多次取样的网格化暴雨预报“配料法”研究

利用2008—2019年甘肃省陇东342个测站的逐日降水资料和ECMWF_ERA5再分析资料,分析了不同暴雨天气过程的环流特征,建立了精细至模式预报每个格点、综合考虑暴雨日每个预报时次的多次取样网格化暴雨预报“配料法”方案,并通过2020年5次暴雨过程进行验证。结果表明,陇东暴雨可分为西太平洋副热带高压(简称“副高”)边缘中尺度扰动型、冷槽切变型和偏北气流对流型;由于不同类型暴雨的环流特征差异明显,降水范围及持续时间不同,具有代表意义的关键物理量及阈值也不相同;网格化配料法的过程预报准确率相比ECMWF_THIN提高20%,站点预报准确率提高7.8%,性能优于ECMWF_THIN模式的暴雨预报;配料法对小区域预报效果优秀,预报范围越大预报准确率越低。

智能电网中基于代理盲签密的隐私保护方案

在智能电网中,电力和信息在用户节点和服务节点间的双向流通属性给用户数据的隐私安全带来巨大威胁,同时电力局计算资源的限制也给用户带来响应延迟、服务质量下降等问题。结合边缘计算技术,提出一种基于无证书的不使用双线性映射的代理盲签密方案,通过对电力和信息的盲化,使签密者无法得知用户的具体用电信息,确保用户的数据隐私安全。使用代理密钥更新机制实现前向安全性,并对用户的签密密文进行批量验证。在随机谕言机模型下,基于计算性Diffie-Hellman问题和椭圆曲线上的离散对数问题,证明该方案在适应性选择密文攻击下的机密性,以及在适应性选择明文攻击下的不可伪造性,能够为智能电网中传输的数据隐私提供安全保护。在MIRACL库上的仿真实验结果表明,该方案在执行代理授权和验证、代理密钥生成、签密、解签密算法时所花费的总运行时间为5.616 ms,密文长度为80 Byte,与现有其他文献中的文案相比,最多能分别降低85.7%、85%。

西安曲江电竞馆比赛馆钢屋盖施工关键技术研究

西安曲江电竞馆比赛馆屋盖为多层大跨焊接球网架结构体系,下部施工条件极为复杂。为解决大面积弱承载力地下室顶板、大范围看台、施工对结构位型和内力分布的扰动等问题,通过合理划分施工分区和优选施工工艺的手段,采用基于有限元的MIDAS和盈建科软件对施工过程和结构静力进行分析,对施工方案的可行性进行了全面分析和介绍,为类似工程施工关键技术选择提供了参考依据。

基于VBA技术的土地整理土方量批量计算

土地开发整理是实现耕地总量动态平衡的有效措施,也是提高土地质量、促进土地集约化利用的重要手段。传统的土方量计算方法,单个地块计算快速、准确,但对于土地开发整理项目不仅计算效率低,而且操作烦琐。本文提出基于VBA技术的批量计算土地开发整理土方量方法。借助CASS 2008平台,采用VBA技术统一建立全区域的DTM,通过循环剪切DTM进行各地块的土方量计算,实现土地开发整理土方量的批量计算。通过与基于方格网的土方量批量计算进行对比,进一步验证本文方法的可靠性。工程实践表明,本文方法可同时对工程区域多个地块土方量进行自动批量计算,能满足土地整治项目中大规模土方准确计算的要求。

一种低功耗的电网巡检故障图像识别方法

针对计算机平台在图像处理过程中面临的高能耗问题,研究了电网巡检故障图像识别的低功耗神经网络加速方法.采用直接映射方式将卷积层与全连接层的计算分别映射至独立的计算核心,提出了针对图像处理过程不同阶段的优化方案,实现了不同运算层次与硬件资源之间的匹配,并通过遗传算法得到了神经网络的并行优化参数.结果表明,优化后的LetNet-5与AlexNet卷积神经网络运行能效分别为优化前的1.94倍和1.8倍,单张图片的平均处理速度约为原来的4~5倍和2~3倍.

基于栅格的R树更新缓存与批处理机制

根据对象分布相对稳定的特点,选择与固定栅格对应的、代表对象分布情况的部分叶子节点作为容纳新记录的种子节点,新记录可直接与种子节点合并而无须遍历R树。随机选择部分无法合并的记录作为种子记录,对活动记录进行简单有效的分组,以插入种子记录的代价实现批量插入。上述2种方法考虑了R树的空间聚簇特性,可在一次更新中完成多项插入与删除,减少了对节点的写操作及对R树的遍历次数。实验证明,该机制在降低索引维护I/O开销的同时保证了查询效率。

基于AE-BNDNN模型的入侵检测方法

基于深度学习的网络入侵检测系统中大量的冗余数据特征会加大模型的训练时间并降低训练效果,针对此问题,提出了AE-BNDNN入侵检测模型.首先利用自编码器网络(Auto-Encoder,AE)对入侵检测数据进行特征降维,去除冗余特征,而后在深度神经网络隐藏层添加批量规范化层,作为训练入侵检测数据特征降维后的分类器,最后采用多层网格搜索算法对AEBNDNN模型参数进行自动优化,寻找模型的最优参数.在NSL-KDD数据集上的实验结果表明,采用多层网格搜索算法优化的AE-BNDNN模型取得了较高的分类准确率和训练速度.

一种采用批量操作的移动对象的密度格网索引

针对移动对象的频繁更新导致的I/O开销较大的问题,本文在密度格网索引中引入统一的磁盘管理机制,提出两个重要的批量优化方法,即批量写盘策略和预取.这些方法解决了移动对象更新过程中的I/O操作的无序性和离散性等问题,有效地提高了索引的更新性能.文中给出了这些优化方法的设计思想和算法,并分析了优化前后更新操作的时间成本变化.实验结果表明,我们的方法达到较高的更新效率且在某些方面显著优于现有的索引.

考虑热处理批量的模具制造网格服务配置算法

在制造网格环境中,从项目的多任务和项目网状约束的宏观角度出发,考虑在制品物流的情况、加入热处理批量调度问题以及由此问题所引起的项目网络结构的改变情况,研究了模具项目的服务资源优化配置问题。结合遗传算法与模拟退火算法提出一种两阶段的服务优化配置方法。第一阶段通过服务的搜索与匹配得到任务的候选服务节点集合,第二阶段采用混合遗传算法从项目的宏观角度对候选服务节点进行统一优化与配置。使用模拟退火处理热处理任务的批量划分与服务配置问题,使用遗传算法处理非热处理任务的服务优化配置问题。设计了染色体的编码方式,选择、交叉、变异算子,以及热处理任务的模拟退火批量解决方法。通过实例验证了该算法的有效性。

校园网格作业调度系统的研究与实现

针对校园高性能计算资源和存储资源负载不均衡、管理模式不统一的问题,提出了校园网格作业调度系统的解决方案。通过对网格和网格体系结构的分析,设计了校园网格作业调度系统的分层结构模型,总结了调度系统的实现目标,指出了作业服务的重要作用,并对校园网格作业服务的功能、作业调度的模型及作业调度的策略进行了研究。校园网格作业调度系统的实现,极大地提高了系统的利用率,实现了校园网络中资源的共享,平衡了校园资源的负载。

一种隐私保护的智能电网多级用户电量聚合控制方案

针对如何在用户隐私不被泄露的情况下实现智能电网的电能灵活调控问题,提出一种具有隐私保护的智能电网多级用户电量聚合控制方案(PPUAC).在该方案中,建立了一种基于行政区域划分的二级网关系统模型.例如,一个地区被划分为了l个区域,每个区域有m个社区,每个社区有n个用户.那么它对应的二级网关系统模型为,该地区部署一个控制中心,每个区域部署一个区域网关,控制中心与l个区域网关进行信息交互;每个社区部署一个社域网关,一个区域网关与它管辖范围内的m个社域网关进行信息交互.二级网关实现用户电量的二次聚合.二次聚合的结果使得区域用电总量隐藏在了一个符合霍纳规则(Horner Rule)的一元多项式中,其中每项系数对应区域内每个社区的用电总量.随后利用霍纳法则对二次聚合数据进行解析,解析出多项式的每项系数,使得方案可以获得各社区、各区域乃至整个地区的用电总量,可以实现针对整个地区的全局电量调控和对某个或某些区域的局部电量调控.同时,方案结合了同态加密技术和双线性对技术,实现了机密性和用户的隐私保护.此外,为了提高方案的性能,采用了一种高效抗伪造批验证方法,执行一次验证操作就可以完成对多个用户数据的验证.性能分析表明该方案在实际应用中具有高效的计算性能和通信性能.

一种统一的网格任务层动态映射策略

提出了一种统一的网格任务层动态映射策略,集成了基于MCT的立即模式和改进Suf-ferage的批模式,两种调度模式可以自适应转换。并通过引入效用函数的概念保证了用户的QoS需求。仿真实验表明该策略和基准算法相比,有较好的性能,能够更加适应动态变化的网格任务流。

智能电网中支持细粒度访问控制的隐私保护数据聚合方案

智能电网通过实时采集和分析用电数据,可实现电力的动态调配和智能定价,对提高电网的工作效率和可靠性具有重要意义。然而在用电数据采集过程中,存在用户隐私泄露等安全威胁。此外,基于最小必要知情原则,各种用电数据的统计信息应仅能被相应授权实体读取。针对以上问题,文章提出一种智能电网中支持细粒度访问控制的隐私保护数据聚合方案,该方案使用霍纳规则以多维方式对多用户以及多区域的用电数据进行聚合,使用同态加密保证用户用电数据的私密性,使用数字签名保证用电数据的完整性,使用代理重加密实现聚合后数据的细粒度访问控制,即只有指定的授权实体才能读取聚合后的数据。安全性分析表明,文章提出的方案不仅能保证用户隐私及用电数据的完整性,而且能对聚合数据进行细粒度的访问控制,能够更好地满足实际应用需求。

网格环境下批量遥感图像处理

网格环境下遥感图像的并行处理,按照任务分解模式的不同可分为单图像多进程及单图像单进程两种任务划分方案。在对两者对比分析的基础上,针对批量遥感图像处理任务的特点,采用单图像单进程任务划分方案,在MPICH-G2模式下利用GridFTP模块解决海量遥感图像传输问题,使用Intel公司的OpenCV开源库编写繁杂图像处理代码,并基于"嫦娥1号"卫星首幅遥感影像进行环状构造边缘检测实验,以此对本文采用的批量遥感图像处理模式加以验证。

分析管道顺序输送水力瞬变的动态网格特征线计算法

根据水击波传播的规律,提出了基于动态网格技术的特征线算法,有效解决了顺序输送水力瞬变的模拟计算问题。该方法物理意义明确,可灵活选取计算时步,且不存在数值振荡问题。实例计算结果表明,该方法模拟结果与实测值吻合较好。

基于栅格图法的移动物流机器人全局路径规划方法

针对传统方法无法有效解决物流机器人一次访问若干点的全局路径规划问题。为此,提出一种基于栅格图法的移动物流机器人全局路径规划方法。通过栅格图法构造容易被移动物流机器人理解的仓储环境。在不考虑点和点间准确路径的情况下,按照移动物流机器人初始点是否处于出口,把全局路径规划问题划分成典型的TSP问题和TS-TSP问题,针对典型的TSP问题,将全局路径点看作种群个体,针对TS-TSP问题,将中间节点看作种群个体,以此构建移动物流机器人全局路径规划数学模型,并通过势场蚁群法对其进行求解,获取全局路径点的最优访问顺序,在此基础上,通过A*法计算准确的移动物流机器人全局路径规划结果。实验结果表明,采用所提方法收敛速度快,可快速得到全局最优解,且全局路径规划结果所需时间少,实用性强。

基于并行批处理的数字流域系统网格应用研究

基于网格的应用系统愈来愈受到人们的关注,讨论了启用网格应用的并行批处理策略,并在此基础上研究了数字流域系统的并行批处理网格应用结构。

网格环境下一种QoS感知的批调度算法

网格环境下,批调度以系统吞吐率为调度目标,未能考虑用户的服务质量(QoS)要求.本文在传统的批调度算法中加入对任务完成时限的考虑,提出了一种QoS感知的批调度算法.仿真结果表明,在保持系统吞吐率不变的情况下,该算法与传统批调度算法相比,任务按时完成比率有明显提高.同时,该算法对任务执行时间的预测误差也具有良好的适应性.

面向粗粒度网格应用的分组调度算法

针对粗粒度网格中的调度问题,提出了一种分组调度策略,将相似作业进行分组,再将分组提交到合适的运算资源.与细粒度网格相对比,作业以细分的形式执行并最终返还用户.该策略能有效减少开销,提高处理能力.GridSim Toolkit模拟器验证了所提出方法的有效性.

网格计算池模型实现的一些关键技术研究

网格计算池是近年来针对传统“累加”式网格计算模型中网络带宽受限制、通信延迟、通用性不强等缺陷提出的一种新型网格模型。并行计算环境与任务调度管理作为超级计算资源中的重要组成部分,由于其专业性与普及度的影响,长期以来应用的侧重点都更多地在于计算的速度与效率上,在系统开放性上并不注重,对于其二次开发如在网格计算池中的应用更是不多见。就并行计算环境的优化、针对于网格计算池模型应用中的配置和任务调度管理软件以及利用IFL实现网格计算池模型接口中的一些关键问题进行了研究。