Wireless sensing system for environmental humidity and temperature monitoring

Aiming at the actual demand for monitoring environmental information,a wireless sensing system for temperature and relative humidity(RH)monitoring based on radio frequency(RF)technology and mobile network was designed.This paper introduces the architecture of the system.The system uses AVR micro controller unit(MCU),KYL-1020U RF module and SHT71 to complete real-time temperature and humidity monitoring,and uses SIM900A module to realize remote alarming and monitoring with short message system(SMS)through global system for mobile communication(GSM).Experimental results show that the designed system has good stability of measurement and real-time performance,and it can be used in some small temperature and humidity monitoring occasions.

基于神经网络的南方夏季蛋鸡舍环境与产蛋性能关系模型研究

为了解决南方地区夏季高温高湿蛋鸡舍环境质量难以精准评价与调控的问题,试验构建了基于神经网络的南方夏季蛋鸡舍环境与产蛋性能关系模型,将采集的蛋鸡舍多环境因子数据作为输入,将依据产蛋率划分的环境质量等级作为输出,对反向传播(BP)神经网络、径向基(RBF)神经网络和广义回归(GRNN)神经网络三种神经网络进行训练验证,得到蛋鸡舍环境质量初步评价结果,然后将归一化后神经网络组的输出作为改进D-S证据理论基本概率分配的输入,利用改进的D-S证据理论方法,融合计算得到蛋鸡舍环境质量的综合评价结果。结果表明:在神经网络初级融合评价有冲突的情况下,改进的D-S证据理论法对蛋鸡舍环境状态为差的支持率为0.796 4,而传统D-S证据理论方法、Murphy方法和邓勇方法对蛋鸡舍环境状态为差的支持率分别为0.698 7,0.687 8,0.694 0。说明试验构建的综合评价模型对蛋鸡舍环境的融合评价精度和准确率更高,可以有效解决融合决策失误问题,可用于南方夏季高温高湿蛋鸡舍环境的精准调控。

基于LoRa的粮仓环境监测系统设计

针对粮仓监测范围大、传输距离远、功耗高等问题,深入研究LoRa无线通信、传感器、云服务器等技术,设计粮仓环境监测系统,采集节点采集并发送温湿度数据至网关,网关收到数据后将其发送到物联网云平台,并使用微信小程序实现对数据的实时显示,从而实现了对粮食仓储环境的有效监测。

基于多层海雾环境的偏振光传输特性分析

海雾中的粒子在垂直向上对流层中显示出不同的分布状态,根据海洋大气环境的特征,对海雾环境粒子分布进行分层划分,进而分析偏振光通过多层海雾环境后偏振度的变化规律。首先建立多层蒙特卡洛仿真模型,分析光子透过多层介质与粒子发生碰撞后的散射规律,并且基于环境湿度这一因素对介质粒子半径比和折射率的影响,对原模型进行修正,分析不同湿度对粒子物理特性的影响规律,同时对湿度增加与偏振度的关系进行了分析。然后设计并搭建了适用于光传输检测的多层海雾模拟系统,实现对海雾环境的分层复制模拟,并进行了450 nm、532 nm和671 nm可见光波段激光传输测试。仿真与测试结果表明,针对相同偏振态的不同入射光波长来说,671 nm波长的偏振度普遍高于450 nm和532 nm波长的偏振度,并且随着湿度的增加,波长越长的光的偏振度优势越明显;针对同一波长的不同偏振态来说,圆偏振光的偏振度普遍高于线偏振光的偏振度,并且随着湿度的增加,圆偏振光与线偏振光的偏振度差异将更为明显。最后对仿真结果与测试结果的一致性进行分析,两者的符合度普遍高于84%,说明在湿度较大的海雾环境中,较长波长的圆偏振光拥有更优异的保偏特性,更加适用于复杂海雾环境下的光信息传递。

基于EMD-LSTM人工神经网络的云冈石窟环境参数预测

环境参数会直接影响石窟的风化过程,因此,预测环境参数是进行云冈石窟有效保护的重要内容.以云冈石窟第十窟为例,将壁温、环境湿度、环境温度的实测时序数据作为环境参数,使用经验模态分解(empirical model decomposition,EMD)对实测时序数据进行分解,研究了固有模态函数(intrinsic mode function,IMF)分量与实测时序数据的相关性,建立了基于EMD-长短期记忆(long short-term memory,LSTM)的人工神经网络(artificial neural network,ANN)组合模型.使用平均绝对误差(mean absolute error,MAE)、均方根误差(root mean square error,RMSE)、平均绝对百分比误差(mean absolute percentage error,MAPE)、决定系数(R2)作为评价指标,对比分析了使用组合模型与使用单一LSTM的ANN模型进行环境参数预测的效果.结果表明:IMF分量的变化速率越大,与实测时序数据的相关性就越强;对于组合模型中的LSTM网络模型,当隐藏层层数和初始学习率分别取2和0.001时,组合模型预测效果最优;与单一LSTM的ANN模型相比,使用基于EMD-LSTM的ANN组合模型,环境参数的MAE、RMSE、MAPE值减小、R2值增大,模型预测精度提高;环境参数预测效果主要受环境参数变化幅度的影响,变化幅度越小,组合模型预测效果越好.研究成果对于石窟文物保护具有一定的参考价值.

超强台风“舒力基”(2021)的尺度可预报性

台风尺度表征了台风低层风场特定风速半径大小,是台风灾害影响范围的重要度量.针对超强台风“舒力基”(2021),对其尺度可预报性进行初步探讨.结果表明,模式可以模拟出台风发展初期台风尺度(内核尺度RMW、外围尺度R17)的演变趋势.基于集合预报的模拟试验,具体分析了内核尺度RMW、外围尺度R17演变及其误差增长特征.台风预报总体误差主要出现在对流层下层850 h Pa,距离台风中心50~150 km.从初始环境场看,初始相对湿度是影响台风尺度误差增长的重要因子,初始高湿环境有利于台风发展阶段的台风尺度高离散度,从而限制了台风尺度的可预报性.在一定程度上,外围风圈半径的可预报性要高于内核风圈半径.

温湿度场仿真模拟在博物馆环境监测中的应用研究

针对博物馆当前的环境监测方式无法全面感知温湿度空间分布的问题,本研究引入与数据同化(EnKF)算法相结合的计算流体动力学(CFD)模拟方法,以某博物馆的展厅空间为例,获得可视化的温湿度场仿真模拟结果,并结合藏品保护要求进行数据分析和相关讨论。经与实时监测数据对比,基于数据同化的CFD模拟准确性良好,误差在可接受范围内。本研究引入的技术方法实现了博物馆环境监测从“点监测”到“场监测”的转变,后续可为博物馆藏品预防性保护提供更加科学有效的技术支撑。

基于遗传BP算法预测贮存寿命

目的针对引信自然贮存试验数据统计方法计算量大且试验时间开展较长的问题,提出BP和遗传算法相结合的方法(遗传BP算法),通过步加试验解决寿命预测问题。方法通过步加试验数据求其试验各级应力下的环境因子,由环境因子将各级应力试验时间折合成实际贮存时间,根据Arrhenius模型求出可靠度函数。其次,采用遗传算法优化BP神经网络,避免陷入BP局部最优问题,将步加试验数据代入遗传BP算法进行训练,提高预测的精度和准确度。将正常应力下的数据代入遗传BP算法进行测试,求出可靠度预测值。最终对比实际、Arrhenius模型、遗传BP算法的贮存可靠度预测值。结果实际、Arrhenius模型、遗传BP算法的贮存可靠度预测值相近,证明遗传BP算法可以满足引信贮存可靠度的预测。结论采用遗传BP算法对步加试验进行寿命预测,可以有效减少试验时长和降低试验成本。

天津地铁6号线弓网异常磨耗问题研究

地铁运行期间刚性接触网线路往往会产生弓网异常磨耗现象,这给地铁列车的正常运行带来巨大安全隐患。文章针对天津地铁6号线存在的弓网异常磨耗现象,首先对其刚性接触网线路中弓网关系进行研究,提出弓网异常磨耗状态在检修、应用与研究过程中的评价标准;然后以此标准为重点,跟踪分析2021年—2022年冬季期间天津地铁6号线弓网异常磨耗状态随环境湿度的变化情况,分析影响弓网异常磨耗状态的关键因素。研究结果表明:冬季隧道内湿度为引发弓网异常磨耗问题的主要原因,控制隧道湿度在35%~65%区间内,同时优化弓网跟随性、行车模式并定期开展碳滑板、网线维护作业,有利于缓解冬季弓网异常磨耗问题。该研究工作可为解决地铁刚性接触网条件下的弓网异常磨耗问题提供理论参考。

基于多环境因素分析的猪舍温湿度预测模型

【目的】针对环控设备调控滞后导致的密闭猪舍内温湿度波动大问题,提出合适的多元时间序列温湿度预测模型。【方法】采用皮尔逊相关性分析确定采集到的12种环境因子的相关性,初步筛选模型的输入特征。对已筛选的输入特征归一化,消除数据尺度的影响,选取DDGCRN、长短期记忆网络、支持向量回归和随机森林模型,对模型预测结果实例验证,筛选出性能最好的模型。【结果】筛选确定了温湿度预测模型的输入特征。经对比验证,DDGCRN模型预测精度最高,其预测温度和湿度的平均绝对误差分别为0.079和0.458,均方根误差分别为0.134和0.719,平均绝对百分比误差分别为0.392%和0.675%。模型输入配置比较分析表明,过多的输入特征并不能使得模型的预测能力提高,反而可能降低,且不同类型的模型以及不同的预测目标都有不同的合适的输入特征。【结论】使用DDGCRN温湿度预测模型对舍内的温湿度变换可以起到提前警告作用,为精准控制养殖环境温湿度提供参考。

采空区地下遗煤燃烧-地表碳通量相关性分析

为探究复杂条件下地表碳通量对地下遗煤自燃的响应机制,通过长期监测阜新海州露天矿采空区上覆地表碳通量、土壤温度、地表裂缝、环境风速、土壤湿度等数据,并结合现场试验,研究遗煤燃烧与地表碳通量的相关性,分析地表裂缝、环境风速、土壤湿度等因素对地下煤自燃-地表碳通量的影响特征。结果表明:地下遗煤燃烧是触发地表碳通量异常响应的根本因素,碳通量与土壤温度分布呈正相关;裂缝是影响地表碳通量分布的主要因素,环境风速与地表碳通量基本呈正相关,地表碳通量一般不受土壤湿度影响,但受降雨影响较大。

基于工人生理参数的隧道施工湿热环境分级研究

为解决高地温隧道高温高湿施工环境对施工人员的健康危害问题,降低施工过程中的风险,对我国某高地温隧道施工现场空气干球温度、空气相对湿度、湿球黑球温度(简称WBGT指数)及进行中等强度劳动的20名施工工人的上臂皮肤温度和心率进行多组实时连续监测。基于实测数据及数学规划法,将该高地温隧道湿热环境划分为低风险、较低风险、中风险、较高风险、高风险5个等级,确定各等级下的湿热环境参数阈值。结果表明:1)该高地温隧道施工环境中空气干球温度、空气相对湿度、WBGT指数的低风险阈值分别为26℃、30%、20℃,中风险阈值分别为37℃、64%、32℃,高风险阈值分别为43℃、81%、40℃。2)进一步计算得到不适指数、热指数和相对应变指数的中风险阈值分别为25.42、26.31、0.28℃;高风险阈值分别为28.59、35.30、0.38℃。

花卉储运环境监测系统设计与实现

以STM32L4系列芯片作为主芯片,设计花卉储运环境监测系统,该系统能实时监测环境温湿度,并通过Wi-Fi将监测数据上传至阿里云平台。实验结果表明,该系统能够实现温湿度数据的实时、远程采集,可通过阿里云平台对数据进行管理,并可通过移动端APP进行数据查询,可为花卉储运环境监测提供技术支持。

典型大空间温湿度独立控制系统及典型区域环境特性研究

随着我国基础设施建设步伐的加快,涌现出越来越多空间高大的交通枢纽类建筑,此类建筑的空调能耗及区域舒适度一直备受关注。本文以青岛胶东机场D指廊为研究对象,针对地板辐射供冷温湿度独立控制空调系统,通过现场测试加数据分析的形式选取典型日进行了为期十余天的研究。并分析该系统下典型大空间室内环境特性分布,其成果可为采用地板辐射供冷的温湿度独立控制空调系统在高大空间建筑的设计及应用提供数据和经验支撑。

基于三节炉测碳不确定度的影响因素分析

煤中碳含量的测定对研究煤的分类有着重要的意义,通过碳含量的测定对煤质质量的判定有着重要的作用,碳含量的检测通常使用三节炉法,该方法简便、成熟,但是试验过程中影响因素却比较多,本次研究就对三节炉法测定碳含量进行不确定度评价,以测得值与真实值可能存在的差异大小,同时也可对提高试验的准确性和精密度进行有效指导。本试验选用低阶煤作为样品进行检测,通过分析影响因素确定不确定度评定的来源,经过多次测量,测得的碳含量结果是67.84%时,以常规选择不确定度来源进行分析,扩展不确定度U=0.00542%,吸收管的增重称量为主要影响因素;当将气体流速和环境湿度以黑箱模型加入计算时,扩展不确定度为0.029%,经分析,环境湿度为主要影响因素。

航空用负压方舱环境检测仪的研制

为在航空转运过程中检测机载负压隔离方舱的环境数据,研制一款航空用负压方舱环境检测仪,由壳体、差压变送器、压力传感器、二氧化碳浓度传感器、氧气浓度传感器、温湿度传感器、数据处理模块、液晶显示屏与通用串行总线(USB)数据接口等部件组成负压方舱环境检测仪,可实时检测二氧化碳浓度、氧气浓度、温度、相对湿度、舱内与舱外压差和舱外气压等环境数据,数据处理模块收集数据处理后,由液晶显示屏实时显示数据与数据变化曲线,并通过USB数据接口提取检测数据。在航空环境使用时,该检测仪可无故障连续工作时间≥300 h,故障平均修复时间约为30 min,性能良好,检测精度较高,可为负压方舱的环境数据检测提供便利。

面向造纸污染气体降解环境的智能远程监控系统研究

造纸污染气体降解环境是光催化氧化降解效率与效果的关键性影响要素。因此为智能远程监控降解环境,通过详细分析造纸气体污染种类与现状,从气体降解环境监控系统功能需求着手,基于传感器技术与物联网技术,从硬件与软件两个层面搭建了造纸污染气体降解环境智能远程监控系统。此系统可远程实时监控污染气体降解环境温度与湿度,可靠性较高且稳定性良好,准确性较好且响应速度快,不但能够智能监控造纸污染气体降解环境以避免影响降解效率,而且能够实时监测农业种植领域环境动态变化,以及时告警提示。

基于STM32的黑水虻垃圾回收箱设计与实现

为解决厨余垃圾处理不环保及成本高的问题,基于STM32硬件平台设计了一套黑水虻垃圾回收箱系统。回收箱通过温湿度模块采集回收箱内的环境数据,然后将该数据发送至云平台,根据采集的数据基于相关回收计划,当满足黑水虻分解最佳要求或回收箱装满时,通过GPS模块和车辆调度系统回收到总站并给予黑水虻分解。

精密空调在档案借阅室环境控制中的应用与优化研究

本研究旨在探讨精密空调在档案借阅室中的应用与优化策略。档案借阅室作为保存和借阅重要文献资料的关键场所,其环境控制对于保护档案资料的完整性和延长使用寿命至关重要。精密空调以其恒温恒湿、高效节能、可靠稳定以及智能控制等特点,成为档案借阅室环境控制的理想选择。

莫高窟洞窟湿度对不同等级降雨的响应研究

敦煌莫高窟是丝绸之路沿线一处重要的佛教文化遗址,以精美的壁画和塑像闻名于世界.降雨引起洞窟湿度变化极容易导致壁画盐类病害.通过环境监测试验分析不同等级降雨条件下洞窟湿度变化特征及潜在影响,并提出风险防范措施及建议.研究结果表明,不同等级降雨条件下,洞窟湿度变化均呈现上升-保持-下降三个阶段.前期降雨使湿度快速升高,后期降雨使湿度缓慢降低,高湿度保持时间随着降雨等级和降雨次数的增加而增加.降雨天气,水汽浓度梯度是水汽交换的主要动力.当aair>acave时,大气中的湿空气向洞窟内扩散,洞窟湿度增加.当aair<acave时,洞窟内湿空气流向窟外,洞窟湿度逐渐降低.洞窟湿度大小及相对湿度超过62%的持续时间均表现为半封闭洞窟>封闭洞窟,小型洞窟>大型洞窟.为了预防洞窟湿度增加激活壁画盐害,建议当aair=acave时实施洞窟环境调控,控制条件为RH<62%.易损洞窟和连阴雨天气应作为环境监测重点关注对象.研究成果对降雨天气莫高窟壁画劣化风险防范和旅游管理具有重要的科学价值和应用价值.