基于UKF的深井监测移动节点定位算法

针对线性系统理论的监测定位技术误差较大且又无法实时监测深井人员及移动设备的位置问题,提出一种基于非线性函数不敏卡尔曼滤波（UKF）移动节点定位算法（U-MPA）。在建立U-MPA监测系统及巷道模型的基础上,采用UKF方法对RSSI滤波测距,通过局部坐标系,实现对移动节点实时定位监测;同时,通过改变锚节点间距密度,实现不同定位精度要求。仿真实验表明:U-MPA算法相比RSSI算法定位误差有明显减小,U-MPA算法的平均定位偏差为RSSI算法的44%。     

大跨度悬索桥钢箱梁除湿系统湿源定位算法研究

提出一种大跨度悬索桥钢箱梁除湿系统的湿源定位算法，以求在确定湿源的位置后精准送风。该算法通过钢箱梁内部传感器测量的温湿度数据，建立并求解伴随场微分方程组，再利用马尔可夫链蒙特卡洛（MCMC）法采样的结果确定湿源的最大可能位置，并与算例中的湿源位置相比较，验证定位算法的准确性。结果表明，湿源定位算法求得的湿源位置与算例较为吻合，具有较高的实用性。     

与土体部分脱离的埋置半圆形基础与SH波的动力相互作用

利用波函数展开法结合奇异积分方程技术,研究了部分脱离的埋置半圆形基础与土体的出平面动力相互作用问题。把脱离区看做界面裂纹,将问题归结为一组奇异积分方程。通过数值计算获得了土体和基础中的位移场。利用动应力强度因子描述了粘接区的切应力强度,其结果显示:有缝隙界面基础与土体的动力相互作用呈现明显的低频共振特性。奇异积分方程技术的引入,使得笔者所用方法与已有方法相比更具一般性。研究结果对埋置结构的安全评估与寿命预测具有重要的理论与实际意义。     

基于数据融合的风机风量值无线监测技术研究

为了解决主要通风机在测风量过程中在线实时监测等问题,建立了以无线传输技术为基础的三层传输系统框架,并将改进的数据融合算法引入到风量值数据处理当中,通过选取阙值区间利用二次曲线函数来消除阙值点处相互支持的模糊性,取得最优融合传感器组,并对实测数据进行抗干扰实验分析。实验结果表明,无线传输方式有利于风量数据的在线实时监测;改进的数据融合算法能及时有效地消除传感器的测量偏差、提高风量数据的测量精确度。研究结果对煤矿主要通风机风量在线远程监测具一定的理论价值和实用意义。     

危险气体扩散实时仿真的关键技术──“反求源强”方法初探

阐述了计算机实时仿真在危险气体泄漏扩散预警系统中的应用。文中首次提出了通过求解气体扩散方程一类反问题来确定源强，即根据传感器实时检测的浓度值，代入反问题算法的仿真程序求得近似泄漏强度，再将实时采集的气象参数一并代入扩散方程，在显示屏上给出有害气体云团在区域电子地图上的扩散态势。     

基于人工神经网络的储罐区泄漏源实时定位技术初步研究

本文建立了基于误差反向传播算法（BP）的多层感知器（MLP）结构的神经网络进行储罐区泄漏源的实时定位，提出了现场传感器阵列优化布置的原则，设计了输入空间和解空间，应用计算机仿真获得的泄漏浓度场对建立起来的神经网络进行了训练，并成功进行了验证，分析了隐层节点数、权值和阈值的取值范围和符号、学习因子等因素对网络性能的影响。研究表明利用神经网络的非线性映射能力对储罐区泄漏源进行实时定位是可行的，单隐层的MLP可以被训练来反向分析泄漏浓度场。     

基于DSP的多传感器数字视频监控系统

介绍了一种结构新颖、扩展性良好的数字视频监控系统.该系统由多块以DSP为处理核心的传感器(数字视频处理板卡)组成,传感器运行多通道的智能监控算法,并通过PCI总线与服务器主机进行交互.在服务器主机端,使用了微软.NET的Remoting,技术对多个传感器进行统一管理,可向局域网范围内的用户提供视频监控服务.该系统可以使用普通模拟摄像头作为视频源进行本地实时智能监控,也可以使用网络摄像机作为视频源进行远程实时智能监控.     

基于深基坑地下连续墙变形安全性分析

在基坑开挖过程中实时对整个基坑安全状态进行评判,动态地评判基坑的安全状态,对保证基坑安全具有重要的现实意义,其中如何在基坑开挖过程中获得围护墙的实际弯矩,成为评判围护墙内力安全状态的关键,根据深基坑工程中常规监测所得的围护墙体测斜变形曲线,通过多项式拟合的测斜曲线方程求解变形曲率,将计算得到的弯矩与通过钢筋混凝土单筋截面梁弯矩计算极限弯矩进行对比分析,来科学判断基坑的安全状态。同时基坑深层土体开挖会引起较大的围护墙位移和土体沉降,施工中应严格控制深层土体开挖无支撑暴露的时间,及时架设支撑及浇注混凝土底板,减小土体侧向位移及地表沉降,最后阐述了基坑监测数据产生异常的原因。     

鲸鱼优化算法下气体泄漏源波达方向估计法

为减小压力容器气体泄漏实时位置估算误差,准确监测容器工况,首先,从声学监测角度提出一种引入鲸鱼优化算法(WOA)的泄漏源估计方法,采用波达方向(DOA)估计法预测气体泄漏位置方向,获得泄漏源角坐标;然后,引入WOA自适应选择方法分解DOA的特征值,多次迭代得到最精确的泄漏位置;最后,以某化工厂中压力容器数据为实际算例,比较基于WOA的气体泄漏源估计结果。结果表明:该方法可以实现压力容器泄漏精确定位,通过仿真性能曲线可直观地看出,相比于传统DOA方法及基于其他仿生智能算法的DOA方法,该方法鲁棒性和抗噪性能更好,且定位准确率高达95%,节省时间消耗达92.2%,可增强工程应用实时性。     

基于改进遗传-单纯形混合算法的危险气体泄漏溯源分析

当发生危险气体泄漏时,确定其泄漏位置和泄漏源强,是制定应急方案的基础和依据之一。当无法直接确定泄漏位置、测量泄漏源强时,就需要通过有限的几个监测点,反演出可能的泄漏位置和泄漏源强,现有方法存在收敛过慢、初值敏感、参数过多等问题。描述一种结合改进遗传算法和单纯形法的IGA-NM混合算法,可用于快速反算气体泄漏的位置和源强。IGA-NM混合算法既避免了GA的收敛过慢,又避免了NM初值敏感,兼顾了全局优化。与GA、NM相比,IGA-NM混合算法的计算速度更快,计算误差更小。最后,应用IGA-NM混合算法,基于WebGIS设计了一套计算气体泄漏源强和位置的计算机程序,简化了输入参数,使用方便,可适用于气体泄漏应急监测、大气污染源溯源反查等场合     

尾矿库安全监测预警系统设计

为了研究尾矿库安全监测预警系统,确保矿区内生态环境、居民生命财产安全,通过对尾矿库在线安全监测关键技术进行分析,设计了一种安全监测预警系统。以期能够对尾矿库表面水平位移、浸润线、库水位等情况进行有效监测,一旦发现安全隐患便进行自动报警。实现安全监测预警系统对尾矿库实时情况进行有效监控,降低安全事故的发生。     

压力管道薄弱部位的光纤Bragg 光栅应变监测技术研究

为预防压力管道泄漏或者恶性爆管事故的发生,采用光纤Bragg光栅传感器对压力管道薄弱部位进行表面应变监测,实现对压力管道爆管事故的安全监控。采用一段定制加工的实验压力管道,首先采用ANSYS 软件对压力管道进行了应变建模和有限元分析,得到压力管道的 L 型、U 型和 T 型接头等薄弱部位的应力分布,然后在应力集中区贴装光纤 Bragg 光栅传感器,对表面应变进行实时测试,测试结果经过应变传递误差修正之后,与理论值和电阻应变片结果进行比对,证实了光纤 Bragg 光栅传感器对压力管道薄弱部位安全监测的可行性。     

基于无人机的火灾检测系统设计与实现

针对传统森林火灾检测手段响应速度慢、效率低、误报率高等问题,设计了无人机搭载的由云台和相机组成的图像采集平台,通过火灾智能识别技术,实时识别监测火灾的发生,并达到了自动抵近侦察及实时态势感知的效果。在火灾智能识别算法方面,提出了improved-YOLOv3算法,通过在特征交互阶段增加yolo层,加强了网络对特征的融合度,从而增加了网络的检测能力。通过与性能相似的网络进行对比测试,验证了改进算法的有效性。测试结果表明,提出的算法检测准确率高、漏检率低、推理速度快,能够适用于实际火灾现场监测。     

基于ZSI岩溶溶洞对基坑开挖的影响

为了研究大连多岩溶区的复杂地质条件对基坑开挖的影响,运用有限差分软件FLAC3D对不同溶洞位置的基坑进行模拟,得到位移变化规律。同时利用单元安全状态评价指标ZSI(Zone State Index)对不同溶洞位置下基坑周围土体进行评价,针对影响较大区域溶洞提出合理的溶洞处理方案。研究结果表明:溶洞对基坑稳定性影响程度由大到小依次是被动区、过渡区、主动区。针对被动区溶洞采取开挖前注浆处理,通过对大连地区深基坑进行数值模拟确定的不同溶洞位置对基坑影响程度具有一定的指导意义,可为岩溶地区深基坑工程的设计与施工提供参考。     

海外露天矿北斗高精度位移安全监测系统研究

基于北斗高精度空间信息技术,针对海外露天矿山位移安全提出一种监测预警系统,该系统具有实时在线连续监测和较强集成能力,满足海外露天矿山大范围、多点位、分散式、高精度的监测要求,可提高矿山位移安全监测预警的及时性和准确性。同时,结合缅甸蒙育瓦铜矿应用案例,分析系统的运行原理、设备组成和应用方法,验证了系统的有效性,对海外露天矿山位移安全监测具有较强的参考意义。     

基于无线传感器网络的气体泄漏源快速定位方法研究

为及时发现大气环境中危险化学品泄漏事故,快速准确判断泄漏源位置,实现有效的监测监控,开发出集气体质量浓度信息采集、时间校准、无线收发等功能于一体的集成探测模块。在此基础上,建立基于无线传感器网络(WSN)的气体泄漏实时监测平台,提出实时监测数据和高斯扩散模型相结合的气体泄漏源快速定位方法。通过开展实际场地泄漏试验,实现气体泄漏源的快速定位,并分析试验系统的敏感度。结果表明:气体泄漏扩散受风力影响很大;合理布局探测器,能有效提高泄漏源定位精度,为危险气体泄漏事故的应急决策提供决策参考。     

基于多点关联性的尾矿坝位移监测序列异常值诊断*

针对尾矿坝位移监测序列中噪声和真实异常值的区分问题,提出1种基于多点关联性和改进孤立森林（IF）算法的异常数据诊断模型。通过IF算法对监测序列中的各样本点异常程度进行量化计算,引入云模型（CM）算法确定IF量化的异常得分与异常概念的相互映射关系以实现异常点的初步诊断,根据Apriori算法计算多测点序列间的关联性,找出强关联序列组合,结合序列关联性以及异常点诊断结果区分噪声与真实异常值。以某尾矿坝位移监测序列为例进行模型验证。研究结果表明:基于多点关联性的异常诊断模型能够有效区分尾矿坝位移监测序列中的噪声与真实异常值,提高监测系统的准确性。     

面向危险化学品运输监测系统的信息融合模型构建

设计一种可用于危化品运输全过程安全状态实时监测的多参数监测系统,并以该系统为基础,构建面向危化品运输安全监测系统的多传感器信息融合模型。该模型综合利用系统监测到的多种参数信息,通过数据预处理、特征提取和状态判决、形势判决、危险态势估计和预测等4个级别的信息融合,结合危险报警模块和数据库管理系统,自动分析被测数据,最终达到对危化品运输安全分类、分级、分层次报警的目的。以该模型为基础讨论部分信息融合算法并设计相应的软件,在实际构建的针对液化石油气的危化品安全监测系统中进行应用试验,结果说明了信息融合模型的有效性。     

起重机制动下滑位移量的检测方法研究

针对目前起重机制动下滑位移量的检测测量方法存在的问题,本文提出一种基于加速度改进的检测测量方法。首先,对每个方向的加速度传感器进行标定;其次,将加速度与偏转角进行融合互补滤波降低风载荷对制动加速度的影响;然后,通过Kalman滤波的方法降低钢丝绳抖动干扰信号;最后,采用改进后的方法进行划分,在时域内再对加速度进行积分,避免直接在频域内进行傅里叶变换引起截断问题。对制动匀速下降过程中加速度瞬时变化量进行精准识别和双重积分,获得精确的制动下滑位移量。实验结果表明,该方法在作业环境中检测测量起重机制动下滑位移量的准确性高,抗干扰能力强。     

危险/易损货物运输监测智能微系统设计

针对当前物流行业发展需求及现有监测系统的不足,提出了一种新的危险/易损货物运输监测智能微系统.该系统采用信息管理分系统、数据交换分系统和状态监测分系统3层构架,分别实现信息管理、数据传输和状态监测等功能,形成了全程、多态、实时的货物监测网络.系统采用模块化设计,通过独立的微型模块执行感知、处理、传输和存储等功能,并可根据需求进行模块裁剪.系统充分采用MEMS技术成果,实现了小型化、低功耗.试运行结果表明,该系统可以对危险/易损货物的运输实施有效监控,有助于提高物流的安全性和信息化.