煤矿斜坡轨道综合监控系统设计

为了提高煤矿斜巷轨道运输安全保障能力,设计了轨道综合监控系统,详细介绍了系统主要装置及其工作原理、系统在煤矿井下的应用功能。该系统采用双光束红外线监测技术、声光报警器沿线扩播技术、计算机网络通信技术等,通过采集轨道中行人和矿车数据,实现了对井下斜巷轨道运输系统的监测、报警和提升机闭锁等功能,达到了"开车不行人,行人不开车"的目的。实际应用结果表明,该系统性能稳定,运行安全可靠。     

路桥隧道承压报警传感节点的设计与实现

传统方法存在报警效率较低,能量消耗大等问题,提出了路桥隧道承压报警传感节点的设计。根据传感节点整体架构图,设计传感节点硬件,并对承压报警传感、无线单片机和传感单元及接口电路模块展开分析;利用嵌入式底层驱动进行信息交互,构建通信协议,通过无线传感方式采集数据,并对传感节点部署。通过实验验证结果可知,该设计方法充分考虑数据获取情况,具有报警效率高、能量消耗小的优势,可实现路桥隧道安全运营。     

基于数据的流程工业关联报警的识别

报警在保证流程工业安全运行方面起到了重要的提示作用,但大量的报警信号也给操作员带来了困扰,使其无法抓住核心信息并作出判断,以便采取适当的行动。多个报警信号之间并非独立,而是存在有关联关系,提出了一种从历史报警数据中识别这些关系的方法。根据两个报警变量的报警发生时间,确定报警变量之间是否存在关联关系,并确定时间上的顺序和因果强度。基于每对报警变量之间的关联关系,构建多个报警之间的关联拓扑图。该方法可用于智能报警管理,为提高报警信息的指导价值提供技术支持。     

电梯运行状态监测与故障远程报警系统研究

针对电梯老龄化致使故障频发的问题,研究电梯运行状态在线监测系统,实现电梯故障远程报警.设计基于Mega微处理器的高性价比嵌入式系统,通过多传感器信息融合的方式,获取电梯运行速度、方向、层站、门开关以及电梯内是否有人等信息.研究电梯故障推理策略,根据电梯状态判断电梯是否正常运行,以及异常状态下的具体故障类型.研制RS485转Ethernet双向数据透明传输模块,建立电梯运行参数采集终端和远程管理平台之间的广域网连接,实现电梯运行状态集中监测和电梯故障自动远程报警.该系统为电梯安全监管提供了技术支撑,实际运行效果良好.     

基于MMA7455的施工升降机安全控制系统的设计

针对当前施工升降机自动化程度低、安全管理弱的问题,设计了一种施工升降机自动化的远程安全控制系统。该系统由重量传感器采集重量信号,经加速度传感器校正后监测吊笼负载情况并报警。同时通过无线模块接收各楼层分机发送的呼叫信号,系统根据同向优先、就近优先的原则及吊笼载荷情况综合判断施工升降机起升运行,并利用GPRS模块进行远程监测报警。通过现场试验可知,该远程安全控制系统能有效提高运输效率和避免误报警情况,具有稳定性好、管理方便等特点。     

电子报警卡在大亚湾核电站KIT/KPS系统改造中的应用

报警卡文件是核电站操作员处理现场信号报警时必须参考的重要文件,根据现场用户的需求,以原版纸制报警卡文件为参考,将报警卡文件改造成电子版报警卡并集成到KIT/KPS系统(集中数据处理系统/安全监督盘系统)中。电子报警卡在KIT/KPS系统中的应用缩短了操作员用于查询纸制文件的时间,同时也方便于他们对于报警信号变量逻辑的查找定位。该项目经现场实施1年后,从系统运行及客户反馈结果证明,改造系统中报警卡功能运行良好。     

基于ARM的基坑报警装置的设计

城市化发展的逐步深入随之带来的是基坑施工数量的日益增加,一并引起的还有基坑事故的频繁发生.针对基坑工程进行实地监测时无人工参与的全方位自动化报警逐渐被人们所重视.摒弃了常规的依靠监测人员进行的基坑测量、计算、报警的流程,提出了基于ARM和MAX197为核心的基坑实时报警系统的设计.详述了该系统的总体设计方案,并且详细介绍了系统中的硬件电路设计和滤波算法设计.经过实验论证,本报警系统能够对基坑进行较为精确的测量,测量误差在±1 mm之内并且能够准确地进行报警,具有很强的实用价值.     

城市下沉式隧道防汛监测与报警系统设计和应用

城市下沉式隧道由于其容易积水,且在隧道外无法看到积水情况,很容易带来一些安全事故,尤其是在汛期难以迅速排出大量积水的时候。针对这种情况,本文阐述了一种下沉式隧道的防汛监测与报警系统。该系统通过传感器来实时自动监测水位情况,使用物联网技术将传感器数据上传至服务器,在服务器端通过软件编程来实现计算机控制,可以实现在不同的积水情况下,现场自动报警指示和远程自动报警提醒,同时在隧道入口、隧道内和泵房内加装了摄像头,可以通过视频监控进行现场情况复核。该系统已经应用在了广州某下沉式隧道现场,起到了积水自动报警并发出交通信号指示的作用。     

基于拨号方式的电梯报警系统的设计与实现

电梯故障报警是电梯安全系统的重要组成部分,故障报警的实时性是衡量电梯监测设备和电梯管理系统性能的一个重要指标。针对GPRS通信的时延性和受信号强度影响大的特点,提出基于拨号方式的新型报警系统,将GSM和调试解调器的语音拨号技术应用到电梯报警系统中。首先介绍系统结构设计,包括电梯监测设备的报警模块和中心服务器报警管理系统两部分。详细介绍了基于TC35i的报警模块设计,中心服务器报警管理系统的数据库设计和软件设计。最后给出了管理系统运行界面及其实际运行结果,报警系统能够稳定良好的运行,软件界面友好,报警实时性高,降低了电梯故障时间。     

基于有向滑动时间窗的报警动态选择算法

针对现有报警选择方法在实时性和精确性方面存在的不足,提出一种基于有向滑动时间窗的报警动态选择算法。依据历史关联结果的趋向特征,动态调整每个时间窗内报警抽取的概率,向历史关联强度高的时间窗分配更高的抽取概率,提高报警关联的效率和准确性。仿真结果表明,该算法在实时性上远高于报警全选方法和随机选择方法,在关联精度上优于随机选择方法。     

基于均衡性和可达性的高速铁路列车停站方案优化

为了兼顾高速铁路的速度优势和旅客出行的方便,从列车停站数量的均衡性和区间的可达性出发,建立高速铁路列车停站方案的非线性多目标优化模型。结合模型的特点,设计了具有自适应性的遗传退火算法。自适应遗传算法控制全局的寻优方向,模拟退火的Metropolis邻域搜索策略提高算法的邻域搜索能力,可以快速搜索高质量的解。最后用2015年京沪高速铁路数据进行验证,并用得到的停站方案与原停站方案进行对比。结果表明：优化方案中开行列车的停站数量更加集中,停9站和停10站列车占开行列车总数的71.8%,显著提高了停站方案的均衡性;可达性提高约2.32%。     

基于优先经验回放可迁移深度强化学习的高铁调度

高铁行车调度是一个复杂的多阶段序列决策问题,需要考虑列车、线路设备等条件,且决策空间随问题规模的增大呈指数增长.而深度强化学习(DQN)兼备强大的搜索和学习能力,为高铁调度提供了新的解决方案,但存在经验利用效率低、迁移能力差等问题.本文提出一种基于优先经验回放可迁移深度强化学习的高铁调度方法.将包含股道运用计划等约束的高铁调度问题构建为多阶段序列决策过程,为提高算法的迁移能力,提出一种新的支持源域和目标域共享的状态向量和动作空间.为提高经验的利用效率和算法的收敛速度,设计了一种融合优先经验回放的深度Q网络训练方法.以徐兰线小规模案例为源域问题的经验学习实验表明,所提算法的经验利用效率和算法收敛速度优于传统DQN算法,并可适当增大优先级指数和调节权重参数以改善其收敛性能.以京沪线繁忙路段的晚点案例为目标域问题,本文提出的在线决策算法相比于经典的混合整数规划算法,决策时间平均减少约75$%$,且在近77$%$的案例中,总晚点时间的性能损失在15$%$以内.     

OpenGL环境下利用MATLAB函数实现三维地形建模

高速铁路运行工况三维可视化研究是高速铁路建设的一个重要课题,而建立真实反映地形地貌的三维实体模型是此课题研究的基础。论文从实际工程背景出发,提出了地形建模的“顶点后处理法”,即通过MATLAB语言与C/C++语言的接口,利用MATLAB强大的数据处理功能,对地形表面数据点进行特定处理以后,再用OpenGL函数命令,建立三维地形模型。通过实例分析证明,此方法简单、方便、有效。     

基于闭塞区间的高速列车运行时间与节能协同优化方法

提出了一种高速列车运行时间与节能协同优化方法.针对由动态调度层、优化控制层、跟踪控制层组成的列车运行控制与动态调度一体化结构,设计了面向动态调度层和优化控制层的列车运行时间调整策略和节能速度位置曲线.基于高速铁路闭塞区间,建立了列车区间模型和列车速度曲线节能优化模型.利用模型预测控制方法对列车区间运行时间进行调整,优化列车总延误时间;根据调整后的区间运行时间设计列车运行优化速度位置曲线,减少列车运行能耗.仿真算例验证了设计的运行时间与节能协同优化策略的有效性.     

A combined analysis of plant connectivity and alarm logs to reduce the number of alerts in an automation system

A process alarm arises when normal operation limits are exceeded and an alarm management system alerts the operator of a process plant. Due to the material, energy and information flow in a plant, single disturbances can cause multiple consequent alarm messages, and the alarm messages may overload the operator by presenting many redundant alarms. This undesired situation is called an ‘alarm flood’. In such situations, the operator might not be able to fulfil his required tasks to keep the plant within safe operation limits and to find the root cause of the disturbance. The aim of the work presented in this paper is to reduce the number of alerts presented to the operator. If alarms are related to one another, those alarms should be grouped and presented as one alarm problem. For the implementation of the concept, a software prototype has been developed to perform this reduction automatically. The analysis process starts with the alarm history which is a log containing all past alarm messages. This is combined with the plant topology of the controlled system and a set of rules. The rules describe typical interrelations between alarm messages which have a common cause. The combination of these three elements yields an effective alarm management strategy that can help plant owners and operators to comply with standards for alarm management such as ANSI/ISA 18.2 (2009) and EEMUA 191 (2007) which set limits on the number of alarms per unit time for an operator. The effectiveness of the approach is illustrated by two industrial examples where a significant reduction of alarms has been achieved.     

基于虚拟现实的高铁在坡道地段的运动仿真

在坡道地段的运动仿真是高铁在整个运动仿真中的重要部分.为了研究高铁在坡道地段的运动仿真,本文提出了基于虚拟现实的高铁运动仿真模型.首先构建高铁模型和地形;然后将高铁抽象成绳体模型,从动力学角度分析高铁在坡道地段上的受力情况和运动状态;最后在虚拟现实引擎Unreal Engine中进行相关蓝图节点的连接,利用其提供的完整套件、实时高逼真的渲染效果,将其应用在高铁的仿真中.对研究高铁线路选取设计、模拟运行以及列车速度等参数和地形的适应关系等提供了很好的手段和方法,使模拟效果与列车实际运行状态最大程度匹配,同时也给相关的其他研究提供了参考.     

基于ZigBee技术的索道风速自动测量系统的设计与实现

为解决索道风速检测系统存在的问题,采用基于ZigBee技术的XBee-Pro模块,提出了一种新型索道风速自动测量系统的方案。该系统能够实时监测索道运行环境中的风速,实现风速的实时显示和超限报警,避免风速超限造成的人员和索道系统的损害。该系统的研发提升了索道运行环境检测的智能化水平,可广泛应用于各种索道和其他系统的风速检测中。     

面向高铁站的热舒适度和能耗综合预测

针对高铁站这类半封闭建筑的热舒适度影响因素众多,影响机制复杂以及热舒适度与能耗存在背反等问题,提出了基于机器学习的高铁站热舒适度与能耗综合预测方法。首先采用传感器数据捕获及Energy Plus仿真两种方式对高铁站室内外状态、多联机及热交换机等控制单元及热能传导环境进行建模;其次提出影响高铁站热舒适度的八类因素——多联机开启台数、多联机设置温度、热交换机开启台数、客流密度、室外温度、室内温度、室内湿度和室内二氧化碳浓度,并设计424种模型运行工况以及3 714 240个实例;最后设计6种机器学习模型——深度神经网络、支持向量回归、决策树回归、线性回归、岭回归和贝叶斯岭回归,来对高铁站室内热舒适度和空调能耗进行有效预测。实验结果表明,6种机器学习模型中决策树回归预测模型能够在较短的时间内获得最优的预测性能,其平均均方误差低至0.002 2。所得研究成果可直接为下一阶段的温控策略提供主动预判的环境状态参数并实现实时决策。     

基于单片机的铁路道口报警系统

本深题主要研究的是在单片机控制下实现铁路道口的安全报警系统。系统采用MC9S12XS128MAA单片机为平交道口自动报警系统的控制核心,通过安装存离道口不远处的铁路两旁的红外埘射传感器检测点,感应到车厢信息形成检测序列,经过信号处理用CAN总线通信协议进行数据传输,单片机接收到数据,经处理后控制道口交通灯以及语音报警模块,来提醒过路行人和车辆。同时道口栏术自动关闭确保过往行人及车辆的安全。列车驶离道口后,系统会自动打开栏木并停止报警,保持道口畅通。     

变速风力发电机组最大风能追踪与桨距控制

针对变速变桨风力发电机组(Variable Speed Variable Pitch,VSVP)如何在低风速时最大限度捕获风能以及在额定风速以上稳定输出功率进行研究。低风速时在传统风能追踪控制策略的基础上,提出通过改变最优增益系数来追踪最佳风能利用系数的自适应转矩控制策略。在额定风速以上,依据风机空气动力学原理、风轮扫及面内风速风切特性,提出基于桨叶方位角信号的独立变桨距控制策略。该策略通过权系数将统一变化的桨距角转化为3桨叶独立变化的桨距角。以国产某2 MW风力发电机组为验证对象,基于Bladed软件平台对所采用的控制策略进行仿真验证。结果表明,相对传统控制,所提出的控制策略在低风速时能够更好的追踪最大功率点。额定风速以上时,使风力发电机组能够在额定转速下保持稳定的电功率输出。