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作者：华震东北石油大学

学位级别：硕士

法布里-珀罗干涉(Fabry–Pérot Interference,FPI)技术在高精度振动测量中占有重要地位。通过调制和解调干涉信号或使用光纤F-P干涉二次反馈技术可提高测量的精确度。所以,将得到的光纤F-P干涉信号的功率方程进行处理,使其达到上述效果... 详细信息

法布里-珀罗干涉(Fabry–Pérot Interference,FPI)技术在高精度振动测量中占有重要地位。通过调制和解调干涉信号或使用光纤F-P干涉二次反馈技术可提高测量的精确度。所以,将得到的光纤F-P干涉信号的功率方程进行处理,使其达到上述效果,从而实现振动位移的测量。根据光纤F-P干涉的理论模型,研究光纤F-P干涉的功率方程,此功率方程与物体的微振动存在特定关系,并将其作为理论依据,通过平方运算使原始光纤F-P干涉信号的条纹数量加倍,推导出振动微位移的方程,并简要了平方运算的原理和振动微位移重构的原理。对不同变量(物体的运动振幅以及物体的运动频率)情况下的F-P干涉信号做仿真分析,并讨论了振动位移对F-P干涉信号的影响,包括振动位移大于激光半波长和振动位移小于激光半波长的情况。通过仿真和实验,确定有关变量与F-P干涉信号波形之间的关系。基于多重希尔伯特变换的原理。将平方运算与多重希尔伯特变换技术相结合,用多重希尔伯特变换的原理对F-P干涉信号运用平方运算后的信号做重构处理,所得结果相比较于基于多重希尔伯特变换的振动测量提高了精度。并在平方运算的基础上延伸出偶次幂运算,提出了一种在振动位移小于激光半波长情况下的微位移测量方法,对于待测物体振动位移小于激光半波长下的F-P干涉图形,进行偶次幂运算,使其在反转点之间出现完整的F-P干涉条纹,选取两反转点之间完整的F-P干涉条纹做多重希尔伯特变换,重构出物体的微振动。

关键词： F-P干涉平方运算多重希尔伯特变换振动测量光纤传感器

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基于自相关和混沌振子的超声波液位检测

基于自相关和混沌振子的超声波液位检测

作者：张驰东北石油大学

学位级别：硕士

油田在固井作业时，需要用水罐车给泥浆注水并监测水的配注情况，传统的做法是采用人工测量法，由于现场的水罐过高，工人爬到罐顶有一定的安全隐患，而且水罐与车之间紧密相连，没有缝隙，不能从底部监测液位情况，因此采用非接触式测... 详细信息

油田在固井作业时，需要用水罐车给泥浆注水并监测水的配注情况，传统的做法是采用人工测量法，由于现场的水罐过高，工人爬到罐顶有一定的安全隐患，而且水罐与车之间紧密相连，没有缝隙，不能从底部监测液位情况，因此采用非接触式测量，在容器壁上用超声波液位检测装置观测液位。进行液位检测时，环境干扰因素很大，超声波的回波信号通常被噪声所掩盖，观测的结果有误差。相对噪声而言，超声波回波信号极其微小，很难提取出来，这严重的影响了检测的精度和准确性，我们应该寻找出从背景噪声中检测出有用信号的方法，提取超声波回波信号的检测方法问题。针对在背景噪声干扰下的微弱信号检测，研究自相关算法来提取有用信号，由于单次自相关检测微弱信号后还会有噪声的存在，对单次自相关改进，提出双重自相关算法，Matlab仿真结果表明双重自相关算法比单次自相关算法检测微弱信号能力强。介绍了基于混沌振子的微弱信号检测方法，引入了混沌的概念和混沌的动力学特性，主要利用混沌系统对初始条件敏感的特性，通过观察相轨迹图的变化来检测微弱信号。研究单Duffing振子系统的微弱信号检测原理，由于微弱信号小，噪声干扰强，使系统的相轨迹仍然在混沌态，会令系统产生误判和不稳定的问题。对单Duffing振子系统进行改进，提出双耦合Duffing振子系统。两种Duffing振子系统仿真比较可以看出，改进后的双耦合Duffing振子系统检测微弱信号能力更强。为了提高检测性能，提出了自相关方法和混沌振子系统相结合的测量方法，充分利用自相关法和混沌方法抑制噪声的能力，组成了混合测量系统。介绍了这种混合测量系统检测微弱信号的步骤，把这种混合系统用在超声波液位检测中，通过检测的数据表明，此方法提高了检测精度。

关键词：自相关混沌振子微弱信号超声波液位检测

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基于地理信息系统和优化算法的油田电网规划

基于地理信息系统和优化算法的油田电网规划

作者：王金龙大庆石油学院

学位级别：硕士

油田电网规划是对油田内的变电所和供配电线路规划,对油田电网建设有着重要作用。此类规划涉及多种因素,特点是具有多目标性、不确定性、非线性和多阶段性。以往工作人员多依靠经验和简单的计算来解决这类问题,很难挑选出较为合理的方... 详细信息

油田电网规划是对油田内的变电所和供配电线路规划,对油田电网建设有着重要作用。此类规划涉及多种因素,特点是具有多目标性、不确定性、非线性和多阶段性。以往工作人员多依靠经验和简单的计算来解决这类问题,很难挑选出较为合理的方案。本课题运用地理信息系统(GIS)和数学优化算法对油田电网规划的问题进行了较为深入的研究。首先建立了油田配电GIS系统,该系统具有图形显示功能、空间查询统计功能、数据维护功能、电网分析功能和设备档案管理功能。结合油田配电GIS系统,又开发了油田配电网优化软件,该软件具有包括电网潮流计算、网络重构、网络无功补偿、配电网后台信息管理等多项功能。两套系统相辅相成,从而提高了配电网规划的质量和效率。文中进一步探讨了网络拓扑结构分析算法、拓扑结构矩阵的生成方法、网络潮流计算方法、空间负荷预测方法、变电所优化的算法、网络结构优化的算法、网络重构的算法以及网络无功补偿优化的算法。最后,通过一个老油田电网改造规划的优化实例和一个新油田电网规划的优化实例,验证了本文提出的优化规划的方法是一种既先进、又实用的方法,能够满足规划的要求。

关键词：地理信息系统电网规划优化算法油田

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抽油机在线监测系统设计与应用

抽油机在线监测系统设计与应用

作者：张强东北石油大学

学位级别：硕士

石油资源是目前世界上几大重要资源之一,因此石油资源开发的好坏影响了一个国家的经济发展进度。石油的开采主要是依靠抽油机完成,所以对抽油机工作状态的在线监测是至关重要的。油田开采区多位于浅海、沙漠等偏远地区,根据抽油机工作... 详细信息

石油资源是目前世界上几大重要资源之一,因此石油资源开发的好坏影响了一个国家的经济发展进度。石油的开采主要是依靠抽油机完成,所以对抽油机工作状态的在线监测是至关重要的。油田开采区多位于浅海、沙漠等偏远地区,根据抽油机工作的实际环境,为了在远程控制中心能够准确知道各作业单位中的抽油机工作情况,节约人力巡查的成本,和受恶劣天气对抽油机工作状态的巡查情况等问题。研究开发了一套以单片机为主控芯片,GSM为通信手段的抽油机在线监测系统。该系统通过传感器网络采集现场抽油机的电流、压力、载荷、位移等监测量,单片机将采集到的数据通过GSM模块,与GSM网络通信,将监测量传送给上位机的GSM模块的接收端,通过监控中心的上位机软件,实现监测抽油机工作状态的目的,可以根据数据生成示功图,在分析外场抽油机工作状态提供了依据,对于上位机采集到的数据可以做导出处理,生成需要的表格或图形,多方位的角度来分析抽油机的工作状态。抽油机在线监测系统的设计将选择单片机为外场抽油机监测的主控芯片,多个传感器组成传感器网络,传感器网络与单片机共同组成外场监测系统,通过GSM模块,以GSM通信方式与控制中心上位机通信,进行数据的交换,相关指令的传达。抽油机在线监测控制系统能实现对抽油机光标荷重和位移的测量,绘制抽油机工作状态示功图,并监测抽油机工作载荷和位移等值,完成对抽油机运行参数的远程采集及控制。

关键词：监测 GSM通信传感器网络油井

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罐群参量分布式光纤检测系统研究

罐群参量分布式光纤检测系统研究

作者：郭金光大庆石油学院

学位级别：硕士

光纤传感技术是当今光电测试技术领域研究的热点课题之一,用这种结构新颖的传感器技术实现的检测系统,在测量现场可视为“全光学”式,在易燃易爆工况下尤为适用。油罐液位、温度等参数的测量,要求较高的精度和良好的本质安全性能。本文... 详细信息

光纤传感技术是当今光电测试技术领域研究的热点课题之一,用这种结构新颖的传感器技术实现的检测系统,在测量现场可视为“全光学”式,在易燃易爆工况下尤为适用。油罐液位、温度等参数的测量,要求较高的精度和良好的本质安全性能。本文针对特殊工况下的测量现场要求,提出基于分布式光纤传感技术的油罐参量检测系统,它与传统的测量系统相比,测量现场完全无电,具有本质安全性,可应用于易燃易爆场合;应用光纤分布式测量原理,实现同一光纤多点测量,适合大型测量场所传感、大信息量传输。无论从技术的可行性,还是从应用前景来考虑,它对推动我国油罐参数检测系统的高精度和实用化将起到重要的作用。本文详细分析了光纤传感技术的原理、特点,重点是目前光传感领域发展最快的光纤光栅传感原理及实际应用。对分布式光纤传感网络的原理和信号解调作了深入的分析设计。分析了当今流行的几种现场总线技术,然后根据系统的特点和要求,把系统从体系结构上分为数据采集层、监控层和管理层;从网络结构上分为采用标准以太网的上层网络和基于RS-485总线的底层网络。文章最后详细阐述了系统的软硬件设计。本文利用光纤传感技术研制的光纤液位计、光纤光栅温度传感器、光纤液位高位报警器、光纤光栅火灾报警器组成油库罐区分布式检测系统,使得现场完全避免电信号,达到了本质安全要求。整个系统实现自动检测、显示、报警、打印等功能,为油库罐区的现代化管理打下了基础。系统人机对话方便简洁,系统构成灵活易扩展,系统可靠性高,具有较好的通用性和工程推广性。

关键词：光纤传感器光纤光栅分布式现场总线组态

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大型企业电网能耗的校核技术研究

大型企业电网能耗的校核技术研究

作者：朴晓光大庆石油学院

学位级别：硕士

本论文提出了大型企业电网能耗校核分析方法。以人庆油田电网为对象，根据其结构和特点，开发研制了电网能耗校核软件。本文主要完成了以下的研究工作：分析了本研究领域国内外的技术发展情况及趋势。依据自动抄表系统，首次建立... 详细信息

本论文提出了大型企业电网能耗校核分析方法。以人庆油田电网为对象，根据其结构和特点，开发研制了电网能耗校核软件。本文主要完成了以下的研究工作：分析了本研究领域国内外的技术发展情况及趋势。依据自动抄表系统，首次建立了大庆油田电网能耗校核分析系统。该校核系统具有实时性、准确性、科学性利灵活性的特点。分析了线路损耗和变压器损耗的数学模型，根据理论线损率和统计线损率的优缺点，建立了大庆电网修正线损率的数学模型，从而形成了一套新的电网能耗分析方法。建立了大庆油田电网的能耗校核数据库，该数据库包括了大庆油田电网所包含的各采样节点的数据，容量巨大，结构复杂。利用Delphi语言，并结合数据实时采集系统，研制了大庆油田电网能耗校核软件。该软件包括初始化、数据采集、电量校核、结果判断、数据修改、结果输出和数据备份这几个模块。通过这几个模块，实现了对整个大庆油田电网的能耗校核。利用小波奇异性检测原理，研究了电网负荷数据纠错和平滑处理方法。并将其首次应用于大庆油田电网。通过对包含错误的负荷数据的实例计算，证明了所提方法的有效性。本文有以下创新点： ■ 首次提出了大型企业电网能耗校核分析方法;■ 首次提出了修正线损率的概念，并在大庆油田电网建立了修正线损率的数学模型;■ 开发了大庆油田电网能耗校核分析软件，提高了营销的准确程度和效益;■ 首次在大庆油田电网应用小波奇异性检测原理进行数据处理。降低了不良数据对营销产生的影响。本论文成果已经在大庆油田电网应用。

关键词：电网能耗校核数据库不良数据小波变换

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注入剖面超声流量（五参数）组合测井仪研制

注入剖面超声流量（五参数）组合测井仪研制

作者：江月大庆石油学院

学位级别：硕士

概述了注入剖面超声流量(五参数)组合测井仪的研制和仪器各项技术指标的检测，以及现场试验。测井仪突破了用超声波的方法测量流量时的技术瓶颈，通过运用最新的锁相环技术实现了声波信号的采集。设计并确定了流量的平稳段，实现了流量... 详细信息

概述了注入剖面超声流量(五参数)组合测井仪的研制和仪器各项技术指标的检测，以及现场试验。测井仪突破了用超声波的方法测量流量时的技术瓶颈，通过运用最新的锁相环技术实现了声波信号的采集。设计并确定了流量的平稳段，实现了流量的近线性输出。设计并实现了流量通道的机械结构、扶正器结构。完成了获取零流量的方法。总结了超声流量测量的方法和施工工艺。吸收并设计了较为合理的温度、压力、伽玛、磁定和遥测传输驱动电路，采用了厚膜技术，使组合仪在温度和稳定性方面的性能得到提高。从软硬件两方面设计了可靠的上电复位电路，保证仪器工作稳定、可靠。设计了厄流屏蔽器，保证了仪器有效供电和传输信号的信噪比。设计了组合测井仪的供电，通过预稳压的方法，降低了组合测井仪供电电流的波动;通过牵位的方法，有效的分流了过高的不正常供电电压，保护了仪器，减少了对测井仪损坏。完成了压力校正方法，有效避免了由于温度的改变对压力的影响。组合测井仪中遥传四参数采用了体积较小的单片机89c2051，采用了软编码技术，减少了电路尺寸且提高了系统的可靠性和稳定性。组合测井仪采用了单芯电缆、数字化传输技术，采用了标准的曼彻斯特码，实现了与地面系统的方便配接。本文经室内标定实验、现场实验验证，仪器达到了规定的各项技术指标。组合测井仪性能稳定可靠，准确记录磁定信号，正确反映分层注入剖面井内温度、压力、伽玛和流量信息。实现了用超声波来测量井内流体的流量，提高了测井成功率。

关键词：测井注入剖面超声流量五参数

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第三代移动通信系统安全技术研究

第三代移动通信系统安全技术研究

作者：张媛大庆石油学院

学位级别：硕士

随着移动通信技术的飞速发展和普及,其中的安全问题正受到越来越多的关注。在第三代移动通信系统中,除了传统的语音和数据业务外,还提供多媒体业务、交互式数据业务、电子商务、互联网服务等多种信息服务。因此,如何保证业务信息的安全... 详细信息

随着移动通信技术的飞速发展和普及,其中的安全问题正受到越来越多的关注。在第三代移动通信系统中,除了传统的语音和数据业务外,还提供多媒体业务、交互式数据业务、电子商务、互联网服务等多种信息服务。因此,如何保证业务信息的安全性以及网络资源使用的安全性已成为3G 系统中重要而迫切的问题。　　　　　本文着重研究了第三代移动通信系统的安全。首先介绍了2G 系统结构及其存在的安全缺陷。然后概述了3G 的安全原则、目标、要求及其面临的安全威胁,详细分析了3G 移动通信系统的安全体系结构,对其5 个安全特征组的安全性加以研究,分析了3G 的安全特征。对3G 接入网络中的鉴权和认证、数据机密性和数据完整性服务等机制进行了深入的探讨,对实现上述各种机制的算法和协议做了详细的介绍。　　　　　通过对3G 中认证和密钥分配协议的安全性研究,分析其加密机制和作用原理,从而分析出3G 的认证与密钥协商过程可能存在的安全隐患和可能遭到的攻击,由此提出一种改进方案,以保证传输信息的机密性,提高了系统安全性,使得窃听者无法获得认证向量,从而防止了假冒VLR 的攻击。　　　　　本文还对3G 的核心加密算法KASUMI 算法进行研究,介绍了算法的原理和构成,及其应用。并通过编程对算法进行实现与安全性测试。最终对该算法抵抗差分和线性攻击性进行分析,得出在3GPP的环境下该算法满足其设计初衷和性能要求,其良好的安全性强度很适合于3G 移动通信系统。

关键词： 3G 移动通信安全算法 KASUMI

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基于粒子群神经网络的手写数字模糊识别

基于粒子群神经网络的手写数字模糊识别

作者：王永亮大庆石油学院

学位级别：硕士

多年来,手写体数字识别一直是模式识别研究的热点之一,手写体数字识别在特定的环境下应用广泛,如邮政编码自动识别系统,税表和银行支票自动处理系统等。数字的类别虽然只有十种,笔划又简单,其识别问题似乎不是很困难。但由于识别的关键... 详细信息

多年来,手写体数字识别一直是模式识别研究的热点之一,手写体数字识别在特定的环境下应用广泛,如邮政编码自动识别系统,税表和银行支票自动处理系统等。数字的类别虽然只有十种,笔划又简单,其识别问题似乎不是很困难。但由于识别的关键技术没有解决,因此,目前的识别系统仍难达到很高的识别精度。本文以手写数字为研究对象,首先对手写数字进行了图像的灰度化、二值化、去噪、倾斜度调整、归一化、细化等预处理工作,进行了基于统计特征的局部傅立叶变换和小波变换、Radon变换、Legendre矩特征、笔道密度函数提取和基于结构特征的微观结构特征抽取法相结合的方法提取了供算法训练的特征向量。在算法实现上,应用具有良好的容错能力、分类能力强、并行处理和自学习能力的人工神经网络,通过改进传输函数和调节学习率并对神经网络进行加噪训练,得到易于收敛的稳定网络,为了克服手写数字识别中神经网络训练算法存在网络易于陷入局部极小值的问题,本文提出采用自适应惯性权值的粒子群优化算法训练神经网络,即利用粒子更新迭代训练神经网络最优的权值和阈值,其中对粒子更新的惯性权值进行了自适应性的改进,最后用模糊识别进行手写数字的识别输出。本文搭建了一个二级神经网络用于手写数字识别,在Matlab7.0环境下进行仿真实验。通过与改进传输函数和调节学习率并加噪处理的神经网络、仅用粒子群优化神经网络两种手写数字识别算法比较,结果表明:粒子群神经网络的手写数字模糊识别算法能有效地优化神经网络,避免网络出现“早熟”现象,大大提高了网络训练精度,网络对手写数字的识别正确率明显提高。

关键词：手写数字特征提取神经网络粒子群模糊识别

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基于FPGA实时图像降噪处理系统设计

基于FPGA实时图像降噪处理系统设计

作者：孔祥梅大庆石油学院

学位级别：硕士

图像信息的主流性在日常生活中已凸现出来,已经成为人类获取的最重要的信息之一。但图像信号在产生、传输和记录的过程中经常会受到各种噪声的干扰,采用适当的方法来降低噪声是预处理过程中的一项非常重要的环节。随着微电子技术的飞速... 详细信息

图像信息的主流性在日常生活中已凸现出来,已经成为人类获取的最重要的信息之一。但图像信号在产生、传输和记录的过程中经常会受到各种噪声的干扰,采用适当的方法来降低噪声是预处理过程中的一项非常重要的环节。随着微电子技术的飞速发展,FPGA成为了硬件处理实时图像数据的理想首选,对于基于FPGA的图像处理系统的研究将成为信息产业的新热点。本文首先分析了图像降噪处理的国内外发展现状,比较了FPGA、DSP和ASIC三种芯片作为图像降噪处理系统核心芯片的优缺点,结合实时图像降噪的处理速度的设计需求,提出基于FPGA的实时图像降噪处理系统的整体方案。整个方案中各个外围接口的控制逻辑、芯片控制逻辑、算法处理模块均由一个FPGA芯片来实现,构成了一个简易可扩展的可编程片上系统(SOC),实现了具有前端视频采集、图像预处理功能的FPGA子处理系统。该系统采用Altera公司的FPGA芯片作为中央处理器,由图像采集模块、异步FIFO模块、图像帧存储控制模块、图像低级处理模块组成。其中图像传感器OV9121在FPGA控制下负责图像的采集,两片SDRAM作为视频图像的外缓存储器,采样控制和滤波算法都将在FPGA内部实现。考虑到实时性与算法的复杂度等因素,图像处理算法部分选用了改进的中值滤波算法作为降噪算法。算法实现首先用3×3十字型窗体模块取代了常用的3×3方形窗体模块;结合FPGA芯片自身并行处理的特点,利用VHDL语言将现有方案中中值滤波算法中的冒泡排序改用并行算法中的奇偶互换排序算法来完成,使得算法在硬件和软件程序编写上都得到提升。本文中FPGA对外围设备设计有:图像采集部分包括OV9121初始化模块、采样控制模块设计,对SDRAM的控制设计,接口缓存模块设计。初始化模块主要是根据设计要求,设定OV9121的工作模式、图像的分辨率、帧频等参数;采样控制模块主要提供OV9121采集图像需要的控制信号;SDRAM控制模块主要负责缓存OV9121输出的图像数据,并将图像数据送FPGA滤波模块处理;由于OV9121和FPGA的时钟频率不一致所以用接口缓存模块来实现接收从OV9121来的数字视频流数据。整个设计及各个模块都在Aletar公司的开发环境QuartusII 8.1上进行了逻辑综合以及仿真,设计选用Altera公司Cyclone系列FPGA芯片EP1C6Q240C8。综合和仿真的结果表明,使用FPGA硬件处理图像数据不仅能够获得很好的处理效果,达到较高的工作频率,处理速度也远远高于软件法处理图像,可满足实时图像处理的速度要求。

关键词： FPGA VHDL 可编程片上系统中值滤波算法图像降噪处理