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面向空调故障预测与诊断的无线数据采集系统设计与研究

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面向空调故障预测与诊断的无线数据采集系统设计与研究

作者：谢陈磊安徽建筑工业学院

学位级别：硕士

建筑既是人类活动的基本场所,也是大量消耗能源、资源的重要项目。随着我国城市化进程的推进,目前我国已建房屋有400亿平方米以上属于高能耗建筑,总量庞大,潜伏巨大能源危机。仅到2000年末,我国建筑年消耗商品能源共计3.76亿吨标准煤,... 详细信息

建筑既是人类活动的基本场所,也是大量消耗能源、资源的重要项目。随着我国城市化进程的推进,目前我国已建房屋有400亿平方米以上属于高能耗建筑,总量庞大,潜伏巨大能源危机。仅到2000年末,我国建筑年消耗商品能源共计3.76亿吨标准煤,占全社会终端能耗总量的27.6%,而建筑用能的增加对全国的温室气体排放“贡献率”已经达到了25%。预计到2020年,我国建筑能耗将达到1089亿吨标准煤。如果不注重建筑节能设计,将直接加剧能源危机。因此,需要针对建筑物使用过程中的供暖通风、空调、照明、输送等方面的能耗进行控制,特别是空调系统的节能潜力最大。空调设备具有较高的性能系数(COP,Coefficient of Performance),空调系统“带故障”运行可造成系统的COP明显下降,各类故障引起的空调系统能耗增加及其对系统性能的影响非常可观,严重影响到室内的环境质量和系统设备的寿命,增加了维修成本和不可预知的设备停机时间。因此,对空调系统各种故障进行及时、准确的预测与诊断,对保证空调系统的正常运行,提高空调系统能效有重要意义。本文通过对空调系统现有数据采集系统的现状分析,研究无线传感器网络技术发展方向,结合空调系统结构特征,提出了一种低成本、低功耗、抗干扰性强、可扩展性强的空调故障预测与诊断的无线数据采集系统。无线数据采集系统架构中,设计了基于UCB telosb和TI的CC2430硬件平台,实现了面向实际硬件平台的nesC驱动开发,以及在此基础上的无线传感器网络操作系统TinyOS成功移植。TinyOS操作系统的轻量级线程、主动消息通信技术、事件驱动模式、组件化编程使系统具有良好的可移植性,充分发挥硬件特性和传感器网络的性能,降低系统的功耗。同时,设计实现高效的ICEM-ZigBee协议,采用灵活的自组织无线通信网络对空调系统中多测点、多类型信息进行不间断的采集,实时准确地显示空调系统的运行状态,通过相应的专家系统实时分析各参数的内在时空耦合关系,预测关键指标的渐进趋势,将空调故障消灭在萌芽状态,确保空调系统的高效运行。实际应用表明,该系统工作性能稳定,对提高空调系统能效具有重要现实意义。为今后进一步研究和实际应用打下良好的基础。

关键词：空调 WSN TinyOS ZigBee 数据采集

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基于交互式蚁群算法的停车路径方法

枣庄学院学报 2022年第2期39卷 14-23页

作者：张红艳谢陈磊袁翠艳安徽建筑大学智能建筑与建筑节能安徽省重点实验室安徽合肥230022

为便捷有效地引导驾驶员在停车场内寻找车位,设计一种面向新型建筑智能化平台的停车路径规划方法。利用交互式蚁群算法选择最佳车位并且在算法迭代过程中交互各个智能计算节点内的最佳路径以及最佳种群信息,使得各个智能计算节点能够快... 详细信息

为便捷有效地引导驾驶员在停车场内寻找车位,设计一种面向新型建筑智能化平台的停车路径规划方法。利用交互式蚁群算法选择最佳车位并且在算法迭代过程中交互各个智能计算节点内的最佳路径以及最佳种群信息,使得各个智能计算节点能够快速准确地找到最佳路径。试验结果表明,利用该方法搜寻最短路径的可靠性较传统蚁群算法提高了4.5%,较遗传算法提高了16%,验证了交互式蚁群算法在停车场中运用的有效性和可靠性。

关键词：新型建筑智能化平台停车场路径规划交互式蚁群算法

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MPC在EAST真空室烘烤中应用研究

安徽建筑大学学报 2023年第6期31卷 49-56,77页

作者：方潜生张金根杨雷谢陈磊安徽建筑大学电子与信息工程学院安徽合肥230022 智能建筑与建筑节能安徽省重点实验室安徽合肥230022 中国科学院等离子体物理研究所安徽合肥230031

烘烤系统作为EAST(Experimental Advanced Superconducting Tokamak)重要的支撑系统之一,存在大时滞和模型不精确等问题,难以实现稳定控制烘烤温度。因此本文提出将MPC(Model Predictive Control)方法应用于烘烤系统,首先通过理论推导... 详细信息

烘烤系统作为EAST(Experimental Advanced Superconducting Tokamak)重要的支撑系统之一,存在大时滞和模型不精确等问题,难以实现稳定控制烘烤温度。因此本文提出将MPC(Model Predictive Control)方法应用于烘烤系统,首先通过理论推导和曲线拟合方法构建了烘烤设备和烘烤环节模型。其次基于烘烤系统模型设计预测控制器和控制方案流程,最后在烘烤平台上验证控制方法的有效性。在稳定烘烤期间,真空室烘烤温度波动小于6℃,并且加热器输出功率平稳,功率波动小于1 kW。实验结果表明MPC方法能够稳定控制真空室烘烤温度,并满足真空室烘烤要求。

关键词：真空室烘烤烘烤系统模型预测控制温度稳定

基于变异系数反馈调整的自适应双平台直方图均衡化

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红外技术 2019年第3期41卷 262-267页

作者：张毅李杨谢陈磊何恒安徽建筑大学电子与信息工程学院安徽合肥230022 北京理工大学光电学院北京100081

针对传统直方图均衡算法存在过增强、图像细节表现不稳定等现象,提出了一种基于变异系数反馈调整控制的自适应双平台直方图均衡化算法。该算法在反馈控制原理的基础上,引入了一个直方图归一化变异系数作为反馈参数,用来不断修正平台阈... 详细信息

针对传统直方图均衡算法存在过增强、图像细节表现不稳定等现象,提出了一种基于变异系数反馈调整控制的自适应双平台直方图均衡化算法。该算法在反馈控制原理的基础上,引入了一个直方图归一化变异系数作为反馈参数,用来不断修正平台阈值与期望值之间的偏差,从而自适应地获得最优双平台阈值。定性定量实验结果表明,本文所提出的红外图像均衡化算法在不同场景的增强效果中表现良好且稳定。

关键词：红外图像均衡化直方图反馈控制平台阈值自适应调整

新工科背景下地方应用型高校协同育人模式探究--以计算机科学与技术专业为例

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科技创新导报 2022年第4期19卷 159-162页

作者：苏亮亮杨亚龙张睿谢陈磊安徽建筑大学电子与信息工程学院安徽合肥230601

在当前科技高速发展与产业变革的背景下,地方应用型高校就如何培养新型工程科技人才面临着新的挑战。基于此,本文以计算机科学与技术专业为例,从新工科视角出发,通过分析当前地方应用型高校关于该专业人才培养现状与存在的不足,探究以... 详细信息

在当前科技高速发展与产业变革的背景下,地方应用型高校就如何培养新型工程科技人才面临着新的挑战。基于此,本文以计算机科学与技术专业为例,从新工科视角出发,通过分析当前地方应用型高校关于该专业人才培养现状与存在的不足,探究以高校为主体,以企业、政府和科研机构为参与方的协同育人培养模式,主要包括人才培养目标与毕业要求设计、课程体系构建、教师队伍建设和激励措施制订等方面内容,以此为地方高校培养新工科人才提供借鉴。

关键词：协同育人新工科计算机科学与技术地方应用型高校

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依托虚拟教研室打造专业教师发展共同体

安庆师范大学学报（自然科学版） 2022年第3期28卷 112-117页

作者：李善寿方潜生杨亚龙谢陈磊张鸿恺安徽建筑大学电子与信息工程学院安徽合肥230601

虚拟教研室建设是我国主动适应时代发展,创新基层教学组织建设的重要探索。实现教师职业发展与提升人才培养质量有机统一、打造教师发展共同体是虚拟教研室建设的基本目标之一。为实现此目标,从组织建设模式、课程教学新形态、共建共享... 详细信息

虚拟教研室建设是我国主动适应时代发展,创新基层教学组织建设的重要探索。实现教师职业发展与提升人才培养质量有机统一、打造教师发展共同体是虚拟教研室建设的基本目标之一。为实现此目标,从组织建设模式、课程教学新形态、共建共享教学资源库、师资队伍建设等四个方面进行虚拟教研室建设,具体从组织建设与成员管理、共建共享教学资源、开展校际协同教学、打造特色教研品牌等方面,详细分析了依托虚拟教研室打造专业教师发展共同体的主要举措。相关研究成果对于进一步丰富和完善教师发展共同体理论、建设专业型虚拟教研室具有重要的参考价值。

关键词：虚拟教研室教师发展共同体轮值主任虚拟课程组

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建筑二次供水管网的漏损定位研究

中国科学技术大学学报 2017年第4期47卷 336-341页

作者：张振亚张猛谢陈磊张兆祥方潜生安徽建筑大学安徽省智能建筑重点实验室安徽合肥230022

面对建筑二次供水管网的漏损问题,现阶段通常采用检漏仪器配合人工经验的技术手段进行检测.针对上述方法耗时长、效率低等问题,提出一种数据驱动的增量式建筑二次供水管网漏损定位方法.该方法通过高频采集管网中各个压力监测点数据,建... 详细信息

面对建筑二次供水管网的漏损问题,现阶段通常采用检漏仪器配合人工经验的技术手段进行检测.针对上述方法耗时长、效率低等问题,提出一种数据驱动的增量式建筑二次供水管网漏损定位方法.该方法通过高频采集管网中各个压力监测点数据,建立未漏损工况下建筑二次供水管网压力数据集,并采用K均值算法对数据集进行聚类,形成不同时段压力特征数据,用以判断新采集的节点压力向量是否异常,进而判定是否发生漏损,并定位漏损节点位置.实验结果表明,该方法可实现建筑二次供水管网漏损定位,较现有方法发现漏损用时短、定位速度快等优势,具有一定的实用价值.

关键词：二次供水管网漏损定位 K均值算法压力数据数据驱动

新工科背景下的《现场总线技术》课程教学改革方法研究

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科技创新导报 2022年第4期19卷 163-166页

作者：张睿杨亚龙谢陈磊张鸿恺蒋婷婷安徽建筑大学安徽合肥230009

本文针对目前面向建筑电气与智能化专业“现场总线技术”课程教学内容宽泛、专业针对性不强、实验环节设置不合理、思政元素融入不足等问题,探索新工科背景下课程教学改革方法,通过重组与完善教学内容、多教学方式融合的教学设计、基于... 详细信息

本文针对目前面向建筑电气与智能化专业“现场总线技术”课程教学内容宽泛、专业针对性不强、实验环节设置不合理、思政元素融入不足等问题,探索新工科背景下课程教学改革方法,通过重组与完善教学内容、多教学方式融合的教学设计、基于自主研发实验装置的实验组织与实验教学、基于课程特点的思政元素融入4种方法多维度并进,全面提升教学效果,增强学生面向建筑测控领域的总线知识与技能的应用能力。

关键词：现场总线建筑电气与智能化教学改革课程思政

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空调压缩机数据无线采集系统的研究

电子测量与仪器学报 2010年第2期24卷 195-199页

作者：谢陈磊方潜生汪小龙李杨安徽建筑工业学院安徽省智能建筑重点实验室合肥230022

针对空调压缩机有线数据采集系统存在的不足,结合空调压缩机的结构特征,从传感器节点的低成本低功耗角度出发,利用单片机MSP430和nRF905芯片在电池供电的低功耗应用中具有的优势,提出了一种无线数据采集系统的方案。该方案利用nRF905的... 详细信息

针对空调压缩机有线数据采集系统存在的不足,结合空调压缩机的结构特征,从传感器节点的低成本低功耗角度出发,利用单片机MSP430和nRF905芯片在电池供电的低功耗应用中具有的优势,提出了一种无线数据采集系统的方案。该方案利用nRF905的跳频机制以及帧扩展的方法实现了低功耗芯片nRF905构成的完整的通信协议,实现了网络的通信功能,有效地减少了通信的误码率,提高了系统的可靠性。实验结果表明该系统设计合理,性能可靠,对空调系统的节能具有重要意义。

关键词： MSP430 nRF905空调压缩机数据采集低功耗