面向需求变更的喷射沉积车间数据采集与监控系统研究

针对当前喷射沉积车间的工作环境比较恶劣、工艺不稳定、数据采集和监控对象易变等特点,提出了将Zigbee无线传感网络和视频监控技术应用于该车间实时监控系统。该系统通过Zigbee传感网络采集各传感器数据信息和喷射沉积过程的运行状态信息,并将其上传至数据库进行统一处理。并通过对重点部位安装监控摄像头的方式,对车间系统进行实时监控。实际应用表明,该系统增强了喷射沉积车间监控实时性,为其工艺优化奠定基础,提高了系统面向车间监控需求变化情况下的适用性。     

基于FBG传感网络的新型内窥镜形状实时检测系统

通过基于光纤光栅(FBG)传感网络的内窥镜空间形状实时检测系统的搭建,提供了一种新型的内窥镜形状的感知手段。针对内窥镜形状感知的具体要求,进行了光纤光栅大曲率传感器原理研究以及微小尺寸光纤光栅传感网络设计。在不改变内窥镜的结构的前提下,将光纤光栅传感网络介入其固有手术钳道,通过传感网络感知内窥镜上多个离散点空间曲率变化,利用离散曲率形状重建算法重构出内窥镜形状。在此基础上搭建了智能内窥镜实时形状感知系统,给出了数据处理方法和动物试验结果。     

大型柔性曲面振动智能检测

以太空太阳能帆板的振动为对象建立大型柔性曲面振动检测样机,提供一种基于非视觉传感方法的大型柔性曲面振动智能检测方法和系统。系统将光纤光栅(Fiber bragg grating,FBG)分布式地封装于形状记忆合金基材中构成传感阵列,采用预应力封装提高FBG传感器的测量范围。根据波分复用和空分复用技术将传感阵列设计为传感网络,植入于曲面中,当被测曲面发生振动时, FBG解调仪检测到分布传感器的波长变化,转化为相应曲面上特征曲线的曲率信息。由曲率信息和弧长信息重建曲面形状,并在屏幕上显示出来,实现柔性曲面智能形状检测。试验结果表明,检测系统的FBG传感网络检测灵敏度高,重建算法速度快,重建曲面精度高,能够应用于大型柔性曲面的安全检测和监控。     

基于无线网络的智能交通监控系统研究

本系统基于无线传感网络对智能交通监控系统进行开发研究,用以解决目前城市道路交通拥堵、道路利用率低下等问题。基于无线传感网络的智能交通监控系统利用ZigBee网络进行网络架构,由终端节点、监测站协调器和监控中心三部分组成。终端节点为具有无线收发模块的CC2530和磁阻传感器组成,用以完成车辆流信息的采集;监测站协调器由具有无线收发模块的CC2530和TMS320F28335组成,用以完成对各路口车辆流信息的接收,并将采集到的信息通过Internet网络传输给监控中心;监控中心通过计算、分析,得出各路口拥堵情况,并将拥堵情况通过车联网技术发送给监控中心车辆电子信息卡数据库里的车主,提醒车主根据实时路况,提前更改路线,避开道路拥堵。这里通过车牌号与车辆的其它信息进行唯一对应,建立车辆电子信息卡数据库。     

光纤光栅传感系统数据采集与处理技术

在光纤光栅传感系统中,运用多通道智能光纤光栅解调器采集传感信号,并采用TCP/IP协议采集光纤光栅解调器各通道的光谱数据,经过峰值检测和温度补偿后,根据传感器的标定数据换算出对应各监测点的物理量,较好地实现了光纤光栅传感系统的数据采集与处理.并在光纤光栅反射波形的峰值检测技术中引进了指数平移钝化算法替代计算复杂度较高的高斯拟合算法,能有效地减少各种干扰因素引起的峰值波长抖动.     

基于Zigbee技术的地震救援队生命采集系统

讨论了Zigbee无线网络技术在地震救援队员生命采集系统中的应用设计。Zigbee网络技术完全能满足脉搏、心跳等生理信息传输量不大的实时传输要求。该系统采用微控制器GT60和无线收发芯片MC13192和CC2420作为收发模块。信号处理部分采用MSP430F149单片机。     

基于ARMCortex-M3的无线智能传感网络的温度监测系统

描述了在基于ARMCortex-M3的无线智能传感网络温度在线监测系统。陈述了该系统的整体设计思路及部分关键功能的实现。通过实验测试实现了系统的设计要求。     

分布式光纤振动传感器及振动信号模式识别技术研究

研究分布式光纤振动传感技术及光纤振动信号的模式识别技术。通过M-Z干涉原理实现对振动信号的检测,通过信号双向时延定位技术实现光纤振动信号的定位。运用不同的数学方法对光纤振动信号进行分析,找出不同事件产生的振动信号的特征信息,并运用MATLAB进行仿真分析。通过仿真分析,证实了系统能找到挖掘机、车辆及人员走动的特征参数,从而能将这三种不同的事件区分开来。     

基于无线ZigBee技术的隧道监测系统设计

针对隧道有线监测技术中,监测信息内容有限、使用寿命短、采样点的布置受线路限制等问题,设计了一套采用新型传感器和Zigbee无线网络的监测系统。该系统硬件部分主要以STM32控制器作为控制单元,通过Zigbee无线网络中路由器上的传感器来获取监测信息,无线通信模块作为信息传输的媒介,最后信息汇聚到本地控制中心进行处理。软件部分主要根据监测需求设计了不同的监测模式。最后对系统进行实验验证,监测信息符合要求。     

基于ARM的新型光纤智能监控系统

设计了一种光纤传感智能健康监测系统,该系统利用32位ARM芯片LPC2214作为检测控制核心,一方面对经放大光电转换和放大后的信号进行采集、A/D变换、液晶显示控制,判断结构体的损伤位置,进而蜂鸣报警,另一方面利用其网络接口与上位机进行通信,在上位机利用VB编写软件程序,创建光纤传感智能结构的健康日志,对结构体健康状况变化进行二维、三维显示.实验表明:利用该系统能快速准确地对结构体的状态进行损伤位置判定等健康监测,与传统的结构体检测系统相比,该系统具有判断及时准确、光路切换稳定方便、便携以及远程控制等特点.     

基于Zigbee的智能生猪养殖环境监控系统的设计

为了提高生猪养殖的质量及自动化水平,设计了一套基于Zigbee的猪舍环境自动监控系统,系统运用各种传感器组成无线传感网络实现猪舍环境中的温度、湿度、光照强度、二氧化碳浓度参数的监测,依靠Zigbee无线数传技术将采集的数据传输至智能监控中心,根据在监控系统上设定的安全阀值控制风机、湿帘、灯光等设备的运作,以实现用户对猪舍的监测与控制,达到养殖环境的全自动智能化监控功能,该系统节约了人力资源,减少了成本投入,提高了养殖质量。     

基于改进 EMD 方法的 FBG 传感网络光谱基线校正研究

针对光纤布拉格光栅(FBG)传感网络中,由于环境条件导致的光谱信号基线漂移问题,本文提出一种基于改进经验模态分解(EMD)的光谱信号校正方法。用该方法对仿真数据处理,处理后光谱可通过设置阈值划分出各FBG反射峰区,验证了改进EMD方法的可行性。通过实验采集在光纤通路损耗及端面反射影响下、产生基线漂移情况的FBG传感网络光谱信号,并使用改进EMD法、小波软阈值法和惩罚最小二乘法进行实时的光谱校正处理,运用高斯非线性拟合法计算正常和校正后光谱的各FBG中心波长。结果显示,运用改进EMD法校正后计算的各FBG中心波长,传感信号存活率分别提高48.9%和61.6%,平均偏差和偏差标准差最小,分别为4.33、6.28和6.01、6.58 pm。该方法校正后的光谱信号能为物理量检测提供可靠信息。     

柔性曲面形状检测传感网络设计

针对太阳能帆板等柔性曲面检测,其动态变形检测难度大。用光纤光栅（Fiber bragg grating,FBG）设计曲面传感阵列,利用空分复用和波分复用技术构建传感网络检测系统。传感器网络的数目根据波动理论和检测仪器的最大解调范围确定;传感网络在曲面的分布根据曲面应力状况和变形特点进行植入式分布,在振幅最大的位置布置传感器,在曲面应变大的位置布置稠密,反之稀疏,根据曲面变形的有限元模型,实现模拟太阳能帆板柔性曲面传感网络设计。并对传感网络的检测精度进行试验,试验表明此传感网络中传感器检测具有良好的线性关系,传感网络中传感器布置位置合理,传感网络能够检测帆板的多种变形。传感器封装在保持40 mm的长度中,传感器测试误差仅有0.4％,柔性曲面测试误差小于4%。     

基于无线传感网络的森林火灾准确预警系统设计

针对当前森林火灾报警系统只能发出报警无法准确获得着火点的缺陷,设计了一个基于无线传感网络的森林火灾准确预警系统.通过Zigbee无线通信技术得到各无线传感器采集的数据信息,然后利用改进的核模糊聚类算法对该数据集进行聚类分析,从而得到准确的聚类结果,最后把着火点具体位置发送至火灾报警控制中心.实验结果表明,与其它方法相比,该系统实现了数据的准确采集和高速传输,能够实现森林火灾实时监测并自动识别着火点,检测灵敏度及准确率高,对预防火灾和消防救灾具有重要的意义.     

新型高灵敏分布式光纤入侵监测系统

首次提出了一种基于纤维增强塑料(FRP)传感光缆的新型高灵敏相位敏感光时域反射计(φ-OTDR)分布式光纤入侵监测系统.该方案中传感系统光源采用价格比较便宜且使用比较广泛的窄线宽DFB激光器,并采用光纤饱和体吸收法来压窄激光器的线宽以增强后向瑞丽散射光的干涉效果;在传感光缆部分使用新型的FRP封装的特殊传感光缆,该光缆拥有比普通通信光缆高得多的应力敏感性;并且应用小波分析方法对得到的传感信号进行降噪处理,有效地提高了系统的信噪比.通过以上改进提高了系统对微扰远程定位检测的准确度和灵敏度.实验结果表明该传感系统在2 km和6 km处均能获得较高信噪比的扰动信号,能有效地预报和定位微扰的发生,由于该系统成本得到有效的控制,可能是目前国际上性价比最好的φ-OTDR分布式光纤入侵监测系统,可望在入侵监测中获得广泛的应用.     

光纤编码技术在区域定位监控中的应用

提出了一种适用于光纤长距离环境监控的区域定位新方法.具体是利用布设在现场的传感光纤对区域环境振动实现实时记录,用白光干涉方法实现振动信号的提取和还原,用传感光纤的编码(排列组合),实现不同区域的定位.通过实验研究表明,该方法能对环境触发信号进行实时监控,并能确定信号所属区域.应用光纤编码技术实现区域定位,能有效减少光纤长距离监控系统的复杂程度,降低系统成本,有望在大区域、长距离的监控领域获得成功应用.     

光纤光栅空分光复用传感系统的研究

介绍了一种光纤光栅空分复用传感系统,并将光纤光栅的传感特性应用于结构健康检测系统中。宽带光源发出的光波进入光栅阵列时,利用光开关选通不同光路实现FBG空分复用传感系统。系统采用等腰三角形悬臂梁调谐装置对FBG进行挠度加载,利用非平衡M-Z干涉技术对传感信息进行解调,将包含被测应变信息的FBG波长信号转变成相位信号,从而得到被测应变的大小,成功地实现了空分复用传感。该系统可用于静态应变和动态应变的检测,具有高分辨力、大测量范围的特点,其传感分辨率为7.3 nε,灵敏度的实验值为0.82°/με。     

空气质量在线监测教学实训系统的设计

提出了一种运用Zigbee协议栈(Z-Stack)结合工业组态软件(MCGS),设计空气质量在线监测教学实训系统的方法。该系统以CC2530作为下位机,利用大气颗粒物(PM2.5,PM10)传感器SDS011和温湿度传感器DHT11组成分布式检测节点采集部分空气质量指标。利用Zigbee的自组无线传感网络,实现数据在上位机协调器和下位机分布节点之间的无线传输。在上位机运用工业级组态软件MCGS为检测节点开发了驱动,并贴合环境监测的标准进行数据处理,最后实现了局部区域内空气环境质量的多点分布式实时在线监测。该实训系统集成了Zigbee和MCGS工业组态软件的优势,具有开发周期短、可扩展性强、稳定性高的特点。系统已在校园环境内进行监测实训,效果良好。     

声发射与超声波同时敏感的光纤光栅传感网络研究

针对声场分布的特点和光纤光栅的轴向应变敏感性,提出一种同时进行声发射和超声测量的扇形光纤光栅传感网络。搭建了光纤光栅高速波长解调系统,实验研究了声发射、超声波单独作用和联合作用下传感网络的信号响应强度和时频特性。实验表明,该传感网络可进行声发射与超声信号的同时测量,并可检测到非线性超声现象;声场扩散角内轴向布置的光纤光栅声响应强度高,而横向布置的光纤光栅对声信号不敏感。     

基于Zigbee的中央空调智能末端温控器

Zigbee中央空调智能末端温控器,通过引入Zigbee无线网络克服传统的中央空调系统分散管理的弊端,实现空调系统的集群控制。智能温控器的GUI界面为用户与控制中心的交互提供简单明了的操作界面,在μCOSⅡ操作系统协调下实行控制中心与本地用户协同管理的工作模式,并使用模糊控制算法进行温度控制。根据中央空调系统网络数据传输流量特点,选择组合型Zigbee无线网络拓扑方案提高路径容量与效率。设计有效提高了中央空调系统的功能性、扩展性和智能性。