关键词： STM32F103   LoRa   茶山监测   数据采集   数据通信   无线组网  

摘要： 针对因茶山面积大、位置偏远导致的通信信号差等问题,设计了基于LoRa无线组网技术的茶山监测系统。系统主要包括数据处理模块、LoRa通信模块、温湿度数据采集模块、茶园图形数据采集模块、茶园水肥数据采集模块、茶园土地养分数据采集模块。具体实现原理是:系统将茶园温湿度数据采集模块、茶园图像数据采集模块、茶园水肥数据采集模块、茶园土地养分数据采集模块等采集到的数据通过LoRa基站传输至数据处理模块。数据处理模块以STM32F103为核心,对接收到的数据进行处理,随后将处理成功的数据通过互联网上传到用户终端设备,从而实现对茶山的远程监测。实验结果表明,基于LoRa无线组网技术的茶山监测系统在性能上展现出了更高的稳定性,提升了茶山数据采集的效率。

关键词： 工业锅炉   动态称重   数据采集   PLC   Modbus RTU   双碳  

摘要： 在我国落实“双碳”战略的背景下,工业锅炉用煤数据的在线采集、计量与监测成为必然趋势。但是,由于轨道式给煤工艺结构流程的限制,其进煤过程必须进行动态称重,而工业现场的强振、强电等恶劣环境给称重的精确性带来了挑战。针对这一问题,设计了一种以西门子S7-1200 PLC为主控器的动态称重进煤控制系统。该系统运用具备高速A/D转换功能的称重处理模块采集质量信号,并通过设计信号抓取算法实现了高精度的称重计量。同时,为提高数据采集的抗干扰性,利用Modbus RTU串口通信来实现从现场到PLC端的数据传输。实测数据显示,该系统动态称重误差小于±3%,能够满足用煤企业的计量需求。

关键词： 多绳提升   钢丝绳振动   三维相机   点云处理   实时监测  

摘要： 针对矿井多绳提升系统中钢丝绳左右和前后振动位移实时监测精度低、可靠性不足的难题,构建了一种基于三维相机的非接触式振动位移监测系统。该系统利用三维相机对多根钢丝绳的振动位移进行同步监测,并基于B/S架构的振动位移监测软件平台,实现钢丝绳振动位移数据的高效采集、稳定传输、可靠存储及可视化分析。通过点云处理并计算动态位置质心相对于静态位置的偏移,实现了钢丝绳振动位移的精确测量。在矿井提升系统现场进行了静态与动态测试,试验结果表明,测量误差约为±2 mm,系统具备良好的实时性和稳定性,能够满足复杂工况下钢丝绳振动位移监测的需求,为矿井提升系统的安全运行提供了技术保障。

关键词： 干式空心并联电抗器   匝间短路   在线监测   故障预警  

摘要： 三相干式空心并联电抗器组由三台电抗器Y形连接构成，中性点不接地。通过PT和CT获得三相对地电压和相电流，不能准确计算各台电抗器电气参数，匝间短路故障发展过程电气参数变化情况也不清楚，造成匝间短路故障在线监测难以有效实施。针对以上问题，本文基于电抗器组电抗相对偏差和损耗百分比绝对偏差参数，建立正常运行和匝间短路故障条件下电抗器组基本方程，提出新的监测方法，并进行数值计算验证。开展实际电抗器匝间短路发展过程试验研究，通过对比分析电流、电抗及损耗百分比变化规律，明确预警参量及阈值。在此基础上，制作监测装置，开展实际监测。研究结果表明，中性点电压由零序电压、三相电抗不平衡引起的电压降落及三相损耗百分比不平衡引起的电压降落三部分构成，由此可以建立简化的中性点不接地干式空心并联电抗器组基本方程。利用正常运行电抗器组基本方程解析故障电抗器组阻抗时会产生一个固有偏差，这一偏差可以通过近似计算来消除。匝间短路发展过程电流相对变化量、电抗相对变化量和损耗百分比绝对变化量数值呈逐渐增大的总体趋势，故障初期损耗百分比绝对变化量最大，数值达到1%数量级，监测损耗百分比绝对变化量能更早更容易辨识匝间短路故障。实际应用获得有效的监测结果，损耗百分比绝对变化量误差小于0.12%。

关键词： 寒地黑土   质量监测   MCGS   IoT技术   可视化   地力评价  

摘要： 寒地黑土是我国东北地区的重要农业资源,土壤质量和环境状况直接影响粮食产量和质量。为有效监测和管理寒地黑土质量和环境变化情况,构建了一种基于物联网(IoT)技术的寒地黑土质量信息监测系统。该系统通过传感器采集土壤湿度、温度、pH值和氮磷钾等养分数据,并利用无线网络传输至数据处理中心,进行数据存储、分析和可视化展示。设计地力评价模块,根据寒地作物种植需求,选择适合寒地黑土的地力评价因子,以选定的评价指标为基本对象,通过选取层次分析法进行指标权重分析,模糊综合评价法进行隶属度计算以进行寒地黑土信息评价;系统可实现土壤质量信息的实时监测,数据查询、分析、评价和下载。应用验证试验结果表明,该系统在寒地环境中数据测量稳定,土壤温度测量精度达到±0.3℃,湿度±0.26%RH,pH值±0.03,系统阈值报警响应时间平均为15 s,提高了使用效率,实现了寒地黑土质量信息的中长期稳定监测,对地力的评价符合农业部标准,可为肥料施用等农田管理提供科学合理的建议,进而提高管理效率,实现作物增产增收。

关键词： 钠离子电池   热失控   反熵权法   多参量融合   多阶段预警  

摘要： 钠离子电池因其资源丰富、成本低和环境友好等优势，成为新型储能领域的重要发展方向。然而在高压过充等极端工况下，钠离子电池易发生热失控，严重威胁系统运行安全。本文以185Ah层状氧化物正极钠离子单体电池为研究对象，设计过充热失控实验平台，采集电压、温度和膨胀力三类关键参数，分析其在热失控过程中的演化趋势与特征响应。基于多参量信号变化率构建动态风险指标体系，引入反熵权法实现特征权重的自适应调整，构建可随时间演化的综合风险指标。结合热失控机理划分过程阶段，提出一套多级预警模型。实验结果表明，该方法能有效识别电池在不同阶段的热失控风险，具备良好的提前预警能力与工程应用价值，可为钠离子电池的热安全管理与智能监测提供理论依据与实践支撑。

关键词： 新能源机车   动力电池   电压一致性   异常预警   统计分析  

摘要： 针对新能源机车动力电池系统的电压异常预警问题，文章提出了一种基于多参数融合的电压一致性评估方法。通过系统分析电池组的电压特性，构建了包含平均电压、电压极差、电压均方差、电压变异系数以及电压变化极值等关键指标的评估体系，并建立了电压一致性评估系数模型。该模型能够对电池系统、电池支路和电池包三个层级的电压一致性进行量化评价，同时基于该系数在不同电池单体间的对比分析，可实现异常电池单体的快速定位。本文提出的电压异常预警方法为新能源机车的安全稳定运行提供有力保障，具有重要的理论价值和工程指导意义。

关键词： 医用放射性同位素   镥-177生产线   工艺辐射监测   分布式剂量率仪   能谱测量分析  

摘要： 镥-177是近年来发展快速的治疗医用放射性同位素，已经在前列腺癌、神经内分泌肿瘤、实体瘤等肿瘤治疗中得到应用。随着镥-177放射性药物的推广和新型放药的研发，镥-177的需求增长迅速，目前已经有多家国内机构计划建立镥-177核素生产线，扩大该核素的产能。本论文以国内某在建镥-177生产线的工艺辐射监测要求为背景，设计了一套在线辐射监测系统。该系统分布式布置在镥-177产线的关键位置，对镥-177生产流程中料液进行辐射监测。其中，剂量监测位于热室内，采用基于SiPM和碘化铯的分布式剂量计，用来监测剂量率的实时变化，反应热室内料液的辐射水平和工艺进程。能谱测量主要位于镥-177分离纯化色谱柱区域，采用溴化镧和SiPM组成的能谱探测器模块，结合高精度多道能谱仪和能谱数据处理算法对不同纯化色谱柱流出料液进行定量核素分析，得到镥-177及主要干扰核素的含量，结合剂量测量结果判定料液走向，提供工艺自动化控制所需要的参数。为降低本底干扰，监测系统采用了针对性的辐射屏蔽措施，并设计了本底获取测试流程和本底扣除算法，提高测量精度。该系统目前已经在产线上完成安装调试，运行效果良好。本论文提供的镥-177生产线工艺辐射监测系统可以确保该生产线的辐射安全并提升镥-177同位素产品的质量。

关键词： 含瓦斯煤岩   电荷多指标   前兆判定方法   预警  

摘要： 为解决瓦斯煤岩动力灾害前兆电荷信号预警准确性难题，本文提出了一种基于电荷信号多指标的含瓦斯煤岩破坏综合预警方法。基于历史电荷信号数据，提取了三个预警效果显著且能敏感反映含瓦斯煤岩灾变破坏的前兆指标，包括瞬时脉冲电荷量、排列熵和波形因子。通过开展不同侧压比条件下含瓦斯煤岩加载试验，结合物理实验和信号分析，深入研究了含瓦斯煤岩破裂电荷演化规律，基于层次分析方法和遗传算法，确定了“三指标”的权重值和6个优选特征指标的临界值，将这些优选指标作为综合预警方法的输入参数，构建了含瓦斯煤岩破坏综合预警模型。为验证该方法的有效性采用实验室历史数据中的含瓦斯煤岩破坏电荷信号进行验证分析。结果表明：通过对大同煤业集团忻州窑矿含瓦斯煤岩试样电荷信号数据的分析，确定了电荷信号前兆敏感指标瞬时脉冲电荷量、排列熵、波形因子的权重值分别为0.633、0.106和0.261；筛选出了“三指标”中6个关键指标作为综合预警方法的输入参数：排列熵0.5s偏差值、排列熵偏差异常持续时间、波形因子0.5s偏差值、波形因子偏差异常频次、瞬时脉冲电荷量累积量斜率和瞬时脉冲电荷量数值变化率，其对应的临界值分别为0.24、0.05、0.35、3.00、0.014和3.32。将上述指标和临界值应用于历史试验数据进行验证，验证结果表明该综合预警方法对含瓦斯煤岩破坏的相对时间预测最高可达73.882s，显著提升了预警准确性和适用性。该方法能够及时预测含瓦斯煤岩破坏风险程度，为矿井安全开采提供了重要参考。

关键词： 5G-A   无源物联网   果园   监测系统   果树生长模型  

摘要： 基于增强5G(5G-A)的无源物联网具有无源供电、高连接密度、广覆盖和高效计算能力等优点,适合高价值果树和大规模果园的联网监测。本文论证了5G-A无源物联实现的基本原理和关键技术,设计出一种基于5G-A无源物联网的果园监测系统,并应用于果树生长状态监测、生长模拟与预测。系统设计方面,基于5G-A等技术,在无源传感标签阵列中采集并发送果园数据,通过海量机器类通信(mMTC)网络切片传输数据,将边缘计算节点部署在5G-A无线接入网侧对采集的数据进行实时分析计算并作出反馈,将校正的WOFOST果树生长模型算法导入果树数字孪生系统,用于构建可视化和动态化的果树生长模拟及预测。应用方面,可实时采集果树生长的土壤、气候等数据,统计果树数量、监测每棵果树的生长状态;将果树生长和环境的耦合效应动态可视化,为其各生长阶段的精准预测和科学规划提供有效方法。研究成果为5G-A无源物联网果园监测系统的部署及应用提供理论基础和方案依据。