一种改进樽海鞘群算法优化K-Means的小麦覆盖度提取方法

针对K-Means算法对初始聚类中心的依赖性较高,容易出现局部最优停滞的问题,提出一种改进樽海鞘群算法优化K-Means的小麦覆盖度提取算法。首先,将小麦图像转换到HSV色彩空间;然后,用改进樽海鞘群算法进行全局寻优,以获得全局最优值作为K-Means算法的初始聚类中心,接着运用K-Means算法进行局部寻优,直到迭代完成;最终,输出经过分割的小麦图像。为了评估算法性能,使用12个基准函数对ISSA及其他智能优化算法进行对比测试,同时将改进樽海鞘群算法优化K-Means应用于小麦覆盖度提取。结果表明,ISSA算法在优化精度和收敛速度上均超越其他算法,鲁棒性也得到了显著提高。与其他算法相比,ISSA-K算法分割后的小麦图像纹理比较清晰,效果更佳,同时具有更加高效的优势,可用于小麦覆盖度的提取,具有较强的实用性。

基于彩色CCD的三色法测量电弧温度场分布

电器触头是低压电器的主要部件,电弧温度是影响电器触头寿命的主要因素。根据ＣＣＤ器件感光成像原理、图像还原原理及普朗克辐射公式阐述了三色法测温的原理,利用彩色ＣＣＤ摄像机摄取的电弧图像中的彩色分量,运用数字图像处理技术进行了噪声消除,重建了电弧的二维温度场分布,描述了测量系统的构成,并给出了电弧实测结果。

低压电器开关电弧图像增强的直方图算法

由于开关电弧的发光特性和电器触头系统及灭弧室的反光特性,使从高速图像采集系统拍摄到的图像中很难观察到电器触头。应用直方图及局部直方图的图像增强算法对电弧图像增强处理,以期在观察到电弧图像的同时也观察到触头和燃弧过程中灭弧室中的细节情况。仿真结果表明,该方法能清楚地观察到触头和电弧的相对位置。

基于DSP的低压智能脱扣器

设计了一种基于DSP的低压智能脱扣器。以DSP为核心,对电信号进行采集、放大及隔离,在快速傅里叶变换中使用窗函数插值技术解决频谱泄漏,实现电参数测量、过流保护、在线检测和远程通信等功能,给出了智能脱扣器的硬件和软件设计,并详细阐述了关断算法。实践证明,该脱扣器精度和可靠性高。

基于USB2.0的开关电器参数测量系统设计

针对低压电器实验中传统测量设备的落后状况,对电器实验中参数采集与处理系统进行了分析,将符合USB2.0标准的CY7C68013A芯片应用在开关电器参数测量系统中,设计了一种新型的电器参数测量系统,实现了开关电器参数高速数据采集和数据分析。

基于BP神经网络的pH试纸自动检测系统

为了提高pH试纸检测pH值的准确性,基于BP神经网络,设计了pH试纸自动检测系统。在相同环境对标准比色卡、显色pH试纸拍照,分别提取H、S、V三个分量作为BP神经网络的训练和测试数据,利用基于BP神经网络的检测算法在MATLAB环境下完成仿真并将结果与人工比色法的结果对比。对于普通pH试纸,最大误差是0.08.最小误差是0.01。对于精密pH试纸,最大误差是0.08,最小误差是0.02。基于BP神经网络的pH试纸自动检测系统不仅可精确检测pH值,且具有高效、稳定、自动化程度高等特点。

基于神经网络的多城市协同能见度预测研究

精准预测能见度对于保障人们出行质量和交通安全有重要意义,针对目前大气能见度预测算法存在的预测数据来源单一和准确率不高的问题,构建了一个基于遗传算法优化的BP神经网络模型。模型以石家庄市及其卫星城市的6个气象因子和4个主要污染因素(NO2、SO2、PM2.5、PM10)的预处理结果作为输入数据,24 h后的能见度数值作为输出结果。实验结果表明,在弥补BP神经网络模型局部最优问题的基础上,该模型的能见度预测结果在绝对偏差、相关性和预测准确率方面均优于单一采用石家庄气象数据的预测结果,能够提供更为可靠的能见度预报信息。

基于全景图像自动处理的气象观测站全景图和挡角图制作方法

目前气象观测站探测环境测评工作大多由工作人员借助照相机、经纬仪和激光测距仪等工具测量评估指标手工计算出测评结果,该方法中人为测量的因素可能会导致不客观的测评结果。本文提出基于全景图像自动处理的气象观测站探测环境全景图和挡角图制作方法。通过旋转式相机、激光测距仪来获取气象观测站四周环境相邻且互相重叠的多张图像。然后采用柱面全景图的拼接方法将采集的图像生成气象观测站探测环境的全景图。利用"渐入渐出"的方法对全景图像进行融合,通过对全景图像进行滤波处理、二值化处理、形态学处理、边缘检测来完成图像预处理,进而计算得到全景图像最大边缘像素点坐标、观测场周围障碍物的实际高度、障碍物到观测场中心的距离以及障碍物到测场中心的最大仰角,并将测评结果实时展示。结果表明,该方法能够提高气象观测站探测环境测评工作的效率。

基于天气雷达估测降雨数据的节水灌溉系统设计与实现

农业用水在水资源的应用中占有很大比例,为节约农田灌溉用水,以满足农作物生长需求为前提,提出了一种基于天气雷达估测降雨技术的农田灌溉方法。结合概念模型预报技术和交叉相关法,对降雨进行临近预报,利用未来时间的降雨量对农田作物的需水量进行合理补充,并通过检测装置获取土壤含水量,计算出农田需水量,实现对检测区域作物的定量灌溉。系统试运行结果显示,在短时间内,采用天气雷达估测技术预测的结果与地面雨量计观测的降水结果在误差允许的范围内保持一致,验证了方法的准确性。该技术方案将天气雷达估测降雨技术与数据采集技术相结合,利用现代农业科学技术及设备,充分应用了自然降雨资源,在现有的农业技术水平基础上,既满足了农作物自身的生长需求,又避免了过量灌溉等问题,对中国水资源在农田灌溉中的合理应用有着一定的指导意义。

VFTO仿真中GIS隔离开关电弧模型的研究进展

全封闭SF6气体绝缘组合电器(gas insulated switchgear,GIS)中隔离开关操作产生的特快速暂态过电压(very fast transient overvoltage,VFTO)会严重影响电力系统的稳定性及相关设备的安全运行。通过研究GIS隔离开关的击穿过程和电弧的发展变化过程,进而采用合理的电弧模型进行仿真计算,对于得到较为准确的VFTO波形有重要意义。笔者对当前VFTO仿真中GIS隔离开关的传统电弧模型、改进模型及电弧特性的试验研究等进行了详细的介绍,分析了不同电弧模型的优缺点和实用价值,探究了VFTO仿真中GIS隔离开关电弧模型的研究趋势,旨在为同行提供一个可探讨的理论平台和有益的参考。

基于时域有限元的VFTO全过程仿真新方法

数值仿真是获得特快速暂态过电压(very fast transient overvoltage,VFTO)波形及研究其特性的重要方法。针对VFTO多次脉冲的全过程,提出了一种基于时域有限元(time domain finite element method,TDFEM)的VFTO仿真计算方法。构建了计及残余电荷电压的传输母线与集中参数元件的时域有限元模型,并通过与国际上认可的电磁暂态计算程序EMTP的计算结果进行对比,验证了该方法的有效性。与EMTP的计算方法相比,该方法可以对VFTO全过程进行仿真计算,可以充分考虑母线残余电荷电压的分布特性,以及可以获得传输线沿线所有点的电压和电流离散值。

结合局部能量与改进的符号距离正则项的图像目标分割算法

针对传统C-V模型对颜色不均匀图像分割失败并且对初始轮廓和位置敏感问题,以及现有符号距离正则项存在周期性振荡和局部极值问题。该文提出结合局部能量信息和改进的符号距离正则项的图像目标分割算法。首先,将全局图像信息扩展到HSV空间,并使用局部能量项信息分析每个像素及其领域内的统计特性,从而在较少的迭代次数内有效分割颜色分布不均匀图像。其次,改进现有符号距离正则项,改进后的符号距离正则项在避免水平集函数的重新初始化的同时,提高了计算效率,保证了水平集函数演化过程的稳定性。然后,定义阈值判断法的水平集函数演化的终止准则,使曲线准确演化到目标轮廓。该算法与同类模型的对比实验表明该模型具有较高的分割精度和对初始轮廓的鲁棒性。

交流接触器开关电弧的图像采集与处理

综合利用计算机视觉技术、光电子技术、CCD(Charge Coupled Device)高速成像技术和计算机图像处理技术研制了一种集图像采集、传输、存储、处理于一体的新型电弧图像高速采集系统,利用该系统可拍摄到低压电器开关电弧从燃弧到灭弧的一系列图像。为有效地抑制噪声、提高信噪比,本文首先应用自适应中值滤波算法去除随机噪声,然后采用拉普拉斯掩模锐化算法突出图像的边缘和细节,使处理后的电弧运动图像边缘清晰可辨,从而适于对电弧直径变化进行分析计算。通过对处理后的电弧从燃弧到灭弧的一系列图像的分析理解,归纳出低压交流接触器分断电弧的燃弧过程的特点,且发现所得的电弧运动图像特征与电弧的大量仿真结果相一致。

一种自适应调整K-r的混合高斯背景建模和目标检测算法

针对非平稳背景下的复杂场景,该文提出一种自适应调整K-r的混合高斯背景建模和目标检测算法。该方法利用混合高斯模型(GMM)学习每个像素在时间域上的分布,构建自适应调整高斯分量K的方法,并针对不同情况,对描述像素的高斯分量数进行增加、删除或合并;在此基础上,模型参数更新式中引入了两个新的参数,能够根据实际情况自适应调整r值,使得背景建模和目标检测能够准确实时地随像素变化而变化,从而减少了运动目标信息的损失,提高了算法的鲁棒性和收敛性。实验表明,该算法在有诸多不确定因素的序列视频中能够迅速响应实际场景的变化,实现自适应背景建模和准确的目标检测。

隔离开关电弧模型及参数对特快速暂态过电压仿真结果的影响分析

为了研究隔离开关电弧模型及其参数选取对特快速暂态过电压(VFTO)仿真结果的影响,以特高压单机、单变、单回线供电方式的气体绝缘组合电器(GIS)仿真试验回路为例,对隔离开关电弧模型及参数选取情况进行了分析,并采用不同参数的电弧模型对VFTO进行仿真计算,得到了相关模型及其参数对VF-TO仿真结果的影响规律。仿真结果表明,击穿过程对VFTO的陡度影响最大,击穿延时越短,VFTO的陡度越大;稳态燃弧电阻对VFTO的幅值影响最大,燃弧电阻越大,VFTO的幅值越小;熄弧过程会影响VFTO的衰减速度,熄弧时间越长,VFTO衰减的也越慢;为VFTO仿真中GIS隔离开关电弧模型及参数的选取提供了参考,对选取合理的模型及参数进而评估VFTO水平具有重要的意义。

基于GSM短消息的家庭防盗报警系统设计

通过对防盗报警系统需求的分析,提出了一种利用GSM网络传递警情的家庭防盗报警系统设计。给出了短信防盗报警系统的软硬件设计和工作过程,并着重论述了AVR单片机与GSM模块通信过程,以及此过程使用的AT指令和PDU编码的编程实现。实验验证本系统运行稳定,可以实现警情的实时传送,在无人看管的环境下保障物品的安全。

基于时域有限元的特快速暂态过电压仿真新方法

提出了一种基于时域有限元(TDFEM)的特快速暂态过电压(VFTO)仿真计算方法。针对传输线电报方程,首先对其进行空间上的离散和插值,并采用点匹配有限元法构造有限元方程,然后采用时间步积分法对电报方程进行时间上的积分和离散,最终得到传输母线暂态响应的迭代公式。针对集中参数元件,将其看作一个单位有限元进行处理,根据相应的电压电流约束关系得到了对应的迭代公式。通过与国际上认可的电磁暂态计算软件EMTP的计算结果进行对比,验证了本文方法的正确性。与EMTP的计算方法相比,本文提出方法的优势是可以获得传输线沿线所有点的电压和电流离散值,并可以考虑母线残余电荷电压的分布特性。

基于DSP的高速数据采集系统的研制

介绍一种以TMS320VC5402DSP为核心处理器的高速数据采集系统,该系统可同时对多路模拟信号进行数据采集,各通道采样率同时同步可达1MHz。经过高速处理器的实时处理,通过PCI总线将数据传送到上位主控计算机端,作进一步处理与分析。该系统可以广泛应用于多通道模拟信号高速采集的场合。

基于超载法的拱坝坝肩地震动力稳定性方法研究

拱坝坝肩地震动力稳定性一直是工程界关注的一大热点,然而对坝肩动力稳定性的评判方法和标准的研究还不成熟。为完善坝肩动力稳定分析方法,将有限元法与刚体极限平衡法的优势相结合,提出了地震动力超载方法以及极限累积位移评判标准。首先,基于有限元法开展实时动力分析,对坝肩可能的滑移块体采用多重网格应力插值求任意时刻的阻滑力和下滑力,确定其主滑方向,而后采用刚体极限平衡法计算每个滑块的动安全系数;同时,对瞬时动安全系数小于1.0的时段,进行加速度积分,求出滑块累积失稳位移。结合滑块尺寸及滑动面强度参数提出极限累积位移计算公式作为失稳判据,通过比较累积位移与极限累积位移判定滑块的稳定性。基于以上思路开发了一套坝肩动力稳定分析系统SAFEDAM。以沙牌拱坝经受反映5.12地震的人工波为例,开展了沙牌拱坝坝肩动力超载稳定分析,验证了极限累积位移判据的合理性。研究表明,沙牌左岸坝肩超载稳定安全倍数K_(p_0)=3.2,右岸坝肩超载稳定安全倍数K_(p_0)=4.2。工程实例计算表明,该方法计算坝肩动力稳定性使用较为方便可靠,具有较大的工程实用价值,为坝肩动力稳定性分析和评价提供了一条新路径。

电网多重设备同时故障的案例及其影响分析

近期电网发生了3起典型多重设备同时故障的事故,一起为非同塔500 kV线路同时发生接地短路故障,一起为线路及母线同时发生故障,另一起为不同变电站母线同时故障。根据设备接线、故障录波、现场检查结果对保护动作进行了分析。随着电网的发展,故障形式越来越复杂,事故表明,多重设备同时故障对常规保护原理和电网安全都带来了不良影响。对此,建议推进基于广域测量的保护系统研究和实践。