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面向低功耗语音关键词识别的TWN网络架构及其电路设计

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面向低功耗语音关键词识别的TWN网络架构及其电路设计

作者：杨海川东南大学

学位级别：硕士

语音关键词识别技术在人们的日常生活中已经得到广泛的应用,其中应用最为广泛的是在手机等Io T设备中的应用。这就使得语音关键词识别系统需要低功耗、高精度和适应复杂环境的要求。基于上述需求本文提出了一种基于优化的权重三值化神... 详细信息

语音关键词识别技术在人们的日常生活中已经得到广泛的应用,其中应用最为广泛的是在手机等Io T设备中的应用。这就使得语音关键词识别系统需要低功耗、高精度和适应复杂环境的要求。基于上述需求本文提出了一种基于优化的权重三值化神经网络的低功耗语音关键词识别加速器。本文主要面向语音关键词识别在算法和硬件角度进行研究。在算法上,针对多种不同的噪声场景设计了高精度低存储的权重三值化神经网络语音关键词识别系统。在算法上研究内容包括:1)本文针对已有的权重三值化神经网络算法进行了进一步的优化,包括提出了稀疏度可控的神经网络训练方案以及卷积核对称化的网络训练算法,这使得神经网络模型能根据情况选择自己合适的稀疏度并且将网络权重数压缩至未优化前的67.6%;2)针对网络的权重参数,根据软硬件协同设计的方法进行权重参数压缩,使得权重参数在硬件上的存储减少25.1%,同时识别准确率达到了90.6%。在硬件上研究内容包括:1)采用更少的计算处理单元数量以及针对对称化卷积进行优化后的阵列排布方式,相比常规的PE阵列排布方式增加了33.3%的数据复用率;2)设计了针对不同环境语音端点检测模块,可以自适应地识别当前语音环境并选取合适的计算策略从而减少功耗。本文电路采用TSMC 22nm ULL工艺设计并进行了流片,版图设计面积为0.6mm。当工作频率为250k Hz,对流片的芯片进行最低电压测试,测得SRAM的电压为0.54V,逻辑电路电压为0.39V时可以实现对语音的实时处理,最低功耗约为3.8μW。

关键词：关键词识别权重压缩权重三值化网络低功耗

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锅炉火焰燃烧状态检测方法研究

锅炉火焰燃烧状态检测方法研究

作者：杨海川西安理工大学

学位级别：硕士

在工业生产中,工业锅炉是一种常用设备,锅炉内火焰的燃烧状态是影响锅炉系统的启停以及投入燃料量时机的关键因素。由于炉内火焰状态多样、烟尘干扰噪声大,因此,难以对火焰燃烧状态进行检测。本课题将以此为背景,针对火焰燃烧状态特征,... 详细信息

在工业生产中,工业锅炉是一种常用设备,锅炉内火焰的燃烧状态是影响锅炉系统的启停以及投入燃料量时机的关键因素。由于炉内火焰状态多样、烟尘干扰噪声大,因此,难以对火焰燃烧状态进行检测。本课题将以此为背景,针对火焰燃烧状态特征,研究火焰燃烧状态检测方法,开发火焰燃烧状态检测系统。首先,在实验室内搭建模拟火焰燃烧实验平台,模拟可控的火焰燃烧热源,提取火焰燃烧特征。利用实验室火焰燃烧实验平台进行图像采集,以及利用特征分割、膨胀腐蚀等图像处理方法进行图像预处理,提取火焰强度、面积、变化率以及闪烁频率特征。搭建三层的火焰燃烧状态识别BP神经网络模型,实时采集连续的火焰图像,利用滑动更新识别方法,对一段连续时间内的火焰进行检测并判断该段时间的火焰状态,通过BP神经网络,判断准确率为95%。针对BP神经网络不能进行故障检测的缺陷,利用模糊识别方法,结合火焰强度特征与光强变化率特征,定义模糊隶属度函数以及模糊规则,进行模糊推理判断火焰燃烧状态,同时进行锅炉火焰的故障诊断。将BP神经网络与模糊识别相结合,利用自适应神经模糊推理系统（ANPIS）以当前阶段火焰的隶属概率判断火焰燃烧状态,判断准确率为99.82%,优于BP神经网络的状态检测方法。针对难以完全考虑火焰燃烧过程中的所有特征的问题,考虑直接利用火焰燃烧图像,搭建卷积神经网络模型判断火焰燃烧状态,卷积神经网络对测试集火焰状态识别率达到100%,不需要预提取火焰燃烧状态特征。开发火焰燃烧状态检测系统以及上位机监控界面,并将卷积神经网络火焰检测算法嵌入树莓派平台,在树莓派界面中实现了对火焰燃烧过程的实时监控,对火焰强度、面积、闪烁频率特征的检测以及历史数据的保存。同时实现了对火焰亮度特征的模拟量输出、亮灭的数字量输出。制定通信协议,实现对检测的所有火焰特征利用串口发送。最终形成火焰燃烧状态检测智能仪表。

关键词：火焰特征 BP神经网络模糊识别卷积神经网络火焰燃烧状态检测

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复合酶提升液体洗涤剂洗护效果的研究

复合酶提升液体洗涤剂洗护效果的研究

作者：杨海川齐鲁工业大学

学位级别：硕士

碱性蛋白酶作为液体洗涤剂中重要的组分,不仅能够提高洗涤剂的去污性能,可以减少其他化学助剂的使用,而且能被完全降解,是一种环境友好型洗涤剂原料,还可以协同纤维素酶、脂肪酶进一步提升去污效果,提高衣物抗沉积性能。但液体洗涤剂中... 详细信息

碱性蛋白酶作为液体洗涤剂中重要的组分,不仅能够提高洗涤剂的去污性能,可以减少其他化学助剂的使用,而且能被完全降解,是一种环境友好型洗涤剂原料,还可以协同纤维素酶、脂肪酶进一步提升去污效果,提高衣物抗沉积性能。但液体洗涤剂中的各种洗涤助剂会影响酶制剂的稳定性,使酶活力下降,从而对去污作用产生影响,因此本文采用底物印迹法用谷氨酰胺转氨酶(TG酶)分别对碱性蛋白酶Ⅰ、碱性蛋白酶Ⅲ进行改性。本文首先选择日常生活中常见的21种不同类型的污渍,使用不同的布基(棉布、涤纶布)检验复合蛋白酶添加到标准液体洗涤剂中的去污能力,与添加纤维素酶的洗涤剂进行循环洗涤效果的综合评价。结果表明,洗涤剂A、B在同样的组分与配比的情况下,添加了复合蛋白酶的洗涤剂B综合去污效果比标准液体洗涤剂和市售液体洗涤剂提升了8.30%-22.87%,虽然洗涤剂C的表面活性剂含量下降4%,但是通过添加复合蛋白酶仍可以达到和市售液体洗涤剂同样的去污效果。当棉布片的循环洗涤温度为30℃,循环洗涤20次时,添加复合蛋白酶和中性纤维素酶洗涤剂的白度保持值不仅比标准液体洗涤剂的白度保持值高16.34%,而且更加的柔软。复合蛋白酶和中性纤维素酶的加入并未对布料之间的纤维造成明显的损伤,但随着温度的升高断裂应力逐渐减小,表明温度对布料之间的纤维有一定的损害。向标准液体洗涤剂中添加碱性蛋白酶Ⅰ、碱性蛋白酶Ⅲ、脂肪酶Ⅱ、中性纤维素酶,通过不同比例的添加来达到最佳洗涤效果,为进一步去除蛋白类顽固污渍,在标准液体洗涤剂的基础上添加其他洗涤助剂及复合酶提高去污效果,针对不同布基上的蛋白类顽固污渍给出了最优的洗涤配方,去污效果为标准液体洗涤剂的1.13-2.21倍。采用底物印迹法用TG酶对碱性蛋白酶Ⅰ、碱性蛋白酶Ⅲ分别进行改性,这两种碱性蛋白酶改性前后的最适温度、温度稳定性和最适p H整体趋势相近,最适温度均为60℃。改性后酶的耐热稳定性略有提升,尤其是改性碱性蛋白酶Ⅰ,40℃温育2 h稳定性比改性前相对酶活提高了22%。改性碱性蛋白酶Ⅰ在脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠(AES)、十二烷基苯磺酸钠(LAS)、脂肪酸甲酯磺酸钠(MES)等阴离子表面活性剂中和原酶一样不稳定,但在脂肪醇聚氧乙烯醚(AEO-9)中,比改性前酶活提高了约15倍。碱性蛋白酶Ⅲ改性前在MES溶液中完全失去活性,改性后的相对酶活为165.28%。在非离子表面活性剂脂肪酸甲酯乙氧基化物(FMEE)、AEO-9、十二烷基二甲基甜菜碱(BS-12)、改性油脂乙氧基化物(SOE)、脂肪酸烷醇酰胺(FAA)以及阴离子型表面活性剂脂肪醇聚氧乙烯醚羧酸钠(AEC-9Na)中的相对酶活分别提高了1.17-3.73倍。这两种改性碱性蛋白酶在所测试的市售液体洗涤剂中都展现出良好的相容性和稳定性。按1:7复配改性前后的碱性蛋白酶,添加到标准液体洗涤剂中,40℃温育24 h后,复合改性碱性蛋白酶可有效去除棉布上的蛋白污渍。

关键词：洗涤剂蛋白酶复合酶

羟基磷灰石晶种的形貌控制及其对磷酸钙骨水泥的原位增强研究

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无机材料学报 2001年第5期16卷 933-939页

作者：邵慧芳刘昌胜黄粤曹雪华杨海川华东理工大学生物材料研究所上海200237

系统考察了不同晶种调节剂及其含量对晶种生长的影响，其中包括Ｄ－山梨醇，甘露醇，乳糖，葡萄糖，果糖．在此基础上，进一步将合成的晶种应用于磷酸钙骨水泥（简称ＣＰＣ）的原位增强中，使水化产物晶体之间定向生长和排列，从而达到... 详细信息

系统考察了不同晶种调节剂及其含量对晶种生长的影响，其中包括Ｄ－山梨醇，甘露醇，乳糖，葡萄糖，果糖．在此基础上，进一步将合成的晶种应用于磷酸钙骨水泥（简称ＣＰＣ）的原位增强中，使水化产物晶体之间定向生长和排列，从而达到对ＣＰＣ进行增强的目的．晶体各向间的表面能不同或表面结构存在差异导致晶体生长速率不同是原位增强的热力学基础．实验结果表明，该方法可使ＣＰＣ的抗压强度达到７６．１ＭＰａ，径向抗张强度达到２４．５ＭＰａ．

关键词：羟基磷灰石晶种磷酸钙骨水泥原位增强形貌控制生物材料生物相容性

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WiFi与宏网络融合研究

WiFi与宏网络融合研究

作者：杨海川上海交通大学

学位级别：硕士

随着移动宽带业务的爆炸式发展以及智能终端的大量普及，运营商移动网络所承受的数据压力不断增大，目前运营商在部分热点区域已出现由于数据业务冲击导致语音业务质量下降，同时出现无线资源利用率超过80%，用户投诉比例上升的情况。... 详细信息

随着移动宽带业务的爆炸式发展以及智能终端的大量普及，运营商移动网络所承受的数据压力不断增大，目前运营商在部分热点区域已出现由于数据业务冲击导致语音业务质量下降，同时出现无线资源利用率超过80%，用户投诉比例上升的情况。而同时运营商已建设的WiFi网络大多是独立运营方式，网络接入繁琐，资源利用率低。为应对超过100%的数据业务年增长率，解决宏网络无线资源受限，用户体验差以及部分WiFi资源利用不足的问题，本文提出了WiFi与宏网络融合，实现分流宏网络数据流量的两种方法。一是统一认证，即采用EAP-SIM/AKA利用手机SIM卡信息进行WiFi网络接入，大大简化用户WiFi接入操作复杂度，提升WiFi资源利用率;二是统一业务，即利用IPSec隧道方式接入运营商分组域实现业务一致性，提升用户使用体验。通过理论分析以及试验开发，EAP-SIM/AKA认证以及接入分组域融合网关已经在中国移动成功应用，用户可以平滑接入WiFi网络无需用户名密码认证，同时可以接入internet、彩信等业务，并且可以分流宏网络数据业务约20%。本文所研究内容对运营商在移动宽带时代提升客户满意度，降低网络综合建设成本具有非常重要的意义。

关键词： WiFi 宏网络融合

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基于物联网的智能家居安防系统设计与实现

基于物联网的智能家居安防系统设计与实现

作者：杨海川上海交通大学

学位级别：硕士

随着物联网(Internet Of Things)（简称IOT）、无线传感器网络(Wireless SensorNetworks)（简称WSN）、嵌入式单片机、移动通信等现代网络信息技术的发展，智能家居将以专业化、整体化、低成本的特点迎来高速发展的机会。当智能家居走... 详细信息

随着物联网(Internet Of Things)（简称IOT）、无线传感器网络(Wireless SensorNetworks)（简称WSN）、嵌入式单片机、移动通信等现代网络信息技术的发展，智能家居将以专业化、整体化、低成本的特点迎来高速发展的机会。当智能家居走进我们的生活时，安全会成为人们对智能家居的必然要求，并促使安防系统成为智能家居的关键部份。为解决传统智能家居安防系统中存在的功能单一、误报率高、不能实现实时远程网络报警、不能记录现场情况和犯罪证据等不足，以及满足人们对现代家居的智能化新需要，本文基于成熟的嵌入式单片机技术基础，结合目前现有的IOT、第三代移动通信(Third-Generation Mobile System)（简称3G）、全球定位系统(Global PositioningSystem)（简称GPS）以及位置服务(Location Based Services)（简称LBS）等新技术，提出了一套智能家居安防系统解决方案。该解决方案依据现代人的个性化需求，将与家居生活有关的各个安防子系统如智能门禁、WSN环境监控、移动物体定位和远程监控等有机的结合在一起，通过无线网络化综合智能控制和管理，实现“以人为本”的全新家居生活安防体验。本文主要完成了以下任务： 1、智能家居安防系统体系架构及功能模块方案设计与实现。为方便人们根据安全需求选用配套模块，本文以模块化形式设计并实现了智能家居安防系统，其主要包括中央控制器、WSN环境监测、门禁控制、移动物体定位、远程监控等功能模块，选用PC机或平板电脑作为中央控制器，单片机作为其他模块核心控制面板。该系统通过身份识别方法保证门禁系统的身份识别与安全性鉴定;通过WSN的布局与数据传输模式保证家居环境的安全检测与报警功能;通过LBS移动物体监测算法为家居移动物体提供必要的实时定位与跟踪;通过嵌入式web server远程监控系统实现网络远程监控，保证家居环境的实时安全监测。 2、WSN环境监控模块系统结构与路由算法设计与实现。该模块主要是为家居环境提供实时环境监控与报警处理。通过燃气、火焰、烟雾、人体感应红外、温度、湿度、光等传感器以及中央控制器构建了WSN环境监控子系统;同时为提高系统实时性，在LEACH协议基础上设计和实现了一种实时阈值路由算法(Real-time Threshold RoutingAlgorithm)(简称RTTRA)。 3、智能门禁模块系统控制策略及身份识别设计与实现。该模块主要是为了保证用户进入家居的安全性，通过监控模式设计了智能门禁控制策略;通过特定人图像身份识别和特定用户声音身份识别设计了用户身份识别方法。最后，对该智能家居安防系统进行了应用性、安全性、集成测试以及性能测试与分析。结果表明，该智能家居安防系统解决方案能够满足人们对智能家居安防的实时性、安全性、动态性、可靠性和简约性等智能化安全性能需求，具有一定的市场应用前景和实用价值，为新一代智能家居系统的设计与应用提供了技术支持和实际案例。

关键词：物联网无线传感器网络智能家居安防系统位置服务

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处理具有对称结构电磁散射的群理论

中国科学（E辑） 1997年第3期27卷 249-254页

作者：朱峰杨海川任朗西南交通大学电磁场与微波技术研究所成都610031

利用群理论,给出了散射结构对称性的普遍定义和分类特征以及处理具有对称结构电磁散射问题的统一方法和理论.还通过TM波对正六面柱正射这一电磁散射结构,给出了应用实例.

关键词：直积群特征子群电磁散射群论

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我所优质小麦发展之路

中国种业 2003年第5期 12-13页

作者：韩然张会娟杨海川河北省藁城市农业科学研究所 052160

科学技术是第一生产力.在发挥科技优势方面,藁城市农业科学研究所走出了一条以科技成果为依托,以企业为龙头,以农户为基地的科、农、工、贸一体化产业化开发新路.

关键词：河北省藁城市农业科学研究所小麦发展科研投入基地建设产业化

The group theory for solving electromagnetic scattering problems with geometric symmetric structure

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Science China(Technological Sciences) 1997年第2期40卷 206-213页

作者：朱峰杨海川任朗 Institute of Electromagnetic Theory and Microwave Technology Southwest Jiaotong University Chengdu 610031 China

It is a very important issue to reduce computer storage and calculation time for matrix in solving scattering field by making use of geometric and physical symmetric features of a scattering body. A general definition for the symmetric and anti-symmetric structure is given by applying the group theory in mathematics and a general method for treating the electromagnetic scattering problems with symmetry is proposed. An example for applying the theory mentioned above is also given.

关键词： direct product group characteristic sub-group electromagnetic scattering.