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基于物联网+机器学习的水位、水质预测模型应用研究

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物联网技术 2024年第10期14卷 89-94页

作者：聂影刘永宏梁卫芳李志能陈俞强广东碧桂园职业学院智能制造与信息学院广东清远511500 东莞职业技术学院人工智能学院广东东莞523083

鉴于传统的浮筒式、压力传感器式、超声波式水位检测方法大都存在不能实现自动化实时监控和水位预测、设备昂贵或者操作复杂等问题,急需一种可实时监控的自动化装置来高效预测水位,为此提出了一种基于物联网+机器学习的水位预测模型。... 详细信息

鉴于传统的浮筒式、压力传感器式、超声波式水位检测方法大都存在不能实现自动化实时监控和水位预测、设备昂贵或者操作复杂等问题,急需一种可实时监控的自动化装置来高效预测水位,为此提出了一种基于物联网+机器学习的水位预测模型。设计了一款简单、方便、可实现远程实时监控水位并自动开关水闸且可进行水位预测的水位、水质预测系统,其利用机器学习的方法将收集的水位数据的80%划分为训练集、20%划分为验证集,并通过对比验证集与预测集的拟合程度,分别用MSE(均方误差)、RMSE(均方根误差)、R2(决定系数)、MAE(平均绝对误差)等4种指标对水位预测的准确率进行评价。经验证,该系统运行稳定,预测准确率较高。

关键词：物联网超声波传感器温湿度传感器机器学习水位预测水质管理

多普勒天气雷达—自动雨量计联合定量估测降水方法研究

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多普勒天气雷达—自动雨量计联合定量估测降水方法研究

作者：梁卫芳中国海洋大学

学位级别：硕士

本文利用青岛市气象局多普勒天气雷达基数据和自动雨量计资料,研究采用kalman滤波技术进行多普勒天气雷达-自动雨量计联合定量估测降水的可用于实际预报业务中的方法。比较几种多普勒天气雷达-自动雨量计联合定量估测降水的方法发现,单... 详细信息

本文利用青岛市气象局多普勒天气雷达基数据和自动雨量计资料,研究采用kalman滤波技术进行多普勒天气雷达-自动雨量计联合定量估测降水的可用于实际预报业务中的方法。比较几种多普勒天气雷达-自动雨量计联合定量估测降水的方法发现,单点校准法和平均校准法把自动雨量计数据简单的视为真值,且获取校准因子时仅考虑本时次数据的影响,而距离加权法和变分校准法校准因子场的获取的主观假设,更多的是出于数学上的考虑,缺乏雷达气象学的理论依据,其误差实际分布情况分析困难。相较而言,卡尔曼滤波校准法在获取校准因子场时,理论依据明晰,不仅考虑了实时雨量计数据的校准作用,也考虑了估测误差的历史积累的控制作用,具有一定的统计意义,防止实时雨量计数据出现大的偏差或代表性问题时,估测结果也出现大的误差。另外,其误差分布情况也比较清晰,可以由相同位置的估测数据与雨量计数据的分析结果代表,也可以与其它方法联合使用,提高其精度,是适合在实际业务中应用的方法。经过对青岛市多普勒天气雷达历史资料统计特征的分析,天气雷达资料的质量控制采取了空间连续性检验、平均值阈值检验、倾斜测试法和上限阈值限定的方法进行。多普勒天气雷达反射率因子的选取采用混合扫描方法,雷达波束的充塞系数问题则不予考虑。天气雷达资料网格化方案,设计为滑动平均法。对自动雨量计数据的质量控制,采取上限阈值限定的方法,并对5mm/h以下的雨量不予采用。对于实时业务程序的设计上,考虑到雷达数据计算量大,以及节约计算机资源,和维护的方便,以分模块设计比较适宜。其中主程序后台以服务器方式独立运行,而显示模块则可以设计为人机交互模块。本文利用台风“韦帕”的资料,以自动雨量计数据为真值,统计了降水估测结果的偏差和相对误差。统计结果显示,在20-50mm/h的雨强档上,估测结果的总体可用性较好。出现这种结果的原因是,20-50mm/h的雨强在该个例中拥有最高的总体权重。误差分析还说明,即使在同一时刻,青岛地区不同性质的降水回波,Z-I关系式的系数也有非常大的差异。研究历史资料的统计方法和实时的回波性质识别技术是提高多普勒天气雷达-自动雨量计联合定量估测降水精度需要首先解决的问题。

关键词：多普勒天气雷达天气雷达-自动雨量计联合定量估测降水卡尔曼顺序滤波标校法

2010-2011年冬麦区特大干旱转折性降水天气的过程分析

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干旱区资源与环境 2013年第6期27卷 123-128页

作者：庞华基傅刚梁卫芳中国海洋大学海洋气象系青岛266100 青岛市气象局青岛266003

从2010年秋天到2011年的春天,我国北方的冬麦区遭遇到了历史罕见的干旱灾害,大部分地区连续100天以上没有有效降水,直到2011年的2月25-27日出现了一次大范围的小到中雨天气过程,大大缓解了干旱。文中利用NOAA的北极涛动(AO)数据、NCEP/N... 详细信息

从2010年秋天到2011年的春天,我国北方的冬麦区遭遇到了历史罕见的干旱灾害,大部分地区连续100天以上没有有效降水,直到2011年的2月25-27日出现了一次大范围的小到中雨天气过程,大大缓解了干旱。文中利用NOAA的北极涛动(AO)数据、NCEP/NCAR再分析数据和国家气候中心的高空格点数据等资料对这次降雨过程进行客观分析。结果表明:AO指数变化引起北半球的环流调整是可能出现大范围有效降雨的前期信号;中低空切变的出现为降雨提供了水汽辐合和上升动力条件,切变线的位置决定降雨的落区;中低空急流的出现和维持为降雨提供水汽条件,急流的强度和维持时间决定降雨量的大小。对久旱转雨的转折性天气过程应首先关注AO指数的变化和环流的调整,预报分析中应重点考虑切变线和中低空急流这两个指标。

关键词：干旱降雨过程切变低空急流预报分析

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基于相遇记录的域间路由协议攻击检测模型

计算机仿真 2023年第10期40卷 468-472页

作者：梁卫芳张爽湖南信息学院计算机科学与工程学院湖南长沙410151 沈阳理工大学自动化与电气工程学院辽宁沈阳110180

由于当前已有方法获取的节点信任值评价结果准确性偏低,导致检测率和分组传输率下降,误检率和检测平均延时增加。提出一种基于相遇记录的域间路由协议攻击检测模型,计算不同节点之间的信任值,通过节点相遇记录对信任值进行量化处理。同... 详细信息

由于当前已有方法获取的节点信任值评价结果准确性偏低,导致检测率和分组传输率下降,误检率和检测平均延时增加。提出一种基于相遇记录的域间路由协议攻击检测模型,计算不同节点之间的信任值,通过节点相遇记录对信任值进行量化处理。同时将直接观察信息和间接观察信息进行融合,对节点的信任度进行评价,同时对黑名单进行维护操作。根据节点转发能力以及黑名单进行路由决策,构建域间路由协议攻击检测模型,通过模型实现检测。仿真结果表明,所提模型可以有效提升检测率和分组传输率,同时有效降低误检率以及检测平均延时。

关键词：相遇记录域间路由协议攻击检测模型信任值

青岛2006年“8．26”暴雨过程的中尺度分析

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海洋湖沼通报 2008年第3期 1-6页

作者：梁卫芳史茜孙正青岛市气象局山东青岛266003 山东省气象台山东济南250031

多普勒天气雷达和L-波段探空雷达在探测中尺度天气方面,各有长处。前者具有较高的时空分辨率,缺点是需要反演。后者数据直接且要素多,但为局地数据,存在代表性的问题。利用多普勒雷达反演风廓线和300 m分辨率的探空数据相结合,可以很好... 详细信息

多普勒天气雷达和L-波段探空雷达在探测中尺度天气方面,各有长处。前者具有较高的时空分辨率,缺点是需要反演。后者数据直接且要素多,但为局地数据,存在代表性的问题。利用多普勒雷达反演风廓线和300 m分辨率的探空数据相结合,可以很好的解释2006年8月26日发生在青岛的一次对流性暴雨过程的演变。在这次过程中,300 m分辨率的探空数据捕捉到了2 km左右高度上的冷平流信息,而多普勒雷达反演数据显示,温度平流对于对流的发生发展和消亡起着非常重要的作用。而且,多普勒雷达反演数据还揭示,在天气尺度影响系统仍然存在的背景下,冷平流的持续作用,引起了青岛上空大气状态的变化,导致整个降水过程结束。

关键词：对流性暴雨 VWP L-波段雷达

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顺序卡尔曼滤波校准法雷达定量估测降水检验

气象 2008年第S1期34卷 206-211页

作者：梁卫芳杨育强林行吴增茂官莉山东省青岛市气象局 266003 中国海洋大学南京信息工程大学

利用青岛市气象局多普勒天气雷达基数据和自动雨量计资料,对顺序卡尔曼滤波校准法进行定量估测降水的结果进行了大量样本和一个典型个例检验。5.0mm.h-1以下的弱降水没有参与校准因子的计算,在弱降水、稳定性降水、对流性降水和混合性... 详细信息

利用青岛市气象局多普勒天气雷达基数据和自动雨量计资料,对顺序卡尔曼滤波校准法进行定量估测降水的结果进行了大量样本和一个典型个例检验。5.0mm.h-1以下的弱降水没有参与校准因子的计算,在弱降水、稳定性降水、对流性降水和混合性降水过程中的均方根误差分别为1.15mm、1.13mm、3.0mm和2.18mm,校准方案对克服弱回波情况下雷达资料的不确定性和自动雨量计数据的不确定性带来降水估测误差有良好的效果。青岛的降水过程中,5.0～20.0mm.h-1降水的样本占有最高的比例,在校准因子计算时拥有较高的权重,该雨量档的误差也较小。稳定性天气过程中,降水回波性质差异不大,校准效果最好。滑动平均法是一个简单适用的雷达资料网格化方案。

关键词：多普勒天气雷达顺序卡尔曼滤波校准法滑动平均法检验

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基于网络拓扑和节点兴趣的P2P搜索机制

计算机工程与设计 2008年第6期29卷 1316-1318页

作者：梁卫芳黄建华国家数字交换系统工程技术研究中心河南郑州450002

对于搜索机制而言,终端用户的反应时间是最重要的性能指标。在P2P系统中,终端用户的反应时间多由网络传输时间决定。提出了一种基于网络拓扑和节点兴趣偏好的P2P搜索机制,使终端用户在进行资源搜索时尽量命中在拓扑上与自己最近的,兴趣... 详细信息

对于搜索机制而言,终端用户的反应时间是最重要的性能指标。在P2P系统中,终端用户的反应时间多由网络传输时间决定。提出了一种基于网络拓扑和节点兴趣偏好的P2P搜索机制,使终端用户在进行资源搜索时尽量命中在拓扑上与自己最近的,兴趣偏好也最接近的节点,减少路由距离和转发查询消息副本的数量,最小化网络传输时间,提高查询效率。

关键词：对等网搜索机制网络拓扑兴趣偏好捷径节点

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台风韦帕全区性大暴雨过程分析

气象 2009年第1期35卷 74-79,I0007页

作者：梁卫芳耿敏李庆宝山东省青岛市气象局 266003

通过对2007年9月18—20日,青岛市破历史纪录的全区性大暴雨过程的天气实况、环流形势分析、物理量诊断和雷达资料分析表明,过程出现在西风槽、副热带高压和台风韦帕相互作用形成的高湿度、强上升运动区中。过程前期的降水,主要是高层的... 详细信息

通过对2007年9月18—20日,青岛市破历史纪录的全区性大暴雨过程的天气实况、环流形势分析、物理量诊断和雷达资料分析表明,过程出现在西风槽、副热带高压和台风韦帕相互作用形成的高湿度、强上升运动区中。过程前期的降水,主要是高层的强抽吸起作用,降水较弱。"韦帕"使得低层的辐合抬升进一步加强,上升运动更为强烈。对流层上层冷空气的活动,使得大气的层结不稳定进一步加强。3个系统的耦合,形成了这次大暴雨过程。过程的中小尺度扰动活跃。雷达资料分析发现,在低层一条线状呈气旋性弯曲的辐合抬升带,为海陆温差引起的陆风效应造成的海陆锋,是一条强降水带,伴随有强水平风切变。

关键词：台风大暴雨水汽强上升运动海陆锋

基于混合P2P的可运营流媒体服务体系的研究

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微电子学与计算机 2007年第9期24卷 188-191,195页

作者：梁卫芳黄建华国家数字交换系统工程技术研究中心河南郑州450002

提出了一种混合P2P模式下的流媒体服务体系,给出了一种解决P2P流媒体系统中的用户扩展、用户行为管理以及发行商,运营商利益问题的架构。该架构根据网络运营商的分布和网络邻近性构建分层分布式的体系结构达到用户的可扩展,引入管理体... 详细信息

提出了一种混合P2P模式下的流媒体服务体系,给出了一种解决P2P流媒体系统中的用户扩展、用户行为管理以及发行商,运营商利益问题的架构。该架构根据网络运营商的分布和网络邻近性构建分层分布式的体系结构达到用户的可扩展,引入管理体制和数字版权管理技术增强了网络的可管理性。

关键词：对等网络流媒体智能节点内容服务器