面向新型电力传感器的能量收集技术

电力传感器作为能源互联网的关键基础设施,其持续稳定的电力供应是保证能源互联网高效运行的前提。然而,传统供电方式存在诸多局限。全面梳理了面向新型电力传感器的能量收集技术,包括振动能量收集、温差能量收集、光伏能量收集和电磁能量收集等,这些技术利用环境中的分布式能源,通过不同的转换机理为传感器提供电力,有望解决供电难题。阐述了各种能量收集技术的应用现状,分析了目前所面临的关键技术挑战,如能量转换效率低、工作条件要求苛刻、器件可靠性和集成度有待提高等;探讨了未来能量收集技术的创新方向,包括开发新型高性能材料、优化器件结构设计、使用复合式收集技术等,以期实现更高的能量利用效率,满足新型电力传感器的实际需求,推动智能电网等相关领域的技术创新。

压电能量收集技术的研究现状与发展趋势

综述了压电能量收集技术的国内外发展现状,从压电材料、机械结构和电路设计等方面的研究动态和进展进行了分类和阐述。重点分析了压电能量收集装置机械结构的优化方法,并对基于上变频转换法、多模态法、频率调谐法、多方向振动能量收集法和非线性法等不同种类机械结构优化方法的能量收集器的优缺点进行了对比。此外,还分析了数字开关控制电路和芯片集成控制电路在电路设计方面的优化方案。最后,结合目前压电能量收集技术存在的问题,在压电材料性能的提升、能量收集器机械结构的优化、能量收集器电路结构的优化以及混合能量高效收集等四个方面的技术创新点的基础上,对压电能量收集技术未来的发展趋势和发展重点进行了展望。

福建省农作物种质资源调查收集与多样性分析

2017-2022年,福建省在第三次全国农作物种质资源普查与收集行动中,共收集作物地方品种和野生近缘植物种质资源6235份,蔬菜、粮食、果树、经济作物、牧草绿肥分别占33.57%、25.91%、24.35%、14.59%、1.57%;所有资源隶属于83科,229属,313种,其中豆科种质资源份数最多,占总数的16.04%。不同地区和海拔是影响收集农作物种质资源种类和数量的重要因素。全省9个地级市中,三明市收集种质资源数量最多,占20.65%。全省收集农作物种质资源数量随着海拔升高而下降,不同海拔收集数量随着市辖县(市、区)、乡(镇)、村(街道)的数量减少呈现减少趋势。沿海地区如漳州、福州、宁德、泉州、莆田、厦门等6个地级市,海拔0~200 m是种质资源Shannon-Wiener多样性指数和Brillouin丰富度指数最高的海拔区间;闽西北山区,如龙岩、三明、南平等3个地级市,海拔200~400 m、400~600 m、600~800 m种质资源的Shannon-Wiener多样性指数和Brillouin丰富度指数较高。不同地级市、不同海拔区间与收集种质资源的物种多样性指数的相关性分析发现,三明和龙岩市与Shannon-Wiener多样性指数呈极显著正相关,莆田和龙岩市与Pielou均匀度指数呈现极显著负相关,这与全省农业经济分区有密切关系。通过梳理全省农作物种质资源的多样性,为因地制宜地开发、利用、挖掘全省地方农作物种质资源提供参考和科学依据。

考虑动态能耗的无人机采收菠萝田间收集点优化配置研究

为了深化无人机在田间菠萝采收和运输过程中的应用,探索无人机悬停放置菠萝到收集箱中的技术方案。无人机的续航能力限制菠萝采收工作的完成,而对续航能力影响最大的因素是无人机的载重,提出在田间设立菠萝收集点,并确定收集点的最优设立数量及位置,以确保菠萝采收工作的有效完成。在研究方法上,基于K-means算法寻找最佳收集点位置及分组方式,建立无人机采收菠萝的能耗及成本模型,通过编写程序对模型进行求解,并以无人机续航能力为约束条件,确定了无人机采收菠萝的最大覆盖范围和菠萝采摘数量。通过比较不同设立数量和位置的收集点方案,得出综合最优的结果。在不更换无人机电池的情况下,1台农业无人机采收菠萝约480个,采收面积约44m^(2)。随着收集点设立数量增加,无人机总路程和总能耗呈稳步下降状态,总成本呈稳步上升状态,分析发现667 m^(2)菠萝地设立15个固定位置的收集点时总能耗、总路程和总成本达到均衡最优。无人机采收菠萝的收集点配置优化方案,可为应用无人机进行田间作物采收及运输时收集点的数量和选址提供建设性意见。

闪烁晶体几何形状、表面处理和单双面读出对伽马射线探测器光收集的影响

能量分辨率是闪烁体探测器的一个重要性能指标,特别是对于伽马能谱仪等伽马射线探测和识别领域。光收集是影响闪烁体探测器能量分辨率的一个重要因素,本工作利用Geant4工具包对闪烁体探测器中的光子传输进行了模拟,模拟了CsI(Na)晶体形状、表面处理和探测器的读出方式等对伽马射线探测器的光收集效率和光收集均匀性的影响。模拟结果表明,通过对圆柱、圆台、长方体和正方体等晶体形状的结果进行对比,圆台具有较高光收集效率和光收集均匀性;晶体表面研磨后具有更好的光收集特性;双面读出方式比单面读出方式的光收集性更高,能够提高10%~20%。为验证该模型的可靠性,搭建了实验平台进行实验验证工作,实验结果与蒙特卡罗模拟结果在2%范围内一致,该研究工作为优化伽马射线探测器以提高能量分辨率提供了关键设计依据。

浅谈金矿地质勘查档案的收集、归档与整理工作规范

金矿地质勘查中包含大量数据信息,诸多文件资源都是重要的可参考、可利用的档案信息,具有非常强的再利用价值,也是为国民经济建设服务的重要信息资源。社会改革发展中,金矿资源需求消费量持续增多,地质勘查相关资料档案不断增长,必须专业化、规范化做好金矿勘查过程中相关地质资料的收集、归档与整理工作。文章立足我局老挝金矿的地质勘查工作,从档案收集、归档与整理工作规范方面探究,为现代金矿地质勘查档案工作开展提供有力的参考指导。

病死动物无害化处理收集转运环节存在的问题及对策

病死动物是动物疫病发生的重要传染源,及时有效的处理事关公共卫生安全、人民群众身体健康和畜牧业持续健康发展。近年来,病死动物无害化处理体系逐渐在全国各地相继建立,病死动物无害化处理逐渐完善,但是在病死动物收集转运环节是容易被忽视也是最容易传染病原菌的环节。本文就病死动物无害化处理收集转运环节存在的问题和对策进行了探讨,以期为推动病死畜禽无害化处理工作提供参考。

面向电力装备自供电传感的微纳能源收集技术

数智化电网的建设依赖于海量分布式电力装备状态监测传感器,提升传感器的供电可靠性进而实现自供电感知,对拓展设备状态感知系统的深度和广度具有重要意义。近年来,以纳米发电机为代表的微纳能源收集方法与器件被广泛关注,其能够将多元、分散的机械能、热能、电磁能等转化为电能,搭配微能量存储元件与低功耗微纳传感器实现自供电传感。该文围绕面向电力装备自供电传感的微纳能源收集方法这一主题,首先介绍了电力装备及其运行环境微能量的分布特性;其次,总结了以热电纳米发电机、摩擦纳米发电机、压电纳米发电机、磁场能收集发电机、水伏发电机为代表的微纳能源收集方法原理及特点,分析了其在电力装备场景下的适用性,同时综述了基于微纳能源器件的电力装备微能量收集与自供电传感最新研究进展,并提出了本领域目前发展面临的主要技术难点和潜在解决方案。最后,展望了微纳能源收集方法及器件的发展趋势,有望为电力装备自供电状态监测和数智化发展提供参考与指导。

用于微塑料分离收集的智能沙滩垃圾处理机

为解决沙滩塑料垃圾处理中的微塑料分离收集问题,实现设备智能化,设计了一种智能沙滩垃圾处理机。这一垃圾处理机利用摄像头成像技术,结合Opencv算法,对塑料垃圾进行快速识别,利用超声传感器确定垃圾位置和距离,以单片机为主控,实现智能垃圾处理。沙子和垃圾混合物运送至垃圾处理机后,通过所设置的振筛机构实现中大型塑料垃圾与微塑料垃圾的分离。以海水为浮选液,利用密度差实现沙子和微塑料垃圾的分离。利用无轴螺旋机构,实现沙水分离。在测试的60min内,塑料垃圾识别正确率为93.6%,收集到微塑料垃圾315g。这一垃圾处理机低碳环保,占地面积小,质量轻,可用于沙滩垃圾清理,也可作为机械创新设计实践教学与培训的工具。

大负载高功率振动能量收集同步整流方法

针对振动能量收集电路整流二极管损耗大、非线性电路控制复杂以及优化负载不高的问题,提出了大负载高功率振动能量收集同步整流与电荷提取方法。通过同步电感翻转电压提高整流电压,采用短时能量提取缩短整流器件导通时间,减小能量损耗,实现高功率能量收集。基于压电等效模型设计了自供电同步整流与电荷提取电路(self-powered synchronous rectification and electric charge extraction,简称SP-SREE),对一个振动周期电路各工作阶段进行分析,推导出SP-SREE电路理论收集功率,并对电路进行功能测试和负载功率特性测试。理论分析与实验对比表明,所提出的方法在大负载下具有更高的收集功率,可为机械振动无线传感器网络等能源受限场景下自供电提供重要参考。

福建省第三次全国农作物种质资源普查收集的成效与思考

种子是农业的“芯片”,农作物种质资源是国家战略性资源。为摸清福建省农作物种质资源家底,防止资源流失,保护濒临灭绝的地方品种,福建省开展了“第三次全国农作物种质资源普查与收集行动”。通过该“行动”,共收集种质资源6235份,包括新种质资源1000多份和台湾地区引进的农作物种质资源33份。通过鉴定评价,筛选出252份优异性状的种质资源,有30多份作为亲本用于资源创新,为福建省今后种质资源保护利用工作的开展提供依据。

二维声学黑洞应用于压电振动能量收集

声学黑洞(acoustic black hole,ABH)效应可以产生强烈的能量集中,能够将高频率低振幅的低品质振动能量转化为高振幅的高品质振动能量,从而便于利用。提出并研究了一种环形二维声学黑洞压电能量收集装置。有限元分析结果表明,环形二维ABH结构能在宽频域内显著提高能量收集效率。搭建了环形二维声学黑洞压电能量收集器试验测试平台,通过试验验证了仿真结果的正确性。与经典二维ABH结构相比,环形二维ABH结构具有更好的能量收集效率和结构强度。分析了压电片几何尺寸等因素对装置能量收集效率的影响,得到了能获得较高输出功率的几何尺寸范围,并进行了正交试验设计,研究了截断厚度、压电片尺寸、中央平台直径、幂指数等多因素的综合影响。

非线性接口电路对双稳态压电能量收集器性能提升的仿真研究

采用谐波平衡法仿真分析非线性双稳态压电振动能量收集装置(Bistable Energy Harvester,BEH)与双同步开关收集(Double Synchronized Switch Harvesting,DSSH)电路之间的非线性机电耦合情况。研究结果表明,在上扫频激励的条件下,BEH耦合DSSH电路相较于耦合标准接口电路(Standard Energy Harvesting,SEH)的最优输出功率和工作带宽分别提高了391.1%和14.9%;在6 m/s^(2)的定频激励下,BEH耦合DSSH电路比耦合SEH电路的最优输出功率提高了344.8%,且与负载无关。

基于POD和Kriging的水滴收集量快速预测方法

数值模拟手段预测翼面处水滴撞击特性通常较为耗时,为快速准确计算结冰条件下的翼面处水滴收集量,提出了基于本征正交分解和代理模型的水滴收集量快速预测方法。首先对FAR 25部附录C中连续最大结冰条件进行优化拉丁超立方采样,通过数值模拟手段获得各采样点在翼面处水滴收集量分布,从而构造样本空间。在此基础上,利用本征正交分解(Proper orthogonal decompostion,POD)方法找到表达和重构水滴收集量的本征模态以及相应的拟合系数。最后,利用Kriging模型建立样本空间中各采样点与拟合系数间的代理模型,实现翼面处水滴收集量分布的快速预测。经多组工况验证表明:该方法可较为准确地预测翼面处水滴收集量分布,其计算成本较数值模拟方法大幅降低,能够为无人机防除冰设计提供有益参考。

用于射频能量收集的低阈值CMOS整流电路设计

基于TSMC 180 nm工艺,设计了一款高效率低阈值整流电路。在传统差分输入交叉耦合整流电路的基础上,提出源极与衬底之间增加双PMOS对称辅助晶体管配合缓冲电容的改进结构,对整流晶体管进行阈值补偿。有效缓解了MOS管的衬底偏置效应,降低了整流电路的开启阈值电压,针对较低输入信号功率,提高了整流电路的功率转换效率(PCE)。同时将低阈值整流电路三级级联以提高输出电压。测试结果显示,在输入信号功率为-14 dBm@915 MHz时,三级级联低阈值整流电路实现了升压功能,能稳定输出1.2 V电压,峰值PCE约为71.32%。相较于传统结构,该低阈值整流电路更适合用于射频能量收集。

病例收集和简化情景模拟教学在皮肤科老师带教和住院医生培养中的应用价值思考

皮肤科住院医生培养是迅速提高年轻医生临床水平的重要的毕业后教育阶段。皮肤科疾病种类多、皮损差异大,内容较难掌握。通过分析目前皮肤科老师带教和住院医生培养的方法及存在的问题,提出病例收集在皮肤科老师带教和住院医生培养中的重要应用价值,并进一步归纳和探讨了简化的情景模拟教学模式的作用,希望为皮肤科住院医生培养提供新的思路并进行经验分享。

能量收集MEC系统中的任务卸载与资源分配方案研究

移动边缘计算(MEC)与能量收集(EH)技术相结合,可以有效缓解终端设备计算资源与电池电量不足问题.然而,能量收集的动态性、任务到达的随机性以及网络信道状态的实时变化对MEC系统的任务卸载和资源分配带来极大的挑战.为了满足队列长期稳定,最小化终端设备完成任务的执行时间和能量消耗总成本,文章设计了一种基于深度强化学习(DRL)和改进差分进化的任务卸载和资源分配方案,首先通过Lyapunov随机优化理论,将随机优化问题解耦成每个确定时隙内的卸载决策子问题和资源分配子问题,然后通过DRL算法和改进的差分进化算法分别求解两个子问题.最后仿真结果表明,所提方案可以有效降低终端设备完成任务的总成本,并保证队列长期稳定.

养殖场粪污全量收集还田模式

粪污全量收集还田技术是一种简单经济适用的粪污处理技术。养殖场的粪便、尿和污水全量收集,经贮存发酵腐熟、沉淀处理后全部作为肥料还田,形成“猪—粪肥—果”循环利用模式。该模式设施建设简单、处理运行成本低,处理后粪肥养分含量高。文章总结了益阳市南县鑫隆牧业有限公司的养殖粪污全量收集和种养结合循环发展的实践经验。

磁力耦合压电能量收集器研究进展

压电能量收集器可以将环境中的振动能转化为电能,研究具有较宽工作频带范围的压电能量收集器结构,提高能量收集器的环境适应能力是需要解决的关键问题。以基于磁力耦合设计的压电能量收集器为研究对象,分析磁力单稳态、磁力双稳态、磁力多稳态、磁力驱动型、压电电磁混合型等5类磁力耦合压电能量收集器,阐述其宽频收集方法和研究进展,为宽频压电能量收集器的设计与参数优化提供理论参考。

基于能量收集技术的协作卸载计算方案

近年来,物联网(IoT)应用对设备可使用的能量要求不断提高,能量收集(EH)技术成为缓解边缘计算中设备能量短缺问题并延长电池寿命的重要途径。然而,当环境中可再生能源不充足时,设备电量耗尽会导致任务中断,影响物联网性能。为了解决这一问题,提出了一种联合能量收集和设备间(D2D)通信技术的任务卸载框架,采用基于深度强化学习(DRL)的边缘协作卸载计算方案,自主进行决策并使用模拟退火算法解决资源分配问题,以最小化系统运行总成本。对稳定和极端两种能量环境进行仿真,结果表明,该方案在单用户多设备场景下可稳定运行且具有成本效益。