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关键词： 海洋环境监测   智慧观测   物联网   传感器技术   无线通信技术  

摘要： 近年来,随着各国对海洋的开发与利用,海洋环境污染逐渐加剧,生态环境受到严重破坏,为了有效开发和利用海洋资源、保护海洋环境生态、促进海洋科学研究以及加快海洋经济发展,海洋生态环境监测与保护势在必行。其中,水质监测是海洋生态监测的重要方式之一,随着应用需求和科学技术的发展,水质监测应用范围更加广泛。本文以海洋监测基础理论为指导,从海洋观测现状、现实需求以及物联网技术、无线通技术和计算机软件技术的发展出发,提出了研究课题“基于物联网的海洋水质智慧观测解决方案”。方案以构建切实可行的海洋监测系统为研究目标,考虑了不同的硬件平台、传感器技术、无线通信技术和通信协议以及软件技术,针对海面场景范围设计出了固定点观测方案框架和船基观测方案框架,作为实现智慧监测海洋环境的解决方案。方案为达到海洋监测的观测数据综合化、监测体系的结构化、数据传输的实时性、采集分析一体化的目标提供了新的思路。为了验证设计方案的可行性和可靠性,本文选择固定点场景下的近海岸观测情景,设计了一个集通信网络化、预警智能化、系统模块化、高传输实时于一体的近海岸水质监测系统,详细介绍了系统的总体设计目标、整体组成结构以及各模块功能,然后进行系统硬件的选型和系统软件的实现,最后对系统进行了功能测试和稳定性测试。本论文工作主要完成了下面2部分工作:一、本文设计出固定点观测方案框架和船基观测方案框架,作为实现区域间统一化监测的海洋智慧信息和发布平台,让数据监测和信息服务一体化,将数据获取,数据处理,数据路由传输,数据分析,实时展示和区域数据共享等多种功能于一体,形成一个完整实用的系统,提高海洋监测和管理水平。二|、通过系统整体结构划分、系统功能模块介绍和硬件选型以及软件设计与开发,实现了一个近海岸水质监测系统,该系统具有以下功能模块:(1)采集模块,采集模块负责进行实时水质数据的采集和自动传输,还可以双向通信,不仅可以传输水文水质数据,还可以接收指令。(2)传输模块,传输模块实际上是观测点和监测中心之间数据传输的桥梁,沟通双方实现观测和命令数据的同步。(3)处理模块,数据处理模块自动处理接收到的数据,处理后存入到数据库中作为展示的数据源,同时处理中心会根据读取的传感器数据质量进行判断写入日志文件,记录数据质量情况和设备工作状态。(4)展示模块,数据展示模块就是把观测数据实时的展示,对观测数据进行动态监控、对实时数据进行动态图表显示和展示、对突变数据实现实时预警、对历史数据进行查询下载和综合分析,还可以发送控制指令通过网关传输到观测点控制水质观测过程,让用户可以根据实际监测需求进行数据采集参数的配置和控制,形成一种反馈机制,完善水质监测过程管理。本文的创新点有:(1)针对监测平台建设滞后的问题,建立了基于固定点和船基的统一化监测平台框架,统一的框架便于区域间数据格式统一和数据共享,用户可以在框架基础上根据实际需求和应用场景进行扩展,整个框架具有很好的扩展性和适用性。(2)在框架设计基础上,设计和实现了近海岸水质监测系统,利用现代飞速发展的物联网技术、通信技术,提高了监测系统的自动化能力和实时监控能力;监测和服务一体化,将数据采集、数据处理、数据分析、实时展示和数据采集控制等多功能于一体,形成一个完整实用的系统,提高了近海岸海洋监测和管理水平;监测系统采用模块化开发的方式,便于系统开发人员进行系统的扩展和维护。

关键词： 福伊特   传感器技术  

摘要： 本刊讯(福伊特消息)3月19日,福伊特宣布推出新一代传感器,可靠性高且方便维护。作为纸机质量检测系统(QMS)的主要组件,传感器可测量所生产纸张的几个重要质量参数,例如定量、水分、厚度和灰分等。质量控制系统(QCS)尽可能减少横向和纵向变化,从而帮助工厂在确保最大利润空间的同时调整质量参数,例如使纸张的水分含量最大化等。

关键词： 气体检测   Nios Ⅱ   无线通讯   传感器技术  

摘要： 工业经济的迅猛发展推动了整个社会的快速进步,但同时工业生产活动中的安全事故也给人民的生命财产安全和环境保护带来了严重的危害。在石油、化工、煤矿等行业中,尤其以易燃易爆气体的爆炸和有毒有害气体的泄漏造成的安全问题最为广泛和严重。现有的气体检测仪器大多存在探测气体单一、数据采集精度不够、交互性差等缺点。基于此背景,本文设计了一款具有远程监控功能的高精度多气体浓度检测仪器。针对系统需求分析,首先进行系统整体设计,通过方案对比,本文以FPGA为控制核心利用电化学气体传感器,配合4G通讯技术、无线通讯技术、北斗定位技术、嵌入式开发技术、传感器采集技术等构建整体设计框架。然后对系统的软硬件进行设计:硬件部分采用可编程逻辑器件MAX10定制Nios II软核处理器作为控制核心,设计了电源电路、气体浓度采集电路、无线通讯电路、4G通讯电路、北斗定位电路、液晶显示电路、存储器存储电路、按键控制电路、声光报警电路。软件部分是根据搭建的Nios II硬件系统基于Nios II-eclipse软件开发平台,通过C语言对Nios II软核处理器的硬件抽象层系统库（HAL）API函数进行调用开发,实现传感器浓度信息读取（CO、H2S、NH3、PH3、NO、NO2、CL2、VOC、O2、SO2、温湿度）、无线通讯、位置定位、液晶显示、数据存储、危险报警等功能。最后进行模块测试和整体测试,通过多版本迭代实验测试及完善功能,当前各项指标及功能均已满足企业要求。

关键词： 三维光子晶体   垂直自组装   免标记   葡萄糖   对氧磷  

摘要： 光子晶体(Photonic crystal,PC)是一种具有光子带隙结构特性的人造周期性电介质结构,它具有独特的光学性质,可以与其它材料结合应用于生物/化学传感领域。比如,可以把光子晶体与响应型聚合物结合起来形成光子晶体传感器材料,这种材料可以借助外部刺激产生特殊的可用裸眼观察的结构色以及可用显微光纤光谱仪检测的光学信号,因此逐渐成为生/化传感领域的研究热点。本文基于三维光子晶体水凝胶材料,发展了操作简便、成本低廉且无需标记的传感研究技术用于葡萄糖和有机磷的快速分析检测。主要内容如下:(1)将三维光子晶体与葡萄糖氧化酶(GOD)修饰的含二硫键的响应型水凝胶相结合,发展了一种可用于裸眼检测葡萄糖的光子晶体水凝胶传感平台。当还原剂二硫苏糖醇(DTT)存在时,光子晶体水凝胶材料中的二硫键被打断,得到巯基暴露的水凝胶骨架,这一过程中衍射波长红移54 nm。在葡萄糖存在的情况下,发生GOD酶促反应产生双氧水和葡萄糖酸,双氧水氧化水凝胶骨架上的巯基重新形成二硫键,导致光子晶体水凝胶膜网络骨架收缩,衍射波长蓝移;葡萄糖酸改变光子晶体水凝胶体系的静电环境,水凝胶膜体积收缩,两者的响应加和作用使水凝胶膜体积发生一定程度的收缩且衍射波长蓝移约140 nm,最低可检测到的葡萄糖浓度为0.3 mM。同时,光子晶体传感器材料较好的结构稳定性和酶的高度专一性也使该光子晶体传感平台具有优良的再生性能及选择性。(2)为了进一步开发密堆积三维光子晶体材料的应用,制备了一种乙酰胆碱酯酶(AChE)修饰的三维光子晶体水凝胶材料用于有机磷污染物的快速分析检测。当AChE的抑制剂对氧磷存在时,它会抑制AChE催化水解乙酰胆碱的反应而影响体系的静电环境,进而引发光子晶体水凝胶膜衍射波长发生改变。基于这一原理,可以实现对对氧磷的分析检测,且检测限低至10 ng·mL-1。另外,该传感器具有良好的抵御外界干扰的能力和可逆性,有望用于环境中有机磷污染物的检测。

关键词： 中学化学教学   数字化实验   深度融合   现代信息技术   传感器技术   实验教学   智能控制   数据采集  

摘要： 数字化实验是基于现代信息技术、传感器技术、数据采集、智能控制等来进行实验的技术系统,相对于传统实验方式来说,数字化实验更加精巧精确,在实验数据的采集、测量和归纳上有着技术上的优势,在理化生的实验教学与科学实践中发挥了重要作用。由夏建华主编的《数字化实验与中学化学教学深度融合》(安徽教育出版社2016年出版)认为,中学化学教学应当积极引进数字化实验,并将2者进行深度融合,从而给中学化学的实验教学带来创新性的影响。

关键词： 传感器技术   机电工程   自动化  

摘要： 机电一体化技术并不是单一的一种技术表现,而是由多种技术、多种环节共同组合而成的综合性机电技术,其中,传感器技术 是最为重要的技术之一。传感器技术能够将温度、速度等多种信息转化为电子信号,也可以对这些信号进行其他加工,能够高效率地为机 电一体化系统提供准确度高的信息,因此,它是直接影响着机电一体化设备的水平的重要技术。要让机电一体化系统得到更好的发展,需 要对传感器与检测技术进行不断地更新,让传感器与检测技术能够发挥更大的作用,能够为机电一体化系统提供更高的保障,重视对传感 器与检测技术的研究是提高机电一体化系统应用水平的重要方式。

关键词： 期刊出版   仪器仪表技术   自动控制技术   专业期刊   数据采集技术   仿真技术   传感器技术   实用性研究  

摘要： 《仪器仪表与分析监测》是经国家新闻出版总署期刊出版许可批准的仪器仪表类科技专业期刊。自1985年创刊以来,一直受到广大读者朋友的喜爱与支持。本刊以刊登实用性研究成果和创新性理论研究专著等文章为主,内容涵盖仪器仪表技术、自动控制技术、虚拟仪器技术、仿真技术、数据采集技术、信号处理技术、图像采集技术、传感器技术等。