[發(fā)明專利]基于分層GPU計(jì)算的輸電線路衛(wèi)星監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)處理方法及系統(tǒng)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201911252793.5
• 申請(qǐng)日: 2019-12-09
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN110889949B
• 公開(kāi)（公告）日: 2021-08-31
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 章國(guó)勇;李波;周秀冬;羅晶;何立夫
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 國(guó)網(wǎng)湖南省電力有限公司;國(guó)網(wǎng)湖南省電力有限公司防災(zāi)減災(zāi)中心;國(guó)家電網(wǎng)有限公司
• 主分類號(hào): G08B21/10
• 分類號(hào): G08B21/10;G08B29/18
• 代理公司: 長(zhǎng)沙朕揚(yáng)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 43213
• 代理人: 何湘玲

本發(fā)明公開(kāi)了一種基于分層GPU計(jì)算的輸電線路衛(wèi)星監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)處理方法及系統(tǒng)，該方法包括：CPU獲取衛(wèi)星L0級(jí)數(shù)據(jù)并掃描，得到衛(wèi)星的掃描帶信息、掃描帶的原始輻射值數(shù)據(jù)以及衛(wèi)星星歷數(shù)據(jù)，作為第一數(shù)據(jù)，緩存并連續(xù)更新到GPU內(nèi)存中；GPU調(diào)取第一數(shù)據(jù)，并通過(guò)劃分的粗粒度計(jì)算單元和細(xì)粒度計(jì)算單元對(duì)第一數(shù)據(jù)進(jìn)行輻射值數(shù)據(jù)解壓和亮溫?cái)?shù)據(jù)計(jì)算；GPU計(jì)算第一數(shù)據(jù)中的每個(gè)像素點(diǎn)的地理坐標(biāo)，生成帶地理坐標(biāo)的亮溫影像數(shù)據(jù)，作為第二數(shù)據(jù)返回CPU；CPU根據(jù)第二數(shù)據(jù)更新存儲(chǔ)的衛(wèi)星影像數(shù)據(jù)流，作為衛(wèi)星L1級(jí)數(shù)據(jù)推送至前端災(zāi)情監(jiān)測(cè)識(shí)別應(yīng)用。本發(fā)明實(shí)現(xiàn)衛(wèi)星數(shù)據(jù)快速接收處理，提高了氣象極軌衛(wèi)星數(shù)據(jù)的處理速度及氣象災(zāi)害應(yīng)對(duì)的效率。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及電網(wǎng)防護(hù)技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種基于分層GPU計(jì)算的輸電線路衛(wèi)星監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)處理方法及系統(tǒng)。

背景技術(shù)

隨著特高壓線及跨區(qū)電網(wǎng)規(guī)模的不斷擴(kuò)大，越來(lái)越多的輸電線路穿越過(guò)高山峻林地帶，每逢春節(jié)、清明、秋收等時(shí)節(jié)，當(dāng)遭遇持續(xù)干燥天氣，易爆發(fā)大面積山火。對(duì)某省主網(wǎng)線路跳閘統(tǒng)計(jì)發(fā)現(xiàn)，山火引發(fā)的跳閘已占線路跳閘總數(shù)的16.04％，山火頻發(fā)已成為導(dǎo)致輸電線路跳閘次數(shù)增多的主要誘因。由于山火蔓延速度極快，傳統(tǒng)基于人工巡視方法無(wú)法實(shí)現(xiàn)對(duì)輸電線路山火的有效防治，極有可能造成大電網(wǎng)停電事件。因此，在輸電線路山火初發(fā)期進(jìn)行監(jiān)測(cè)，并及時(shí)開(kāi)展輸電線路山火處置，能有效降低社會(huì)財(cái)產(chǎn)經(jīng)濟(jì)損失，具有重大社會(huì)效益。

地球觀測(cè)衛(wèi)星NOAA20是由NASA(美國(guó)國(guó)家航空航天局)和NPOESS(美國(guó)國(guó)家極軌業(yè)務(wù)環(huán)境衛(wèi)星系統(tǒng))聯(lián)合開(kāi)發(fā)的，于2017年11月18日日成功發(fā)射，現(xiàn)已完成在軌測(cè)試，投入業(yè)務(wù)運(yùn)行。NOAA20由NOAA(美國(guó)國(guó)家海洋和大氣管理局)和NASA共同管理。目前衛(wèi)星運(yùn)行在距離地球833公里的太陽(yáng)同步軌道上空。不同于傳統(tǒng)的地球觀測(cè)衛(wèi)星，新一代NOAA20改進(jìn)了由傳統(tǒng)極軌衛(wèi)星搭載的超高分辨率高分辨率輻射儀(AVHRR)、中分辨率成像光譜儀(MODIS)等成像儀，具有更好的空間分辨率和更大的覆蓋范圍，一方面單幅影像幅寬由MODIS的2330km提高至3000km，另一方面衛(wèi)星空間分辨率較傳統(tǒng)極軌衛(wèi)星由1.1km提高至375m，單次衛(wèi)星原始數(shù)據(jù)量由原來(lái)的800M增長(zhǎng)至8G左右，這使得衛(wèi)星影像數(shù)據(jù)流處理時(shí)滯延長(zhǎng)，采用傳統(tǒng)的衛(wèi)星影像處理方法將使得衛(wèi)星影像預(yù)處理時(shí)間達(dá)30分鐘以上，處理速度過(guò)慢可能導(dǎo)致延誤輸電線路災(zāi)情防治。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明提供了一種基于分層GPU計(jì)算的輸電線路衛(wèi)星監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)處理方法及系統(tǒng)，用以解決傳統(tǒng)衛(wèi)星數(shù)據(jù)處理速度慢導(dǎo)致延誤輸電線路災(zāi)情防治工作的技術(shù)問(wèn)題。

為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提出的技術(shù)方案為：

一種基于分層GPU計(jì)算的輸電線路衛(wèi)星監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)處理方法，包括以下步驟：

解析衛(wèi)星L0級(jí)數(shù)據(jù)：CPU(中央處理器)獲取衛(wèi)星L0級(jí)數(shù)據(jù)并掃描，得到衛(wèi)星的掃描帶信息、掃描帶的原始輻射值數(shù)據(jù)以及衛(wèi)星星歷數(shù)據(jù)，作為第一數(shù)據(jù)，緩存并連續(xù)更新到GPU(圖形處理器)內(nèi)存中；

掃描帶數(shù)據(jù)解析：GPU調(diào)取第一數(shù)據(jù)，并通過(guò)劃分的粗粒度計(jì)算單元和細(xì)粒度計(jì)算單元對(duì)第一數(shù)據(jù)進(jìn)行輻射值數(shù)據(jù)解壓和亮溫?cái)?shù)據(jù)計(jì)算；

影像交互投影轉(zhuǎn)換：GPU計(jì)算第一數(shù)據(jù)中的每個(gè)像素點(diǎn)的地理坐標(biāo)，生成帶地理坐標(biāo)的亮溫影像數(shù)據(jù)，作為第二數(shù)據(jù)返回CPU；

影像處理結(jié)果推送：CPU根據(jù)第二數(shù)據(jù)更新存儲(chǔ)的衛(wèi)星影像數(shù)據(jù)流，作為衛(wèi)星L1級(jí)數(shù)據(jù)推送至前端災(zāi)情監(jiān)測(cè)識(shí)別應(yīng)用。

優(yōu)選地，衛(wèi)星L0級(jí)數(shù)據(jù)為HDF格式的原始衛(wèi)星影像數(shù)據(jù)流，包括：衛(wèi)星的掃描帶信息、掃描帶的原始輻射值數(shù)據(jù)以及衛(wèi)星星歷數(shù)據(jù)。

優(yōu)選地，掃描帶數(shù)據(jù)解析，包括以下步驟：

在GPU中劃分粗粒度計(jì)算單元和細(xì)粒度計(jì)算單元；

調(diào)用GPU的粗粒度計(jì)算單元，從第一數(shù)據(jù)中讀取出每個(gè)掃描帶的信息數(shù)據(jù)和原始輻射值數(shù)據(jù)，并將輻射值數(shù)據(jù)解壓任務(wù)推送至GPU的細(xì)粒度計(jì)算單元；