基于Qt的气象要素观测系统探究

随着我国地面气象观测业务系统自动化改革进程的加快,越来越多的人工观测项目被自动观测替代,而目前业务系统中的地面气象观测集成系统不能满足对观测仪器远程管理的需求。本文综合分析了气象观测在远程监控、管理控制等方面的需求,提出一种基于Qt气象要素观测系统的设计方案,以充分发挥分布在不同地方的气象观测设备的不同气象观测功能。

浙江杭嘉湖平原森林生态系统国家定位观测研究站简介

浙江杭嘉湖平原森林生态系统国家定位观测研究站(以下简称“杭嘉湖定位站”)是2017年国家林业局批复的(林规字(2017)210号)国家级监测平台。依托单位是国家林业和草原局竹子研究开发中心。杭嘉湖定位站主站位于浙江省长兴县竹子中心长兴基地内,三个辅助观测点分别为桐乡观测点、莫干山观测点、安吉观测点。杭嘉湖定位站拥有各类用房建筑面积2000m2,建有观测铁塔1座、气象观测场1个、森林保健环境监测试验场1个、测流堰1座、地表径流场6个、坡面水量平衡场1个、固定样地20块。配备有气象观测设备、森林空气质量监测设备、土壤观测设备、水文观测设备、生物观测设备等仪器40余台套。

浙江杭嘉湖平原森林生态系统国家定位观测研究站简介

浙江杭嘉湖平原森林生态系统国家定位观测研究站(以下简称“杭嘉湖定位站”)是2017年国家林业局批复的(林规字[2017]210号)国家级监测平台。依托单位是国家林业和草原局竹子研究开发中心。杭嘉湖定位站主站位于浙江省长兴县竹子中心长兴基地内,三个辅助观测点分别为桐乡观测点、莫干山观测点、安吉观测点。杭嘉湖定位站拥有各类用房建筑面积2000m^(2),建有观测铁塔1座、气象观测场1个、森林保健环境监测试验场1个、测流堰1座、地表径流场6个、坡面水量平衡场1个、固定样地20块。配备有气象观测设备、森林空气质量监测设备、土壤观测设备、水文观测设备、生物观测设备等仪器40余台套。

我国海洋观测装备“卡脖子”问题的破解对策建议

该文中“卡脖子”问题是指我国海洋观测装备在发展过程中遇到的瓶颈和限制,阻碍了海洋科学研究和海洋资源利用。该文对我国海洋观测装备的发展进行需求分析,从海洋观测平台和海洋传感器的发展两个方面介绍我国海洋观测装备发展的现状;从创新能力、成果转化能力、国产化应用、技术标准和测试试验等方面分析“卡脖子”问题出现的原因,针对这些问题提出加强海洋仪器设备应用的调研和评估、提升设备的精准度和可靠性、进行海洋仪器设备攻关加快研发和推广、完善海洋标准和试验测试体系等一系列措施建议。有助于提高我国海洋观测装备的整体技术水平,促进海洋科技的进步,推动我国在海洋观测领域的可持续发展。

GNSS露天矿监测中观测距离、时间与精度的建模分析

GNSS在线监测具有全天候监测的技术优势,已被广泛应用于露天矿边坡监测。其观测精度受观测时长及监测站至基准站距离的制约,建立观测时长、监测站至基准站距离与观测精度的回归模型能有效确定合理观测时长。本文以鞍钢露天矿GNSS在线监测数据为数据源,分析了不同观测距离、时长对精度的影响规律,利用多元非线性回归方法建立了精度与距离、时长的三因素回归模型。其中,精度拟合模型在N、E、U方向的三因素相关性分别为0.97、0.96、0.97,检验模型精度分别为0.33 mm、0.30 mm、0.17 mm;时间拟合模型在N、E、U方向的三因素相关性分别为0.96、0.93、0.93,检验模型精度分别为0.14 h、0.06 h、0.08 h。研究结果表明,该方法能以精度和距离为约束条件,为基于GNSS露天矿边坡在线监测预警观测时长的确定提供依据。

中国综合地球观测系统的构成与实践研究

针对地球观测领域规模最大的政府间国际组织“地球观测组织(Group on Earth Observations)”提出的“全球综合地球观测系统”这一概念,梳理了其实现和建设的现状,分析了其具有供给导向、元数据质量不高、无法直接支撑决策和行动等局限性。结合我国参加地球观测组织的计划和成果,详细阐述了面向全球服务的中国综合地球观测系统的内涵,并基于全球综合地球观测系统的优势与不足,提出了中国综合地球观测系统平台的系统架构,另外就优质数据集研制、信息专题服务以及数据应急响应3个案例阐述了中国综合地球观测系统平台的实践及成效。

地面观测自动化及标准化对县级综合气象观测带来的变化

2020年全国国家地面观测站要全面实现地面观测自动化,本文对自动化后改变的观测方式、观测任务、观测业务传输方式、台站观测任务进行说明,对现行地面气象观测业务进行梳理,及改革后台站任然保留人工应急观测能力,在应急或特别工作状态下按规定开展应急观测的项目、人工数据质控和编发重要天气报进行总结,方便广大基层业务人员学习,相互借鉴,共同进步。

金鸡滩二线船闸工程原型观测方法

水利枢纽船闸改扩建是内河航道整治工程中的控制性工程,以右江金鸡滩水利枢纽二线船闸工程原型观测实践为例,对船闸改扩建原型观测的方法进行分析和总结,主要包括比降观测、表面流速流向测量、断面流量和流速流向观测、泥沙测验和底质取样等5个观测方法。通过现场实践生产,在枢纽上下游多维度同步观测和采样,并对观测成果进行统计、分析和研究,为枢纽船闸改扩建的规划、设计和施工等建设技术方案提供水文基础资料,为模型试验、航道整治工程提供准确的工程实施数据,值得类似项目借鉴和应用。

陆地生态系统—大气界面多种碳氮气体交换通量的同步自动观测系统

项目概况我国现有的陆地生态系统非均匀下垫面观测技术,远不能满足碳氮温室气体排放的过程与机理及碳氮循环耦合过程的综合研究对观测设备性能的要求。由于国际上尚无商品化的相关设备,国外先进科研机构都只能通过自己研制来满足其科研工作的需要。本项目将研制我国第一套专门针对非均匀下垫面低矮植被陆地生态系统进行多点位多气体(包括N_(2)O、NO、CH_(4)、CO_(2))净排放通量的同步、高频、全自动综合测定的观测技术系统(AMEG)。

陆地生态系统 - 大气界面多种碳氮气体交换通量的同步自动观测系统

项目概况我国现有的陆地生态系统非均匀下垫面观测技术,远不能满足碳氮温室气体排放的过程与机理及碳氮循环耦合过程的综合研究对观测设备性能的要求。由于国际上尚无商品化的相关设备,国外先进科研机构都只能通过自己研制来满足其科研工作的需要。本项目将研制我国第一套专门针对非均匀下垫面低矮植被陆地生态系统进行多点位多气体(包括N_(2)O、NO、CH_(4)、CO_(2))净排放通量的同步、高频、全自动综合测定的观测技术系统(AMEG)。

广西行业社会气象观测发展现状与对策

对广西行业社会气象观测发展进行调查研究,分析其发展沿革、现状和存在问题以及社会需求,并提出相应对策。结果表明,广西社会气象观测已认定的志愿气象观测站2430个,划分为11个行业,包含100余种观测要素。在气象观测数据接入、数据质量、数据应用、产品服务等方面存在问题。为促进广西行业社会气象观测高质量发展,应加强地方部门沟通、建立统一的应用标准、促进观测系统资源整合以及优化建站布局。

岛式防波堤沉降位移观测点优化分析

为了监测防波堤施工期和运营期的堤身沉降位移量,在堤身处设置临时和永久的沉降位移观测点进行观测。临时沉降位移观测点主要设置在堤心石上,存在时间短;永久沉降位移观测点在护面块石施工过程中进行埋设,在护面块体安装完成后仍需要进行长期观测。为确保永久沉降位移观测点的可持续性及观测便利性,以潮州华瀛液化天然气接收站项目配套码头工程防波堤工程为例,通过对设计原案及施工过程中存在的问题进行分析研究,对沉降位移观测点的设置、构造形式和间距进行优化,希望为其他类似工程提供借鉴。

云南元谋水化观测站改造和恢复观测分析

2022年8月,云南省元谋县政府通过招商引资,计划在热水塘村范围内建设文旅康养城。元谋水化观测站位于文旅康养城建设范围内,此建设项目会对观测数据造成很大影响,因此拟定对元谋水化观测站进行迁建,因迁建工程时间长,故先改造并恢复原井观测。改造恢复观测后,元谋水化观测站仅保留主井进行观测,观测项目为深层水温、动水位、逸出气氡和逸出气汞等4个测项。恢复观测中,水温探头投放深度由120 m变更为128 m;水位探头投放深度由2.76 m变更为1.42 m,水温值有所升高,水位值下降。重新设计制作脱气装置后,气氡值因仪器参数问题出现下降,气汞值变化不大。元谋水化观测站已恢复观测并连续观测6个月,对恢复观测前后的数据进行分析,可为以后的水化台站建设积累经验。

基于比例谐振内模扩张状态观测器的PMLSM推力波动抑制策略

定位力是永磁同步直线电机(PMLSM)产生推力波动的主要原因,导致振动和噪声,恶化驱动系统运行性能。针对这一问题,该文提出一种基于比例谐振内模扩张状态观测器(PR-IMESO)的PMLSM推力波动抑制策略以提高系统控制精度和运行性能。首先,对PMLSM推力波动进行建模与分析,针对推力波动中占比较大的定位力分量,根据内模原理研究考虑定位力模型的内模扩张状态观测器(IMESO),并在观测器中引入谐振项以加强对二次脉动定位力的抑制。所提出抑制策略对PMLSM定位力具有良好的观测及补偿能力,还可对其余未建模的复杂动子推力波动进行抑制,具有较好的推力波动整体抑制效果。最后,在一台750 W的PMLSM实验平台上验证所提出抑制策略的有效性。

基于二阶变增益滑模的感应电机电压模型磁链观测器

针对无速度传感器感应电机驱动系统,基于二阶滑模的电压模型磁链观测器可以有效提升传统开环电压模型观测器的转速估计鲁棒性。然而,现有二阶滑模电压模型观测器仍然存在以下2个问题:1)滑模观测器常数增益与可变稳定性条件间的不匹配问题;2)由于存在直流偏置,需要采用非理想积分器来估计转子磁链。针对这2个问题,该文提出相应解决方案:1)改进二阶滑模观测器结构,并根据稳定性条件设计可变增益,以同时实现宽调速范围内的观测器稳定性与抖振抑制;2)根据滑模观测器的输出,设计一种带直流偏置补偿的积分器,以提升磁链估计精确度。最后,在3.7 kW的感应电机实验装置上进行对比实验,证明所提方法有效性。

基于观测方程重构滤波算法的锂离子电池荷电状态估计

滤波算法中观测方程的准确性在电池状态评估中起着决定性作用。然而,该文通过试验发现,由于温度、工作电流和荷电状态(SOC)的影响,即使使用精度较高的电池模型,扩展卡尔曼滤波(EKF)算法中观测方程的输出值与实际电压之间仍会存在较大误差,即产生了较大的新息。该文提出一种基于观测方程重组的增强型扩展卡尔曼滤波(E-EKF)算法。该算法的核心思想是利用具有温度、SOC和电流自适应能力的误差修正策略对观测方程进行重组,实现算法中新息的降低,进而提高SOC估计的准确性。使用两种不同温度下的典型工况试验对E-EKF算法的性能进行了验证。试验结果表明,该算法能够适应不同的温度和工况,并具有较高的SOC估计精度。

光学瞬变源后随观测系统设计与应用

近年来,国内外陆续建设并投入运行了多台巡天光学观测设备,产生了海量观测数据,发现并证认了许多具有较高研究价值的瞬变源。因为瞬变源增多和望远镜观测资源有限,为提升清华大学-马化腾巡天望远镜后随观测响应能力,该文设计了新疆南山瞬变源后随观测系统(SNOVA)。该系统采用商业化配件,在统一的控制架构平台基础上,技术人员经系统选型与软硬件安装联调,实现了自动化观测运行。系统为瞬变源后随观测提供了高质量数据,有助于进一步了解天体目标的物理参数与演化性质,同时也为开展远程观测提供了一种有效途径。

月基紫外-光学-红外天文观测站点选取方法研究

月面独特的位置和环境优势,为天文观测提供了难得的机会。目前包括中国、美国、欧洲航天局、俄罗斯、日本、印度等在内的多个国家和机构都在大力开展月球探测。对于开展多种科学研究的月球探测计划,站点的选取需综合考虑各项科学的需求。本文主要介绍开展月基紫外-光学-红外天文观测对观测站点的需求,并针对该需求提出了评估某个候选站址是否满足天文观测需求的定量化分析方法。该方法适用于全月面范围内任意指定点的选址分析,将为规划中的国际月球科研站等月球探测计划的建设提供参考和支撑。

改进滑模观测器的电流源逆变器驱动PMSM无位置传感器控制

由于电流源逆变器(CSI)的叠流效应以及前级DC-DC控制的母线电流脉动较大,使得扩展反电动势中含有大量谐波,造成较大的位置误差。针对此问题,该文提出一种改进滑模观测器的电流源逆变器驱动永磁同步电机无传感器控制方法。首先,基于传统滑模观测器,设计复系数滤波器代替传统低通滤波器,实现了对估计反电动势的准确提取,同时也抑制了估计反电动势中的高频抖动和高次谐波。其次,将二阶广义积分器内嵌于锁相环中,用于消除位置误差信号中的低次谐波,提高位置观测准确度。最后,将估算的速度信息反馈回复系数滤波器,实现复系数滤波器的自适应性。实验结果表明,所提方法在不同工况下,能够有效提高估算的转子位置精度,验证了方法的可行性与有效性。

基于有限时间观测器的光储系统母线电压互补滑模控制

针对光储直流微网混合储能系统易受能源间歇性输入、负载随机性扰动以及功率流向切换等干扰,会造成母线电压波动、系统功率失稳等问题,提出一种基于有限时间观测器的互补滑模控制(FTESO+CSMC)策略.首先,根据混合储能元件的高低频特性,对系统差额功率进行电流等效分配.然后,设计有限时间扩张状态观测器,对系统受到的总扰动进行观测,并将扰动观测值作为前馈项输入互补滑模控制器中,对系统扰动进行补偿,保证系统状态在有限时间内达到收敛,提高了系统的快速性和抗扰性,并根据Lyapunov理论证明了控制系统的稳定性.最后,基于MATLAB仿真平台,对多种模拟工况进行仿真,仿真结果表明,相较于传统控制策略,本文所提控制具有更快的响应速度以及更好的抗扰性能.