源程序级和算法级嵌入式软件功耗特性的分析与优化方法研究

嵌入式系统的功耗优化可以在硬件和软件的多个层次进行,随着微电子技术的不断发展,各种底层先进硬件功耗优化技术的出现和应用,使得高层软件方面的功耗管理和优化技术逐步成为控制计算机系统功耗的重要手段.文中首先在完成嵌入式软件功耗度量的基础上,在硬件微结构级和电路级分析了软件功耗的产生原因和构成因素.然后,在软件源程序级和算法级两个层次上,采取相应措施改善影响嵌入式软件功耗特性的关联特征,以降低软件功耗.最后,针对"八皇后"典型算法问题进行了仿真实验,经过源程序级、算法级和源程序级与算法级混合3种优化,系统功耗最大降幅可以达到93.2%,实验结果表明软件功耗优化方法对于降低系统功耗是可行的和有效的.

基于线性规划和MODFLOW耦合技术的人民胜利渠灌区水资源优化配置研究

【目的】确定人民胜利渠灌区合理的农业水资源优化配置方案,为灌区水资源管理和机井布置提供科学依据。【方法】针对人民胜利渠灌区水资源分配不合理及灌区生态环境恶化问题,按照灌区地形地貌、工程类型和灌溉水源特点将灌区分为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ共3个计算单元,基于线性规划方法和MODFLOW地下水数值模型对灌区各计算单元进行不同水文年水资源优化配置,并模拟优化配置后地下水位动态变化。【结果】确定了不同水文年灌区的水资源优化配置方案:灌区计算单元Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ区不同水文年的井渠比例有所不同,平水年井渠比分别为1/3.14、1/3.25、1/2.92,丰水年分别为1/3.47、1/3.66、1/3.24,枯水年分别为1/2.75、1/2.77、1/2.60;平水年计算单元Ⅰ区模拟地下水埋深相比初始埋深下降0.01 m,水资源总量基本处于平衡状态;计算单元Ⅱ、Ⅲ区模拟地下水埋深相对于初始埋深分别上升了0.12、0.15 m;丰水年灌区计算单元Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ区模拟地下水埋深相比初始埋深分别上升了0.1、0.23、0.3 m;枯水年灌区计算单元Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ区模拟地下水埋深相比初始埋深分别下降了0.17、0.08、0.04 m。【结论】线性规划方法和MODFLOW地下水数值模型相结合能较好地模拟灌区地下水流场和预测地下水动态变化趋势,进而确定合理的水资源优化配置方案。

基于Visual MODFLOW的潍坊市北部地区水资源优化配置

鉴于潍坊市北部地区地下水超采严重,在利用地下水井成井资料分析潍坊市北部地区水文地质条件的基础上,运用地下水数值模拟方法、指标定额法对潍坊市北部地区不同规划水平年的供需水量进行分析预测,进而拟定三种水资源配置方案,对比分析了不同方案下的地下水超采量。结果表明,研究区多年平均地下水补给量为22 323×10~4 m^3,排泄量为27 635×10~4 m^3,地下水系统处于负均衡状态,均衡量为-5 312×10~4 m^3;水资源配置方案Ⅲ在满足水资源供需平衡的同时,地下水超采量由现状年的5 618×10~4 m^3减少到2020、2030年的0m^3,为最佳配置方案。

通过人工优化加速程序的运行

给出对编译程序的输出进行人工优化的一种方法及一个程序例子,它不降低高级语言源程序的可读性,但加快了程序的运行速度,并说明了在VC++6.0中测量程序运行时间的方法,使用这种方法给出了程序例子在优化前和优化后的运行时间的实验数据。

基于水量水质耦合模拟优化的渠井结合灌区多目标水资源优化配置模型与方法

为探究灌区考虑水质水量耦合模拟优化的水资源优化配置模型与方法,基于FloPy和Pymoo构建了水量水质耦合的多目标模拟优化模型。采用地下水数值模拟模型MODFLOW和溶质输移模型MT3D模拟了灌溉引起的地下水位变化和污染物的扩散过程,考虑灌溉收益、作物水分生产率、地下水位变幅和污染扩散4个目标,分别采用多目标遗传算法NSGA-Ⅱ和NSGA-Ⅲ对该问题进行求解,并对比分析了两种方法的实际应用效果。采用多准则分析评价方法TOPSIS(Technique for Order Preference by Similarity to Ideal Solution),推荐了灌溉方案。推荐灌溉方案在平水年和枯水年分别可以最大减少地下水位变幅56%和43%,最大减少污染扩散面积54%和40%。

应用并行PEST算法优化地下水模型参数

基于列文伯格-马夸尔特(Levenberg-Marquardt)算法的PEST参数优化程序具有寻优速度快、健壮性好的优点,在地下水模型参数优化研究中有许多成功的应用实例。但是,对于大尺度、高精度和高复杂性的大规模地下水模拟,使用PEST进行参数优化需要大量的计算时间,优化效率较低。本文应用OpenMP并行编程方法对PEST算法进行了并行化,使之可以在共享存储并行计算机上进行参数优化的并行计算。并将此方法应用于甘肃北山区域地下水模型的参数优化中,并行实验表明,使用并行化的PEST可以将地下水模型参数优化效率提高3.7倍。

辽河油田地下水资源优化利用方案研究

辽河油田以开采上第三系地下水为主,已出现降落漏斗、水质恶化及咸水入侵等问题。文章应用Visual MODFLOW模型,建立了地下水流数值模拟模型,对不同开采方案下的地下水动态变化进行了预测和分析,确定了最佳开采量和最优开采布局。建议调减开采量和调整地下水开采布局以实现辽河油田地区水资源可持续利用。

渠道降排水方案优化设计

依据研究区水文地质条件及经验公式计算结果,对温博Ⅱ标渠道采取渠道一侧设计管井降排水并提出3种设计方案.方案1:井间距25 m,单井抽水量480 m3/d;方案2:井间距35 m,单井抽水量600 m3/d;方案3:井间距50 m,单井抽水量720 m3/d.运用Visual MODFLOW进行模拟计算,通过对3种设计方案的模拟结果进行分析,在方案2的基础上对渠道降排水方案进行优化设计,得出最优降排水方案为:渠道断面C和断面D之间井间距调整为18 m,仍采用左侧单边抽水,渠道其他各处抽水井间距仍为35 m,所有抽水井单井抽水量均为600 m3/d,总井数357口,抽水30 d后渠道水位低于控制水位98.6 m.该降排水设计方案可满足施工要求且经济合理,为指导工程施工提供了重要依据.

基于数值模拟法的傍河水源地井群设计和优化

为保证傍河水源地水资源的可持续开发利用,并尽量减少由此对生态环境造成的负面影响,对水源地的开采井群进行优化设计是必要的.本研究以开采量(20×10^4 m^3·d^-1)和地下水位允许降深(14 m)为目标函数,以袭夺江水比例、地下水位降落漏斗范围、理论单井供水能力为约束条件,以开采井数量、井间距离、井河距离3个设计参数为变量,应用Visual MODFLOW 2010^.0软件对地下水流场的演化规律进行了模拟预测,并基于预测结果对设计方案进行了比选,得到了最优参数组合.结果表明:9口开采井、井间距离为10^0 m、井河距离为50 m为最优方案;在该方案条件下,傍河水源地的供水能力为2.1×10^5 m^3·d^-1,其中袭夺的江水量占66%;形成的地下水位降落漏斗面积为2.8×10^6 m2,中心区降深为11.5 m,对环境产生的扰动最小,环境负效应也最小.

种植结构变化下渠井结合灌区用水优化配置研究

本文以Visual Modflow软件为平台,建立了惠农渠井结合灌区地下水模拟模型,确定了降雨入渗补给量、不同种植结构的各种作物节水灌溉制度及灌溉入渗补给量、渠道入渗补给量、潜水蒸发量和地下水开采量,率定和验证了水文地质参数,模拟计算的地下水埋深与实测的地下水埋深相关系数较高,说明渗透系数(k)、给水度(sy)取值合理。通过惠农渠井结合灌区地下水模拟模型和线性规划模型计算分析得出最优渠井用水比为2.1,作物种植比例为0.9,灌区经济效益最大为1 205万元,为灌区节水技术改造提供了理论依据。

基于FloPy和NSGA-Ⅲ的地下水模拟优化模型

地下水模拟优化模型是实现地下水资源可持续利用的重要工具,当前采用紧密耦合的方式构建地下水.模拟优化模型的研究较少。为此,采用Python语言开发的Modflow工具FloPy构建了一个地下水多目标管理的数值模拟模型,即基于Python语言的多目标优化框架Pymoo建立一个紧密耦合的多目标地下水模拟优化模型,并采用多目标遗传算法NSGA-Ⅲ进行求解。结果表明,使用FloPy可通过编写代码的方式快速构建、运行和修改地下水数值模拟模型,且便于与优化算法耦合;Pymoo框架下的NSGA-Ⅲ算法可快速求解多目标地下水模拟优化模型。算例表明,采用基于Python语言的FloPy和Pymoo构建的多目标地下水模拟优化模型在数据处理、模型构建、结果分析及绘图方面有突出的优势。

大清河淀西平原地下水数值模型研究

分析了大清河淀西平原水文地质条件、含水组划分以及地下水开发利用状况,结合地下水数值模型技术,利用优化的MODFLOW对研究区地下水建立地下水概念模型、数学模型以及长序列数值模型,通过模型的拟合验证确定了模型的准确性。在此基础上,建立了大清河淀西平原地下水预测模型,分析了地下水流场变化趋势。从总体的预测结果来看,在南水北调压采方案实施后地下水环境得到了较好改善,有效地控制了现有降落漏斗的扩大和加深,对于缓解受水区的地下水亏损状况和平原区的地下水紧张局面、涵养和保护地下水资源起到了很好的积极作用。

高校学生业绩评价的多目标最优化数学模型及其多种解法

建立了高校学生业绩评价的数学模型 ,运用多目标最优化方法给出了其多种解法和一个Qbasic源程序。

地下水管理模型软件GWM简介及算例

GWM是基于MODFLOW-2000的地下水管理程序,它采用响应矩阵法将地下水流模拟模型和地下水优化模型耦合,可用多种优化方法求解。本文简单介绍了GWM程序的功能及其使用说明,并结合算例讨论了该程序在地下水优化管理中的应用。结果表明:应用该方法建立和求解地下水管理模型时具有极大的便捷性和可靠性,这在解决地下水最优控制问题中是非常有意义的。