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存算分离的原位传感器观测接入方法 被引量:6
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作者 袁赛 陈能成 +2 位作者 肖长江 杜文英 王凯 《计算机系统应用》 2017年第7期90-96,共7页
原位传感器是智慧城市建设的重要数据来源,其在城市资源协调、灾害预警、动态监测分析等领域发挥决定性作用.当前传感器观测接入方法未考虑传感器数据的流式特征,无统一的接入模型,导致无法统一过滤特定时空场景下的观测结果,传感器接... 原位传感器是智慧城市建设的重要数据来源,其在城市资源协调、灾害预警、动态监测分析等领域发挥决定性作用.当前传感器观测接入方法未考虑传感器数据的流式特征,无统一的接入模型,导致无法统一过滤特定时空场景下的观测结果,传感器接入组件可复用性差.本文提出一种存算分离的原位传感器观测接入方法,以站点为中心的传感器统一接入模型为基础,将流式处理框架下的原位传感器观测接入过程分为数据获取、观测过滤与观测存储三个部分.实验证明该方法能够基于传感器统一接入模型有效接入网络结构异构的原位传感器站点,并实现对多个原位传感器观测结果特定时间、空间场景下的属性过滤. 展开更多
关键词 原位传感器 观测接入 存算分离 流式处理 过滤
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大洋中脊热水探测与新型传感器 被引量:7
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作者 张雪彤 张荣华 +1 位作者 胡书敏 王勇 《地质论评》 CAS CSCD 北大核心 2006年第6期843-847,共5页
对大洋中脊的探测带来了大量科学发现。在大洋中脊热水喷口的极端条件下,在大的温度梯度范围内,一方面在喷口(黑烟囱)周围形成巨量金属硫化物快速堆积;另一方面在喷口周围由内向外形成一个生物晕。为了研究洋中脊极端条件下的水热过程,... 对大洋中脊的探测带来了大量科学发现。在大洋中脊热水喷口的极端条件下,在大的温度梯度范围内,一方面在喷口(黑烟囱)周围形成巨量金属硫化物快速堆积;另一方面在喷口周围由内向外形成一个生物晕。为了研究洋中脊极端条件下的水热过程,模拟洋中脊水—岩相互作用条件下生命过程,需要在高温高压环境中原位获取数据,必须利用先进、灵敏的化学传感器。由于新材料技术的发展,美国和西方国家深海探测时广泛使用YSZ电化学传感器(氧化钇稳定的氧化锆陶瓷,YSZ:Yttria Stabilized Zirconia),这种传感器的优点是在温度大于200℃的高温时性能良好,在低于200℃条件下灵敏度降低,而且在国际市场上没有这些高温高压化学传感器出售。“十五”期间,科技部863计划,首次将发展深海高温高压传感器的海底多参数检测技术之一列入我国计划。根据863计划,中国科学家通过努力研制成功一系列具有中国自主知识产权的高温高压化学传感器,在自主研制了YSZ传感器的同时,发明了国际上首次可以在大温度范围、在海上实用的Zr/ZrO2高温化学传感器,可部分替代YSZ传感器。这两类集成式化学传感器可以探测大洋中脊400℃/40MPa热水的pH、H2、H2S、Eh等,并在2004年的南海的海试中取得成功。 展开更多
关键词 大洋中脊 原位探测YSZ电化学传感器 Zr/ZrO2高温压化学传感器
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基于紫外吸收光谱法的海水总有机碳浓度原位测量 被引量:6
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作者 毕卫红 樊俊波 +5 位作者 李喆 李煜 王思远 王昊 付广伟 张保军 《光谱学与光谱分析》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2020年第8期2484-2489,共6页
总有机碳(TOC)是指溶解和悬浮在水中的有机物的总含碳量,是以含碳量表示水体中有机物总量的综合指标。TOC的测定通常采用的是国标燃烧法和湿化学法,但这两种传统方法都具有测试方法复杂、测量时间长、速度慢等缺点,对大气环境会产生一... 总有机碳(TOC)是指溶解和悬浮在水中的有机物的总含碳量,是以含碳量表示水体中有机物总量的综合指标。TOC的测定通常采用的是国标燃烧法和湿化学法,但这两种传统方法都具有测试方法复杂、测量时间长、速度慢等缺点,对大气环境会产生一定污染且仅能在实验室内完成,无法进行海水的原位在线测量。而该研究采用紫外吸收光谱法测量TOC,通过燕山大学自主研发的光谱技术与集成电路相结合研制的TOC光学原位传感器,能够快速、不添加试剂、不产生二次污染的测量海水中总有机碳的浓度,且可以不受实验室环境的制约实现海水TOC的在线原位测量。将基于该方法研制的传感器进行实地下海实验,测量不同海域(河北沧州黄骅港周边海域、秦皇岛市周边海域)的TOC值,将传感器测量的结果与国标法测量结果的相关性、一致性、误差等方面进行对比。结果表明:在黄骅港海域采取的13个不同水样和秦皇岛周边海域采取的14个不同水样用国标法和TOC光学原位传感器测量的浓度值变化趋势基本一致,有较好的相关性和一致性,存在极个别水样产生偏离整体样本曲线的情况。实验数据经过线性拟合结果显示相关性较好,对两处不同海域的数据拟合曲线和常规残差分析,显示黄骅港海域水样的拟合相关系数r为0.859 0,残差平方和数值为0.165 4,秦皇岛周边海域水样的拟合相关系数r为0.939 9,残差平方和为3.513 1。由于相关系数r=0.939 9>r=0.859 0,所以秦皇岛周边海域的水样线性拟合效果好于黄骅港实验。常规残差0.165 4<3.513 1,是因为秦皇岛周边一些样本如河流入海口是污染的重灾区,生活污水和工业污水使水质存在更多干扰因素,这些干扰因素对海洋TOC光学原位传感器的准确性和稳定性造成了一定的影响。由于基于紫外吸收光谱法研制的TOC光学原位传感器与传统的国标法测量原理不同,样本集比较少,样本浓度覆盖面不大,海洋环境复杂多变,存在多种影响因素,如浊度、温度、 pH、浮游生物等,传感器无法彻底消除所有影响因素引起的误差,所以测量结果与国标法结果存在一定的误差。后续工作如何消除海洋环境复杂干扰因素的影响,减小传感器测量值的误差,使测量结果更加精确和真实,需要进一步讨论和更加详细的分析和研究。 展开更多
关键词 TOC 紫外吸收光谱 在线 光学原位传感器 拟合曲线
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深海甲烷电化学原位长期监测技术及其在海洋环境调查和天然气水合物勘探中的意义 被引量:6
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作者 孙春岩 王栋琳 +4 位作者 张仕强 贺会策 赵浩 凌帆 尹文斌 《物探与化探》 CAS 北大核心 2019年第1期1-16,共16页
深海溶解甲烷浓度数据连续获取的方法技术,对于海洋环境和天然气水合物开发过程中甲烷扩散作用及通量的动态监测,具有重要的科学意义和实际应用价值。本文较详细地介绍了依据"海水脱气、气体样品定量输入、电化学高精度检测"... 深海溶解甲烷浓度数据连续获取的方法技术,对于海洋环境和天然气水合物开发过程中甲烷扩散作用及通量的动态监测,具有重要的科学意义和实际应用价值。本文较详细地介绍了依据"海水脱气、气体样品定量输入、电化学高精度检测"技术思路,采用"增压排液整机系统控制的海水循环、减压稳流、气液分离、烃类组分高精度检测技术改进"方法,研发"深海甲烷电化学原位长期监测技术"的关键环节和技术方法。结合原位传感器在胶州湾港口为期94天底水长期监测实验获取的数据成果,对原位传感器的技术性能、数据质量、地质效果进行了研究评价。结果表明:(1)原位传感器量程甲烷指标达到0.01~10 000 nmol/L,灵敏度达到0.01 nmol/L,对烃类组分检测具有较好的稳定性和选择性;(2)监测水域溶解甲烷数值范围19.01~106.87 nmol/L,正常甲烷背景32.41 nmol/L,局部异常甲烷背景80.60 nmol/L,资料显示异常与污水排放过程对海水环境污染有关;(3)实测甲烷数据成果地球化学特征与胶州湾海域海水环境以往调查研究成果符合,证明了实测数据的客观性和科学性;(4)海试监测试验成果证明,原位传感器测试性能可靠、结构设计合理、设计思路科学,基本具备了海洋科学调查中对海水甲烷浓度数据获取的能力,在未来海洋天然气水合物开发过程中对甲烷扩散作用的动态监测及深海甲烷浓度通量的长期监测中,具有实际应用价值和科学意义。 展开更多
关键词 深海环境 长期监测 甲烷原位传感器 海水甲烷浓度 海洋天然气水合物 胶州湾
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畜牧养殖智能饮水控温系统设计与试验 被引量:1
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作者 冯林 刘阳春 +3 位作者 王吉中 李明辉 马若飞 张俊宁 《中国农机化学报》 北大核心 2024年第4期72-78,84,共8页
为提升草原放牧牛羊福利化养殖装置性能,开发一种基于多传感器原位数据检测与模糊PID控制相结合的畜牧养殖智能饮水控温系统。该系统主要由数据采集模块、注水加热模块、温度控制模块以及远程数据监测模块组成。数据采集模块是采用多种... 为提升草原放牧牛羊福利化养殖装置性能,开发一种基于多传感器原位数据检测与模糊PID控制相结合的畜牧养殖智能饮水控温系统。该系统主要由数据采集模块、注水加热模块、温度控制模块以及远程数据监测模块组成。数据采集模块是采用多种传感器对饮水装置中水温、水质、水量等信息实时采集;注水加热模块采用底部注水加热的形式,便于水温自下而上发生层流流动,使水温分布更均匀;温度控制模块采用基于闭环负反馈模糊PID控制算法,自整定PID系数,实现水温精准控制;远程数据监测模块是针对用户设计,便于用户实时观察饮水装置的工作情况。对系统开展模糊PID控温测试以及水温温场均匀性试验验证与仿真分析,试验结果表明:模糊PID控温效果与常规PID控温相比,模糊PID控温曲线更光滑,加热响应速度更快,当预设水温目标温度为23℃,入水水温分别为7℃、9℃、11℃、13℃、15℃时,实际加热温度与目标温度的波动幅度最大仅为0.3℃;对不同测温点加热,得同一水平面不同测温点最大温差为0.3℃,水槽不同截面水温温差小于0.2℃,装置测温点水温能精准控制在23℃±0.5℃。畜牧养殖智能饮水控温系统的水温温度场均匀性良好,能够为福利化养殖提供装备支持。 展开更多
关键词 畜牧养殖 精准控温 传感器原位数据检测 模糊PID控制
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现代海底热液活动异常条件探测关键技术研究 被引量:6
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作者 曹志敏 安伟 +3 位作者 于新生 董振芳 唐功友 张晓东 《高技术通讯》 CAS CSCD 北大核心 2006年第5期545-550,共6页
结合我国863计划海底热液活动探测技术研究课题的开展情况,综述了现代海底热液活动调查和研究依赖的主要探测技术--深海拖曳式走航连续探测技术、海底原位探测技术、长期定点连续探测技术、深潜技术及深海钻探技术的研究和应用,介绍了... 结合我国863计划海底热液活动探测技术研究课题的开展情况,综述了现代海底热液活动调查和研究依赖的主要探测技术--深海拖曳式走航连续探测技术、海底原位探测技术、长期定点连续探测技术、深潜技术及深海钻探技术的研究和应用,介绍了我国深海探测技术的研究现状,分析了21世纪海底热液活动研究的发展趋势,指出调查发现新的热液硫化物分布区、研究热液活动的生命现象、建立海底热液活动现场长期监测体系将会是今后研究的重点. 展开更多
关键词 热液活动 深海拖体 原位传感器 长期观测技术 异常环境
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基于神经网络模型的海水硝酸盐测量方法研究 被引量:4
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作者 侯耀斌 冯巍巍 +2 位作者 蔡宗岐 王焕卿 刘增东 《光谱学与光谱分析》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2020年第10期3211-3216,共6页
硝酸盐浓度是海洋生态系统研究的重要指标。光学法硝酸盐原位传感器具有测量速度快、无需化学试剂的优点,在长时间连续监测方面,优于镉柱还原法等实验室化学方法。在计算模型方面目前国内外硝酸盐光学传感器多使用偏最小二乘法(PLS)对... 硝酸盐浓度是海洋生态系统研究的重要指标。光学法硝酸盐原位传感器具有测量速度快、无需化学试剂的优点,在长时间连续监测方面,优于镉柱还原法等实验室化学方法。在计算模型方面目前国内外硝酸盐光学传感器多使用偏最小二乘法(PLS)对紫外吸收光谱进行光谱分析建模,模型优化难度较大且泛化能力较低,而神经网络模型理论上能够以任意精度逼近任何非线性连续函数,样本充足的情况下精度较高,泛化能力强。利用自主研制的海水硝酸盐原位传感器,研究了硝酸盐浓度范围为30~750μg·L^-1的人工海水的紫外吸收光谱,建立神经网络模型,定量计算水中的硝酸盐浓度。对比研究了单隐藏层和双隐藏层神经网络模型对硝酸盐浓度测量的性能,确定采用双隐藏层结构,模型的输入层为200~275 nm波段的吸收光谱数据,输出层为硝酸盐浓度测量值,使用sigmoid函数作为激活函数。采用梯度下降法更新每一层神经网络的权值参数,学习率为0.26,迭代55000次进行网络训练。通过8组随机验证数据进行模型盲测验证,得到的双隐层神经网络模型的硝酸盐浓度预测值和实际值的线性相关度较高(R^2=0.997),均方根误差为10.864,平均绝对误差为8.442μg·L^-1,平均相对误差为2.8%,模型的精度较高,比单隐层神经网络模型的平均相对误差降低了4.92%,而利用同样的光谱数据建立的偏最小二乘算法的均方根误差为11.470,平均相对误差为4.58%,说明神经网络模型在一定条件下优于PLS模型的精度,验证了神经网络模型应用于紫外吸收光谱法硝酸盐浓度测量的优越性。搭载自然资源部“环监01”监测船环渤海航次进行了实际应用测试,在11个站位与实验室方法进行了比对测试,两种方法测量结果基本一致,进一步证明了该方法的可靠性和实用性。 展开更多
关键词 紫外吸收光谱 海水 硝酸盐 神经网络 光谱分析 原位传感器
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Flexible fabric gas sensors based on PANI/WO3 p−n heterojunction for high performance NH3 detection at room temperature 被引量:2
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作者 Meng He Lili Xie +3 位作者 Guifang Luo Zhanhong Li James Wright Zhigang Zhu 《Science China Materials》 SCIE EI CSCD 2020年第10期2028-2039,共12页
A PANI/WO3@cotton thread-based flexible sensor that is capable of detecting NH3 at room temperature is developed here.A layer of WO3 with PANI nanoparticles can be deposited by in-situ polymerization.The morphology an... A PANI/WO3@cotton thread-based flexible sensor that is capable of detecting NH3 at room temperature is developed here.A layer of WO3 with PANI nanoparticles can be deposited by in-situ polymerization.The morphology and structure of the specimens were investigated by utilizing TEM,SEM,XRD and FTIR.The sensing performance of the PANI/WO3@cotton sensors with different WO3 molar ratios to NH3 at room temperature was examined.The results show that the optimal sensor(10 mol%WO3)has a response of 6.0 to 100 ppm NH3,which is significantly higher than that of the sensors based on pristine PANI and other composites.The PANI/WO3@cotton sensor also displays excellent selectivity,gas response,and flexibility even at room temperature.The unique fiber structure,p-n heterojunction,and the increased protonation of PANI in the composites contribute to the enhanced sensing property. 展开更多
关键词 gas sensor PANI/WO3 cotton thread p-n heterojunction NH3 detection
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A Highly Sensitive In-Situ Turbidity Sensor With Low Power Consumption 被引量:1
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作者 Yi Hu Lei Sun +3 位作者 Shuming Ye Hang Chen Kai Jiang Jianming Pan 《Photonic Sensors》 SCIE EI CAS 2014年第1期77-85,共9页
A highly sensitive in-situ turbidity sensor with the low power consumption was proposed and evaluated in this study. To meet the practical requirements of the in-situ detection, we have designed the light scattering p... A highly sensitive in-situ turbidity sensor with the low power consumption was proposed and evaluated in this study. To meet the practical requirements of the in-situ detection, we have designed the light scattering path, watertight mechanical structure, and ultra-weak scattering light detecting method. Experiments showed that the sensor had a sensitivity of 0.0076 FTU with the concentration range of 0 - 25 FTU and the R-square of 0.9999. The sensor could withstand the water pressure in depth of 1000m and had the low power consumption in the active mode 10.4mA, sleep mode 65 pA with a supply voltage of 8.4V. Southern China Sea buoy experiments indicated that the sensor could work well in the actual in-situ environment. In comparison with sensors of other companies, our sensor had relatively more comprehensive performance. 展开更多
关键词 In-situ turbidity sensor high sensitivity low power consumption water tight mechanical structure
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