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关键词： 自动控制   微信小程序   神经网络   ARMA   选矿废水处理   BIM  

摘要： 目前选矿厂对废水处理大多采用简单的沉淀回用,在回用几次以后分选效率会大幅下降,需要排放污染废水。而且污水处理过程还存在着由人工方式控制,效率低下,水质信息和生产业务数据信息不流通的难题。因此,需要研究开发一套选矿废水处理的自动化控制与数据交互系统。论文针对某铅锌矿选矿厂的废水处理特征,选用DCS控制系统及智能控制算法进行选矿废水的自动化系统研究,并借助手机微信小程序与数据库等技术解决水质信息与生产流程数据的交互沟通等问题,实现选矿废水的智能化自动控制,论文主要研究内容如下:（1）以选矿废水处理作为自动化集成控制系统的研究对象,系统地研究了铅锌选矿废水处理所需的工艺设备和工艺控制要点,利用西门子PLC S7-1500搭建选矿废水处理DCS控制系统,使用Portal和win CC编写选矿废水控制软件,实时采集控制设备工作状态和水处理指标,减轻了人员的劳动强度,提高了选矿废水处理的效率。（2）由于选矿废水处理中pH调节和曝气等非线性环节固有的控制滞后、控制指标波动大导致传统PID控制整定复杂,控制效果差,抗干扰能力弱等问题,通过对其控制过程进行仿真模拟,设计了基于神经网络的PID自适应控制器,利用MATLAB软件的SIMULINK控制建模仿真,采取S函数完成对pH调节和曝气环节的ABP-PID控制器的搭建,从而实现对此控制系统性能的仿真分析,并且验证对比所选取控制算法的有效性和优越性。另外为了减小水质的波动对废水处理控制效果的不利影响,基于ARMA模型及时预测选矿废水水质变化,预测水质误差较小,可用于指导选矿废水处理生产管控的优化。（3）在选矿废水DCS系统的基础上,利用云服务数据库存储和DTU,开发选矿废水处理的小程序,实现对偏僻选矿废水厂的远程监测。并且基于新的BIM技术,对废水处理过程完成了三维可视化信息建模,将选矿废水工程的三维模型用于查看。本文设计的自动化系统现场运行正常,仿真试验验证了神经网络控制的优化控制效果,微信小程序和BIM模型运行良好,选矿废水的智能化自动控制系统为选矿厂提供了安全、可靠、经济的尾矿水资源高效管控的技术基础。

关键词： 微流控芯片   病毒检测   自动控制   荧光检测   电化学检测  

摘要： 流感病毒每次爆发严重,都会引起高感染率和高死亡率,对人们生活以及社会经济造成毁灭性的打击。流感病毒亚型众多,其作为RNA分节段病毒,不同毒株间基因重组率非常高,具有极高的变异率,病毒类型的精确检测存在着很大的难度。流感病毒分型的主要依据是病毒的两种表面糖蛋白,即血凝素(HA)和神经氨酸酶(NA)。基于这两种抗原的区别,甲型流感病毒亚型最多,对人类危害最大,其亚型可以分为16种H亚型和9种N亚型。本文研究对象主要针对甲型流感病毒亚型的HA进行检测分选,本课题设计了一种自动进样平台用于多种试剂的进样,以及针对病毒HA蛋白设计了两种微流控芯片,研究不同的病毒检测方式,为流感病毒的早期诊断提供了两种可行的检测途径,同时,检测平台高度集成化和自动化的操作,可以为检测人员的安全提供非常不错的保障。自动进样装置中设计了一种阀控微流控芯片,用于控制多路试剂的流通,通过Labview编写的上位机控制程序,控制阀控芯片中微阀的关闭和液体流通速度,从而实现多种试剂的自动进样。对于病毒HA的两种检测芯片设计,首先,在第一种检测方式中,结合了多个物理场,开发了一种磁性和尺寸介导的微流控芯片,使用大小不同的磁性微球作为多种流感病毒的捕获载体,用于磁性分离和尺寸分选,在检测实验中,采用H7N9 HA和H9N2 HA作为检测对象同时进行检测,采用量子点作为检测探针,通过量子点的荧光强度间接测定病毒类型和浓度,实验结果表现出良好的检测性能和高灵敏度,以及优异的特异性和良好的重现性,表明了这种检测方式可以应用于多种流感病毒的检测。其次,在第二种检测方式中,开发了一种基于电化学中三电极体系的微流控芯片,采用金作为电极材料,采用催化剂HRP(辣根过氧化物酶)作为检测探针,可以促进HQ(对苯二酚)和BQ(对苯醌)之间形成可逆的氧化还原反应,转化的BQ在电极的作用下再次转化为HQ时会产生还原电流,使用差分脉冲伏安法(DPV)检测电流变化,通过实验对H7N9HA病毒进行检测,最终结果表现出这种检测方式同样具有可行性。这两种检测方式,将电子技术与微流控芯片技术结合,充分发挥各自的优点,为早期高效检测多种流感亚型提供了新思路和新途径,在实际应用中,可以降低检测人员的操作难度和感染风险,在低浓度病毒检测中也具有巨大的应用潜力。

关键词： 物联网   自动控制   传感器   云平台   鱼缸监测  

摘要： 当前,随着物联网技术的飞速发展,衍生出了一大批物联网终端设备。物联网技术在水族设备上的应用能够解放劳动力并满足智能养殖的需求,因此物联网技术成为了生产实践和科学研究的热点。针对目前市场上大多数水族饲养设备存在智能化程度低、人工依赖程度高等问题,本文结合传感器技术、Android技术设计了一种基于物联网的鱼缸监测控制系统。本文首先对国内外水族养殖设备进行调查研究,针对现有水族养殖设备存在的使用不便、可靠性低、扩展性差,无监控能力等技术缺陷以及用户的养鱼需求,确定了本论文的主要研究内容。其次,通过对现有方案进行比较分析后得出改进型方案,解决了显示效果差、成本高、投料口易堵塞等问题,并依此确定了系统整体方案。然后对硬件设计进行了详细的分析设计和搭建,再对鱼缸监测控制系统的中央处理单元、通讯单元、远程端进行了软件开发,通过改进的程序升级方式及低成本的UI操作系统设计,改善了现有水族设备升级困难、人机交互性差的缺陷,PID算法的应用实现了更精准的温度控制,控制流程的优化使得设备更加符合日常使用规律,Android应用使得用户可以通过远程的方式实时了解和控制鱼缸状态。最后对鱼缸监测控制系统进行了主要工作总结以及对未来改进的方向进行了分析。组装好样机后对该样机进行长时间测试,结果表明该控制系统能够实现温度恒定、自动照明、自动换水及水循环、自动投食供氧等功能。相较于传统鱼缸,其可靠性更高,价格更加低廉,非常适合普通家用。通过驱动拓展等技术措施,该设计产品也能应用于水产养殖中,具有较好的经济价值和应用前景。

关键词： 智能家居   智能网关   自动控制   语言模型  

摘要： 随着计算机技术的进步,家居终端设备向着数字化、智能化和网络化发展,人们对于家庭环境智能化的需求越来越迫切。同时,高效准确的人机交互能够极大地提高用户的体验感。但目前,各类终端设备控制方式没有统一的标准,语音控制技术发展不够成熟。因此,采用智能家居技术、自然语言处理等相关技术,实现一个基于语音交互的智能家居系统有重要的研究意义与实际应用价值。本文以用户的住宅为平台,结合各类终端设备,设计并实现了一个基于语音交互的智能家居系统。该系统主要由三部分组成:智能网关模块、智能语音模块、智能家居服务器和客户端。该系统旨在对家庭环境下的各类终端设备进行统一的智能化管理。用户不仅能够通过客户端实现对家居设备的远程控制,同时还可以与该系统进行语音聊天,进而实现语音控制家居设备的功能。本文主要工作如下:(1)设计实现了智能语音模块。智能语音模块的主要功能包括语音唤醒、语音识别和语音聊天。智能家居系统接收用户的语音,通过语音识别技术将语音翻译为文本数据,接着把文本数据输入语言模型生成回复文本,并以音频的方式返回给用户。在语言模型方面,论文实现了一种基于真实数据引导的网络模型。该模型基于Seq GAN对抗生成网络实现,主要由三部分组成,即:生成器、判别器和网络反馈。首先,论文在原始网络反馈的基础上加入了生成数据与真实数据的相似度信息,使生成器得到的文本数据更加接近真实文本数据。其次,在判别器模块中加入自注意力机制。自注意力机制可以使语言模型在文本判别过程中,将注意力聚焦在关键的数据特征上,降低对其他信息的关注度,增加语言模型的准确性。(2)设计实现了智能家居网关模块。智能网关以树莓派为核心,借助扩展开发板实现对家居终端设备的控制。智能网关实现的主要功能包括:接收服务器消息、解析终端设备控制指令、提供人机交互服务。在智能家庭环境中,用户可以与智能网关进行语音聊天,进而实现对终端设备的控制。智能网关模块统一管理终端设备,在降低开发成本的同时,把外界环境与家庭环境隔开,提升家居环境的安全性。(3)设计并实现了智能家居服务器与客户端。本文设计的智能家居系统采用MQTT传输协议实现数据传输。智能家居服务器搭建了EMQ消息服务器,接收并转发订阅的消息。同时服务器配置了HTTPS服务,处理来自客户端的请求。数据存储方面,服务器采用关系型数据库My SQL对用户信息和设备信息进行统一管理。客户端基于微信小程序实现,并根据用户需求与智能家居系统的功能设计UI界面。

关键词： 污水处理   自动控制系统   PLC   系统设计  

摘要： 高效的污水处理系统不仅要尽量减少人为因素的干预,而且要提高污水处理过程的可控性,并能够实时采集各控制环节的数据信息,优化污水处理控制方案。文章根据污水处理过程工艺特点提出一种污水处理自动控制系统,以S7-300PLC为核心控制器进行系统硬件及软件设计。

关键词： 数控纺纱   转杯纺   自动控制   混色纱   全色域混色模型   色彩调控  

摘要： 本论文结合数字化纺纱理论、智能化控制技术、颜色物理及数字化配色理论等相关科技知识,开展了数控三通道转杯纺纱系统及其机械系统、驱动系统和伺服控制系统的组成设计与构建;开展了基于数字孪生和数字融合技术虚拟仿真九轴数控转杯纺纱机的虚拟纺纱过程,开展了基于数字化混色机理与全色域混色模型在全色域范围内控纱线色彩变化的彩色纺纱技术。 本论文研究过程中,借助浙江省泰坦有限公司与江南大学共同承担的浙江省尖兵·领雁项目,开展了将TQF-K80转杯纺纱机升级为数控三通道转杯纺纱机的研究工作,期望将原有单通道喂入的纺纱机械系统升级为三通道喂入的机械系统,将原有6个电机的驱动系统升级为9个电机的驱动系统,将原有的控制系统硬件及软件做相应升级。通过上述努力,一方面为实现数控纺纱及时序化调控成型纱线的结构、形态、色彩奠定基础,另一方面为将实验室样机转化为工业化设备扫除障碍。 论文研究了虚拟纺纱平台,将数字孪生与数据融合与转杯纺的实际纺纱过程进行虚拟化表达,在时域下对纺纱工艺参数进行表达,通过云端服务器进行数据的传输,通过云平台接收数据,以图像的形式将数据进行分析储存,为后续数据挖掘优化纺纱工艺参数做铺垫。 论文以数控三通道转杯纺为基础,归纳了三要素调控机理,通过调控喂入速度调控混纺比从而调控纱线的颜色,并进行了纺纱工艺参数的优化实验。对纱线的结构、力学性能和外观质量进行了测试分析。结果表明:纤维混合比为0.3:0.35:0.35、牵伸倍数为1.15、卷绕罗拉与引纱罗拉的速比为1.01时,混纺纱线的强度为9.53 c N/tex、单纱断裂强力变异系数为8.76%、4 mm以上毛羽数量为17.5根/(10 m),具有良好的力学性能和条干均匀性,毛羽较少,强力、单纱断裂强力变异系数和条干均匀度变异系数均达到FZ/T 12001—2015《转杯纺棉本色纱》的二级质量标准。 本文以构建转杯纺全色域混色纺纱工艺技术与理论为目标,基于四基色纤维的三元耦合-叠加混色模式构建了三个网格化混色模型及全色域网格化混色模型,将网格点序号与网格点对应混合样色彩及基色纤维混合比进行关联,以数控三通道转杯纺纱机为平台,基于数字孪生技术打通成纱色彩、基色纤维混合比与多通道转杯纺纱工艺的界限,构建了彩色纺纱三要素调控机理,为实现纺制全色域混色纱奠定理论基础;选择红、黄、兰、灰等四基色粗纱,基于其颜色值及混色模式推导了全色域网格化混色模型的全色域颜色矩阵、混色比矩阵和三通道给棉速度比矩阵,设计了全色域混色纱的纺纱工艺,基于3个明度30个色相纺制了合计90种混色纱线及其针织物,测试了对应针织物的色彩。通过上述工作,证明了基于四基色纤维构建全色域网格化混色模型的可行性,通过全色域混色纱纺纱工艺实践,完成了3个明度30个色相合计90种混色纱的纺制,验证了纺制全色域混色纱的可行性。

关键词： 盾构机   自动控制技术   现状与展望  

摘要： 随着我国社会主义市场经济的迅速发展以及科技水平的不断提升,交通运输行业得到了蓬勃发展。当前,随着我国地下隧道等各项工程建设数量的不断上升,盾构机的重要性不言而喻。加强对盾构机自动控制技术的研究工作,不断解决该技术应用过程中存在的问题,才能有效地促进技术应用,为提升我国地下工程施工安全性能奠定技术支持。

关键词： 农业物联网   分布式监控   网关   自动控制   STM32  

摘要： 物联网技术应用于农业能够从生产环节改造传统农业,实现农业精准化、自动化。通过物联网技术采集农作物生长信息,利用大数据、云计算等手段对信息进行整合、分析和判断,实现农作物生长环境的自动控制,是当前农业发展的重要趋势。本文针对集中布置的大棚群设计分布式监控系统,实现各大棚环境信息采集和设备控制功能。系统通过网关单点入网,实现半径2.5km区域的覆盖,用户通过One NET云平台可完成对各个大棚的独立控制。论文主要内容如下:1.采用STM32F103作为主控芯片分别完成硬件模块设计。网关电路通过RS-485总线汇集各大棚中的空气温湿度、光照强度、二氧化碳浓度和土壤温湿度信息,通过ESP8266模块连接Wi Fi完成与云平台的通信。中继器电路针对远程以及不易布线的大棚设计,使用MAX485模块和ATK-Lo Ra-01模块完成有线与无线传输方式之间的转换。2.设计控制算法,实现大棚内部环境的自动控制。通过模糊控制算法完成大棚内温湿度的自动控制,通过阈值控制完成光照强度的自动控制。针对RS-485总线在多机通信中的数据冲突问题,设计网关轮询算法。3.完成系统各部分软件设计。信息采集控制模块实现环境信息采集与设备控制。中继器实现RS-485有线与Lo Ra无线传输方式的双向转换,实现远距离以及多个大棚接入同一个网关,解决有线跨越道路等障碍的问题。网关实现所有大棚环境信息的汇集与上传。用户通过手机或网页登录云平台可完成对各个大棚的独立监控。经过实验室测试以及现场调试,本文设计的温室大棚分布式监控系统各部分均能长期稳定运行,其功能能够满足当前用户的需求。系统的设计为偏远地区大棚群的远程线上管理提供了解决方案,节约劳动力的同时提高了生产效率。

摘要： 现阶段,科学技术发展迅猛,加之各类智能仪器的普遍运用,使我市自动化控制技术在农村稻田灌溉排水中应用效果不断提升,不管是灌溉决策、机制,还是灌溉排水设计施工,到最终硬件设备应用,自动控制技术已经融入于农村稻田灌溉排水的各个环节之中.农村稻田灌溉排水也逐步向节约、高效、成本低的方向发展,由此为农民水稻种植带来了便利,也促进了当地农业经济良性发展.

摘要： 北方自动控制技术研究所,隶属于中国兵器工业集团有限公司,创建于1956年,是国内最早从事军用计算机、火控系统及指控系统研制的专业研究单位,是陆军装备信息化总体所,是武器装备建设的"国家队",是国防先进技术创新发展的"引领者",是兵器火控指控技术开发中心、国防科技工业智能兵器技术创新中心依托单位,是国防科技工业信息化自主可控技术创新中心成员单位,