基于并行技术的人体外照射实时精确剂量评估方法

为了精确评估核辐射环境下人体及器官受照剂量,FDS团队基于中国高精度辐射虚拟人模型Rad-HUMAN发展了体素级人体外照射剂量评估方法。但由于计算量巨大,现有计算流程和计算方法难以满足虚拟仿真对剂量评估实时性的要求。为了解决这一问题,本文借助OpenMP和MPI并行计算技术,发展了基于并行计算的体素级人体外照射剂量评估方法,实现了百万量级体素外照射剂量实时计算。以加速器驱动铅铋冷却反应堆堆顶包容小室内维修作业人体受照剂量评估为例的测试结果表明,该方法满足了体素级剂量实时评估计算的需求,对考虑到器官剂量限制的人体外照射剂量实时精确评估有重要意义。     

基于Hadoop的云存储系统的设计与研究

针对海量数据的存储和处理,设计了一个基于Hadoop的云存储系统.该系统在分布式文件系统和MapReduce编程模型2个核心技术的基础上建立基于Hadoop的云存储模型,优化了存储方式,提高了集群中网络带宽和磁盘的利用率,同时MapReduce编程框架的设计使系统拥有更强的计算能力.该系统可通过Linux集群技术搭建Hadoop平台,进行测试和分析.应用实践表明,该系统具有低成本、高效率、易扩展和安全可靠等特点,能稳定高效地满足海量数据的处理要求.     

基于并行计算的模糊粗糙集属性约简

启发式方法是模糊粗糙集属性约简的有效手段之一,大多基于贪心策略的启发式方法以串行方式运行,这限制了属性约简的规模。为了解决该问题,提出一种基于并行计算的模糊粗糙集属性约简算法,该算法通过调用多个处理器来协同寻找对分类任务最具影响的最小属性子集,从而扩大了可约简数据的规模。在10组UCI数据集上的实验结果表明,基于并行计算的模糊粗糙集属性约简方法相比传统的启发式属性约简方法而言,在时间开销上能有很大程度的缩减。     

数值气象预报中的并行计算研究

介绍了并行计算机与数值气象预报的发展概况,论述了并行算法的一般设计方法,展示了作者在数值气象预报的典型并行算法和并行实现技术方面所做的主要研究工作,以及这些研究成果所取得的一系列数值气象预报系统的并行计算结果,最后讨论了并行计算与数值气象预报的未来发展。     

基于IRAM的大型电力系统特征值在线并行计算策略

针对离线小干扰稳定分析无法满足电力系统时变的情况,提出了一种基于隐式重启动Arnoldi算法(IRAM)的特征值在线计算策略。该策略根据前一断面小干扰分析结果,预估当前断面特征值分布情况,建立了位移点选择的多目标优化数学模型,并采用线性加权和法求解该模型。按照预估计算量大小逐个分配计算任务,相比现有的任务分配方式,可最大限度地减少CPU闲置时间。对南方电网在线数据进行了分析计算,计算结果表明,所提策略可对小干扰稳定关注的区域内的特征值进行全面搜索,相对于平均任务分配策略和现有的不平均任务分配策略,其耗时更短。     

省级电能计量自动化系统海量数据的分布式并行处理

为提高省级电能计量自动化系统海量数据的计算效率,提出分布式并行处理的方法和模型,通过对电能计量自动化系统的分析、业务数据处理流程的梳理,设计开发了海量数据处理平台。在海量数据处理平台和传统的存储过程平台上对实际运行数据进行测试对比,结果表明所设计的海量数据处理平台能有效地解决海量数据存储方式、海量数据吞吐、容错能力和高效计算处理等方面的问题。     

云平台下全维度电力设备状态数据并行化处理技术

数据集成和信息共享是建立智能电网的必然趋势,设备状态数据越来越多地被发送到控制中心,如何快速处理大量的历史数据和实时在线监测数据成为亟待解决的问题。结合开源云平台和大型数据处理技术,对电力设备运行状态监控数据进行并行计算和诊断研究,提出基于Spark内存技术的集合经验模型的分解并行算法EEMD,以补偿复杂场景处理中HDoop Map Reduce的不足,设计实现了两种不同结构的并行EEMD算法,并通过对比实验分析算法的性能,研究工作可为我国电力设备状态数据并行处理技术的发展提供一定的参考和借鉴。     

云计算在电网资产质量监督管理中的应用研究

由于电网资产质量监督管理业务并发用户数多、读取吞吐量大、业务数据海量的特点,传统计算方法已难以适应统计分析业务的需要.提出了一种电力大数据云计算方法,利用对象化电力大数据加载到内存中并行计算的方式,满足了系统并发性、稳定性、及时性的要求.实践表明,该方法提高了电力大数据的统计效率,优化了电网资产质量监督管理系统的性能.     

等离子体覆盖金属目标的电磁散射特性

研究复杂等离子体目标电磁散射特性,需要采用高效的数值计算方法。为此,提出了一种分段线性递归卷积时域有限差分(PLRC-FDTD)算法及其在MPI+openMP并行计算模型中的高效实现方法,对不同等离子体参数和入射电磁波参数条件下等离子体覆盖金属目标的电磁散射特性进行了仿真计算。结果表明:当等离子体频率与入射波频率相近时,共振吸收占主导,反射率最低;等离子体层越厚,对电磁波的吸收越明显;对于特定参数的入射电磁波,可通过改变等离子体参数的方法来实现对电磁波的有效吸收,从而实现目标的主动隐身。     

基于道路树分层的大电网潮流并行算法及其GPU优化实现

针对大规模电网分析及能量管理系统对快速潮流计算的需求,提出了一种适于图形处理器(GPU)的基于道路树分层的稀疏矩阵直接分解算法,并结合该算法在GPU上实现了基于牛顿-拉夫逊法的潮流计算.为提高基于GPU的计算效率,首先在GPU上实现了潮流方程式右端项生成、雅可比矩阵生成、LU分解以及前推回代求解,减少了CPU和GPU之间的数据传输时间.其次,针对GPU中寄存器-缓存-显存多级存储架构,改进数据存储方式,减少了读取延迟.进一步,考虑GPU线程组织特点,优化任务分配,增加了计算并行度.最后,对比基于CPU的电力系统分析综合程序(PSASP)潮流计算模块,进行了数值仿真测试.结果表明,随着节点数的增加,所提出的程序计算优势越来越显著,算例规模达到43 602个节点时可获得5.172倍的加速比,验证了算法的有效性和实用性.