基于LSTM-AT的温室空气温度预测模型构建

构建精确的温室空气温度预测模型是采用模型预测控制等控制算法实现温室空气温度精准控制的前提条件。长短记忆神经网络(long short-term memory,LSTM)以处理时间序列数据方面的优势而广泛应用于温室空气温度预测,然而其面对长时间序列数据存在由于数据遗忘而导致温室空气温度预测精度降低的问题。为解决以上问题,该研究将LSTM模型与注意力机制(attention mechanism,AT)结合构建LSTM-AT模型,根据LSTM模型隐藏层输出状态重要性程度为隐藏层输出分配权重,以提高温室空气温度长时间预测精度。该研究在不同预测时长(12、24和48 h)和不同天气状况两种情况下将LSTM-AT模型与递归神经网络、门控循环单元、双向长短记忆网络、LSTM模型进行对比。结果表明,LSTM-AT模型空气温度预测值与测量值变化趋势较为一致,模型计算值与空气温度测量值的决定系数最小为0.95,均方根误差最大为1.34℃,平均绝对误差最大为10.51%;LSTM-AT模型、LSTM模型、门控循环单元、递归神经网络、双向长短记忆网络5种模型温室空气温度预测均方根误差平均值分别为0.89、1.42、1.89、2.10、1.51℃,平均绝对百分比误差平均值分别为4.26%、8.96%、13.57%、17.70%、10.67%。由此可知,相较于其他4种模型,该研究提出的LSTM-AT模型具有更高的预测精度,能够精确预测温室空气温度。

雾化喷头角度、塔内洁净空气温度及高温气化时间对羊奶粉产量的影响

近十几年来,中国乳制品工业迅猛发展,取得了惊人的成就,如今已经发展成为一个拥有先进技术设备、丰富产品品种、规模较大的现代化食品制造业。随着我国社会生活水平的不断提高,羊奶粉已经成为人们生活中不可或缺的奶制品,如何提高奶粉产量,是现阶段急需解决的问题。喷雾干燥是奶粉加工中的重要一环,对奶粉产量影响显著。本文对鲜乳湿法生产新型上排风喷雾干燥技术进行了应用研究,探究干燥塔内洁净空气温度、雾化喷头角度、高温气化时间3个因素对奶粉产量的影响。结果表明:洁净空气温度为92℃、雾化喷头角度为55°、高温气化时间为0.7 s时,奶粉产量达到最大值。

空气温度对电晕笼中导线直流电晕特性的影响

为研究空气温度对导线直流电晕特性的影响,建立了导线直流电晕特性测试系统,定义了导线的起晕电压,在人工气候室内,测量了不同空气温度下电晕笼中导线的起晕电压、电晕电流、可听噪声水平等特征量,获得了空气温度对导线电晕特性的影响规律。试验结果表明:导线的起晕电压随空气温度的升高大致呈线性下降趋势;导线电晕电流在起晕后随空气温度的升高大致呈线性上升趋势;负极性导线电晕可听噪声水平随空气温度的升高而上升,且电压越高上升幅度越大;由于赫姆斯坦辉光过程的存在,正极性导线电晕可听噪声水平的空气温度修正系数在不同的电压时有不同的表现,并据此对我国特高压直流输电线路的工程设计提出了建议。

基于低频声波的空气温度测量研究

低频声波可以用来实现对空气温度的非侵入式测量。现有的基于低频声波的测温方法精度较低,如何建立有效的声学测温机制从而提高测量精度需要进一步研究。描述了一个基于低频声源和传声器的新型空气温度测量系统,通过测量空气中的声速达到测量空气温度的目的。首先根据温度、湿度、大气压和空气成分与声速的关系提出了一种通过计算空气密度来计算声速的方法。由于空气的湿度、大气压和空气成分也会影响声速,为了提高测温精度,分别从理论上分析了这3个因素对声学测温结果的影响并给出了相应的技术解决方案。为了测量声速,选择宽度为0.1 s的200～1 500 Hz线性扫频信号作为声源信号,通过对上下游两个传声器接收到的扫频信号进行互相关,计算出声波在两个传声器间的传播时间。为了提高声速测量精度,通过参照温度试验获得了不同温度下的声波传播时间并代入校准方程,使用最小二乘法估计出了等效声波路径长度和系统时延。得到这两个参数值后,系统测量出的声速更加接近同温度下的理论声速值。验证试验以K型热电偶测量的温度作为对比,在23.5℃～54.2℃的温度范围内,声学测温的相对误差在3.2%以内,标准差在0.2%以内。

列车运动对地铁站台空气温度分布动态影响的数值分析

对典型既有岛式站台在自然通风条件和上送下回空调方式下单列车进站、停车及出站过程中温度场的分布进行了三维动态数值模拟,通过对模拟结果的对比研究,分析了这种特定空调方式与列车运动所造成的活塞风对站台乘客候车环境舒适性的综合作用.研究表明在自然通风状态下,列车通过站台的过程会引起候车区域空气温度明显上升.而采用上送下回空调系统能够有效抑制活塞风在这一区域造成的温升,并改善候车区域在垂直方向的温度分布.

一种求解湿空气温度和相对湿度的CFD算法

以往在用计算流体力学 (CFD)方法计算空气温度时 ,仅考虑空气显热 ,导致计算温度与实际情况相差较大。提出一种考虑潜热的计算房间温度和相对湿度的CFD方法 ,将两种计算结果进行了比较 ,发现前者的计算结果较后者约高 0 .5～ 1℃。

周围空气温度对SF_6断路器中气体水分含量的影响

分别研究了周围空气温度对SF6气体水分含量变化和检测仪器读数的影响。实验室测量结果和现场实测结果都证明SF6气体水分含量随周围空气温度升高而升高。在相同条件下,研究了周围空气温度对两种SF6气体水分含量检测仪器的影响。结果表明,周围空气温度对阻容式水分含量检测仪器影响较大,而对露点传感器影响较小。

街谷空气温度预测模型的改进研究

介绍了针对街谷空气温度预测的建筑群热时间常数模型的改进研究,通过分析原模型的不足,从二维模型向三维模型扩展、地表温度准确计算模型、长波辐射温降计算方法改进、乔木下长波辐射计算和绿地对流换热修正因子计算方法5方面进行改进。利用改进模型对广州某居住小区室外空气温度预测进行计算,结果表明预测与实测有较高的一致性,相关度为0.99。该模型可用于小区微气候规划设计和城市不同区域建筑能耗准确预测,具有重要意义。

轿车内空气温度及甲醛含量的试验研究

对比贴膜车与未贴膜车的内部空气温度,结合浓缩采样法和气相色谱分析方法,研究了车内空气温度随日照时间的变化规律以及采样条件对车内空气中甲醛含量的影响规律。结果表明:车内空气温度的最大值出现在中午1:30左右,前窗处温度最高,试验测得的最高温度可达66.1℃,而驾驶座和后座温度相差不大;当汽车停放时,贴膜车内温度高于未贴膜车内温度;发动机余热及日照对车内甲醛的释放具有重要影响,高温导致甲醛释放加速,汽车前窗处甲醛浓度大于后座上方的甲醛浓度;加装的车内装饰物(如坐垫等)是甲醛的另外一个释放源。

汽轮机强制冷却过程空气温度的选择

以 600 MW 汽轮机高压转子为对象,以有限元法的手段,通过滑参数停机及其后的自然冷却过程的计算得出强制冷却初始温度场,在几种典型的空气温度分段曲线下计算出高压转子热应力,为强制冷却实验设计提供依据.介绍计算模型的选取、网格的划分及边界条件的确定.

油松和侧柏边材液流相对于空气温度的滞后效应

林木耗水的准确评价对于低耗水树种的选择及林分结构优化配置具有重要意义。利用热扩散式边材液流探针和自动气象站,对油松和侧柏的边材液流速率和空气温度等环境因子进行了为期一年的同步测定,分析了空气温度与边材液流间的滞后效应。研究结果表明:林冠上层空气温度与液流速率的相关性最为显著。液流启动要滞后于空气温度2h以上,液流峰值出现的时间一般要比空气温度早1～2 h,液流趋于停止的时间和空气温度相差不大。液流速率和空气温度之间存在明显的滞后效应,春、夏、秋季油松树干边材液流与空气温度变化的滞后时间分别为170 min、-60 min和0 min,侧柏边材液流相对于空气温度分别提前40 min、30 min和10 min。考虑液流相对于空气温度的"滞后效应"可提高液流速率的拟合精度,油松提高了42.9%～122.0%,侧柏提高了6.4%～14.6%。

敞开式TBM施工隧道掘进段空气温度计算方法

以敞开式隧道掘进机(TBM)施工隧道为研究对象,基于热力学原理,分析掘进段热害影响因素,建立敞开式TBM掘进段空气温度的计算模型,对不同围岩级别、不同岩温下掘进段内空气温度进行计算研究。结果表明:自掘进开始,TBM掘进段内空气温度迅速升高,在掘进20min时升高至接近最大值并保持基本稳定,停机后空气温度迅速下降;掘进段空气温度随围岩温度的升高和围岩级别的提高显著上升;通风对掘进段内空气有明显的降温效果;围岩温度为18℃,Ⅱ级围岩无通风时掘进段空气温度为39.9℃,通风量为60m3·s-1时下降至27.9℃,通风控制空气温度低于28℃规范限值;围岩级别Ⅱ级,60℃岩温无通风时掘进段空气温度为81.9℃,通风量为60m3·s-1时下降至46.9℃,但空气温度仍然较高,可采用在正常施工通风基础上增加洞内局部降温措施。

单向交通公路隧道内空气温度场分析

为确定公路隧道内路面结构温度变化规律,提供隧道路面工作环境温度指标,利用有限元方法对隧道空气温度分布状况进行预估.结果表明长、短公路隧道中部空气温度呈现出不同分布状态:短隧道中部空气温度受洞外气温影响较大,表现出与洞外相同的变化趋势;采用纵向机械通风的长隧道中部空气温度一年中趋于稳定;隧道进出口处温度受洞外空气状况影响强烈.分析结果能够为隧道内路面结构设计和材料选择提供理论依据和指导作用.

空气温度及油温对油雾发生器雾化特性的影响

采用计算流体力学软件FLUENT对油雾发生器内部流动现象及雾化现象进行数值模拟,研究在一定空气压力及油雾出口压力条件下空气温度及油温对油雾平均粒径、油耗量及气耗量的影响。计算结果表明:空气温度越高,油滴平均直径越小,油耗量越大,气耗量越小;油温越高,油滴平均直径越小,油耗量越大,油温对气耗量基本没有什么影响。

夏季最热月铁路隧道内空气温度预测用外界计算温度的选择

以特长单线隧道为研究对象,建立了隧道内空气温度计算模型,采用有限体积法对方程进行离散,用MATLAB工具编写隧道内空气温度模拟计算程序。分别对采用建筑物夏季通风计算温度ODT、近20年每年最热月月平均温度的平均值ATH及逐时典型气温OHT 3种不同外界计算温度时夏季最热月隧道内的空气温度进行了模拟计算,得到了隧道内空气温度的分布规律及最高空气温度的变化规律。结果表明,选取ATH作为计算参数,可较准确地预测夏季最热月隧道内空气温度的最高值。

用MODIS数据反演近地表空气温度的RM-NN算法

基于辐射传输模型(RM)和动态学习神经网络(NN),成功进行了用MODIS数据反演近地表空气温度的研究,并给出了完成这种反演的RM-NN算法。该算法用RM来模拟不同地面辐射状况下(包括不同的地表温度、近地表空气温度、发射率和大气水汽含量)卫星高度获得的辐射强度数据集,用动态学习神经网络来进行反演计算。反演分析结果表明,近地表空气温度不能直接精确地用MODIS数据反演计算得到,如果能把地表温度和发射率以及大气水汽含量作为先验知识,则能够比较精确地反演近地表空气温度。模拟分析表明,平均误差和标准偏差分别大约是0.8K和0.9K,如果考虑地表温度和发射率的误差,平均误差和标准偏差分别为1.5K和1.8K。反演结果和地面气象站点数据比较表明,合理地利用先验知识使得RM-NN算法能够用MODIS数据比较精确地反演近地表空气温度。

日光温室内空气温度日变化模拟的研究

温室内不加温时揭苫至盖苫的温度变化基本可以看成是一个正弦曲线的半个波,因此温室内白天温度Tai(r t)可以用正弦曲线来表示。模拟结果显示:晴天不放风情况下,温度模拟值与实测值的变化趋势比较吻合,模拟值与实测值的决定系数达到0.964 3,F值为205.70,达到0.01显著水平;晴天放风条件下,温度模拟值与实测值的决定系数为0.963 6,F值为500.81,达到0.01显著水平;阴天不放风时,温度模拟值与实测值的决定系数为0.871 5,F值为105.77,达到0.01显著水平。说明温室内气温变化可以用正弦曲线进行模拟。

树干温度与空气温度关系的研究

本文通过对大兴安岭原始林区的实测数据进行分析研究。结果表明:1)空气温度的变幅大于树干温度,树干温度与空气温度的日变化呈单峰型曲线;2)树干温度与空气温度的季节动态为生长季的树干温度变幅明显高于非生长季,即从春季到夏季树干温度随空气温度呈持续升高态势高峰值出现在7月或8月而后逐渐下降;3)树干温度与空气温度呈线性关系,树干呼吸与气温变化相一致。树干呼吸有明显的变化规律:日变化表现为双峰型,有"午休"现象,季节变化表现为生长季的树干呼吸明显高于非生长季。

日光温室空气温度与土壤温度的相关性分析

以山东省济南市的土质墙体类被动式日光温室为例,采用试验研究与理论分析相结合的方法,对该型温室进行了研究。通过试验,对日光温室内、外空气温度,温室内土壤不同深度处温度及土壤表层的热流密度进行实测,通过分析得出了室内外空气温度及土壤温度的变化规律。在数值计算和实验的基础上,建立了温室内土壤温度与室内外空气温度相互关系的数学模型,在有作物生长的条件下土壤温度与室内外空气温度之间已不是简单的线性关系。结果表明,土壤温度模拟值与实测值基本一致。

基于最大似然估计算法实现空气温度分布的可视化

针对空气中温度差值难以捕捉的问题,以空气中温度分布的可视化作为研究对象,采用基于最大事后概率的最大似然估计算法,研究空气中温度分布图像化问题。可视化测量系统中,在被测区域设置32个收发分离的超声波换能器,基于一发多收模式实现渡越超声信号数据采集,通过实验获取16×16=256个渡越时间参数TOF(Time of Flight)。实验系统采用测量角度插补与渡越时间参数平行插补两种方法进一步补充成像所需渡越时间参数,确保重建图像可读性。对实验数据进行了基于最大似然估计算法的超声波CT图像重建,重建图像结果能成功分辨空气场温度值差异。实验结果表明,基于最大似然估计算法实现空气中温度差异可视化的有效性。