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user: 摘 要 设计了一种非球面二级聚光镜，改善了光漏斗式的二级聚光镜的电池表面的光照均匀性。利用Kohler照明的原理实现了用于偏心式的Fresnel透镜的自由曲面二级聚光镜的设计。并利用超精密车削技术实现了非球面二级聚光镜的加工，通过光学实验验证了设计的合理性和正确性。 关键词 :聚光光伏，二级聚光镜，非球面，Kohler照明 Copyright © 2020 by author(s) and Hans Publishers Inc. This work is licensed under the Creative Commons Attribution International License (CC BY 4.0). http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
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user: 1. 前言 能源问题越来越受到人们的重视，太阳能作为取之不尽的清洁能源备受青睐。光伏发电作为太阳能主要利用形式之一近年来也发展迅速。聚光光伏(CPV)发电可以大幅度降低太阳能电池的用量，是光伏发电的发展趋势 [ 1 ]。聚光镜是聚光组件的重要组成部分，通过采用廉价的聚光系统将太阳光会聚到面积很小的高性能光伏电池上，从而大幅度地降低系统成本及昂贵的太阳能电池材料用量。 Fresnel透镜是最常见的聚光镜 [ 2 ]，但Fresnel聚光镜的光斑能量分布不均匀，必须配有二级聚光镜才能使用 [ 3 ] [ 4 ]。目前二级聚光镜普遍采用的是光漏斗，可分为反射式和透射式，反射式光漏尺寸大，适用于低倍率的聚光组件；透射式光学棒是目前市场上普遍采用的二级聚光镜，但其匀光能力受其高度和口径限制。如图1所示，Fresnel透镜口径为47.5 mm × 47.5 mm，接收面的面积4 mm 2 ，图中是经过优化后的最好的匀光效果。可看出，由于受到尺寸限制，其匀光能力不是很好。 图1. 光学棒二级聚光镜匀光效果 本文实现了两种二级聚光镜的设计，提高电池表面能量均匀性。并对其中非球面二级聚光镜进行了超精密加工，通过光学实验验证了方法的可行性。
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user: 2. 非球面二级聚光镜 2.1. 设计方法 一级聚光镜为Fresnel透镜，口径为47.5 mm × 47.5 mm，焦距50 mm。通过光学软件直接优化法，将二级聚光镜面型设为20阶的奇次非球面，面型参数设置为变量，电池表面设置为接收面，接收面上照度分布设置为评价函数，并将其设为均匀分布。优化后的二级聚光镜如图2(a)所示，其光线追迹结果如图2(b)所示，二级聚光镜的参数如表1所示。 图2. 非球面二级聚光镜，(a)二级聚光镜模型；(b)光线追迹结果 Table 1 Parameters of aspheric secondary concentrato 曲面系数 半径 1阶系数 2阶系数 3阶系数 4阶系数 0.000968 2.999628 −0.000107 0.000725 0.000318 0.000285 5阶系数 6阶系数 7阶系数 8阶系数 9阶系数 10阶系数 6.353127e−005 6.981355e−005 2.057707e−005 2.208466e−005 4.017905e−006 4.304419e−006 11阶系数 12阶系数 13阶系数 14阶系数 15阶系数 16阶系数 8.406211e−007 4.801007e−007 4.800913e−008 8.2445386e−008 2.8005436e−010 1.927519e−010 17阶系数 18阶系数 19阶系数 20阶系数 3.329617e−011 2.308651e−011 4.014238e−012 2.799709e−012 表1. 二级聚光镜面型参数 2.2. 光学仿真 对上面的模型进行光学仿真，对比二级聚光镜增加前后电池片表面能量分布的均匀性，如图3示。可看出均匀性有了大幅度改善，且与积分棒形式的二级聚光镜相比，电池片表面的均匀性也有很大提高。从仿真结果也可看出，Fresnel透镜在焦点处的中心能量是最强的，若通过接收面在焦点附近的移动也会得到能量相对均匀的光斑，增加二级聚光镜后，可将中心处的强度减少，其他部分的光强增加，使能量均匀分布，所以二级聚光镜是CPV聚光模组的必要的结构。 图3. 增加非球面二级聚光镜前后接收面照度对比，(a)未增加二级聚光镜接收面照度；(b)增加了二级聚光镜接收面照度
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user: 3. 自由曲面二级聚光镜 3.1. 设计方法 从非球面二级聚光镜的仿真结果可以看出，其尽量将峰值尽可能的分配给四周，但这个峰值仍然存在，如图3(b)所示。所以出现了拼接式偏心Fresnel透镜和其二级聚光镜的研究 [ 5 ]，如图4所示，(a)为偏心拼接式的Fresnel透镜，将一块方形的Fresnel透镜均匀分成四个单元，将各单元沿着对角线方向移动相同的距离，所形成的新Fresnel透镜的焦点由原来的一个变为四个且关于原点对称，如(b)所示。针对这种偏心式Fresnel透镜所设计二级聚光镜会避免回转式的中心强度过高的问题，该二级聚光镜的设计的原理为Kohler照明的原理 [ 6 ]，即Fresnel透镜将太阳成像在二级聚光镜，二级聚光镜将Fresnel透镜成像在电池片。 图4. 偏心式的Fresnel透镜，(a)偏心式Fresnel透镜模型；(b)光线追迹结果 图5 为其设计原理图，以偏心式的Fresnel透镜的对称轴为Y轴，以电池片的中心为坐标原点建立直角坐标系。图中E 1 和E 2 是Fresnel透镜单元截面的边缘点，E 1 在对称轴上，E 0 为Fresnel透镜单元的对称中心，即沿着Y方向入射的太阳光会聚焦到E 0 所在直线的焦点C上。入射光线具有±θ的容忍角，以+θ角度入射的平行光会聚到A点，以−θ角度入射的平行光会聚到B点。经过二级聚光镜对入射光线的调制，使入射到A、B和C的光线最终都将入射到电池片的边缘点R 1 和R 2 上，从而实现对一定入射角太阳光的匀光。 图5. Kohler二级聚光镜原理 根据Kohler原理建立如图6(a)所示的设计流程，在透镜对角线所在平面进行计算，得到(b)所示的二级聚光镜的采样点。所设计的自由曲面二级聚光镜可适用于任意已知参数的Fresnel透镜，此处所采用的Fresnel透镜边长为47.5 mm × 47.5 mm，单元偏移量为5 mm，由于该Fresnel透镜利用构造法 [ 7 ] 求得，故透镜上各点坐标和法矢量均已知。 图6. 二级聚光镜设计流程图，(a) 计算流程图；(b) matlab计算结果 具体计算过程为：将光线的入射角度−θ~+θ细化num份，如图7所示，红色和绿色光线分别代表入射光线的边缘光线，E 2 和E 1 处的棱镜形状分别由①和②表示。根据E 1 和E 2 法矢量计算从E 1 和E 2 出发的极限角光线的交点C，再以C点为初始点分别按照光线路线E 2 →B i →R 2 计算B i (I = 1~num)和光线路线E 1 →A i →R 1 计算A i (I = 1~num)。 图7. Frensel透镜单元的角度计算 在计算中，需要建立光线偏折角度与棱镜工作面角度的对应关系，设入射光线的角度为a i ，材料的折射率为n，−θ~0和0~+θ两种情况下的出射光线与竖直方向的夹角可通过公式(1)和公式(2)分别求出。此处，Fresnel透镜各点所对应的法矢量均已知，可由此推导出a i 。 β i = arcsin ( sin ( α + arcsin ( sin a i n ) ) ∗ n ) − α (1) β i = arcsin ( sin ( α − arcsin ( sin a i n ) ) ∗ n ) − α (2) 3.2. 光学仿真 将采样点进行拟合和建模，得到仿真模型，如图8(a)所示，(b)为光线追迹结果，计算采样点的个数为50个，接收面为2 mm × 2 mm的正方形，θ = ±2˚。其接收面的照度分布如图9所示，从仿真结果上可看出，偏心式的Fresnel透镜和Kohler二级聚光镜可解决电池片中心处能量峰值的情况。 图8. 透镜模型及仿学仿真，(a)二级聚光镜模型；(b)光线追迹结果 图9. 接收面照度分布 图10. 光学测试平台 图11. 增加二级聚光镜前后照度对比，(a)未加二级聚光镜；(b)增加了二级聚光镜
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user: 4. 光学实验验证 光学实验以旋转对称的二级聚光镜为例进行加工和测试，加工材料为PMMA，按照表1的参数加工。搭建的测试光学平台如图10所示，激光采用红光(532 nm)，经扩束镜扩束后照射到Fresnel聚光镜上，通过二级聚光镜折射到CCD上。光路中使用两片偏振片进行能量衰减，否则光能量太强在CCD上无法分辨。测试结果如图11所示，(a)为不加二级聚光镜时CCD接收到的光强分布，(b)为增加二级聚光镜时CCD接收到的光强分布，从实验结果看出，接收面的光辐射均匀性有很大改善。
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user: 5. 结论 本文设计并加工了非球面二级聚光镜，经过仿真和光学实验，与传统的光漏斗式二级聚光镜相比，有效提高了电池片表面的光照均匀性；研究了Kohler自由曲面二级聚光镜的设计方法，配合偏心式的Fresnel一级聚光镜，从理论上证明了该方法可以改善非球面二级聚光镜中心亮度过高的问题。
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user: 摘 要 为了研究面向应急疏散场景的室内网络模型组织与可视化方式，本文在图论的基础上引入超图理论，设计了超网络模型的数据组织方式，并对应急疏散场景中涉及的路径复杂度、路径拥挤程度、突发事件进行了语义信息描述，构建了室内超网络模型并将其应用于室内应急路径规划研究。通过实验验证了室内超网络模型的可行性，并基于此模型进行了室内应急疏散路径规划算法分组实验，实验结果表明，本文的室内应急疏散路径规划算法能有效综合路径复杂度、路径拥挤程度、突发事件的影响，得到较为合理的路径规划结果。 关键词 :GIS，室内路径规划，超图，室内网络模型，应急疏散 Copyright © 2020 by author(s) and Hans Publishers Inc. This work is licensed under the Creative Commons Attribution International License (CC BY 4.0). http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
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user: 1. 引言 近年来，我国城市化快速发展的步伐导致大型公共建筑的数量和规模与日俱增，一旦发生突发事故，由于室内信息不明确，环境不熟悉以及群众恐慌心理等，很可能造成人员和财产的严重损害。因此众多学者对室内网络模型的构建及应急疏散应用等领域进行了深入的研究 [ 1 ] [ 2 ]。基于图论的室内网络模型研究最为广泛。Kwan等采用最短路径算法，为在建筑物内由于突发事件被困的人提供最佳疏散路径 [ 3 ]；Lee在考虑室内单元间的逻辑关系的基础上，提出了结点—关系结构模型 [ 4 ]，并将其用于最短路径分析中；Mandloi和Thill提出了一种综合了室内环境及室外交通网络，可用于路径导航的三维空间模型 [ 5 ]；Zhou等人通过整合室内空间实体的几何、拓扑和语义特征，提出了一种符合人类认知的室内空间位置模型 [ 6 ]。这些模型虽然能够描述室内空间结构以及单元之间的拓扑关系，但是当面向复杂网络时，却存在空间结构被切割、模型语义信息不完整的问题。因此，构建更详细更多维的室内空间模型，以及面向应急疏散场景的科学合理的室内路径规划研究就显得尤为重要。
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user: 2. 室内超网络模型 2.1. 超图理论 超图 [ 7 ] [ 8 ] H = ( V ， E ) 是一个二元关系对，设 V = { v 1 ， v 2 ， v 3 ， ⋯ ， v n } 是一个有限集，V的元素 v 1 ， v 2 ， v 3 ， ⋯ ， v n 称为超图的节点；设 E = { e 1 ， e 2 ， e 3 ， ⋯ ， e m } 是超图的超边集合，元素 e i = { v i 1 ， v i 2 ， ⋯ ， v i j } ( i = 1 ， 2 ， ⋯ ， m ) 称为超图的边，且节点和超边之间满足下列关系： ① e i ≠ ϕ ( i = 1 ， 2 ， 3 ， ⋯ ， m ) ② ∪ i = 1 m e i = V 图1所示是一个无向超图示例，其中节点集 V = { v 1 ， v 2 ， v 3 ， v 4 ， v 5 ， v 6 ， v 7 ， v 8 } ，超边集 E = { e 1 ， e 2 ， e 3 ， e 4 ， e 5 } ， e 1 = { v 3 ， v 4 ， v 5 } ， e 2 = { v 5 ， v 8 } ， e 3 = { v 6 ， v 7 ， v 8 } ， e 4 = { v 2 ， v 3 ， v 7 } ， e 5 = { v 1 ， v 2 } 。可以看出，超图中的超边不限制所含节点个数，在保证网络结构完整的同时对边进行整合提高了模型的整体性。 图1. 无向超图示例 2.2. 室内超网络结构 基于超网络理论，本文将室内空间划分为由节点集合和超边集合组成的室内超网络模型 G = ( V ， E ) ，其中V表示节点集合，包括室内空间中抽象成点元素的各种对象，如房间节点、门节点、通道交点等；E表示超边集合，即联系室内空间对象之间的弧段集合。室内空间可以划分为以下结构(如图2)： 1) 超网络层(Hyper-floor)：即各楼层，将整个建筑物划分为不同的楼层结构，由水平结构和垂直结构组成。 2) 区块网络层(Hyper-block)：即楼层中的区块域，是对同一楼层中的区域划分，划分依据一般是区域功能或者位置排列特点。 3) 空间对象(Objects)，具体包括： ① 封闭空间(Room)：由墙体、门窗、天花板、地面等组成的封闭或半封闭空间。 ② 通道(Corridor)：具有连通其他室内独立空间对象的功能。 ③ 门(Door)：控制封闭空间和通道之间的连通性。 ④ 楼层通道(F-connection)：连通不同楼层的室内结构，如电梯、楼梯、扶梯等。 图2. 室内超网络结构划分示意图 2.3. 室内语义表达 为了丰富室内超网络模型的语义信息，使其更加贴合实际，本文引入了路径复杂度、路径拥挤度和突发事件三方面信息 [ 9 ]。并采用数据库关系表来存储和表达室内空间结构和室内对象的空间关系 [ 10 ]。 1) 路径复杂度 路径复杂度主要通过节点度来体现的，其语义表达为： Rout_complexity = { HyperEdge_degrees ( Node_degree ) } (1) 其中，HyperEdge_degrees表示网络中超边的度，Node_degree表示网络中节点的度。 2) 路径拥挤度 突发事件发生时，关键路径上的拥挤程度将成为影响人员路径选择的重要决策因素之一。室内导航环境拥挤程度的语义描述为： Rout_crowd = { cr_type ， cr_range } (2) 其中，cr_type表示室内网络的拥挤程度，可通过疏散仿真模拟得到；cr_range表示发生拥堵情况的区域。 3) 突发情况 网络模型中的突发事件语义表达为： Rout_accident = { ac_range } (3) 其中，ac_range为突发事件的影响区域，即网络模型中受突发事件影响的节点集合， ac_range = { v 1 ， v 2 ， ⋯ ， v n } 。 4) 路径复杂程度函数 根据室内网络语义信息描述，将路径复杂度、路径拥挤度、突发事件函数以及超边权值定义如下： a) 路径复杂度函数 F c m ( V m ) = Hyper_degrees ( Node_degree ) (4) 其中， F c m ( V m ) 表示路径复杂度函数，V m 代表路径中涉及的节点集合，Hyper_degrees代表超边的度；Node_degrees代表节点的度。 b) 路径拥挤度函数 F c w ( v i ， v j ) = β D ( v i ， v j ) (5) 其中， F c w ( v i ， v j ) 表示路径拥挤度函数； D ( v i ， v j ) 是路径的距离权值； β 是拥挤系数，通过疏散仿真模拟获得。 c) 突发事件函数 F a c ( V n ) = { 1 ，               V n 中 节 点 可 通 行 → 0 ，     V n 中 节 点 不 可 通 行 (6) 其中， F a c ( V n ) 为突发事件影响的成本函数， V n 为受突发事件影响的节点集合， F a c ( V n ) = 1 节点可通行， F a c ( V n ) → 0 节点不可通行。 d) 超边权值函数 超边权值 D ′ 的基本计算公式为： D ′ = α c m F c m ( v i ， v j ) + α c w F c w ( V m ) α a c F a c ( V n ) ，   ∑ α k = 1 ，   α k ∈ ( 0 ， 1 ) ，   k ∈ { CM ， CW ， AC } (7) 其中， α c m 为路径复杂度(cm)的权重系数， α c w 为拥挤度(cw)的权重系数， α a c 为突发事件(ac)的权重系数。通过归一化处理后得到改进的超边权值 D * ： D * = α c m F c m ∗ ( v i ， v j ) + α c w F c w ∗ ( V m ) α a c F a c ∗ ( V n ) (8)
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user: 3. 应急疏散路径规划方法 在应急疏散寻径计算与优化领域，应用较为广泛的算法包括Dijkstra算法 [ 11 ] [ 12 ]、蚁群算法 [ 13 ]、粒子群算法 [ 14 ] 等。其中，Dijkstra算法是一种单源最短路径算法，是解决图论中最短路径问题的经典应用，因此本文选择对Dijkstra算法进行改进，并在路径规划时兼顾距离、路径复杂度、拥挤度和突发事件四个因素。算法流程如图3。 1) 在室内超网络模型的基础上，构建完整的室内网络数据。 2) 确定起始点S和目标点E，定义一个集合(CloseList)用于存放已遍历点；再定义一个集合(RoutList)用于存放最优路径，并初始化集合。 3) 根据超网络模型中节点和超边的集合和属性信息，计算改进的超边权值D * 。 4) 判断S和E是否同层，若是则采用同层算法；反之则采用分层算法。 5) 将计算得到的RoutList集合结果输出并可视化显示。至此，算法结束。 图3. 改进的Dijkstra算法流程图
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user: 4. 室内超网络模型验证及分析 4.1. 实验区域 本文选择某单位的学院行政楼作为研究区域，其整体外观如图4所示，该建筑地上共有5层，其中第一层的结构与其他楼层具有一定的差别，第二层到顶层的结构大致相同。根据超网络结构划分依据和超网络模型构建原理，对实验区域进行结构提取，构建相应的三维网络通道模型，如图5。为进行对比，本文也将点―弧段模型引入室内空间。室内超网络模型与点―弧段模型相比，节点数保持不变，新增了超边概念，超边的数量较少，但是超边中节点之间的连接关系没有发生改变或删减，在保证拓扑关系不变的情况下，整合了室内网络的语义信息一定程度上保证了室内空间结构的完整性。如表1。 图4. 实验区域 图5. 超网络模型 Table 1 Comparison of Hyepergraph Model and classic Node-Arc Mode 网络层次 室内超网络模型 点–弧段模型 说明 Model 节点数 575 575 模型中的节点数和边数 边数 277 595 Hyeper-Floor 节点数 115 115 Floor 1中的节点数和边数 边数 50 111 Hyper-Block 节点数 34 34 Floor 1中C区的节点数和边数 边数 14 34 表1. 超网络模型与经典节点弧段模型比较 4.2. 疏散模拟 为了获得路径拥挤程度函数的参数 值，本文利用Pathfinder软件进行模拟，根据《建筑设计防火规范》GB 50016-2014，行政楼属于办公建筑，因此疏散人员密度设为5 m 2 /人。研究区域内大多数是身体康健的成年人，在模拟中只考虑中青年人群，速度区间为1.1~1.3 m/s。根据模拟得到的人员密度和人员速度变化数据(如表2所示)，将路径拥挤程度划分为四个层次：流畅、微堵、拥堵、瘫痪，则路径拥挤程度的成本函数 F c r ( v i ， v j ) 的系数 β 分别取值为1、2、4、8。 Table 2 Hierarchical division of path congestion and coefficient value 拥挤程度 流畅 微堵 拥堵 瘫痪 人员密度(OCCS/m 2 ) 0.55~1.2 1.2~1.78 1.78~2.5 2.5~3 人员速度(m/s) 1.2~0.9 0.9~0.6 0.6~0.3 0.3~0 β 1 2 4 8 表2. 路径拥挤层次划分及系数取值 4.3. 面向应急疏散的路径规划 为验证本文所提的室内应急疏散路径规划算法的有效性，按照表3中的条件设置了五组实验。在仅考虑单一因素的影响时，通过设置不同的权重系数控制变量。 Table 3 Emergency evacuation planning experimen 起始点 目标点 距离 路径复杂程度 突发事件 路径拥挤程度 实验一 255 86 535.31 无 无 无 实验二 535.31 48 不考虑 不考虑 实验三 581.27 不考虑 点242、点236 不考虑 实验四 560.07 不考虑 不考虑 路段e32微堵、e30瘫痪、e325拥堵 实验五 608.08 56 点242、点236 路段e32微堵、e30瘫痪、e325拥堵 表3. 应急疏散规划实验 1) 实验一 本实验不考虑路径复杂度、路径拥挤度以及突发事件因素，路径规划结果如图6(a)所示，路径为：e33{255， 235， 249， 248， 245， 244， 238， 242}→e1{231， 117， 72}→e121{72， 71， 68， 73}→e11{73， 74， 77}→e12{73， 86}，此时最优路径为距离总和最小的路径。 2) 实验二 本实验不考虑路径拥挤程度和突发事件影响，此时的路径规划结果主要受距离权值和路径复杂度影响。路径规划结果(图6(b))与实验一相同，此路径的复杂度为48。可以看出在考虑路径复杂度的情况下，经过楼梯(e1)的路线仍是最简单且距离短的路线。 3) 实验三 本实验不考虑路径复杂度和拥挤度，此时路径规划结果由距离权值和突发事件决定。路径规划结果如图7所示，路径为：e35{255， 315， 314}→e31{314， 318， 321， 341， 327， 330， 332， 333}→e3{334， 212， 85}→e131{85， 86}。可以看出，由于突发事件造成点236和点242不可通过，因此在路径搜索时绕开了经过点236和点242的路径，这表明本文的路径规划算法在突发事件发生时可以成功选择合理路径。 图6. 实验一(a)与实验二(b)结果 4) 实验四 本实验仅考虑路径拥挤程度对路径规划结果的影响，根据表2将路段e32、e30、e325分别设置为微堵、瘫痪、拥堵。路径规划结果如图8(a)所示，路径为：e33{255， 235， 249， 248， 245， 244， 238， 242}→e32{242， 236}→e322{236， 232}→e2{232， 116， 75}→e122{75， 74}→e11{74， 77}→e12{77， 86}。可以看出，虽然路径e32微堵，但是在路径e30瘫痪和路径e325拥堵的情况下，经过e32的路径仍然是综合耗费代价最少的路径。由此可见，本文在室内发生路径拥挤情况时，仍能计算得出合理有效的路径结果。 图7. 实验三结果 图8. 实验四(a)和实验五(b)结果 5) 实验五 本实验综合考虑距离大小，路径拥挤程度，路径复杂程度，和突发情况这些因素。路径规划结果如图8(b)所示，路径为：e35{255， 315， 314}→e31{314， 323， 311}→e4{311， 194， 110}→e12{110， 108， 105， 102， 99， 96， 93， 90， 87}。可以看出，多因素影响下，本文的室内应急路径规划算法能选择一条距离较短、路径拥挤度低、突发事件影响小、路径复杂度小的路线，得出更全面更合理的路径规划结果。
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user: 5. 结语 为解决传统的室内网络模型难以有效描述复杂网络结构的问题，本文引入了超网络理论，构建了室内超网络模型，并面向应急疏散场景进行了疏散路径规划研究，结果表明：室内超网络模型能表达复杂网络结构，提高了模型完整性，室内路径规划算法能有效考虑路径复杂程度、路径拥挤程度、突发事件的影响，得出更合理的路径规划结果。 室内网络模型研究领域还有很多问题值得深入研究，本文所构建室内超网络模型时采用的是手工方式，构建过程繁琐易出错，如何自动有效构建网络模型是下一步工作需要考虑的重点问题。
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user: 摘 要 MQTT其独特的优点在物联网技术得到广泛应用，但服务器处理大量的请求时，MQTT服务器可能会出现宕机等问题，本文从优化负载均衡入手，对消息队列、CPU利用率、内存利用率的比重系数进行分析，利用新的权值计算方法，使系统负载更加均匀地分发至集群各服务器，总体平均响应时间更短，通过实验数据表明负载差能由原来的8%下降到4%左右，提高了MQTT服务器集群系统的使用效率，具有一定的实用价值。 关键词 :MQTT协议，负载均衡，改进算法，权值修改，Nginx技术 Copyright © 2020 by author(s) and Hans Publishers Inc. This work is licensed under the Creative Commons Attribution International License (CC BY 4.0). http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
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user: 1. 引言 随着越来越多的工业设备接入物联网，因处理器能力、网络带宽等具有局限性，所以对其通信技术提出了更高的要求 [ 1 ]。作为网页标准的HTTP，已不能满足机器之间的大规模沟通，其请求/回答模式不再合适，取而代之的是发布/订阅模式 [ 1 ]。这种模式就是轻量级、可扩展的MQTT可以施展拳脚的舞台，MQTT技术在汽车软件、智能家居、智慧医疗等方面有着广泛的应用。近来MQTT的优势被深度发掘，当有大量的MQTT协议的用户数据和设备实时数据需要存储在服务器端，会使得设备与服务器的交互相当频繁，当服务器接收到大量的数据请求时，MQTT服务器可能会出现宕机等现象。因此，MQTT服务器的负载均衡问题变得突出。传统的单台MQTT服务器处理能力已无法适应现代物联网大量数据请求 [ 1 ] [ 2 ]，所以需要部署服务器集群系统。对不同性能的MQTT服务器，如何给其分配最适合其性能的任务量，协同处理和合理分配外部请求等需要一个负载分配平衡系统。由此可见引入MQTT服务器的负载均衡显得尤为重要 [ 3 ]。
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user: 2. 概述 本文的方法在兼顾MQTT服务器成本的同时解决了MQTT服务器系统稳定性问题。利用动态负载数据平衡分配策略 [ 4 ]，对消息队列、CPU利用率、内存利用率的比重系数进行分析，用权值修改函数update Weight()，对权值修改模块优化更新，把用户请求均衡地重定向到其它站点，让系统在不增加硬件投入的情况下发挥最大的效能。当出现高并发量但单台MQTT服务器无法满足需求时，传统方法需要高性能的服务器才可以获得额外的服务资源 [ 1 ] [ 5 ]。本文的方法是通过增加MQTT服务器的数量并增加MQTT服务器均衡算法就能解决问题。当一开始不知道到底需要多高性能的服务器才能够处理所有需要挂载在其下的设备的请求，每当有设备量增加时，本文通过计算与测试，准确的添加所需要的最高性价比的服务器。
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user: 3. 负载均衡器和消息队列 3.1. Nginx负载均衡器 本文通过对服务器连接算法进行优化，推出一种新的MQTT服务器动态负载均衡算法。新算法通过提取当前MQTT服务器的相关运行性能及状态参数，改变其权值计算公式计算出为对应的权值，能够实时根据后端服务器的运行状态和负载状况，实时优化用户数据的重新定向 [ 6 ]。各MQTT服务器发送权值至Nginx负载均衡器后，负载均衡模块中写入新权值，当有新的用户请求任务时，负载均衡器会根据各服务器的写入的新权值比例关系进行分发。动态负载均衡算法见图1所示： 图1. 动态负载均衡算法 3.2. 权值修改模块 权值修改模块运行在集群系统前端的Nginx负载均衡器之上，权值修改模块被嵌入到Nginx中 [ 5 ]，为了能够较好的分发用户连接请求，与MQTT各服务器集群进行通信 [ 5 ]，该模块需实现接收后台各服务器发送的权值，对此前保存的权值进行更新，此算法与的静态权值相比，更能够实时并精确反映各服务器真实的负载情况 [ 5 ]；根据各服务器权值间比例关系将用户连接请求分发至合理的服务器。 Nginx负载均衡器需与下游客户端基于MQTT协议进行通信，但它与上游后端服务器的通讯是基于TCP的事件驱动架构的 [ 5 ]。Nginx负载均衡器向后端服务器发送用户请求时，需要stream模块中的具体负载均衡算法的配合，在后端服务器集群中选择出一台合适的服务器用来处理用户请求 [ 5 ] [ 7 ]。 对后端服务器动态权值的实时获取并更新，主要用到权值修改函数updateWeight()，在修改权值之前需对包含权值信息的peers指针加锁，完成修改后再解锁 [ 8 ]。 当负载均衡器分发用户请求时，会调用后端各台服务器的函数，重新对后端服务器进行选择。当负载均衡器启动以后，就绑定Socket通信端口建立UDP服务，对指定端口进行监听，同时用recv()函数接收后端服务器发送的权值信息。调用fork()函数创建子进程，建立并发服务器，以接收到的权值更新原来保存在后端的服务器权值信息，各服务器的权值是作为分发用户连接请求的依据。负载均衡器其工作的流程见图2所示： 图2. 负载均衡器的工作流程图
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user: 4. 主要设计 4.1. MQTT服务器权值的算法设计 在改进的负载均衡算法中，MQTT服务器集群中的各台服务器周期性的收集自身负载信息和连接数，得出权值后发送给Nginx负载均衡器，根据各服务器的权值和负载通过筛选 [ 9 ]，计算出合理的服务器去应答新的用户数据连接请求。此新算法主要包含计算MQTT服务器的权值，以及服务器集群周期性计算与上传权值。 当前MQTT服务器加权最小连接算法，无法对服务器实际负载进行合理的分配，且权值是由人为凭经验设置，在负载分发时固定不会变，在本文提出的改进算法中，各MQTT服务器节点根据自身CPU利用率和内存使用率两个性能指标，从而反映出了服务器的实际负载情况，再结合当前用户连接数计算得出综合负载，最后根据综合负载得出各个服务器节点的权值。在改进的负载均衡算法中，为了防止频繁的计算和发送权值会影响MQTT服务器和负载均衡器的性能，各MQTT服务器需周期性的去计算自身权值，计算得出权值与上一周期的权值进行比较，若权值变化率不大于 Δ t 的权值将不会发送至负载均衡器。选取T和 Δ t 的值需经过实验验证得到。改进算法工作模型见图3所示： 图3. 改进算法工作模型 4.2. 权值计算 权值计算公式如下： W i = W i + A ∗ S U − A L ( S i ) 3 其中SU是系统利用率，A为可动态调整的系数(不为0)，AL(S i )是服务器的综合负载值 [ 10 ]。 选择两类指标作为确定负载情况的因素 [ 11 ]，负载计算公式如下： l o a d i = R 1 ∗ S i + R 2 ∗ D i + R 3 ∗ C i + R 4 ∗ M i + R 5 ∗ P i + R 6 ∗ T i S i 为连接数指标，表示单个服务器的连接数与平均值的比值。 D i 为磁盘利用率， C i 为CPU利用率， M i 为内存利用率， P i 为工作进程数， T i 为响应时间。R表示各负载参数重要程度的一组系数。 从服务器的实时性能参数以及状态参数两类参数。服务器实时性能值计算如下： F ( S i ) = [ R 1 ， R 2 ] ∗ [ 1 − C P U ( S i ) 1 − M E M O R Y ( S i ) ] R 1 ， R 2 为CPU利用率，内存利用率的比重系数，且 R 1 + R 2 = 1 。 C P U ( S i ) 和 M E M O R Y ( S i ) 分别表示服务器 S i 的CPU利用率，内存利用率。其中CPU利用率更能反映当前节点的实时性能，从而取 R 1 ， R 2 的值分别为0.6和0.4 [ 12 ] [ 13 ]。 4.3. 权值上报设计 当前负载均衡调度分为集中式调度和分布式调度两种，这两种调度方式都需要一个负载均衡器来作为核心节点进行任务分配 [ 9 ]。随着服务器集群节点的增加，会增加核心节点的参数收集和计算工作，负载分发及系统效率会大幅下降。新的权值计算实时采集各服务器权值并按设定的周期发至负载均衡器，经过计算后得出新的任务分配列表，新的分布式权值调度方式可以减少负载均衡器和各服务器之间的通信次数及核心节点的工作量，负载均衡策略采用分布式调度方式。在数据请求较多时，如果大量上传这类权值也会增加核心节点不必要的工作量，减少这类权值的发送可以提升核心节点负载分发效率，可以利用集群中各服务器在周期T内的变化程度，来决定当前权值是否发送至核心节点。权值变化率计算如公式所示。 Δ t = | W e i g h t ( t 2 ) − W e i g h t ( t 1 ) t 2 − t 1 | 1) W e i g h t ( t 1 ) ：当前服务器在 t 1 时刻的权值； 2) W e i g h t ( t 2 ) ：当前服务器在 t 2 时刻的权值； 3) Δ t ：当前服务器在一个发送周期内的权值变化率，其中 t 2 > t 1 。 权值用最少上报策略，周期T内的权值变化率与预先设定的 Δ t 值比较，当T内的权值变化率小于 Δ t 值时，服务器将不会发送权值至核心节点，只在本地修改保存的权值信息。如果当前服务器权值变化率大于 Δ t ，则将新权值发送至核心节点。在周期T内如果核心节点没有收到权值，则按前面保存的该服务器的权值分发负载。
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user: 5. 实验结果和分析 5.1. 实验环境 本文使用了三台八核高性能服务器搭载系统，服务器配置信息参数为：CPU主频为4.00 GHz，采用Intel(R) Core(TM) i7-4790K处理器，32 G内存，2 T硬盘，操作系统版本为Ubuntu 16.04.2。本文实验测试程序使用Java编写，JDK版本为1.8，Nginx使用1.13.9版本。通过开源压力测试工具Jmeter模拟终端设备大量的TCP连接，使用多台压测机器在局域网中对系统进行性能测试。压测机器使用3台四核CPU的计算机，其配置信息参数为：Intel(R) Core(TM) i5-7200U处理器，8 G内存，256 G固态硬盘，操作系统为Win10。实验在局域网中进行，机器间通过百兆交换机相连，因此本文实验不考虑带宽的影响。 5.2. 实验设计与分析 通过获取当前时刻的CPU的活动信息，分别为用户状态的运行时间、系统内核相关的运行时间、空闲状态的运行时间。CPU性能指标各项数据见表1所示： Table 1 Data of CPU performance inde 各项数据名称 描述(从系统启动累积到当前时刻) user 用户态的运行时间，不包含nice值为负进程 nice nice值为负的进程所占用的CPU时间 system 处于核心态的运行时间 idle 除IO等待时间以外的其它等待时间 iowait IO等待时间 irq 硬中断时间 softirq 软中断时间 表1. CPU性能指标各项数据 Nginx收到连接请求后，通过添加代码来获取的后端服务器动态权值进行更新，对修改权值之前需对权值的指针加锁，修改完后解锁。主要加解锁函数代码见图4所示： 图4. 加解锁函数代码 本文实验将基于WLC、基于WRR以及WRR改进的算法三种方案进行比较。通过测定各服务器的 CPU负载率，内存利用率接近程度可以比较直观地看出算法的负载均衡效果。 本文根据这三种算法方案进行测试。三种算法的响应时间见表2所示，并发请求相应时间对比图见图5所示： Table 2 Response time of three algorithm 并发请求连接数 WLC算法 WRR算法 改进算法 150 265 590 270 300 545 715 605 450 800 1115 835 600 1355 1495 1280 750 1610 2120 1505 900 2380 2410 2025 1050 2570 2690 2445 1200 3005 3095 2790 1350 3245 3475 2965 1500 3395 3490 3025 表2. 三种算法的响应时间 图5. 并发请求相应时间对比图 当并发请求连接数为1500时，观察服务器的内存利用率和CPU利用率的接近度。CPU利用率图见图6，内存利用率见图7所示： 图6. CPU利用率图 图7. 内存利用率图 由此可得，在总体负载水平较轻时，改进算法相比加权最小连接算法的负载均衡效果提高并不明显 [ 14 ] [ 15 ]，当MQTT服务器集群出现较重负载时，新的加权算法会按照集群中服务器的实时负载情况合理的分发用户连接请求，新的算法优化能使总体平均响应时间变短，根据上图实验数据可知，能够将负载更加均匀的分发至集群各服务器，负载差由原来的8%下降到4%左右，使MQTT服务器集群系统的使用效率提高了，因此在用户并发请求连接数较多时，本文新的权值算法提出的改进算法具有较好的实用价值。
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user: 6. 结论 本文主要提出了一种基于MQTT负载均衡算法的改进设计方案，从优化负载均衡入手，分析MQTT服务器权值的算法设计及权值上报设计，MQTT服务器集群中的各台服务器周期性地收集自身负载信息和连接数，得出权值后发送给Nginx负载均衡器，根据各服务器的权值和负载通过筛选，得出合适的服务器去应答新的用户数据连接请求。对服务器负载进行实时分析及负载的重新权值计算及分配，使系统负载更加均匀地分发至集群各服务器。 从多次实验及实际应用数据来看，对消息队列、CPU利用率、内存利用率的比重系数进行分析，利用权值修改函数updateWeight()，在修改权值之前对包含权值信息的peers指针加锁对权值修改模块优化更新，这种新的MQTT负载均衡算法能使各服务器之间的负载差下降，MQTT服务器集群系统的使用效率提高；因此在用户并发请求连接数较多时，总体平均响应时间将会有一程度的缩短，使MQTT服务器集群在一个较为稳定的工况下运行，防止出现数据堵塞而宕机等情况发生。 根据本方案设计的系统已投入智慧校园项目的使用，在实际场景的应用中未出现数据交互不稳定情况，且系统运行效果较好。
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user: 摘 要 新形势下，人口的规模发生了新的变化，经典的人口预测模型的局限性越来越大，为此我们用数学方法将传统的预测模型加以改进，从而更能契合当今人口增长形势。首先，我们考虑到二孩政策的开放对人口变动的影响，进一步将logistic人口模型加以改进。然后，我们又考虑到经济因素对人口变动的影响，进一步再将logistic人口模型加以改进。最后，我们综合考虑两个因素对人口变动的影响，列出了对应的微分方程组，建立了人口预测模型。 关键词 :二孩政策，经济因素，人口预测 Copyright © 2020 by author(s) and Hans Publishers Inc. This work is licensed under the Creative Commons Attribution International License (CC BY 4.0). http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
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user: 1. 引言 人口问题是影响人口生存和发展的各种问题。一直以来，人口问题都与一个地区和国家的经济发展、社会稳定、生态环境等方面紧密相关，备受世界各国的关注。我国作为最大的发展中国家，人口问题也同样突出。作为世界上人口最多的国家，我国面临着人均资源不足，环境承载力弱等问题，这些问题将严重制约人民生活的改善和国家经济的发展。新中国成立以来，我国相继出台了一系列相关政策来应对我国的人口问题，探究人口增长规律，实现对人口数量的准确预测有着十分重要的意义。苏州作为长江经济带重要组成部分，研究其人口的变化，对同类型城市乃至全国人口预测都有一定的借鉴意义。
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user: 2. 预测目的 人口预测的意义在于，通过数学方法在人口模型中的运用，它能使我们预见未来人口的发展趋势。通过人口预测希望解决的问题主要集中在以下几个方面： 国家政策的决定。对人口变化趋势的分析，国家可以做出正确的决策，例如制定人口规划、人口生育等政策，采取相应的措施后，人口的规模及结构可以得到很好的改善。 劳动力人口的数量。劳动力的提高是国家发展和建设的前提，它能促进国家的经济发展、为国家的创新提供强有力的支撑。因此，对劳动力人口的预测具有重大的意义。 解决老龄化问题。当前我国老龄化问题严重，因此预测老年人口是十分必要的。在准确预测出人口老龄化的程度以及老年人口数量和分布后，政府可采取具有针对性而有效的措施来解决养老问题。 资源配给问题。一个城市有着自身的人口最大容纳量，因为城市的占地面积、学校教育资源、居住人口的容纳量都是有一定限度的。对人口的规模的预测可以使政府对一些资源的配给做出相应的改变，使资源得到充分的利用。