基于动态阈值分割法的接触轨图像关键特征点提取方法研究

在地铁系统中,接触轨的状态对于牵引供电系统的安全性至关重要,一旦接触轨几何参数超出正常范围,不仅会导致集电靴无法正常取流,进而影响运营车辆的顺畅运行,而且在极端情况下,还可能引发严重的安全事故。传统的接触轨几何参数测量方法在采集图像时通常面临背景复杂、干扰图像多等问题,以致检测数据量少、检测密度低,从而难以精确提取接触轨的关键特征信息。针对这一问题,文章提出一种新的方法,即结合动态阈值分割法、直线拟合以及投影计算的方式,有效解决接触轨特征点提取的难点,实现几何参数的精确测量。该方法不仅能够准确捕捉到接触轨的细微变化,还能够确保测量结果的可靠性和准确性。为进一步提高测量的便捷性和实用性,研究过程中同步研制出一套接触轨几何参数的便携式测量装置,并在地铁线路上进行现场应用示范,为实际运营中的接触轨状态监测提供有力的技术支持。

基于改进Morozov偏差原理的动态光散射粒度反演

与窄粒度分布反演相比,宽粒度分布的反演难以获取与其相适应的正则参数。为提高宽分布颗粒体系反演结果的准确性,提出基于改进Morozov偏差原理,通过遗传算法迭代求取正则参数的方法,该方法通过小波包分解求出电场自相关函数的噪声分量,利用Morozov偏差原理建立适应值函数,在正则参数经验范围内生成初始种群,将适应值函数与初始种群带入遗传算法,全局寻找最优适应值对应的参数值作为正则参数。模拟与实测数据的反演结果表明,在窄分布颗粒体系条件下,所提方法与L-curve准则反演结果无显著差异,在宽分布条件下,所提方法反演结果的性能指标均优于L-curve准则,且避免了宽粒度分布条件下可能出现的虚假峰情况,表现出明显优于L-curve准则的宽分布反演效果。

基于双目3D视觉技术的接触网几何参数动态检测系统

针对目前接触网几何参数检测设备工作效率低、精度不高的问题,采用双目3D视觉成像、结构光图像采集和图像处理等技术,研制了接触网几何参数动态检测系统。该系统主要由接触网图像采集装置、车体偏移图像采集装置、增量式编码器、图像数据转换装置、主机及检测软件组成,可随不同车载平台以0~120 km/h速度运行,能够在强光、低照度等天气条件下实现接触网导高、拉出值的动态非接触式检测,自动识别触网导高、拉出值异常,生成指导接触网精调和日常巡检所需的异常报表和标注文档。系统设备轻便、易于安装,并提供了有效的标定方法。在实验室搭建测试平台,进行导高、拉出值测试和车体振动位移修正测试,并在北京地铁某运营线路上进行初步动态测试。测试结果表明,该系统能够稳定地动态采集高清图像,接触网导高、拉出值测量精度误差低于5 mm,能够满足铁路、地铁和轻轨等接触网新建施工精调作业和运营线路接触网日常巡检作业需要。

基于油井动液面测控自适应采油系统应用

为了最大程度的发挥油藏的开采潜力,根据回声测深原理和自适应测控采油原理,研发油井动液面测控自适应采油系统,远程控制在线液面测试仪,实时监控油井动液面,根据生产实际需要,计算生产参数,合理选用快抽、慢抽、间抽三种控制模式,保障动液面的合理沉没度。同时提高泵效,减少无用功,达到节能增产的效果。2023年在胜坨油田不同工况的24口采油井试验,每年节电145257 kWh,增产油量8033.4 t,同时减少单井用工,实现高效节能增产的目标。

大跨悬索桥Π形加劲梁处风参数实测与风攻角修正

以一座已建的大跨悬索桥为工程依托,基于现场实测与计算流体动力学(Computational Fluid Dynamics,CFD)方法研究Π形加劲梁断面气动外形对桥面高度处实测风参数的影响,并提出实测风攻角的修正方法.进行为期5个月的桥面高度处风速和风攻角现场实测,分析风参数沿桥轴线的分布规律,并比较了桥面高度处迎风侧与背风侧风速仪实测的风速和风攻角;采用计算流体动力学方法模拟气流流经静止加劲梁断面的流场,研究来流风攻角和风速对风速仪安装在加劲梁不同位置处风参数的影响;结合数值模拟结果,通过函数拟合得到Π形加劲梁断面风速仪实测风攻角的修正公式.结果表明:实测风速在大桥主跨范围内较为接近,且边跨风速相较于主跨风速偏小;现场实测得到的迎风侧风攻角明显大于背风侧,两侧风速基本一致;迎风侧与背风侧的风参数数值模拟结果与现场实测具有一致性,主梁绕流对距主梁20 m范围内的风攻角监测结果均存在一定影响.通过本文建立的风攻角修正方法,可以根据迎风侧风攻角的实测值得到较为合理的风攻角修正结果.

一种基于光刀法的列车车轮参数动态测量方法

针对在列车车轮参数动态测量中测量精度不足的问题,文章提出一种基于光刀法的列车车轮参数动态测量方法,并分析激光线宽度对测量结果的影响。首先用Solidworks软件对测量系统进行三维建模,并根据光刀法中的相机参数对软件相机模块进行调整;然后对特定位置图片进行RGB提取、畸变矫正、灰度化和中心提取等预处理,并利用特征点提取、曲线拟合的方法计算得到车轮直径、轮辋宽度和轮缘高度等车轮参数;最后利用单边轮实验进行验证,结果表明该文方法的测量精度满足实际测量需求。

基于对地参数测量的配电网故障选相与有源消弧方法研究

由于在单相接地故障前后配电网对地参数发生变化,传统有源消弧法以配电网正常运行状态下的对地参数为依据得到的补偿电流参考值与实际值存在偏差。针对故障点残流无法实现完全补偿导致熄弧困难的问题,通过中性点接入的有源消弧装置向配电网注入特征频率电流信号,消除系统频率对配电网对地等效参数测量精度的影响,构建特征信号流通回路,实现配电网在接地故障后的对地等效参数测量。然后根据实时测量的对地参数和零序电压,动态计算补偿电流,控制有源消弧装置向中性点注入电流实现故障消弧,并提出通过注入零序电流的方法得到故障相电压的幅值及相位,实现故障相辨识。最后,在PSCAD/EMTDC仿真软件中验证了所提方法能够实时反映配电网对地参数变化,实现了故障支路电流全补偿,达到配电网接地故障快速熄弧的目的。

多点测温法在煤自燃动力学分析中的应用研究

论文介绍了多种不同的煤自燃实验测试方法,使用多点测温法对煤自燃过程中的活化能进行测定,并在理论和实验上分别与金属网篮法、Chen-CPT(cross points temperature)方法和Jones-HR(heat release)方法进行应用比较分析.结果表明:金属网篮法的实验耗时长、耗材多;Chen-CPT方法受系统的不完全对称影响容易造成结果偏差;Jones-HR方法忽略了试样本身热扩散的影响;多点测温法能够有效规避其他方法的大部分不足之处,其理论模型具有更好的科学性,实验简便易行,结果可信性更高,在煤自燃参数测试中具有良好的适用性.

轮对几何参数动态测量系统

研制的轮对几何参数动态在线测量系统主要由触发系统、轨边测量系统和室内信号采集与处理系统3部分组成。采用4套平行四边形机构和对应的涡流位移传感器,低速条件下实现车轮踏面磨耗与擦伤深度的动态定量测量;采用双激光位移传感器,直接测量车轮滚动过程中踏面到对应激光传感器的距离变化,通过计算得到车轮踏面直径;采用6个激光位移传感器,并通过这些传感器的组合测量,动态得到轮缘厚、轮辋宽和轮对内测距等尺寸。经过现场安装测试,验证了测量方案的可行性,实现了对车轮直径、踏面圆周磨耗及擦伤、轮缘厚度、轮辋宽度和轮对内测距的动态测量。

基于PMU动态同步相量测量的故障测距

为提高故障测距的准确性,提出了一种基于相量测量单元(phasor measurement unit,PMU)动态同步相量测量的输电线路双端故障测距算法。通过分析单端故障测距算法因线路对端数据未知而导致的故障测距误差,引入同步相量测量单元,并应用动态同步相量测量算法,有效提高动态同步相量测量的精确性和实时性;以全球定位系统(global position system,GPS)为时间基准,将故障时刻线路双端相量测量结果,应用于正序网络的测距方程,进行准确地故障定位。仿真实验表明,所提算法充分利用线路两端的故障信息,提高了故障测距的准确性。

一种有效的结构动态参数识别方法

本文以优化算法中单纯形法为基础，提出了一种只利用实测的结构模态部分信息识别其结构参数的方法。数值计算表明，该算法具有良好的精度和适用性。

接触网几何参数高速动态视觉测量方法研究

接触网几何参数对于电气化铁路至关重要,其优劣不仅影响弓网受流质量,还关系列车行驶安全。既有接触网几何参数动态检测装置多存在测量频率低、检测速度无法继续提高的现实。随着列车提速和线路日益繁忙,对接触网几何参数动态检测速度要求相应提高。如何在高速动态条件下,准确获取接触网几何参数,成为接触网检测面临的重要问题。针对接触网几何参数高速动态测量实际需要,设计了一种双线阵摄像机与线结构光源相结合的视觉传感器,基于双目线阵主动摄像测量技术,对接触网几何参数进行高速动态测量。系统介绍了2组线阵摄像机及结构光源进行接触网几何参数测量原理,详细推导了双目线阵主动摄像测量计算公式,建立了接触网几何参数非线性视觉测量模型。基于此,研制接触网几何参数高速动态检测装置,并进行动态测量实验。实验结果表明该测量方法切实可行,为该项技术应用于高速铁路接触网几何参数高速动态检测提供试验基础。

机载光电稳定平台检测技术的研究

给出了机载光电稳定平台的检测技术及方法,并提出了一种动态靶标的结构方案及原理,使其能够进行静态、动态的参数测试,尤其是可见光和红外成像系统同时工作时各种参数的测试。在此基础上为建立测量基准的传递方法、形成系统的光电侦察平台总体检测技术提供必要的准备和基础。着重阐述了机载光电稳定平台的静态、动态时的角度测量方法,首次提出了一种利用光线对接方法,实现可见与红外同时测量。还提出了一种数学计算方法,通过两个角度的测量和空间矢量法计算,得出动态靶标的空间坐标,以此作为机载光电稳定平台的指向坐标的真值,并给出了动态靶标的静态与动态精度的标定方法。

岩石动静力学参数的试验研究

在三轴应力下对砂、泥岩等岩芯（干岩样）进行了岩石力学参数的动、静态同步测试，并对动静态弹性参数进行了线性回归。结果表明：岩石的动静态杨氏模量之间存在较好的相关性，而动静态泊松比之间的关系不明显，该项研究为岩石的声学性质在石油工程中的应用提供了实验依据。

混沌态电阻测量电路的研究

本文以混沌系统的参数敏感性和符号动力学为基础 ,设计了一种简单的电阻测量电路 ,能直接将阻值的变化映射成二进制代码。计算机仿真实验表明这种方法是很有效的。它具有电路简单、灵敏度和分辨率高、非线性误差小等特点。该方法也为我们探索混沌在测量中的应用提供了一条新的途径。

基于系统补偿和遗传算法的动态测量方法

提出一种基于系统补偿和遗传算法的动态测量方法 .该方法无需事先已知系统的动态特性 ,可根据系统阶跃响应的实测数据 ,采用遗传算法搜索和优化系统补偿参数 ,并通过系统补偿预测系统的稳态值 ,达到动态测量的目的 .对遗传算法的交换和变异操作做了改进 .

非线性绝缘电介质AC介电特性参数及其测量

为调控电场分布避免电场集中,由聚合物与无机半导体填料制备的非线性绝缘电介质在许多高压设备中得到应用。非线性绝缘电介质介电特性的测试是其理论与应用技术研究的重要基础。研发了一套基于虚拟仪器技术的非线性绝缘介质交流介电特性测试装置,实现交流激励电压和响应电流瞬时波形的测试。参照激励电压通过确定的算法将响应电流分解成阻性电流和容性电流。通过对电压与电流波形的分析,获得瞬态测量条件下的静态、动态参数与电场强度关系曲线及等效参数等,可更全面地表征非线性绝缘电介质交流介电特性。结合测量实例,详细描述了各参数及其与电场强度关系曲线的获得过程。

光纤动态检测技术的研究与进展

首先,在论述光纤传感器基本理论和技术的基础上,重点以两类典型的传光型光纤传感器——反射式光纤位移传感器及透射式光纤传感带为对象,讨论了其检测原理和关键技术,以及在大型旋转机械支承——滑动轴承的润滑膜状态信息和转子振动信息、航空发动机涡轮叶尖间隙、燃油流量及人体位姿信息等重要工程参数检测中的应用;其次,分析了两种典型的传感型光纤传感器——光强调制型光纤曲率传感器和Bragg光纤光栅传感器的检测原理和关键技术,并介绍了它们分别在机匣变形动态测量和齿轮应力应变动态测量中的应用;最后,基于这两类典型光纤传感器的特点及工程应用,对光纤动态检测技术进行了总结和展望。

用于呼吸暂停综合症的呼吸监测系统的研制

睡眠呼吸暂停综合征(Sleep Apnea Syndrome,SAS)是一种发病率高,具有潜在危险性的疾病。其分析诊断主要依赖于多参数自动监测仪,其中呼吸参数是重要的检测参数。本文研究了基于温感式检测法的检测原理,分析了传感器的动态特性,探讨了干扰产生的原因,提出了干扰的抑制方法,设计了相关的检测电路和数据采集电路,实现了呼吸参数的检测。

广域测量技术在电力系统中的应用研究进展

大规模交直流混合电网的建设和发展,对电力系统稳定和控制在空间广度和时间维度上提出了更高的要求。广域测量系统(Wide Area Measurement System,WAMS)的同步量测数据在空间和时间上满足上述要求,因而研究WAMS技术在电力系统中的应用十分必要。从WAMS的结构和原理出发,总结了近五年来广域测量系统在电力系统动态监测与故障分析、辨识与估计、系统稳定控制和广域保护等方面的研究进展,并详细分析了其中存在的问题。最后展望了广域测量技术需要进一步研究的问题,指出基于WAMS技术构建大规模互联电力系统的广域安全监测及控制系统是一个很有意义的研究方向。