基于Hadoop的GA-BP网络在山洪预测中的研究

研究了山洪灾害监测预警系统中雨情数据的分布式存储和分布式预测。针对采集到的水文数据急剧增长和对预测精度和预报时效的要求不断提高,分别应用Hadoop分布式文件系统对数据进行分布式存储和 MapReduce框架结合遗传算法优化神经网络的权值和阈值进行分布式预测。采用基于BP神经网络的多因子山洪灾害雨量预测模型,结合遗传算法能够实现全局优化特点来优化神经网络的权值和阈值,并在数据并行处理过程中,采用了批处理和MapReduce工作流的方式,以误差和准确率来评估预测模型,解决了神经网络在处理海量数据时训练时间长等问题。实验表明,该方法可以在不影响准确度的前提下,大大缩短运行时间,提高预测效率。     

串口扩展芯片XR16L784在水文监测系统中的应用

为了解决系统设计中单片机串口数量较少不能同时满足多路串行通信的问题,通过对现有串口扩展技术进行对比分析,并针对水文监测系统的应用需求,提出了基于芯片XR16L784完成串口扩展的设计方案。介绍了串口扩展芯片XR16L784的硬件设计和软件编程的具体实现方法,并在水文监测系统上进行了实验验证。结果表明：串口扩展芯片XR16L784可有效实现多个串口扩充,扩充后的串口通道能够在不同波特率下稳定、可靠实现数据双向传输。串口扩展方案解决了在多路串行通信系统中系统主控单元串口数量有限的问题,在水文监测系统中体现出很好的实用价值。     

基于GPRS/SMS空气污染远程监控系统的设计与实现

为了实现空气质量指数的智能监测和管理,设计并实现了一种基于SnO2人工嗅觉探测的空气质量指数监测系统,系统通过空气质量指数现场网络监测节点采集、处理以及传递空气质量指数数据,采用ARM S3CA510B进行DTU数据传递,实现空气质量指数数据CO、SO2等的高效率、大批量的传递;使用汇聚节点模块通过GPRS网络将数据传递到监管终端,监管终端将管理命令通过GPRS网络反馈到汇聚监测节点,实现空气质量指数数据的远程监测;采用监测管理终端为管理人员提供不同的监测处理、控制处理以及空气质量指数监测相关数据检索和汇总分析等人机界面。对系统空气质量指数信息流的传递流程图进行了设计,给出了系统数据通过串口进行通信的代码以及系统监管终端使用套接字实现网络通信的核心源码。实验结果说明,与传统系统相比,所提系统可实时监测出空气中CO、SO2等污染气体的浓度,具有很高的实用性及有效性。     

船载特装设备电能质量监测系统设计与实现

针对测量船特装设备供电系统可能受到短路、断路、漏电、谐波等因素的干扰而影响供电的电能质量问题,构建和实现了一种基于智能网络仪表的电能质量监测系统。该系统实现了对电能质量的在线监测以及采集数据的分析和处理,可准确、实时、连续地对供电系统的电能质量数据进行监测,以获取多方面的电能质量数据;同时实现了电能数据的信息共享,提高了电能数据资源的利用率,为电能质量监测数据进行进一步分析提供了有力支撑。电能质量监测系统投入运行后,实践结果表明,该系统具有较好的监测效果。     

HD-SDI视频嵌入式图像采集系统设计

为了满足光电测量系统中以HD-SDI接口的数字相机的视频图像处理需求,提出了基于HD-SDI接口的嵌入式图像采集系统解决方案;应用FPGA与TI公司的解码芯片将HD-SDI数字视频的串行数据转换成为并行的图像数据以满足DSP等处理器输入需要;利用FPGA外部扩展一定容量的存储单元来缓冲和重组图像数据,并以特定顺序发送给DSP;图像数据通过DSP的EMIF接口以DMA方式存入DSP内存,从而实现对HD-SDI视频的图像数据采集;系统集成HD-SDI数据链路均衡、解码以及数据采集功能,为DSP的后续图像处理提供了可以无缝连接的数据源。     

基于web网络优化协议的水质污染程度在线监测系统设计

针对传统人工水质污染程度检测工作效率低、实时监测能力不强的问题,设计并实现了基于web网络优化协议的实时在线水质污染程度自动监测系统,系统利用无线传感器网络节点对区域水源水质进行监测,通过无线分组通信技术与宽带网络对数据进行远程传送,工作人员可实现web实时在线的水质信息查询、管理控制、数据收集、报警提示等操作,基于web的水质监测系统,提升了系统的可扩展性、易用性以及实时性等;系统硬件包括传感器模块、无线通信模块、单片机外围电路、以太网接口模块等;系统软件设计了web网络优化协议、系统监测平台、远程参数设置、驱动程序等内容;应用该系统对西安市护城河的水质进行污染程度监测,部署20个传感器监测节点,1个监测子站节点,1个远程web监测主站,分别监测河水中pH值、总磷浓度TP、化学耗氧量(COD)、氨氮浓度,连续采样两天时间,通过仿真实验表明,该系统实现了100%的通信成功率,网络之间访问速度是传统网络协议的5~8倍,无线传感器网络与远程监测工作稳定可靠,通信速率满足实时监测要求,适用于对城市水源水质污染程度的实时在线监测。     

基于多光谱数据的植被水分反演及其在旱情评估中的应用分析

植被作为干旱的承载体,其含水量的变化反映了旱情的时空分布以及受旱程度。文章从监测原理、植被水分表征以及遥感数据反演模型等三个方面,开展了基于多光谱遥感数据的植被水分反演方法研究。以2010年春季西南四省为应用案例,进行了植被水分的反演和时空分析,并与气象数据进行了相关性分析。结果表明:在2010年旱情中,降水对植被水分变化具有一定的影响;然而由于植被吸收降水的过程是一个滞后的过程,因而降水的变化对植被水的影响也存在一定滞后效应。在上述分析基础之上,从时间和空间尺度对植被水分在旱情监测和评估中的应用进行了评价。通过时间合成以及与其他数据(如历史数据)的结合,可克服多光谱数据的自身不足,提高多光谱遥感数据在旱情监测和评估的应用性。     

固态量子精密测量教学实验系统与课程设计

为培养学生的创新意识和动手能力，建立了基于金刚石氮-空穴色心的固态量子精密测量教学实验系统，采用单芯片级别的微波源和基于开源硬件的时序控制和数据采集系统，可节省成本且保留扩展升级能力.同时介绍了相关的教学思路和教学设计，该课程采用层进式和启发式教学，提供了从原理、实验、思考到讨论的系统性教学内容.     

基于2D开源视频分析和建模软件Tracker研究抛体运动实验

以抛体运动实验的视频分析为例,具体介绍如何使用开源视频分析和建模软件Tracker对抛体运动实验进行分析.期望能在国内物理教学中,推广使用这类低成本的开源软件,激发学生探索隐藏在物理实验背后的物理规律的兴趣,扩展分析物理实验的手段.     

基于DSP的嵌入式在线振动信号分析系统

为监测机械设备的工作状态,对机械设备工作过程中产生的振动信号进行采集、处理和分析,从而实现系统的状态监测、故障诊断以及寿命预测等。但目前振动信号分析系统体积较大、不方便携带,多用于离线的振动信号处理,难以完成机械设备振动信号的在线实时分析。针对振动信号离线分析系统存在实时性低、体积大等不足,设计了基于TMS320C6713 DSP的嵌入式振动信号采集处理系统,以满足机械设备振动信号采集、处理和分析过程中对采集、处理实时性,系统便携性等需求。详细介绍了系统的软硬件设计原理和方法,利用美国凯斯西储大学的公开轴承测量数据集对系统的各项功能和技术指标进行实验验证。实验结果表明,该系统能够正常工作且可应用于实际工程中。另外,系统支持功能和算法扩展,以满足不同机械设备的振动信号采集、处理和分析需求。