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基于图像处理的卵石输移实时监测系统研发

基于图像处理的卵石输移实时监测系统研发

作者：闫路遥重庆交通大学

学位级别：硕士

长江航道是中国交通运输网络的重要组成部分,航运的安全和便利对于沿江经济的发展和民生的稳定有着重要的作用。但目前三峡水库变动回水区部分河段存在消落期卵石输移碍航问题,且受传统推移质监测方法的限制,对于某些复杂航道段的卵石... 详细信息

长江航道是中国交通运输网络的重要组成部分,航运的安全和便利对于沿江经济的发展和民生的稳定有着重要的作用。但目前三峡水库变动回水区部分河段存在消落期卵石输移碍航问题,且受传统推移质监测方法的限制,对于某些复杂航道段的卵石输移规律认识不足,给航道的整治和维护带来了较大的难度。因此需要开发能够长时间连续动态观测卵石输移过程的推移质观测方法,为推移质的运动规律研究和航槽的动态演变研究提供必要的原型观测资料。为改进自主研发的压力法与音频法耦合的卵砾石输移实时监测系统(GPVS),解决GPVS音频监测模块无法根据监测环境的改变而自我标定的问题,加入了卵石图像实时监测系统,配套开发了相应的卵石图像分析算法并探究水下摄像系统对GPVS的优化方式。通过结合音视频传感器的监测数据,使得GPVS可在不同原型观测环境中具备自我标定能力,进一步提高了GPVS对推移质运动过程的监测准确性和科学性。主要做了以下工作:(1)分析了GPVS系统的优缺点及加入水下摄像系统的可行性和必要性,在原有GPVS设备的平台上,经过慎重的设计、比选和优化,开发了水下摄像系统。(2)研究了卵石运动图像畸变校正及标定算法,使畸变的卵石目标图像还原为真实尺寸。对比了不同目标检测算法在卵石目标识别中的优缺点,并根据卵石运动图像特点,对算法进行了系列的优化和改进,实现了卵石目标的准确、完整的提取。通过计算和测试选取了最优的卡尔曼滤波器参数,并结合匈牙利匹配算法实现了卵石颗粒运动轨迹的追踪。最后利用水槽试验测试了所开发算法对卵石颗粒特征识别的准确性,发现平均识别误差在10%以内,具有较好的识别效果。(3)将卵石粒径和卵石颗粒数作为优化指标,探究了水下摄像系统对GPVS的优化方法。结合水下摄像系统和音频监测系统进行了水槽试验,更加深入探究了多种因素对GPVS监测结果的影响机理。分析表明,卵石运动形式、卵石运动速度、卵石扁平度均会影响对卵石输移量监测的准确性。在此基础上,建立了根据视频-音频协同工作期数据优化音频单独工作期数据的方法,实现了优化GPVS系统监测准确性和科学性的目的。(4)开发了卵石图像-音频监测数据综合分析系统,以模块化的方式对卵石音频和图像分析算法进行了整合。通过可视化界面完成对GPVS原型观测数据的批量分析和输出,使整个系统的应用过程完成闭合。

关键词：推移质观测技术音频法摄像法卵石运动图像处理 GPVS

基于数字孪生的人机协作安全距离监测与个性化控制策略研究

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基于数字孪生的人机协作安全距离监测与个性化控制策略研究

作者：闫路遥郑州轻工业大学

学位级别：硕士

人机协作在智能制造领域应用越来越广泛,要求人和机器之间的交互协作也越来越频繁,安全问题成为协作过程中需要解决的首要问题。传统的人机协作安全检测方法缺少考虑不同人的个性化差异和动态环境的影响,主要体现在对人的体型区别、疲... 详细信息

人机协作在智能制造领域应用越来越广泛,要求人和机器之间的交互协作也越来越频繁,安全问题成为协作过程中需要解决的首要问题。传统的人机协作安全检测方法缺少考虑不同人的个性化差异和动态环境的影响,主要体现在对人的体型区别、疲劳程度、行为和工作环境等因素考虑不充分、无法提前预知危险等方面。数字孪生技术通过虚实交互、数据融合、迭代优化等手段连接物理世界和现实世界,为解决人机协作面临的问题提供有效途径。为此,本文在数字孪生环境下,对人机协作安全距离监测与个性化控制策略进行相关研究。主要工作如下:首先,从人、机、环三个维度对物理空间影响人机协作碰撞风险的因素进行了分析和整理。构建了基于数字孪生的人机协作安全检测框架,通过物理空间、虚拟空间、服务中心和孪生数据的相互配合,实现闭环。在这个框架下,提出了数字孪生驱动的人机协作安全设计方法,包括对人体运动信息的采集和预测、人机碰撞距离的检测和个性化安全控制策略。其次,对机器人进行DH(Denavit Hartenberg)参数法建模和正运动学分析,计算出机器人位姿信息。利用Kinect相机完成对视觉平台的搭建和对人体关节的运动状态信息进行采集,并通过卡尔曼滤波算法优化所采集的人体数据。然后对相机进行标定和手眼标定,统一相机和机械臂的坐标系。再次,采用高斯混合回归模型对人体关节点的运动轨迹进行预测,并进行人机碰撞距离的检测。根据关节点建立人机碰撞检测模型,为适应人的个体差异性,根据BM I(Body Mass Index)指数设计可变的包围盒半径,建立个性化的人体碰撞检测模型。基于胶囊体包围盒的碰撞检测技术,进行人机最小距离算法的构建。基于最小安全协作距离设计了个性化的安全控制策略,考虑了人物状态、环境的信息和机器人运动状态等信息,实现了动态的安全预警策略,保证人机安全。最后,搭建了基于数字孪生的人机协作安全预警系统,对系统的各个模块进行设计。利用Kinect 2.0相机和mycobot 320 M5协作机器人搭建人机协作模拟实验平台,对物理空间的相关实验进行分析,验证所提方法的可行性和有效性。

关键词：人机协作个性化数字孪生碰撞检测安全监测

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基于声学实时监测的卵石运动数量研究

重庆交通大学学报（自然科学版） 2022年第12期41卷 128-133页

作者：杨胜发闫路遥张鹏田蜜重庆交通大学河海学院重庆400074 重庆交通大学国家内河航道整治工程技术研究中心重庆400074

天然河流中的推移质输移具有很强的随机性,传统的推移质采样方法无法对输移过程进行连续的动态监测,限制了对推移质输移特性研究的进程。鉴于声学法在卵石输移原型观测中具有能够动态监测且时空间分辨率高的优势,结合卵石碰撞音频的能... 详细信息

天然河流中的推移质输移具有很强的随机性,传统的推移质采样方法无法对输移过程进行连续的动态监测,限制了对推移质输移特性研究的进程。鉴于声学法在卵石输移原型观测中具有能够动态监测且时空间分辨率高的优势,结合卵石碰撞音频的能量变化特点,探究利用卵石碰撞信号来分析卵石运动数量的方法。研究表明:单颗卵石运动过程中与床面的碰撞次数与水流流速呈正相关、与卵石粒径无较明显的关联;基于试验数据建立卵石碰撞次数与水流流速的经验公式,进一步推算卵石运动数量,为声学法卵石输移原型观测提供一定的理论支撑。

关键词：航道工程卵石输移声学法能量变化碰撞次数

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基于摄像法的运动卵石观测技术研究

泥沙研究 2023年第4期48卷 32-37页

作者：毛浩丞杨胜发张鹏闫路遥重庆交通大学河海学院重庆400074 重庆交通大学国家内河航道整治工程技术研究中心重庆400074

为观测卵砾石推移质输移现象并研究其输移规律,研发了一种新的卵砾石输移观测设备。采用加入摄像系统的卵砾石输移实时观测系统,分析了设备对卵砾石推移质输移观测效果,提供了推移质输移观测新思路。从卵石参数识别效果出发,定量分析了... 详细信息

为观测卵砾石推移质输移现象并研究其输移规律,研发了一种新的卵砾石输移观测设备。采用加入摄像系统的卵砾石输移实时观测系统,分析了设备对卵砾石推移质输移观测效果,提供了推移质输移观测新思路。从卵石参数识别效果出发,定量分析了设备对天然卵石的识别准确度和观测精度。研究结果表明,摄像法可准确捕捉运动卵石位置信息和运动路径,经过图像处理后的卵石粒径等参数平均识别误差均在15%以内,能够为卵石推移质观测提供设备和技术支撑。

关键词：推移质观测摄像法卵石图像处理准确度分析

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黄委与中国煤炭地质总局开展技术研讨交流

黄委与中国煤炭地质总局开展技术研讨交流

广阳坝河段连续浅滩-深潭式仿自然生境修复技术研究

黄河报

作者：刘丛郭欣伟闫路遥

本报讯(记者刘丛通讯员郭欣伟闫路遥)日前,黄委水资源局受邀与中国煤炭地质总局勘研总院召开技术研讨会,围绕采煤对水资源的影响进行深入研讨交流,统筹做好黄河流域煤矿开采与水资源节约保护工作。会议就水资源节约保护、矿山生态... 详细信息

本报讯(记者刘丛通讯员郭欣伟闫路遥)日前,黄委水资源局受邀与中国煤炭地质总局勘研总院召开技术研讨会,围绕采煤对水资源的影响进行深入研讨交流,统筹做好黄河流域煤矿开采与水资源节约保护工作。会议就水资源节约保护、矿山生态修复、保水采煤等内容进行探讨,交流了煤......

关键词：中国煤炭地质总局研讨交流矿井水

来源： cnki报纸评论

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水电能源科学 2023年第4期41卷 85-87,96页

作者：林欢王丽杨胜发孙章胡江闫路遥童思陈重庆交通大学河海学院重庆400074 国家内河航道整治工程技术研究中心重庆400074

以长江上游广阳坝河段为例,通过构建物理模型分析连续浅滩—深潭式仿自然生境修复技术方案实施前后相应河段水深、流场的变化,讨论生境修复方案对鱼类产卵场、栖息地、越冬活动及航道的影响。研究表明,生境修复方案实施后,试验范围段缓... 详细信息

以长江上游广阳坝河段为例,通过构建物理模型分析连续浅滩—深潭式仿自然生境修复技术方案实施前后相应河段水深、流场的变化,讨论生境修复方案对鱼类产卵场、栖息地、越冬活动及航道的影响。研究表明,生境修复方案实施后,试验范围段缓流区的面积大幅增加,且在丁坝群之间形成了局部缓流,有利于鱼类的产卵与栖息;方案的实施对河段航道内船舶通行未造成不利影响。

关键词：鱼类浅滩—深潭山区河流仿自然生境丁坝

基于SnO_(2)电子传输层的n-i-p型钙钛矿太阳能电池关键技术研究

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发电技术 2023年第1期44卷 63-77页

作者：岳晓鹏赵兴闫慧琳樊冰冰黄浩闫路遥崔鹏马峻峰李美成华北电力大学新能源学院北京市昌平区102206 河北工程大学能源与环境工程学院河北省邯郸市056038

钙钛矿太阳能电池(perovskite solar cells,PSCs)由于光电转换效率高、制备工艺简单、成本低等优势受到广泛关注,电池效率已从3.8%提升到25.7%。目前,对基于SnO_(2)电子传输层的n-i-p型平板结构电池的研究越来越多,但存在着工艺可重复... 详细信息

钙钛矿太阳能电池(perovskite solar cells,PSCs)由于光电转换效率高、制备工艺简单、成本低等优势受到广泛关注,电池效率已从3.8%提升到25.7%。目前,对基于SnO_(2)电子传输层的n-i-p型平板结构电池的研究越来越多,但存在着工艺可重复性差、效率低等问题。针对n-i-p型平板结构PSCs的制备进行了系统的研究,包括导电基底的选择、钙钛矿制备工艺参数的优化以及电池存储环境。结果证明,上述参数对于电池均具有重要影响,并结合扫描电子显微镜、X射线衍射、吸收光谱分析了原因。在最优工艺条件下(掺锡氧化铟基底,PbI_(2)退火温度70℃(1 min),胺盐溶液滴加后静置时间不超过5 s,存储湿度4.5%),器件平均效率达到21.85%,最高效率达到23.47%,迟滞可忽略,具有良好的可重复性。研究结果可为制备重复性好、光电转换效率高的PSCs提供科学支撑。

关键词：钙钛矿太阳能电池(PSCs) n-i-p SnO_(2) 高效率可重复性

界面改性对钙钛矿太阳电池中电子传输层的无损钝化作用

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界面改性对钙钛矿太阳电池中电子传输层的无损钝化作用

碱气刻蚀电子传输层的高效稳定钙钛矿太阳电池

第八届新型太阳能材料科学与技术学术研讨会

作者：刘本玉闫路遥瞿树杰纪军崔鹏李美成华北电力大学

钙钛矿太阳电池的实用化需要器件性能和稳定性进一步提升。这里,我们引入了乙氧基化聚乙烯亚胺(PEIE)和碲二酚基二维金属有机骨架(2D MOF)的复合界面层,对TiO/钙钛矿界面进行改性处理。该界面层能够对TiO表面进行有效钝化,而且可以进一... 详细信息

钙钛矿太阳电池的实用化需要器件性能和稳定性进一步提升。这里,我们引入了乙氧基化聚乙烯亚胺(PEIE)和碲二酚基二维金属有机骨架(2D MOF)的复合界面层,对TiO/钙钛矿界面进行改性处理。该界面层能够对TiO表面进行有效钝化,而且可以进一步改善钙钛矿薄膜形貌。使用PEIE-2D MOF复合薄膜对TiO电子传输层改性后,钙钛矿薄膜的形貌和结晶度得到了显著优化,TiO电子传输层中缺陷态数量减少,进而增强了电池中的电子传输性能,最终获得了最佳效率为22.22%的稳定钙钛矿太阳电池。这种方法为改善界面状态以实现高效稳定的钙钛矿太阳电池提供了新思路。

关键词：钙钛矿太阳电池无损钝化金属有机物框架陷阱态

来源： cnki会议评论

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碱气刻蚀电子传输层的高效稳定钙钛矿太阳电池