近海浅层气甲烷浓度原位在线监测方法与仪器研究 被引量：1

1

作者 吴秀山 童仁园 李青 《传感技术学报》 CAS CSCD 北大核心 2023年第1期153-158,共6页

近海浅层气实时原位在线监测对海洋建设工程的安全施工至关重要。提出了一种基于薄膜界面检测的近海浅层气甲烷浓度实时原位在线监测方法并进行了仪器研究。设计的近海浅层气检测探头实现了浅层气与沉积物的分离、甲烷气体浓度的检测、... 近海浅层气实时原位在线监测对海洋建设工程的安全施工至关重要。提出了一种基于薄膜界面检测的近海浅层气甲烷浓度实时原位在线监测方法并进行了仪器研究。设计的近海浅层气检测探头实现了浅层气与沉积物的分离、甲烷气体浓度的检测、测量数据传输至监测数据汇集节点。仪器的信号汇集节点将接收的测量数据无线发射到上位机的接收电路,上位机实现测量数据的处理、记录和存储。搭建的模拟沉积物试验装置利用一系列不同标准浓度的甲烷气体对所设计的气体探头进行了验证,测量结果的相对误差均在-0.1%以内,实验结果表明设计的仪器具有优良的性能。最后选取了实际测量点完成了现场实时测量,实现了气体检测探头一次贯入海底,以及区域化、原位和在线浅层气中甲烷浓度的有效监测。 展开更多

关键词 近海浅层气 薄膜界面 甲烷检测传感器 实时监测

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尾矿库的渗流流速检测技术研究 被引量：1

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作者 韩帅 季舒安 +3 位作者 王森 刘炳杰 包其富 李青 《传感技术学报》 CAS CSCD 北大核心 2024年第8期1322-1328,共7页

渗流是指流体在孔隙介质中的流动。当降雨量过大或尾矿库附近有大型水源就会易形成渗流,使尾矿库存在溃坝的危险。为了能够检测尾矿库渗流的真实流速,在进行渗流检测时不改变渗流的流动状态,设计了一种基于热式温差原理的渗流检测仪,当... 渗流是指流体在孔隙介质中的流动。当降雨量过大或尾矿库附近有大型水源就会易形成渗流,使尾矿库存在溃坝的危险。为了能够检测尾矿库渗流的真实流速,在进行渗流检测时不改变渗流的流动状态,设计了一种基于热式温差原理的渗流检测仪,当流体流经加热模块表面时会带走一部分热量,并将该部分热量继续通过热传递的形式传递到下游的温度传感器外壁,封装在内部的温度传感器对温度进行采集,上下游两端的温度传感器采集到的温差信号经过采集电路转换为电信号,并发送给MCU进行数据处理,通过相应数值换算,可在阿里云端及上位机端观测到当前渗流流速。该检测仪装置体积小,安装方便,无需接过多的外部设备,可掩埋在尾矿库中进行长期实时监测,且不会对周围环境造成污染。 展开更多

关键词 热式温差原理 渗流检测仪 热传递 真实流速

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海底土体剪切应力测量装置研制 被引量：1

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作者 陈存贵 李青 +1 位作者 徐夏捷 李坤 《中国测试》 北大核心 2025年第5期92-100,共9页

海洋开发已步入深地时代,迫切需要获取深层土体的力学性质,剪切应力作为重要的土体力学参数,其主要的测量装置——十字剪切仪,在土体中的贯入深度有限,且对关键参数扭矩的测量也尚无有效的非接触测量方法。为提升装置的贯入深度,该文提... 海洋开发已步入深地时代,迫切需要获取深层土体的力学性质,剪切应力作为重要的土体力学参数,其主要的测量装置——十字剪切仪,在土体中的贯入深度有限,且对关键参数扭矩的测量也尚无有效的非接触测量方法。为提升装置的贯入深度,该文提出对十字剪切仪结构的首次改造,并基于逆磁致伸缩效应,设计一款可非接触测量的扭矩传感器。通过理论分析,建立起扭矩与传感器输出间的数学模型,结合Comsol仿真与实际试验,讨论轴杆材料、轴杆直径、线圈间隙等因素对传感器输出特性的影响。针对海底下软土和硬土两种实际测量情况,设计两款扭矩传感器,可测量范围分别为:0~80 N·m,0~220 N·m,灵敏度:0.7 mV/(N·m)、0.6 mV/(N·m),最大相对误差在9%以内。最后,将设计好的剪切应力测量装置贯入模拟平台中进行试验,测得的剪切应力随土体压紧应力的增大而增大,符合理论情况。该文设计的装置,具有结构简单、线性度好等特点,为深海土体剪切应力的原位测量提供一种新思路。 展开更多

关键词 逆磁致伸缩 剪切应力 扭矩测量 仿真分析

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用于岩土体运动测量的低频声波传感器的研制

4

作者 刘炳杰 吴秀山 +3 位作者 张宪阳 方元丰 葛仁望 李青 《传感技术学报》 北大核心 2025年第3期377-386,共10页

为实现滑坡、泥石流地质灾害演变过程中岩土体运动产生的次声波的监测,研究设计了一种宽频带、高灵敏度的电容式次声传感器。该次声传感器具有如下特点:频带宽,可检测0.1 Hz~100 Hz频率范围内的声波,该频率范围覆盖了泥石流、滑坡等地... 为实现滑坡、泥石流地质灾害演变过程中岩土体运动产生的次声波的监测,研究设计了一种宽频带、高灵敏度的电容式次声传感器。该次声传感器具有如下特点:频带宽,可检测0.1 Hz~100 Hz频率范围内的声波,该频率范围覆盖了泥石流、滑坡等地质灾害所产生的大部分次声频段和部分可听声频段;采用声学滤波器和滤波电路结合的方式抑制监测频段外的信号、干扰和噪声;频率响应好,在设计频段范围内,响应平直;动态范围宽,最大声压级可达到117 dB;灵敏度高,可达到15 mV/Pa;采用质量较小的6μm厚的振膜,可做到对振动不敏感;体积小巧,便于携带;后腔包裹厚度为5 mm厚的保温棉进行保温,可持续稳定地工作。 展开更多

关键词 电容传感器 宽频带 高灵敏度 地质灾害 次声波监测

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海底土体力学性能综合测量系统研制

5

作者 李坤 李青 +1 位作者 戎鹏程 裘凯军 《仪表技术与传感器》 北大核心 2025年第9期69-77,共9页

为了实现对海底土体关键力学参数的原位测试,研制了一款CPT与VST组合的新型原位测试综合系统。系统包含CPT部分、VST部分和控制终端,CPT部分在原有“三筒”式压力传感器的基础上,将锥尖阻力传感器等效为双弹簧模型,对传感器受力情况进... 为了实现对海底土体关键力学参数的原位测试,研制了一款CPT与VST组合的新型原位测试综合系统。系统包含CPT部分、VST部分和控制终端,CPT部分在原有“三筒”式压力传感器的基础上,将锥尖阻力传感器等效为双弹簧模型,对传感器受力情况进行了分析。VST部分将剪板结构与探杆杆身分离,根据剪板的剪切破坏面推导出剪切应力与扭矩的关系,并探讨了轴杆的磁特性参数。两部分之间采用超声无线传输进行数据通讯,进行了标定及海上现场试验。实验证明:“三筒”式压力传感器满量程误差在0.5%以内,装置消除了轴向力对扭矩传感器的影响,该系统可同步测量多个土体力学参数,进而换算得到大部分岩土工程数据。 展开更多

关键词 原位测试 三筒结构 扭矩测量 超声无线传输

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基于DA-TCN-BiGRU的坡面泥石流预测研究

6

作者 韦凯 李青 +1 位作者 姚益 周睿 《现代电子技术》 北大核心 2024年第6期1-8,共8页

为解决当前坡面泥石流预测中存在的多因素数建模问题,并提高预测的精确度,提出一种融合双注意力机制、时间卷积神经网络和双向门控循环单元(DA-TCN-BiGRU)的坡面泥石流风险预测方法。通过模拟平台进行坡面泥石流模拟实验,采集多类传感... 为解决当前坡面泥石流预测中存在的多因素数建模问题,并提高预测的精确度,提出一种融合双注意力机制、时间卷积神经网络和双向门控循环单元(DA-TCN-BiGRU)的坡面泥石流风险预测方法。通过模拟平台进行坡面泥石流模拟实验,采集多类传感器数据得到风险度大小,并以此表征所处的风险阶段。实验结果表明,所提模型短期预测的均方根误差、平均百分比误差和平均绝对百分比误差分别为0.013 59、0.010 407和1.182 64,中期预测的均方根误差、平均百分比误差和平均绝对百分比误差分别为0.019 01、0.015 17和1.729 46,优于其他比较模型。 展开更多

关键词 坡面泥石流 风险预测 双注意力机制 时间卷积神经网络 双向门控循环单元 风险评估方法

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基于Mask R-CNN算法的尾矿库干滩长度视频测量研究 被引量：9

7

作者 杨俊 孙叶青 +1 位作者 申屠南瑛 李青 《计量学报》 CSCD 北大核心 2020年第12期1468-1474,共7页

干滩长度是整个尾矿坝安全稳定性的一个重要参数。为了实时准确地测得干滩长度值,提出了一种高效、智能、准确的在线监测新方法——基于Mask R-CNN实例分割算法的干滩长度测量方法。此方法共分为4部分:(1)在尾矿坝两岸安装监控摄像头;(2... 干滩长度是整个尾矿坝安全稳定性的一个重要参数。为了实时准确地测得干滩长度值,提出了一种高效、智能、准确的在线监测新方法——基于Mask R-CNN实例分割算法的干滩长度测量方法。此方法共分为4部分:(1)在尾矿坝两岸安装监控摄像头;(2)基于Mask R-CNN算法,训练出识别水线并输出水线坐标的网络模型;(3)将水线轮廓坐标与实际干滩长度进行回归分析,拟合出测量算法关系式;(4)将水线坐标输入上述关系式,即可通过视频画面实时测得干滩长度。研究结果表明,此模型能够准确地进行干滩长度的测量,且适用于光照不足、图像模糊、雨雪天气等情况。 展开更多

关键词 计量学 干滩长度 尾矿坝 Mask R-CNN算法 图像处理 实时监测

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基于卷积神经网络的红外热成像罐车内壁裂纹识别 被引量：5

8

作者 王威 李青 +2 位作者 孙叶青 钟海见 夏新华 《红外技术》 CSCD 北大核心 2018年第12期1198-1205,共8页

针对传统无损检测技术在罐车内壁裂纹检测中效率低、抗干扰能力差等问题,提出一种基于卷积神经网络的热成像裂纹识别方法。研制了一种滚动式电加热棒作为热激励源,并采用新的激励方式对被检测表面进行热激励;根据热量传输过程中遇到裂... 针对传统无损检测技术在罐车内壁裂纹检测中效率低、抗干扰能力差等问题,提出一种基于卷积神经网络的热成像裂纹识别方法。研制了一种滚动式电加热棒作为热激励源,并采用新的激励方式对被检测表面进行热激励;根据热量传输过程中遇到裂纹时温度产生异常的原理,对被检测表面裂纹进行判断;采集热激励后的红外热图像作为训练样本,并搭建5层卷积神经网络对样本进行训练。实验表明,利用红外热成像与卷积神经网络可以对裂纹进行准确识别;检测效率高、鲁棒性强;并且在测试集上识别准确率达到96.50%。 展开更多

关键词 罐车 裂纹检测 热成像 卷积神经网络

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RBF神经网络可靠度分析方法在边坡稳定性研究中的应用 被引量：10

9

作者 何永波 李青 +1 位作者 张宁 李闯将 《中国安全生产科学技术》 CAS CSCD 北大核心 2019年第7期130-136,共7页

针对边坡稳定性可靠度分析,当状态函数无法显式表达且传统计算方法求解复杂问题困难时,提出一种基于ABAQUS和粒子群优化径向基函数神经网络的可靠度分析方法。基于ABAQUS的强度折减方法计算所选随机变量对应的安全系数,利用径向基函数... 针对边坡稳定性可靠度分析,当状态函数无法显式表达且传统计算方法求解复杂问题困难时,提出一种基于ABAQUS和粒子群优化径向基函数神经网络的可靠度分析方法。基于ABAQUS的强度折减方法计算所选随机变量对应的安全系数,利用径向基函数神经网络的数据拟合功能,建立模型并映射出安全系数和随机变量之间的关系,构造响应面功能函数;利用蒙特卡罗生成的大量随机样本代入功能函数得到相应的安全系数,进而计算边坡的失稳概率和可靠度指标来反映边坡稳定性。研究结果表明:相对于传统方法,本文方法计算效率更高、误差更小,适合实际工程应用。 展开更多

关键词 边坡可靠度 径向基函数神经网络 粒子群 强度折减法 蒙特卡罗 失稳概率

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AHP与GA-SVM耦合模型在滑坡预警中的应用 被引量：10

10

作者 田文财 李青 +1 位作者 李枫林 张宁 《中国安全生产科学技术》 CAS CSCD 北大核心 2020年第8期149-154,共6页

为了减少滑坡造成的损失,提高滑坡预测的准确性,通过搭建灾害模拟平台获得滑坡的实验数据,在获得多组模拟实验数据后,分析各变量的特性。首先,通过层次分析(Analytic Hierarchy Process,AHP)算法,对滑坡进行危险度划分;然后,通过支持向... 为了减少滑坡造成的损失,提高滑坡预测的准确性,通过搭建灾害模拟平台获得滑坡的实验数据,在获得多组模拟实验数据后,分析各变量的特性。首先,通过层次分析(Analytic Hierarchy Process,AHP)算法,对滑坡进行危险度划分;然后,通过支持向量机(Support Vector Machine,SVM)建立模型,遗传算法(Genetic Algorithm,GA)再优化SVM参数,提出1种层次分析法与GA-SVM相耦合的模型。研究结果表明:AHP方法划分后的数据,通过GA与SVM结合建立的模型精度较好,实验预测结果与实际结果较为吻合,与单一SVM相比,精度更高,结果更好,更加适用于多变量的复杂非线性滑坡预警。 展开更多

关键词 滑坡 多变量 层次分析 遗传算法 SVM 非线性

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基于平行螺旋传输线的形变分布式测量机理研究 被引量：1

11

作者 王茂杰 童仁园 李青 《电子测量与仪器学报》 CSCD 北大核心 2018年第3期149-156,共8页

地表或地下形变的分布式测量是地质灾害监测中的重要组成部分,以平行螺旋传输线作为传感器,结合时域反射(time domain reflectometry,TDR)的测量方式可实现较大形变的连续分布式测量。已知平行螺旋传输线被拉伸时特性阻抗会随拉伸量的... 地表或地下形变的分布式测量是地质灾害监测中的重要组成部分,以平行螺旋传输线作为传感器,结合时域反射(time domain reflectometry,TDR)的测量方式可实现较大形变的连续分布式测量。已知平行螺旋传输线被拉伸时特性阻抗会随拉伸量的增大而增大,通过对平行螺旋传输线的电路模型和电场进行分析计算,得出了拉伸量与特性阻抗的理论近似模型,TDR技术用于测量平行螺旋传输线的形变位置和特性阻抗的变化量,根据推导的理论模型可以获得特性阻抗变化量与平行螺旋传输线拉伸量的关系,将多条平行螺旋传输线铺设于待测区域,能实时监测待测区域的形变量和形变位置。 展开更多

关键词 平行螺旋传输线 时域反射法 分布测量 分布参数 特性阻抗

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基于极限学习机和熵值法的岩土灾变预警 被引量：9

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作者 张宁 李青 +1 位作者 李闯将 何永波 《科学技术与工程》 北大核心 2019年第33期251-258,共8页

滑坡的监测和预测是降低滑坡灾害的有效手段和可行方法。传统监测手段时效性差,采用统计预报模型、确定性模型等模型建立的预测模型精度相对较低。为了改善此问题,提出了一种基于综合测量、以极限学习机与熵值法结合的滑坡预警研究方法... 滑坡的监测和预测是降低滑坡灾害的有效手段和可行方法。传统监测手段时效性差,采用统计预报模型、确定性模型等模型建立的预测模型精度相对较低。为了改善此问题,提出了一种基于综合测量、以极限学习机与熵值法结合的滑坡预警研究方法。通过分析滑坡的影响因子,搭建滑坡模拟监测平台,由多传感器实时监测到雨量、土壤浅层含水率、土壤深层含水率、下滑应力、地下位移、地表位移等影响滑坡的综合因子。将熵值法用在滑坡的评价中,将其综合评分作为危险性参数及综合测量参数作为训练样本,搭建极限学习机模型。结果表明:在综合测量方法下,将熵值法与极限学习机算法结合的预警模型得到的结果与实际情况一致,预测值与测量值吻合;其精度为98.48%,比BP神经网络精度更高;且网络的学习速度明显提高。可见该方法对滑坡预测的可行性,适用于复杂非线性的滑坡预测中,为建立滑坡预警模型提供了一种可行方法。 展开更多

关键词 滑坡 综合测量 极限学习机 熵值法

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虹吸排水自补偿降雨量测量装置 被引量：1

13

作者 王先贺 陈华民 +3 位作者 童仁园 葛仁望 陈向阳 李青 《传感技术学报》 CAS CSCD 北大核心 2022年第5期703-710,共8页

针对传统虹吸式雨量计虹吸时产生计量误差,在野外环境难以实现自动化测量的问题,设计了一种基于称重传感器的虹吸排水自补偿降雨量测量装置。通过称重传感器将降雨重量转变为电信号输出,经数据采集处理系统完成电信号的差分放大、模数... 针对传统虹吸式雨量计虹吸时产生计量误差,在野外环境难以实现自动化测量的问题,设计了一种基于称重传感器的虹吸排水自补偿降雨量测量装置。通过称重传感器将降雨重量转变为电信号输出,经数据采集处理系统完成电信号的差分放大、模数转换和数据处理,得到降雨量。为了提高降雨测量精度,通过对虹吸过程实验数据的分析,建立了一种高精度虹吸补偿数学模型,消除了降雨因虹吸排水造成的计量误差。该装置通过太阳能供电和完善的电源控制方案实现了能量自给,可以在野外环境长期稳定工作。实验结果表明:虹吸补偿算法提高了降雨测量精度,该装置的降雨测量误差范围在1%以内,并实现了在线实时监测,具有供电方便、通信稳定、测量精度高等优势。 展开更多

关键词 降雨量测量 称重传感器 虹吸补偿 在线实时监测

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平行螺旋传输线用于岩土形变分布式测量的机理研究 被引量：1

14

作者 吴秀山 童仁园 李青 《传感技术学报》 CAS CSCD 北大核心 2020年第1期51-56,共6页

提出了一种平行螺旋传输线作为传感电缆用于岩土形变位移的分布式测量,基于建立的拉伸分布参数模型,推导了传感电缆特性阻抗与岩土拉伸量的关系并给出了拟合函数。根据编写的上位机程序计算出其特性阻抗的变化从而实现了岩土拉伸位置的... 提出了一种平行螺旋传输线作为传感电缆用于岩土形变位移的分布式测量,基于建立的拉伸分布参数模型,推导了传感电缆特性阻抗与岩土拉伸量的关系并给出了拟合函数。根据编写的上位机程序计算出其特性阻抗的变化从而实现了岩土拉伸位置的定位测量,再利用拟合函数,确定拉伸量的大小,最终求得岩土形变的拉伸总量。为了验证理论分析的正确性,设计了基于时域反射技术的形变测量系统,对平行螺旋传输线进行了局部多点拉伸的定位及形变测量实验,实验测量结果和理论计算结果吻合度很好,为平行螺旋传输线在岩土形变分布式测量的应用提供了有力的理论分析和实验验证。 展开更多

关键词 岩土形变 平行螺旋传输线 时域反射法 分布参数 特性阻抗

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槽罐安全阀在线校验装置的设计与实现 被引量：1

15

作者 吴秀山 童仁园 李青 《传感技术学报》 CAS CSCD 北大核心 2023年第10期1663-1668,共6页

槽罐车安全阀作为罐体的主要泄压部件对罐车的安全运输起着十分重要的作用。为提高槽罐车安全阀校验的自动化程度,提出了一种槽罐安全阀在线校验的实现方法,完成了在线校验装置的设计与校验试验,给出了详尽的在线校验装置机械结构设计... 槽罐车安全阀作为罐体的主要泄压部件对罐车的安全运输起着十分重要的作用。为提高槽罐车安全阀校验的自动化程度,提出了一种槽罐安全阀在线校验的实现方法,完成了在线校验装置的设计与校验试验,给出了详尽的在线校验装置机械结构设计与原理说明,对装置中采用的步进电机、拉力与位移传感器的选型和测量设计进行了详细阐述。装置的下位机程序实现了对步进电机的控制、数据采集与无线传输;上位机程序实现了将数据的接收,并在显示界面绘制拉力和位移曲线,测量数据的显示与储存等。针对设计的安全阀在线校验装置对选取的安全阀进行了离线和在线校验试验,得到了校验装置校验安全阀的整定压力、拉力和位移变化曲线,离线校验的实验误差均在2%左右,在线校验的实验误差随着初始压强增大而增大,对在线校验产生的实验误差进行了深入分析。 展开更多

关键词 槽罐车 安全阀 位移测量 拉力检测 在线检测

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水中原油含量在线检测方法研究 被引量：1

16

作者 吴秀山 童仁园 李青 《传感技术学报》 CAS CSCD 北大核心 2022年第4期467-473,共7页

油水混合物原油含量的在线准确测量对油井产量估算和油井开发寿命预测至关重要。提出了一种基于超声波原理的水中原油含量在线检测方法,搭建了高精度的实验测量平台,并完成了实验测量。测量系统硬件电路主要包含超声脉冲发射与接收电路... 油水混合物原油含量的在线准确测量对油井产量估算和油井开发寿命预测至关重要。提出了一种基于超声波原理的水中原油含量在线检测方法,搭建了高精度的实验测量平台,并完成了实验测量。测量系统硬件电路主要包含超声脉冲发射与接收电路;系统软件完成了FPGA触发信号的产生、A/D采样、数据处理以及上位机显示等功能;实验平台包括超声探头、支撑架、固定架和实验器皿等。系统通过采集超声波回波信号并分析发射波和接收波之间的关系得到对应含油量。实验结果表明误差均在2.5%以内,对同一比例油水混合物实验重复性良好。实时改变油水比例,根据实验得到的数据与波形,实现了油水混合物中原油含量的在线实时准确测量。 展开更多

关键词 超声波 脉冲发射 超声接收 分辨率 在线检测

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地下位移三维测量系统低功耗设计

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作者 张宪阳 申屠南瑛 +1 位作者 李青 裘凯军 《现代电子技术》 2023年第18期119-124,共6页

为了解决地下位移三维监测系统供电成本高的问题,文中从系统级和体系结构级等角度对地下位移三维测量系统进行低功耗设计,延长该系统的工作时间。为最大程度地降低该系统的功耗,分别从器件的选择、电路的硬件改进和多电源域等方面采取... 为了解决地下位移三维监测系统供电成本高的问题,文中从系统级和体系结构级等角度对地下位移三维测量系统进行低功耗设计,延长该系统的工作时间。为最大程度地降低该系统的功耗,分别从器件的选择、电路的硬件改进和多电源域等方面采取硬件低功耗措施。通过动态电源管理的方式对各模块进行分时分区供电的软件低功耗优化设计,实现该检测系统的低功耗设计,减少电池电量的消耗。实验结果表明,所设计系统的每个传感单元休眠时电流均降低至80μA,工作一个周期消耗的电量仅为0.00512 mA·h,相对于原系统减少20.95%,在无外部充电的情况下可连续工作约113天,满足在极端条件下长时间工作的需求。 展开更多

关键词 地下位移三维监测系统 低功耗 硬件改进 多电源域 动态电源管理 分时分区供电 软件优化

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