基于边缘计算的温室传感器故障自识别系统设计与实现

无线传感器数据为智能环境调控提供决策依据,合理准确的数据是正确决策的前提,实时检测异常数据至关重要。针对传统的静态数据异常检测算法检测精度和效率低下、将数据上传至云计算中心分析增加带宽的传输压力和控制决策反馈时间等问题,提出一种基于边缘计算和数据融合的新方法。采用多模态感知融合算法进行异常数据检测,对实际发生的湿度、温度、光照等农业温室异常数据集进行仿真分析,使用滑动窗口方式处理数据流无限问题,计算单传感器和多传感器数据方差、多传感器数据间相关性系数,优化关键结构参数。结果表明,该模型能够检测出传感器的异常数据,单节点多传感器故障识别率为82.5%,多节点多传感器故障识别率为72.5%,汇聚数据上传可减少传输频率,单次节约30%数据流量,减轻服务器压力与数据传输延迟。对于解决温室传感器数据异常问题及边缘计算在温室环境设备中的应用提供有益参考。

基于模型预测控制的菇房空调节能控制方法

当前工厂化食用菌生产菇房空调控制方法存在节能效率低、室内温度波动大等问题,提出了一种基于卷积神经网络(Convolutional neural network, CNN)、门控循环单元神经网络(Gated recurrent unit neural network, GRU)与注意力机制(Attention)的菇房空调节能控制方法。该方法以CNN-GRU-Attention组合神经网络为预测模型,结合预测误差补偿和预测模型数据集动态更新机制,实现对菇房室内温度精准预测;建立以空调控制量为状态量的目标函数,分别利用熵权法、主观法明确目标函数权重系数,运用带精英策略的快速非支配排序遗传算法(Non-dominated sorting genetic algorithmⅡ, NSGA-Ⅱ)求解出空调在控制时域内最优控制序列,集成滚动优化和反馈机制,实现菇房环境的精准及节能控制。试验结果表明,提出的CNN-GRU-Attention菇房室内温度预测模型,以历史30 min数据预测未来10 min室内温度效果最好,选取的典型日内预测最大均方根误差为0.122℃、最小决定系数为0.807、最大平均绝对百分比误差为0.611%;菇房空调模型预测控制方法对天气波动具有较好的抗干扰能力。与阈值开关法和PID法相比,在空调节能方面,能耗分别减少21%和14%;在控制温度精度方面,RMSE可分别降低72%、46%。

基于模型预测控制的工厂化菇房空调调控方法

针对菇房空调系统在传统控制模式下易出现温度波动较大、运行能耗较高等问题,提出一种基于模型预测控制(Model Predictive Control,MPC)的食用菌工厂化菇房空调控制方法。首先基于等效电路法建立菇房阻容温度预测模型,利用遗传算法(Genetic Algorithms,GA)辨识模型内未知参数,建立以温度控制精度及系统能耗为优化方向的目标函数,然后以预测模型输出作为目标函数输入,最后通过粒子群优化算法(Particle Swarm Optimization,PSO)求解该目标函数,得到空调系统控制时域内的最优控制量。结果表明:基于MPC的温度控制方法能够有效在降低空调系统能耗的基础上提高温度控制精度,相较于传统阈值控制在温度控制精度上,平均绝对误差降低77%;在运行时间上,MPC控制方法平均每日能够减少1.2 h的压缩机运行时间,可节省10.4 kWh的电能。

不同光质对黄伞菌菇光谱特性及矿质元素的影响

食用菌子实体发育阶段对光较为敏感,目前尚无黄伞菌菇生长及营养品质对不同光谱照射响应的相关研究。在人工光型植物工厂中种植黄伞菌菇(Pholiota adiposa),以纯白光为对照(CK),设置纯绿(G)、纯蓝(B)、纯红(R)、红蓝(RB)4个处理,光照周期为12 h光照/12 h黑暗。通过分析不同光质对黄伞子实体性状、光谱特性和矿质元素的影响,探究适宜黄伞菌菇生长发育的最佳光配方。结果表明:与其他处理相比,红光显著提高了黄伞菌柄长度及子实体重量,分别比对照提高78.4%和90.0%(p<0.05);蓝光显著促进黄伞菌柄直径和菌盖直径的增加,分别比对照增加22.8%和19.1%(p<0.05);各处理菌盖厚度无显著性差异,说明光质对菌盖厚度的影响不大。与对照相比,各处理黄伞菌盖光谱参量Hue(色相)值均有所提高(增幅5.3%~28.9%),而菌柄Hue值均有所降低(降幅26.3%~46.7%);绿光处理下黄伞菌盖和菌柄色泽饱和度C值、MACRI值和PRI值等色度光谱参量均有所提高。与对照相比,各光质处理均提高了菌盖中P、K元素含量,但不同程度地降低了菌柄中K、Ca、Mg、Na、Mn元素含量;绿光提高了除Ca、Na元素外其他所有矿质元素的积累量,且均为处理间最高。红光有利于黄伞菌柄增长及子实体重量增加,蓝光有利于促进黄伞菌柄和菌盖直径的增加,而绿光有利于黄伞的着色及其矿质元素的积累。该研究为特色菌菇黄伞工厂化生产中光环境的调控提供一定的理论依据。

涪陵页岩气田焦石坝区块五峰组—龙马溪组一段页岩气储层地球物理特征分析

开展了四川盆地东南部焦石坝区块奥陶系五峰组—志留系龙马溪组一段页岩气储层地球物理特征的系统性分析研究。测井资料统计分析表明,五峰组—龙马溪组一段页岩气储层具有"高自然伽马,高铀,相对高声波时差,相对高电阻率;低密度,相对低中子,低无铀伽马"的"四高三低"测井响应特征。通过井资料精细标定和地震正演模拟分析,明确了页岩气储层顶界面呈连续波谷,底界面呈连续波峰,储层内部呈中强-弱波峰的地震反射特征;波峰强弱与页岩气储层厚度及物性有关,当页岩气储层中优质页岩段(总有机碳(TOC)含量大于2%)发育时,储层底界和储层内部波峰能量变强,之间夹强波谷特征,波谷越宽,优质页岩发育厚度越大。经地震相分析,总结出表征五峰组—龙马溪组一段页岩气储层的两类地震相,其中I类地震相是物性相对较好、发育厚度较稳定的页岩气储层的地震响应,占研究区面积的63%,为最有利的页岩气勘探区。

泥页岩应力场约束的叠后地震裂缝预测技术——以焦石坝区块五峰组-龙马溪组一段为例

针对泥页岩整体"小尺度,低角度"裂缝地震预测难度较大的特点,以涪陵页岩气田焦石坝区块五峰组-龙马溪组一段页岩气储层为例,探索了应力场约束的叠后地震裂缝预测技术方法。首先,进行叠后地震数据增强裂缝响应效果的针对性处理,以提高断裂及裂缝识别能力,在此基础上开展表征裂缝发育程度的高精度地震体曲率追踪;其次,模拟现今应力场分布特征,分析裂缝发育方向及应变强度;最后,将体曲率及应力场预测成果归一化,建立归一化应力场与体曲率相乘的裂缝预测模型,从而较有效地预测泥页岩裂缝发育的方向及强度。综合预测结果表明,焦石坝箱状背斜主体五峰组-龙马溪组一段发育北东向为主的中-弱程度裂缝,构造翼部及断裂(褶)带局部发育北东及北西向中-强程度规模裂缝,预测结果符合地质规律。井-震标定结果显示,裂缝综合预测成果与钻井工程裂缝性漏失段具有一一对应关系,进一步验证了该方法的有效性和实用性。该方法对页岩气储层综合评价及钻井工程具有一定的指导意义。

低功耗实时唤醒式无线灌溉控制器的设计与实现

为降低现有农业无线灌溉系统中控制节点的能耗,延长无线灌溉网络的生命周期,采用OOK调制技术,设计了一种低功耗唤醒装置,改变了当前无线灌溉系统中定时周期唤醒方式,减少了系统中开销,并实现了在4 3 4 MHz频段下无线灌溉控制器的研制。控制器主要由C8 0 5 1 F9 6 5单片机、电源电路、电磁阀驱动电路、唤醒电路、无线收发通道和开关量采集电路组成。该控制器由基站发送指令控制,根据距离远近,自适应寻址接收信号,实现实时采集和控制。经试验测得:额定容量为250m Ah的单节碱性9V电池,可使控制器工作一个灌溉季以上;与采用传统唤醒方式相比,系统不仅降低了能耗,而且提高了响应速度。

基于SI4463的太阳能无线灌溉控制器

为解决当前农业自动灌溉中无线控制器通信距离短、功耗高等缺点,研制了一套基于SI4463的太阳能无线灌溉控制器。控制器以C8051F965单片机为处理核心单元,基于SI4463构建大功率发射单元,并以太阳能为能源,达到长期工作无需更换电池的目的;控制器同时可采集水表信息和控制双路灌溉阀门。测试结果表明,控制器工作稳定,适合在野外长时间无人监管环境下使用。

四川盆地元坝中部断褶带须四段高分辨率层序地层

依据地层发育特征,对元坝中部断褶带须四段进行高分辨率层序地层划分。首先,根据现代辫状河与辫状河三角洲沉积特征,厘清辫状河与辫状河三角洲沉积体系发育部位,依据钻井和测井资料,确定须四段发育辫状河和辫状河三角洲相;然后,根据高分辨率层序地层学原理,识别出具有层序地层意义的2种河道类型,即低可容纳空间侧向叠置河道和高可容纳空间垂向叠置河道,进而判断基准面旋回转换位置,明确须四段可划分出2个四级旋回及3个亚段:上砂段、腰带段及下砂段;最后,井-震结合进行须四段层序地层综合解释,建立区域等时层序地层格架,为进一步分析等时层序格架内沉积相展布特征奠定了基础。

远程农用机井水电计量设备设计与研制

为改善传统农用机井水电计量方式,提高计量设备与服务器之间通信质量,设计了一种基于射频卡的远程水电计量设备。设备利用射频识别技术,采用水表电表计量相结合的方式,利用GPRS和无线电台双重传输方式的同步服务器,实现对机井及用户状态的实时监测,完成对灌区用水的精确管理。试验结果表明,该计量设备能准确采集用水信息,并及时稳定同步服务器数据,适应农村偏远地区。

框架泄漏保护设置分析

介绍城市轨道交通框架泄漏保护设置的原因及动作原理,阐述框架泄漏保护与钢轨电位限制装置的配合关系,对比分析设置1套与3套框架泄漏保护时的运用情况。提出优化方案:通过对设置1套框架泄漏保护的优化,实现设置3套框架泄漏保护的功能。结果表明,优化方案既满足系统的功能要求,又节约了工程投资。

日光温室调控系统设计与实现

目前日光温室调控的算法较多,而面向日光温室通用设施调控的实用系统研究较少。以北方日光温室中常见的卷帘、卷膜和滴灌阀门为研究对象,结合传感技术、无线传输等技术,研制一套适用于日光温室中的调控系统,该系统由温室现场设备、服务器后台及网站组成,实现温室设施的自动化调控和用户远程调控。测试结果表明:该系统有效解决温室设施中卷帘、卷膜机使用过程中常见问题,如走偏、越位和烧毁电机等;系统能稳定运行在恶劣环境中,实现日光温室内设施的自动化调控。

整流变压器与整流器之间保护死区分析

介绍了整流变压器和整流器的保护配置,分析了整流变压器与整流器之间保护死区形成的原因,提出了采用缺相保护来解决整流变压器与整流器之间保护死区的方案。该方案可作为工程的参考。

结合社交推荐和推拉策略的渐进式DVE预下载机制

为了提高基于对等网络的分布式虚拟环境(DVE)场景预下载的预测精度并降低场景数据传输延迟,将社交推荐和推拉混合策略应用到DVE场景预下载中.首先描述和量化节点化身在虚拟环境中的兴趣,并对化身间相似度进行计算,生成预推荐场景集;然后将化身的视野区域划分为预拉取和预推送区域,提出针对不同区域预下载的推拉策略.基于开源DVE平台FLo D进行的实验结果表明,该机制能提高场景的预测精度并减少信息交互次数,进而提升DVE场景传输效率和化身漫游流畅度.

城市轨道交通静止无功发生器设置

主要阐述城市轨道交通静止无功发生器(SVG)设置的必要性和原理。在运营初期、近期的用电负荷较小,功率因数较低;随着用电负荷的增大,功率因数能满足要求。结合主变电所各种运行方式,合理设置SVG的补偿容量,使得功率因数满足供电部门的要求,既有利于提高供电质量、减少电费支出,又有利于整个供电系统的稳定运行。

Chiari畸形的研究进展

Chiari畸形是以小脑扁桃体下疝畸形为特征的先天性疾患,目前较为公认的理论是起源于胚胎中胚叶轴旁的枕骨原节发育不良所致,其诊断主要依赖于MRI。根据解剖上的异常,通常分为4型。临床分型有利于术式的选择,有Pillay、Bindal等分型,但尚无公认的分型。手术是治疗Chiari畸形的唯一有效方法,针对不同病情相应采取后颅窝减压、分流术或减压加分流手术,大部分患者的症状和体征可以得到改善。

接触轨带电显示装置在城市轨道交通中的应用

介绍了城市轨道交通接触轨带电显示装置的应用,阐述了电压检测和隔离开关辅助触点两种研发方案,通过对比,采纳了电压检测方案来设置接触轨带电显示装置,提高了DC1500V接触轨系统的安全性。

当代音乐学科的发展与高校音乐教学改革

目前,随着社会经济文化水平的不断发展,我国的综合国力也得到了很大的提升。在这种现实环境的影响下,我们的高校教育也越来越重视创新型人才的培养和教育体制的改革。由于传统的高校音乐教育是以知识的传授为中心的,其往往会忽略学生们的积极性和主观能动性,因此本文通过对高校音乐教学的详细分析来谈在新形势下如何深化高校的音乐教学改革。

Web服务安全体系结构的研究

目前针对Web服务的特定安全问题,都有相对应的安全技术,但要实现Web服务端到端安全通信的体系结构还是比较缺乏的,首先分析了Web服务的安全需求,然后基于现存的一些安全规则构建了一个Web服务安全体系结构,对各层次应达到的安全性和应采取的措施进行了分析,阐述了跨领域单点登录的具体过程,并对SOAP安全通信模块进行实现,从整体上保障Web服务端到端的通信安全。