DreamBlooms/HansPub-15000-to-45000 huggingface dataset:
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user: 3. 物联网三层体系实现 3.1. 现场感知层 现场感知层主要为区域输电铁塔上紧固件轴力和风速、温度的实时采集模块，即高精度传感器和无线采集卡模块。对采集节点的主控模块进行需求分析，MCU选定为STM32VBT6。供电采用光伏组件和蓄电池组成电源模块，使用K7805开关电源模块和AMS1117-3.3分别满足5 V和3.3 V的数字供电需求，使用MC78M05完成5 V模拟供电需求；供电电压采集由MCU的片上12位ADC完成，外部设计LM258电压跟随器电路。 输电铁塔往往建在野外区域，采用太阳能发电解决野外监测设备供电问题是最快、最有效的办法。太阳能发电系统由太阳能板、太阳能智能控制器、蓄电池组成。根据系统供电需求，网关最大功率在15W，单个无线测量模块最大功率在2 W。无线测量模块可支持4节1.5VAA碱性备用电池供电，如果外部电源断开，则自动切换至备用电池供电，而不会丢失数据或断网。选取18 V 50 W单晶太阳能板为系统供电，太阳能板采用A级电池片，表面光滑平整，采用钢化玻璃层压，能有效抗击冰雹，并具有良好的弱光效应。电池选用12 V 38 AH硅能蓄电池，在获得持久电能的同时，无环境污染，大电流放电、快速充电、耐低温−40℃~70℃。整套系统可保证在最大一周时间无日照情况下在线监测系统正常工作，保证了监测系统的电力供应，体现无人值守、高效稳定运行的优点 [ 11 ]。 如图4所示，使用JHBH型穿轴式称重传感器检测紧固件轴力变化，传感器弹性元件在外力作用下产生弹性变形，使粘贴在弹性元件表面的电阻转换元件也同时变形，改变电阻阻值，测量电路把电阻变化转换为电压信号，至此外部受力变化转化成电信号变化。 本文基于WSN-3214无线测量模块对传感器输出的电压信号进行采集并发送，采用全桥方式连接电路，如图5所示。借助其灵活的模拟前段，可定义采样率、波形大小、波形间隔时间，并根据自身独特的应用需求使用高速和高分辨率模拟输入模式来配置节点。无线测量模块在2.4 GHz频段上以无线方式将数据传输至WSN网关，通过WSN网关连接系统的其他设备。 图4. JHBH型穿轴式称重传感器 图5. 全桥电路 温度采集选用Sensirion公司推出的数字式集成温度传感器SHT10，其内部集成了一个电容式聚合体测湿元件和一个能隙式测温元件，具有一个14位A/D转换器和串行接口电路实现与MCU的通信，测湿精度为±4.5%，测温精度为0.5%。SHT10温度传感器具有品质卓越、超快相应、抗干扰能力强、性价比极高等优点，并且由于其出厂前经过精确校准，因此具有完全互换的特点。 风速传感器选用脉冲输出型三杯式风速传感器，选用的型号每转一周输出12个脉冲(PPS)，其计算方法为： V 风 = PPS × 0.1 (1) 风速传感器输出电平与其供电电源相同为12 V，因此在脉冲输出与MCU输入间增加Sharp公司推出的单路光电耦合器PC357进行隔离，光电耦合电路可以将传感器输出与MCU输入隔离，将12 V的脉冲信号转换成适应MCU的3.3 V电平脉冲信号，防止外部的大电压对MCU造成损坏。 3.2. 通信管理层 通信管理层将现场接收的采集的数据发送至远程监测客户端上 [ 12 ]。系统中网关(NI WSN-9792)相当于网络协调员，负责节点授权和消息缓存。WSN-9792网关利用LabVIEW实时模块可实现编程功能，具有533 MHz的处理器，与无线测量模块通过2.4 GHz IEEE 802.15.4通讯标准进行数据传递。通过程序在网关内生成应用程序、部署、设置开机后自动运行，网关可以从各节点的无线数据采集模块收集测量数据。同时，网关具有1000 Mbits/s的串行端口和串行协议，通过GSM模块可将数据通过短信的方式发送到远程监测客户端上。 WSN-9792网关代替电脑在野外复杂环境中实现数据互联，并将实时采集数据存储在内部存储器中。整套系统从测量模块到网关，从网关到异地客户端，采用了无线模式，节省了高昂的布线成本，是目前全球领先的无线监控解决方案。 GSM模块选用基于SIM900A的模块，接口为USART，使用AT指令操作模块。SIM900A是SIMCOM公司推出的一款高性工业级GSM/GPRS模块，频段为900/1800 MHz，能够低功耗实现语音、DTMS、SMS、GPRS数据的传输。 SIM900A使用AT指令集控制SIM900A进行获取参数、数据通信的过程。指令收发控制过程使用状态机(State Machine)原理实现，使用AT指令完成SIM900A通信收发的流程通过状态间的状态变化控制。闲时SIM900A控制状态为0，此时控制程序不进行发送或接收任何指令；当需要开始通信时，通过程序将对应的控制状态设为1，SIM900A_TXWorks()函数控制整个发送流程的进行，当整个流程结束时，状态机回复为0进入空闲状态。状态1、3、6、9、11、14模块程序向模块发送需要执行的命令，状态2、5、7、8、10、12程序查询模块的回复数据，确认指令的回复情况，状态4、13程序从模块的回复中提取出需要的数据。若中途识别到模块回复ERROR，说明模块出错，状态设为0并置起通信错误标志位，待错误处理程序对该错误进行处理。 3.3. 应用监测层 远程监测层是轴力监测系统的最高层，它集中监测本项目的所有紧固件轴力实时变化情况。监测端电脑联网接受数据后，通过Java解析函数获得实时数据，并显示历史曲线，同时存储数据，后续可利用相应分析软件对数据进行研究和分析 [ 13 ]。 使用Java编写转存数据的程序，用于监听服务器特定端口，在采集节点连接时接收并解析数据帧，将解析得到的数据换算处理后存入数据库中。编写的Java程序由用户界面与后台处理程序两部分组成，用户界面用于提示一些基本的运行状态信息，后台处理程序用于完成程序主体功能。Java程序总体架构如图6所示。用户界面以简洁高效为主旨，界面包含标题栏与文本框。 图6. Java程序架构 后台处理程序包括3部分：TCP数据接收、数据帧处理、数据库访问。TCP数据接收程序打开服务器的指定TCP端口并监听，当有节点发送连接请求时与其连接并接收数据帧，将数据帧在用户界面的文本框中显示；数据帧由采集节点编码为JSON Array，Java程序调用标准库中的函数将其解析成完整的结构型数据。数据库访问依据JSON Array解析出来的结构信息对数据库进行访问存储，包括：设备特征码的验证、采样周期获取、传感器校准信息获取、换算数据并将数据存储入数据库中。 服务器的软件设计采用MySQL数据库，数据库的结构如图7所示。其中user_info用于存储用户信息，web登陆时用来验证用户身份；station_info表用于存储节点信息，其中主要存储可选模拟通道对应的传感器编号，以保证最终计算出正确有效的力值数据；data表存储采集得到的数据。 图7. 数据库架构 编写数据查询网页基于PHP运行环境使用Apache网页服务器。Apache网页服务器，当有浏览器对网页进行远程访问时，Apache向浏览器返回提前编辑完成的HTTP格式页面的网页。PHP为动态页面语言，在访问网页过程中根据内嵌的程序向浏览器返回动态的结果，在服务器端执行PHP语言需要在服务器安装PHP运行环境。
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user: 4. 轴力远程监测系统应用 吐鲁番小草湖地区，位于“百里风区”，风力强劲，定时最大风速30~37米/秒，瞬间最大风速40米/秒。地属温带大陆性气候，夏季炎热，冬季寒冷，昼夜温差大。作为新疆骨干网架的必经之地，在分析地理位置、气候环境，兼顾施工、运维便利的同时，选取了吐鲁番小草湖750kV达吐Ⅰ线的107号铁塔两个点进行了紧固件轴力监测系统现场试验。 107号铁塔是杆塔型号为ZB131P-52的直线塔，塔高59.6米，地处海拔821.8米，档距510米。于2017年6月在塔高21米处平台安装紧固件轴力监测系统，实现实时温度、风速和轴力采集传输，并在网页实现自动绘制数据曲线和分析实时运行状态，如图8所示。试验紧固件轴力在线监测系统共设置采样点8处，其中2号和7号由于安装问题出现故障，其余正常稳定工作，采样频率为30分钟。 图8. 系统监测界面 图9为系统风速和温度采集数据图形化显示图，各采集数据1270条，图中数据序列按时间分布。其中最大瞬时风速出现在17年2月，达36.87 m/s。最低温度出现在16年12月，为−11.56℃，最高温度出现在17年5月，达22.49℃，16年11月出现最大昼夜温差高达30℃。 图9. 107号直线塔风速和温度采集数据 图10. 107号直线塔紧固轴力变化曲线 图10为剩余6个安装点采集的有效紧固轴力数据图。6个有效紧固件在大风高温差区工作半年后，轴力均出现了不同程度的下降，其中的安装点1号、3号和4号，在整个运行过程中波动较大；安装点5号、6号和8号，数据线很平滑，可能因为采集系统与安装5、6和8号位置较接近有关。就总体趋势而言，初始预紧力越大，剩余紧固轴力也越大。各个有效安装点的剩余紧固轴力与初始预紧力比值如表1所示。安装点8号，初始预紧力最大，约为50%的最小拉力载荷(Fm，min)，紧固轴力最终下降6.5%，剩余/初始为93.5%。而安装点1号，初始预紧力最小，约为15% Fm，min，紧固轴力最终下降29.5%，剩余/初始为70.5%。安装点4号和5号，初始预紧力约为30% Fm，min，紧固轴力最终下降12.4%，剩余/初始为87.6%。 Table 1 M24-6.8 fastener construction torque valu 序号 1号 3号 4号 5号 6号 8号 初始/公称破坏(%) 14.8% 15.2% 34.7% 26.5% 39.4% 48.3% 紧固轴力下降(%) 29.5% 22.3% 7.1% 10.8% 7.5% 6.5% 剩余/初始(%) 70.5% 77.7% 92.9% 89.2% 92.5% 93.5% 表1. M24-6.8紧固件施工扭矩值 从目前紧固件在线监测情况来看，提高预紧力对提升剩余紧固轴力有明显效果。运行半年，初始预紧力为10%~15% Fm，min，剩余紧固轴力平均下降约25.9%，剩余/初始约75%之间；初始预紧力为20%~25% Fm，min，剩余紧固轴力平均下降约15.6%，剩余/初始约85%；初始预紧力为30%~50% Fm，min，剩余紧固轴力平均下降约6.4%，剩余/初始约95%。可见，初始预紧力提高1~2倍，剩余紧固轴力下降减少约4倍。但过高预紧力，不仅对紧固防松没有明显作用，反而加大施工难度。
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user: 5. 总结 新疆大风、大温差区域输电线路铁塔紧固件脱落严重，针对紧固件轴力监测预警需求设计研发了基于电力物联网的轴力监测系统。根据物联网三层结构，监测系统分为现场感知层、通信管理层、应用监测层。现场感知层基于嵌入式开发技术，集传感器数据采集、信号处理、GSM数据传输于一体，实现分布式全面感知。通行管理层采用以太网网关技术，实现感知数据与云服务器联网通信。采集系统和以太网网关由光伏组件和蓄电池组成的小型光伏系统供电，解决野外无法正常取电难题，保障系统不间断正常运行。应用监测层基于数据库、Java、Apache技术，实现数据云端存储、查询、处理和可视化展示，通过研发应用检测网页，实现远程、集中管理。 通过现场试验表明，本紧固件轴力监测系统，可适应大风、大温差恶劣环境，能够实现风速、温度和铁塔紧固件轴力变化记录。大量监测数据为研究紧固件松动机理提供切实的数据基础，继而为下一步提出切实可行的防松措施做好技术支撑，对保障电网“疆电外送”的实施具有重要的意义。
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user: 摘 要 本文介绍了在建设数据驱动型企业过程中，SCADA系统建设的必要性，针对高速列车工业互联网建设提出了其建设架构，阐述了生产线和上层业务系统集成解决方案。通过在青岛四方的实践证明，本文的研究对于在轨道交通装备制造行业中实施系统纵向集成建设数据驱动型企业具有一定的借鉴意义。 关键词 :数据驱动，工业互联网，纵向集成 Copyright © 2019 by author(s) and Hans Publishers Inc. This work is licensed under the Creative Commons Attribution International License (CC BY). http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
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user: 1. 引言 为推进中国制造2025 [ 1 ]，工信部2016年组织实施了“智能制造综合标准化与新模式应用”系列项目，中车青岛四方股份公司承担了“高速动车组关键零部件智能制造新模式应用项目”的实施。依据项目任务，青岛四方开展核心零部件生产线数字化建设。随着企业智能装备的不断投入，数字化生产线建设逐渐形成规模，同时上层PDM、MES、ERP、MRO等业务系统建设也已完成并实现互联互通，一方面现场智能装备自动化程度较高，另一方面业务系统信息化完成后对外部的输入数据量急剧增加，由于生产线和业务系统没有集成，相关数据需人工维护至业务系统中，数据传输效率低下，企业的数字化无法发挥应有的效能，因手工录入数据及时性不足，导致数据驱动 [ 2 ] 型企业建设存在短板。在制造环节，生产线和业务系统的集成成为建设数据驱动型企业急需解决的问题。当今世界进入了数据爆炸的时代，数据成为企业最重要的资产之一。推进数字化转型，是制造企业生存和发展的必由之路。
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user: 2. 数据驱动型企业建设需求 轨道交通行业因用户需求量介于汽车和飞机之间，具有复杂装备、订单驱动、离散制造特点。随着用户多样化需求的提出，要求企业要具备高质量、低成本、快速交付能力。一直以来，在设计、制造、运营、维护等全流程中，企业决策往往靠管理者能力和丰富经验，在生产制造环节，通过现场调试和试验验证，多次修改完善工艺参数和工序分割组合，技术人员实施技术决策，依据经验和试制结果，样本的局限性往往导致一定的偏差。 图1. 数据驱动的企业 用数据来驱动企业的业务运作和正确决策，企业的产品研发、制造、采购等业务流程应基于信息系统，实现数据驱动。在整个产品生命周期，从客户需求到方案设计、详细设计、工艺设计、仿真试验、生产制造到售后服务全过程的数据应当全部贯通，并且通过结构化准确地表达。企业进行工艺规划、生产排产、物料需求计划应当实现数据驱动。企业应用ERP系统可以实现产、供、销、人、财、物的协同管理，MES系统则是管控基于人、机、料、法、环等影响生产和质量的数据。企业管理和决策的基础是数据，数据要真实、可靠、全面、及时。企业要提升运营效率、提高产品质量、降低产品制造成本，通过针对生产线制造全过程数据采集和大数据分析，实现对企业人、财、务的实时、精准掌握，从而做出智能分析和预测，指导不同层级的管理者快速做出合理决策。数据驱动的企业逻辑关系见图1。 下文将重点针对数据驱动型企业架构和集成应用方式进行展开。
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user: 3. 数字化制造架构 与工业4.0提出的横向集成和端到端集成不同，纵向集成 [ 3 ] 是针对企业内的各种信息系统集成，企业可以自行通过各个层次的IT系统集成，实现企业内部的效率提升，从而实现竞争优势。 纵向集成主要解决企业内部的集成，即解决信息孤岛的问题，解决信息网络与物理设备之间的联通问题，目标是实现全业务链集成，这也是智能制造的基础。数字化架构分四层，第一层是分析层，利用大数据技术开展数据挖掘和分析，指导决策实现数据驱动；第二层是应用层，由企业PDM、ERP、MES、MRO等业务信息化系统组成，支撑企业业务流程和正常运营；第三层是数据层，由数据采集系统组成，用于生产线智能装备的控制和数据采集；第四是执行层，是生产线的执行单元，一般由数控设备、机器人、检测装备、RFID智能传感装备等智能装备组成，用于工艺制造和数据感知。SCADA简称工业数据采集与监视控制系统 [ 4 ]，SCADA数据采集与控制是纵向集成核心，数字化制造架构见图2。 图2. 数字化制造架构
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user: 4. SCADA系统集成应用 以车轮加工检测生产线为例，利用SCADA系统和智能装备、业务系统的互联互通，企业实现了系统的集成应用，为全面建设数据驱动型企业打造样板。SCADA系统利用设备标准接口和专用技术协议，将智能装备联网，实时采集智能装备的状态和执行数据，实现制造过程数据的实时采集，获得生产过程数据，同时监控生产线状态，根据预先定义逻辑，向生产线中的装备发送控制指令，实现装备的启停、上下料、设备间协同等。 1) 机床联网 通过PROFINET [ 5 ] 总线，将车轮加工检测线中的车削中心、检测装备联网，用于生产线控制。利用智能设备的工厂网络接口，将设备联网后，用于数据采集。网络拓扑图见图3。 图3. 网络拓扑图 2) 设备数据采集 采用PROFINET总线，利用PLC预先定义逻辑，SCADA系统实现生产线逻辑控制，包括车轮的上下料、设备启停、安全互锁。采用OPC UA协议 [ 6 ]，利用工业网络，获得生产线实时状态。系统通过记录设备的状态信息，通过采集到设备的报警数据会实时轮播展示在滚动条上。 3) 和业务系统接口 SCADA系统利用ESB [ 7 ] 企业服务总线，采用WEBSERVICE [ 8 ] 方式，实现和上层业务系统的集成，获得车轮制造所需的BOM结构 [ 9 ]、工艺流程、作业时间、NC程序代码、生产工单等数据，用于车轮生产线的生产调度和执行。工艺和生产数据见图4。 图4. 工艺和生产数据 SCADA系统实时采集生产过程数据，并将采集到的设备加工过程数据如使用的数控程序名、主轴转速、负载、进给倍率、使用刀具、换刀时间、加工时间、工步节拍、车轮编号、设备报警等数据，和MES下发的工单绑定，向上层业务系统反馈，MES系统实现质量数据收集的同时，自动开工、报工，数据采集见图5。MES系统利用生产线自动采集的数据，实现系统互联互通同时，有效解决传统MES系统人工输入数据的短板，减少操作者劳动量提升工作效率同时，业有效解决了数据及时性问题。 图5. 数据采集界面 4) 数据利用 将车轮生产线收集到的数据分析后在上层的可视化管理系统中集中展示车轮生产线设备整体运行动态。通过可视化看板 [ 10 ] 中，实时了解本条产线实时的加工状态、加工数据，以及各台设备的加工车型、工件二维码、以及该工件在该工序下的加工程序名、主轴倍率及速度、进给倍率及速度等加工过程信息。通过在车间设置看板，实时展现生产信息，一目了然掌握生产线实时生产状况，实时掌握上下料区的工件是否需要补料卸料，给生产线操作者、班组长、生产厂长等人员提供管理决策。减少了现场设备的停机时间，提升了高铁车轮的生产效率。车轮加工检测生产线实时看板见图6。 图6. 车轮加工检测生产线看板 利用MES下发的工单中的目标产量和已完成车轮数据对比分析，自动计算车轮制造的计划兑现率、计划完成准时率。 通过对设备的数据采集，SCADA系统通过记录当前程序运行时长，结合对应工件在当前工序的计划时间，分析单件工件用时比例实时显示在看板，让管理者实时掌握该工件作业时间、等待时间，以及辅助时间，进一步分析设备瓶颈，从而提高设备使用率。
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user: 5. 结束语 本文从数据驱动型企业建设需求出发，提出了数字化制造整体架构，以车轮加工检测生产线为例，通过实施SCADA数据采集分析和控制系统，集成智能装备和上层业务系统，实现数据互联互通。实践证明，打通设备和业务系统实现纵向集成，可大幅提高生产效率，助力企业转型升级，本文对轨道交通领域数字化改造有很强的借鉴意义。
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user: 注释 Profinet：由PROFIBUS国际组织(PROFIBUS International， PI)推出，是新一代基于工业以太网技术的自动化总线标准。 WebService：是一种跨编程语言、跨操作系统平台的远程调用技术。 SCADA：英文全称为Supervisory Control and Data Acquisition，即数据采集与监视控制系统。
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user: 摘 要 智慧能源系统是当前能源发展的新方向，为了保证智慧能源系统的科学合理性，本文设计并建立一套融合了层次分析法和模糊综合评价法的评价系统，方便对各个城市不同年份的智慧能源系统进行一个综合的评价，为智慧能源系统的发展提供参考。本文介绍了该系统的架构设计，系统基于B/S架构，前端基于BootStrap和jQuery框架，后端基于SpringBoot框架，数据库层分别采用MySQL持久化数据和Redis存储热点数据，用Nginx作为静态资源服务器同时利用其反向代理的功能实现后端服务器的负载均衡。最后对该系统的模块划分做了详细的介绍，并对各功能进行了测试，整个系统稳定可靠，计算结果准确。 关键词 :层次分析法，模糊综合评价法，B/S架构 Copyright © 2019 by author(s) and Hans Publishers Inc. This work is licensed under the Creative Commons Attribution International License (CC BY). http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
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user: 1. 引言 能源作为战略资源，是国民经济的基础和命脉，也是社会全面发展的重要物质资源。节能降耗对于解决现阶段我国存在的能源危机具有重要的现实意义。随着新一代信息技术与能源系统建设的融合，智慧能源 [ 1 ] 毫无疑问地成为现阶段的能源发展新方向。为了保证智慧能源系统的科学合理性，通过建立评估指标体系进行综合评价，可以从客观上保证其正确的发展方向。智慧能源系统尚处于研究阶段，对于智慧能源的评价体系还未建立一个统一的标准。在此背景下，本文基于层次分析法和模糊综合评价法，使用B/S架构设计了一套用于智慧能源系统评价的Web系统，可以方便地对各个城市的智慧能源系统进行评价，为后续的发展提供参考。
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user: 2. 评价方法选型 2.1. 层次分析法 [ 2 ] 层次分析法(AHP)是一种灵活实用的多维度层次权重决策分析方法。AHP的主要优点是同时对数据进行定性和定量、主观和客观的分析，在满足客观性的条件下结合专家主观的意见使得数据更真实，同时主观的判断存在可以使权重系数的分配更加灵活。层次分析法的主要步骤如下： 1) 首先对评价对象进行分析，明确指标，建立层次结构树； 2) 将同一层次各个指标按相对重要性两两进行比较，构建判断矩阵； 3) 计算判断矩阵的特征向量、特征值、一致性检验指标； 4) 如果一致性检验通过，则特征向量即为各因素的权重系数，否则重新两两比较。 本文所研究的对象智慧能源系统的层次模型如图1所示，对智慧能源系统的经济效益性、环境友好型、互动化水平、信息化水平、自动化水平、安全可靠性六方面进行评价 [ 3 ]。 图1. 智慧能源系统层次模型 2.2. 模糊综合评价法 [ 4 ] 模糊综合评价法是基于模糊数学理论的评价方法。模糊综合评价法适合于处理定性指标，根据模糊数学的隶属度理论和模糊统计方法把定性评价转为定量评价，解决了指标边界不清晰的问题。模糊综合评价的步骤如下： 1) 层次分析法确定权重系数向量A； 2) 确定对象的指标集合和评语集合； 3) 多位专家为系统的各个指标进行评价，得到模糊评价矩阵R； 4) 利用矩阵的模糊乘法得到综合模糊评价向量B； 5) 对B进行归一化，加权得到评分。
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user: 3. 系统设计 3.1. 功能模块 本文设计的评价系统的功能模块划分如图2所示，主要分为用户管理、指标管理、综合评价三个大模块。本系统主要实现三个模块功能： 1) 用户登录注册，管理员对用户的角色及权限进行管理； 2) 管理员可以对需要评价的指标进行增加、删除、修改，并且使用层次分析法对指标进行赋权； 3) 多位专家对智慧能源系统进行评分，使用模糊评价法对各个城市不同年份的智慧能源系统进行综合评价，最后对评价结果进行分析，利用图表的形式展示结果。 图2. 系统功能模块 3.2. 体系架构 本文设计的智慧能源评价系统由前端、服务器、数据库三层结构组成，如图3所示。前端分为手机客户端和电脑浏览器端，基于BootStrap + jQuery + ECharts框架开发。后端基于SpringBoot + Mybatis框架，去除繁琐的XML配置，简化开发，前后端的交互采用Ajax [ 5 ] 技术实现前后端分离，使用Tomcat作为后端服务器。静态资源的服务器使用Nginx [ 6 ] 搭建，同时利用Nginx的反向代理功能，实现后端服务器的负载均衡。数据库方面采用MySQL服务器存储元数据，采用主从备份的方式持久化，进行容灾备份，同时采用Redis作为缓存服务器以存储热点数据。 图3. 系统总体架构 3.3. 数据存储 3.3.1. 常规MySQL数据库 动态网站必定离不开数据的交互，MySQL是使用最广泛、最适合网站开发的关系型管理系统。MySQL把数据存储在多个表格中，这样有益于查询速度的提高和灵活性的增强。本系统涉及多个数据模型，因此需要根据需求有效地设计数据表并对其结构优化，用E-R图 [ 7 ] 直观地呈现数据模型中的关联关系，本系统的E-R图如图4所示。如E-R所示，每个用户都基于角色做权限管理，用户与角色是多对一的关系，一个用户只对应于一个角色，但是一个角色可对应于多个用户，角色与权限是多对多的关联关系，一个角色可拥有多个权限，同时一个权限也能被多个角色拥有；用户、智慧能源系统、指标三者之间都是多对多的关系，三者可唯一确定一个评价，用一张表来表示三者的关联关系。 3.3.2. Redis缓存数据库 Redis [ 8 ] 是基于内存的高速缓存数据库，支持String、List、Hash、Set、Sorted Set五种数据类型，key-value的存储方式使得查询性能极高。本系统的热点数据是指标的信息，用户查询热点数据的示意图如图5所示，当客户端发起查询请求时，后端服务器首先查询Redis缓存中是否存在所需数据，如果查到了则直接返回，如果缓存中不存在待查询数据则去查询Mysql服务器，并将查到的数据置入Redis缓存，同时设置过期时间。当需要更新指标数据时，缓存数据也需要随之更新，否则会破坏数据一致性。本系统采用的缓存更新策略是先更新MySQL，再删除Redis缓存，保证数据的最终一致性。 图4. 系统E-R图 图5. 系统热点数据缓存示意图
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user: 4. 系统功能实现与测试 4.1. 用户管理 用户管理模块主要包括两个小模块：登录注册、权限管理。 1) 登录注册子模块主要实现的功能包括登录、注册、找回密码，具体流程如图6所示，未注册用户可通过邮箱来进行注册，注册之后可以通过用户名和密码进行登录，如果用户忘记密码可通过邮箱进行找回密码。考虑到数据库如果明文存储密码是不安全的，因此对密码用了md5 + salt [ 9 ] 的方式进行加密，并且在前端和后台两次加密，加强了系统对密码的保护能力。登录、注册、找回密码三个功能的效果如图7所示。 图6. 登录注册流程 图7. 登录注册页面 2) 出于安全的考虑，对用户进行权限管理，不同的角色拥有不同的操作权限，管理员对用户进行管理，主要涉及用户的角色更改和角色所对应的权限更改。本文所设计的系统中，指标信息的更改和用户权限的更改只允许管理员操作，专家调查表只允许角色是专家的用户填写并提交，权限管理页面如图8所示。 图8. 权限管理页面 4.2. 指标管理 本模块由两个功能组成：指标的增加、删除以及修改，指标权重的计算。管理员登陆后点击“指标管理”，可看到当前各指标的信息，可对指标的信息进行修改，如果需要重新赋权，则管理员输入判断矩阵，后台对输入的矩阵数据进行校验后会自动计算出所需的结果，包括判断矩阵的最大特征值以及归一化后的特征向量，同时会进行一致性检验，最终得到赋权结果，指标管理页面如图9所示。 图9. 指标管理页面 4.3. 综合评价 建立了评价模型之后，用模糊综合评价法对智慧能源系统进行评价。该模块主要分为两部分：专家评分和评价结果分析。专家评分功能需要做一份调查表，提供给各位专家做评价，利用权限控制使得只有角色是专家的用户才能使用此功能，完成的功能效果如图10所示。 图10. 专家评分页面 多位专家各自打完分后，后台会基于模糊综合评价法计算该系统总体得分，同时把分数持久化到数据库方便查询，功能效果如图11所示，表格显示各个城市不同年份的评分，同时用曲线图直观地表示各个城市智慧能源系统的差距以及每个城市不同年份的变化。 图11. 评价结果页面
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user: 5. 系统性能测试 5.1. 并发负载测试 为了保证系统的稳定性，需要对系统进行并发负载测试，测试系统在瞬时大流量的冲击下的性能。本次使用ContiPerf进行Mock测试，ContiPerf是一款基于JUnit 4的轻量级测试工具，对后台的接口指定线程数量和调用次数，同时可以限制最大执行时间、平均执行时间来方便测试。 智慧能源评价系统基于ContiPerf并发负载测试的步骤如下： 1) 在test环境下引入ContiPerf依赖包； 2) 单元测试类里面使用@Rule注解激活ContiPerf； 3) 使用@PerfTest注解指定调用次数和线程数量，@Required注解指定最大执行时间，平均执行时间等； 4) 执行测试之后，访问本地的target/contiperf-report/index.html，得到可视化的执行结果。 本次测试报告如图12所示，设置1000次请求，同时开启40个线程，throughput显示吞吐量是每秒1769次请求，average latency显示平均响应时间为21毫秒，性能满足系统需求。 图12. 并发负载测试报告 5.2. 数据库性能测试 本节选用Apache JMeter [ 10 ] 对数据库进行压力测试，JMeter是基于Java的一款压力测试工具，可以对HTTP服务器、FTP服务器和数据库服务器进行压测，功能全面且使用简单。 使用JMeter进行数据库压测的步骤如下： 1) 新建测试计划，添加线程组，同时设置线程数； 2) 新建JDBC配置，设置数据库配置信息； 3) 新建JDBC请求，编写sql语句； 4) 执行测试，查看结果树和聚合报告。 本次测试的聚合报告如图13所示，总请求数是254万，平均响应时间23毫秒，错误率1.05%，吞吐量每秒638次，能满足系统所需的并发要求。 图13. 数据库测试聚合报告
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user: 6. 结束语 本文基于B/S架构实现了针对智慧能源系统的评价系统，融入层次分析法和模糊综合评价法，可以科学合理地对智慧能源系统做出客观评价，直观比较不同的智慧能源系统发展的差距，为各个智慧能源系统的建设和长期发展提供科学依据。本文设计也有不足之处，层次分析法和模糊综合评价法是偏向主观的评价方法，在后续的设计中会加入客观的评价方法，使得评价结果在融合了专家经验的基础上，加入现实数据的客观性。
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user: 摘 要 风力发电所固有的随机性、间歇性和不可调控性等特点，导致大规模风电的接入会使系统原有的潮流分布及整个系统的惯量发生改变。这些都会对风电并网后的电力系统的暂态稳定性产生影响。本文分析了双馈风电机组接入电力系统后的功率特性，在此基础上研究了双馈风电机组接入单端送电系统后的暂态功角稳定性，并且对系统暂态功角稳定性的影响进行了分析。 关键词 :双馈风电机组，暂态稳定，功角特性，功角稳定 Copyright © 2019 by author(s) and Hans Publishers Inc. This work is licensed under the Creative Commons Attribution International License (CC BY). http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
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user: 1. 引言 近年来，随着风电应用越来越广泛，而且风电机组与传统机组有不同的动态特性和控制技术，加上风力发电所固有的随机性、间歇性和不可调控性等特点，使得风电并网对电力系统稳定性的影响越来越突出。因此研究风电并网对电力系统暂态功角稳定性的影响是非常有意义且必要的。由于运行速度范围较广、发电效率较高、对电网波动影响较小，双馈风电机组是如今较为流行且在风电装机容量中占据比例较大的变速恒频风电机组，近年来双馈风电机组无论是在单机容量方面，还是风力发电总量在电力系统中所占的比例都在不断增长。 由于风电机组自身的特殊性以及双馈机组独特的励磁控制策略，使其在暂态过程中呈现出与常规同步发电机组不一样的特性。此外，双馈型风力发电机可在较大范围下实现变速运行，其定子电气量与转子机械量之间近乎实现解耦运行，使得双馈风电机组对外不体现转动惯量，这都将会给电力系统的运行特性带来新的变化。因此对双馈风电机组模型的准确建立是分析和研究双馈风电机组接入下电网功角稳定性的关键。
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user: 2. 双馈风电机组的基本结构与数学模型 2.1. 基本结构 双馈机组发电的整个过程是由风轮的转动来进行的，风轮的转动带动发电机转子旋转并在变频器和相应控制系统的调节作用下进行并网发电，从而实现风能到电能的变换。 双馈发电机组的控制系统分为电气控制系统和桨距角控制系统两部分。桨距角控制系统通过改变风轮叶片的桨距角优化风力机的功率输出，同时在风速超出额定风速时限制风力机的机械功率。电气控制部分主要通过调节换流器交流侧电压实现对风电机组转子转速和有功无功的解耦控制，一方面能够将风速波动产生的机械功率波动转化为转子动能，减低对齿轮箱和电网的冲击，另一方面能够调节无功输出提高机组功率因数，并能在动态过程控制无功功率以支持电网电压 [ 1 ] [ 2 ]。 2.2. 数学模型 双馈风电机组是双馈风力发电系统的关键设备，其动态行为直接关系到与其并联的电力系统的稳定性。因此，准确而完善的双馈风电机组数学模型是分析风电机组接入对电力系统暂态功角稳定性影响的关键。 双馈电机是一个高阶、强亲合、非线性的多变量系统，在对其数学模型进行推导前通常作如下规定和假设： 1) 电机定、转子绕组三相对称。 2) 双馈电机磁路关于直轴d和交轴q对称，且q轴超前d轴90˚。 3) 绕组中的电流在空间和气隙中产生的磁动势沿电枢内侧正弦分布。 4) 双馈电机定、转子绕组正方向采用电动机惯例，流入绕组方向为电流正方向，正的电流产生正的磁链。 5) 忽略谐波、忽略磁滞饱和铁芯损耗。 6) 忽略温度和频率变化对电机参数的影响。 选取不同的坐标系，双馈机组有不同的数学模型，三相对称基频交流量，经过dq变换后可表示为在同步旋转坐标系上的直流量，从而可以使双馈系统的分析进一步得到简化。因此在分析和计算风电接入对电力系统暂态功角稳定性的影响时，一般采用dq坐标系。 dq同步旋转坐标系下的数学模型如下： 定子电压方程为： { u d s = R s i d s + P ψ d s − ω s ψ q s u q s = R s i q s + P ψ q s + ω s ψ d s (1) 电机转子电压方程为： { u d r = R r i d r + P ψ d r − ( ω s − ω r ) ψ q r u q r = R r i q r + P ψ q r + ( ω s − ω r ) ψ d r (2) 定子磁链方程为： { ψ d s = L s i d s + L m i d r ψ q s = L s i q s + L m i q r (3) 转子磁链方程为： { ψ d r = L s i d s + L r i d r ψ q r = L s i q s + L r i q r (4) 电磁转矩方程为： T e = p ( ψ d s i q s − ψ q s i d s ) (5) 对称运行时，双馈电机定子端输入的有功功率和无功功率为： { P s = u d s i d s + u q s i q s Q s = u q s i d s − u d s i q s (6) 双馈感应风力电机的dq坐标系下的运动方程与三相静止坐标系的运动方程一致。 此数学模型不仅消除了因转子旋转造成的定、转子互感之间的变化，而且将定、转子各个变量从交流量变换为直流量，大大简化了双馈电机接入系统对系统暂态功角稳定性的影响分析与计算。
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user: 4. 结论 本文分析了DFIG的基本结构、运行原理、功率特性，研究了DFIG的dq坐标系下的数学模型。dq坐标系下的数学模型的有点是：不仅消除了因转子旋转造成的定、转子互感之间的变化，而且将定、转子各个变量从交流量变换为直流量，大大简化了双馈电机接入系统对系统暂态功角稳定性的影响分析与计算。数学模型不是从时域的系统运动轨迹判别稳定与否，而是从系统能量及其转化的角度去判别系统的稳定性，因此可快速进行系统稳定性分析，且能给出系统的稳定程度。在此模型的基础上分析了DFIG的暂态功角特性。 DFIG接入单端送电系统影响了电力系统暂态功角稳定性，并网DFIG通过其功率输出特性影响系统内同步发电机的暂态功率响应，进而影响系统内同步发电机的转子运动情况和功角稳定性，是其参与影响系统暂态功角稳定的基本方式。
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user: 摘 要 偏头痛是一种临床常见慢性反复发作的致残性神经血管性疾病，给患者、家庭和社会均带来沉重的经济负担。近年来越来越多学者研究发现偏头痛患者血清镁离子下降，给予镁剂能缓解部分偏头痛患者的症状，由此推测镁缺乏与偏头痛发作有密切关系。本文基于此对镁缺乏和偏头痛发病机制的国内外研究文献进行综述，对镁剂在偏头痛发病机制中的作用进行总结，为偏头痛的防治展开新的方向。 关键词 :发病机制，代谢异常，镁缺乏，偏头痛 Copyright © 2019 by author(s) and Hans Publishers Inc. This work is licensed under the Creative Commons Attribution International License (CC BY). http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
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user: 1. 引言 偏头痛是常见的一种原发性头痛的类型，临床表现为单侧或双侧搏动样头痛，可伴有畏光、畏声等先兆症状及自主神经症状，并且在临床治疗中难以治疗痊愈 [ 1 ]。根据研究显示，全世界约15%的成年人患有偏头痛，而在中国偏头痛患病率为9.3%，相当于每十个人中就有一人患有偏头痛 [ 2 ] [ 3 ]。近年来，偏头痛发病率逐渐增高，但是其发病机制尚不明确，缺乏特异性药物治疗。英国戴维在1808年在用钾来还原氧化镁的过程中产生了金属镁，其认为镁是一种银白色的轻碱土金属，具有化学活性，能与酸反应生成氢气，具有一定的延展性和散热性 [ 4 ] [ 5 ]。镁在自然界中分布广泛，是人体最重要的元素之一，也是人体重要的微量元素，是人体继钠、钾、钙之后的第四大阳离子。在细胞内，镁离子发挥的作用仅仅位于钾离子之后。大量的研究已经证实，缺镁与偏头痛之间存着着紧密的联系，本文就镁与偏头痛相关的研究进展综述如下。
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user: 2. 偏头痛发病机制 偏头痛是临床常见的原发性头痛，其特征是发作性、多为偏侧、中重度、搏动样头痛。一般持续4~72小时，可伴有恶心和呕吐，声、光刺激或日常活动均可加重头痛 [ 6 ]。流行病学资料显示：我国人群患病率为5%~10%，偏头痛是一个重大的全球公共卫生问题 [ 7 ]，据调查51.1%的女性和38.1%的男性偏头痛患者每年至少丢失正常工作6天以上 [ 8 ]。而慢性偏头痛(chronic migraine， CM)患者症状反复发作，病程缠绵难愈，严重影响患者工作、学习和生活 [ 9 ]。偏头痛机制众多，受到广泛而长期的研究，众多机制仍不能完全解释病机 [ 10 ]。尤其是偏头痛转变为慢性机制复杂，病因众多，为临床控制延缓病情增加了难度 [ 11 ]。 2.1. 神经生物学说 20世纪80年代以前，血管源学说占主导地位，而目前三叉神经血管反射学说被认为是偏头痛发病机制的主流学说。Wolff 提出的血管源学说认为偏头痛的发生主要是血管舒缩功能障碍引起的 [ 12 ]。血管学说同时认为，各种原因造成血浆内皮素(endothelin， ET)，释放过多，会导致颅内局部血管收缩，ET是血管收缩因子的主要成分，血管依赖性收缩因子及舒张因子共同维持血管张力，保持血管收缩舒张的动态平衡。颅内血的收缩导致的脑动脉痉挛缺血发生在偏头痛的先兆期 [ 13 ]。头痛发作期颈外动脉扩张产生搏动性头痛，如果血管扩张持续不得缓解，可使受累血管壁发生水肿，从而导致头痛由搏动性转变为持续性 [ 14 ]。但是头痛发作期的脑血管扩张主要发生在颈外动脉，并可产生搏动性的头痛，一旦血管扩张持续不得缓解，可使受累血管壁发生水肿，从而导致头痛由搏动性转变为持续性 [ 15 ]。Leao提出了皮层扩展性抑制学说 [ 16 ]，Leao发现动物大脑皮质受到伤害后通过皮质脑电图可以观察到枕部脑电活动低落，同时这一现象向前扩展。因此推测偏头痛发作出现的脑血流变化，可能是通过神经系统产生的。三叉神经学说是目前普遍认为最可能的机制，三叉神经血管系统的炎性反应与系统收缩功能异常及大脑神经源扩散性抑制为重要的生理病理基础 [ 17 ]。Moskowitz发现三叉神经血管系统或中枢神经内源性疼痛调节系统存在功能缺陷，使得分布于硬脑膜的三叉神经无髓C纤维受到刺激时，释放血管活性物质产生神经源性炎症，使血管扩张、血浆成分外渗、肥大细胞脱颗粒和血小板激活 [ 18 ]。三叉神经血管学说近年来受到越来越多医学家的青睐。该学说认为颅内感受器受到刺激是偏头痛发作的基础。这些感受器包括硬脑膜血管、蛛网膜和脑动脉感受器等。这些感受器受到刺激后被激活，机械、电流或化学、促炎症等这些刺激后产生头痛，会引致偏头痛伴发症，如恶心、呕吐等。 2.2. 血管活性物质 血管活性物质包括5-羟色胺(5-HT)、降钙素基因相关肽(calcitonin gene-related pep-tide， CGRP)、P 物质(substance P， SP)等多种物质 [ 19 ]。血管活性物质异常分泌与偏头痛发生密切相关。郭宇博的研究指出5-羟色胺的代谢及其所介导的反应，与偏头痛的发作期和间歇期的病理生理均有关 [ 20 ]。头痛大鼠脑干及三叉神经节组织的5-HT 1Fm RNA表达减弱，合成5-HT减少，这种变化可能与5-HT受体抑制三叉神经节电刺激诱发的血浆蛋白渗出减弱，增强神经肽释放和中枢三叉神经元伤害信息传递有关 [ 21 ] [ 22 ]。临床上很多治疗偏头痛的药物是通过作用于5-HT递质或受体预防和改善偏头痛发作的如曲坦类药物。J Zeller等人的研究指出，降钙素基因相关肽的水平在偏头痛发作期间明显增高，在使用硝酸甘油诱导的偏头痛中，头痛程度越厉害，CGRP水平越高 [ 23 ]。郑淑美 [ 24 ] 等人的研究认为，P物质与疼痛的关系十分复杂，它可以产生与疼痛相关的双向调节作用，既可以镇痛，又可传导痛觉，产生疼痛。 2.3. 基因遗传学说 以往研究对于偏头痛的发病机制尚无明确定论，认为其可能与遗传有关 [ 25 ]。偏头痛患者外周血中血小板基因、特异性线粒体基因和早期反应基因呈高水平表达 [ 26 ]。通过对偏头痛患者单胺氧化酶A和B的基因多态现象进行研究，发现单胺氧化酶A基因启动子多态性与无先兆偏头痛有关，单胺氧化酶A通过调节单胺类神经递质水平，改变皮质神经元活性和脑干功能，从而参与偏头痛的发病。 FANG报道GRIA1启动子多态性与中国汉族女性易感偏头痛的发生密切相关。家族性偶发偏头痛发生常与谷氨酸的增加与神经元的兴奋性、离子通道基因突变有紧密联系 [ 27 ]。Nyholt [ 28 ] 等通过对3个多代偏头痛患者的家族进行观察研究，其中家庭总人数105人，其中偏头痛家庭成员41例，进行基因分析及遗传统计分析，证实偏头痛的基因编码定位于X染色体上，后有人对偏头痛中基因中X的连锁成分进行深入细化的探索。方杰、安星凯 [ 29 ] 等对神经内科偏头痛患者进行了基因研究，总共随机选择了396例患者，并对所有患者TSPAN-2基因S2078371位点基因进行检测，得出结论：该基因核苷酸序列多态性与中国人偏头痛发病具有相关性。另外，细胞癌基因fos (cellular oncogene fos， c-fos)通常被血清钙等第二信使激活，诱导其转录，再通过编码核蛋白fos发生高水平的表达，参与痛觉调控 [ 30 ]。
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user: 3. 镁和镁的生理功能 成年人体内镁的总量约为21~28克。其中有50%的镁存在于骨骼中，48%的镁存在于细胞中，只有2%的镁存在于细胞外液中 [ 31 ]。骨骼肌、心肌、肝脏、肾脏、大脑等组织中镁的含量高于血液中镁的浓度 [ 32 ]。血液中约65%~70%的镁与蛋白质结合，30%~35%是游离镁，后者包括离子镁和复合镁，由磷酸盐、柠檬酸盐和碳酸盐组成。与蛋白质结合的镁会随着蛋白质和离子镁浓度和pH值的变化而变化 [ 33 ]。血浆中高浓度的镁会抑制甲状旁腺激素的分泌，血浆中低浓度的镁会促进其分泌。骨骼中的镁在调节血浆镁的浓度中起重要的作用。镁还具有广泛的生理功能，在细胞代谢中起着至关重要的作用，并在许多重要的酶促反应中起着辅酶的作用 [ 34 ]。
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user: 4. 镁与偏头痛 偏头痛确切发病机制尚不清楚 [ 35 ]。研究显示，偏头痛发作与脑兴奋性增高、血小板功能异常、一氧化氮功能障碍及合成、释放失衡、神经介质异常等相关 [ 36 ]。近年关于镁在偏头痛发病机制中的研究日趋广泛，镁可能通过影响上述多个环节在偏头痛发作机制中扮演重要角色。 4.1. 血清镁含量与偏头痛 多项目研究证实血清镁含量与偏头痛密切相关。Trauninger [ 37 ] 析发现偏头痛患者血清镁较健康人的水平偏低。方国华等人的研究中选择了偏头痛病例、非偏头痛性疼痛病例、健康人各56例，对三组患者的血清镁进行测定。结果显示：偏头痛组血清镁明显低于非偏头痛性疼痛组和健康组 [ 38 ]。杨丽等人采用放射免疫法及化学比色法对偏头痛患者发作期血清镁水平进行了测定。结果发现偏头痛患者的血清镁水平低于对照组 [ 39 ]。赵晓红等人对将57例偏头痛组和60例健康对照组，发现偏头痛组患者血清中血清总胆固醇及高密度脂蛋白水平均高于健康对照组，偏头痛组患者的血清镁水平显著低于健康对照组 [ 40 ]。以上学者的研究均说明，偏头痛患者的血清镁水平偏低，血清镁水平与偏头痛发作密切相关。 4.2. 镁通过影响神经元兴奋性诱发偏头痛 研究证明，在发作间期，偏头痛患者脑耗氧量增加，说明偏头痛患者神经元活跃 [ 41 ]。镁主要是通过两个机制兴奋性氨基酸和神经细胞机能影响脑神经元的兴奋性，从而诱发偏头痛 [ 42 ]。一是镁与兴奋性氨基酸相关联。偏头痛发作时，神经元释放多量的兴奋性氨基酸与受体结合，引致神经元过度兴奋 [ 43 ]。镁离子通过抑制N-甲基-D-天冬氨酸受体的活性，减缓细胞毒性作用，使神经元兴奋性受到抑制，抑制神经元异常兴奋。二是镁与神经细胞机能的正常维持具有重要关系。镁离子参与的花生四烯酸CoA合成酶在花生四烯酸嵌入到膜磷酸酯的过程中至关重要中 [ 44 ]。一旦镁离子减少，花生四烯酸在环氧酶和磷酯酶A2异常作用下，形成了大量自由基，神经细胞的细胞膜遭到破坏，神经细胞机能无法得到正常维持。人体能量代谢需要多种酶的协同作用，镁离子缺乏，能量产生不足，导致细胞的兴奋性增加，在某种条件下诱发偏头痛的发生 [ 45 ]。 4.3. 镁通过影响血小板功能诱发偏头痛 研究表明镁与血小板的联系也与偏头痛具有一定关系。偏头痛患者无论是处于发作期抑或在间歇期，血细胞比容，血黏度明显高于正常。Shechter等通过实验得出结论，当人体的血清镁含量降低时，血小板依赖性血栓的产生率高于正常组。镁通过对血小板正常功能的影响，诱发偏头痛的产生 [ 46 ]。实验结果显示，血小板产生可逆性聚集或者不可逆性聚集与钙浓度密切相关，镁通过竞争钙离子的结合部位，对血小板转运产生抑制，继而影响血小板功能 [ 47 ]。Mauskop A [ 48 ] 研究发现镁离子拮抗钙离子的作用，抑制血小板聚集，使5-HT释放减少，从而避免引起皮质扩展性抑制，减少偏头痛发作。 4.4. 镁通过影响一氧化氮诱发偏头痛 研究发现镁离子在偏头痛发生过程中的作用与一氧化氮(nitric oxide， NO)有着紧密的联系。NO [ 49 ] 在偏头痛的产生过程中具有重要影响，NO是血管内皮舒张因子，可使三叉神经纤维释放血管活性物质，致使血管通透性增加，引起神经源性炎症从而偏头痛发作。在镁缺乏情况下，NO的合成更为活跃，易诱发头痛。同时NO的释放，需要钙离子参与，镁离子可以抑制钙离子向细胞内转移，从而使NO释放减少 [ 50 ]。镁离子不仅参与了NO的释放、更与NO的生理功能息息相关。通过对NO影响，镁离子与偏头痛的产生发展具有重要关系。
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user: 5. 结语 偏头痛作为一种临床常见的慢性、反复发作性的神经血管性疾病，具有致残性，是心脑血管等疾病的危险因素，临床上治疗的理想目标是预防其频次发作，然而偏头痛治疗及预防发作的药物副作用众多，治疗型药物副作用如药物依赖性，乏力嗜睡，消化道症状，同时使用禁忌症较多；预防性药物副作用广泛，如恶心、厌食、记忆力减退，呼吸及消化道症状，情绪低落，锥体外系症状。例如β受体阻断剂中普萘洛尔和美托洛尔和钙离子通道阻断剂氟桂利嗪等。本文通过对镁缺乏和偏头痛发病机制的研究进行综述发现，目前偏头痛发病机制主要包括神经生物学说、血管活性物质和基因遗传，尽管偏头痛的临床研究发展迅速，但是偏头痛的发病机制仍未得到阐明。但是大量的研究表明，镁与兴奋性氨基酸、细胞膜的稳定性、血小板、NO等有着紧密的联系，可导致偏头痛的发生，并且通过不同实验得出偏头痛患者的血清镁含量会下降。
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user: 摘 要 呼吸危重症是重症监护病房(ICU)的主要疾病之一，临床常采用气管插管及机械通气等氧疗支持，以维持正常的通气及氧合功能。然而传统氧疗方式存在诸多不足，经鼻高流量氧疗因其在提供高流量氧气的同时，可保证氧浓度的稳定，结合其完善的气体湿化、加温功能，可极大改善患者的氧合功能，改善患者的舒适度、降低其呼吸作功等优势，已逐渐进入临床应用。本文就其生理作用机制及其在呼吸危重症患者中应用的最新研究进展作一综述，以期为临床工作带来更多理论依据。 关键词 :经鼻高流量氧疗，呼吸衰竭，机械通气 Copyright © 2019 by author(s) and Hans Publishers Inc. This work is licensed under the Creative Commons Attribution International License (CC BY). http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
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user: 1. 引言 氧疗是治疗低氧血症、呼吸衰竭等疾病的常用手段，传统氧疗方式包括：鼻导管及面罩吸氧、机械通气等。虽然上述氧疗方式在一定程度上可缓解患者缺氧状态，但也存在一定局限性，如：吸气流速有限(鼻导管为6~10 L/min，面罩吸氧下最大流速为15 L/min)，吸入氧体积分数有限(30%~50%)，缺乏加温湿化装置导致部分患者气道干燥，气道分泌物难以排除。面罩吸氧在面部可形成封闭空间，正压通气可致鼻面部压痛、鼻腔干燥等，在一定程度上影响患者进食、饮水等日常活动，极易使患者产生恐惧和焦虑情绪，影响患者耐受性 [ 1 ] ；此外当输送的氧气量远低于患者吸气需求量时，混入的室内空气可导致患者实际吸入氧体积分数明显下降及不恒定，使患者缺氧状态在短时间内不能得到纠正，甚至会加重缺氧状态 [ 2 ]。另外还存在呼吸机相关性肺炎，呼吸机相关性肺损伤，深静脉血栓形成导致的肺栓塞，脑梗死等；且随机械通气时间的延长，患者出现并发症的可能性更大，严重影响患者的预后，从而增加患者住院费用 [ 3 ]。 近年来，可提供完全调控气体的新型装置应用于临床，安全而有效。该装置可预设恒定氧浓度，并通过大口径的鼻导管提供高达60 L/min流量的气体，患者闭嘴呼吸时拥有呼吸末正压效应(PEEP功能) [ 4 ]。在文献中这种治疗方法常被描述成经鼻高流量或高流量氧疗，但“加温加湿高流量经鼻导管支持治疗”的概念最为确切，反映出这一技术临床效果的特征，即通过鼻导管提供加温湿化的高流量气体 [ 5 ]。经鼻高流量(High flow nasal cannula， HFNC)氧疗经多种机制发挥其优势。无面罩的封闭与挤压，佩戴更加舒适，并方便患者与人交谈以及早期进行床旁活动，在一定程度上可缓解患者焦虑状态，调节患者心情，降低患者的应激反应，间接改善其呼吸功能。
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user: 2. HFNC作用机制 2.1. 减少解剖死腔，改善氧合 高流量的氧气满足了患者的吸气流量，吸入的氧气将不会被空气稀释，保证了稳定且高浓度的氧疗，达到改善患者氧合的目的 [ 6 ]。持续高流量气体的吸入可以持续冲刷上呼吸道的死腔通气，减少鼻咽部死腔，通过冲刷出死腔内气体(如CO 2 )来增加每分通气量，降低血液CO 2 分压，从而提高气体交换效率 [ 7 ]。 2.2. 产生气道正压，提高呼气末肺容积 由于恒定气流的作用，HFNC可以在患者呼气时提供咽部正压。其作用主要依靠整个呼吸周期中HFNC提供的流速以及患者呼气流速，从而在患者呼吸道中产生一定的正压，提高呼气末肺容积。高流量通气的气道正压效应可有效改善气道内黏膜灌注，减少误吸的发生，很大程度降低吸入性肺炎发生的概率 [ 8 ]。而一定的正压通气也有助于降低患者的呼吸做功，减少能量消耗。 2.3. 加温湿化、保护气道粘膜 传统吸氧装置提供的是干冷的气体，会导致面部不适、口腔、鼻腔干燥、眼部刺激、鼻部外伤、胃肠胀气、气道防御功能受损等不良反应。保持气道内充分的湿化，是维持气道表面黏液纤毛系统及肺泡上皮细胞发挥正常生理特性所必需的条件。正常经鼻呼吸时，吸入的气体可被气道黏膜蒸发的水分充分加温和湿化。故进入肺外围的空气含有饱和的水蒸气。大约在吸入气体到达气管隆突下4~5 cm的水平位置时，气体温度可达到37℃，相对湿度100%，此时绝对湿度为44 mg/L，这一水平位置被称为等温饱和界面(Isothermic saturation boundary， ISB) [ 9 ]。而当吸入干燥气体或吸入气流绕过上呼吸道直接进入下呼吸道时，特别是在传统机械通气，或保留人工气道患者自主呼吸通气时，ISB会向下气道方向移动，易引发呼吸道湿化不良，导致呼吸道黏膜干燥、黏液纤毛系统功能异常、痰液黏稠聚积，影响呼吸系统功能。而HFNC可通过调节ISB位置从而提供接近生理条件的温湿气体，因此患者耐受性更好，呼吸舒适度及依从性更佳。尤其当流速达到60 L/min时，适宜的加温、加湿，可增强呼吸道粘膜纤毛的清理能力，促进黏液分泌，缓解肺不张、改善氧合状况 [ 10 ] [ 11 ]。徐莹莹等人 [ 12 ] 研究发现HFNC患者较常规氧疗患者，痰液明显稀释，更易排出，故可减少因痰液阻塞导致的呼吸困难。Chidekel等人 [ 13 ] 的研究也表明，与干燥气体相比，湿化气体更能维持体外培养的人呼吸道上皮细胞的结构和功能，并降低炎症发生的几率。