基于多Sink的长链状无线传感器网络功率控制算法

长链状无线传感器网络常用于矿井、隧道等特殊场景,传统的无线传感器网络由于只有一个Sink,应用在长链状无线传感器网络中容易造成Sink周围区域出现"热区"现象,影响网络整体生存期,为了解决上述问题,降低长链状无线传感器网络的整体能耗,延长网络生存期,提出一种多Sink分布式功率控制算法,该算法引入多Sink的网络结构,同时采用非均匀成簇的思想,将多Sink网络结构和分簇的Voronoi scoping路由算法进行结合,为每个Sink分配最优的通信半径和发射功率,将各Sink作为簇头,对网络进行分簇,从而在保证网络覆盖率的前提下,优化网络拓扑,仿真结果表明,该算法在连通度、能耗有效性、分簇干扰和网络性能上具有优势,可以有效的降低网络整体能耗、延长网络生存期。

“双碳”背景下农业废弃物基料化利用可行性分析

[目的]近年来,我国为解决严峻的碳排放问题,提出了“碳达峰、碳中和”的“双碳”目标。[方法]课题组从原理、应用及意义三个方面对农业废弃物基料化利用及新型基质种植技术进行了介绍,并明确提出未来农业废弃物基料化利用及新型基质种植技术的发展存在规模化问题、经济问题和政策环境问题,需要政府、企业及科研人员共同合作才能逐步解决。[结果]1)保证泥炭地的碳汇对于实现“双碳”目标有绝对重要的意义,对农业废弃物进行基料化利用替代传统泥炭基质,可以显著减少泥炭的开采,保证泥炭地的自然碳汇;2)对农业废弃物进行基料化利用不仅可以减少其他基质材料资源损耗,还能减少秸秆类废弃物燃烧导致的污染排放,而新型基质种植技术的发掘可以显著增加绿色植物种植面积,助力实现人工碳汇。[结论]未来,可以尝试建立“农业废弃物—基料化利用—植物种植—农业废弃物”的近闭环系统,不断克服技术难点、体系问题、规模化问题和政策环境等方面的挑战,以推动农业可持续发展。

WSN中基于二分法与移动Sink的数据收集协议

为延长网络生存周期,提出一种基于二分法与移动Sink的无线传感器网络数据收集协议PBDM。将网络分为面积相等的2个子域,子域交线为移动Sink的轨迹,随节点死亡率的增加,对内部子域进行二分,确定并改变移动Sink的轨迹。移动Sink与固定Sink并存,网络采用拓扑控制,簇头收集簇内兴趣事件并发送至距自己跳数最小的Sink。仿真结果表明,PBDM在基站获取信息量、网络剩余节点数和剩余能量上优于LEACH算法,明显提高数据的收集效率,并延长无线传感器网络的生存周期。

移动Sink传感网中基于IEEE 802.15.4的拓扑控制与路由

针对查询驱动的移动Sink无线传感器网络,基于IEEE 802.15.4标准,提出了一个联合簇树组网和移动路由的跨层协议设计方案。以能耗、网络连通度、负载均衡和子树深度等指标为评价因子,在多目标优化模型下定义了一个拓扑综合评价函数,构建稳定的最优簇树网络结构;改进了IEEE 802.15.4 MAC中基于信标帧调度的分布式睡眠同步算法,维护较低占空比下的网络同步与拓扑修正;利用拓扑形成过程中依"最早信标帧"、"最好链路"、"最小层次"3种准则确立的父子关系,建立移动Sink与N-Hop范围内节点的双向路由路径。最终将上述MAC层的拓扑控制方案与网络层的查询路由方法完整实现于TinyOS协议栈中。实验结果表明,评价函数能够有效地反映组网质量,N-Hop后验式路由结合睡眠同步机制,在"最好链路"拓扑下表现出较高的能量效率。

分簇无线传感器网络多Sink多信道传输方案

针对无线传感器网络(WSNs)在大规模网络应用时出现的问题,通过对Siphon协议的研究,提出一个基于分簇网络结构的多Sink多信道传输方案,并采用多信道的方法解决簇间传输干扰问题,在保证节点有效利用能量的同时提高WSNs的数据传输性能。介绍和分析"漏斗效应"和Siphon协议,对平面网络结构和分簇网络结构的特点进行分析,指出Siphon协议应用于分簇网络的可能性,并说明基于分簇网络的多Sink多信道传输方案的设计思想。阐述方案的具体实现,通过硬件平台和仿真软件对方案进行实验证明:该方案有效。

带有NES-GMM的弹性支撑梁振动控制及能量采集研究

本文针对带有非线性能量阱-超磁致伸缩材料(NES-GMM)的弹性支承梁的振动抑制及能量采集问题开展了研究.基于哈密顿原理、伽辽金方法并考虑GMM的本构关系,推导了梁、NES及GMM的耦合控制方程.利用四阶龙格库塔方法对谐波激励下梁的响应进行了数值分析.本研究首先从时域和频域两个方面分析了NES-GMM对梁的振动抑制效果,随后探讨了外界激励频率变化对NES-GMM装置能量耗散及采集性能的影响.此外,本文还分析了NES的非线性刚度、线性阻尼、惯性系数及NES-GMM加载位置等参数对振动控制和能量采集效果的影响.研究结果表明,NES-GMM系统能有效降低弹性支承梁在谐波激励下的多模态横向振动,并在振动抑制与能量采集两方面展现出良好的独立性能.

钢壳沉管隧道最终接头龙口宽度研究

为了确保整体预制水下推出式最终接头在外海工况下施工过程安全风险可控,满足设计要求的厘米级安装对接精度,针对钢壳沉管隧道最终接头施工中的龙口宽度问题进行探讨。在分析已安管节实际施工参数和特定要求气象窗口条件下,从沉管进入龙口的方式、管节纵向定位能力及隧道预制、安装的累计长度误差等方面进行研究。研究结果表明,控制最终接头龙口宽度在2.2 m有利于提供后焊段作业空间,增强通风效果,满足大体量焊接作业条件,便于大型设备的投入,提高工作效率;同时,为沉管施工提供有效沉放对接作业空间,降低作业风险。本研究为钢壳沉管最终接头施工提供有益参考,具有重要意义。

基于多Sink节点的煤矿巷道无线传感器网络路由协议

针对传统的单Sink节点无线传感器网络应用于煤矿安全监控系统中时,远离巷道口的传感器节点无法及时、准确地将巷道深处的监测数据传输到巷道口Sink节点的问题,提出一种适用于长带状结构煤矿巷道的基于多Sink节点的无线传感器网络路由协议。该协议引入多Sink节点的无线传感器网络结构和非均匀成簇的思想,采用基于多Sink节点的功率控制算法和非均匀成簇算法,对各个Sink节点的最优通信半径、发射功率、簇首的选择和非均匀竞争半径的计算进行优化。仿真结果表明,该路由协议在连通度、延时和网络生存期上具有优势,可有效降低无线传感器网络整体能耗,延长网络生存期。

人工神经网络在飞机下沉速度控制中的应用

下沉速度是指飞机着陆接地时刻其重心的垂向速度,它直接关系到飞机起落装置在接地时所受到的载荷大小。在考核飞机起落架强度、刚度的着陆试验中,国军标对飞机的下沉速度有具体的要求,但在实际操作中,由于各种外部因素的干扰,飞行员很难利用现有的手段精准操纵飞机达到标准要求的下沉速度。本文通过合理分析,选取了几个影响陆基飞机下降速度的飞行参数,并将这些参数的实测飞行数据作为MATLAB人工神经网络模型的输入与输出,得到了较好的预测结果,探索了控制陆基飞机下沉速度的新思路与新方法。

基于Fluent的IGBT模块散热器的优化设计

随着新能源电动汽车功率控制器中的IGBT模块向着微型化、集成化方向发展,功率密度增大会导致芯片发热量大幅度增加,降低模块的可靠性。优化英飞凌IGBT模块的散热器结构,以提高散热器的散热性能。设计开口角度为63.256°供冷却液流通的进口和出口,在散热器前、中、后位置设计直径为4~5.5 mm、叉分式排布的扰流柱。利用ANSYS仿真软件,通过计算流体动力学(CFD)的流固耦合传热计算模型进行仿真分析。仿真结果表明,采用新型叉分式结构散热器的IGBT模块的最高温度为85.10℃,最低温度为65.28℃,平均温度为78.81℃,均低于传统均分式结构散热器模块。搭建实验平台对IGBT模块散热器的散热性能进行检测,实验结果表明新型叉分式结构散热器散热效果良好,有助于提升IGBT模块的可靠性。

优化Sink速度的最大化WSNs数据收集算法研究

可靠高效的数据收集是无线传感网络(WSNs)应用中的关键问题。由于信宿的移动,平衡了传感节点间的负担,可延长网络寿命。因此,基于移动信宿(Sink)的数据收集的研究受到研究者的广泛关注,为此,提出优化Sink速度的最大化WSNs数据收集算法(MDG-SC)。MDG-SC算法通过优化Sink的移动,降低数据时延。具体而言,在给定时限内,Sink沿着固定路径移动,MDG-SC算法优化Sink的移动速度,进而最大化数据收集量。实验数据表明,MDGSC算法能够有效地收集数据同时;收集的数据量取决于传感节点数和数据收集时间。

软土层中控沉桩对管廊地基沉降的影响

城市管廊在建设中经常会遇到不良地质,不良地基不可避免地会引起已建成的地下综合管廊的沉降变形导致综合管廊的开裂、渗漏,影响管廊正常使用。文中以中压缩性土层上的某三舱管廊为例,通过Plaxis 2D有限元软件对有无控沉桩两种工况进行数值模拟,分析桩长、桩径和桩间距对沉降的影响。结果表明相比于无桩工况,控沉桩能显著降低管廊地基沉降量,且能避免地基出现不均匀沉降和土体发生剪切破坏等问题。桩长、桩径和桩间距对管廊地基沉降均有不同程度的影响。

以非能动冷却通道为热阱的主控室可居留性系统研究

日本福岛核电站事故使核电设计者认识到只靠能动设备的冗余设计无法保证核电站的安全,而采用非能动的冷却方式可以提高主控室最终热阱的可靠性和稳定性,以保证主控室的可居留性。研发一种更加安全、可靠、成本低的主控室非能动冷却系统是目前核电技术发展的目标之一。本文提出的以非能动冷却通道为热阱的方式,依托自然通风原理,可安全、可靠地将主控室余热排出,可以以较小的工程成本实现主控室全厂断电后的可居留性。以某核电站主控室为研究对象,通过建立数学模型确定了实现其可行性的系统设计参数,同时对以非能动冷却通道为热阱的主控室在全厂断电事故后的环境温度进行了分析,验证了主控室的可居留性,证明了该设计方案的合理性。

空间环境控温热沉结构优化试验

以板式热沉为试验对象,完成了板式热沉的测温试验以及板式热沉与笼式热沉的数值研究。数值计算考虑管网内部气体介质为高雷诺数湍流流动,采用标准k-ε涡粘模型,将数值计算与试验结果对比以验证其可信度。结果表明:额定工况点板式沿程压力损失约为50865Pa,笼式热沉压力损失约为80692Pa。流量越大,沿程阻力损失越大,两种热沉表现为同样的分布规律。热沉几何参数接近的情况下,流量对热沉内部流速有决定作用,布局方式基本不影响。在进口介质温度相同时,同一热沉流量越大,进出口温度差越小,增加流量能减小热分布不均匀性,使温差减小,温度趋于均匀的物理事实。笼式热沉进出口温差普遍高于板式热沉,说明板式热沉有较好的热均匀性。研究结果对今后热沉结构设计有指导意义。

基于多样性指标的病虫害系统聚类防治区划研究——以主要碳汇森林类型楠竹林为例

以主要碳汇森林类型楠竹林资源为研究对象,采取踏查和样地调查的方法,对黔东南州楠竹林的主要病虫害种类、危害程度、物种多样性和防治区划进行研究。结果表明:虫害种类分属8目30科39种;病害12种,分属8目。虫害严重危害程度有2种,分别是刚竹毒蛾和竹蚜虫,中等危害10种,轻微危害27种;中等危害中黄脊竹蝗的潜在威胁最大,其次是竹缕舟蛾和大竹象。全州16个县虫害种类7~36种之间,病害种类3~12种;病虫害物种丰富度(S)州东南部地区高于西北部地区;病虫害优势集中指数(C)总体趋势由西北向东南逐渐减小;病虫害Shannon-Wiener多样性指数(H’)州西北部小于东南部,全州病虫害多样性总体稳定水平低,抵御外界干扰能力差,对外界不确定因素的干扰敏感;全州病虫害物种分布相对均匀。Fisher判别函数模型对防治区划聚类结果的原始分类和交叉分类验证正确率为100%。基于病虫害多样性指标的系统聚类防治区划结果具有较高的准确性,可为提高黔东南州的楠竹林健康水平,精准提升森林固碳能力提供参考。

预应力高强混凝土管桩(PHC)静压法施工质量控制要点分析

本论文通过重点阐述关键工序的质量控制方法、容易出现的质量问题及相应的应对措施,深入论述预应力高强混凝土管桩(PHC)静压法沉桩施工技术。

航道钢板桩护岸沉桩质量控制分析

U型冷拉钢板桩具有占地少、施工速度快、挡土效果好等优点,在江苏水运工程航道整治中被广泛应用于新建护岸、船闸引航道、锚地临时围堰、基坑围堰等工程。文章依托实际施工案例,在航道新建护岸黏土层较厚地质情况下,通过施工实践与摸索,并结合施工过程中遇到的问题及对应措施,阐述了钢板桩沉桩施工工艺、技术准备及质量控制要点,旨在为类似工程提供参考。

Construction and Application of Soil Erosion Control and Circular Agriculture Mode in Hilly Red Soil of Southern China

[Objective] The paper was to construct soil erosion control and circular agriculture mode in hilly red soil of southern China, and analyze its application effort. [Method] The cause of soil erosion in hilly red soil of southern China and the reason for long-term treatment without remarkable effort were analyzed. On this basis, the key technology, economic benefit, ecological service function and carbon sequestration sink enhancement effect of various modes were further analyzed. [Result] The basic idea for comprehensive control of hilly soil erosion in southern China was as follows: the control of soil erosion was combined with modern agricultural production, in order to build "fruit(tea)-grass-livestock-methane" circular agriculture mode with comprehensive control of soil erosion; application effect analysis showed that the establishment of circular agriculture mode in southern hilly area to control soil erosion had remarkable effect, which could simultaneously meet the coordinated development of ecological, economic and social benefits. [Conclusion] This study established an effective mode suitable for soil erosion control and agricultural protection development in southern red soil mountain, which could drive the sustainable development of ecological restoration of mountainous area and rural agricultural economy.

终采线里侧覆岩离层注浆工作面分区划分与应用

覆岩离层减沉注浆期间,在设计的浆液参数下,为了精准实时判断注浆成果是否满足主关键层不破断、地表被保护建(构)筑物Ⅰ级保护标准等级规定,基于岩石移动角、“砌体梁”力学模型、关键层及覆岩离层注浆分带理论,以被保护建(构)筑物的受护边界为起点,沿工作面走向,按逆向回采方向,将终采线里侧注浆充填区域对应的地表进行了四级分区,依次为控制区、预警区、过渡区和下沉区。将沉降观测获取的数据绘制成滑移与下沉变形曲线,与四级分区组合成下沉分析图,该图可直观分析注浆成果和间接推断主关键层破断、破裂,下沉扰度变形、完整等的实际赋存状态,进而达到实时指导覆岩离层注浆的目的,对同类工程具有指导意义。

多体柔性机械臂的非线性能量阱被动控制研究

柔性机械臂具有质量轻、能耗低、灵敏性高等优点,近年来在航空航天、机器人、军事等高科技领域被广泛应用。针对两端铰接中间亦铰接的双柔性机械臂,将其简化为多柔体梁系统。基于绝对节点坐标法推导其质量矩阵和非线性刚度矩阵,进而建立动力学模型,并采用能量原理验证模型的正确性。之后对集中荷载作用下两端铰接多柔体梁的振动响应进行分析,使用非线性能量阱对其振动进行抑制。结果表明,非线性能量阱能对多柔体梁系统由外载荷激起的振动进行有效地抑制。此外,随着非线性能量阱质量参数的增加,系统振动幅值衰减得更快,系统的振动能量损耗更迅速。