Low Power Sensor Design for IoT and Mobile Healthcare Applications

This paper reviews recent advances in radar sensor design for low-power healthcare,indoor real-time positioning and other applications of IoT.Various radar front-end architectures and digital processing methods are proposed to improve the detection performance including detection accuracy,detection range and power consumption.While many of the reported designs were prototypes for concept verification,several integrated radar systems have been demonstrated with reliable measured results with demo systems.A performance comparison of latest radar chip designs has been provided to show their features of different architectures.With great development of IoT,short-range low-power radar sensors for healthcare and indoor positioning applications will attract more and more research interests in the near future.

变分模态分解新能源电力系统低频振荡控制方法

为了提高对高比例新能源电力系统低频振荡能量的计算精度,进而提升低频振荡控制效果,变分模态分解的基础上,研究高比例新能源电力系统低频振荡控制方法。将变分模态分解算法应用于提取电力系统低频振荡信号;使用A3C算法,训练低频振荡能量;通过返回机制和梯度计算获取低频振荡的能量参数,利用这些参数建立二维模糊控制的模糊规则,然后对输出量进行去模糊化处理,从而实现对低频振荡的有效控制。实验结果表明,使用所设计方法对高比例新能源电力系统低频振荡进行控制后,其低频振荡位于0.5 Hz左右,控制效果较好。

一种高PSRR超低噪声CL-LDO设计

提出了一种高电源抑制比(PSRR)超低噪声无片外电容低压差线性稳压器(CL-LDO)。采用自偏置折叠共源共栅结构的自适应误差放大器降低系统噪声;利用过温保护电阻和电流增强电阻的基准电压源结构,使电压基准源在高工作电压下具有较高PSRR;同时在电流源正温度系数支路引入一对温度系数相反的电阻,简化电流源零温度系数调节过程。该CL-LDO基于CSMC 0.18μm BCD工艺进行电路验证,该电路在输出电容为1 pF,电源电压为4.9 V~5.2 V,负载电流为200μA至90 mA条件下,可稳定提供3.3 V电压输出,电源抑制比为-44 dB@10 kHz,等效输入噪声仅为17nV/√Hz@100kHz。电源电压5 V时具有12.1μV/mA的负载调整率和4.8 mV/V的线性调整率。阶跃负载电流上升/下降时间为1μs的情况下,该CL-LDO恢复时间小于2.2μs。

油田绿色低碳工艺技术研究与分析

油田在开发和运行的过程中,不仅会消耗化石能源,还会产生大量的碳排放。依次对地热资源利用、热泵利用、太阳能光热利用、光伏发电和风力发电利用等多项工艺技术进行了分析,探讨了不同工艺在单位投资成本、单位运行成本和单位碳排放量上的差异性,分析了不同工况下的工艺技术可行性和适用性。结果表明,对于地热资源丰富的地区,可优先利用地热井为站外和站内提供所需热能;对于伴生气和采出水丰富的站场,可优先采用电驱水源热泵工艺;对于小型负荷站场和边零油井,采用空气源热泵的效果较好;电驱水源热泵工艺的单位投资成本最低,为0.17万元/kW;风力发电工艺的单位运行成本最低,为0.44元/(kW·d)。研究结果可为低碳工艺的推广和应用提供实际参考。

基于TOF的海潮高度在线测量系统设计

为提高现有的潮汐及水位仪器(如浮子式、超声波式、雷达式水位计)在线测量的实时性和稳定性,减小仪器的体积、成本和功耗,设计了一种基于TOF(Time of Flight,即飞行时间法)三维成像测距并结合XBEE MESH技术的无线网络测量系统。传感节点使用准直的850 nm红外LED发射光源,采用ARM+CPLD控制和提取EPC610 TOF成像芯片的有效测量数据并进行实时校正和计算,单个测量节点能实现1 m^7 m范围内误差±1.25 cm,测量速率为500次/秒的高速测量,其尺寸只有2.5 cm×2.5 cm大小。无线网络部分采用Peer-to-Peer MESH自组织网络结构,采用无线模块主动唤醒传感器,同步和异步休眠相结合的控制形式大大降低了功耗。

大型风电基地动态无功补偿对风电外送动态稳定性的提升作用研究

针对大型风电基地高压远距离外送存在的动态稳定性问题,采用时域与频域综合分析法研究作为风电场主要控制源之一的动态无功补偿对动态稳定性的提升与支撑作用,分析结果表明:充分利用动态无功补偿自动、快速调控无功出力的特性,响应因扰动激发出的基地外送的振荡模式,提供有效的无功支撑,进而提高阻尼特性、抑制低频振荡发生,支撑风电并网及送出。

基于无线传感器网络的脉搏波传导时间监测系统

目的设计一个可以在作业条件下无创连续监测脉搏波传导时间(PWTT)的系统。方法运用无线传感器网络技术设计的心电和脉搏波无线传感器组成整个监测系统,同步测量头部颞浅动脉脉搏波信号和体表心电信号,并且计算脉搏波传导时间。结果心电和脉搏波无线传感器体积小,且采用纽扣电池供电,彼此之间的时间同步精度小于1ms。计算出的脉搏波传导时间随缓慢深呼吸而相应变化。结论由具有体积小、功耗低和时间同步精度高等特点的心电和脉搏波无线传感器组成的监测系统能够在作业条件下无创连续监测脉搏波传导时间。

低压电力线载波通信的系统化测试方法

在采用低压电力线载波通信方式的用电信息采集系统中,由于设备间耦合关系紧密,运行故障难以复现,问题分析和定位排查困难。为实现用电信息采集系统全通信路径的故障定位,本文提出了一种低压电力线载波通信的系统化测试方法。通过进行电表载波模块地址分配正确性测试、控制机指令下发正确性测试、电表数据实抄正确性测试、故障复现实验,对通信路径中各模块功能进行检测、分析及定位故障点。实现了用电信息采集系统中隐形故障排查和现场问题快速定位。

基于访存特性的嵌入式移动设备软件低功耗优化方法

为了使嵌入式移动产品更加节能环保,提出可通过调整程序中的循环结构和提高程序局部性来优化设备的访存操作,以此减小存储系统和嵌入式设备的功耗。将该方法应用于本实验室研制的麻醉术中呼吸音动态分析与呼吸功能监测系统,并在能耗模拟器HMSim上进行了四组仿真实验,结果显示,各组实验的功耗均有不同程度的降低,按等效方法计算,降幅最大可以达到25.84%。由此可见,所述的方法对于降低设备功耗是可行和有效的。

电力系统低频振荡模式识别方法综述

由扰动引起的输电线路上0．1～2．0Hz的功率振荡，称为低频振荡。随着电力技术的不断发展，低频振荡成为影响电网安全性和稳定性的重要问题。介绍了低频振荡的背景知识和一些基本概念；对低频振荡的产生机理进行了归纳总结并阐述和评价了国内外针对低频振荡现象所采用的识别方法，重点分析了信号分析方法；阐明对于低频振荡的研究需要进一步完善和加强。

基于VP和Prony算法的电力系统低频振荡模式识别

研究低频振荡特征辨识算法是实现电力系统低频振荡监视的重要理论基础。文章基于Prony算法,结合变量投影(VP),采用奇异值分解(SVD),应用可分离最小二乘,辨识出Prony算法数学模型参数,不仅避免了传统Prony算法矩阵求逆困难和误差较大的问题,而且降低了参数空间的维数,简化了搜索空间的拓扑结构,增强了模式识别的抗噪性能和运算速度。仿真结果表明,该算法提高了电力系统低频振荡模式识别的效率和精度。

低噪声、低功耗微电容读出ASIC设计

针对差分电容式微电子机械系统(MEMS)加速度计,设计了一种低噪声、低功耗微电容读出专用集成电路(ASIC)。电路采用开关电容结构,使用相关双采样(CDS)技术降低电容-电压(C-V)转化电路的低频噪声和偏移电压。通过优化MEMS表头噪声匹配、互补金属氧化物半导体(CMOS)开关和低噪声运算放大器来降低频带内的混叠热噪声。采用电源开关模块和门控时钟技术来降低电路功耗,同时集成自检测电路和温度传感器。采用混合CMOS工艺进行流片加工,测试结果表明,优化后ASIC的电容分辨率为槡1.203 aF/Hz,系统分辨率为0.168 mg(量程2 g),芯片功耗约为2 mW。同时,该ASIC还具有很好的上电特性和稳定性。

动态血压监测系统设计

动态血压的测量对心血管疾病的诊断和治疗具有重要的临床意义。动态血压监测系统可以实时记录患者的血压值,准确、实效帮助医生诊断高血压。设计的动态血压监测系统以MSP430F5529为微控制器(MCU),通过即时时钟(RTC)DS1388定时控制DRV8830启动泵阀,实现定时监测血压。该系统实现了定时测量、原始数据存储、LCD实时显示等的功能。系统可通过MCU内置的USB接口上传原始数据到PC,对测试数据进行分析、判断。本文设计的动态血压监测系统体积小、功耗低,可长时间定时监测血压,对高血压和临近高血压,以及心血管疾病的预防、诊断有重要作用。

用户侧碳排放强度评级及绿色电力证书分配研究

为提升绿色电力竞争力、引导电力用户参与绿色电力证书市场,以碳流追踪模型为基础,建立用户侧碳排放强度评级体系,并构建用户侧绿色电力证书分配模型,指导电网展开需求侧管理。利用碳流追踪模型评估用户侧碳排放强度,依据平均排放强度对用户进行排放强度评级;绿色电力证书分配模型根据用户排放分级状况,以全网用户排放强度差异最小为目标进行证书分配,可满足全网用户共同且有差别地承担减排责任的公平性准则。通过IEEE30节点算例模拟了某系统典型方式下的日运行状况,对算例节点进行了碳排放强度评级,基于碳流追踪的绿色电力证书分配模型,实现了系统绿色电力证书的完全有效分配,分配后的用户侧排放状况也达到了预期的目标。

基于ARM的高精度测温系统设计与实现

为实现石油井下恶劣环境中温度参数的精确采集,设计了一种敏感元件与井液直接接触的高精度测温系统,避免了中间介质传导引起的误差。由高质量运放和低温漂精密电阻构成的恒流源保证采集前端信号电路稳定工作,基于ARM先进架构的Cortex-M3内核的高性能、低功耗STM32系列单片机完成数据采集,然后采用混合牛顿迭代法优化铂电阻的非线性特性并对数据进行精度优化计算,将最终温度数据存入Flash存储器,实现了石油井下恶劣环境温度的长时间精确测量,具有广泛的应用前景。

基于功率的汽轮机组实时热耗率计算方法

针对火电机组热耗率在线计算不准确的问题,提出了一种基于机组功率的实时热耗率计算方法:由机组热力性能试验数据获得汽轮机各缸性能特性,进而得出各加热器抽汽和进汽参数以及汽轮机低压缸效率;根据热平衡、能量守恒和质量平衡等基本原理,建立了基于发电机功率的热力系统模型;利用反平衡方法计算得到汽轮机各段抽汽流量和主蒸汽流量,从而得出机组实时热耗率。将该方法应用于某660MW机组的实时热耗率计算,并与厂级监控信息系统(SIS)计算的机组热耗率进行对比。结果表明,本模型计算的机组热耗率精度更高、稳定性更好,可为电厂热经济性的准确评价提供数据依据。

一种基于低通滤波的风储协调预测控制方法

风电场配置储能设备形成风储联合系统有助于减少风功率输出波动,提高风电并网接入率。传统的风储协调控制策略基于一阶低通滤波算法,长时间运行储能设备易造成其荷电状态(SOC)大幅波动,制约了储能设备运行时间及寿命。为此提出一种基于一阶低通滤波算法的风储协调预测控制方法,通过长短预测周期相结合,同时考虑相关约束条件来修正并网功率预测误差,在满足并网要求的前提下,通过适当放大局部功率波动减小了全周期储能SOC的变化幅度,从而有助于减少储能需求容量,提高运行时间,增强了联合系统的经济性。最后基于MATLAB/Simulink平台仿真验证了该方法的可行性和有效性。

基于需求侧响应的区域综合能源系统的低碳经济调度

利用区域综合能源系统具有多能源互补及耦合的优势,能综合提升多种能源消纳的优化配置。提出一种区域综合能源系统的多目标低碳经济调度模型,充分挖掘区域能源系统内的储热装置、电锅炉和电储能促进风电并网消纳的优势。此外,综合考虑电价弹性变化、温度变化的影响,建立了负荷弹性需求响应机制,降低了系统负荷的峰谷差水平,进一步提升风电的上网空间。最后,利用改进精英策略下的NSGA-Ⅱ算法对所提调度模型进行优化求解。通过仿真结果说明了考虑峰–谷分时电价及储热、储能和电锅炉装置均能提升风电进一步并网消纳的空间,有利于优化区域综合能源系统内的低碳调度指标。最后结合IEEE-39标准节点电力系统和一个7节点的热力系统验证了所提模型的合理性。

基于CT取电无线测温系统低功耗实现实用技术

高压设备在长期的运行过程当中,其很多部位会发生温度急剧升高的状况,如开关柜触头接触不良导致触头温度升高,甚至烧毁,由此造成停电事故发生。由此可见,对高压开关设备的待测温部位的温度在线监测是极为必要的。基于CT取电无线温度系统不用频繁更换电池,提升系统的可靠性、实用性。本文同时介绍了如何通过软件和硬件实现无线测温系统低功耗,满足母线小电流情况使用,并在实际应用中证明该技术的实用性。

1000 MW超超临界机组超低排放改造工程分析

目前国内众多燃煤火力发电厂已经或正在进行多种污染物超低排放工程改造,进一步降低SO_2、NO_x和烟尘等污染物排放以减轻对严重雾霾天气的影响。在分析某电厂1 000 MW超超临界机组SCR烟气脱硝、湿法烟气脱硫以及静电除尘器运行现状的基础上,提出并实施了采用"SCR脱硝增容+低低温静电除尘器+高频电源静电除尘器改造+脱硫吸收塔提效与协同除尘"的超低排放技术改造方案。对该机组超低排放改造前后烟气脱硫、脱硝、除尘系统进行了性能试验,结果表明烟囱入口烟尘、SO_2、NO_x质量浓度分别为4.0、21.5和38.2 mg/m^3,达到了烟尘、SO_2、NO_x的排放浓度分别控制在5、35、50 mg/m^3以内的超低排放要求。改造后,在现有烟气脱硫、脱硝、静电除尘装置的基础上每年可减少烟尘排放量543 t、SO_2排放量2 633 t、NO_x排放量634 t,改善了重点区域空气质量。