面向水环境监测的无线传感网络协作波束形成远距离传输优化方法

在无线传感网络技术应用于水环境的自主监测过程中,无线传感网络限制的传输距离成为制约其发展的主要问题之一。针对当前水环境监测及无线传感网络远距离传输存在的问题,提出了基于改进的高斯骨架差分进化的波束合成远距离传输优化方法。首先根据远距离传输要求建立优化模型,该模型不仅考虑接收节点方向协作波束的主瓣增益,还考虑了旁瓣对其他非接收方向的干扰问题;然后提出了改进高斯骨架差分优化方法,该方法在交叉过程中增加对旁瓣幅值的判断,加速了节点功率优化的收敛速度。实验对比和验证分析结果表明,该方法在不同主瓣增益要求条件下最小旁瓣增益性能比典型优化算法提升了6.8%~10.2%,比随机优化方法提升了31.8%~35.4%,不仅能够满足实际要求,而且能够有效减少对其他非接收方向的干扰,为实现水环境监测远距离传输提供了有效的理论和技术支撑。     

水电站水位测量系统中的无线传感技术研究与应用

本文提出了一种基于ZIGBEE无线传感技术的水位测量系统方案。首先给出了测量系统的系统构架和功能分析;其次,针对传感器节点和协调器节点进行了硬件方案设计;最后,详细介绍了网络节点中LPC2210与MC13192模块之间SPI通信流程和详细的软件实现过程。     

神经网络式距离保护的混合训练算法

针对BP算法存在的缺陷，如训练速度慢，易收敛于局部极小点及全局搜索能力弱等，利用遗传算法能够进行全局最优化搜索这一特点，在改进的自适应遗传算法的基础上，提出了一种新的用于BP网络训练的混合算法，即改进的自适应遗传算法与BP算法相结合的混合训练方法。将所提出的混合训练方法应用于神经网络式距离保护中，利用ATP仿真计算的结果进行训练及检验,结果表明：所提出的算法与单一的BP算法相比，不仅可避免陷入局部极小点，而且提高了网络的训练速度，同时满足对距离保护的速度和精度的要求。     

面向水环境改善的城市河网动态水环境容量

为掌握城市河网动态水环境容量变化规律,构建了基于“空-地-水”一体化模型体系的城市河网动态水环境容量计算模型,以粤港澳大湾区惠州市金山湖流域为研究区域,定量核算了2017年金山湖流域COD和TP动态水环境容量。结果表明,模型模拟的流量、COD和TP浓度率定、验证的相对误差均在14.04%以内;2017年,金山湖流域COD和TP水环境容量整体呈先增大后减小的趋势,受降雨影响显著,逐日容量变化范围分别为238.55~3 027.49 kg/d和3.73~58.02 kg/d;枯水期水环境容量较小且与降水量负相关;丰水期的大雨或暴雨时期水环境容量明显提升,中小雨时期COD容量与降水量负相关,TP反之;保障生态基流能明显改善容量不足的问题,全年动态生态流量保障对金山湖流域水质达标率提升效果明显。     

分析无线传感网络在大坝安全监测中的应用

无线传感网络在近年来已获得越来越多的研究,无线传感网络在大坝安全监测中的应用具有易安装、易拆除、准确性高与容错性的优势。文章以贵州省东北部的石垭子水电站为例,对无线传感网络在大坝安全监测中的应用进行简单的分析,仅供参考。     

基于无线传感网的水库大坝安全监测系统

在对库水位、坝体渗流、坝基渗流和绕坝渗流、扬压力的实时数据监测,监测数据的存储、图表处理以及库水位与枢纽区各部位渗液位等大坝安全监测的相关分析的基础上,探讨了基于无线传感网（物联网）的水库大坝安全检测模式,构建出了基于无线传感网络在水库大坝安全检测方面的应用系统。     

基于工频量补偿算法的长线距离保护

特高压长线路的分布参数特性使传统距离保护的测量阻抗不与故障距离成正比，容易造成保护的超越或拒动。文中分析距离保护正确动作的条件:测距误差不大于故障距离与整定距离之差，提出将保护安装处的电流、电压补偿到距离Ⅰ段末端测距。仿真表明，该算法提高了距离Ⅰ段末端的测距精度，符合保护正确动作的条件，使保护正确动作。     

SCE-UA算法在水环境系统优化问题中的应用

把SCE-UA算法应用到水环境系统优化问题的求解中,通过对问题的预处理,求解3个典型的优化问题：①二维稳态水质模型横向扩散系数及流速推求;②排放口最优化处理;③水工建筑物优化调度。结果表明：SCE-UA算法不但能求解一元函数约束的优化问题,通过构造罚函数,还能够成功求解有多元函数约束的优化问题。认为该算法不依赖导数和优化问题的具体形式,所需参数极少,求解精度高,通用性较强,值得在环境系统优化中推广。     

基于ZigBee无线传感网络的导线接头在线测温系统

基于无线传感网络的基本原理，将新型ZigBee无线自组网通信平台应用于输电线路跳线接头温度在线监测系统。介绍了系统的软硬件平台架构，说明了基于ZigBee技术的接头温度监测节点集群组网的方案和算法，设计了实现可靠、节能及高效的数据传输方法。应用结果表明，ZigBee技术具有自组织性、动态拓扑、网络容量大、以数据为中心等特点，在电气设备在线监测中具有独特的应用优势。个域网     

基于独立覆盖的流形法的收敛性及覆盖网格特性

针对前期提出的基于部分重叠覆盖的数值流形方法,将其内涵范围缩小,仅研究其中的一种情况——基于独立覆盖的数值流形方法。从完备性和协调性2个方面讨论该方法的收敛性,特别强调其收敛性是基于各个独立覆盖的逼近而建立起来的,独立覆盖之间条形连接区域的尺寸要取小,并由此推断及用实例说明,覆盖网格可以具备“3个任意”的优良特性——任意形状、任意连接以及由此而来的可任意加密的能力,从而有望使数值计算的前处理工作大为简化。     

长距离调水工程虚拟仿真系统开发研究

论述了长距离调水工程虚拟仿真的意义和作用.针对长距离调水工程的特点,提出其虚拟仿真系统开发的重点及技术难点.结合引渤济锡长距离调水工程,阐述了大规模地形模型生成、大地形调度管理与实时渲染、实时交互与信息管理等关键技术的实现方法.该系统实现了场景漫游、空间定位、平面导航和实时信息查询等功能,为工程的规划、建设和管理提供了辅助平台.     

多目标约束下给水管网水质传感器选址优化算法的研究

利用EPANET2模拟扩展周期非稳态水力水质条件下管网节点污染物浓度变化,根据各个节点被注入污染物后,在管网模拟结束时得到的选址目标值的大小来确定节点有可能作为污染物注入的节点,目标值越大,该节点被选择的可能性越大.另外,本文提出了基本粒子群算法与遗传算法交叉、变异算子相结合的整数编码的优化算法来求解水质传感器选址问题,并编制了相应的计算程序.文中结合算例,以经过归一化后的节点平均坐标作为衡量选址结果的指标,得到了不同污染物注入开始时刻、注入持续时问和质量注入速率条件下传感器选址节点平均坐标的累计分布函数图,为传感器的选址提供参考.     

基于节点的长距离输水系统网络结构抗毁性测度

为量化长距离输水系统网络结构抗毁性,根据输水系统拓扑网络特征,分析输水节点结构重要性与网络结构抗毁性的耦联关系;从节点中心位置、节点被并行中心节点替代程度两个维度,刻画输水系统节点位置对网络结构抗毁性的影响,建立耦合中心性、容毁性的节点结构重要性表达;通过计算平均节点结构重要度,确定节点对系统破坏贡献程度,分析节点结构重要度离散水平,综合表达输水系统网络结构抗毁性。工程案例表明:处在中心且不可替代的节点最重要,对网络结构抗毁性影响最大,应重点监控并优化;节点结构重要度分布越离散,网络结构抗毁性越低。该方法可为从长距离输水网络结构视角分析其系统可靠性提供定量测度手段。     

遗传-神经网络算法在水下隧道涌水量预测中的应用

水下隧道涌水问题受到多种因素的综合影响,具有非线性和高度复杂性。本文应用遗传算法和BP神经网络,结合工程实例,选用隧道围岩裂隙发育情况、上覆含水体富水性、上覆水压、隧道埋深、隧道围岩上覆相对隔水层强度和上覆基岩破碎带与隧道顶板的距离作为影响水下隧道涌水的主要因素,以调查的数据作为训练样本,使用遗传算法优化BP神经网络的初始权值和阈值,建立了水下隧道涌水量的遗传-神经网络预测模型,并进行了计算分析。结果表明:该模型收敛性能好,预测精度高,简单可行。该方法为水下隧道涌水量的预测提供了一条新思路。     

水电施工远程视频诊断的无线网络规划与应用

为满足水利水电工程远程视频诊断的需求,提出一种适用于偏远山区的无线网络规划方案。介绍了网络规划中,查勘选址的原则,Mesh多频组网的覆盖方式,链路预算和仿真设备选型,以及通过调整天线高度、下倾角和方向角等手段对网络进行优化的方法。规划方案成功应用于乌东德水电站施工现场,现场骨干网络达到1.4Gbps,满足了后方对高清视频诊断的需求。相较于传统的有线网络、卫星通讯和3G通讯方式,该网络成本更低,建设便捷,更适于偏远山区。     

河网地区水环境引水调控及其效果预测

以中山市为例,采取引水调控措施改善该市河涌水环境,结合河网地区水利设施,建立水量水质联合调控模型,通过二级联解方法,模拟引水调控实施效果。结果表明:在枯水期实施引水调控36h、汛期实施引水调控12h后,该市河涌水质能达到水功能区的水质目标。引水调控措施增加河涌水动力、提高水环境容量,可有效改善河涌水环境。     

WASP5水质模型在平原河网区的应用

以平原河网区水环境为研究对象,选择了WASP5系统作为平原河网水质模拟的基本工具,针对WASP5系统自带的DYNHYD5水动力模型功能的局限性,以及平原河网水力调控系统复杂的特征,选择了具有产汇流模拟、闸坝控制模拟及河网水流模拟等功能的三级联解平原河网水动力模型。通过利用C++语言编程,实现了三级联解平原河网水动力模型与WASP5水质模型的耦合,使之可以应用于平原河网水环境的模拟。并把研究成果运用到实际引调水工程中去,模拟引调水工程中不同实施方案下的环境效益,为引调水工程实施方案的确定提供了理论依据。     

长江流域水环境监测站网规划与布设探讨

在新时期规划理念不断更新和完善的前提下,长江流域水环境监测站网设置规模不断扩大,监测内容得到扩展和延伸,监测针对性和目的性更加明确,形成了常规监测和动态监测相结合的国家（流域）、省（自治区、直辖市）、地市三级监测网络,为开展水资源保护和管理提供了重要的技术支撑。总结了30余年来长江流域水环境监测站网规划和布设以及污染项目监测方面所取得的成就。按照国家实施最严格水资源管理制度,建立限制纳污红线的新要求,分析了流域水环境监测站网还存在的诸多不足之处,以期进一步完善站网布局和监测功能。