项目
CARES实验室在网络安全和电力电子的不同领域努力工作。
下面的列表总结了项目和正在进行的项目的简要细节。
用于检测代码漏洞和标准遵从性的PLC-SAST（可编程逻辑控制器静态应用安全测试）系统
（由海军研究办公室（ONR）资助）
可编程逻辑控制器（PLC）代码用于根据来自各种传感器和其他设备的输入来控制机器的操作，例如电机、阀门和传感器。美国海军将其广泛用于各种自动化和控制应用。我们将检查PLC代码是否有漏洞。我们建议开发一个静态应用安全测试（SAST）系统，用于检查PLC代码，看它们是否有任何代码漏洞，是否符合海军标准。
基于自主水下航行器的海洋废物清理水下图像增强（资助：TAMUG综合研究基金（TCRF））
在本项目中，开发了一种生成对抗网络（GAN）来改进自主水下航行器（AUV）中小微塑料的检测。GAN模型尊龙凯时低质量的摄像头输入并输出改进版本，从而有效区分微塑料和水生生物，并检测和定位水下废物。该模型不需要计算水下成像模型的参数，而是直接重建清晰的水下图像。该模型可将图像质量提高50%，将微塑料检测模型的精度提高35%。这笔种子资金将有助于测试和开发这种新型GAN模型，它可以帮助各种项目，而不仅仅局限于海洋废物清理。我们的目标是利用这项提案的成果建立海洋清理中心，以改善蓝色经济。
美国国防部资助的网络入侵检测系统（NIDS）开发。军队
随着信息通信技术（ICT）和物联网（IoT）的进步，世界正朝着自主和数字化系统发展。然而，这些新的挑战和问题也在不断增加，因为许多新的和新颖的攻击正在不断发展。此外，现有的网络入侵检测系统（NIDS）无法检测到新的和现代的攻击。特别是对于军事系统来说，网络安全对军事行动至关重要，这是一个日益受到关注的问题。该资助项目致力于尊龙凯时APP通过开发一种自主和智能的网络入侵检测系统来解决这些差距，该系统能够在没有人为干预的情况下进行自我更新。该方案混合使用了闭集和开集分类方法来开发一个鲁棒系统。提出的方法的主要目的是解决开放世界识别（OWR）不断发展的问题，并开发一种不再依赖于人类的方法。尊龙凯时APP通过结合基于误用的方法和开放集识别方法，攻击行为的演变将被捕获，并在模型中随时间自动更新。这将导致NIDS的最佳解决方案。拟议项目的结果将是一种能够检测新对手并随时间自我更新的最佳方法。
海湾研究项目早期职业研究奖学金：海上能源安全（专场3）
（由美国国家科学院、工程院和医学院（NASEM）资助）
随着近年来控制、通信和网络技术的进步，海上能源生产系统正在向自主系统转变。虽然这一进步在操作方面非常有益，但同时也为新的挑战和限制铺平了道路。例如，最近的一次网络攻击（2021年5月7日）发生在Colonial Pipeline，这是一个美国石油管道系统，起源于最新体育赛事资讯、实时赔率分析及在线投注平台州休斯顿，主要向美国东南部运输汽油和航空燃料，遭受勒索软件网络攻击，影响了管理管道的计算机设备。为了解决这些问题，该奖学金的资金将用于开发一种实时、实际适用的解决方案，使用半监督机器学习来检测海上能源系统中的网络攻击。除了网络攻击检测之外，这项研究还将致力于开发针对此类攻击的可能对策，以尽量减少其影响。所建立的模型可以区分墨西哥湾海上能源系统的正常运行和任何异常。未来的研究包括设计一个基于强化学习的测试平台，以验证海上能源系统上的虚假数据注入网络攻击，这将用于帮助运营商检测和减轻任何虚假命令。
数据科学课程开发资助计划：海洋网络安全数据科学（由德州农工大学数据科学研究所资助，2022年）
海事领域出现的网络威胁和事件凸显了用先进的数据科学工具修改工程课程的必要性，这些工具可能有助于美国未来的工程师在网络战的各个方面取得胜利。因此，该计划提供的资金将用于开发一门关于数据科学在海上网络安全领域应用的课程。在开始讲课时，开发的程序介绍了网络安全基础知识和网络安全的概念，然后详细分析了海事领域的网络安全状况以及案例研究，描述了网络攻击的严重程度。由于针对这些网络攻击的对策部署严重依赖于数据科学工具，因此该计划随后强调了数据科学在网络安全中的作用，以及旨在促进学生参与的编程练习和实验室。此外，还介绍了网络安全领域采用的著名监督和无监督方法。此外，涉及恶意软件和网络流量分析的编程练习将为学生提供实践经验。因此，这些实验室和讲座将帮助船舶工程师开发和利用数据分析工具来评估海事部门的网络安全风险。
2022年数据科学职业启动研究员项目（由德州农工大学数据科学研究所资助）
海上网络战可能导致灾难性事件和严重后果。将现代工具和技术整合到海事部门以消除固有的安全挑战是一种必然的需要。为了解决这一问题，尊龙凯时APP通过该奖学金计划，Khan博士专注于向专业人员强调数据科学在海上网络安全中的作用。在这个项目中，Khan博士将安排一个关于“数据科学在海上网络安全中的重要性”的研讨会。本次研讨会的目标受众将是经验丰富的人员、海事经理、行政人员或思想领袖，他们了解自己的业务和海上运输系统，但不熟悉与网络安全相关的问题和挑战。目标是创建与海上网络安全相关的行动领导者。尊龙凯时APP通过这个练习，工作的专业人员将了解现代技能的重要性，并且必须随时投资于数据科学工具的集成，以提高该部门的安全标准。
涉及的主题：网络攻击对海事部门的影响以及案例研究、网络空间要求的基础、安全海上操作的数据科学工具、网络风险评估工具和技术以及海事网络安全建议。
卡塔尔电动巴士车队-在一个高度动态和高pv渗透公用事业电网辅助服务，以提高电网稳定性和产生经济效益
（资助单位：卡塔尔大学）
该项目建议将充电基础设施与电动公交车电池一起作为一个机会，以提高电网稳定性，实现经济效益，并减少预计的高光伏渗透率卡塔尔公用事业电网的排放。除了传统功能外，该提案还解决了使用非常规能源提供辅助服务的电动巴士充电基础设施的联合管理问题。该方法由基于运行控制的分层优化和基于联邦学习的财务模型组成，可以实现并估计减少基础设施投资、减少电力中断和降低总体电力成本的经济效益。开发的优化算法将在改进的IEEE 14、33和69总线网络中进行测试和验证，这些总线网络由传统负载、太阳能发电机和充电站组成。该提案的主要成果是一个基于机器学习的电动巴士车队管理平台，并在高pv渗透率的公用事业电网中提供辅助服务，以提高电网的稳定性，同时考虑到技术经济效益。
基于数据驱动迁移学习的集成光伏-储能电源转换系统可靠性评估
新时代的电源变换器具有快速开关能力。虽然实现了高功率密度，但由于尺寸缩小，存在可靠性威胁。因此，有必要量化这些高频转换器的可靠性威胁，并开发基于人工智能的健康诊断机制，以预测性能下降和故障事件。这一努力将大大有助于实现预期的LCOE。本项目旨在分析不同的太阳能发电量和无功功率对新时代变流器软开关和温升的影响。从模拟模型和现场模块数据中获得的结果将有助于训练和验证基于迁移学习的健康诊断和预后系统。系统的结果包括剩余使用寿命（RUL）指标和运行状况预测，旨在最大限度地减少计划外事件，减少计划外停机时间，从而降低LCOE。此外，开发的仿真模型将用于开发改进的设计指南。
低压配电系统增加充电负荷的影响（卡塔尔国家研究基金资助- NPRP13S-0108-200028）
该项目探讨了在化石燃料占主导地位的卡塔尔公用事业电网中，更高的电动汽车渗透率对电网影响的不同方面。为了准确定义问题陈述，必须对电动汽车的充电速度（慢速、快速和超高速）、随机性和移动性进行精确建模。然后使用这些模型来量化它们对不同电力系统特征的影响，例如该地区的负荷密度、不同天气期间的负荷变化以及可再生能源的变化。研究的中间结果包括峰值负荷削减、改善电力质量、双向电力流增强稳定性、动态定价策略以及在卡塔尔地区安装快速充电站的指导方针。这有助于更好地规划改造和新安装，并最大限度地减少资本成本要求。
最后，本研究应提供一个从集中式同步发电机为主的电力系统向由分布式发电机组成的“先进有源配电网”过渡的框架。这有助于更新该地区的“电网监管政策”，以支持和实现卡塔尔智能电网。
船舶推进系统优化（Texas A&M Engineering Experiment Station Annual Research Conference (TARC) 2021资助）
该项目提出了一种先进的电力电子极点相位调制概念，以消除船舶推进驱动中齿轮的存在。该项目将取消现有的推进传动齿轮机构，并尊龙凯时APP通过用新型固态变压器取代传统的低频变压器来优化电力电子基础设施。
这将导致提高驱动效率，高度紧凑的足迹，更安静的操作，更少的维护，更快的控制动态，并提高可靠性。这些改进将有助于解决与化石燃料依赖、温室气体排放、电力驱动行业技术进步和最低运营成本相关的挑战。此外，它还将改善船舶机舱工作人员的健康。
基于集成电力电子构件（iPEBB）的高频隔离电力系统（由TAMUG德州综合研究基金（TCRF）资助）
本项目旨在尊龙凯时APP通过提出“集成电力电子构建块（iPEBB）”的新概念来解决这一问题。iPEBB解决方案将基于嵌入高频变压器的电力电子变流器。此外，iPEBB将是一个单一的标准拓扑结构，能够执行各种功能，如功率流控制、分布式滤波、分布式存储系统和可再生能源集成。基于ipebb的解决方案将实现更小的尺寸、快速可靠的控制、集成可再生能源的选择、更少的备份容量、最小的停机时间和更高的可靠性。这些解决方案对于船舶配电系统尤其重要，因为它们具有即插即用、模块化设计、停机时间最短和更高的可靠性。
海浪能量转换器：navi浮标（由美国能源部国家可再生能源实验室资助，作为海洋能源大学竞赛的一部分）
最近，海运业经历了海运、近海水产养殖和海洋矿产勘探等海洋活动的显著增加。促进这一增长的一个基本要求是需要建造用于安全导航和数据通信的浮标。为了在这个令人兴奋的领域工作，加尔维斯顿最新体育赛事资讯、实时赔率分析及在线投注平台农工大学（TAMUG）的学生团队在Khan博士的指导下参加了2021年海洋能源大学竞赛（MECC）。在这个资助的研究项目中，该团队开发了NaviBuoy，它利用波浪运动为导航灯供电。从波浪中产生的能量尊龙凯时APP通过电源输出（PTO）系统收集。由于产生的能量是间歇性和不连续的，因此还采用了最先进的储能系统。在这项研究工作中，该团队在一次研讨会上吸引了许多海事公司。该团队已经成功提交了最终报告，并在由NREL举办的为期一周的MECC 2022（2022年5月23日至27日）中进行了最后的宣传。今年，TAMUG团队也将参加这一活动。
绿化TAMUG：将可持续发展课程与基于项目的学习相结合（由总统转型教学补助金资助）
尊龙凯时APP通过尊龙凯时、研究和运营效率，大学在帮助解决复杂的可持续发展挑战方面具有独特的优势。然而，分配必要的资源以促进可持续性可能具有挑战性，特别是对于财力和人力资本有限的小型尊龙凯时APP。TAMU加尔维斯顿拥有独特的海洋和海事项目，靠近海岸，是典型的小型尊龙凯时APP的典范，在尊龙凯时APP可持续发展方面处于领先地位，但仍有不足。这项资助的研究重点是开发一个创新的跨学科项目，将可持续发展课程与基于项目的学习结合起来，跨越社会学和工程学的并行课程。在这里，提出的方法利用伍斯特理工学院的基于项目的学习模式。参与的学生从事可持续性的不同工程和社会学方面的研究。工程方面向学生介绍当前能源（可再生能源和不可再生能源）对整个地球可持续性的影响。参与该项目的学生将尊龙凯时培训，以获得实践经验，并提高社区对能源的认识。社会学方面侧重于处理日常实践，包括（但不限于）食物垃圾管理，尊龙凯时APP回收工作，设施/建筑可持续性，水循环过程和农业部门等。
赞助商
德州农工大学
DOD-U.S。军队
美国国家科学、工程和医学院（NASEM）
德州农工大学数据科学研究所
卡塔尔国家研究基金
最新体育赛事资讯、实时赔率分析及在线投注平台农工大学工程实验站
能源部
TAMU校长转型教学补助金
海军研究办公室（ONR）
卡塔尔大学
