刘娟
- 作品数：8 被引量：44H指数：4
- 供职机构：重庆大学光电工程学院光电技术及系统教育部重点实验室更多>>
- 发文基金：四川省科技支撑计划国家自然科学基金国家教育部“211”工程更多>>
- 相关领域：理学自动化与计算机技术环境科学与工程电子电信更多>>
- 基于WSN的紫外-可见光谱水质COD监测仪采传系统设计被引量：3
- 2016年
- 针对日益严重的水环境问题,水质化学需氧量(COD)的实时在线监测对水质污染预警具有十分重要的意义。依据紫外-可见光谱分析法可实现水质COD参数在线、原位测量的原理,将无线传感网络(WSN)技术与光谱法水质COD监测技术相结合,研究了一种适用于大面积水域水质COD监测的信息采集与传输系统。基于Coxtex-A7硬件平台,采用数据压缩和无线传感网络等技术实现了水质COD的无线实时监测。实验测试结果表明,该系统能够实现水质COD监测数据的采集与高效、可靠的传输。该系统不仅具有功耗低、流域覆盖面积广、响应速度快、易于维护等特点,还可为水体流域内水质环境的综合分析提供依据。
- 刘娟冯鹏魏彪吴德操汤斌唐媛熊双飞张峥汤戈
- 关键词：光谱学紫外-可见光谱化学需氧量无线传感网络
- 一种紫外-可见光谱法水质COD检测的预测模型研究被引量：6
- 2016年
- 针对紫外-可见光谱法水质COD检测在线、实时性的测量要求,研究了一种基于主成分分析(PCA)联合粒子群优化极限学习机(PSO-ELM)预测模型,借以预测水质COD检测数据。通过采用PCA对水质COD检测的光谱数据进行降维处理,提取其特征信息,消除向量相关性并送入PSO-ELM模型中进行建模及预测。研究结果表明,基于PCA联合PSO-ELM进行紫外-可见光谱法水质COD检测的预测模型研究,不仅预测精度较单纯的ELM模型提高了近10倍,而且相对于PSO-ELM模型的预测效率(运行时间)提升了一个数量级,这为紫外-可见光谱法水质COD在线、实时性检测创造了条件。
- 张峥魏彪汤戈冯鹏吴德操刘娟唐媛熊双飞
- 关键词：紫外-可见光谱法
- 基于Mie散射的水体紫外-可见光谱浊度干扰补偿被引量：17
- 2017年
- 紫外-可见光谱法水质检测中,检测设备面对多样性的地表水体容易受到悬浮颗粒物引起的浊度干扰,导致谱线整体非线性抬升,测量精度显著下降。研究了一种基于Mie散射理论的紫外-可见水质光谱浊度干扰补偿算法,借以提高可溶有机物含量的检测精度。通过截取水样本紫外-可见光谱中主要由颗粒物散射引起的450~1100nm段光谱,采用基于Mie散射理论的光全散射颗粒物粒径分析法,重建了水样本所含颗粒物的粒径分布。利用粒径分布的二次反演,估计了220~450nm可溶有机污染特征光谱段中由颗粒物引起的消光值,实现了对浊度干扰的精确补偿。实验结果表明,该算法对不同地表水样本均表现出了良好的浊度补偿效果,化学需氧量解算精度得到较大提高。且补偿算法无需大量实验获取先验数据,可提高紫外-可见光谱法水体可溶有机物检测的准确性和检测部署的灵活性与适应性,具备实用价值。
- 吴德操魏彪汤戈冯鹏唐媛刘娟熊双飞
- 关键词：光谱学紫外-可见光谱MIE散射水质检测
- 一种考虑机器人尺寸约束的动态窗避障方法被引量：5
- 2011年
- 针对大部分反应式避障算法未考虑机器人尺寸约束导致机器人无法通过障碍物间可行通道的问题,提出了一种复杂环境下考虑机器人尺寸约束的动态窗避障方法。利用激光雷达提供的精确测距信息,通过探索机器人运动前方的可通行区域,避免陷入"U"型等局部最小区域;以障碍物间可行通道的宽度与机器人自身尺寸间的关系作为新的引导,构造目标函数,提高机器人对穿越路径上有限宽度可行通道的决策能力。仿真实验验证了该方法能避免局部最小问题、利于全局路径优化,提高了机器人在可行狭窄通道间的穿越避障能力,表明该方法具有有效性。
- 梁山刘娟鲜晓东
- 关键词：避障尺寸约束移动机器人激光雷达
- 水质监测中光谱数据的压缩与重构算法研究被引量：3
- 2016年
- 针对基于无线传感网络传输的紫外-可见光谱法水质监测光谱数据耗时耗能且传输过程存在丢失数据的关键技术问题,在传统小波变换编码的基础上,依据压缩感知框架下压缩感知之子空间追踪(subspace pursuit,SP)重构算法,将压缩感知理论应用于水质监测的光谱数据分析与处理,实现了对水质监测光谱数据的压缩与重构,提高了紫外-可见光谱法水质监测光谱数据传输过程中的抗干扰能力。实验研究结果表明,在满足测量中对水质监测精度要求的前提下,压缩比可达19.5%。同时,传输过程中可允许25%以内的丢包率,这对压缩感知算法解决水质监测光谱数据的存储和传输过程中数据量大、节点能量消耗以及传输过程中丢失数据等问题,具有一定的潜在应用价值。
- 汤戈魏彪吴德操冯鹏何鹏刘娟陈绵毅
- 关键词：紫外-可见光谱法水质监测无线传输压缩感知数据丢失
- 基于二维重组和动态窗格的水质检测紫外-可见光谱去噪算法被引量：5
- 2016年
- 立足于成功研制的紫外-可见光谱水质检测多参数测量系统,针对紫外-可见光谱水质多参数原位实时检测在精度、灵敏度、稳定性等方面的实际需要,开展了基于二维重组和动态窗格的水质检测紫外-可见光谱去噪算法的研究,以此提高紫外-可见光谱水质检测的测量精度。光谱法水质检测系统通常使用工业级低成本光谱仪,其输出光谱包含明显的非平稳噪声。传统去噪法难以在滤除噪声的同时保留谱线细节。而且,原位实时水质检测条件下,被测水样可能快速变化,传统去噪法中常用的多次采样求均值法将产生额外的测量误差。引入的去噪算法通过对水样光谱进行等间隙连续采样,将光谱数据张成由光谱轴和时间轴构成的二维矩阵,经过二维小波变换后,设置一个可变宽度的窗格在系数矩阵中水平滑动,使用窗格内的小波系数计算得到动态去噪阈值,并随窗格滑动构建去噪阈值向量,由此进行光谱去噪。其中,窗格宽度由相邻区域的噪声方差变化率决定,变化率较高的区域缩小窗格宽度,反之则扩大宽度。实验结果表明,这种去噪算法不仅能有效去除光谱中的非平稳噪声,而且能保留光谱的细节信息,有助于提高仪器的测量精度。与此同时,由于该算法并未使用时域平均,样本的快速变化对去噪性能的影响较小,适合在线或原位水质检测的水样本环境。
- 吴德操魏彪冯鹏汤斌刘娟
- 关键词：水质检测
- 一种紫外-可见光谱法水质监测系统的可变光程光谱探头设计被引量：4
- 2015年
- 根据紫外-可见光谱法水质多参数实时监测需要,提出了一种可变光程光谱探头设计方案。针对氙灯光源光斑直径大难以耦合至光纤的问题,设计了一套组合透镜置于光源出射端。针对光纤出射光线发散性强且发散光线源于光轴不同点的问题,使用Zemax的多重结构优化准直透镜的设计。通过采用Zemax和Trace Pro光学软件分析工具仿真研究,结果表明,优化设计的光路系统将粗光束变为细光束后,再经聚焦透镜耦合至光纤,提高了光源与光纤的耦合效率,其辐射通量效率相对于初始结构提高了13.89%。同时,将本文设计的光谱探头与美国Ocean Optics公司的光谱测量系统进行对比实验,本文设计的可变光程探头的辐射通量效率较之于海洋公司光学系统的辐射通量效率,提高了3.26%-9.58%,验证了本文设计的光谱探头的可靠性及高效性。
- 熊双飞魏彪吴德操刘娟唐媛汤戈张峥
- 关键词：ZEMAXTRACEPRO
- 针对水质监测的紫外-可见光谱双光程融合优化算法被引量：4
- 2017年
- 紫外-可见光谱法多参数水质在线监测系统面对复杂水体时,常需要频繁改变探头光程以保持光谱较高的信噪比。然而,适合的光程往往需要大量实验才可确定,难以满足在线监测系统对实时性、精度、灵敏度、稳定性等的实际需求。研究了一种紫外-可见光谱双光程融合优化算法,将同时采集的长短两种光程光谱使用了滑窗法估计它们光谱噪声方差分布,确定光谱强噪声区间;由于长短光程光谱的信号强度不同,使用了遗传算法计算得到双光谱融合的最佳增益匹配倍率;最后,按噪声方差分布使用分段加权方式得到较高信噪比的双光程融合光谱。实验结果表明,利用该法对重庆长寿湖水样、嘉陵江某排污口及邻苯二甲酸氢钾标准溶液三种样本进行测试,其融合光谱在200~250 nm区域的强噪声得到抑制,零值干扰左推至220nm之前,样本的峰值信噪比均有显著提高,证明了算法的有效性和普适性。该算法无需大量实验以获得最佳光程,对于拓宽紫外-可见光谱水质在线监测系统的应用范围具有较为重要的现实意义。
- 吴德操魏彪熊双飞冯鹏汤戈唐媛刘娟陈玮邱宇陈媛媛叶心
- 关键词：紫外-可见光谱遗传算法水质监测
