面向工业环境的高性能无线现场总线

为了解决工业环境及过程控制环境下的许多移动对象，旋转对象，危险环境对象的监测与控制问题，产生了由无线局域网802.11和现场总线Profibus相结合的一种全新的无线现场总线R－fieldbus。本文介绍了其概念和结构及其技术指标，并郑重从工业控制的要求出发初步探讨了其中的几项在研的关键技术，如QoS机制，Profibus和TCP／IP的集成，无线／有线网段复合对工业实时性要求的考虑等。且在最后给出了几种不同的具体应用模式。     

基于IEEE802.15.4a的工业无线网络嗅探器

针对基于IEEE802.15.4a的工业无线传感器监控网络嗅探器的研究和实现,从分析嗅探器原理,介绍了IEEE802.15.4a协议,详细描述了嗅探器的系统结构及设计中对数据包的捕获和过滤过程。给出了针对4种不同过滤设置条件所对应的类定义,可根据用户要求对指定类型、特定站点或设定时间段及包含热点关键字的数据进行捕获过滤,动态显示网络的实时状况。经过试验,本嗅探器完全达到了设计要求,实现了对无线传感器网络的主动侦听监控。     

有线与无线异构工业网络的集成架构研究

在分析了几种基于OSI协议架构的集成模式后,针对工业现场数据通信传输特点和对协议转换实时性能的特殊要求,提出一种面向工业网络、能融合多种无线网段和有线网段的异构网络协议通用转换架构.该转换架构利用统一的数据映像区代替传统帧的转发.并根据不同的网络设备转换调度模块(DCM),实现多种有线和无线终端节点的无缝接入,达到信息协同的目的.     

一种面向织物撕裂仪的检定装置研究和实现

针对目前国内织物抗撕裂仪检定装置的缺位现状,在介绍了摆锤式织物撕裂仪的工作原理及分析了数字式和机械式撕裂仪数学模型的基础上,提出了一种新的检定装置的设计方法.该方法以仪器工作前后标准器增加的势能代替试样撕裂为检定路线,通过改变m或Δh与F的对应关系,设计了一套操作简单、数据准确的检定装置,实现了撕裂仪的量值溯源统一.经验证,该织物撕裂仪检定装置适用于各种数字式和摆锤式织物撕裂仪的检定.     

工业有线/无线异构网络集成网关架构设计

为了解决工业现场移动对象,旋转对象,恶劣环境的监控问题,以及工业应用中对无线数据通信的需求,本文首先介绍了工业网络应用中现有的异构网络集成方式以及一种有线/无线异构网络系统架构,然后设计了一种IEEE802.15.4a标准与Profibus-DP相集成的异构网络协议转换网关模型,其中包含中间层以及无线站点的映射机制的设计,并详细叙述了一种实时反映无线终端站点数据变化的虚拟站点数据结构,以及这种数据结构与无线站点间的映射关系.     

具有时间同步和节点定位的工业无线网络协议

针对工业无线网络WIN的特点及传输实时性和空间位置的确定性要求,引入了工业无线网络的通信参考模型和协议架构.然后简单介绍了基于令牌的控制WIN-Z的MAC协议,并对其嵌入的时间同步算法和节点定位方法做了详细介绍.最后利用改进后的GAINS平台和WSN分析与管理平台SNAMP对WIN-Z的MAC协议和CSMA/CA做了数据吞吐量和数据传榆延迟的测试,测试结果表明,该协议保证了信道接入的公平性,减少了数据传输时延,适用于WIN网络.     

面向无线工业网络的数据链路层协议WICN-Z

首先介绍了工业现场控制对无线通信网络WICN的具体要求,针对其要求分析比较了目前几种常用的无线网络MAC协议的特点,提出了一种基于令牌且能利用目前被普遍使用的CSMA协议的数据链路层控制机制,简称WICN-Z协议.详细叙述了WICN-Z的通信协议栈的结构、主站的定义、令牌环的动态建立和复原过程、各个移动站点的动态加入与离开过程等,定义了几种用到的帧的结构.最后利用OMNet 平台对WICN-Z和CSMA/CA性能进行了仿真比较,并且在基于GAINS的硬件平台上实现了该协议,且在一个工厂车间现场建立了包括9个移动1个固定站点的一个网络系统,针对数据吞吐量和响应时间指标作了初步的测试.仿真结果和实际测试显示,WICN-Z确保了无线信道接入的公平性,其数据吞吐量大于CSMA/CA,且减少了数据的传输延迟.     

基于深度森林和DNA甲基化的癌症分类研究

作为人类基因组重要的表观遗传现象，DNA甲基化对基因的表达发挥着重要的调控作用，与癌症的关系密切。针对癌症基因组图谱（TCGA）庞大数据的类不平衡和高维度，致使假阴率大幅增加的问题，提出了一种混合采样的不平衡数据集成分类算法，使用合成少数过采样（SMOTE）算法生成新的少数类样本，得到扩充后的数据集，通过Tomek Link算法剔除样本扩充过程中引入的噪声，得到相对平衡的数据集。在此基础上，利用深度森林（gcForest）算法的级联森林结构，每一层选取两种随机森林结构，以增强模型的泛化能力，得到最终的分类模型。对6种癌症的DNA甲基化数据实验表明混合采样的不平衡数据集成分类算法在保证多数类分类精度的前提下，有效地提高了对于少数类的灵敏度。     

一种基于图像处理的棒材计数测量系统的设计与实现

针对钢铁物流企业在棒材统计入库工作中遇到的实际问题,设计并实现了一种基于改进的多模板匹配图像处理算法的棒材计数测量系统.给出了系统的硬件平台结构,对电源电路,摄像头,人机交互,复位电路,USB接口,UART接口做了简单描述,其中的图像采集接口数据传输过程使用了DMA方式且以RGB888格式存储数据.之后分别介绍了计数测量算法的4个阶段.首先采用改进的分量法及加权平均值法相结合的方法,对彩色图像进行预处理操作,准确地将棒材截面与背景分离开来,解决了部分棒材截面因发蓝、腐蚀而造成的二值图像混淆不易识别的问题,然后使用膨胀、腐蚀等方法对二值图像进行数学形态学处理,解决了部分棒材遮挡的难题.之后采用基于连通度检测、圆形度检测的多模板匹配算法对二值图像进行棒材截面的分割、识别.实验表明,本系统中的算法能够在不超过8 s的时间内识别并统计出棒材截面和数量,识别率高达97％.且在软件的配合下,加入了二次人工校正环节,使得最后的准确率达到100％,并能通过无线通信接口传输到后台统计处理程序.该测量设备适用于16～32 mm型号的各种棒材计量.     

无线PROFIBUS系统的实时性能和差错特性的分析与测试

RFieldbus是一种全新的具有扩展的无线连接能力和传送TCP／IP数据包能力的无线PROFIBUS系统。为了评测这种有线无线复合系统的性能，首先在理论上对物理层到应用层间的各层的差错特性和修复机制做了分析，而后对数据交换周期，TCP／IP的吞吐量及丢包率等参数做了详细的讨论。基于RFC2544测试方法，进行了一系列的实验。对实验中所用的软硬件、测试过程在文中分别作了叙述。对测试结果的详细讨论表明，RFieldbus可以满足工业环境中的控制性能要求。