全景视频技术及其在医疗教学方面的应用

介绍了全景视频以及全景视频的技术流程,包括采集、处理、传输、播放等过程。设计了一套基于全景视频技术的医疗教学系统,并结合医疗教学特点设计了普通课堂场景视频展示、实验室环境场景全景视频展示和手机客户端场景展示3种实际场景下的医疗教学应用。将全景视频应用于医疗教学,实现了一种各角度全方位身临其境的视频展示方式,用户可以通过操纵软件全方位观看实验过程,也可以佩戴虚拟现实设备全方位观看实验过程,形成身临其境的效果,提高了教学质量,节约了教学时间。     

基于GPU的电力系统并行潮流计算的实现

在研究GPU通用计算方法和潮流计算算法的基础上,针对GPU计算密集、高度并行化等特点,对潮流计算牛顿法进行了适当的简化,并应用统一计算设备架构(Compute Unified Device Architecture,CUDA)的开发平台,提出了一种基于GPU的并行潮流计算程序的设计方法.仿真计算结果表明此算法可行,并具有较高的计算效率,为电力系统并行潮流计算的研究提供了一种可行的方法.     

基于GPU的电力系统并行潮流计算的实现

在研究GPU通用计算方法和潮流计算算法的基础上,针对GPU计算密集、高度并行化等特点,对潮流计算牛顿法进行了适当的简化,并应用统一计算设备架构（Compute Unified Device Architecture,CUDA）的开发平台,提出了一种基于GPU的并行潮流计算程序的设计方法。仿真计算结果表明此算法可行,并具有较高的计算效率,为电力系统并行潮流计算的研究提供了一种可行的方法。     

基于CPU+GPU混合架构的改进型距离徙动算法设计与实现

改进型距离徙动算法是距离徙动算法的一种改进算法,相比于距离徙动算法,该算法可对任意距离切面成像,且无需插值,成像精度更高。改进型距离徙动算法的计算量大,单CPU难以满足实时成像需求,而CPU+GPU混合架构可解决此问题。两种算法的成像结果表明,改进型距离徙动算法的聚焦效果和图像对比度均优于距离徙动算法;NVIDIA GTX 1080Ti和Intel(R)Xeon(R)E5-2650 v4的实测结果表明,CPU+GPU混合架构与单CPU的加速比高达69.88。因此,基于CPU+GPU混合架构的改进型距离徙动算法实现是可行的。     

基于GPU的ISAR成像算法实现

逆合成孔径雷达(inverse synthetic aperture radar,ISAR)是一种具有很高的成像分辨率的雷达,其成像过程是一项大数据量的高密度计算的处理任务。图形处理器(GPU)具有数十倍于CPU的浮点计算能力以及传输带宽,而CUDA 技术的发展使得多线程、单指令的GPU 架构能够方便快速地进行并行计算。提出了一种在cuda平台上用GPU进行非相参成像处理的高效方法,利用GPU 的并行特性,实现了成像处理过程的并行化,与一般GPU 处理方法相比,其处理速度可以达到实时成像的效果,运算速率明显提高。     

适用于CPU+GPU协同架构的大规模病态潮流求解方法

随着电网规模不断扩大,负荷增长明显,快速、准确地进行大规模病态潮流求解具有重要的实用价值。将连续牛顿法(CNM)应用于大规模电力系统病态潮流求解中,将潮流方程的求解过程等效为常微分方程组积分计算过程。为了加速该计算过程,针对中央处理器(CPU)+图形处理器(GPU)协同计算架构,设计了基于GPU的不平衡功率快速计算方法,进而优化CNM算法并行实现所需软硬件配置,形成高效的大规模病态潮流求解方法。通过多个大规模病态潮流算例验证了所提CPU+GPU协同潮流计算方法的正确性和实用性。     

全景数据分析系统在SCADA系统中的应用

介绍了河北省南部电网SCADA系统中全景教据记录分析系统的开发应用情况,详细阐述了全景数据分析系统在全景数据记录、全景数据回放、全景数据展现过程中所采用的压缩算法、存储算法、数据记录、数据反演等技术细节,并分析了该系统的应用效果,对其他SCADA系统相似功能的设吨和实现有借鉴作用.     

面向指数积分方法的电磁暂态仿真GPU并行算法

为满足对大规模可再生能源接入的电力系统进行快速电磁暂态仿真的需求,提出了一种面向指数积分方法的电力系统电磁暂态仿真图形处理器(GPU)并行算法。首先,分析了矩阵指数积分算法求解过程所具有的高度数据并行性,进而将该特性与GPU计算资源相结合;利用GPU处理指数积分方法求解时所需的大规模矩阵运算,而将较为复杂的系统状态判别与更新保留在CPU中完成,有效提升了仿真计算速度。最后,分别针对17台和100台风机的风电场算例进行了测试,验证了所提并行算法的正确性和有效性,同时也说明了算法的加速效果会随着系统规模的增加而愈发明显。     

应用有向图分层的控制系统暂态仿真并行算法及其GPU实现

随着基于变流器的电气接口和交直流混联技术的广泛使用,电网电磁暂态仿真中需对大规模复杂控制系统进行建模。采用细粒度并行方法可加速控制系统计算,提升电网电磁暂态仿真整体效率。文中提出了一种控制系统细粒度并行仿真算法,加速了图形处理器(GPU)计算平台上大规模控制系统仿真。首先,为构造面向GPU的多线程细粒度并行计算,将控制系统建模为由大量基本控制元件构成的有向图。进一步,对控制系统有向图进行分层,生成控制元件求解顺序,以利用GPU的分组细粒度并行实现控制元件的分层计算。最后,结合GPU的三层并行结构,通过优化线程结构和配置共享内存,将计算线程映射到GPU中的计算资源,最大化控制系统仿真的并行度。对分布式电源接入IEEE 13节点系统的仿真结果对比表明,所提出算法在保证电网电磁暂态仿真正确性的同时,可显著提高GPU计算平台上大规模、复杂控制系统的仿真速度,在硬件资源充足时,不存在仿真规模限制。     

基于CUDA的高速并行小波算法及其在电力系统谐波分析中的应用

针对小波分解计算速度慢、实际工程应用少的问题,采用图形处理器(GPU)作为计算平台,提出一种基于计算统一设备架构(CUDA)的细粒度高速并行小波分解算法。通过分析小波Mallat算法的并行性,并考虑GPU单个处理单元计算能力相对较弱的特点及CUDA的多层式存储器结构、多层式线程组织结构和单指令流多线程流(SIMT)体系结构,采用数据分组及轻量级线程任务分解的方式,提出了适合CUDA程序设计模型的高速并行小波分解算法,并将其用于电力系统谐波分析。实验证明,该算法相对于CPU串行小波分解和Matlab engine小波分解的计算耗时,最高可分别达到26倍和65倍的速度提升,且算法具有线性加速能力。     

基于GPU的多模式SAR实时成像算法研究

合成孔径雷达（SAR）成像处理需要较大的计算量,在基于中央处理器（CPU ）平台开发的SAR成像系统上处理一般需要消耗很长时间,无法满足实时成像的要求。借助于计算统一设备架构（CUDA ）编程模型,基于图形处理器（GPU ）提出了一种适用于多模式SAR的实时成像方案。该方案通过数据分段处理技术解决了计算设备GPU显存容量不足的问题;通过分析成像处理任务的并行度,利用异步执行流处理技术减少数据处理对数据交互的等待时间;通过优化GPU内存访问机制并使用特殊函数单元（SFU ）减少计算时钟周期。同时,该方案能够支持多GPU设备的并行处理,充分利用了GPU设备的计算资源。在NVIDIA GT 740M和INTEL Q6600上的实验结果表明,该方案与传统的基于CPU的单线程SAR成像技术相比,有了近150倍的速度提升,大大提高了SAR成像处理的计算效率,具有很好的工程应用前景。     

基于图形处理器的电力系统稀疏线性方程组求解方法

针对电力系统大规模线性方程组的稀疏特点,提出了基于图形处理器(GPU)的直接求解方法。该方法首先利用基于先排序的分块对角加边形式(BBDF)划分方法对方程组系数矩阵进行分割,形成具有粗粒度和细粒度两层并行结构的线性方程组,然后利用GPU的线程块和线程并行特性对其分别予以求解。将上述方法应用到电力系统暂态稳定计算中,并对其加速效果进行了测试。测试结果表明,在目前普及的设备上,所提方法可获得3~4倍的加速比;在高端设备上,能够获得7~8倍的加速比。     

高速视频处理系统的信号完整性分析

高速视频处理系统信号完整性问题主要存在于反射、串扰和延时等三个方面。通过传输线模型分析确定了系统电路板的阻抗特性,根据传输线的特性阻抗与负载阻抗相匹配的原则,提出了采用端接匹配电阻来减少高速总线反射与串扰的方法。在端接电阻前后分别对高速总线部分的信号波形的反射和串扰进行了仿真,而且利用IBIS模型进行了系统的延时分析,结果表明端接电阻的设计方案不仅能够有效减少信号反射和串扰带来的影响,还能够满足系统的时序要求。根据系统信号完整性的仿真结果设计了相应的布线规则,并确定了系统电路板的最终设计方案。布线后仿真和电路板实测结果均可以满足各项信号完整性的要求。     

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.     

基于GPU的分块约化算法在小干扰稳定分析中的应用

为了提高电力系统小干扰稳定全部特征值分析的计算速度,研究了QR算法中上Hessenberg约化算法的并行化方法。以分块的方式将约化算法中的浮点运算整合为高阶的基础线性代数子程序(BLAS)运算,实现了分块约化算法在中央处理器(CPU)/图形处理器(GPU)混合架构下的并行,并应用到大规模电力系统的小干扰稳定全部特征值分析中。仿真结果表明,相比于多核CPU并行,基于GPU的分块上Hessenberg约化算法取得了高达5倍的加速效果。包含所提方法的全部特征值分析的整体计算速度获得了显著的提升,提高了QR算法对于大规模电力系统仿真分析的适用性。     

WebField ECS——100在100MW机组上的应用

介绍了WebField ECS-100控制系统的特点。为保证锅炉安全、经济运行,提高调节质量,对热电厂锅炉自动控制回路进行了优化。同时也对SOE卡件、事故追忆软件、MIS网管理软件的应用情况做了介绍。     

基于地理空间信息多视图的电力故障全景抢修应用

针对传统故障抢修过程95598客户服务中心与抢修班组沟通不及时、抢修信息反馈滞后,客户及时获知复电时间困难等问题,基于GIS的可视化展现优势集成营销业务应用系统建设的营销GIS应用系统,利用计算机、互联网、无线网络(GPRS、GPS)等技术,通过智能移动终端(PDA)、单兵视频等移动通讯终端,实时反馈现场抢修信息和现场抢修视频。结合系统互动界面、服务在线监控等应用为远程工作站合理调度车辆、合理分工派单、缩短抢修时间提供技术支撑,实现95598客户服务中心快速响应客户,保障抢修信息准确,提升客户感知,提高客户服务效率。