具体描述
《水轮发电机组及其辅助设备运行》是《水轮发电机组值班员技术培训丛书》中的《水轮发电机组及其辅助设备运行》分册，主要针对大中型机组，参照水轮发电机组运行岗位规范的要求，按CBE模式从培训和学习的角度精心编制而成。
《水轮发电机组及其辅助设备运行》共9章，主要内容包括油、水、气系统的运行，水轮发电机组的结构与原理，主阀系统的运行，调速系统的运行，水轮发电机组的控制与操作、保护与故障处理，以及运行管理等。书中结合当前大中型水电厂的技术水平实际，以水电厂的实际系统为例，内容涉及PLC可编程控制器、水力控制阀、插装阀、电动机软启动装置等新知识与新技术。
《水轮发电机组及其辅助设备运行》可作为大中型水电厂在职及新上岗水轮发电机组值班员的技术培训、技能鉴定及自学用书，也可作为中专及高职高专水电类相关专业的参考教材。
工业自动化系统中的前沿技术与应用实践 本书深入剖析了当前工业自动化领域的热点技术与前沿发展趋势，侧重于对复杂工业流程控制、智能传感器的集成应用以及数据驱动的优化策略进行详尽阐述。全书结构严谨，内容涵盖了从基础的控制理论到尖端的工业互联网（IIoT）架构，旨在为读者提供一套全面且实用的技术指南。 第一部分：先进过程控制理论与算法 本部分聚焦于如何利用现代控制理论有效管理和优化连续或批次生产过程。我们首先回顾了经典PID控制器的局限性，随后详细介绍了模型预测控制（MPC）的核心原理、建模方法及其在处理多变量、强耦合系统中的优势。书中通过多个实际案例，展示了如何利用先进的辨识算法建立精确的系统模型，并在此基础上设计出鲁棒的MPC控制器，以应对工况变化和外部扰动。此外，我们还探讨了模糊逻辑控制、神经网络控制在非线性系统控制中的应用，特别关注了自适应学习机制如何提升控制系统的柔性和智能化水平。针对高精度要求的场合，还引入了鲁棒控制和H-无穷控制的设计方法，确保系统在不确定性下的性能稳定性。 第二部分：工业物联网（IIoT）与边缘计算 本章是全书的重点之一，深入探讨了工业环境下的数据采集、传输与处理架构。我们详细解析了OPC UA、MQTT等关键工业通信协议的标准化特性和应用场景，强调了数据安全与互操作性的重要性。在硬件层面，本书介绍了新一代智能传感器和执行器的技术规格，包括无线传感器网络（WSN）在工业现场的部署策略及其能效优化。 更深入地，本书对工业边缘计算进行了全面论述。边缘计算如何克服云计算在实时性、带宽占用和数据隐私方面的挑战？我们通过对比分析，阐述了在本地设备上执行数据预处理、实时决策和初步故障诊断的必要性。书中详细介绍了容器化技术（如Docker、Kubernetes）在工业边缘侧的应用，如何实现应用的快速部署、远程管理和资源的灵活调度。同时，也讨论了时间敏感网络（TSN）技术，它是实现高可靠、低延迟工业通信的关键支撑。 第三部分：基于大数据的工业智能与预测性维护 随着工业现场数据量的爆炸式增长，如何从海量数据中提取有价值的信息成为提升生产效率的关键。本部分着重于工业大数据分析技术及其在设备状态监测与预测性维护（PdM）中的实际应用。 我们首先介绍了处理工业时间序列数据的常用方法，包括特征工程、降维技术（如PCA、t-SNE）在海量传感器数据清洗中的作用。在机器学习方面，书中详述了监督学习（如支持向量机、随机森林）在异常分类中的应用，以及无监督学习（如K-means、孤立森林）在未知故障模式识别中的潜力。 核心内容聚焦于深度学习在工业领域的突破。循环神经网络（RNN）、长短期记忆网络（LSTM）和卷积神经网络（CNN）如何被有效地应用于振动信号、声学信号和电流波形的特征提取与故障诊断。书中提供了详细的算法实现步骤和参数调优技巧。特别地，我们探讨了基于自编码器（Autoencoders）和生成对抗网络（GANs）的正常/异常基线建模方法，以及如何利用这些模型实现高精度的剩余使用寿命（RUL）预测，从而指导维修决策，最大限度地减少非计划停机时间。 第四部分：数字化孪生（Digital Twin）的构建与应用 本书将数字化孪生技术视为未来智能制造的核心工具。我们从概念模型到实际构建流程进行了系统梳理。 首先，探讨了如何整合物理模型（如有限元分析FEA、计算流体力学CFD）与实时数据流，以创建高保真度的孪生体。重点分析了多物理场耦合仿真在复杂设备性能评估中的作用。接着，本书详细介绍了孪生体在不同生命周期阶段的应用：在设计阶段用于快速迭代和虚拟调试；在运营阶段用于实时性能监控、远程故障诊断和“What-if”情景分析；在退役阶段用于寿命评估和资源回收优化。书中展示了如何利用孪生体进行控制策略的离线优化和验证，避免对真实生产线造成风险。此外，还讨论了如何将区块链技术引入孪生数据管理，以确保数据溯源的不可篡改性和透明度。 第五部分：网络安全与系统可靠性工程 在高度互联的工业环境中，网络安全已成为保障生产连续性的首要任务。本章深入分析了工业控制系统（ICS）面临的主要安全威胁，如针对PLC、SCADA系统的恶意代码攻击和拒绝服务攻击。书中详细介绍了IEC 62443系列标准在工业网络安全架构设计中的指导作用，包括纵深防御体系的构建、网络分段策略（如ISA-95模型下的功能区域划分）和访问控制机制的实施。 此外，可靠性工程的内容涵盖了从系统设计阶段就植入容错和冗余机制。我们探讨了热备份、状态隔离以及故障注入测试（Fault Injection Testing）的方法，以验证系统的安全完整性等级（SIL）是否达到设计要求。针对软件的可靠性，书中还引入了形式化验证方法在关键控制逻辑中的应用，以数学严谨性确保软件行为的正确性。 全书配有丰富的图表、代码示例和行业案例，旨在帮助工程师和研究人员掌握这些前沿技术，推动工业系统的智能化、高效化和安全化转型。
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