Au cours de la dernière décennie, l'industrie du service informatique s'est métamorphosée afin de répondre à des besoins client croissants en termes de disponibilité, de performance ou de capacité de stockage des systèmes informatisés. Afin de faire face à ces demandes, les hébergeurs d'infrastructures ont naturellement adopté le partage de systèmes où les charges de travail de différents clients sont exécutées simultanément. Cette technique, mutualisant les ressources à disposition d'un système entre les utilisateurs, permet aux hébergeurs de réduire le coût de maintenance de leurs infrastructures, mais pose des problèmes d'interférence de performance et d'équité d'accès aux ressources. Nous désignons par le terme systèmes partagés best-effort les systèmes dont la gestion de ressources est centrée autour d'une maximisation de l'usage des ressources à disposition, tout en garantissant une répartition équitable entre les différents utilisateurs. Dans ce travail, nous soulignons la possibilité pour un utilisateur abusif d'attaquer les ressources d'une plateforme partagée afin de réduire de manière significative la qualité de service fournie aux autres utilisateurs concurrents. Le manque de métriques génériques aux différentes ressources, ainsi que le compromis naturel entre équité et optimisation des performances forment les causes principales des problèmes rencontrés dans ces systèmes. Nous introduisons le temps d'utilisation comme métrique générique de consommation des ressources, métrique s'adaptant aux différentes ressources gérées par les systèmes partagés best-effort. Ceci nous amène à la spécification de couches de contrôles génériques, transparentes et automatisées d'application de politiques d'équité garantissant une utilisation maximisée des ressources régulées. Notre prototype, implémenté au sein du noyau Linux, nous permet d'évaluer l'apport de notre approche pour la régulation des surcharges d'utilisation mémoire. Nous observons une amélioration significative de la performance d'applications typiques des systèmes partagés best-effort en temps de contention mémoire. De plus, notre technique borne l'impact d'applications abusives sur d'autres applications légitimes concurrentes, puisque l'incertitude sur les durées d'exécution est naturellement amoindrie. / Over the last ten years, the IT services industry has gone through major transformations, to comply with customers ever-growing needs in terms of availability, performance or storage capabilities of IT infrastructures. In order to cope with this demand, IT service providers tend to use shared systems, executing mutiple workloads from distinct customers simultaneously on the same system. This technique allows service providers to reduce the maintenance cost of their infrastructure, by sharing the resources at their disposal and therefore maximizing their utilization. However, this assumes that the system is able to prevent arbitrary workloads from having significant impact on other workloads' performance. In this scenario, the operating system's resource multiplexing layer tries to maximize resource consumption, as well as enforcing a fair distribution among users. We refer to those systems as best-effort shared systems. In this work, we show that malicious users may attack a shared system's resources, to significantly reduce the quality of service provided to other concurrent users. This issue of resource control layers in shared systems can be linked to the lack of generic accounting metrics, as well as the natural trade-off that such systems have to make between fairness and performance optimization. We introduce the utilization time as a generic accounting metric, which can be applied to the different resources typically managed by best-effort shared systems. This metric allows us to design a generic, transparent and automated resource control layer, which enables the specification of simple resource management policies centered around fairness and resource consumption maximization. We applied this approach to the swap subsystem, a traditional operating system bottleneck, and implemented a prototype within the Linux kernel. Our results show significative performance enhancements under high memory pressure, for typical workloads of best-effort shared systems. Moreover, our technique bounds the impact of abusive applications on other legit applications, as it naturally reduces uncertainties over execution duration.

An den Membranwänden von Dampferzeugern treten häufig Beläge auf. Da moderne Energiepolitik unter anderem zu flexiblem Einsatz der Kraftwerke in Teil- und Volllast oder dem Einsatz von Brennstoffmischungen führt, ändern sich diese Beläge in ihrer Menge und Beschaffenheit ständig. Es gibt eine Vielzahl an Reinigungsmethoden, um die Beläge zu entfernen. Für deren optimalen Einsatz sind tiefer gehende Kenntnisse über die Ablagerungen notwendig. Deswegen gibt es verschiedene Modelle zur Bilanzierung des Verdampfers und Sensoren, mit denen die Belagssituation erfasst werden kann. Diese sitzen allerdings meist so, dass sie einen lokal begrenzten Bereich erfassen. Die Bilanzmodelle sind in der Regel auf den gesamten Verdampfer ausgerichtet, sodass man nur Aussagen über dessen Gesamteffizienz erhält und kein Urteil über die Belagsbeschaffenheit fällen kann. Mit den Sensoren lässt sich zwar gut erkennen, wo sich Ablagerungen befinden, aber nur bei wenigen ist eine verlässliche Bewertung über den vorherrschenden Typ der Ablagerung möglich. Ursache ist, dass sie nur auf die Messung eines Effektes ausgerichtet sind. Um diesem Problem entgegenzuwirken, ist die Kopplung einer Bilanzierung mit einem oder mehreren Sensoren als Stützstellen zweckmäßig. Die vorliegende Arbeit nutzt eine weit verbreitete Messmethode, die Messung der Temperatur an Rohrscheitel und Steg der Membranwandaußenseite, um zunächst lokale Bilanzmodelle aufzustellen, welche den Verdampfer nicht nur als Gesamtsystem, sondern in Ebenen aufgeteilt beschreiben. Die Bilanzmodelle umfassen sowohl den Wasser-Dampf-Kreislauf als auch den Feuerraum je eines unterkritischen und eines überkritischen Dampferzeugers. Sie geben Aufschluss über Temperaturverteilungen und die örtlich dem Wasser-Dampf-Kreislauf zugeführte Wärme. Zusätzlich liefern sie eine Prognose für die Belagsverteilung über der Verdampferhöhe. Beide Modelle werden in realen Kraftwerken angewendet. Das Bilanzmodell für den unterkritischen Dampferzeuger findet in einem Müllheizkraftwerk (MHKW) und das überkritische Bilanzmodell in einem Braunkohlekraftwerk Anwendung. Zur Validierung werden die Bilanzmodelle im Rahmen der Arbeit je mit bereits im Einsatz befindlichen globalen Bilanzmodellen und im Fall des überkritischen Dampferzeugers zusätzlich mit einer weiteren ebenenweisen Bilanzierung verglichen. Um weitere Informationen zu erhalten, sind diese Bilanzmodelle mit den Rohrscheitel- und Stegtemperatursignalen gekoppelt, sodass sie Informationen für einen Ablagerungssensor liefern. Dieser berechnet den lokal auftretenden Belagswiderstand. Der Sensor basiert auf der Fourier’schen Wärmeleitungsgleichung und berechnet auftretende Wärmeströme mit der Methode der finiten Volumen (FVM). Die Verwendung des Sensors ist nicht nur auf ebene Wänden beschränkt, sondern auch für die Rohr-Steg-Geometrie von Membranwänden möglich. Um mit dem Sensor realitätsnahe Ergebnisse zu erhalten, werden Effekte wie Verschattung durch die Geometrie sowie Strahlung im Spalt hinterlüfteter Platten berücksichtigt. Die Validierung des Sensors erfolgt durch eine präparierte Feuerfestplatte, in welche Thermoelemente eingelassen sind. Dieser Aufbau wird mittels Sensor simuliert und das berechnete Temperaturfeld mit den Messdaten verglichen. Um Informationen über den Belagswiderstand erhalten zu können, ist der Ablagerungssensor mit Reglern ausgerüstet, welche über das Temperatursignal am Steg oder das Temperaturdifferenzsignal zwischen Rohrscheitel und Steg als Sollwert den Istwert der Belagsdicke, der Temperaturleitfähigkeit oder andere Werte regeln können. Mithilfe des Sensors kann so der Aufbau des Belags über der Reisezeit des MHKWs bestimmt werden. Zusätzlich wird der Ablagerungssensor eingesetzt, um mögliche Umbaumaßnahmen zu bewerten. Auch für den überkritischen Dampferzeuger lassen sich verschiedene Belagssituationen nachbilden. Im Rahmen der Arbeit sind dafür verschiedene Fälle gezeigt. Im Abschluss wird vorgestellt, wie der Ablagerungssensor in den Betrieb einer Realanlage integriert werden könnte.:Abkürzungs- und Symbolverzeichnis VII 1 Einleitung, Problem- und Zielstellung der Arbeit 1 2 Einordnung von Dampferzeugern 3 3 Erfassung der Belagssituation, ihrer Ursachen und ihrer Auswirkungen 9 3.1 Diskontinuierliche Sensormesssysteme zur Erfassung der Belagssituation 12 3.2 Kontinuierliche Messsysteme zur Erfassung der Belagssituation 14 3.3 Thermodynamische Bilanzierung 19 3.3.1 Thermodynamische Betrachtung des Dampferzeugerwirkungsgrades 20 3.3.2 Unterkritische Kesselanlagen 22 3.3.3 Überkritische Kesselanlagen 23 3.4 Kombinierte Systeme 25 4 Bilanzierung des Wasser-Dampf-Kreislaufes und des Feuerraumes zur Bestimmung der Wärmeauskopplung 29 4.1 Bilanzierung vom Feuerraum zum Wasser-Dampf-Kreislauf 30 4.1.1 Bilanzierung des Feuerraumes 30 4.1.2 Bilanzierung des Wasser-Dampf-Kreislaufes 34 4.2 Bilanzierung vom Wasser-Dampf-Kreislauf zum Feuerraum 37 4.2.1 Bilanzierung des Wasser-Dampf-Kreislaufes 37 4.2.2 Bilanzierung des Feuerraums 39 5 Entwicklung eines Ablagerungssensors für zugestellte und nicht-zugestellte Membranwände 43 5.1 Zielstellung 43 5.2 Modellansätze 44 5.2.1 Rahmenbedingungen und Zielstellung für einen Ablagerungssensor eines unterkritischen Dampferzeugers 47 5.2.2 Rahmenbedingungen und Zielstellung für einen Ablagerungssensor eines überkritischen Dampferzeugers 48 5.3 Einordnung des Programms im Kraftwerk 51 5.4 Programm-Aufbau 51 V Inhaltsverzeichnis 5.5 Notwendige Rand- und Anfangsbedingungen sowie Eingangsparameter 53 6 Einsatz der Bilanzmodelle und des Ablagerungssensors 55 6.1 Bilanzierung unterkritischer Kesselanlagen am Beispiel eines Müllheizkraftwerks 55 6.1.1 Belagssituation und Schutzmaßnahmen 55 6.1.2 Vorhandene Messtechnik 56 6.1.3 Bilanzmodell von Feuerraum und Wasser-Dampf-Kreislauf 57 6.1.4 Anwendung des Ablagerungssensors auf hinterlüftete Platten 63 6.1.5 Auswertung und Handlungsempfehlung für den Naturumlaufkessel 75 6.2 Bilanzierung überkritischer Kesselanlagen am Beispiel eines Braunkohle-befeuerten Kraftwerks 77 6.2.1 Das Kraftwerk 77 6.2.2 Vorhandene Messtechnik 79 6.2.3 Bilanzierungen mit Realdaten 80 6.2.4 Bewertung der Ergebnisse 85 6.2.5 Validierung der Ergebnisse 87 6.2.6 Bilanzierung der Verdampferwand mit dem Ablagerungssensor 89 6.2.7 Simulation mit realen Messwerten 95 6.2.8 Auswertung und Handlungsempfehlung für den überkritischen Dampferzeuger 101 7 Zusammenfassung und Ausblick 103 Literatur 105 Abbildungsverzeichnis 113 Tabellenverzeichnis 117 Anhang 118 A Berechnungsmethoden für die Bilanzmodelle 119 A.1 Vergasungsrechnung 119 A.2 Wärmeauskopplung nach Doležal 122 A.3 Berechnung von Wärmeübergangskoeffizienten 122 A.4 Berechnung der Umlaufzahl 124 A.5 Wärmeübergang wasserseitig 125 A.6 Widerstandsberechnung 129 B Ergebnisse aus der Bilanzierung des überkritischen Dampferzeugers 131 B.1 22.01.2020 3:46 Uhr 131 B.2 22.01.2020 7:30 Uhr 132 B.3 29.01.2020 17:20 Uhr 134 B.4 02.02.2020 15:38 Uhr 135 B.5 07.02.2020 12:11 Uhr 136 C Befehlsreferenzen für den Ablagerungssensor 139 / Deposits stick to the surface of evaporators in steam generators. Modern energy politics force power plants to operate flexible, under full and partial load or to use fuel mixtures. These necessities influence the deposits in amount and structure. Thus, numerous cleaning methods exist to remove them. For optimal use of these cleaning methods, a deeper knowledge about the deposits is necessary. Hence, different models were developed to balance the evaporator, whereas sensors trace the deposit situation, though these sensors are mostly limited to local spots. Normally, the models balance the whole evaporator as one boundary system making assessment of the overall efficiency possible, while local deposit structures cannot be detected. In contrast, the sensors serve for detecting the deposits locally. Yet, the classification of the deposit type is not possible for most sensor types, nonetheless. Reason is the limitation to one specific effect. A coupling of both the balancing model and one or more sensors may help in counteracting that problem. The present work uses a widely established measurement method: the measurement of temperature both at tube crown and bridge via thermo couples. They serve for setting up balancing models that split the evaporator in several segments. These models incorporate combustion chamber as well as water-steam-cycle of each an undercritical and a supercritical steam generator. They shed light on temperature distribution throughout the evaporator height and the heat supplied to the water-steam-cycle. Additionally, they provide a height-dependent prediction of the deposit distribution. Both the model for an undercritical and the one for a supercritical steam generator are applied to existing power plants. The undercritical model is used to analyze a municipal waste incinerator, whereas the supercritical model assesses a lignite-fired power plant. They are validated with already established global balancing models. Furthermore, an existing levelwise online balancing tool was applied to the supercritical steam generator and was compared for validation. For further information, a coupling of the balancing models with the temperature measurement signal was realized, which provides additional information used by a deposit sensor. This sensor calculates the locally occurring deposit resistance. It is based on Fourier’s heat equation and calculates by use of a finite volume method. The sensor is not limited to even walls, but can be applied to membrane walls as well. Effects like shadowing of the 2D-geometry or gap radiation are implemented to gain realistic results. Validation is realized with a primed tile, having ingrained thermo couples. The tile is reproduced geometrically with the deposit sensor and calculated. The resulting temperature field may be compared to the measured values. For further information about the deposit, the deposit sensor also includes controllers, adjusting deposit thickness, thermal diffusivity or other parameters. Reference values are the temperature signal at crown and bridge. By use of the sensor, the deposit growth inside the incinerator is evaluated during its travel time. Additionally, the sensor helps in judging over potential changes in reconstruction works. Within the supercritical steam generator, an assessment of the deposit situation is likewise possible. In the current thesis, different deposit setups are implemented. Finally, a possible integration of the sensor into the process control is presented.:Abkürzungs- und Symbolverzeichnis VII 1 Einleitung, Problem- und Zielstellung der Arbeit 1 2 Einordnung von Dampferzeugern 3 3 Erfassung der Belagssituation, ihrer Ursachen und ihrer Auswirkungen 9 3.1 Diskontinuierliche Sensormesssysteme zur Erfassung der Belagssituation 12 3.2 Kontinuierliche Messsysteme zur Erfassung der Belagssituation 14 3.3 Thermodynamische Bilanzierung 19 3.3.1 Thermodynamische Betrachtung des Dampferzeugerwirkungsgrades 20 3.3.2 Unterkritische Kesselanlagen 22 3.3.3 Überkritische Kesselanlagen 23 3.4 Kombinierte Systeme 25 4 Bilanzierung des Wasser-Dampf-Kreislaufes und des Feuerraumes zur Bestimmung der Wärmeauskopplung 29 4.1 Bilanzierung vom Feuerraum zum Wasser-Dampf-Kreislauf 30 4.1.1 Bilanzierung des Feuerraumes 30 4.1.2 Bilanzierung des Wasser-Dampf-Kreislaufes 34 4.2 Bilanzierung vom Wasser-Dampf-Kreislauf zum Feuerraum 37 4.2.1 Bilanzierung des Wasser-Dampf-Kreislaufes 37 4.2.2 Bilanzierung des Feuerraums 39 5 Entwicklung eines Ablagerungssensors für zugestellte und nicht-zugestellte Membranwände 43 5.1 Zielstellung 43 5.2 Modellansätze 44 5.2.1 Rahmenbedingungen und Zielstellung für einen Ablagerungssensor eines unterkritischen Dampferzeugers 47 5.2.2 Rahmenbedingungen und Zielstellung für einen Ablagerungssensor eines überkritischen Dampferzeugers 48 5.3 Einordnung des Programms im Kraftwerk 51 5.4 Programm-Aufbau 51 V Inhaltsverzeichnis 5.5 Notwendige Rand- und Anfangsbedingungen sowie Eingangsparameter 53 6 Einsatz der Bilanzmodelle und des Ablagerungssensors 55 6.1 Bilanzierung unterkritischer Kesselanlagen am Beispiel eines Müllheizkraftwerks 55 6.1.1 Belagssituation und Schutzmaßnahmen 55 6.1.2 Vorhandene Messtechnik 56 6.1.3 Bilanzmodell von Feuerraum und Wasser-Dampf-Kreislauf 57 6.1.4 Anwendung des Ablagerungssensors auf hinterlüftete Platten 63 6.1.5 Auswertung und Handlungsempfehlung für den Naturumlaufkessel 75 6.2 Bilanzierung überkritischer Kesselanlagen am Beispiel eines Braunkohle-befeuerten Kraftwerks 77 6.2.1 Das Kraftwerk 77 6.2.2 Vorhandene Messtechnik 79 6.2.3 Bilanzierungen mit Realdaten 80 6.2.4 Bewertung der Ergebnisse 85 6.2.5 Validierung der Ergebnisse 87 6.2.6 Bilanzierung der Verdampferwand mit dem Ablagerungssensor 89 6.2.7 Simulation mit realen Messwerten 95 6.2.8 Auswertung und Handlungsempfehlung für den überkritischen Dampferzeuger 101 7 Zusammenfassung und Ausblick 103 Literatur 105 Abbildungsverzeichnis 113 Tabellenverzeichnis 117 Anhang 118 A Berechnungsmethoden für die Bilanzmodelle 119 A.1 Vergasungsrechnung 119 A.2 Wärmeauskopplung nach Doležal 122 A.3 Berechnung von Wärmeübergangskoeffizienten 122 A.4 Berechnung der Umlaufzahl 124 A.5 Wärmeübergang wasserseitig 125 A.6 Widerstandsberechnung 129 B Ergebnisse aus der Bilanzierung des überkritischen Dampferzeugers 131 B.1 22.01.2020 3:46 Uhr 131 B.2 22.01.2020 7:30 Uhr 132 B.3 29.01.2020 17:20 Uhr 134 B.4 02.02.2020 15:38 Uhr 135 B.5 07.02.2020 12:11 Uhr 136 C Befehlsreferenzen für den Ablagerungssensor 139

Dissertation thesis falls within the area of indoor climate and deals with a hydraulics of heating systems, mainly with the hydraulic separator. This earlier widely used element of the heating system, which hydraulically separates heat source and heat appliance, is nowadays in the heating systems based on condensation technologies inappropriate, as the results obtained from experimental measurements show. This findings also well correlate with own theoretical solution based on the calorimetric equation. Conclusion of the dissertation thesis shows fact that in case of imbalance flow rate between heat source and heat appliance adverse warming of return pipe water in the heating system with hydraulics separátor is caused. This effect in practice reduces the efficiency of heat production and expected condensation process of flue gas is discontinued.

L'efficacité énergétique constitue l'objectif clef pour la conception des protocoles de communication pour des réseaux de capteurs radio multi-sauts. Beaucoup d'efforts ont été réalisés à différents niveaux de la pile protocolaire à travers des algorithmes d'agrégation spatiale et temporelle des données, des protocoles de routage efficaces en énergie, et des couches d'accès au médium avec des mécanismes d'ordonnancement permettant de mettre la radio en état d'endormissement afin d'économiser l'énergie. Pour autant, ces protocoles utilisent de façon importante des paquets de contrôle et de découverte du voisinage qui sont coûteux en énergie. En outre, cela se fait très souvent sans aucune interaction entre les différentes couches de la pile. Ces travaux de thèse s'intéressent donc particulièrement à la problématique de l'énergie des réseaux de capteurs à travers des protocoles de routage et d'accès au médium. Les contributions de cette thèse se résument de la manière suivante : Nous nous sommes tout d'abord intéressés à la problématique de l'énergie au niveau routage. Dans cette partie, les contributions se subdivisent en deux parties. Dans un premier temps, nous avons proposé une analyse théorique de la consommation d'énergie des protocoles de routage des réseaux radio multi-sauts d'appréhender au mieux les avantages et les inconvénients des uns et des autres en présence des modèles de trafic variables, un diamètre du réseau variable également et un modèle radio qui permet de modéliser les erreurs de réception des paquets. À l'issue de cette première étude, nous sommes parvenus à la conclusion que pour être économe en énergie, un protocole de routage doit avoir des approches similaires à celle des protocoles de routage géographique sans message hello. Puis, dans un second temps, nous introduisons une étude de l'influence des stratégies de relayage dans un voisinage à 1 saut sur les métriques de performance comme le taux de livraison, le nombre de messages dupliqués et la consommation d'énergie. Cette étude est suivie par une première proposition de protocole de routage géographique sans message hello (Pizza-Forwarding (PF)) exploitant des zones de relayage optimisées et sans aucune hypothèse sur les propriétés du canal radio. Dans le but de réduire considérablement la consommation de PF, nous proposons de le combiner avec une adaptation d'un protocole MAC asynchrone efficace en énergie à travers une approche transversale. La combinaison de ces deux approches montre un gain significatif en terme d'économie d'énergie avec des très bon taux de livraison et cela quels que soient les scénarios et la nature de la topologique. / Energy-efficient communication protocol is a primary design goal for Wireless Sensor Networks (WSNs). Many efforts have been done to save energy anywhere in the protocol stack through temporal and spatial data aggregation schemes, energy-aware routing protocols, activity scheduling and energy-efficient MAC protocols with duty cycle. However both control packets and beacons remain which induces a huge waste energy. Moreover, their design follows the classical layered approach with the principle of modularity in system development, which can lead to a poor performance in WSNs. This thesis focuses on the issues of energy in WSNs through energy-efficient routing and medium access control protocols. The constributions of this thesis can be summarized as follows: First, we are interested on the energy issues at the routing layer for multihop wireless sensor networks (WSNs). We propose a mathematical framework to model and analyze the energy consumption of routing protocols in multihop WSNs by taking into account the protocol parameters, the traffic pattern and the network characteristics defined by the medium channel properties, the dynamic topology behavior, the network diameter and the node density. In this study, we show that Beacon-less routing protocol should be a best candidate to save energy in WSNs. We investigate the performance of some existing relay selection schemes which are used by Beacon-less routing protocols. Extensive simulations are proposed to evaluate their performance locally in terms of packet delivery ratio, duplicated packet and delay. Then, we extend the work in multihop wiriless networks and develop an optimal solution, Enhanced Nearest Forwarding within Radius, which tries to minimize the per-hop expected number of retranmissions in order to save energy. We present a new beaconless routing protocol called Pizza-Forwarding (PF) without any assumption on the radio environment: neither the radio range nor symmetric radio links nor radio properties (shadowing, etc.) are assumed or restricted. A classical greedy mode is proposed. To overcome the hole problem, packets are forwarded to an optimal node in the two hop neighbor following a reactive and optimized neighborhood discovery. In order to save energy due to idle listening and overhearing, we propose to combine PF's main concepts with an energy-efficient MAC protocol to provide a joint MAC/routing protocol suitable for a real radio environment. Performance results lead to conclude to the powerful behavior of PFMAC.

The aim of the thesis is to design a system based on wirelessly comunicating devices that will be able to record an information about persons presesce in certain area. Aquired data will served for evaluation of the area lighting system efficiency. Partial goals related to this work are: to analyze electricity consumption mesaurement methods, to analyze presence and movement detection methods, to analzye wireless communication methods, to desin system's HW and SW including realization, to put system into a real operation and finally, to evaluate measured data.