基于边缘云计算的光纤无线网络优化设计

为了提升网络边缘数据处理能力,满足终端大带宽和低时延的要求,构建了基于边缘基础设施的云计算平台,设计了具有动态带宽调整的光纤网络模型。提出了一种基于边缘云计算的时序优化算法,并将其应用于光纤无线网络。通过OPNET软件仿真分析了时序优化算法的传输时延均值,结果显示,优化后最大时延为43.1 ms,仅为传统方法的34.2%。实验对局域网内多个终端之间的数据通信进行分析,讨论了三种算法的传输能效、光纤信道利用率及传输能耗。实验结果显示,采用时序优化算法的测试结果具有明显改善,其传输能效提升了近1倍,边缘云数据传输时延均值信道利用率提升了约6.2%,网络传输能耗均值最优。该光纤无线网络模型及其优化算法在传输时延、信道利用率以及网络能耗方面具有明显提升。其在提升光纤通信链路选择及边缘端数据交互中具有一定的优势。     

面向电力开关柜的轻量型GB-YOLOv5m状态检测方法

电力开关柜状态灯及仪表具有布局高密、异位同像的特点,从而对边端图像处理技术中的目标形貌、色度对比等基础特征检测能力以及轻量识别能力提出更高要求,为此该文提出一种Ghost-BiFPN-YOLOv5m(GB-YOLOv5m)方法。采用加权双向特征金字塔(BiFPN)结构,赋予特征层不同权重以传递更多有效特征信息;增加一个检测层尺度,提升网络对于小目标的检测精度,解决状态灯高密布局引起的小目标识别难问题;利用Ghost-Bottleneck结构替换原主干网络的Bottleneck复杂结构,实现模型的轻量化,为在边端部署模型提供有利条件;通过图像增强技术对有限样本进行状态灯和仪表传递特征的扩充,并通过迁移学习实现算法高速收敛。经10 kV开关柜实测,结果表明该算法对柜体状态灯及仪表共16类目标识别准确率高,均值平均精度(mAP)达97.3%,fps为37.533帧;相较于YOLOv5m算法,在模型大小缩小了37.04%的基础上,mAP提升了10.2%,说明所提方法对灯体与表体的检测能力大幅提升,且轻量识别效率提升明显,对于开关柜电力状态的实时核验与数字孪生信息交互,具有一定的现实意义。     

纳米盘光子晶体增强Si+/Ni+离子共注入SOI的光致发光

报道了一种在Si⁺/Ni⁺离子共注入绝缘体上硅（SOI）基片上直接构筑纳米盘阵列光子晶体以实现SOI光致发光有效增强的方法。通过时域有限差分法（FDTD）设计出具有荧光增强效应的光子晶体结构金属膜,利用Langmuir-Blodgett（LB）方法在Si⁺/Ni⁺离子共注入SOI上排列一层聚苯乙烯（PS）小球,接着沉积一层Au薄膜,然后用电感耦合等离子体（ICP）蚀刻技术在SOI晶片顶部形成了纳米盘状的刻蚀Au光子晶体。光致发光（PL）实验表明光子晶体的引入有效增强了缺陷Si薄膜在近红外波段的发光效率。这种工艺简单、成本低且发光增益高的光子晶体在硅基集成光子学上具有重要的应用前景。     

太赫兹瞬态光谱研究La0.7Ca0.3MnO3薄膜的温度相关相变

利用太赫兹瞬态光谱研究了La_0.7Ca_0.3MnO₃薄膜的热力学性质。La_0.7Ca_0.3MnO₃薄膜的金属-绝缘体相变温度在260 K左右,与铁磁-顺磁相变温度几乎相同。结果表明,La_0.7Ca_0.3MnO₃薄膜的电导率与薄膜中磁矩取向密切相关。研究发现在40～200 K的低温范围内,La_0.7Ca_0.3MnO₃薄膜的电导率可以用Drude模型拟合,在210～290 K的高温范围内可以用Drude-Lorentz模型拟合。     

基于SOM神经网络的变电站设备红外热像诊断研究

提出了基于自组织神经网络(SOM)判别变电站设备热故障类型的红外图像诊断方法.采用了最大类间差法(OTSU)对电力设备红外热像进行了分割处理,从中提取出包括设备红外热像的温度特征值、Zernike不变矩等12个参数,以此作为设备状态识别的信息输入量,将设备的状态分类信息作为输出向量.通过训练56组红外热像数据,确定了SOM神经网络识别模型中的参数值.试验结果表明:该方法可用于变电站设备状态诊断,相对于传统的神经网络方法的诊断结果,该方法对设备运行状态评估的准确率高达85.7%,如将诊断模型产生的可疑状态列入故障状态,则故障的诊断率可达到95%以上.     

视场超出目标的红外测温误差修正方法研究

为解决红外测温系统超出有效测温距离导致的测温精度下降问题,从红外热辐射理论出发,提出了一种视场超出目标辐射表面积的红外测温系统误差修正方法。通过计算全视场范围内的辐射照度,获得了对应的红外测温系统电压响应值。依据电压响应值与温度之间的关系,并充分考虑物体表面形貌特征,去除全视场范围内背景温度的影响,得到目标体的表面真实温度值。相对于以往的修正方法,该方法能很好地修正有效测温距离外的物体表面温度,结果与被测物体实际温度更为相近。因此,该方法极大地增强了红外测温系统的工业现场适用性。     

基于自适应遗传算法的变电站红外图像模糊增强

为增强变电站中电力设备红外热像图的视觉效果,突出局部热异常区域,方便故障定位及检修,提出了一种基于自适应遗传算法的红外热像图模糊增强技术。对小波变换后的红外子热像图,进行同态滤波增强处理和模糊增强处理,并运用动态自适应遗传算法对模糊参数进行优化,最后,经小波重构得到了效果增强的红外图像。实验结果表明,该方法相对同态滤波、模糊集增强、遗传模糊等算法,红外图像的边缘强度、对比度、清晰度分别至少提高12.6%、27.7%、33.7%,有利于检修人员进行电力设备的热异常定位及故障诊断。     

基于预测控制的多种新能源互补电力系统动态调度模型

为了解决多种新能源互补运行时的消纳困难,以及降低新能源夜间波动造成电压频繁越限的问题,提出了一种基于预测控制的多种新能源互补电力系统动态调度模型。首先分析了光伏发电和风力发电的时间性,以及用户生活和生产用电短期内环比波动较小的特征,利用改进自适应阈值隶属度的小波滤波方法对光伏、风力发电历史数据进行去噪,以实现数据真实性还原;然后将去噪后的数据输入到改进的差分整合移动平均自回归模型中,对未来一段时间的发电量和用电量进行预测;将预测发电量、用电量作为分解原函数和扩增函数,改进同步型交替方向乘子法（synchronous alternating direction method of multipliers,SADMM）;最后,通过将各时段预测的新能源发电量作为下一次迭代计算值的固定值,对SADMM进行迭代值修正,达到动态经济调度的目的。实验结果表明,该模型有效降低了91%的电压越限告警,并且经济性较传统方法提高了5%。     

电场对碲镉汞光电二极管双光子吸收跃迁的影响

实验研究了具有pn结结构的碲镉汞光电二极管的双光子吸收.激发光源采用了皮秒红外脉冲激光.尽管入射光子能量仅为碲镉汞材料带隙的60%左右,在光电二极管两电极端仍然观察到了显著的光伏响应信号.利用线性关系拟合双对数坐标系下光伏响应与入射光强的关系,发现两者呈现二次幂函数增强趋势,表明这种光伏响应是一种典型的双光子吸收过程.通过调节光电二极管两端的反向偏压,空间电荷区内的双光子吸收系数可比耗尽层外的强致130倍,这种双光子吸收系数的场致增强现象可归因为双光子吸收的FK效应所致.对比空间电荷区内外双光子吸收产生的光生载流子数量,证实空间电荷区内的双光子吸收会强烈地影响器件的光伏响应.     

基于有效介质理论的多孔硅有效介电函数模型

采用改进过的Maxwell-Garnett模型研究了入射光波长和多孔硅的孔隙率对反射光谱和介电光谱的影响,结果表明(1)随着入射光波长的增大,多孔硅的反射率先增大后减小,而随着孔隙率的增大反射光谱出现了明显的下榻趋势,且孔隙率越大下榻得越明显;(2)随着孔隙率的增加,多孔硅复介电光谱出现明显的蓝移现象,且多孔硅有效介电常数的实部和虚部均变小.并对这种现象给出了较为合理的解释.