大坝智能化安全监测新技术简论

提高大坝安全监测的智能化、标准化，增强传感器布置优化的可操作性等是大坝安全监测技术发展所迫切需要解决的问题．材料科学、数学、力学、人工智能、信息技术与传统大坝安全监测技术的多学科交叉渗透已成为大坝安全监测领域新的研究方向．智能传感器、传感器的网络化在解决上述问题中表现出的强大功能，在大坝安全监测领域已引起广泛的关注．人工智能强大的功能和解决某些问题的独特手段，正在加速监测技术高度智能化的进程．文中在对大坝安全监测传感器、数据采集装置的研制以及布置方案拟定等的研究现状进行综述的基础上，从智能传感器、现场总线控制系统和传感器网路化以及布置优化等几个方面，介绍了大坝安全监测技术新趋势和发展方向，并简述了人工智能技术在提高大坝安全监测水平中的应用前景．     

采用压缩感知和GM(1,1)的无线传感器网络异常检测方法

针对当前无线传感器网络(WSNs)异常检测算法的检测准确率较低同时影响网络能耗均衡的问题,提出了一种基于改进压缩感知(CS)重构算法和智能优化GM(1,1)的WSNs异常检测方法。首先,通过建立双层异质WSNs异常检测模型,并采用压缩感知技术对上层观测节点收集到的下层检测节点温度测量数据进行处理,同时结合温度数据稀疏度未知特点,构造有效的稀疏矩阵和测量矩阵,并重新定义测量矩阵正交变换预处理策略,使得CS观测字典满足约束等距(RIP)条件;其次,重新定义了离散蜘蛛编码方式,蜘蛛种群不断协同进化,以获得稀疏结果中非零元素的位置信息,利用最小二乘法得到非零元素的幅度信息,实现了对未知数量检测节点数据的精确重构。在此基础上可以由蜘蛛种群迭代进化得到优化后GM(1,1)的参数序列,通过检测参数序列的相关阈值来判定节点是否发生异常。实验仿真结果表明,与OMP-IGM等异常检测方法相比,该方法的异常检测准确率提高了约7%~33%,网络能耗降低了约18%~43%。     

卡尔曼滤波与离散型数值积分相结合的示功图位移计算研究

为解决利用加速度传感器计算油井示功图的难题,提出一种卡尔曼滤波算法与离散型数值积分算法相结合用于油井示功图的位移计算和析出位移周期。卡尔曼滤波算法既过滤了加速度信号的噪声干扰,又保持了加速度信号的原始形状特征。位移周期的准确析出保证了位移计算原始数据的正确性。离散型数值积分算法可使位移测量的相对误差小于1％,满足了示功图精度的要求,适用于不同冲次的井型。     

一种无线传感器网络的传输路径规划算法

针对层次不多的树型拓扑结构无线传感器网络,介绍了一种根据ID格式选择传输路径的路径规划算法,该算法可使无线传感器网络中各节点到达sink节点的路径最优。经在温度传感器中应用,证明该算法切实可行。     

基于节理岩体损伤本构的洞室位移反分析研究与应用

基于对洞室位移反分析中开挖扰动区处理方法的总结分析,探讨将节理岩体损伤本构应用于反分析研究中的实现方法。通过FLAC3D预留的二次开发接口,修改其内置应变软化模型的数值计算格式,即对位于屈服面以外的应力点采用修正应力张量分量的方式替代主应力修正的方式,使修改后的本构模型可适用于各向异性的节理岩体,同时结合FISH语言编制的节理裂隙几何参数随开挖过程的演化程序实现对节理岩体等效柔度张量的更新,从而完成节理岩体损伤本构的FLAC3D二次开发。采用基于支持向量回归机与PSO-DE优化算法的增量位移反分析方法,应用该本构模型对思林水电站地下厂房围岩参数进行反分析。研究结果表明:对于开挖于含成组展布且相对结构尺寸为小量的断续节理岩体内的地下洞室位移反分析问题,将节理岩体损伤本构引入其中是一个很好的尝试,扰动区内围岩的等效弹模平均降低约为20.13%,计算增量位移值与量测值的相对误差在7.54%~16.56%,反分析成果是合理和可靠的。     

无线传感器分簇网络实验系统设计

针对无线传感器网络分簇算法验证,设计了分簇网络实验系统。系统中无线网络节点计算能量消耗,通信报文传输节点消耗能量值和分簇节点标记,主机节点依据数据实时绘制分簇网络结构和能量消耗分布图,并计算总消耗能量,对分簇算法进行评估。系统经试用,对分簇算法设计与优化有重要的作用。     

飞机修补结构的相容位移分析

以飞机修补结构分析为背景,讨论了适于修补结构快速分析计算的相容位移方法．用此方法,对某典型修补结构进行分析计算,讨论了铆钉直径、补强板与蒙皮板的厚度比、切口大小和补强板边距变化对补强区应力变化趋势的影响,得到了一些对修理结构有一般意义的研究结果     

基于Tan-Sun变换的不对称磁信号检测研究

电缆中由于三相电流之和为零而无法通过电流传感器测量出各相芯线的电流值,可利用电缆表面对称安装的3个磁传感器所测量的磁感应强度对其进行间接计算.然而当电缆的三相芯线位置不对称时,即使三相电流是平衡的,所测得的3个磁感应强度却是不平衡的,从而不利于分析与计算.为了解决上述问题,本文将Tan-Sun变换方法应用于三芯位置非对...     

基于自适应平方根UKF的微机械传感器融合航姿估计

提出一种新的基于自适应平方根UKF的微机械传感器组合姿态测量系统.该系统采用3轴微机械陀螺积分得到姿态角,采用3轴微机械加速度计测量重力矢量得到俯仰角和横滚角,分别校正俯仰漂移和横滚陀螺漂移;采用磁强计得到航向角,并与陀螺积分角度融合校正航向陀螺漂移.跑车实验结果表明,基于自适应平方根UKF算法可实时估计机动加速度干扰,并在融合滤波器中进行补偿,能够有效去除车辆机动加速度干扰,姿态角估计精度在±0.6°以内.     

移动焊接机器人坡口自寻迹的切入角算法

为正确建立位姿调整轨迹规划的坐标系,研究了移动机器人在自寻迹过程中的关键问题--切入角的计算.结合工程应用实际,基于激光视觉传感器并根据不同的焊接坡口形式提出了3种切入角算法,同时分析了每种算法的利弊和适用场合,并重点讨论了激光视觉传感器扫描坡口方式的切入角算法.该算法不严格依赖坡口加工精度,也不需要知道确切的坡口形式,提高了算法的实用性和可靠性.试验结果表明,所提出的3种切入角算法是切实有效的,能够满足实际焊接工程需要.