用于闪电瞬态电场测量的高速采集系统设计

利用A/D转换芯片AD9057和基于Pockels效应的闪电电场传感器设计了一个闪电瞬态电场测量的高速采集系统,给出了高速采集系统的硬件电路和软件程序设计流程图。该系统主要包括:闪电电场传感、高速A/D转换、数据存储、数据处理。通过对闪电电场高速采集系统的硬件和软件设计,解决了数据采集过程中存在的高速A/D转换的速度与低速智能管理的速度不匹配问题,实现了带宽为0~10MHz的闪电瞬态电场信号采集。     

卫星与地基闪电探测资料在闪电活动研究中的综合应用

利用闪电探测资料研究闪电放电特性及其活动特征,对于雷电灾害的监测和预警具有重要意义。卫星闪电探测不受下垫面条件限制,可观测覆盖区域内的总闪电,但无法区分云闪与地闪,地基闪电探测以定位地闪为主,且二者探测原理不同。本文分析了卫星与地基闪电探测在观测目标、定位精度和探测率等方面的差异;在此基础上,利用卫星闪电成像仪TRMM LIS与我国国家雷电监测网资料,提出一种结合星地同步闪电观测数据的闪电活动分析方法,该方法对两种资料中时空特性较为相近的探测单元进行匹配处理,通过聚类算法得到闪电信息;利用该方法分析了我国西南地区2008~2014年的闪电分布特征。结果表明:该方法可有效获得观测区域的闪电信息,且从气候与地形因素等方面可对分析结果给予解释;下一步结合静止卫星闪电探测资料,可从数据匹配误差上获得改进,同时可将多源闪电观测资料结合的方法扩展到更多应用。     

一种高效的背景重建与更新算法研究

为了实时准确地重建出背景,提出了一种基于帧间差分的背景重建算法.该算法等间隔采样视频帧.然后对视频序列进行帧间差分,对得到的差分图像分块处理,通过比较各子块的亮度与能量均值,将各帧中满足要求的子块进行组合,从而快速地重建出背景.当背景发生整体或局部变化时,该算法能够快速地检测出背景变化,并采用相应算法实时更新背景.实验结果表明,该算法能快速、准确地重建出背景,从而能够完整地提取场景中的运动目标.     

ADTD雷电定位仪运行状态实时监控系统设计

文章主要介绍了针对ADTD型闪电定位仪设计的运行状态实时监控系统,该系统可以将其检测数据和监控信息实时发送到台站的监控处理中心,达到对设备运行状态监控的目的,从而实现对台站闪电定位仪运行状态的实时监控。     

高速立体视觉与机械运动异常动作三维检测

建立了高速立体视觉系统,实现了高速周期性机械运动的500帧/秒实时检测,可以对高速运动中瞬间发生的异常动作进行智能检测,并且自动保存该时刻的高帧率图像.为保证高速处理,提出了利用周期相位提取理论创建特征样本库的方法,建立了2套图像与特征样本空间;同时提出了双目高速视觉实时检测算法,可以在2 ms内同步完成双目相机的图像匹配、异常动作检测和自动录像功能.为计算异常动作的空间位置,利用双目立体视觉计算异物的三维运动轨迹.实验使用缝纫机的机械部分模拟约12 Hz的高速周期性机械运动,本系统可完成双目视觉的实时检测和三维轨迹追踪,结果证明了高速立体视觉系统和检测算法的有效性.     

应用HSV和SVM算法的纸币清分系统设计

通过分析纸币特征,提出利用基于改进色彩空间转换算法作为纸币特征提取,利用支持向量机作为纸币分类器的方法,将并由此为核心算法设计了一种成本低廉的新式纸币分类器械.主要结构是以MCU为核心控制,通过颜色传感器进行特征信息采集,利用改进HSV算法和SVM作为决策算法,控制机械结构进行纸币清分,利用LCD进行显示,完成阶段识别任务后,将清分数据上传至管理信息系统进行管理.实验结果表明,此系统能够完成对于纸币的实时清分、结果显示、数据存储等功能,对于第五套人民币识别具有较高的鲁棒性,该机电系统价格低廉且具备良好的使用性能.     

遥测信号及实时信噪比高速同步数据采集系统设计

提出了一种具有多路、多类型的遥测信号及实时信噪比信号采集、存储及显示系统的设计及实现.该系统选用FPGA作为整个系统的主控制器,利用多块大容量FLASH存储芯片实现了信号的高速同步采集.详细介绍了信噪比数据、模拟量数据与数字量数据的编帧结构和数据采集存储过程,解决了数据的远距离传输问题.系统采用CY7C68013来实现USB接口的高速数据传输,支持热插拔,使用方便灵活.     

空间动态目标点坐标高帧图像测量相机

为了提高光学三维动作捕捉系统测量结果的动态特性,设计了高帧空间坐标测量系统。实现了高帧多运动目标空间坐标的实时测量。系统采用高帧的CMV300传感器采集图像数据,用高速大规模FPGA作为逻辑控制管理芯片,设计了一种与图像传输帧率同步的高速空间坐标测量算法。利用嵌入式千兆网将坐标测量结果快速传送到上位机实现实时三维构建显示和存储。测试结果表明:该系统运行稳定,帧率为480帧/s,计算动态MARK标志点每帧200个以上。     

京沪高铁沿线闪电活动的时空分布特征

利用搭载于卫星上的闪电探测仪所获取的8a闪电资料,对京沪高铁沿线闪电活动的时空分布进行了研究。结果表明,京沪高铁沿线的闪电活动呈现出明显的季节变化和日变化:其主要发生在4～9月,其中6～8月为闪电活动最集中的季节,7月为闪电活动的峰值月份,10月以后闪电活动迅速减少,11～3月,基本没有明显闪电活动;下午和前半夜高铁沿线闪电活动比较频繁,后半夜、早晨和上午时段闪电活动相对较少。京沪高铁沿线的闪电密度分布可分为3个区段:从上海虹桥站至江苏南京段为第一区段,其闪电活动相对较少,闪电密度约为4～8fl/km2/yr;从安徽蚌埠至山东济南为第二区段,是京沪高铁沿线闪电活动密度最大的区域,其闪电密度在10～21fl/km2/yr;京津冀区域内的京沪高铁沿线为闪电活动的第三个区段,是全线闪电活动的次高发区,其闪电密度在6～8fl/km2/yr左右。济南站也是全线闪电活动最多的区域。     

基于多任务学习的视频异常检测方法

针对异常事件位于图像前景的某个局部区域,且背景区域对于异常检测存在干扰的问题,提出了一种多任务异常检测双流模型,模型架构包含未来帧预测网络和光流重构网络。首先利用前景检测算法获取自然图像和光流图像的目标区域,再将选取的区域送入到编码-解码网络完成未来帧预测和运动重构,对运动特征和表观特征进行提取,最后,使用深度概率网络给出的概率值作为判断异常的决策,并与重构损失及预测损失相结合来判断视频的异常性。本文针对大型场景的3个视频监控数据集(UCSD行人数据集、Avenue、Shanghai Tech)对本文提出的模型进行了异常性评估,所提出的方法在3个数据集上的AUC值分别为97.4%,86.4%,73.4%。与现有工作相比,本文的模型架构简洁且易于训练,异常检测结果更加准确。     

雷电天气监测与雷电回波特征分析

为了解决雷电天气的实时监测与雷达回波的识别问题。文章利用2015-2018年雷电监测数据和雷达拼图数据,对江西宜丰和上高县的雷电天气和雷达回波特征等进行统计和对比分析,得出近年来,宜丰和上高县雷电活动次数逐渐增多,强度逐渐增强;飑线回波带是造成宜丰和上高县雷电的重要回波系统,尤其是回波带出现弧形弯曲,形成弓状回波带时,雷电天气更加明显;超级单体回波是造成宜丰和上高县区域雷电的重要回波系统;雷电监测可以通过“宜丰雷电监测产品自动显示与预警系统”发布。     

雷电数据产品的开发应用技术思路

通过使用雷电探测定位系统、卫星云图和雷达回波图像等资料,针对雷电数据进行技术分析。雷电探测定位系统在输配电线路、灾害性天气、森林防火等方面应用范围十分广泛,本文采用雷电数据实时进行质量控制,将数据处理成雷电分时图、三维立体图、卫星云图＋雷达回波＋雷电数据合成图等图像产品,为雷电预测预报提供了方便,并制定了雷电数据产品的文件命名规定和格式,以及雷电数据产品的叠加显示方式。     

基于雷电在线监测系统的新型雷电故障识别方法

在现有的避雷器在线监测系统的基础上,提出了基于该套装置的识别雷电故障和短路故障的新方法,对避雷器地线上的电流特征进行了分析,提出了区分雷击故障和普通短路故障的判据,该方法可靠性高,简便易行,可以利用变电站现有装置进行故障判别,仿真结果表明,该方法能够准确识别雷电故障和普通短路故障,识别的准确性高。     

采用DSP的电视测量跟踪器的研制

采用DSP+FPGA的线性流水阵列结构的数字图像处理器完成目标数据采集和处理,研制了基于DSP的电视测量跟踪器.针对欲测量地标的背景复杂的情况,在图像处理算法上采用基于遗传算法的图像模板匹配算法,有效降低了计算量,提高了匹配精度,取得了较好的实验效果.该算法还具有每帧图像匹配计算时间基本恒定的优点,便于在实际系统中采用.     

基于Matlab的气动加热模拟试验系统

针对高速飞行器的热障问题,提出了一种基于Matlab的气动加热模拟试验系统方案。系统采用PLC作为控制器,运用Matlab辨识控制系统模型,遗传算法给出PID参数,上位机用WinCC实现实时监测与数据报表生成,WinCC和Matlab之间则通过OPC进行通信。实验结果表明,系统能很好地模拟气动加热环境。     

Liqnet: A real-time monitoring network for two-phase flow patterns

Real-time identification of gas-liquid two-phase flow can help fluid systems maintain safe operating conditions. A flow pattern identification method based on a convolutional neural network (CNN) algorithm (after this referred to as liqnet) is proposed in this paper to realize automatic detection and real-time identification of two-phase flow patterns. This paper mainly focuses on solving two problems of CNN algorithm flow pattern identification (1): the experimental samples for two-phase flow classification are few, and (2): the existing methods do not fully consider the real-time nature of two-phase flow identification. Therefore, this paper constructs a two-phase flow database containing 6242 images using data enhancement, proposes a lightweight network liqnet, and compares it with six mainstream CNN models. The results show that liqnet can achieve the highest accuracy (98.65%), has the least amount of parameters (1.3708 M), and can achieve the purpose of real-time prediction (32.11FPS).     

基于B/S模式的运检业务集约数据高质量识别方法

传统的监控运维方法缺乏有效的信息整合和监视,无法实现集约数据高质量识别。为提高数字电网运检业务集约数据识别和监控能力,结合B/S模式,提出基于B/S模式的运检业务集约数据高质量识别方法。结合一体化安全生产管理系统和GIS平台,采样运检业务集约数据的大数据特征,构建运检业务集约设备在线监测模型。结合雷电定位、覆冰监测、电压监测等子系统完成运检业务集约数据的传感信息采样和融合处理。在B/S体系下融合运检业务集约数据,并对其进行集成处理。结合“云大物移智”等技术实现运检业务集约的多源数据融合、分析以及应用处理,将其通过智能网关传输至物联网平台,完成运检业务集约数据高质量识别。实验结果验证了所提方法具有更高的识别精度,提高了电网设备状态在线监测效率和运检业务信息的分析能力。     

高速机械系统运动特性的实时视觉检测技术研究

介绍一种利用高速视觉传感器,对机械系统高速运动进行实时运动特性提取的技术,并搭建高速视觉检测系统,可以对复杂的高速机械设备进行长时间、无接触的运动频率检测。本技术将高速相机视为多传感器系统,对预存储的多周期高帧率图像进行离线处理,设计周期运动特性关键像素点提取算法,以这些像素点为固定的多个子传感器,将图像简化为一维向量,并建立周期运动特性样本序列数据库,实现基于视觉平台的高速机械运动相位和频率检测技术。为验证算法的有效性和系统的稳定性,利用步进电动机带动的旋转装置和缝纫机的机械运动部分进行试验,结果证明了本算法和系统可以正确的提取周期运动特性关键像素点,建立样本数据库,完成高速实时视觉检测。