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棉纺厂能源监控与管理系统集散系统的研究

纺织学报 1993年第8期14卷 35-40页

作者：林红桔林正颀罗斌王景友王辉柏天津纺织工学院

本文介绍专为棉纺厂研制的微机三级分布式通讯系统一集散系统。可对全厂能源(电、过热蒸汽、水)进行检测、计量,管理查询等;对过热蒸汽压力、温度进行在线调节;对功率因数进行自动补偿。着重介绍多口、多级(三级)、多交叉点、远程、近... 详细信息

本文介绍专为棉纺厂研制的微机三级分布式通讯系统一集散系统。可对全厂能源(电、过热蒸汽、水)进行检测、计量,管理查询等;对过热蒸汽压力、温度进行在线调节;对功率因数进行自动补偿。着重介绍多口、多级(三级)、多交叉点、远程、近程通讯系统的实现方法。所采取的抗干扰措施能使系统稳定、安全、可靠地长期运行。

关键词：棉纺织厂能源检测管理设备

基于嵌入式Internet技术的原油管道泄漏监测与定位系统的研究

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基于嵌入式Internet技术的原油管道泄漏监测与定位系统的研究

作者：欧阳群锃天津大学

学位级别：硕士

由于管道运输在国民经济中正发挥着越来越重要的作用,维护管道的安全运行、防止管道生产事故的发生已经成为管道工业生产和管理部门的一项极其重要的工作。作为管道事故中最经常发生的泄漏事故一旦发生,不仅造成大量的物质损失,泄漏的... 详细信息

由于管道运输在国民经济中正发挥着越来越重要的作用,维护管道的安全运行、防止管道生产事故的发生已经成为管道工业生产和管理部门的一项极其重要的工作。作为管道事故中最经常发生的泄漏事故一旦发生,不仅造成大量的物质损失,泄漏的有毒化学物质还会造成环境污染,更为严重地可能会造成人身伤亡事故,后果极为严重。管道泄漏检测是多领域、跨学科的研究课题,涉及到管道流体力学、热力学、传感技术、微弱信号检测、信号处理、计算机科学和现代通讯技术等多个学科领域。本文在原有的管道泄漏监测与定位系统基础上,结合嵌入式技术和Internet技术,构建了嵌入式Internet原油管道泄漏监测与定位系统,完成的工作主要有:1、基于嵌入式技术和Internet技术设计实现了原油管道泄漏监测与定位系统,对原有的系统进行了改进,使得系统的设计成本大大降低,提高了系统的可靠性。2、具体设计实现了以8位单片机为主体的远端数据采集系统。远端数据采集系统包括信号调理模块、中央处理单元和远程通讯接口三部分,安装在输油管道沿线的各中间站,实时收集管道运行参数。信号调理模块分别从现场采集管线压力、温度及流量信号并进行预处理。根据各类信号的不同特征,本文提出了相应的处理方案和实现措施,以利于提取所需信号的有关参数和重要特征,为后续的管道泄漏检测工作做必要的准备。中央处理单元选用Cygnal8051F020作为中央处理器,将经预处理后的各种现场信号进行A/D转换,并支持基于嵌入式Internet的远程数据交互。此外,还实现了键盘控制和液晶显示控制等人机交互功能,以方便现场使用。3、具体实现了嵌入式Internet管道泄漏检测系统的远程数据交互接口设计。根据RTL8019AS的基本原理和工作流程,讨论了嵌入式TCP/IP协议的具体实现以及用户协议的设计与实现等,并利用模拟的数据采集环境和现场的实际数据交互过程验证了系统的可靠性。4、基于虚拟仪器LabVIEW平台,构建了嵌入式Internet管道泄漏检测系统。利用由各个远端数据采集系统传输到中心系统的压力、流量、温度等数据,基于负压波原理,对管道的运行状况进行实时监测,并及时对泄漏事故做出正确的判断和精确定位。

关键词：管道泄漏检测定位嵌入式系统 Internet 虚拟仪器

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轴承故障实时监测系统的设计与应用研究

轴承故障实时监测系统的设计与应用研究

作者：张志刚天津大学

学位级别：硕士

机械故障诊断技术是一门通过研究和掌握设备的运行状态、识别设备的异常表现而达到早期发现设备潜在故障并预报故障发展趋势的技术。目前故障诊断技术已经获得了飞速发展,但在我国,铁路客车轴承故障监测方式还比较落后。研究开发一种经... 详细信息

机械故障诊断技术是一门通过研究和掌握设备的运行状态、识别设备的异常表现而达到早期发现设备潜在故障并预报故障发展趋势的技术。目前故障诊断技术已经获得了飞速发展,但在我国,铁路客车轴承故障监测方式还比较落后。研究开发一种经济、有效的客车轴承故障监测系统对提高铁路客车运行可靠性和保障人身安全至关重要。本论文以客车滚动轴承作为应用研究对象,在对轴承故障实时监测与故障诊断技术的有关理论和方法研究的基础上,将对客车轴承故障实时监测系统的体系结构和具体实现、信息集成技术及轴承故障信号处理中面临问题做更进一步的讨论。在此基础上,文中由对单一对象和模型的具体化研究,进而研究轴承故障诊断的系统体系结构和功能模块实现的实施方案,主要研究内容包括:(1)针对滚动轴承故障信号,通过对滚动轴承故障机理、滚动轴承故障信息检测技术的研究,综合比较各种故障诊断方法,提出可行的故障诊断方案:采用共振解调技术和振动信号频谱分析法,并结合温度法检测冲击信号的周期特征,对其检测原理和检测效果进行了深入分析;(2)研究设计了监测系统的体系结构及具体的功能模块;(3)采用先进的数字信号处理芯片实现快速傅立叶变换,提高了系统的实时性;(4)设计客车轴承故障实时监测系统,包括软件和硬件电路的设计调试;(5)提出了监控系统与上位机通讯的新方案。

关键词：轴承故障诊断状态监测共振解调频谱分析信号处理

智能化工程机械机群状态监测与故障诊断系统研究

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智能化工程机械机群状态监测与故障诊断系统研究

作者：刘翥寰天津大学

学位级别：硕士

工程机械的自动化、智能化、系统化是未来发展的必然趋势,也是目前研究和开发的热点。随着工程机械自动化、智能化和系统化水平的提高,一方面施工效率和质量得到大幅度提高,但是另一方面工程机械的维护、保养和维修也变得更加困难,一旦... 详细信息

工程机械的自动化、智能化、系统化是未来发展的必然趋势,也是目前研究和开发的热点。随着工程机械自动化、智能化和系统化水平的提高,一方面施工效率和质量得到大幅度提高,但是另一方面工程机械的维护、保养和维修也变得更加困难,一旦故障停机产生的损失也在不断加大。本文针对智能化工程机械机群,设计构造了状态监测和故障诊断系统,能够对机群中各单机实现在线的实时状态监测和故障诊断,为机群的维护保养、动态调度和控制提供依据,从而保证施工过程的顺利进行。本论文的主要内容如下:(1)首先介绍了工程机械相关领域的发展现状,并对其进行了分析,阐述了建立基于无线网络的智能化工程机械机群状态监测和故障诊断系统的必要性,明确了本文的研究内容。(2)建立了基于GSM/GPRS无线网络的智能化工程机械机群状态监测和故障诊断系统模型,给出了单机监诊子系统、机群诊断中心和GSM/GPRS无线通讯系统的设计方案。(3)开发了机群状态监测和故障诊断系统,包括单机监测参数的选择、工程机械单机智能化改造、GSM/GPRS无线通讯系统、GPS定位系统和机群诊断中心的实现等。(4)将机群状态监测和故障诊断系统应用于沥青混凝土路面施工示范工程中,验证了所开发系统的性能和可靠性。(5)对论文内容进行了总结,并提出了进一步研究的设想。

关键词：工程机械机群智能化状态监测故障诊断

基于无线射频通讯技术的车载油耗计量系统的研究

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基于无线射频通讯技术的车载油耗计量系统的研究

作者：尹俊杰天津大学

学位级别：硕士

现阶段,能源危机日益严峻,节能已经成为各行各业所面临的现实问题。针对这种情况,提出了一种在保证精确计量、成本低廉的前提下实现了智能化处理、人性化设计的油耗计量系统,并运用无线射频通讯技术,实现了内燃机械在任意工作时刻的瞬... 详细信息

现阶段,能源危机日益严峻,节能已经成为各行各业所面临的现实问题。针对这种情况,提出了一种在保证精确计量、成本低廉的前提下实现了智能化处理、人性化设计的油耗计量系统,并运用无线射频通讯技术,实现了内燃机械在任意工作时刻的瞬时油耗和某一时间区间内的累积油耗。基于无线射频通讯技术的车载油耗计量系统是采用容积法和脉冲法相结合的方法进行测量的。其硬件部分主要包括控制器与副油箱,控制器的主控芯片采用具有低功耗、稳定性好、驱动能力强等优点的PIC单片机。在信号采集方面,采用了磁浮子液位传感器和零功耗韦根德传感器,磁浮子液位传感器线性度好,可靠性高,尤其适合于恶劣的工作环境下,具有抗震效果;零功耗韦根德传感器从根本上改善了信号采集部分的性能,在保证精确测量机械转子转动的同时,不消耗系统的电能,为油耗计量系统实现低功耗、高精度测量提供了良好的基础。副油箱设计上,根据现场油耗计量系统的运行环境,优化硬件结构,增加了一系列的抗干扰措施。在软件部分,采用模块化设计,使用软件冗余技术和容错技术增强软件的可读性。另外,上位机人机界面友好、直观、操作方便。通过大量的现场实验调试,结果表明:此车载油耗计量系统操作方便,成本低廉,计量手段先进可靠,精度可达到±1.5%以内,极大的提高了内燃机械的生产效率,有效地避免了浪费现象,易于大规模推广。这在现阶段大力倡导“两型”社会的背景下,显得尤为重要。

关键词：车载油耗计量系统无线射频通讯技术 PIC单片机智能

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嵌入式视觉传感器设计与图像采集实现

嵌入式视觉传感器设计与图像采集实现

作者：张忠凯天津大学

学位级别：硕士

本文针对汽车生产线中零部件间隙尺寸的测量，研制一种可手持的嵌入式视觉传感器，很好地满足现场测量的应用需求，为监控车身零部件的加工质量提供了一种新的手段。本文基于激光三角法测量原理，设计了一种结构光传感器，结合嵌入式技... 详细信息

本文针对汽车生产线中零部件间隙尺寸的测量，研制一种可手持的嵌入式视觉传感器，很好地满足现场测量的应用需求，为监控车身零部件的加工质量提供了一种新的手段。本文基于激光三角法测量原理，设计了一种结构光传感器，结合嵌入式技术，在传感器中实现图像采集、处理及传输的功能。文中首先阐述了该传感器的测量原理，通过投射线结构光到被测物表面，采用CMOS传感器接收图像信息，建立视觉传感器模型，实现非接触式测量。其次，针对系统低功耗、高精度等使用要求，构建了嵌入式系统的硬件电路，完成了方案中图像传感器、CPU、通讯模块、供电系统的具体硬件实现和功能测试。再次，通过对嵌入式操作系统学习和研究，构建了针对ARMv7-A与C64x+DSP嵌入式处理器架构的编译环境，完成了嵌入式Linux操作系统对OMAP3530嵌入式应用处理器的移植工作。在此硬件平台基础上进行了基于嵌入式Linux操作系统的驱动开发与功能调试，实现了上述硬件系统的正常运作。开发了基于Linux的图像采集应用程序，通过负载分析，优化系统性能，达到图像数据的实时采集与分析处理。最后通过实验验证，对已知尺寸标准件进行反复测量，实验结果表明，该传感器能够完成图像数据的采集，达到设计的预期目的。通过比对实验数据，找到偏差的影响因素，并提出对系统进行改进的方案。

关键词：激光三角法视觉测量图像采集嵌入式驱动设计

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基于微控制器的电阻点焊质量信息采集系统

基于微控制器的电阻点焊质量信息采集系统

作者：牛永天津大学

学位级别：硕士

在点焊信息的采集中，工控机加采集卡的传统模式存在较多的弊病。在本文的研究中，利用微控制器构成的智能终端组成网络进行数据采集和传输，这样的系统具有抗干扰能力强、应用方便、工业化程度高、成本低、可扩展性强等优点。因此，对... 详细信息

在点焊信息的采集中，工控机加采集卡的传统模式存在较多的弊病。在本文的研究中，利用微控制器构成的智能终端组成网络进行数据采集和传输，这样的系统具有抗干扰能力强、应用方便、工业化程度高、成本低、可扩展性强等优点。因此，对这种系统的研究对点焊质量监测来说意义重大。本论文所进行的硬件部分研制工作有：做出各个智能终端的硬件电路并把它们用网络连接起来。智能终端的组成部分包括：传感器，信号处理电路，模数转换电路、控制电路、信息存储电路、网络通信电路、电源处理电路。智能终端的模数转换部分、控制部分都集成在终端所采用的一片功能较强的C8051F206 微控制器中。接下来的软件工作就是为这个采集系统编制通讯协议和各个采集终端的程序。所有的模块都使用统一的一个软件，在软件上由子程序调用来解决不同终端的功能，同时在硬件上通过设置来表示出自己的身份。这样做，便于软件的维护，保持软件的统一性以及方便调试，同时也节省了时间。最后，对系统模块的软硬件进行了测试。此系统在直流冲击波电阻点焊机上通过了验证。

关键词：电阻点焊质量监测微控制器数据采集

锂硫电池正极复合材料的制备和电化学性能研究

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锂硫电池正极复合材料的制备和电化学性能研究

作者：郝亚晋天津大学

学位级别：硕士

为了满足通讯、便携式电子设备、电动汽车等对电池的要求,开发具有高比能量、低成本、环境友好型的新型锂离子二次电池的任务越来越迫切。在当前研究的高容量锂离子电池正极材料中,硫系正极由于具有高达1675 mAh g-1的理论质量比容量,... 详细信息

为了满足通讯、便携式电子设备、电动汽车等对电池的要求,开发具有高比能量、低成本、环境友好型的新型锂离子二次电池的任务越来越迫切。在当前研究的高容量锂离子电池正极材料中,硫系正极由于具有高达1675 mAh g-1的理论质量比容量,比传统锂离子电池要高出很多。此外,硫还具有储量丰富、价格低廉、对环境无污染等优点。然而,由于S的离子导电性和电子导电性都很低;且充放电过程中形成的多硫化锂易溶于电解液,产生“穿梭效应”;在负极生成Li2S2和Li2S钝化层也会造成活性物质的损失、锂负极的腐蚀、电池内阻的增加,会加剧电池容量的衰减、降低库伦效率,这些问题降低了电池的性能,阻碍了锂硫电池的实际应用。本文从解决锂硫电池存在的问题出发,采用介孔炭材料与硫复合来改善锂硫电池的性能。采用简单易行的一步模板炭化法制得了大比表面积(1432 m2g-1)高孔容(2.89 cm3g-1)的介孔(6 nm)炭(MC)材料,并以此介孔炭材料作为载硫基质,将制得的介孔炭材料与硫按照质量比为1:1,1:2,1:3,1:4的比例,采用气相熔融法复合。通过测试复合材料的电化学性能,探求优选的炭硫比例。结果表明,炭硫复合材料中,硫成功的均匀分散在了MC的孔隙及孔道中;通过比较不同复合比例的硫炭复合材料的电化学性能,得出1:2为优选的炭硫比;炭硫比为1:2的复合材料的首次放电比容量为909 mAh g-1,40次循环后剩余容量709 mAh g-1,容量保持率78.0%,在保证高载硫量的前提下还表现出优秀的循环性能;说明介孔炭作为导电基质,不仅提高了硫的电化学活性,发达的孔结构还有效的抑制了中间产物多硫离子的溶出流失,改善了电池性能。本文还进一步对正极载硫基质炭材料进行改性,采用一步模板炭化法制备出具有大比表面积(1599 m2g-1)和高孔容(1.53 cm3g-1)的原位氮掺杂介孔(3 nm)炭(NMC)材料。进而将制得的NMC与S复合,制备了NMC@S材料并对其进行了全面的表征。相同条件下比较了NMC@S和MC@S的性能。NMC@S复合材料的首次放电比容量为1012 mAh g-1,相比MC@S材料的首次放比容量(898mAh g-1)多放出了114 mAh g-1,将硫的首次利用率提高了8%。100 mA g-1电流密度下循环100次后,NMC@S还剩余容量388 mAh g-1,MC@S剩余容量220mAh g-1。NMC大的比表面积和高孔容起到载硫和限制多硫离子溶出的作用,而氮掺杂提升了C材料的导电性;氮原子与S和多硫离子的作用进一步抑制了活性物质的损失,从而改善了电池的循环性能。

关键词：锂硫电池硫炭复合材料介孔炭原位氮掺杂介孔炭

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具有执行器故障的多智能体系统一致性研究

具有执行器故障的多智能体系统一致性研究

作者：张俊天津大学

学位级别：硕士

多智能体系统是由多个自主的个体通过通讯拓扑进行耦合而形成的复杂网络系统。相对独立的个体之间可以通过局部通讯和分布式控制协议的作用实现整体运动目标,比如鱼群鸟群包围捕食者以躲避攻击等。许多实际系统都可以用多智能体系统来建... 详细信息

多智能体系统是由多个自主的个体通过通讯拓扑进行耦合而形成的复杂网络系统。相对独立的个体之间可以通过局部通讯和分布式控制协议的作用实现整体运动目标,比如鱼群鸟群包围捕食者以躲避攻击等。许多实际系统都可以用多智能体系统来建模,因此具有重要的研究意义。一致性是多智能体系统研究的基础,本文主要研究的是一致性的容错问题,即执行器故障下的一致性。首先,考虑了无向通讯拓扑作用下的线性多智能体系统的容错一致性问题。针对于执行器故障,首先建立了具有一般性的故障模型,该模型包括了所有可能的故障情况——执行器部分失效的情况、彻底失效的情况。基于此模型,我们设计了两种一致性容错控制协议,即具有固定增益的控制协议和自适应增益的控制协议,并且提出了保证系统能够实现容错一致性的充分条件。其次,对于具有领导者的情况,我们分别考虑了线性的和具有Lipschitz非线性的多智能体系统容错跟踪一致性问题。利用自适应增益控制器实现了具有执行器故障的跟踪一致性,同时允许领导者具有有界的控制输入,使跟随者的状态按照人们预期的状态轨迹运行。最后,利用观测器分析了线性多智能体系统的容错一致性问题,并通过Lyapunov方法提出了执行器故障下保证系统一致性能够实现的充分条件。

关键词：多智能体系统自适应控制容错控制一致性跟踪一致性