集成电路功耗优化技术综述

数字电路的低功耗设计主要分为动态功耗优化和静态功耗优化两类.对这两类方法分别进行了探讨,介绍了现存的典型算法,分析了目前功耗优化的热点问题,如微处理器设计、动态电源管理和动态电压调整等,指出了当前仍需要解决的问题.     

普及计算终端设备的电源管理技术研究

根据硬件提供的功耗管理机制,参考Intel和Microsoft公司制订的高级电源管理规范,在嵌入式领域中提出了系统工作的常规模式、空闲模式、休眠模式和睡眠模式四种功耗模式,并在嵌入式操作系统中使用电源管理模块,提供了有效的功耗管理机制。分析了基于操作系统功耗管理机制的功耗管理策略,从而实现系统的低功耗目的。     

DVS系统硬实时周期任务动态调度算法

与实时任务的可调度分析不同,实时DVS调度在保证任务截止时间限制同时,还要关注任务执行的处理器功耗。功耗研究一段时间的累积效果,传统基于最坏执行时间的任务调度模型不能满足实时DVS调度需要。该文采用实际执行时间(AET)概率分布建立实时任务调度模型,利用随机分析的方法分析AET分布对实时DVS调度算法性能的影响,提出了基于平均执行时间的实时DVS动态调度算法。实验结果表明,该算法在任务具有不同AET分布情况下可保持稳定的功耗性能。     

面向工业应用的可穿戴计算技术

工业应用是可穿戴计算技术研究的一个热点问题。该文总结了可穿戴计算技术在各种典型的工业领域中的研究现状,对影响可穿戴计算技术在工业领域推广应用的关键问题,包括可穿戴性和可用性、可穿戴人机交互以及软件体系结构和支撑模式等进行了探讨和分析,最后介绍了面向可穿戴计算工业应用的创新车间信息环境模式——“知晓车间”,以及可穿戴现场作业辅助系统。     

无线传感器网络传感器节点动态功耗管理方法

提出了一种新的传感器节点动态功耗管理方法。首先理论推导了节点在各个休眠状态的休眠阈值,建立了网络监测事件到达模型,采用Possion分布得到了网络事件发生的到达概率,利用无线传感器网络中存在大量冗余节点导致节点多重覆盖的特性,分析了传感器节点进入或脱离各休眠状态须满足的条件及保持各状态的最小时长等问题。最后,根据实际应用归纳了传感器节点的三种唤醒策略。实验结果表明,该方法在满足网络性能约束的前提下,利用无线传感器网络的冗余覆盖的特点,可动态调整节点的休眠深度,可减少约28%的传感器节点能量开销,37%的动态功耗管理切换时延,提高约52%的切换成功率,从而有效地延长节点工作寿命及传感器网络寿命。     

无线传感器网络节点低功耗的研究

为了最大限度地延长传感节点的生存时间,电路、结构、算法和协议必须满足能量有效性.就单个传感节点角度来看,可以节省能耗的方法有很多,其中动态功率管理和动态电压调节都可以节省的能耗.动态电压调节的基本工作原理是在处理器上通过对处理速率作动态优化来尽可能地节省能量.在三星的测试板上做实验,改变处理器的频率,验证了功耗和频率成线性关系.得出针对于不同的工作负载,降低处理器频率可以节省能耗,实现无线传感节点的低功耗.     

基于MOST网络从节点的能量优化

分析了MOST网络的传输原理和特性,根据网络的管理和通知机制,设计了从节点自主休眠和主节点管理整体网络休眠的分布式电源管理方案,以及睡眠状态下节点和网络的唤醒机制,并利用MATLAB对网络功耗进行数学建模和分析。仿真中MOST网络在执行随机生成的相同任务序列后,基于分布式电源管理的网络系统总功耗小于原来超时策略下的系统总功耗,仿真证明了分布式电源管理策略的有效性。     

支持云服务高性价比可穿戴设备的设计研究

为了有效地提高可穿戴设备使用者的可操作性和扩展性，研究设计一种多传感器、支持云端服务、低成本的可穿戴系统设备。该设备包括微控制器Arduino Uno和5个传感器，传感器分别为心率传感器、呼吸传感器、应激焦虑传感器、体温传感器和血糖传感器。传感器通过MQTT协议，将监控到的身体属性数据实时发送到应用程序，并存储于云端以用于后续处理。所提系统设计最大特点是有效结合云计算和可穿戴技术，实现了对患者健康状况的监控和管理，操作简单便捷，可操作性强。同时系统中的软件和硬件切实可行，具有成本低和可大面积普及的可能性。     

可穿戴计算机软件系统可靠性增长模型研究

保障系统的通讯能力是可穿戴计算机系统设计的重要目标．依据是否会严重影响可穿戴计算机的无线通讯能力，其软件系统的故障被分为不影响或较小影响系统的无线通讯能力的一般故障和严重影响或阻断系统的无线通讯的严重故障．为了评估可穿戴计算机软件系统的可靠性，利用传统的G-O模型，建立了可穿戴计算机软件系统可靠性增长模型，并对一组数据进行了评估．     

基于多传感器信息融合的跌倒监测系统设计

研究了一种实时动态检测老人跌倒的穿戴式监测系统,该系统以嵌入式处理器MSP430F169为处理内核,加速度传感器采集3轴加速度信息,磁传感器获取人体的倾角信息以及压力传感器采集两脚的压力数据,通过阈值算法来判断是否跌倒并能自动报警和联系救护。该系统体积小、功耗低,安装于腰间皮带上和脚底鞋垫里,符合人们的穿戴习惯,各个模块间通过APC220实现无线通信。为了验证该系统和算法,选取24岁以上不同体型的5人做跌倒检测实验和日常生活误报实验,结果表明该系统具有较高的可靠性和准确性。     

改进随机试验法用于电力系统无功优化

随机试验法具有过程简单、限制条件少、方便处理离散问题、全局搜索效果好及依概率收敛等优点,但传统方法存在计算量大、耗时多等缺点,因而不便于处理电力系统无功优化问题。改进随机试验法把每批次的抽样次数和抽样区间适当减小,以达到减少计算量和计算时间的目的,从而实现试验法在电力系统无功优化控制中的应用。通过对IEEE-14节点系统的算例分析,证明了方法的可行性。     

DTS在学校培训模式的探索

介绍了DTS在学校应用的培训模式。该模式充分利用DTS系统的计算资源,实现学校大批量学员同时独立培训、考试及相应的管理评估。主要包括以下关键技术：分组培训;单机培训;分组培训与单机培训的结合;综合性的管理评估工具。本文成果取得了较好的应用效果。     

基于可信计算技术构建电力监测控制系统网络安全免疫系统

电力系统是国家重要基础设施,电网调度控制系统是现代大电网安全稳定运行的重要手段,也是国家级网络对抗中的重点攻击目标。中国电网已经全面建成了以网络隔离及边界防护为主的网络安全纵深防护体系,但面对以快速演进的恶意代码为主要技术手段的APT攻击,存在防护技术滞后于攻击手段、安全功能制约于业务功能、防护措施影响控制业务实时性等问题。可信计算是一种运算与保护并行结构的计算模式,通过保持计算环境及计算逻辑的完整性,为计算平台提供了对恶意代码、非法操作的自主免疫能力。基于可信计算技术,建立电力监测控制系统网络安全免疫系统,由控制主站系统电力可信计算平台、可信网络通信及可信现场测控终端构成,覆盖电力控制业务从现场监测、通信、计算分析、控制指令下达与执行全部环节,为电力控制系统提供了一种行之有效的主动防御机制。主站系统电力可信计算平台包括作为信任根的可信密码模块硬件和嵌入到操作系统内核的可信软件基两个核心组件,实现计算机的可信引导,对操作系统及应用程序的完整性度量、强制访问控制和强制执行控。电力可信计算平台在标准的信任链构建方法基础上,在操作系统引导器中植入度量代码,通过CPU实模式驱动下的可信密码硬件对系统引导程序代码完整性进行回溯度量。与当前通用的可信计算技术实现方式相比,电力可信计算平台将度量的起点从操作系统前推到操作系统引导器,从而使得系统安全性大幅度提升。结合电网调度控制系统中的安全标签机制,电力可信计算平台对应用进程实现了融合操作系统层和应用层的双重强制访问控制。结合调度数字证书系统,实现了应用程序预期值安全管理,确保预期值的真实性与权威性。电力可信计算平台使用了计算组件中的原生安全功能,无需对业务程序、逻辑和系统资源进行改动,避免了对在运业务系统进行大规模改造,在工程上切实可行。全面的测试及广泛的工程实践表明,电力可信计算平台消耗系统资源少,运行效率完全满足控制业务实时性要求,对业务功能没有任何干扰。基于可信计算技术构建的网络安全免疫系统,为电力监测控制系统提供了一套高效率、高强度防护机制,对恶意代码、非法操作具有主动防御能力,同时也适用于其他业务逻辑固定、系统更新不频繁、安全等级要求高的工业控制系统。     

电力系统线性规划法状态估计研究

在电力系统状态估计算法中,有一种线性规划法。本文从滤波性能、计算时间、内存占用和自动排除不良数据几个方面,对线性规划法电力系统状态估计作了研究,编制了计算程序,进行了实例计算。从计算结果和理论分析可以看出,这个方法没有滤波性能,且计算时间较长,所以,就现有的成果看,它不太适用于电力系统状态估计的计算。     

基于P-Q解耦变换的智能电网状态估计算法

针对传统的电力系统状态估计算法存在计算精度低,运算时间成本高的问题,提出了一种基于P-Q解耦变换的电力系统状态估计算法.该算法将支路功率量测、负荷量测与电压电流幅值量测进行解耦.保留解耦后的非线性迭代表达式,得到变换后的功率表达式,并完成状态估计的优化计算. IEEE标准节点系统的测试计算结果表明,所提出的算法能够适用于不同网络拓扑结构的研究,并可以满足计算精度和计算时间的要求.     

基于备用边缘节点的居民区用电任务卸载优化策略

为了实现有序用电,保证居民区配电系统安全性,将通信领域的任务卸载概念拓展并应用于居民区信息管理中,提出基于边缘计算的居民区用电信息管理系统和计算任务的优化卸载策略. 阐明边缘计算的相关定义,从移动边缘计算场景中拓展任务卸载的概念,并在居民区用电信息管理模型中增加备用边缘节点角色. 提出基于任务卸载的管理框架及流程,并对居民区用电设备产生的计算任务进行分析,通过建立计算模型和多用户博弈模型,求解纳什均衡,得到最优任务卸载决策. 用算例验证备用边缘节点的必要性以及所提策略相较于传统计算模式的优越性,为万物互联时代的居民区用电信息管理中的数据处理环节带来新的思路和方法.     

面向对象的电网继电保护整定计算管理系统

继电保护装置是电力系统安全、稳定运行的重要保证,因此电网继电保护整定计算尤为重要。继电保护整定计算相关软件的研制可以大大提高整定计算的效率,减轻整定计算人员的工作量。针对传统继电保护整定计算软件的局限性,诸如现有软件在通用性、可扩展性和可维护性方面的不足,利用面向对象技术、数据库技术和.NET插件技术,开发了面向对象的电网继电保护整定计算管理系统。通过某电力系统网络的算例计算,验证了本系统的可靠性和有效性。     

谐波检测方法的DSP实现方案

针对在有源滤波器设计过程中谐波电流的获取有很高的实时性要求，采用数字方法代替传统算法，来实现谐波电流的快速计算．数字方法实现谐波电流不但可以提高系统的实时性而且易于实现．文中在给出了基于DSP的软硬件的实现方案后，还通过仿真验证了其有效性和可行性．