一种梯度绝缘子的设计方法、系统及装置

技术领域

本申请属于高电压电力设备制备技术领域，尤其涉及一种梯度绝缘子的设计方法、系统及装置。

背景技术

绝缘子广泛应用于架空输电线路中，可支持和固定带电导体，并与地绝缘，或置于多个带电导体之间进行绝缘。然而在实际使用过程中，由于绝缘子在外部电场作用下，其内部少量载流子定向移动形成电流，导致绝缘子呈带电现象，极易发生固体绝缘子沿面闪络事故，严重影响电力系统的安全稳定运行。现有研究普遍认为，固体绝缘子表面电场分布不均匀，以及局部电场过高会使绝缘子表面产生放电，进而发展为沿面闪络。因此，提升固体绝缘子的绝缘性能，防止其发生沿面闪络，已经成为制约电力设备发展的关键问题。

为解决这一问题，近年来技术人员尝试通过改善绝缘子几何结构的方法来优化绝缘子沿面电场分布，然而实际使用过程中，其优化效果有限，且复杂的几何结构增加了制造的成本和难度，且实用性不高。

发明内容

本申请实施例提供了一种梯度绝缘子的设计方法、系统及装置，能够在不改变绝缘子几何结构的基础上，有效改善梯度绝缘子的沿面电场分布和缓解局部电场集中现象，提高固体绝缘子的绝缘性能，减少梯度绝缘子沿面闪络的发生，从而确保了电力系统的安全稳定运行。

第一方面，本申请实施例提供了一种梯度绝缘子的设计方法，包括：

获取第一介电常数，所述第一介电常数用于表征采用点阵材料的梯度绝缘子的介电常数；

基于所述第一介电常数进行优化处理，得到第二介电常数，所述第二介电常数用于表征经过优化处理后所述绝缘子的介电常数；

将所述第二介电常数输入第一预测模型，获得第一半径，所述第一预测模型是基于梯度绝缘子的桁架半径样本数据和梯度绝缘子的介电常数样本数据训练得到的，所述第一半径是所述第二介电常数对应的桁架半径；

基于所述第一半径，生成梯度绝缘子的三维结构模型，所述三维结构模型用于生成点阵梯度绝缘子。

在本申请实施例中，通过利用优化处理后的第二介电常数计算第一半径，并基于所述第一半径生成梯度绝缘子的三维结构。相较于调整绝缘子几何结构的方式，本申请提供的梯度绝缘子设计方法并不改动原有梯度绝缘子结构，而是将介电常数与桁架半径相关联，通过对其上的介电常数分布进行调整，进而利用调整后的介电常数定量调整绝缘子尺寸。这种方式可以有效优化绝缘子的沿面电场分布，降低三结合点处电场集中，从而大幅提升绝缘子的绝缘性能，有效降低了绝缘子因沿面闪络而被损毁的可能性。

在一种可能的实现方式里，所述对所述第一介电常数进行优化处理，得到第二介电常数，包括：

基于目标函数，对第一虚拟密度进行优化，得到第二虚拟密度，所述第一虚拟密度与所述第一介电常数相关；

获取映射关系，所述映射关系至少包括第二介电常数和第二虚拟密度的对应关系；

通过所述映射关系和所述第二虚拟密度，获取所述第二介电常数。

在一种可能的实现方式里，所述目标函数至少包括固体各向同性材料惩罚插值模型和梯度惩罚项。

基于SIMP使第一虚拟密度的数值尽可能趋近0或1，可以有效降低后续加工制造绝缘子的难度；以及在优化过程中，当绝缘子的某处区域第一介电常数分布太过复杂(例如，棋盘格或锯齿形界面)时，梯度惩罚项可简化此处区域的第一介电常数分布，从而有效抑制数值不稳定性。

在一种可能的实现方式里，所述目标函数满足下式：

findρ＝{ρ

s.t.ε＝(ε

其中，ρ为第一虚拟密度，n为微小单元的个数；f

在一种可能的实现方式里，在将所述第二介电常数输入第一预测模型之前，所述方法还包括：

获取样本数据，所述样本数据包括梯度绝缘子的介电常数、梯度绝缘子的桁架半径；

根据桁架材料介电常数、填料材料介电常数，以及所述样本数据，通过前馈神经网络进行拟合训练，获得所述第一预测模型。

通过建立第一预测模型的方式，可以精准预测梯度绝缘子的介电常数，从而节省仿真计算时间；还可以基于梯度绝缘子的介电常数与梯度绝缘子的桁架半径之间的数学关系，获得精确的桁架半径取值，为生成梯度绝缘子的三维结构模型奠定坚实基础。

在一种可能的实现方式里，所述方法还包括：

基于桁架材料介电常数、填料材料介电常数、第二半径，获得点阵单胞的总电场能量，所述点阵单胞为梯度绝缘子的基本组成单元；

根据第一高度、第一面积、第一电压、真空介电常数、所述总电场能量，获取所述第一介电常数，其中所述第一高度用于表征所述点阵单胞的高度值，所述第一面积用于表征所述点阵单胞的上表面积，所述第一电压用于表征施加在所述点阵单胞上下边界的电压值。

通过有限元方法获取第一介电常数的方式，不仅可以精准仿真得到第一介电常数的取值，避免了耗费大量时间精力进行测试的情况；而且可以为后续训练第一预测模型提供样本数据。

在一种可能的实现方式里，所述第一介电常数满足下式：

其中，ε

第二方面，本申请实施例提供了一种梯度绝缘子的设计系统，包括：获取单元、优化单元、生成单元；

其中，所述获取单元，用于获取第一介电常数，所述第一介电常数用于表征采用点阵材料的梯度绝缘子的介电常数；

所述优化单元，用于基于所述第一介电常数进行优化处理，得到第二介电常数，所述第二介电常数用于表征经过优化处理后所述绝缘子的介电常数；

所述获取单元，还用于将所述第二介电常数输入第一预测模型，获得第一半径，所述第一预测模型是基于梯度绝缘子的桁架半径样本数据和梯度绝缘子的介电常数样本数据训练得到的，所述第一半径是所述第二介电常数对应的桁架半径；

所述生成单元，用于基于所述第一半径，生成梯度绝缘子的三维结构模型，所述三维结构模型用于生成点阵梯度绝缘子。

第三方面，本申请实施例提供了一种梯度绝缘子的设计装置，包括：包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序。具体地，所述处理器执行所述计算机程序时实现上述第一方面或第一方面的任意可能的实现方式中的方法。

第四方面，本申请实施例提供了一种计算机可读存储介质，包括：所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现上述第一方面所述方法的步骤。

第五方面，本申请实施例提供了一种计算机程序产品，当计算机程序产品在梯度绝缘子的设计装置上运行时，使得梯度绝缘子的设计装置执行上述第一方面中任一项所述的梯度绝缘子的设计方法。

可以理解的是，上述第二方面至第五方面的有益效果可以参见上述第一方面中的相关描述，在此不再赘述。

在本申请实施例中，通过梯度绝缘子的第二半径，获得第一介电常数，再以优化梯度绝缘子的沿面电场分布和缓解局部电场集中为优化目标，通过目标函数对第一介电常数进行优化处理，得到第二介电常数；为精准调控介电常数分布，通过建立绝缘子的介电常数和绝缘子的桁架半径的数学关系，该第二介电常数输入到第一预测模型中计算第一半径，最后基于该第一半径生成梯度绝缘子的三维结构模型。相比于改善绝缘子几何结构的方法，本申请提供的设计方法可以在不改变绝缘子尺寸外形的基础上，通过定量调整第一半径的方式，使得梯度绝缘子上的第二介电常数呈连续高精度的梯度变化。并且基于本申请的技术方案制备的绝缘子在实际使用过程中能实现最优电场调控，从而极大提升绝缘子的闪络电压，提高绝缘子的绝缘性能。此外，基于本申请实施提供的设计方法还有利于促进电力设备的小型化发展。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本申请实施例提供的一种梯度绝缘子的设计方法的流程示意图；

图2为本申请实施例提供的点阵单胞结构的平面示意图；

图3是本申请实施例提供的第一预测模型的结构框图；

图4为本申请实施例提供的第一预测模型评估示例图；

图5为本申请实施例提供的数据点旋转角度的示意图；

图6是本申请实施例提供的拓扑优化处理的流程示意图；

图7是本申请实施例提供的梯度绝缘子的三维结构模型的创建示例图；

图8是本申请实施例提供的二维结构绝缘子的测试示例图；

图9是本申请实施例提供的三维结构绝缘子的测试示例图；

图10是本申请实施例提供的一种梯度绝缘子的设计系统的结构框图；

图11是本申请实施例提供的一种梯度绝缘子的设计装置的结构示意图。

具体实施方式

以下描述中，为了说明而不是为了限定，提出了诸如特定系统结构、技术之类的具体细节，以便透彻理解本申请实施例。然而，本领域的技术人员应当清楚，在没有这些具体细节的其它实施例中也可以实现本申请。在其它情况中，省略对众所周知的系统、装置、电路以及方法的详细说明，以免不必要的细节妨碍本申请的描述。

应当理解，当在本申请说明书和所附权利要求书中使用时，术语“包括”指示所描述特征、整体、步骤、操作、元素和/或组件的存在，但并不排除一个或多个其它特征、整体、步骤、操作、元素、组件和/或其集合的存在或添加。

还应当理解，在本申请说明书和所附权利要求书中使用的术语“和/或”是指相关联列出的项中的一个或多个的任何组合以及所有可能组合，并且包括这些组合。

如在本申请说明书和所附权利要求书中所使用的那样，术语“如果”可以依据上下文被解释为“当...时”或“一旦”或“响应于确定”或“响应于检测到”。类似地，短语“如果确定”或“如果检测到[所描述条件或事件]”可以依据上下文被解释为意指“一旦确定”或“响应于确定”或“一旦检测到[所描述条件或事件]”或“响应于检测到[所描述条件或事件]”。

另外，在本申请说明书和所附权利要求书的描述中，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本申请说明书中描述的参考“一个实施例”或“一些实施例”等意味着在本申请的一个或多个实施例中包括结合该实施例描述的特定特征、结构或特点。由此，在本说明书中的不同之处出现的语句“在一个实施例中”、“在一些实施例中”、“在其他一些实施例中”、“在另外一些实施例中”等不是必然都参考相同的实施例，而是意味着“一个或多个但不是所有的实施例”，除非是以其他方式另外特别强调。术语“包括”、“包含”、“具有”及它们的变形都意味着“包括但不限于”，除非是以其他方式另外特别强调。

为了便于理解，在介绍本申请实施例之前，先对本申请实施例涉及到的一些术语或概念进行简单介绍。

介电梯度绝缘：其具体理念为通过调控绝缘子内部的介电常数分布，使绝缘子的介电常数在空间上实现非均匀的梯度变化。这种方式可以在不增加绝缘子结构复杂度的同时，提升其耐电性能。

梯度绝缘子：可以理解为绝缘子内部的介电常数呈现梯度变化的绝缘子。并且，所述梯度绝缘子由复合材料混合制备而成，复合材料包括点阵材料和填充材料(为便于描述，下文统称为“填料”)。所述绝缘子常用于高型高压线路，通过安装在不同带电导体之间或导体与地面之间，实现电气绝缘和机械固定。在实际使用过程中，在外部电场(带电导体)的作用下，所述绝缘子内部少量载流子会定向运行形成电流，很容易发生闪络现象。

闪络：在高压作用下，在绝缘气体内沿着固体绝缘表面发生的两电极间的击穿，造成固体绝缘子表面局部过热进而碳化。发生闪络前一瞬时两电极间的电压称为闪络电压。

三结合点：具体是指电极-绝缘气体/真空-绝缘子三结合点，其属于电磁场中的奇异点。在本申请实施例中，三结合点用于衡量局部电场集中程度。

点阵材料：一种或多种结构单元(通常由杆、管或板组成)按照特定方式(周期、拓扑、分形等)优化组合构筑而成的具有特殊物理性能材料。所述点阵材料包括多个形状相同、结构相同的点阵单胞。所述点阵单胞是点阵材料的基本组成单元，其结构可为桁架结构、晶格结构、中空结构。所述点阵单胞具有平移对称性，通过在三维空间有规律的周期排列，可获得点阵材料的三维结构。在本申请实施例中，主要是采用具有周期性桁架结构的点阵材料来制备梯度绝缘子。

伴随着气体绝缘开关设备(gas insulated switchgear,GIS)和气体绝缘输电线路(gas insulated transmission line，GIL)等电力设备在超高压/特高压电网中的广泛应用，以及电力设备小型化、紧凑化的发展需求，电力设备对固体绝缘性能的要求日益增高。然而在处于高压电场或超高压电场时，固体绝缘材料常因其介电参数(介电常数、电导率)与绝缘气体的介电参数不相当，导致三结合点处电场强度集中，以及绝缘部件耐电强度降低，从而造成绝缘子沿面闪络电压较低，频发沿面闪络事故。

近些年技术人员采用结构优化方法，通过改善电极结构或绝缘子几何结构(例如，增大绝缘子尺寸)来抑制三结合点处的电场集中现象，以优化绝缘子的表面电场分布。然而，通过改善绝缘子几何结构的方法优化效果有限，并且复杂的几何结构会增加制造的成本和难度，也限制了电力设备的小型化发展。

有鉴于此，本申请提出了一种梯度绝缘子的设计方法，所述梯度绝缘子包括点阵材料。具体地，获取梯度绝缘子的第一介电常数；基于介电梯度绝缘的概念，以降低绝缘子沿面电场和三结合点处的电场强度为目标，通过变密度方法对绝缘子的第一介电常数进行拓扑优化，使其在空间上实现非均匀的梯度变化，得到第二介电常数；进而根据第二介电常数计算生成梯度绝缘子结构的桁架半径；根据所述桁架半径生成梯度绝缘子的三维结构模型。这种方法生成的绝缘子可以在不增加绝缘子结构复杂程度的基础上，大幅提高绝缘子的闪络电压，优化绝缘子沿面电场分布和缓解局部电场集中，从而确保了电力系统的安全稳定运行，并且可推动电力设备的小型化发展。

下面将结合本申请实施例中的附图1至附图9，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

图1是本申请实施例提供的一种梯度绝缘子的设计方法的流程示意图。如图1所示，所述方法包括以下步骤：

步骤110：获取第一介电常数，所述第一介电常数用于表征采用点阵材料的梯度绝缘子的介电常数。

示例性地，在本申请实施例中，基于有限元方法(Finite Element Method，FEM)仿真计算梯度绝缘子上的第一介电常数。该方法是将实际物体分割成无数个小单元，通过对小单元进行计算，以获得物体的整体性质。相比于通过实验测试进行一一枚举的方法，不仅可以避免耗费大量时间成本，还能够获得数值模拟的方式大大简化求解难度，获得完善且精确的取值。

步骤110中获取第一介电常数之前，需要先结合点阵单胞上的总电场能量和点阵单胞的尺寸结构计算得到第一介电常数。

示例性地，梯度绝缘子由周期性桁架结构的点阵材料和填充材料混合制备而成。由于梯度绝缘子的结构具备周期性，故在通过有限元方法获取所述绝缘子上的第一介电常数时，仅需要对根据点阵材料的最小组成单元(即点阵单胞)进行仿真计算，就可以获得第一介电常数的取值范围。具体地，基于有限元软件计算点阵单胞上的当前电场能量值，再结合当前电场能量值和点阵单胞的尺寸结构，得到梯度绝缘子的第一介电常数。

在一种可能的实现方式里，步骤110包括：基于桁架材料介电常数、填料材料介电常数、第二半径，获得点阵单胞的总电场能量，所述点阵单胞为梯度绝缘子的基本组成单元；根据第一高度、第一面积、第一电压、真空介电常数、所述总电场能量，获取所述第一介电常数，其中所述第一高度用于表征所述点阵单胞的高度值，所述第一面积用于表征所述点阵单胞的上表面积，所述第一电压用于表征施加在所述点阵单胞上下边界的电压值。

示例性地，图2为本申请实施例提供的点阵单胞结构的平面示意图。如图2所示，假设点阵单胞结构为正方体结构，使用任意一个剖切平面(x-y平面、x-z平面或y-z平面)对其进行剖切，得到的剖面形状为正方形，边长为L。所述点阵单胞包括桁架和填料，如图2所示，在所述点阵单胞的平面结构包括黑色区域和白色区域两部分，其中黑色区域对应桁架围成的框架，框架的厚度为桁架半径r，白色区域对应填料，白色区域置于黑色区域的正中心处。并且桁架的材料介电常数由符号ε

可选地，基于有限元仿真软件，在点阵单胞的上界面施加第一电压，以及在点阵单胞的下界面设置电压值为0后，分别在仿真软件中输入ε

示例性地，在仿真软件中设定输入变量ε

以具体数值范围进行示例说明，当r/L取值较小(范围在[0

应理解，此处引入“第二半径”是为了和下文的“第一半径”进行区分。所述第二半径相当于梯度绝缘子的初始桁架半径，所述第一半径相当于经过优化处理后的梯度绝缘子的桁架半径。

示例性地，在获得点阵单胞的电场分布时，可以得到点阵单胞的总电场能量。进而，结合第一高度、第一面积、第一电压、真空介电常数，即可得到第一介电常数的取值范围。

在一种可能的实现方式里，所述第一介电常数满足下式(1)：

其中，ε

应理解，由于本申请实施例中第一介电常数是基于点阵单胞获得的，所以梯度绝缘子上的介电常数也可以理解为点阵单胞介电常数。

通过有限元方法获取第一介电常数的方式，不仅可以精准仿真得到第一介电常数的取值，避免了耗费大量时间精力进行测试的情况；而且可以为后续训练第一预测模型提供样本数据。

在步骤110中的第一介电常数是基于第二半径获得的，并不能满足均匀绝缘子沿面电场以及缓解局部电场集中的设计要求，因此需要在步骤120中对其进行优化处理，以满足设计要求。

步骤120：基于所述第一介电常数进行优化处理，得到第二介电常数，所述第二介电常数用于表征经过优化处理后所述绝缘子的介电常数。

示例性地，步骤120可以理解为在确定优化目标和约束条件的情况下，基于拓扑优化方法，对梯度绝缘子上的第一介电常数分布进行优化，以得到第二介电常数。其中所述优化目标为获得能够降低梯度绝缘子沿面电场强度和三结合点电场强度的第二介电常数。

可选地，拓扑优化方法包括均匀化方法、变密度法、变厚度法、渐进结构优化方法、水平集法、独立连续映射方法等。其中，均匀化方法和变密度法可优化优化对象的材料特性，变厚度法、渐进结构优化方法、水平集法、独立连续映射方法是用于改变优化对象的几何形状。

在本申请实施例中，基于变密度法拓扑优化，对第一介电常数进行优化处理。具体通过将梯度绝缘子设计区域内的介电常数定义为具有不同密度的材料；在确定优化目标和约束条件的情况下，通过调整设计区域内初始材料的密度分布进而调整梯度绝缘子的结构，以获得拓扑优化后梯度绝缘子结构模型。其中梯度绝缘子的设计区域可以理解为二维坐标系下的梯度绝缘子边界所围成的空间。

步骤120的技术方案可以在不增加结构设计复杂程度的基础上，调控梯度绝缘子的介电常数分布，以使优化后的第二介电常数满足均匀梯度绝缘子沿面电场以及缓解局部电场集中的设计要求。相较于通过改动绝缘子几何结构来优化绝缘子沿面电场分布和缓解局部电场集中的方法，这种方式可以极大节省了梯度绝缘子及梯度绝缘子模具的制造成本，而且基于第二介电常数生成的梯度绝缘子还可以实现最优的电场调控效果。

在步骤110中，基于梯度绝缘子的第二半径，获得了第一介电常数。为满足设计要求，随后在步骤120中对第一介电常数进行优化处理，得到的第二介电常数。然而，绝缘子的介电常数只能反映在电磁场中绝缘子的介电常数，并不能用于生成能满足设计要求的结构模型。因此，需要将第二介电常数代入步骤130中，获得能生成梯度绝缘子三维结构模型的第一半径。

步骤130：将所述第二介电常数输入第一预测模型，获得第一半径，所述第一预测模型是基于梯度绝缘子的桁架半径样本数据和梯度绝缘子的介电常数样本数据训练得到的，所述第一半径是所述第二介电常数对应的桁架半径。

示例性地，在给定桁架材料介电常数和填料材料介电常数的情况下，绝缘子介电常数的取值取决于其上桁架半径的取值。然而，在已知第二介电常数的情况下，通过尝试改变第一半径的取值以对应所述第二介电常数的方式，在第二介电常数的数据量过多时很明显是不可行的，并且使用有限元方法实时获取第二介电常数太过耗时。对此，本申请引入第一预测模型，以建立梯度绝缘子的介电常数和梯度绝缘子的桁架半径之间的数学关系，从而在已知第二介电常数的情况下，可以快速精准预测第一半径的取值。

需要说明的是，在利用第二介电常数计算第一半径时，为减少计算量，并非全部第二介电常数都参与了第一半径的计算。在一种可能的实现方式里，步骤130包括：通过均匀选取梯度绝缘子上的部分数据点，每个数据点对应一个第二介电常数；读取各数据点对应的第二介电常数，并将多个第二介电常数代入第一预测模型，获得多个用于生成梯度绝缘子三维结构模型的第一半径。

示例性地，梯度绝缘子的二维模型由无数个数据点组成。为保证梯度绝缘子的设计精度，依据一定间距从梯度绝缘子内均匀选取数据点。

示例性地，在一种可能的实现方式里，数据点的选取间距满足下式(2)：

其中，d为数据点选取间距，L为点阵单胞边长，N

在步骤130之前，还包括生成第一预测模型和对第一预测模型进行训练。

在一种可能的实现方式里，在将所述第二介电常数输入第一预测模型之前，所述方法还包括：获取样本数据，所述样本数据包括梯度绝缘子的介电常数、梯度绝缘子的桁架半径；根据桁架材料介电常数、填料材料介电常数，以及所述样本数据，通过前馈神经网络进行拟合训练，获得所述第一预测模型。

示例性地，在获取第一半径的数值之前，搭建第一预测模型，并对其进行训练，以使其能够满足高精度的预测要求。

图3是本申请实施例提供的第一预测模型的结构框图。如图3所示，第一预测模型包括输入层、两个隐藏层、输出层，各层之间基于反向传播算法进行训练。具体训练过程包括：将梯度绝缘子的桁架半径r、填料材料介电常数ε

其中，回归图用于评估第一预测模型预测值和有限元方法计算的介电常数之间的偏离程度，误差直方图通过以直方图的形式反映第一预测模型预测误差的分布情况。在回归图和误差直方图评估第一预测模型的拟合效果良好(误差仅为10

图4为本申请实施例提供的第一预测模型评估示例图。图4为回归图，此外，为更清楚地确认FEM计算的介电常数与第一预测模型的预测值之间的偏差程度，引入误差直方图，其中误差直方图嵌于回归图中。如图4所示，x轴为利用有限元方法FEM计算的介电常数ε

可选地，用于训练第一预测模型的样本数据包括：绝缘子的介电常数和绝缘子的桁架半径。

在一种可能的实现方式里，绝缘子的介电常数可以为第一介电常数，绝缘子的桁架半径为第二半径。

需要说明的是，此处获取的样本数据可以是步骤110中计算第一介电常数用到的数据，也可以历史数据，比如，存储以往计算绝缘子介电常数用到的数据(桁架半径、桁架半径对应的介电常数、桁架材料介电常数、填料材料介电常数)，并将其用于训练第一预测模型。

示例性地，在一种可能的实现方式里，使用MATLAB仿真软件中的神经拟合工具箱(Neural Net Fitting)对第一预测模型进行训练。

应理解，本申请实施例对训练第一预测模型的方式并不做具体限定。

应理解，此处的第一预测模型，只是示例性描述，所述第一预测模型也可以有其他的命名，例如，单胞桁架半径和介电常数之间的量化预测模型，或者点阵桁架半径与介电常数预测模型。对此，本申请实施例并不限于此。

通过建立第一预测模型的方式，可以精准预测梯度绝缘子的介电常数，从而节省仿真计算时间；还可以基于梯度绝缘子的介电常数与梯度绝缘子的桁架半径之间的数学关系，获得精确的桁架半径取值，为生成梯度绝缘子的三维结构模型奠定坚实基础。

在步骤130中，基于第一预测模型和第二介电常数，获得了第一半径。为生成梯度绝缘子的三维结构模型，需要将所述第一半径代入步骤140进行进一步处理。

需要说明的是，梯度绝缘子由点阵材料和填料混合制备而成。通过定量调整点阵单胞的尺寸(例如单根桁架半径尺寸)，可以调控绝缘子上的介电常数，使其呈梯度分布，进而提高绝缘子的沿面闪络电压。沿面闪络电压的提高意味着梯度绝缘子可以更好的适应高压电路/特高压电路。示例性地，梯度绝缘子置于两电极间，两电极间的电压值原本达到数值A时，就可以造成梯度绝缘子表面局部过热进而碳化；基于本申请实施例提供的设计方法，两电极间的电压值得满足数值B时，才能对梯度绝缘子造成实质伤害。其中数值B远大于数值A。

为便于说明梯度绝缘子的三维结构模型的生成过程，下文将以45°圆台结构的梯度绝缘子为示例，描述具体的三维结构模型生成过程。应理解，本申请实施例提供的梯度绝缘子的设计方法并不局限于45°圆台结构的梯度绝缘子。所述方法可适用于不同形状的绝缘子。对此，本申请实施例并不做具体限制。

步骤140：基于所述第一半径，生成梯度绝缘子的三维结构模型，所述三维结构模型用于生成点阵梯度绝缘子。

示例性地，在获取到能够有效降低绝缘子沿面电场和三结合点处的电场强度的第二介电常数后，将其通过第一预测模型转换为第一半径。要生成梯度绝缘子的三维结构模型，除获取第一半径之外，还需要明确旋转角度，才能将二维平面的梯度绝缘子的模型转换为三维空间的梯度绝缘子的三维结构模型。具体的生成梯度绝缘子三维结构的过程包括：

(1)确定梯度绝缘子的边界范围。

边界范围也可以理解为用于限定绝缘子所占据区域而形成的边界。

示例性地，在三维软件(SolidWorks、ProE)中生成梯度绝缘子的二维结构模型。具体通过设置梯度绝缘子的上边界长度、下边界长度、高度，生成二维结构模型。进一步地，三维软件基于梯度绝缘子的二维结构生成三维结构模型。

(2)设定初始点阵单胞的生成位置和点阵单胞的几何尺寸(点阵单胞边长、单根桁架半径等)。

示例性地，用于实现桁架半径梯度变化的最小单位为单根桁架。并且桁架半径的梯度变化意味着梯度绝缘子上的介电常数也会呈现梯度变化。

在一种可能的实现方式里，在生成点阵单胞的单根桁架时，还包括确定单根桁架半径的取值。点阵单胞为立方体结构，其单根桁架并不一定仅基于单个数据点的第一半径就能获得，并且各数据点对应的第一半径不一定相同，所以在生成点阵单胞的桁架之前，需要计算各桁架半径的取值。具体计算桁架半径的方式为：为确保精度，分别选取距单根桁架起点最近的数据点对应的第一半径、单根桁架中心点最近的数据点对应的第一半径、单根桁架终点最近的数据点对应的第一半径，并求取三者的平均值作为三维空间中单根桁架半径的取值。

为便于理解单根桁架起点、单根桁架中心点、单根桁架终点，现对单根桁架上的三个点所处的位置进行解释。在二维空间中，桁架可以理解为一段有长度的直线段，桁架的一个端点为起点，另一个端点为终点，两端点中间的点为中心点，即距离两个端点的距离完全相同。

示例性地，在一种可能的实现方式里，三维空间中点阵单胞的单根桁架半径的取值满足下式(3)：

其中，r

需要说明的是，在计算单根桁架半径的过程中，用到的数据点均为三维空间的数据点。以及在前述步骤130中，是利用二维空间的多个数据点对应的第二介电常数得到了多个第一半径。换句话说，在计算单根桁架半径之前，需要先将二维空间的多个数据点转换到三维空间中。

示例性地，在步骤130中选取了数据点，各数据点处于二维坐标系的不同位置。将选取的二维的数据点转换为三维的数据点，会涉及到数据点在各坐标轴的平移距离，以及数据点在三维空间的旋转角度(或朝向)。需要说明的是，各数据点在旋转前后，其对应的第一半径并不发生改变。

为便于直观理解，此处引入图5解释旋转角度的含义。图5示出了本申请实施例提供的数据点旋转角度的示意图。图5是梯度绝缘子的俯视图。如图5所示，选取某数据点，该数据点距绝缘子中心轴线的距离为l

其中，(x',y',z')为各数据点的三维空间坐标值，(x,y,z)为各数据点的二维平面坐标值，α为数据点沿z轴逆时针旋转的角度，L为点阵单胞边长，l

需要说明的是，在本申请实施例中，梯度绝缘子的二维结构设置在y-z平面，并沿z轴旋转各数据点，在上式(4)中各数据点的二维平面坐标值具体为(0，y，z)。在另一种可能的实现方式里，梯度绝缘子的二维结构也可以设置在其他平面坐标系中，例如将梯度绝缘子的二维结构设置在x-y平面，且各数据点绕x轴或y轴进行旋转，那么对应的各数据点的二维平面坐标值是(x，y，0)。又或者，梯度绝缘子的二维结构设置在x-z平面，且各数据点绕x轴或z轴进行旋转，那么对应的各数据点的二维平面坐标值是(x，0，z)。此处仅为示例，本申请对此不做具体限定。

(3)在本申请实施例中，主要是采用具有周期性桁架结构的点阵材料来制备梯度绝缘子。基于步骤(2)获得多组桁架半径取值，生成多个桁架，进而基于多个桁架获得点阵单胞的结构模型；通过大量堆叠点阵单胞的结构模型，得到梯度绝缘子的三维结构模型，其中所述三维结构模型为中空模型。需要说明的是，当前三维结构模型仅是桁架结构的模型，其中并未存在用于填充空隙的填料。

应理解，此处的梯度绝缘子的三维结构模型，只是示例性描述，所述梯度绝缘子的三维结构模型也可以有其他的命名，例如，点阵梯度结构。对此，本申请实施例并不限于此。

基于第一半径生成梯度绝缘子的三维结构模型，可以实现将梯度绝缘子的介电常数与桁架半径关联，从而通过点阵单胞桁架尺寸的定量调整，获得连续分布、高精度的介电常数的有益效果。此外由于在梯度绝缘子的三维模型创建过程中，并未改变梯度绝缘子的几何结构，进而在应用于高压/特高压电路时，并不需要调大几何结构，梯度绝缘子就可以实现最优电场调控，从而极大促进了电力设备的小型化发展。

图6是本申请实施例提供的拓扑优化处理的流程示意图。比如，图6中的方法是对图1中的步骤120的示例描述。需要说明的是，此处是对二维坐标系下的梯度绝缘子进行优化设计。

可选地，作为一个可能的实施例，所述对所述第一介电常数进行优化处理，得到第二介电常数，包括：

步骤121：基于目标函数，对第一虚拟密度进行优化，得到第二虚拟密度，所述第一虚拟密度与所述第一介电常数相关。

示例性地，使用变密度拓扑优化处理，对梯度绝缘子上的第一介电常数进行优化处理。由前述步骤120中可知，变密度法优化原理是将介电常数与虚拟密度进行关联，通过调整虚拟密度分布可以进而调整介电常数分布。

进一步地，步骤121包括以下流程：

(1)基于有限元仿真软件，对梯度绝缘子的设计区域Ω

示例性地，为便于说明梯度绝缘子的三维结构模型的生成过程，下文将以45°圆台结构的梯度绝缘子为示例，描述具体的三维结构模型生成过程。应理解，本申请实施例提供的梯度绝缘子的设计方法并不局限于45°圆台结构的梯度绝缘子。所述方法可适用于不同形状的绝缘子。对此，本申请实施例并不做具体限制。为减少计算量，本申请实施例仅提供绝缘子的对称模型，因此该设计区域Ω

在一种可能的实现方式里，各微小单元上第一虚拟密度的取值满足下式(5)：

findρ＝{ρ

其中，ρ是第一虚拟密度，n为微小单元的个数。

(2)建立微小单元上虚拟密度与绝缘子上介电常数的映射关系，该映射关系可以是一对一映射，也可以是其他映射关系(比如，多对一映射关系，或者一对多映射关系)。

需要说明的是，此处的映射关系是指不同的介电常数与不同的虚拟密度的之间的对应关系。所述映射关系至少包括第一介电常数与第一虚拟密度的映射，以及第二介电常数与第二虚拟密度的映射。

示例性地，基于第一介电常数与第一虚拟密度之间的变化趋势，建立第一介电常数与第一虚拟密度的映射关系。所述第一介电常数与第一虚拟密度之间的变化趋势为：在第一虚拟密度从0至1变化时，对应的第一介电常数的取值相应地从最小值向最大值变化。第一虚拟密度的取值为0时，对应第一介电常数的最小值；第一虚拟密度取值为1时，对应第一介电常数的最大值。

类似地，基于第二虚拟密度与第二介电常数的变化趋势，建立第二虚拟密度与第二介电常数之间的映射关系。所述第二虚拟密度与第二介电常数的变化趋势为：在第二虚拟密度从0至1变化时，对应的第二介电常数的取值相应地从最小值向最大值变化。第二虚拟密度的取值为0时，对应第二介电常数的最小值；第二虚拟密度取值为1时，对应第二介电常数的最大值。

(3)确定目标函数，也可以理解为给定约束条件和优化目标，并基于目标函数对第一虚拟密度的分布进行优化，得到第二虚拟密度。

示例性地，在建立映射关系后，以优化绝缘子沿面电场分布和缓解三结合点处的电场集中为优化目标，通过目标函数对第一虚拟密度进行优化处理，得到优化处理后的第二虚拟密度。

示例性地，在一种可能的实现方式里，所述目标函数至少包括固体各向同性材料惩罚插值(SolidIsotropic Material with Penalization，SIMP)模型和梯度惩罚项。

其中，SIMP是一种常用的密度-刚度插值模型，在该模型中可将离散型优化问题转换成连续型优化问题。在本申请实施例中，通过SIMP对处于(0，1)之间的第一虚拟密度进行有限度的惩罚，以尽量减少第一虚拟密度的中间取值，并使第一虚拟密度的取值尽可能趋近0或1。

在一种可能的实现方式里，对第一虚拟密度的惩罚满足下式(6)：

s.t.ε'＝(ε

其中，s.t.指代拓扑优化的约束条件，ε'是第二介电常数，ε

示例性地，结合上式(6)，SIMP对第一虚拟密度进行有限度的惩罚，以减少第一虚拟密度的中间取值的方式包括：p作为第一虚拟密度的指数，在第一虚拟密度ρ的值小于0.5时，p越大，ρ

进一步地，为避免计算过程中出现数值不稳定，如网格依赖、棋盘格和局部极小的不稳定因素，通过引入梯度惩罚项来对这些不稳定因素进行抑制。

示例性地，梯度惩罚项满足下式(7)：

其中，f

可选地，结合目标函数，对第一虚拟密度的优化处理过程包括：建立归一化处理后的第一虚拟密度和二维的梯度绝缘子上第一介电常数的映射关系；通过SIMP函数和梯度惩罚项，对第一虚拟密度进行拓扑优化，优化目标是降低梯度绝缘子沿线电场强度和三结合点处的电场强度，其中，梯度绝缘子的电场优化效果用电场均匀度进行衡量，三结合点处的电场优化效果用初始三结合点的电场强度和当前三结合点的电场强度的比值进行衡量。

示例性地，在一种可能的实现方式里，所述目标函数满足下式(8)：

其中，ρ为绝缘子上微小单元的第一虚拟密度，n为微小单元的个数；f

基于SIMP使第一虚拟密度的数值尽可能趋近0或1，可以有效降低后续加工制造绝缘子的难度，以及在优化过程中，当绝缘子的某处区域第一介电常数分布太过复杂(例如，棋盘格或锯齿形界面)时，梯度惩罚项可简化此处区域的第一介电常数分布，从而有效抑制数值不稳定性。

在步骤121中基于目标函数，对第一虚拟密度进行优化处理，得到第二虚拟密度。需要将第二虚拟密度代入步骤122中，得到对应的第二介电常数。

步骤122：获取映射关系，所述映射关系至少包括第二介电常数和第二虚拟密度的对应关系。

需要说明的是，所述映射关系还包括其他对应关系，具体内容可参考前述步骤121中的步骤(2)，此处为了简洁，不再赘述。

示例性地，在步骤121中建立了第二介电常数与第二虚拟密度的映射。由于映射关系不受到拓扑优化的影响，在基于第一虚拟密度和目标函数，得到满足优化目标的第二虚拟密度后，可以获取第二虚拟密度与第二介电常数的映射关系，利用得到的第二虚拟密度计算第二介电常数。

例如，梯度绝缘子的介电常数A对应微小单元上虚拟密度B，介电常数C对应微小单元上虚拟密度D。经变密度法拓扑优化处理后，虚拟密度B调整为虚拟密度D，根据对应关系，由虚拟密度D就可以查找到对应的介电常数C。该介电常数C即优化处理后的第二介电常数。

可以理解的是，此处的第一虚拟密度和第二虚拟密度相当于一个中间变量。通过假设第一介电常数等同于第一虚拟密度，并对第一虚拟密度进行拓扑优化处理，得到满足优化目标的第二虚拟密度后；再基于映射关系，计算第二介电常数。

步骤123：通过所述映射关系和所述第二虚拟密度，获取所述第二介电常数。

具体地，在一种可能的实现方式里，可以将满足优化目标的第二虚拟密度代入公式(6)中，得到第二介电常数。

应理解，上述方式仅为示例，本申请实施例并不限制获得第二介电常数的方式。

在本申请实施例中，通过梯度绝缘子的第二半径，获得第一介电常数，再以优化梯度绝缘子的沿面电场分布和缓解局部电场集中为优化目标，通过目标函数对第一介电常数进行优化处理，得到第二介电常数；为精准调控介电常数分布，通过建立绝缘子的介电常数和绝缘子的桁架半径的数学关系，该第二介电常数输入到第一预测模型中计算第一半径，最后基于该第一半径生成梯度绝缘子的三维结构模型。相比于改善绝缘子几何结构的方法，本申请提供的设计方法可以在不改变绝缘子尺寸外形的基础上，通过调整第一介电常数分布，进而定量调整第一半径的方式，使得梯度绝缘子上的第二介电常数呈连续高精度的梯度变化。并且基于本申请的技术方案制备的绝缘子在实际使用过程中能实现最优电场调控，从而极大提升绝缘子的闪络电压。此外，基于本申请实施提供的设计方法还有利于促进电力设备的小型化发展。

为便于本领域技术人员理解，以下结合图7至图9中的具体例子描述本申请提供的梯度绝缘子的设计方法。应理解，图7至图9中的例子仅仅是为了便于本领域技术人员理解本申请实施例提供的梯度绝缘子的设计方法，并非要将本申请实施例限于例示的具体场景。

可以理解，图7中涉及到的相关术语或解释可以参考前文描述，下文不再赘述。如图7所示，示例而非限制，本申请实施例基于45°圆台结构的绝缘子生成三维结构。

现对图7中的各步骤进行详细描述：

(a)提取多个数据点，并读取各数据点上对应的第二介电常数。

示例性地，步骤(a)包括：基于变密度法拓扑优化，对圆台绝缘子上的第一介电常数进行优化处理，使优化处理后的第二介电常数分布满足优化绝缘子沿面电场分布和缓解三结合点处的电场集中的要求；在完成拓扑优化后，利用MATLAB软件和COMSOL软件均匀选取绝缘子上的数据点，各数据点对应一个第二介电常数；读取各数据点对应的第二介电常数。

应理解，具体的拓扑优化的过程可参考前述步骤121-123，具体的提取数据点的过程可参考前述步骤130。为了简洁，此处不再赘述。

(b)利用步骤(a)中的第二介电常数，即点阵单胞介电常数，将其输入到点阵桁架半径与介电常数预测模型中，计算桁架半径，即第一半径。

应理解，此处的“点阵桁架半径与介电常数预测模型”是上文步骤130中“第一预测模型”的另一种表述。

关于计算第一半径的过程可参考前文步骤130的描述，为了简洁，此处不再赘述。

(c)在利用数据点对应的介电常数获得生成三维结构的桁架半径后，将各数据点的二维坐标转换为三维坐标。

应理解，此处的坐标转换过程可参考前述步骤140，为了简洁，此处不再赘述。

(d)生成点阵梯度结构。

示例性地，结合三维空间中各数据点对应的桁架半径，计算获得单根桁架半径取值；基于多组桁架，生成点阵单胞模型；进而通过大量堆叠点阵单胞模型，获得点阵梯度结构。

应理解，此处生成点阵梯度结构的过程可参考前述步骤140，此处为了简洁，不再赘述。

作为示例而非限制，下面将结合本申请实施例中的附图8，对基于本申请实施例生成的绝缘子进行测试，以验证其优化效果。应理解，为减少计算量和提高测试效率，此处仅针对绝缘子的二维结构进行仿真。

图8是本申请实施例提供的二维结构绝缘子的测试示例图。图8包括(a)、(b)、(c)、(d)。其中图8中的(a)示出了用于仿真梯度绝缘子的结构模型示意图；图8中的(b)示出了优化前梯度绝缘子的电场分布示意图；图8中的(c)示出了优化后第二介电常数分布示意图；图8中的(d)示出了优化后梯度绝缘子上的电场分布示意图。

具体地，如图8中的(a)所示，用于仿真的绝缘子为45°圆台，其设计区域Ω

首先仿真模拟优化前绝缘子三结合点处的电场强度，其中给定绝缘子的介电常数值为3.6，绝缘气体的介电常数值为1。图8中的(b)示出了优化前的梯度绝缘子的电场分布示意图。仿真结果显示，三结合点E

然后基于本申请实施例提供的梯度绝缘子的设计方法，对图8中的(a)中的梯度绝缘子的介电常数分布进行优化处理。

优化处理流程如下：基于变密度法拓扑优化对设计区域Ω

应理解，此处具体的操作步骤可参考步骤121-步骤123，此处为了简洁，不再赘述。

在获得第二介电常数的情况下，利用COMSOL仿真软件进行电场模拟。图8中的(d)示出了优化后的梯度绝缘子的电场分布示意图。电场仿真结果显示，三结合点E

作为示例而非限制，下面将结合图9对基于本申请实施例生成的梯度绝缘子的三维结构模型进行仿真计算，以验证其优化效果。

图9是本申请实施例提供的三维结构绝缘子的测试示例图。图9包括(a)、(b)、(c)、(d)四幅图。其中图9中的(a)示出了梯度绝缘子的优化区域示意图；图9中的(b)示出了优化区域上的第二介电常数分布示意图；图9中的(c)示出了基于第一半径生成的梯度绝缘子的三维结构示意图；图9中的(d)示出了优化后梯度绝缘子的电场分布示意图。

具体地，如图9中的(a)所示，绝缘子为45°圆台结构，其中将靠近高压电极和三结合点处的区域作为优化区域Ω

利用本申请实施例提供的设计方法，对优化区域Ω

接下来，确定点阵单胞边长数值为L＝2mm；通过将柱坐标系下的图9中的(a)转换为笛卡尔坐标系(x-y-z坐标系)中的y-z平面后，均匀选取优化区域Ω

对图9中(c)的梯度绝缘子的三维模型进行电场模拟，其中填料的材料介电常数设定为14.8。由仿真结果可得，三结合点处的电场强度为2.62KV/mm，相较于优化前三结合点E

据仿真结果表明，基于本申请实施例提供的梯度绝缘子的设计方法，可以有效缓解三节点处的电场集中，提高固体绝缘子的绝缘性能，以及降低沿面闪络发生率，从而确保了电力系统的安全稳定运行。

应理解，上述实施例中各步骤的序号的大小并不意味着执行顺序的先后，各过程的执行顺序应以其功能和内在逻辑确定，而不应对本申请实施例的实施过程构成任何限定。

对应于上文实施例所述的梯度绝缘子的设计方法，图10示出了本申请实施例提供的一种梯度绝缘子的设计系统的结构框图，为了便于说明，仅示出了与本申请实施例相关的部分。参照图10，该系统200包括：获取单元210、优化单元220、生成单元230。

在一些可能的实现方式里，所述获取单元210，用于获取第一介电常数，所述第一介电常数用于表征采用点阵材料的梯度绝缘子的介电常数。

可选地，所述系统200还包括：基于桁架材料介电常数、填料材料介电常数、第二半径，获得点阵单胞的总电场能量，所述点阵单胞为梯度绝缘子的基本组成单元；根据第一高度、第一面积、第一电压、真空介电常数、所述总电场能量，获取所述第一介电常数，其中所述第一高度用于表征所述点阵单胞的高度值，所述第一面积用于表征所述点阵单胞的上表面积，所述第一电压用于表征施加在所述点阵单胞上下边界的电压值。

可选地，所述第一介电常数满足下式：

其中，ε

在一些可能的实现方式里，所述优化单元220，用于基于所述第一介电常数进行优化处理，得到第二介电常数，所述第二介电常数用于表征经过优化处理后所述绝缘子的介电常数。

可选地，所述对所述第一介电常数进行优化处理，得到第二介电常数，包括：

对所述绝缘子进行网格划分处理，得到多组微小单元；

建立所述第一介电常数与所述微小单元的第一虚拟密度的映射关系；

基于目标函数，对所述第一虚拟密度进行优化处理，得到第二虚拟密度，所述第二虚拟密度用于表征优化处理后所述微小单元上的虚拟密度；

根据所述映射关系，对所述第二虚拟密度进行计算，得到所述第二介电常数。

可选地，所述目标函数至少包括固体各向同性材料惩罚插值模型和梯度惩罚项。

可选地，所述目标函数满足下式：

findρ＝{ρ

s.t.ε＝(ε

其中，ρ为绝缘子上微小单元的第一虚拟密度，n为微小单元的个数；f

在一些可能的实现方式里，所述获取单元210，还用于将所述第二介电常数输入第一预测模型，获得第一半径，所述第一预测模型是基于梯度绝缘子的桁架半径样本数据和梯度绝缘子的介电常数样本数据训练得到的，所述第一半径是所述第二介电常数对应的桁架半径；

可选地，在将所述第二介电常数输入第一预测模型之前，所述系统200还包括：

获取样本数据，所述样本数据包括梯度绝缘子的介电常数、梯度绝缘子的桁架半径；

根据桁架材料介电常数、填料材料介电常数，以及所述样本数据，通过前馈神经网络进行拟合训练，获得所述第一预测模型。

在一些可能的实现方式里，所述生成单元230，用于基于所述第一半径，生成梯度绝缘子的三维结构模型，所述三维结构模型用于生成点阵梯度绝缘子。

需要说明的是，上述装置/单元之间的信息交互、执行过程等内容，由于与本申请方法实施例基于同一构思，其具体功能及带来的技术效果，具体可参见方法实施例部分，此处不再赘述。

图11为本申请实施例提供的梯度绝缘子的设计装置的结构示意图。如图11所示，该实施例的梯度绝缘子的设计装置3包括：至少一个处理器30(图11中仅示出一个)处理器、存储器31以及存储在所述存储器31中并可在所述至少一个处理器30上运行的计算机程序32，所述处理器30执行所述计算机程序32时实现上述任意各个梯度绝缘子的设计方法实施例中的步骤。

所述梯度绝缘子的设计装置3可以是桌上型计算机、笔记本、掌上电脑及云端服务器等计算设备。该梯度绝缘子的设计装置可包括，但不仅限于，处理器30、存储器31。本领域技术人员可以理解，图11仅仅是梯度绝缘子的设计装置3的举例，并不构成对梯度绝缘子的设计装置3的限定，可以包括比图示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者不同的部件，例如还可以包括输入输出设备、网络接入设备等。

所称处理器30可以是中央处理单元(Central Processing Unit，CPU)，该处理器30还可以是其他通用处理器、数字信号处理器(Digital Signal Processor，DSP)、专用集成电路(Application Specific Integrated Circuit，ASIC)、现成可编程门阵列(Field-Programmable Gate Array，FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等。

所述存储器31在一些实施例中可以是所述梯度绝缘子的设计装置3的内部存储单元，例如梯度绝缘子的设计装置3的硬盘或内存。所述存储器31在另一些实施例中也可以是所述梯度绝缘子的设计装置3的外部存储设备，例如所述梯度绝缘子的设计装置3上配备的插接式硬盘，智能存储卡(Smart Media Card,SMC)，安全数字(Secure Digital,SD)卡，闪存卡(Flash Card)等。进一步地，所述存储器31还可以既包括所述梯度绝缘子的设计装置3的内部存储单元也包括外部存储设备。所述存储器31用于存储操作系统、应用程序、引导装载程序(BootLoader)、数据以及其他程序等，例如所述计算机程序的程序代码等。所述存储器31还可以用于暂时地存储已经输出或者将要输出的数据。

所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为了描述的方便和简洁，仅以上述各功能单元、模块的划分进行举例说明，实际应用中，可以根据需要而将上述功能分配由不同的功能单元、模块完成，即将所述装置的内部结构划分成不同的功能单元或模块，以完成以上描述的全部或者部分功能。实施例中的各功能单元、模块可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中，上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。另外，各功能单元、模块的具体名称也只是为了便于相互区分，并不用于限制本申请的保护范围。上述系统中单元、模块的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。

本申请实施例还提供了一种网络设备，该网络设备包括：至少一个处理器、存储器以及存储在所述存储器中并可在所述至少一个处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现上述任意各个方法实施例中的步骤。

本申请实施例还提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现可实现上述各个方法实施例中的步骤。

本申请实施例提供了一种计算机程序产品，当计算机程序产品在移动终端上运行时，使得移动终端执行时实现可实现上述各个方法实施例中的步骤。

所述集成的单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本申请实现上述实施例方法中的全部或部分流程，可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的计算机程序可存储于一计算机可读存储介质中，该计算机程序在被处理器执行时，可实现上述各个方法实施例的步骤。其中，所述计算机程序包括计算机程序代码，所述计算机程序代码可以为源代码形式、对象代码形式、可执行文件或某些中间形式等。所述计算机可读介质至少可以包括：能够将计算机程序代码携带到拍照装置/终端设备的任何实体或装置、记录介质、计算机存储器、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，RandomAccess Memory)、电载波信号、电信信号以及软件分发介质。例如U盘、移动硬盘、磁碟或者光盘等。

在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述或记载的部分，可以参见其它实施例的相关描述。

本领域普通技术人员可以意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、或者计算机软件和电子硬件的结合来实现。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本申请的范围。

在本申请所提供的实施例中，应该理解到，所揭露的装置/网络设备和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置/网络设备实施例仅仅是示意性的，例如，所述模块或单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通讯连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通讯连接，可以是电性，机械或其它的形式。

所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。

以上所述实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的精神和范围，均应包含在本申请的保护范围之内。