智能种植科普与综合实践平台设计

本文基于“乾坤板”,设计了一套智能种植综合实践平台。平台以芽苗菜种植为场景,可根据种植温湿度、光照等环境状态传感和补光、水肥调控等功能需求,进行编程试验。所开发平台通过工程创新培训、综合实践活动、科普讲座等形式在大学和中小学进行推广,通过在家庭与宿舍阳台种植的实际应用,推动了综合实践活动课程的家校社联动。

智能种养实验教学平台的设计与实践

面向电类专业学生,设计并开发了用于课堂教学的智能种养实验平台。该平台融合农业种养知识、嵌入式系统开发应用、物联网技术,实现农业应用到课堂实验的转化。实验平台包括自主研发的乾坤板嵌入式套件的种养系统、阿里云物联网平台的数据服务系统和独立运行于PC端的用户监控系统,对种养微环境的温湿度、光线等参数进行监测,并对环境调节设备进行控制。通过该实验平台可让学生理解在软硬件综合开发过程中工程技术对农业发展的促进作用,同时为同类实验课程设计提供了一定参考。

局部放电定向超声阵列Dir-MUSIC测向算法仿真

超声波检测方法在电力设备绝缘状态检测定位中应用广泛。针对局部放电超声测向MUSIC算法存在的采样率要求高、计算复杂度大等不足,提出基于定向超声阵列信号强度信息的定向多重信号分类(directional multiple signal classification,Dir-MUSIC)算法。在阐述该算法理论模型和应用条件基础上,针对均匀圆盘超声阵列,仿真研究了不同增益方向图主瓣宽度、不同信噪比条件下Dir-MUSIC算法的测向精度。仿真结果表明8阵元阵列在-5 dB信噪比、方向图主瓣宽度为90°~120°时测向精度最高,均方根误差小于2°。最后基于研制的微型机电系统麦克风(microelectro-mechanical system,MEMS)定向超声阵列进行了测向试验,结果表明8阵元圆盘超声阵列测向均方根误差最小为2.76°,测向标准差最小为2.72°,验证了Dir-MUSIC算法的有效性与准确性。

初中智能种植综合实践活动课程构建与实施

作者以所在学校开展的智能种植综合实践活动课程为例,指出了信息技术融合的诉求和影响,并以家校联动为切入点,从课程内容构建的角度介绍了信息技术融合劳动教育的适应性方案,总结了智能种植综合实践活动课程开发的框架要求、实施案例、经验反思。

基于UHF天线阵列的变电站局部放电全站监测研究与实践

变电站电力设备的局部放电全站监测是电力设备绝缘状态监测的发展方向之一,基于特高频传感器阵列的局部放电全站监测与定位方法是近几年提出的新方法之一。本文对该方法中基于传感器阵列中各传感器接收同源局部放电特高频脉冲信号的时延进行定位的基本原理和关键技术,包括信号传播、时延估计、定位算法和定位误差等问题,进行了详细探讨,并基于对所研制系统实际监测的变电站真型电力设备局部放电仿真试验数据和变电站日常运行实例所进行的分析,阐释了该方法的应用条件与改进方向。

超声流量计探头安装入侵长度对测量影响的估算

侵入式探头对超声流量计流场产生扰动.探头扰动造成测量误差,制约非实流标定的发展.针对探头扰动提出简化模型,根据简化模型给出探头扰动误差估算方法.与DN500和DN100两种口径的多声路超声流量计实流实验结果进行对比,估算结果与实验结果相差最大不超过0.4%.实验结果表明,随超声流量计直径减小,探头扰动造成的测量负误差迅速增大.DN100多声路超声流量计中探头扰动造成的测量误差达到-5%,且误差随雷诺数的变化率比DN500多声路超声流量计大.

无线通信式低零值绝缘子手持检测仪

为及时检测出挂网运行绝缘子串中的低零值绝缘子,在总结输电线路瓷质低零值绝缘子检测方法后提出一种以分布电压为主,辅助考虑泄漏电流和脉冲电流的低零值绝缘子检测新方法,并据此研制了一套可在线定量测量≤220kV电压等级的输电线路瓷质绝缘子分布电压、泄漏电流和脉冲电流的低零值绝缘子检测仪。该检测仪采用高精度小型高压分压器和傅氏滤波算法保证所测电压精度;使用低功耗微控制器并结合触发测量机制保证检测仪省电;使用无线通信技术、屏蔽桶屏蔽等抗干扰措施优化检零过程和仪器结构以保证检测仪具有高可靠性和智能性,整个检测仪轻巧、实用。

局部放电超高频脉冲分段采集及相角计算方法

采用连续采样方法检测局部放电信号成本较高,为此提出一种分段采集模式。采用高、低速系统分别采集局部放电超高频脉冲及工频信号,利用局部放电脉冲同步触发工频信号。采用模糊聚类方法计算所采集工频信号的实时基波频率,进而基于傅里叶级数算法,计算所采集工频信号的初始相位角,并以此作为局部放电脉冲的相角。通过局部放电脉冲相角、局部放电脉冲时间间隔及工频信号频率计算整个局部放电脉冲链相角。仿真试验和现场检测验证了所提方法的有效性和实用性。

暴露浆膜下内层的胆囊剥离术在急性、亚急性胆囊炎LC中的应用

目的探讨暴露浆膜下内层的胆囊剥离术在急性、亚急性胆囊炎LC术中的临床应用价值。方法收集整理2019年1月至12月本团队应用暴露浆膜下内层的胆囊剥离术行LC的179例急性、亚急性胆囊炎患者临床资料并进行回顾性分析。所有病例在术中首先采用“V”字形打开胆囊前、后三角浆膜,暴露出胆囊浆膜下外层和浆膜下内层分界,以此为标记界限,沿着两层之间分界进一步钝锐结合分离,术中更好地建立关键安全视野(critical view of safety,CVS),在此基础上安全实施LC术。结果178例病例成功实施暴露浆膜下内层的胆囊剥离术并完成LC术,1例因粘连严重中转开腹。手术时间25~60 min,平均(35.39±10.10)min;出血量10~150 mL,平均(36.20±26.75)mL。术后第1天腹腔引流液量5~80 mL,平均(32.91±20.66)mL;术后引流管拔除时间2~10 d,平均(3.98±1.95)d;术后第1~3 d肛门排气;术后第2~4天恢复流质;术后住院时间为2~10 d,平均(4.48±2.02)d。1例肝硬化患者术后腹腔出血经保守治疗痊愈,其余病例无手术相关并发症;1例因术后病理提示胆囊癌再次手术,其余病例无再次手术;所有病例随访0.5~3个月均恢复良好。结论急性、亚急性胆囊炎等炎症较重时通常难以获得CVS,利用暴露浆膜下内层的胆囊剥离术能够在术中充分细致解剖胆囊并且安全实现CVS,该术式简单、易学、易用,能最大限度地降低急性、亚急性胆囊炎行LC的手术切除难度、术中胆管损伤和出血风险,有效保证手术安全,在胆囊炎症较重的复杂LC术中具有一定的临床应用价值。

分离涡流场数值仿真的参数影响研究

分离涡流场普遍存在于工业现场,数值仿真和试验研究在分离涡研究中相辅相成。数值仿真控制方程存在多个参数,某些参数变化对仿真结果有很大影响。以二维后向台阶流场、圆管后向台阶流场和圆管楔形流场为例,借助粒子图像测速技术和数值仿真方法,对参数变化影响进行研究。使用切应力运输(Shear stress transport,SST)k-ω湍流模型对分离涡流场进行数值仿真,理论推导得到SST k-ω湍流模型参数a_1变化对三种具有分离涡的流场数值仿真结果的影响。研究结果认为参数a_1越大,回流区长度越小。通过数值仿真验证理论推导结论。并通过比较模型参数变化对数值仿真结果的影响,认为圆管楔形流场与二维后向台阶流场、圆管后向台阶流场具有相似流场特性。根据粒子图像测速技术观测结果,优化模型参数a_1的设置。

基于弧形阵列的局部放电Dir-MUSIC定位算法

局部放电是衡量电力设备绝缘状态的重要指标,局放检测需要解决局放源定位问题。多重信号分类(multiple signal classification,MUSIC)采用全向天线作为接收阵列,可实现多源信号的超分辨率空间谱估计,但要求高信号采样率,且在低信噪比情况下抗干扰能力不足。为此,提出基于弧形阵列的Dir(directional)-MUSIC算法,采用定向天线接收信号的强度信息,实现低信噪比下的局放源波达方向估计。设计了接收局放信号的Vivaldi天线阵列,并在不同信噪比下对算法的有效性进行仿真验证。结果表明:在低信噪比-10 dB来波方向5°下角度误差为0.14°,优于MUSIC算法;阵列在信噪比10 dB,测向范围[-80°,80°]内定位均方根误差小于1.5°。证明了基于弧形阵列的Dir-MUSIC算法有效提高了局放定位精度,且对噪声具有良好的鲁棒性,具有用于局放检测的潜力。

自主脉冲标定式特高频局部放电带电检测相位同步方法

针对现有的特高频局部放电带电检测系统,提出一种基于特高频自主标定脉冲的相位同步方法。该方法使用一个同步电路,在工频信号上升沿过零点同步输出一时频特性固定的特高频时间标定信号,实现相位的同步。此信号与局部放电脉冲信号同时被局部放电特高频检测系统所采集,并以其时频参数为特征参量,采用聚类方法加以分类标记。利用局部放电特高频脉冲与其前后时间标定信号的时差便可计算其在工频信号的相角位置。实验结果验证了该方法的有效性和实用性。

涡街流量计梯形旋涡发生体的研究

通过改变尾缘夹角角度、平行部分长度和取压位置,用CFD软件FLUENT对具有不同形状梯形旋涡发生体的DN100涡街流量计流场进行数值仿真研究。仿真结果表明:迎流面宽度为28mm的旋涡发生体,在尾缘夹角角度为45°,平行部分长度为4mm的情况下,能够产生最强的涡街信号;当尾缘夹角角度在40～70°之间时,信号峰值取压位置最靠近旋涡发生体,信号峰值取压位置在尾缘后部2倍迎流面宽度处。

圆管内楔形节流件周围流场的TRPIV实验测量

应用高时间分辨率粒子图像测速技术（TRPIV）,研究圆管内楔形节流件周围流场.对Re在2×10^4 - 16×10^4之间,5种圆管内楔形节流件周围流场进行高时间分辨率精细测量.结果表明：楔形节流件下游回流区长度Xr随楔形前后夹角增大而增大.回流涡涡心位置在x方向上随楔形前后夹角增大而增大;在y方向上随楔形前夹角增大而增大,随楔形后夹角增大而减小.回流区边界受圆管侧壁处二次分离流动影响显著.

退火温度对铸轧3003铝合金冷轧板带材冲压制耳率的影响

3003铝合金在铸轧工艺过程中,存在制耳率不理想的问题。基于此,以3003铝合金冷轧1 mm板带材为研究对象,并结合EBSD检测手段,研究了不同退火温度下3003铝合金冷轧板材冲制过程中制耳率与退火温度及织构组织之间的关系,并最终得出影响制耳率的关键因素。结果表明:3003铸轧产品冷轧退火后铝合金板材中的织构主要由Copper、Brass、S、Goss等形变织构和Cube、CubeND、P、R、黄铜R等再结晶织构组成,随着退火温度的升高,形变织构向再结晶织构的转变倾向增大,且显著伴随S型织构及R型织构的减少,Cube型及CubeND型织构的逐渐增加,当形变织构与再结晶织构比值在0.67~0.73时,冲压效果明显改善,制耳率效果理想。

基于放电图谱仿真的局部放电检测仪性能评估方法及系统研制

提出了一种基于放电图谱物理仿真的局部放电检测仪性能评估方法,并开发了一套评估系统。系统从现场检测、模拟试验和数字仿真三种途径收集典型放电图谱并形成数据库。参考局部放电校准仪结构,基于可编程波形发生模块构建了局部放电脉冲序列物理仿真系统,仿真输出数据库中的典型局部放电图谱,用以评估数字局放仪诸如放电类型模式识别等高级功能。本文对所研发系统的结构和其产生脉冲序列的特征进行了详细阐述,系统在数字式局部放电测量仪器上的应用案例表明了该评估系统的应用前景。

让校园创意和产品开发“无缝”联接 --谈乾坤板的设计

当我们最早接触开源硬件的时候,最直观的感受有三个特征:一是价格便宜,二是资源丰富,三是其潜在的教育属性。当信息技术实验室即将成为信息技术学科的标准教学环境的时候,其中的物联网教学环境是否还能守得住这三个特征?谢作如老师领衔的“玩转物联网技术”的第一个一“一个创意--乾坤板”,便是一种“坚守初心”的表现。

上游组合管件对内锥流量计性能的影响

利用常压气体作为流动介质,以流出系数平均相对误差、线性度和不确定度为评价指标,通过实流实验和仿真,研究内锥流量计管道适配性和上游组合管件对测量性能的影响。根据实验结果,为保证相对误差在可接受范围,给出对于不同形式的上游组合管件内锥流量计对前直管段长度的建议。结合仿真,在相同工况下对内锥流量计和传统孔板流量计节流区后部流场进行分析。

渐缩管对涡轮流量传感器测量性能的影响

通过试验研究渐缩管对下游涡轮流量传感器测量性能的影响,以平均仪表系数相对偏差、线性度和重复性为评价指标,指出渐缩管流场扰动使涡轮流量传感器仪表系数减小、线性度误差增大。通过仿真分析渐缩管下游涡轮流量传感器内部流场,发现渐缩管对下游流场的扰动影响了涡轮流量传感器的内部流场,速度分布变化是影响传感器仪表系数的主要原因。