融合多传感器的飞行器电缆网状态在线监测系统

飞行器电缆网承担着电气、信号和数据传输等关键职能。在飞行器超声速飞行过程中电缆网面临诸如高温、振动、电流过载和低气压等挑战,对飞行器电气系统的安全性和可靠性产生影响。本研究设计了电缆网多传感器监测系统和基于多传感器融合的电缆网健康状态监测算法。在监测系统中实现了电压、电流、温度、加速度和气压等数据采集、存储以及无线传输功能。算法在预处理阶段通过归一化的方式,综合考虑了高温、振动、电流过载和低气压等稳态和瞬态值对电缆网健康状态的影响,算法健康状态分类部分设计了多层分类网络对电缆网状态进行分类,在实际实验数据集与仿真数据集中,本文多层分类网络相比于SVM分类网络正确率平均提升6.4%,虚警率平均降低了77.2%;本文的多传感器监测算法相比于单通道监测算法,正确率有显著提升,对比实验结果验证了本文算法在电缆网健康状态分类任务中的有效性。实验结果表明,电缆网多传感器监测系统可以有效监测并识别飞行器电缆网的健康状态,为飞行器电气系统运行提供了有力保障。     

500kV海底充油电缆护套绝缘在线监测方法

为了研究海南联网工程中所采用的海底充油电缆的绝缘状况,提出了基于双CT法的双端四电流传感器法对海底充油电缆护套绝缘进行在线监测,对该方法的原理进行了阐述,通过护套绝缘电流泄漏比和接地回路环流感应系数的变化作为判据来判断电缆护套的绝缘状况。给出了基于该方法的实施方案及监测系统,介绍了系统的组成,对电流传感器的结构进行了详细介绍。运用仿真软件构建电缆模型并对感应电流和电容电流进行仿真计算。现场实际监测结果与仿真计算结果表明监测系统能够真实的反应电缆护套绝缘状况。目前,监测系统已经在海南联网工程中运行,运行情况良好、数据稳定,为监测海底电缆护套绝缘状况提供了重要依据。     

基于动态滑动模型的加速度传感器数据在线预测方法研究

加速度传感器输出值精确测量是相关数据预测的必要前提,为补偿制造工艺和测量环境影响带来的加速度传感器输出误差并准确预测加速度传感器输出数值,提出了基于自适应归一化奇异谱和神经网络的加速度传感器误差补偿及数值预测方法。首先分析加速度传感器输出误差产生的原因;然后根据奇异熵定阶去噪的方法提出了自适应奇异谱方法用于加速度传感器误差自适应补偿;最后选用基于滑动窗的径向基(radical basis function, RBF)神经网络作为加速度传感器输出数值预测方法,并用粒子群优化算法优化RBF神经网络的初始参数。实验结果表明,自适应奇异谱方法可以有效补偿加速度传感器输出误差,并可以选定不同的自适应参数以满足不同误差需求,并且粒子群算法优化的RBF神经网络可以有效预测加速度传感器输出数值。     

一种基于BP神经网络的轮胎磨损程度检测算法

智能轮胎监控系统装备在汽车轮胎中，为汽车提供轮胎运行过程中的实时底层信息。为了使车载系统能够得到更多的轮胎底层信息，提出了一种基于BP神经网络的轮胎磨损程度检测算法。通过安装在轮胎内壁中的温度胎压传感器与加速度传感器，在不同磨损程度的轮胎运行条件下，采集轮胎底层的温度和胎压数据，与加速度传感器测得的基于传感器的三轴加速度，进行数据整理与数据挖掘。算法构建了一个八层的神经网络对训练集进行学习，并用测试集进行测试，误差均在0.4 mm以内，能够准确预测运行过程中的轮胎磨损程度，加强了汽车底层信息的监控系统，提高了安全性。     

采用惯性传感器的输电导线舞动监测系统

为避免导线舞动扭转导致计算出的相对位移与实际运动偏差,设计了基于惯性传感器的导线舞动监测系统,对系统中的导线舞动无线监测传感器、导线舞动状态监测装置(CMD)、状态监测代理(CMA)等部分进行了硬件设计和舞动定位算法设计。利用惯性传感器设计,既考虑了导线自激振荡引起的舞动,也考虑了导线扭转运动引起的舞动。搭建了模拟导线舞动的测试平台,对系统可行性进行了测试,并对采用加速度传感器和惯性传感器2种方法进行比较,通过模拟实验结果表明:系统可有效对舞动进行监测,仅采用加速度传感器测量和计算的位移偏大,而利用惯性传感器测量和计算的位移更精确。此系统已在贵州电网山麻I回220 kV线路安装,目前运行良好。     

基于黑白CCD传感器的近红外热像在线监测方法

设计了以黑白电荷耦合器件(CCD)传感器为核心器件的在线监测系统,该系统可通过探测近红外辐射从而对变电站中一些电力设备进行监测;构建了测温模型,并分析了影响测温的一些因素,计算了温度场分布;最后对发热设备进行了监测实验,采集了热图像并用小波算法进行了去噪处理;实验结果表明了用该方法能探测到的最低温度为152℃.     

高压开关柜电缆室温度场分析及在线监测系统构建

基于固体导热微分方程、对流换热方程、辐射换热方程建立NXAIR型开关柜电缆室的热传导、对流及辐射的多物理场耦合数学模型。同时,基于Navier-Stokes方程建立了电缆室内空气流场模型,考察空气流动的散热效果。以上数值计算通过Comsol软件利用有限元方法求解。计算结果表明,由于导电斑点和氧化膜的存在,电缆接头处温度较其他部位偏高,并且空气散热效果甚微,应成为监测重点。基于计算结果开发了一套开关柜电缆室温度在线监测系统。系统用红外传感器进行接头温度采集,以C8051F单片机为核心构建现场监测系统,并且基于Labview平台开发上位机软件,对数据进行有效管理。     

基于加速度传感器的大学生运动能量消耗监测系统的设计与实现

目前可穿戴计算在监控人体健康指标领域的应用日益广泛，对大学生运动能量消耗进行精准监测，对大学生制定科学的运动健身计划、改善身体健康状况等都具有重要意义。设计并实现了大学生运动能量消耗监控系统，同时提出了一种基于几何均值（GM）的运动能量消耗监测算法，并通过实验加以验证。该系统通过三维加速度传感器获得运动参数，采用GM算法得到运动能耗数据，并与不同运动类型的标准数据进行比较和分析，从而获得大学生运动差异及其改进建议，提高了大学生运动的标准性和安全性。     

基于行波的电缆高频局放监测算法设计

介绍了基于行波的电缆局放监测算法,利用特高频局放传感器对电缆放电信号进行采集,结合现场放电情况对采集的波形进行处理.利用总结出来的电缆放电规律,将现场传感器采集的波形进行对比,创建特征量数据库.当传感器再次传回行波时,利用机器已学习的算法进行故障对比,可实现电力电缆的高频局放监测,同时可对电力电缆环流进行监测,对于电力...     

基于电缆绝缘监测数据的解析方法及工具开发

针对二次电缆绝缘监测存在的问题,通过对漏电流数据采集、存储及解析方法进行具体分析,提出了一种基于电缆绝缘监测的漏电流数据解析方法,并开发应用了一款基于计算机端的漏电流数据获取及分析工具。应用结果表明：该方法及工具有效解决了直接获取漏电流原始数据难度大,漏电流传感器缺乏有效评估手段等问题,建立了一套便捷高效的漏电流数据自动提取、转换及分析体系,可为变电站二次电缆绝缘监测数据解析及传感器测试提供技术参考。     

电力电缆运行温度场变化及在线监测技术研究

电力电缆在高压和大电流状态下长期运行,由于各种故障引起的温度升高会导致电缆过热或绝缘性能下降。文中在分析电缆结构和温度场的基础上,建立了电缆温度场有限元模型,完成了电缆沟敷设和电缆中间接头的热分析,通过热分析确定其过热位置,为温度传感器的布置提供理论支持。完成了电缆沟温度在线监测系统设计方案,能够实时采集电缆沟温度数据。该研究为电力电缆智能化监测的发展提供了参考和借鉴。     

非线性线条痕迹小波域特征快速溯源算法研究

高铁线缆盗割案件案发现场遗留的断头承痕面上存在着大量线条痕迹,其往往呈现非线性形态特征,随机性较强。为了更快速地进行痕迹特征分析及所属工具推断,设计出一种针对非线性线条痕迹的小波域特征快速溯源算法,该算法首先将单点激光位移传感器检测断头表面拾取的一维信号利用小波分解进行降噪,随后使用基于小波特征的动态时间规整算法实现痕迹特征相似重合度匹配,最后使用基于梯度下降法的线性回归机器学习算法不断的迭代使得代价函数值代价最小,从而实现对应工具快速推断。最终通过实际痕迹推断剪切工具试验验证了本算法的实用性和有效性。     

基于振动特征的智能电缆防外破监测技术研究

电力电缆是城市输配电系统的重要组成成分,其运行状态关系着城市供电的可靠性。近年来,因施工、偷盗、改造引起的电缆外力破坏问题长期威胁电缆运行安全,但由于电缆分布广、运行环境复杂,目前缺乏有效的监测和预警方法,传统的在线监测系统因其改造成本和维护难度较大,且难以在城市电缆系统中实现主动预警。本文首先基于压电传感器研制了无线分布式的电缆外力扰动智能传感器,并对其数据处理、低功耗电源管理、取能单元以及物联网通讯方法进行了分析;通过典型外力激励下电缆振动试验,获得了电缆振动信号的时域特征和时频域特征,并提取了可用于外力扰动识别的特征参量,为建立基于物联网的分布式电缆防外破智能预警系统鉴定基础。     

Sensor system for monitoring soil moisture content in cable trenches of high-voltage cables

An in-situ moisture sensor intended to measure the moisture content of cable trench filler material is described. The design of the unit, which has been built to integrate with existing data monitoring systems allowing remote interrogation and enabling real-time decisions to be made on circuit loading safety margins, is discussed.     

高压电缆沟中土壤水分含量的监测系统

描述一种实时湿度传感元件，它可以测量电缆沟中填充物的水分含量。讨论该元件的设计方法，该元件与现有的数据检测系统集成后可实现远距离查询，使得在线路负载的安全极限内做出实时、快速的决定成为可能。     

基于小波变换的XLPE电缆介质损耗在线监测研究

本文首先建立了电缆噪声信号的模型,并通过基于动态阈值的小波变换去噪方法对电缆噪声进行了去噪处理。然后,本文分析了电缆的分布阻抗参数,利用首末两端的电流差与首末两端电压平均值相角差的余角作为电缆介质损耗角,进而确定了电缆绝缘老化程度的判断依据。最后,本文建立了基于I/V转换电路的电流传感器的电路模型,分析了在考虑噪声源前后传感器的输出电压特性,并通过Matlab仿真验证了基于动态阈值的小波变换去噪方法的有效性,验证了电缆介质损耗判断方法的准确性。     

基于遗传小波神经网络的机器人腕力传感器动态补偿研究

提出一种基于改进遗传算法进化小波神经网络用于机器人腕力传感器动态补偿的新方法,介绍算法原理。该方法利用腕力传感器的动态标定数据,用改进的遗传算法来优化小波神经网络结构和参数,建立腕力传感器的动态补偿模型。结果表明,采用遗传小波神经网络进行腕力传感器动态补偿,能克服BP算法存在易陷入局部极小点的缺点,网络的复杂度、收敛性和泛化能力得到了好的综合,补偿模型建立的速度和精度得到提高。     

基于涡流损耗分析的金属顶管电缆沟优化仿真设计

高压电力电缆设计一直是电力设计的重要内容。随着电网建设水平的提升,电缆沟涡流损耗导致电能浪费并影响电缆寿命的问题越来越突出,因此文中以降低金属顶管电缆沟涡流损耗为优化设计目标,提出了一种新型的电缆沟设计。针对三相多回路的金属顶管电缆沟,分析研究发现:影响其涡流损耗的主要因素包括电缆相位的排列方式、顶管厚度和电缆距离。通过用Ansoft Maxwell进行仿真试验,在不同的电缆相位排列、顶管厚度及电缆距离条件下,模拟顶管涡流损耗的情况,再利用有限元法对电缆沟结构进行优化计算,获得新型电缆沟设计。试验结果证明了该设计能够有效降低涡流损耗。     

基于冲击电压下有功损耗测量的电缆绝缘状态评估

为评估运行电缆的绝缘状态,设计了一套基于Lab VIEW的冲击电压及冲击电流的测量系统,在此基础上,提出了有功损耗评估电缆绝缘状态的方法。测量系统采用两级分压的低阻尼阻容串联分压器作为电压传感器,空心罗氏线圈作为电流传感器,DS6104示波器作为数据采集装置,通过Lab VIEW软件平台实现对示波器的控制及数据的采集和存储。测量结果表明该系统能够实现对冲击电压和冲击电流的自动同步采集和存储,波形无振荡、无畸变。通过测量水树老化电缆的冲击电压和冲击电流数据并进行数值积分,得到冲击下的有功损耗。与介质损耗正切值测量结果对比,发现两种评估手段的结论是一致的,表明有功损耗能够良好地反映电缆的绝缘状态。