基于BACnet/IP的设备与实时数据库通信实现

针对不同厂商、不同系统的楼宇自控设备互操作、互通信的局限性,分析了BACnet/IP技术和实时数据库,设计开发了一种基于BACnet/IP技术的实时数据库DasRdb的设备驱动程序。该设备驱动程序采用UDP通信方式,通过调用每个BACnet/IP设备的标准接口函数来驱动实时数据库DasRdb分别进行写操作和读操作,能够有效地实现BACnet/IP设备与实时数据库DasRdb之间的通信,从而使楼控设备的互操作成为可能。现场工程应用表明,该程序的运行契合BACnet的一致性要求,具有简单、高效、精确度高、实时性好的特点。     

近红外分析网络共享平台中复杂工作流实现算法

近红外分析共享平台中的采集工作流是一个以数据为中心的工作流。对系统中复杂采集工作流的跳转执行过程进行了详细分析,针对自由工作流跳转造成的数据和状态不一致性的问题,提出了一个任务执行优先关系算法,计算采集工作流中各个活动任务执行次序关系值,并构造一个执行次序关系树,记录各任务活动的状态信息;在流程回退、撤销、跳转时保证了数据和状态的一致性,较好地实现了跨任务活动的跳转。应用结果表明,此算法能够正确高效地实现复杂流程的跳转。     

流程加工CAN测控网络的应用层协议研究

为提高CAN测控网络的适应性和通信效率,以CAN2.0A技术规范为基础,针对流程加工测控网络的特点,设计面向流程加工领域的CAN总线应用层协议ProCAN。在明确流程加工概念及范围的基础上,分析流程加工测控系统结构模型的特征,提出通信报文的类型,定义标准数据帧仲裁域与数据域的编码格式,并讨论ProCAN协议的通信模式、通信状态、通信异常及长报文误帧重传控制。利用OPNET网络仿真软件进行实验,结果表明,ProCAN协议能实现报文通信,并且具有延时短、实时性强、可靠性高的特点,尤其当网络负载较大时,效果更为明显。     

Biomimetic strain hardening in interpenetrating polymer network hydrogels

In this paper, we present the systematic development of mechanically enhanced interpenetrating polymer network (IPN) hydrogels with Young's moduli rivaling those of natural load-bearing tissues. The IPNs were formed by synthesis of a crosslinked poly(acrylic acid) (PAA) network within an end-linked poly(ethylene glycol) (PEG) macromonomer network. The strain-hardening behavior of these PEG/PAA IPNs was studied through uniaxial tensile testing and swelling measurements. The interaction between the independently crosslinked networks within the IPN was varied by (1) changing the molecular weight of the PEG macromonomer, (2) controlling the degree of PAA ionization by changing pH, and (3) increasing the polymer content in the PAA network. Young's moduli and the maximum stress-at-break of the swollen hydrogels were normalized on the basis of their polymer content. Strain hardening in the IPNs exhibited a strong dependence on the molecular weight of the first network macromonomer, the pH of the swelling buffer, as well as the polymer content of the second network. The results indicate that the mechanical enhancement of these IPNs is mediated by the strain-induced intensity of physical entanglements between the two networks. The strain can be applied either by mechanical deformation or by changing the pH to modulate the swelling of the PAA network. At pHs below the pK_a of PAA (4.7), entanglements between PEG and PAA are reinforced by interpolymer hydrogen bonds, yielding IPNs with high fracture strength. At pHs above 4.7, a “pre-stressed” IPN with dramatically enhanced modulus is formed due to ionization-induced swelling of the PAA network within a static PEG network. The modulus enhancement ranged from two-fold to over 10-fold depending on the synthesis conditions used. Variation of the network parameters and swelling conditions enabled “tuning” of the hydrogels' physical properties, yielding materials with water content between 58% and 90% water, tensile strength between 2.0 MPa and 12.0 MPa, and initial Young's modulus between 1.0 MPa and 19.0 MPa. Under physiologic pH and salt concentration, these materials attain “biomimetic” values for initial Young's modulus in addition to high tensile strength and water content. As such, they are promising new candidates for artificial replacement of natural tissues such as the cornea, cartilage, and other load-bearing structures.     

基于视频数据和传递熵的鱼群信息传递网络构建

鱼群中的个体如何通过信息传递从而达到一致的群体运动状态,至今还没有刻画这一现象的统一数学模型.本文阐述了一种利用视频数据和传递熵构建鱼群中个体间信息传递网络的方法.首先用实验获取斑马鱼集群的视频数据,并采用计算机视觉跟踪的方法获取鱼群中每个个体的位置和运动速度,然后利用传递熵计算个体两两之间的信息传递关系,在此基础上构建了鱼群信息传递网络.通过网络分析,揭示了鱼群中个体间的信息交互个数与信息传播速度之间的关系,进一步发现了鱼群信息传递网络中的频繁子结构.本文提供了一种利用探测时间序列间因果关系建立鱼群信息传递网络的方法,为鱼群信息传递研究提供了一种新的思路.     

网络结构增长的极端学习机算法

针对极端学习机(extreme learning machine,ELM)结构设计问题,基于隐含层激活函数及其导函数提出一种前向神经网络结构增长算法.首先以Sigmoid函数为例给出了一类基函数的派生特性:导函数可以由其原函数表示.其次,利用这种派生特性提出了ELM结构设计方法,该方法自动生成双隐含层前向神经网络,其第1隐含层的结点随机逐一生成.第2隐含层的输出由第1隐含层新添结点的激活函数及其导函数确定,输出层权值由最小二乘法分析获得.最后给出了所提算法收敛性及稳定性的理论证明.对非线性系统辨识及双螺旋分类问题的仿真结果证明了所提算法的有效性.     

基于改进小波去噪和EMD方法的轴承故障诊断

将改进的小波阈值去噪与EMD分解相结合应用于轴承故障诊断中。该方法首先利用改进的小波阈值去噪法对原始信号进行去噪,然后采用EMD方法将去噪后的信号自适应地分解成一系列IMF分量之和,通过能量-相关系数法选取能够反映故障特征的IMF分量进行包络谱分析提取故障频率。实验结果表明该方法能够有效识别故障特征频率。     

结合小波变换的梯度场图像渐进融合算法

基于梯度场的图像融合算法只适用于尺度差异不大于1∶4的多光谱图像与全色图像。针对尺度差异为1∶8的北京一号卫星多光谱图像及高分辨率全色图像的融合问题,提出一种结合小波变换的梯度场图像尺度渐进融合算法。利用小波变换方法将多光谱图像与高分辨率全色图像尺度差异倍数缩小,得到基于小波变换的初级融合,再进行基于梯度场的Poisson图像融合。实验结果表明,渐进融合图像与多光谱图像的平均颜色差异值为23.5,与高分辨率全色图像的平均梯度差异值为2.1,多尺度纹理特征值差异值分别为3.98、10.2、18.9,渐进融合图像与高分辨率全色图像的空间细节和纹理细节吻合程度更好。     

基于无线传感网的智能环境监控系统设计

针对传统环境监控系统存在的缺点,设计了一种新型无线传感器网络的环境监控系统。系统采用分布式融合结构,通过终端节点的多种传感器采集环境信息,终端对信息预处理后实时将信息传输到协调器。协调器融合各终端传感器信息,提取精确信息上传至融合中心,融合中心通过分析数据发布命令给控制中心,控制中心利用单片机驱动电机可以自动或手动控制风机和水泵对环境进行调节和控制。同时,系统还具有自动预警功能。通过验证,该系统稳定、可靠,能广泛应用于不同领域的分布式多点环境监控。     

RGA-D：一种无线传感器网络覆盖优化方法

研究了无线传感器网络覆盖优化问题,针对传感器节点随机部署、分布不均,传统覆盖优化算法一般只考虑网络部署后单次优化的问题,提出基于节点冗余和覆盖集冗余的计算方法,用网络的局部特征表征全局特征,改进了网络覆盖模型。并在此基础上提出RGA-D算法,利用遗传算法计算覆盖集,同时考虑节点和覆盖集冗余度,对网络整个生存期进行全局优化。仿真实验表明,RGA-D算法能在活跃节点数和网络覆盖率之间达到平衡,解决了网络生存期后期容易出现覆盖盲区的问题。