虚拟仪器技术在灌区水情测控中的应用

就虚拟仪器技术在灌区水情测控领域应用的必要性和良好前景进行了阐述。提出了一个基于虚拟仪器技术的灌溉动态数据远程测报系统模型,并对系统的基本功能进行了描述,分析了在现阶段实施该系统过程中需要解决的关键技术问题,并探索了解决这些问题的途径。

新型推力式流速传感器的测量原理与结构设计研究

提出了一种基于颗粒相特性进行流速检测的新型推力式流速传感器的实验装置结构。该流速传感器实验装置通过测量牵引线对置于流体中刚性浮球产生的拉力,再根据刚性浮球在流体中受力情况,计算得到流体对浮球的推力。最终利用推力和流体流速之间的经验公式得到流体流速。新型流速传感器结构简单,成本低,不仅可以测量一般河流、输水渠道、湖泊、海洋的表面水流速,还能够实现在冰冻条件下对河流、输水渠道、湖泊、海洋等冰盖层下含有冰花的水流速度进行自动测量。

冰厚变化的现场监测现状和研究进展

根据湖河海冰、冰川冰资源与环境中的自然科学问题及冬季冰区结构物安全运行管理中的工程科学问题对冰厚度时空变化资料的要求,总结了现行冰厚度变化过程监测方法的适用范围和优缺点。强调目前所获数据因连续监测时间短,精度达不到毫米级,对建立和检验冰物质平衡同环境条件的预报模式提供不了强有力的支持。为此发展了新的冰厚度变化过程监测方法,它们包括直接探测冰层界面位置的接触式和利用气、冰、水电导率差异的标尺式高精度冰、雪层生消过程自动监测设备。详细描述了它们的工作原理、研究进展、适用范围和在极地海冰以及国内河冰实践获得的初步结果。

定点冰厚观测新技术研究

冰厚是冰科学和冰工程研究中最关键的物理指标之一,为满足定点冰厚观测不同需要,发展了3种定点冰厚观测新技术。结合它们的测量原理及其现场或实验室的应用结果,论述了它们的适用性和各自的优点。基于磁致伸缩原理的冰厚测量仪现场测量精度达±2 mm,解决了制约海冰热力学模式向精细发展的"瓶颈"问题;电阻式冰厚测量仪比利用温度廓线推求冰厚的技术更加可靠,且具有自动测量冰川表面物质平衡,进行河道、湖泊以及水库冰厚观测时同时监测其冰下水位的潜力;热电阻丝冰厚测量装置制作简单廉价、使用方便、数据可靠,在中国北方小型水文站广泛推广是适合的。

冰层厚度传感器及其检测方法

水结冰和冰融化过程中的电阻、电容、温度物理参数与被检测冰表面以上的空气层或冰下水层的电阻、电容、温度有一定的差异,有些差异在数值上比较明显。基于这一特点,笔者提出了利用空气、冰与水的物理特性差异实现对冰层厚度及冰下水位接触式检测的新思路,对含有导电杂质的冰、冰-水混合物、水、空气的电阻、电容特性随温度的变化规律进行了初步分析,并得到冰的弱导电性质和冰与水的电容区间单调特性,据此提出了冰层厚度传感器结构及其冰厚检测原理,介绍了新型冰层厚度传感器在实践中的应用。

基于无线传感网络的煤矿安全监测系统设计

针对当前煤矿有线安全监控系统存在的检测盲区及扩展困难的问题,利用无线传感网络结构灵活、容错性好、布设快捷、功耗低等特征,以MSP430系列单片机和nRF401无线接收模块为核心设计了基于无线传感网络的煤矿监测系统,该系统采用井下无线通信和井上CAN总线相结合的方式将采集的数据传送到监测中心。通过使用FEC纠错算法,提高了系统无线数据传输的可靠性。该系统具有较高的抗毁能力,对提高煤矿生产及人员安全具有十分重要的意义。

通风安全仪器仪表管理系统设计

针对现有煤矿企业通风安全仪器仪表管理存在设备履历不完整、缺乏维修体制等问题,设计了通风安全仪器仪表管理系统。以自救器管理为例,介绍了系统的整体设计、采集节点的硬件设计、服务器管理软件设计等。该系统实现了对通风安全仪器仪表和领用人员的有效管理,使纸质资料电子化,履历信息系统化,设备维护方式更为合理,并且在采购、仓储、使用这3个方面达到了无缝衔接。

基于空气与冰的电阻特性差异实现电力输电网覆冰自动检测

提出了一种基于空气与冰的电阻特性差异实现电力输电网线路与塔架覆冰厚度自动检测的新型覆冰厚度传感器及其检测方法。空气与冰的电阻值具有明显的数值差异,将被检测物体表面空间划分为空气、冰两种具有不同物理特征的区域并将其切割为多层空间,对各分层的电阻值进行检测,并根据其数值差异来综合测定电力输电线路与塔架表面覆冰厚度,从而实现在恶劣的野外工作环境下对电力输电网覆冰厚度变化进行自动连续监测的目的。

新型超声无损检测方法的研究

提出一种新的透射衍射时差法超声无损检测方法,阐述了透射衍射时差法超声无损检测的原理,结合透射衍射时差法超声图像特点,应用一种快速、有效的改进型中值滤波算法,对实验试件进行了检测,实验结果表明本方法噪声抑制性强,避免了传统衍射时差法检测效率低、操作难度大、适用范围小和检测盲区深的缺点。

基于GSM和Internet相结合的远程监控系统的开发

以基于远程无线采集某地下水水位数据的开发系统为例,阐述了以VB6.0为开发环境,基于GSM网络和Internet网络两种通信方式相结合的远程监控系统的开发过程,并给出了基于Winsock的数据传输的部分代码。其设计方法具有一定的新颖性,并且具有可移植的通用性,因此可以广泛地应用于其它计算机监控系统的设计。

基于蚁群算法的LEACH协议研究

针对LEACH协议中簇头节点与汇聚节点之间采用单跳通信造成能量损耗过快的问题,提出了一种基于蚁群算法的LEACH协议,该算法利用蚁群算法易实现、支持多路径的特点,结合节点的剩余能量及传输距离,通过对网络中信息素浓度的建立和更新,达到降低簇头节点能量消耗过快的问题。仿真实验结果表明,该算法在降低能耗、延长网络生命周期等方面,与LEACH协议相比,具有更好的性能。

数字式物位传感器的智能化研究

为了精确可靠地测量多种物料位,研发了一种新型智能式数字物位传感器。该传感器利用直接数字化检测原理,并运用物料自动识别电路和单片机使传感器具有智能化的功能。实验结果表明:该传感器任意2个检测点之间是盲区,绝对误差为±1 cm,分辨力为1 cm。

基于压差式水位传感器的冰层厚度自动监测系统

本自动监测冰厚装置原理,是通过测量冰层底面与冰下水中一固定端之间垂直距离来实现的。该距离是一只浮桶从固定端运动到冰层底面的行程。随浮桶一起运动的压差式水位传感器分别给出浮桶位于固定端和冰层底面的位置,而浮桶的运动则依靠数据采集仪控制浮桶内水泵排吸水改变浮桶的重力来实现,并且该仪器能够记录传感器的信号和设置水泵开关的开、闭时间。为了避免浮桶对冰层厚度变化的影响且浮桶不至于与冰层底面冻结,浮桶只是在测量行程时上浮到冰层底面,其他时间均在固定端位置。文中给出系统的工作原理和现场实测结果的初步分析。

工作面瓦斯涌出量时间序列分形特性研究

针对炮采工作面瓦斯涌出量时间序列确定性与随机性相结合的复杂非线性特性,利用R/S分析法对瓦斯涌出量时间序列的分形特性进行了研究。根据R/S基本原理,对瓦斯涌出时间序列的长程相关特性进行了分析,并计算出其有效关联长度。其次在MATLAB2009b环境下实现算法程序,并利用白噪声和有色噪声序列对其进行了验证。最后对鹤壁十矿1113工作面3次瓦斯突出及2次未突出的时间序列进行研究。结果表明:无论是突出时还是未突出时其Hurst指数值均大于0.5,说明工作面瓦斯涌出量具有正相关特性,未突出时正相关特性明显强于突出发生时,而且未突出时的有效关联长度值也明显大于突出时的值。

数字温度传感器DS18B20在冰情测报系统中的应用

提出了一种利用冰与水的温度特性差异来区分冰,水分界面进行接触式检测的新的冰层厚度检测思路。选用美国DALLAS公司的单总线数字温度传感器DS18B20来实现温度的检测,运用DS18B20和MSP430F449单片机组成多点温度检测系统。本系统的温度传感器精度高、体积小、测量电路简单,而且能够在低温下工作。

电容式冰层厚度传感器及其检测方法的研究

水由液体变为固体冰(或由固体冰变为液体)的过程中电容会发生很大的变化,基于这一特点,提出了利用空气、冰与水的电容特性差异实现对冰层及冰下水位进行非接触式检测的新的冰层厚度检测思路。对含有导电杂质的冰、冰水混合物、水与空气等物质随温度变化所表现出的电容特性进行了分析,据此提出了利用空气、冰与水的电容特性差异实现对冰层厚度及冰下水位进行非接触式检测的传感器结构及冰厚检测原理。

基于二维码的会议签到系统设计

针对会议签到快速化、节约化要求,提出了一种基于二维码的签到系统,介绍了系统整体结构以及软硬件设计方案。系统终端由ARM11硬件平台和嵌入式Linux系统构成,使用USB摄像头完成二维码扫描,经由以太网上传至服务器,最后在java平台实现二维图像解码并记录。经过测试表明,系统运行正常,能够顺利完成签到功能。

高压带电体温度无线监测系统的设计

以10 kV高压开关柜为应用背景,旨在保障电力系统的安全运行,设计了一种基于无线传感网络的高压带电体温度在线实时监测系统。系统采用低功耗数字温度传感器TMP102实现温度采集,以单片机STM32F107VCT6为中央处理单元,并通过NRF24L01实现数据的无线发送。无线网络接收端和CAN总线互连,完成数据到监控中心的传输。系统已投入运行,应用证明该系统能够实时精确地监测高压带电体温度的变化,对保障电力系统安全可靠运行有着重要意义。

电阻率冰厚监测装置在南极海冰考察中的应用

电阻率冰厚监测装置是中国第21次南极考察中海冰厚度监测的技术设备之一。结合南极极端环境,对基于冰、水不同电传导性质的电阻率冰厚监测装置首次在南极海冰考察中所取得的数据进行了分析,总结出极地海冰不稳定的现场环境和低温是影响该装置测量精度的主要因素,并依据分析结果对该装置提出了改进措施。

基于电场感应的冰层厚度检测传感器及其系统的研究

给一个金属电极通过电阻施加交流激励,当冰或水作为电介质接近该电极时,电极周围的电场发生改变,表现为该电极与"虚地"形成的电容的改变。利用这一电场感应机理,设计了同面多电极电容式冰层厚度传感器;利用MAXWELL软件对传感器检测机理进行了仿真,并通过实验验证了利用电场感应的方法测量冰层厚度的可行性,仿真结果和实验结果证明该方法能实现定点冰层厚度的准确测量。