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智能电网中无线可充电传感器网络充电规划研究

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智能电网中无线可充电传感器网络充电规划研究

作者：俞立春上海电机学院

学位级别：硕士

随着无线可充电传感器网络技术的不断发展,其应用领域也越来越广泛。近年来,无线可充电传感器网络在智能电网中扮演着极其重要的角色,长期有效地监测电力设备的运行状态,对输电线路的故障预警以及定位,提高了智能电网的安全性以及稳定... 详细信息

随着无线可充电传感器网络技术的不断发展,其应用领域也越来越广泛。近年来,无线可充电传感器网络在智能电网中扮演着极其重要的角色,长期有效地监测电力设备的运行状态,对输电线路的故障预警以及定位,提高了智能电网的安全性以及稳定性。但传感器节点所携带的能量有限,为了使网络能够长期有效地工作,设计合理的充电优化方案对提高网络的稳定性具有重要的现实意义。目前,对于无线可充电传感器网络充电规划方面已取得一些成果,大部分学者将移动充电车作为充电器,进行充电规划研究,有效地提高了充电车的能量利用率以及延长了网络的生命周期。本文在此基础上,研究充电车对监测智能电网的传感器网络充电规划问题,具体研究如下:(1)介绍无线可传感器网络在智能电网中的应用,对无线可充电传感器网络的充电规划方案进行分析,阐述了移动充电问题以及求解方法,针对实际情况,介绍了不同的移动充电车充电策略。(2)针对网络节点因能量耗尽失效的问题,给出了在无线可充电传感器网络静态模式下,小规模的无线可充电传感器网络的充电方案。针对蛙跳算法后期易陷入局部收敛以及青蛙质量不高的问题,引入柯西变异算子以及精英策略,提出一种用于小规模网络的ACSFLA(Accelerated Shuffled Frog Leaping Algorithm,ACSFLA)算法,对充电方案进行优化。仿真结果显示:该算法求解速度快,有效地提高了充电车的能量利用率,降低了充电车行驶距离。(3)在大规模无线可充电传感网络动态模式下,建立带时间窗的充电优化方案,并将启发式算法以及ACSFLA算法结合设计一个用于大规模网络的多充电车优化算法MMCSA(Multiple Mobile charger Charging Scheduling Algorithm,MMCSA),采用最小充电数量以及节点位置凸包对初始路径进行构造,并提出充电车行驶距离增量最小以确定节点的最佳插入位置,最后通过AFSFLA算法对路径进行重优化,从而实现完整的动态多充电车充电规划。仿真实验结果表明:本文所提出的MMCSA算法不仅求解速度快,而且有效的减少了充电车使用数量,降低了移动能耗,提高了能量利用效率。

关键词：无线传感器能量利用率蛙跳算法路径优化时间窗

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办公建筑碰撞射流通风室内热环境特征研究

建筑热能通风空调 2021年第12期40卷 30-34页

作者：叶梅陈童钟珂中国海诚工程科技股份有限公司上海200031 东华大学环境科学与工程学院

利用数值模拟方法研究分析了办公建筑碰撞射流通风的室内温度分布,热舒适性和能耗等热环境特征。结果表明,碰撞射流送风参数L_(m)从1.73减小至0.76时,室内温度分布存在从均匀分布到温度分层的变化过程,且L_(m)越小,温度分层现象更加明... 详细信息

利用数值模拟方法研究分析了办公建筑碰撞射流通风的室内温度分布,热舒适性和能耗等热环境特征。结果表明,碰撞射流送风参数L_(m)从1.73减小至0.76时,室内温度分布存在从均匀分布到温度分层的变化过程,且L_(m)越小,温度分层现象更加明显。送风口附近的人员具有较强吹风感,人员工位布置应避免正对送风口,并尽量保证1.2 m以上的送风口距离。此外,本文建立了能量利用率η的拟合公式,可用于评估不同送风参数下办公建筑碰撞射流通风系统的节能潜力。

关键词：碰撞射流通风办公建筑温度分层 PD 能量利用率

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线型无线传感器网络梯度距离能量优化算法

计算机工程 2015年第12期41卷 107-110,118页

作者：张小鸣王燕萍常州大学信息科学与工程学院江苏常州213164

线型无线传感器网络离基站较近的节点转发量较大,且能量消耗较快,严重影响网络寿命。针对等间距能量优化算法各节点能量消耗不均衡的问题,提出一种梯度距离能量优化算法。将节点传输距离能量作为调节因素,节点间能量均衡作为约束条件,... 详细信息

线型无线传感器网络离基站较近的节点转发量较大,且能量消耗较快,严重影响网络寿命。针对等间距能量优化算法各节点能量消耗不均衡的问题,提出一种梯度距离能量优化算法。将节点传输距离能量作为调节因素,节点间能量均衡作为约束条件,节点到基站由远及近的传输距离优化为梯度距离。仿真结果表明,梯度距离部署算法可有效平衡节点间的能量消耗,延长网络寿命,与等间距部署算法相比,该算法的网络寿命延长了大约39.2%,能量利用率接近100%。

关键词：线型无线传感器网络能量均衡梯度距离网络寿命能量利用率

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基于非合作博弈的蜂窝基站节能策略研究

基于非合作博弈的蜂窝基站节能策略研究

作者：刘元媛深圳大学

学位级别：硕士

近年来,4G网络的迅速发展,网络用户的增长使得无线蜂窝基站的数量也随之大幅度提升,虽然保证了用户的服务质量,但在通信负载低的时刻,许多基站处于闲置状态。又因为基站不工作时的能量消耗也能超过满载时能量消耗的一半,因此这些闲置的... 详细信息

近年来,4G网络的迅速发展,网络用户的增长使得无线蜂窝基站的数量也随之大幅度提升,虽然保证了用户的服务质量,但在通信负载低的时刻,许多基站处于闲置状态。又因为基站不工作时的能量消耗也能超过满载时能量消耗的一半,因此这些闲置的基站造成了很高的蜂窝网络能量消耗,使得蜂窝网络能量利用率被大大降低。因此涌现出大量的学者致力于减少宏基站的能量消耗,从而达到提高无线蜂窝网络能量利用率的目的。随着社会环境变得越来越复杂,微蜂窝技术在宏蜂窝的技术上应运而生。微蜂窝基站有其传输功率低、体积小、覆盖范围小等特征,并且微蜂窝基站一般是零散地分布在热点地区,数量较小,最开始没有引起人们对它进行优化的重视。但是随着4G网络的迅猛发展,用户在一些特定场所如:地下停车场,地下超市和一些高密度话务量的小区域也有较高的通信服务要求,因而微蜂窝层的站点数量也就越来越多,微基站个数已由点连成片,传输成本占整个设备投资的比例已经大于宏蜂窝基站。当前,国家各领域都蓬勃发展,环境保护节约能源已被提上日程,根据实际情况对微蜂窝基站进行合理的优化变得尤为要。本文的研究目的是减少基站的能量消耗和环境污染,降低碳燃料排放量,从而符合未来绿色能源发展战略。本文首先研究多运营商共享基站从而达到节能目的的问题,提出了对宏基站运用一种新的博弈理论方法。我们建立的仿真模型是让两个运营商服务于同一片区域,他们使用非合作博弈来决定他们的宏基站开关方案和用户漫游策略,以及空闲基站的关闭时间段。仿真结果表明该方案在不影响阻塞率的前提下的确可以提高通信系统的能量利用率。本文从宏蜂窝基站的优化中受到启发,因此在微蜂窝基站节能这一块主要运用的方法是:先建立非合作博弈模型,根据实时流量决策出在一片区域内要关闭的微基站数量,同时从基站智能关闭策略与基站发射功率优化这两个层面入手,研究微基站节能的一个全局优化策略。仿真结果表明,这种方法确实能够节省能耗,提高能量利用率。

关键词：无线蜂窝网络非合作博弈全局优化策略能量利用率

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实条纹空间外差成像光谱技术研究

实条纹空间外差成像光谱技术研究

作者：尹诗中国科学院大学(中国科学院西安光学精密机械研究所)

学位级别：硕士

实条纹空间外差成像光谱仪作为空间外差光谱仪的变种形式,其利用干涉结构取代传统空间外差光谱仪的条纹成像光学系统,让系统的干涉定域面和成像面重合,大大简化了系统结构从而减小了干涉仪的体积和重量,并且系统继承了传统空间外差光谱... 详细信息

实条纹空间外差成像光谱仪作为空间外差光谱仪的变种形式,其利用干涉结构取代传统空间外差光谱仪的条纹成像光学系统,让系统的干涉定域面和成像面重合,大大简化了系统结构从而减小了干涉仪的体积和重量,并且系统继承了传统空间外差光谱仪的高通量、高光谱分辨能力、无运动部件等特点。因此可预见该系统可作为一种新型时空联合调制型干涉光谱仪使用,且特别适合大气遥感探测的微小卫星平台。本文主要针对实条纹空间外差成像光谱仪的干涉定域面位置,系统的能量利用率,系统设计仿真及实验验证等方面开展研究工作。首先介绍实条纹空间外差成像光谱仪的基本结构和基本原理,给出系统干涉条纹频率、光谱分辨率、光谱分辨能力以及光谱范围等参数与系统结构参数的关系。之后,根据系统的光束传输的路径和光束传输的偏振特性,分别推导出系统的干涉图定域面位置和系统全孔径仪器函数,并给出系统推扫过程中实现光谱信息和影像信息获取的基本表达式。其次,对实条纹空间外差成像光谱仪进行设计和分析。根据系统仪器参数和光学元件参数之间的匹配关系,并以氧原子气辉(O[D]630nm)测量为例,设计光谱范围?σ为614.1nm31.3nm,光谱分辨率δσ为0.87cm的系统。分析系统定域面位置以及前置透镜系统后截距,设计了焦距f’为150mm,F数为8的前置透镜系统。同时,对比传统空间外差干涉仪,探索该系统存在能量优势的条件,并分析系统波片和线偏振器的装调误差、系统前置透镜F数对系统干涉光强度和调制的影响。最后,根据设计结果进行全系统建模,仿真和实验验证。仿真结果表明:不同F数下,F数数值越大获取的能量大,但其干涉图边缘对比度会下降;相同F数下,虽然有扩视场棱镜的系统和无扩视场棱镜的系统获取的能量相同,但无扩视场棱镜的系统边缘干涉对比度很低;该系统可同时获取多条谱线的光谱数据和场景信息,因此可利用同一系统进行多目标探测。随后搭建实验平台,完成光谱成像探测能力的验证,结果表明:系统具有同时获取目标位置信息和光谱信息的能力,并且系统的光谱分辨率为0.83 cm优于设计值,证实了设计的实用性和可靠性。

关键词：实条纹空间外差系统设计光学仿真能量利用率

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气动发动机配气持续角优化

液压与气动 2016年第2期40卷 36-40页

作者：陈元泰潘孝斌谈乐斌南京理工大学机械工程学院江苏南京210094

为了确定单级气动发动机的最优配气持续角区间，根据该气动发动机的工作原理建立了基于MATLAB／Simulink的仿真模型。在负载扭矩恒定的前提下，通过改变仿真参数，发现输出功率随着配气持续角的增大呈先增大后减小的趋势，气耗率在70°... 详细信息

为了确定单级气动发动机的最优配气持续角区间，根据该气动发动机的工作原理建立了基于MATLAB／Simulink的仿真模型。在负载扭矩恒定的前提下，通过改变仿真参数，发现输出功率随着配气持续角的增大呈先增大后减小的趋势，气耗率在70°～100°区间内较低，在70°～100°区间内呈迅速增大趋势，而能量利用率的变化趋势与气耗率相反。通过对仿真结果的分析，考虑动力性能指标和经济性能指标，确定气动发动机最优配气持续角区间为80°～100°，该结论可为多级气动发动机的结构设计和控制策略的制定提供参考依据。

关键词：气动发动机配气持续角输出功率气耗率能量利用率

猪饲料碳水化合物消化、降解和转移以及对能量利用率的影响

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动物营养学报 2014年第10期26卷 3011-3019页

作者：张宏福黄庆华陈亮中国农业科学院北京畜牧兽医研究所动物营养学国家重点实验室北京100193

自1864年Henneberg与Stohmann首倡概略成分分析方法以来,该饲料养分的测试方法已沿用1个半世纪,基本保持原体系未变。由于碳水化合物组分特别是多糖成分的复杂性和多样性,其分析方法和分析层次不断的完善和改进,大致经历了Weende纤维—V... 详细信息

自1864年Henneberg与Stohmann首倡概略成分分析方法以来,该饲料养分的测试方法已沿用1个半世纪,基本保持原体系未变。由于碳水化合物组分特别是多糖成分的复杂性和多样性,其分析方法和分析层次不断的完善和改进,大致经历了Weende纤维—Van Soest纤维—总饲粮纤维的发展和革新。饲料碳水化合物组分的营养价值受到饲粮结构、畜禽品种、生理阶段、环境条件、饲养管理等种种复杂因素的影响,同时碳水化合物组分又影响其他饲料养分效价和能量利用率。因此,本文从碳水化合物的定义、内涵和分类入手,侧重分析了饲粮碳水化合物在猪体内的消化、降解和转移规律,并对饲粮碳水化合物对能量利用率影响的作用机理作出相应的阐述,旨在为提高猪饲料转化效率提供参考。

关键词：猪碳水化合物组分消化降解转移能量利用率

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双掺Nd：Ce：YAG晶体激光输出特性

强激光与粒子束 2011年第4期23卷 911-914页

作者：赵振宇聂劲松秦树军解放军电子工程学院光电系脉冲功率激光技术国家重点实验室合肥230037 科苑集团博士后流动站合肥230088

为提高固体激光器的能量利用率,增大输出能量,将双掺Nd:Ce:YAG晶体的输出特性与普通Nd:YAG晶体进行了对比研究。分析了Nd3+和Ce3+的吸收光谱对激光晶体初始阈值反转粒子数的影响,结果显示:双掺Nd:Ce:YAG晶体可以提高晶体对泵浦光能量的... 详细信息

为提高固体激光器的能量利用率,增大输出能量,将双掺Nd:Ce:YAG晶体的输出特性与普通Nd:YAG晶体进行了对比研究。分析了Nd3+和Ce3+的吸收光谱对激光晶体初始阈值反转粒子数的影响,结果显示:双掺Nd:Ce:YAG晶体可以提高晶体对泵浦光能量的利用率及激光器的输出能量,且可降低阈值泵浦能量。并分别检测了Nd:Ce:YAG激光晶体与Nd:YAG晶体的输出激光能量和阈值泵浦能量,实验结果表明:在输入电压为750 V时,Nd:Ce:YAG晶体与Nd:YAG晶体的输出能量分别为651.5 mJ和390.4 mJ,能量利用率分别为2.31%和1.38%,激光振荡需要的泵浦能量阈值分别为10.56 mJ和15.21 mJ,且普通Nd:YAG晶体的斜效率为0.36%,而双掺Nd:Ce:YAG晶体的为0.49%。

关键词：双掺Nd:Ce:YAG激光晶体输出能量能量利用率阈值泵浦能量斜效率

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腔体式微波降膜蒸发器的结构设计与优化

腔体式微波降膜蒸发器的结构设计与优化

作者：刘心爽天津大学

学位级别：硕士

近年来,随着人们对微波辐射的认识逐步深入,微波诱导强化技术在各个领域内的应用也更加广泛。在化工生产分离过程中,微波强化技术可以有效应用于微波强化蒸馏、萃取、干燥、结晶、膜分离等,特别是本课题组所研究的微波诱导共沸物蒸发分... 详细信息

近年来,随着人们对微波辐射的认识逐步深入,微波诱导强化技术在各个领域内的应用也更加广泛。在化工生产分离过程中,微波强化技术可以有效应用于微波强化蒸馏、萃取、干燥、结晶、膜分离等,特别是本课题组所研究的微波诱导共沸物蒸发分离方面。但关于这些微波诱导过程究竟应匹配何种加热条件和腔体结构形式,很少有人做过系统的研究,且腔体结构对微波能量利用效率影响巨大。因此本文旨在采用模拟计算的手段,通过耦合电磁场和传热过程,探究微波诱导降膜蒸发过程的一系列操作条件和设计条件对微波吸收效果的影响,从而对腔体和蒸发器的结构进行优化。文章首先搭建关于微波强化蒸发的模型。以课题组实验室开发的微波强化降膜蒸发器为原型,将蒸发器抽象设计为间隙一毫米的玻璃夹套形式,使得样品以薄膜的形式在腔体内被加热。腔体和波导的尺寸均来源于对实验室设备的测量,并作出假设对传质过程和非负载区域内的传热过程进行忽略。整个加热过程涉及电磁场和传热两个物理过程的耦合,即通过求解麦克斯韦方程式和傅里叶导热定律进行计算。并借助前人的不同功率下微波加热纯水的实验数据,验证了该模型的可靠性。在此模型基础上,文章提出了单位质量样品的能量利用率和温度变异系数两个概念,分别用于评估样品的能量利用状况和温度分布均匀性。首先针对实验中常见的操作条件进行优化,分别研究了微波功率、样品初始温度、样品种类和介电性质对微波吸收效果的影响。之后,本文针对腔体自身结构的设计进行优化,主要变量包括波导馈口的高度、馈口的方向、腔体的形状等等。通过将样品分别更换为水和乙二醇,依次考察这些设计变量的影响,结果表明加热介电性质不同的物料对于腔体结构设计方面所呈现出的规律是比较相近的。除了腔体的结构,文章还对蒸发器的设计条件,包括蒸发器摆放位置、蒸发器半径尺寸和负载膜厚度进行了优化。整体来说,本文通过建立电磁场-传热耦合的模型,改变一些关键的操作条件和设计条件,对微波吸收效率进行深入研究,从而设计并优化腔体和蒸发器的形式。本文的研究可为这类过程和相关设备的设计、研究、开发提供理论基础与指导。

关键词：微波加热介电性质微波腔能量利用率温度变异系数