基于物理的海洋场景模拟技术综述

系统阐述海洋场景模拟的发展历程以及当前基于物理的海洋场景模拟热点问题和前沿理论,并对浪花的动态仿真、流体表面重建以及流固耦合等细节增强策略进行详细分析和总结,就实时模拟问题中的加速策略进行了简要论述.     

救援机器人无线局域网控制系统研究

以一种履带式移动机器人作为控制平台,介绍了通过无线局域网对救援机器人进行远程控制的客户端—服务器端系统。构建了基于TCP/IP的机器人远程通讯协议,并采用了一种先进的视频传输技术实现了图像的实时传输,从而实现了救援机器人的无线控制和实时监控。     

基于ARM的救援信息采集传输系统设计

灾害的发生是不可避免的,为了快速有效地开展救援,准确获知灾难现场的情况就显得非常重要.设计了一种基于ARM嵌入式的救援信息采集传输系统方案.该方案以ARM9芯片为核心,配以视频、音频和生命信号等采集模块,可以采集灾难现场的多种信息,改变了以往的比较单一的功能,并且通过无线网络实时地将信息传回服务器,帮助救援人员及时掌握现场情况,有利于积极有效的救援.P     

基于Zigbee通信技术的消防人员定位系统设计初探

在灭火抢险救援过程中,及时准确地获知消防人员的位置及状态是至关重要的。本文提出的观点是:在灭火救援现场构建基于Zigbee通信技术的无线传感器网络,通过计算机信息系统实时获取现场消防人员位置、状态等信息,对保护消防人员生命安全和成功处置灾害事故有着积极意义。     

微小型无线排爆救援机器人系统设计

近年来在全球范围内频发大规模自然灾害,出现多起大规模、大破坏力的地震、海啸、飓风及泥石流等灾害,而灾后第一时间有效地救援成为减少生命财产损失的关键。本文在深入分析研究这一问题的基础上,设计了一种能够在复杂环境、狭小空间实施工作的机器人。该机器人可以替代救援人员进入现场,从事排爆、救援等工作。     

救援环境下基于遥操作的机器人控制系统研究

结合救援机器人作业环境的要求,开发出基于客户端/服务器模式的远程控制平台。该平台实现了通过无线网络实时传输各类数据和控制命令,客户端再现了机器人的工作环境和状态。并在此基础上进行了机器人实时操作测试。从测试实验结果可以看到,目前基于无线局域网进行机器人的遥操作是可行的。     

工程灾害救援环境中仿人机器人下蹲取物动力学分析

根据对仿人机器人的结构特征和下蹲取物步态的分析,将下蹲取物的仿人机器人简化为具有七自由度的六连杆模型,并基于拉格朗日法对其建立了动力学方程,进而计算出仿人机器人各主要关节力矩时间曲线.阐明了工程灾害救援环境中仿人机器人下蹲取物过程各主要关节的受力机理,为仿人机器人的救援行为设计提供基础.     

GPRS和Google Earth在气象灾害应急中的应用

Google Earth是现在非常流行的三维虚拟地球软件,可以提供全球范围内丰富的遥感影像资源,且具有很强的显示、查询和分析功能,普遍应用于许多行业领域中。保定市气象灾害应急指挥系统利用Gprs结合Google Earth实现了气象灾害现场气象信息的实时显示,救援路线的跟踪,灾害现场的图片信息的定位显示,成为气象灾害应急工作的得力助手。     

基于数字孪生理念的复杂建筑消防安全疏散动态分析

为提高复杂建筑火灾的精确模拟,进行疏散方案的实时优化,用数字孪生技术构建高层复杂建筑三维数字镜像模型,利用仿真软件,通过耦合火源点、排烟、喷淋等因素,分析复杂建筑的安全性和消防安全疏散问题。在构建的模型基础上,阐述数字孪生框架下物理实体和虚拟空间的安全疏散动态思路。采用数字孪生技术搭建丰富的实验环境,运用火灾仿真软件Pyrosim,结合火灾发展态势与火场人员位置进行基于数字孪生的消防安全动态疏散研究,研究新方案可以配合消防部门进行快速响应,为被困人员提出基于现场火势的撤离指引,改善目前建筑物疏散路线无法按照火势演变状况动态的进行、且无法兼顾人员位置的缺陷。     

消防侦察机器人的设计与实现

为了减少火灾侦察过程中消防人员伤亡及提高侦察效率,设计研发了一款消防侦察机器人。该机器人采用带翻转臂的双履带车体作为移动载体,机身上搭载了云台摄像机、防水喇叭、轮廓指示灯带、发光导向绳、应急救援储物箱等设备。消防侦察机器人利用搭载的云台摄像机将火灾火情、被困人员等现场情况实时传输至外场监控系统,同时通过防水喇叭、轮廓指示灯、发光导向绳为火灾被困人员指引逃生路线。试验结果表明,该款消防侦察机器人能够成功完成消防侦察和救援疏散工作,有效降低消防人员的伤亡,显著提高消防侦察救援效率。     

基于避险设施的火灾救援及避灾路线算法

以VC#.net、SQL Server 2008和地理信息系统为平台,对矿井地图进行了具有地理属性开发的研究,建立了图形库、数据库、方法库和知识库,并构建了基于避险设施的矿井火灾应急救援系统。对矿井火灾进行了实时在线模拟,分析和预测了火灾动态发展趋势,实现了矿井火灾烟流传播和最佳避灾路线的动态可视化显示功能。引入安全性、通行效率等因素对灾后巷道通行能力的变化进行修正,制定了基于避险设施的最优避灾路线选择原则和"理想—可行—逃生"等级路线。利用堆栈数据结构对Dijkstra算法进行改进,提高了在线运算速度。该系统已应用到潞安常村煤矿。     

矿山应急救援系统

为有效控制煤矿灾害事故的进一步扩大,减少人员伤亡和财产损失.采用现场分析和软件开发的方法,根据"开滦集团国家级矿山应急救援基地"的实际需要,将网络地理信息系统(WebGIS)引入矿山救援中,利用MapGuide平台,结合应急救援流程开发完成了矿山应急救援管理指挥系统.结果表明:该系统能够分析处理大量现场数据,将实时监测的数据用于分析决策中,对井下危害程度进行评价;能及时启动应急救援程序,将应急救援流程化,从而有效控制危险源.该系统为有效实施应急救援提供了保障,具有重大的实际意义.     

南水北调中线电子渠道平台研究及应用

以南水北调中线工程水力学分析和工程信息管理为背景,将基于GIS的电子渠道与长距离复杂内边界的非恒定流数学模型相耦合,建立了一个集工程参数管理和水力学模拟分析为一体的电子渠道平台.基础数据层、平台层和应用层的三层结构化设计方法和Windows多线程与信号同步技术,保障了GIS平台上的水力学模拟和计算结果的实时动态展示,为大型调水工程的数字化管理和运用研究提供了一个有效方法.     

基于目标识别与避障的煤矿救援机器人自主行走

煤矿救援机器人是在煤矿井下恶劣环境中完成救援工作的特种机器人,采用双目视觉系统确保对环境信息实时感知以实现目标识别与障碍物识别,进而实现自主行走.与地面环境相比,煤矿井下环境恶劣,特别是灾后环境更加恶劣,为了使煤矿救援机器人实现煤矿井下环境识别和避障以达到自主行走,该文提出基于运动视频的光流场目标视觉识别方法,实现机器...     

芳烃抽提过程动态模拟系统的实现

建立了工业芳烃抽提装置的动态模拟系统,超实时模拟了开停车过程、正常工况和事故状态下的动态现象。模拟结果应用于工厂并取得了良好效果。在模型闪蒸计算中,引入了适合于动态模拟的定容闪蒸模型算法。该模型中压力由物料平衡、热量平衡及相平衡联解求得。同时应用“超理论级”的概念,算法求解采用“双层法”确定相平衡方程的参数,既保证了计算的精确度和稳定性,又符合动态模拟快速的要求。实践证明开发的全流程动态模拟系统,能较真实地反映装置开停车及事故状态的动态效果,不仅可用于操作人员的现场培训,而且可用于操作人员进行生产工艺设计优化和控制方案设计研究。     

未知环境下基于VFH+物理仿真耦合模型的机器人避障

针对传统机器人避障实验流程繁琐、实验成本高等问题,基于改进的向量场直方图算法建立算法模型,再将算法模型与动态仿真(Simulink)模块下建立的物理仿真模型相耦合,实现耦合模型的机器人避障仿真.基于改进前后两种算法的耦合模型,控制相同机器人在同一障碍物环境下进行避障实验.研究结果表明:该模型成功实现了未知环境下机器人系...     

机器人动态过程的模型跟随自适应控制

为适应近代机器人的高运动性能要求,必须进一步提高机器人的动态控制水平。为此,本文提出了一种模型跟随自适应控制系统及计算机算法、并进行了模拟研究。结果表明了所提出控制算法的有效性及对机器人运动过程中动态特性变化的适应性。由于不包含参数估计器、从而提高了实时自适应性能。     

面向灾害蔓延仿真的元胞自动机通用模型

为模拟灾害蔓延而建立的元胞自动机模型种类繁多,但尚无一种通用的建模方法。基于此提出了一种面向灾害蔓延仿真的元胞自动机通用模型。首先,通过解析灾害蔓延机理和理论模型,根据灾害动态发展变化过程的相似性,将灾害蔓延分解为灾害量集、时空邻域集、判定规则集、更新规则集4个部分;其次,采用元胞自动机的建模方法将4个部分重新组合,构建灾害蔓延的元胞自动机参数计算仿真模型;最后,利用所提方法改进了A.Ohgai的城市火灾蔓延模型,并进行了实例验证分析。研究结果表明：所提模型只需输入环境数据和灾害起始扰动,就能得到灾害模型中的各项动态参数,可为多种灾害蔓延仿真提供通用建模方法和实现模式。     

降雨型滑坡现场模拟试验研究

通过现场模拟人工降雨条件下诱发滑坡,在整个过程中,对坡面裂隙、土体深部位移、孔隙水压力、地表径流等进行实时监测,探求在降雨情况下的滑坡成灾特征及机理.试验得出了土体抗剪强度指标、滑动面形态特征等物理力学参数.降雨使土体吸水饱和,渗透性降低,抗剪强度降低,进而产生边坡失稳.通过数值模拟,得到降雨入渗过程中边坡稳定性、应力场和位移场的变化趋势.流一固耦合情况下边坡稳定系数比非耦合时降低5%,说明动水力对降雨型滑坡具有影响作用.     

灾后救援机器人的设计研究

针对在地震等灾后的复杂环境中,传统的救援方法工作效率低、容易造成二次事故发生的弊端,提出了一种灾后救援机器人系统设计,系统由远程监控站和机器人主体两部分构成,远程操作控制台主要负责接收机器人回传的现场信息并据此远程监控和遥控机器人下一步的行动,机器人主体包括智能控制系统、运动控制系统、数据通信系统和传感器采集系统,通过...