大气细颗粒物PM_(2.5)污染来源及防治措施

本文对大气细颗粒物PM2.5的污染状况和污染特征进行了综述和分析,阐述了大气中PM 2.5对对环境和人体健康影响。为改善空气环境质量和提高居民的生活质量,本文提出减少PM2.5污染相应的防治措施。

基于混沌粒子群的双馈风电机组LVRT实测建模及暂态参数辨识

高准确度仿真模型是进行大规模风电并网暂态稳定分析的基础,然而双馈风电机组(DFIG)控制策略与参数属于技术秘密难以获取,模型仿真准确性难以保证。针对DFIG故障暂态精确建模难题,提出了基于实测数据的DFIG建模及参数辨识方法。首先,基于电力系统综合稳定程序(PSASP)中DFIG模型及控制结构,建立低电压穿越(LVRT)控制数学模型并分析故障暂态过程,明确LVRT暂态控制核心参数。其次,基于DFIG的LVRT部分现场实测工况数据,利用混沌粒子群算法实现了DFIG故障暂态控制参数辨识。最后,基于剩余实测工况数据进行辨识参数准确性分析与校验,仿真验证了所提参数辨识方法的有效性及准确性。所提方法辨识结果泛化能力强、准确度高,具有较高的工程应用价值。

基于差分粒子群算法的配电网状态估计

为了对配电网运行状态进行更准确的估计,提出了一种基于DEPSO算法的配电网估算方法。采用差分进化思想对PSO算法的寻优策略进行改进,得到优化性能更好的DEPSO算法,采用IEEE33节点系统进行仿真分析,并与差分算法和粒子群算法进行对比,结果表明,DEPSO算法对电压和电流的估计结果的平均相对误差分别为1.26%和0.79%,相比其他方法的配电网状态估计结果更准确,验证了本文所提配电网估计方法的正确性和实用性。

三江源地区秋季一次层积云飞机人工增雨催化试验的微物理响应

利用三江源地区一次在层积云顶部进行的飞机锯齿形催化作业及回穿探测的全球卫星定位系统(GPS)轨迹和机载云粒子测量系统(PMS)资料,在确定作业前后有效对比区间、区分云粒子相态的基础上,通过分析作业前、后液态云粒子及冰晶浓度变化、云粒子谱的演变和过冷水含量比率的变化,研究了催化的微物理响应。结果表明,作业区液态云粒子中值直径集中在3.5—18.5μm,直径21.5—45.5μm的云粒子基本上为冰晶,粒径大于50μm的粒子相态为冰相;锯齿形作业后约2—23 min,在其航线下风方36 km范围内,前向散射粒子谱探头(FSSP-100)和二维灰度云粒子探头(OAP-2D-GA2,简称2DC)所测云粒子浓度、直径变化均未超出作业前云区内的自然起伏,但在过冷水含量大于0.01 g/m^3的高过冷水区,液态云粒子浓度明显降低,前向散射粒子谱探头量程内的冰晶粒子浓度明显升高,冰相含水量增大,过冷水含量比率的平均值由作业前的(68.3±23.1)%减小至(34.2±12.4)%。在过冷水含量越高的区域,催化效应越明显,而在低过冷水区和仅受原点催化影响的航迹交叉点处均未观测到催化响应。

华北秋季一次低槽冷锋积层混合云宏微物理特征与催化响应分析

利用2013年10月13日机载粒子测量系统(PMS)在张家口涞源地区对积层混合云中上部进行的增雨探测数据,分析了云的垂直微物理结构、云区的可播性和作业前后液态云粒子、冰晶及降水粒子的微物理变化。结果表明,此次降水性积层混合云的垂直结构由冷、暖两层云配置,云层发展厚实,冷云区云粒子浓度平均为62 cm^(-3),液态水含量最大0.05 g/m^3;2DC和2DP探测的冰晶及降水粒子平均浓度分别为1.9和2.2 L^(-1);暖云内云粒子数浓度集中在300 cm^(-3)左右,液态水含量约0.1 g/m^3。探测区域云粒子数浓度的水平分布不均匀。利用云内过冷水含量和冰晶浓度等参数判断,该降水性积层混合云的播撒作业层具有强可播性。对比作业前后云中粒子浓度及平均直径发现,云粒子在作业前时段内的平均浓度为31 cm^(-3),远高于作业后平均浓度(17.6 cm^(-3));但平均直径变化不大。作业后冰晶粒子通过贝吉龙过程消耗过冷水长大,浓度由之前的0.86 L^(-1)增至4.27 L^(-1),平均直径也增至550μm。冰晶粒子逐渐长大形成降水,降水粒子浓度也相应有所升高,谱明显变宽。

切变线降水系统微物理特征及降水机制个例分析

利用机载云粒子探测系统(PMS),对2004年7月1日影响吉林省的一次切变线降水过程进行了探测飞行,利用所获取的宏微观资料对此次降水过程的微物理结构、降水机制进行综合分析。结果表明:此次切变线降水云系主要由高层云、雨层云、碎云构成,高层云和雨层云中间夹有1100 m左右的无云区;3类云中平均云滴浓度、平均云滴直径各不相同;云水含量随高度分布不均匀,云的不同部位云水含量起伏较大;冰晶浓度平均为17.3个/L;此次探测的降水云系符合Bergeron提出的催化云-供水云相互作用导致降水的概念。根据云图及其他探测资料综合分析,冰晶主要产生于高层云上部或卷层云的冰晶播撒,供水云为高层云中下部和雨层云。

华北地区春季一次层状云的微物理特征及可播性分析

利用2013年4月4日河北中部地区一次针对降水性层状云系催化作业的飞机探测资料，结合气象信息综合分析处理系统（简称Micaps）、卫星和加密雨量等观测资料，对该层状云的微物理特征及人工增雨作业条件进行了综合分析。结果表明，此次过程为典型降水性层状云，作业层中小云粒子平均浓度为147个／cm3，最大浓度为737个／cm’，平均直径4．29μm。云中含水量平均值为0．03g·m-3，最大值为0．51g·m-3，冰晶谱浓度最大值为1．12×10-3个／（cm2·μm1），适合播撒作业。作业影响区和对比区雨量变化表明，作业后3～4h影响区雨量增加最为显著，为对比区雨量的1～3倍，可以认为作业有一定效果。此外，作业区和对比区的雨量比值和雷达反射率相关性远高于云黑体亮温。

一次积层混合云飞机播云对云微物理过程影响效应的分析

人工增雨效果评估主要关注的是催化后云和降水过程是否产生了预期的变化,这首先表现在云和降水的宏微观过程有无明显变化,因此了解播云作业后的云微物理结构的变化是很必要的。2009年4月18日在河北张家口进行了一次飞机播云实验,本文采用飞机探测所取得的PMS资料,分析了播云对云微物理过程影响,并进行了云物理因子综合研究。结果表明:催化后播云高度上液态含水量大幅度降低,粒子平均直径由催化前20.4μm增大到23.9μm;云中粒子谱结构也发生很大的变化,催化后冰晶减少,降水尺度粒子显著增加;而且在播云1小时后影响区地面累计降雨量达到最大。

河北省降水性层状云宏微观物理特征

利用2009年河北省春秋季17架次飞机宏观观测资料和相应的机载PMS云微物理探测数据,经过回放处理、筛选和计算,统计分析近年河北省降水性层状云物理特征。结果表明:河北省降水性层状云是以Ns、Sc、As为主的多层云系,且多伴随有干层结构。云底平均高度、过冷层厚度、0℃层高度分别为2002、1106 m和3811 m。微物理方面,云滴数浓度平均为54.6cm-3,平均直径为8.64μm;云粒子浓度和尺度均比20世纪90年代各特征值有所减少。统计计算的降水性层状云中液态水含量为0.13 g.m-3,远大于20世纪90年代测值。

北京地区春季气溶胶分布特征的个例分析

为探讨北京地区春季气溶胶分布特征,利用机载PMS资料中的Probe PCASP-100X数据,分析了2005年4月2日和4月17日北京地区的气溶胶垂直、水平分布的特征,并初步讨论了气象因子和城市对气溶胶的影响。结果表明,4月2日的气溶胶平均浓度为1422.7cm-3,4月17日的平均浓度为2142.1cm-3,平均直径分别为0.22μm和0.25μm。4月2日和4月17日在北京沙河机场气溶胶数浓度垂直变化较大,混合层顶上下具有不同的垂直分布特征,温度层结对气溶胶浓度的分布有重要影响,气溶胶水平分布不均匀,北京市区的气溶胶浓度较大。

大气细粒子中水溶性有机碳(WSOC)的在线监测

基于一种新型的大气颗粒物在线水萃取采样装置(PILS),通过该装置与快速有机碳分析仪的连接,建立了大气细粒子水溶性有机碳(WSOC)的在线监测系统(PILS-WSOC)。实际运行结果表明,该系统能够快速稳定地获得大气细粒子中WSOC的实时变化数据。与滤膜法的平行实验结果相比,PILS装置对大气颗粒物中WSOC的采样效率远高于滤膜法。

线阵CMOS图像采集及编码传输的实现

为实现雨滴、雾滴等大气粒子的非接触测量,基于线阵CMOS图像传感器实现了粒子测量系统。充分利用FPGA的资源丰富、接口灵活、并行计算等特点,结合USB芯片实现稳定可靠的高速数据采集和传输。为解决线阵图像传感器数据高速采集和实时传输处理问题,基于Xilinx公司Spantan系列XC3S200为核心实现了高速数据的采集和实时编码处理系统。该系统能够实时采集图像传感器原始数据,同时结合预先设置的阈值也可实时对数据进行阈值比较和编码。根据实际需求可选择输出原始数据或者编码数据,系统中分别设计了FIFO和双口RAM用于数据缓冲和比较模块,从而满足系统实时数据采集、传输及处理的需求。整套系统结构简洁、成本低廉,具有较广泛的应用前景。

光学渡越辐射测量中能量分辨精度分析

基于光学渡越辐射原理的用于高能强流电子束束流参数在线测量及诊断系统,具有时间响应快、分辨率高等特点,可以测量电子束的束剖面、发散角、能量等多个参数。分析了测量系统的结构参数(包括了透镜的焦距、成像面位置、CCD像元尺寸)对电子束能量测量精度的影响,并在理论上模拟了电子束的发散角的影响。还根据系统数据的特点,阐述了数据噪声对能量测量结果精度的影响,指出了光学渡越辐射测量中电子束能量分辨精度受到多种因素的影响,需要在数据处理时考虑修正。

基于LabVIEW的并行数据采集系统设计

为了解决云粒子测量系统中并行数据采集通道之间的信息交互问题,采用LabVIEW中库函数节点、消息队列和状态机相结合的方法,实现了多路不同速率数据的并行采集,试验验证了该并行数据采集方法的可行性.研究结果表明:基于LabVIEW进行并行数据采集,不但快速、简单,并且能够有效提高数据采集效率,方便进行系统扩展.该方法对多路并行数据采集系统设计具有一定的参考价值。

独立模式反演算法在激光粒度测试中的应用研究

粒度反演算法是基于米氏散射理论的激光粒度仪的关键技术。针对独立模式迭代反演算法对噪声太敏感,以至于在实际应用中出现粒度测量失真的问题,提出采用5点3次数据平滑算法对其反演进行处理,同时以VISUALC^(++)6.0为开发平台,编写测试软件对算法进行仿真研究,并与粒度真实分布进行了对比。结果表明,特征粒径D_(10),D_(90)的误差分布小于5%,D_(50)的误差分布小于3%,说明数据平滑处理后的反演结果能够反映粒度的真实分布,解决了探测光能误差使粒度测量结果失真的难题,基本满足了现代粉体工业粒度测量的精度高、抗干扰性能强、稳定可靠等要求。

基于Spark平台的微震监测快速定位方法研究

针对微震监测海量震动波数据实时处理难题,提出了在Spark大数据处理平台上对大量震动数据进行处理,提出基于粒子群寻优策略的震动波震源TDOA定位的并行计算程序思路,并在3台机器组成的小型Spark集群环境下进行试验验证。试验证明了在Spark平台上做海量震动波数据处理的可行性,并且证明了与单机震源定位计算相比,此方法可以有效加快最优解的收敛速度,提高处理效率。

一种基于随机集的模糊观测的多目标跟踪算法

为解决目标数未知或随时间变化时模糊观测的多目标跟踪问题,将多目标状态和模糊观测数据表示为随机集形式,利用模糊观测的似然函数融合模糊数据,建立了模糊观测的概率假设密度(probability hypothesis den-sity,PHD)粒子滤波方法。这种方法首先利用粒子滤波预测和更新随机集的PHD,然后估计目标数N,最后找出N个PHD最大的点就是多目标的状态估计。在相同的仿真环境中,用这种方法与用重心去模糊器进行去模糊处理后的观测数据同时跟踪目标数变化情况下的多目标,并进行了比较,结果表明,模糊观测多目标跟踪的PHD粒子滤波能稳健跟踪目标数未知或随时间变化时的目标状态和目标数,性能好于去模糊情况。

求解多峰颗粒尺寸分布的一种反计算方法

提出一种用于激光测粒仪求解多峰颗粒尺寸分布的反计算方法,本方法是改进的LMS算法 与多峰分布模式算法的组合算法。大量的计算机模拟计算和对标准颗粒的实测证实了这种算法的有效性和实用性。

机载云降水粒子成像仪的数据处理软件研发及其在云微物理研究的应用

云粒子成像仪(Cloud Imaging Probe,CIP)和降水粒子成像仪(Precipitation Imaging Probe,PIP)在云微物理和人工影响天气的观测研究中具有重要的作用。受限于仪器的成像测量原理,CIP和PIP所测云微物理数据质量因伪粒子的影响而降低,因此,急需一款能够对仪器所测数据进行订正的软件以满足云微物理分析的数据质量要求。在对测量过程中影响仪器测量准确性因素分析的基础上,提出了一套可提高仪器测量数据准确性的方法。利用LabVIEW图像化编程语言,编写出了一款可处理CIP和PIP图像数据的软件,可满足对CIP和PIP所测数据的质量控制要求。利用所开发的软件对2010年4月20日一次降水性层状云的飞机探测资料进行处理,获取了整个降水性层云的垂直结构特征与粒子谱的变化特征,表明本软件有助于云降水微物理的研究。

粮情智能测控系统中的数据融合技术研究

粮情智能测控系统是保证粮食储藏安全的关键措施之一。针对目前粮情智能测控系统中单一传感器存在测量不足、粮情安全状态难以判断且无法直接检测等问题,研究了一种基于粒子群优化最小二乘支持向量机的粮情安全状态数据融合方法。以粮情数据为研究对象,以粮情安全状态检测为目的,构建基于最小二乘支持向量机的数据融合模型,并采用粒子群优化算法对最小二乘支持向量机的关键参数进行寻优,获取最佳的数据融合结果。根据广西某粮库提供的数据进行实例分析,数据融合结果与实际值误差较小,均方误差为0.06,结果表明,该方法在粮情安全状态的检测上表现出优越的性能,具有科学性和可行性,提高了粮情智能测控系统的准确性和可靠性。