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煤礦或各類工廠生產車間現場因作業環境中粉塵濃度超標導致爆炸事故引起傷亡事件時有發生。為實時監測和預警作業環境中的粉塵濃度并及時反饋給作業人員和管理負責人，設計開發了一種便攜式的粉塵監測與預警系統。首先給出該系統總體架構的設計方案，再分別進行硬件和軟件子系統設計，其中硬件部分包括粉塵傳感模塊和系統主控平臺，軟件部分包括系統主控平臺驅動程序和用戶平臺應用程序。該系統具有體積小、攜帶方便、人機界面友好、成本低等特點，可以實時監測作業現場的粉塵濃度值并及時告警，從而確保人身安全，減少粉塵危害。

機關鍵技術的角度，分別概述了煤礦安全生產工作模擬、安全事故預測模擬、安全生產監控網絡、安全人員信息與通信網絡方面的初步應用情況，旨在通過對計算機在安全生產中的應用研究來幫助安全生產工作更好地開展，提高人員工作效率，保障人員工作安全，減少或避免因操作不當或其他可調因素引起的安全事故，并且為安全事故的處理工作提供有效參考。

基于FPGA設計一個能夠檢測出重疊匹配串的序列檢測器。首先從KMP字符串模式匹配算法出發，推導出next函數值與序列檢測器狀態之間的關系，并針對匹配串重疊的情況進行修改，得到有限狀態機的狀態轉換圖，最后用VHDL語言描述并仿真驗證。

針對經典遺傳算法的早熟及精度問題進行了研究，提出了一種基于隨機基因實數交叉與多倍體策略的遺傳算法。借鑒生物界中多倍體的概念，采用了實數編碼并利用多倍體分別保存最優單體、保留單體及變異單體，從而組成多樣性種群；選擇操作采用了輪盤賭算法；交叉操作引入隨機基因交叉概念。最后應用測試函數對算法進行測試，并與經典遺傳算法進行了比較。仿真實驗結果表明，該改進算法不僅保持了種群的多樣性，有效抑制了早熟收斂，還降低了算法的復雜度，提高了搜索精度，使得算法能以較高的精度達到復雜高維度函數的全局最優。

大數據計算主要包括批量計算和實時計算，針對批量計算處理的都是歷史數據而不能實現低延遲高響應的缺點，基于Storm并借助開源框架Flume、Kafka，設計了一個實時數據收集與處理的系統，將數據轉為流的形式，對收集來的數據直接在內存以流的形式進行計算，輸出有價值的信息。最后對系統進行性能測試以及計算能力的測試。實驗結果表明，該系統可擴展性良好，且并行計算能力穩定，適合大量實時數據處理。

針對企業業務過程建模的需求，分析目前典型的工作流過程建模方法，并結合工作流管理聯盟提出的XPDL過程定義語言，設計一種可視化工作流建模工具WorkFlowEditor。依據“問題分離”原則，對WFMC的工作流過程定義元模型進行了改進，使建立的模型具有易修改、元素可重用等特點。針對建模元素可擴展性的需求，通過定義建模元素類的通用接口和設計一種動態加載方案，在很好地方便企業用戶定制建模元素的同時又不需要修改建模工具。針對多任務多分支環境下復雜的流程編輯問題，設計了一種有限狀態機（FSM）模型，實現了復雜編輯動作的實時性處理和靈活控制，降低了時間復雜度，并且實現模塊化編程，很好地實現了流程的建模。

為提高相位光時域反射儀對擾動判斷的準確性，研究了兩種常用于對其后向散射信號處理的方法。實驗結果表明，單一的疊加平均方法在一定程度上能抑制噪聲，但耗費時間長，不利于系統的實時性，并且對擾動信息的提取不明顯。小波閾值濾波的方法能比較有效地降噪并識別出擾動信息，但需要找到合適的小波基及其分解層次。在實際應用中通過采用多種小波基共同作用的綜合判斷法，可以減少系統的誤判、漏判，提高系統的準確性。

針對基本蝙蝠算法存在的易陷入局部最優、后期收斂速度慢等問題，提出動態雙子群擬梯度蝙蝠算法。該算法利用蝙蝠脈沖發射頻率將蝙蝠種群動態地劃分為自由搜索種群和局部搜索種群兩個子群,在局部搜索子群中利用擬梯度方向指導蝙蝠搜索。為了驗證算法的有效性，通過對4個基準函數的實驗測試，實驗結果表明，該算法相對于基本蝙蝠算法具有較好的全局搜索能力和優化精度。

針對SATA II接口300 MB/s的最大極限傳輸速度，為突破其瓶頸，提出了一種基于固態硬盤的RAID 0陣列存儲方案，使得固態硬盤在SATA II 接口下的傳輸性能達到更高。首先使用兩片英睿達CRUCIAL容量為256 GB的SSD固態硬盤單獨掛載在SATA II接口下測得傳輸性能；然后設置主板RAID模式，將其組建RAID得到Volume0，同樣測得傳輸性能；最后通過對比測試，RAID 0 SSD整體的持續讀寫性能明顯優于單盤SSD。性能測試結果表明，SSD在數據的讀取寫入、突發傳輸速率等方面都遠優于傳統機械硬盤，RAID 0更能使得SSD的性能達到最大，突破SATA II 接口的峰值傳輸速度。

設計了一種數字式精密直流電源，以開關穩壓芯片XL4012為基礎，以STM8S103K3為控制核心，應用數字控制技術將直流電源與嵌入式系統結合起來。采用D/A給定實現系統逐步調節輸出實際值，保證了系統輸出的穩定性和精確性。使用鍵盤輸入實現人機交互功能，能夠實時顯示電壓電流值。試驗測試結果表明，該系統具有輸出穩定性好、控制精度高、操作方便等特點，具有較好的應用價值。

直線段特征作為圖像中一種特殊的紋理信息，是圖像分析、目標識別中的基本元素。礦物的雙晶等光學性質在礦物顯微圖像中表現為具有定向性的直線段。針對礦物圖像，提出了一種基于圖像梯度信息的動態閾值區域生長的直線段檢測算法。該算法能通過提取邊緣梯度方向相似的邊緣從而得到候選直線段區域，并根據直線段區域內特征點的密度大小判定區域有效性以達到降低礦物圖像中噪聲、其他紋理造成的誤提取。實驗結果表明所提算法能夠提取礦物圖像中的直線特征。

目前國內外的研究主要圍繞霧氣這一退化因素提出不同的增強方法。然而，在工程實踐中，光電雷達監控系統晝光傳感器因同時受霧氣和噪聲的干擾，導致捕獲的圖像不但整體偏暗、對比度偏低、色彩失真，而且隱含有噪聲。在分析光電雷達監控系統晝光傳感器捕獲的圖像的特性基礎上，提出了一種噪聲干擾下的霧天圖像增強方法。首先利用引導濾波器對原圖像進行濾波操作，然后對濾波后的圖像進行直方圖拉伸變換。在大量實際圖像上的實驗結果表明，該方法能夠有效抑制噪聲干擾，同時顯著增強降質圖像。

為了提高穩相分級模擬退火算法在三維重建上的精度，引入隨機線性路徑函數，與兩點相關函數同時約束重建過程，借助穩相模擬退火思想，最終重建出三維圖像。針對大量巖心二維圖像進行實驗分析，結果表明：相較于單約束條件，改進的重建算法能夠顯著提高重建精度，保存更多原始圖像的形態學特性。

就目前橋梁監測系統可視化的現狀，從數據插值和VRML兩個方面總結了現有研究工作，針對目前橋梁健康監測需求提出了一種基于Kriging插值和VRML的橋梁監測系統數據可視化方法。首先使用修改過的Kriging算法對由橋梁健康監測傳感器網絡得到的數據進行插值，并為數據點賦予相應顏色，最后將結果加載到三維模型中。實驗結果表明，該方法簡單快捷，實現了較高的插值精度和可視化效果，在橋梁健康監測數據可視化實現方面具有廣泛用途。

傳統模糊C均值聚類算法需要輸入初始聚類中心，但是輸入錯誤的初始聚類中心會產生較差的圖像分割結果。對此提出一種改進的醫學圖像分割算法——基于免疫模糊聚類的醫學圖像分割。該算法能夠快速有效地找出合適的初始聚類中心值，使之最大可能地趨近于理想值，從而大大提高算法的效率，避免陷入局部解。同時，將免疫克隆選擇算法融入到模糊聚類算法中。實驗結果表明，該算法能快速有效地找到合適的初始聚類中心，能有效提高搜索效率和準確率，得到較理想的分割效果。

精神分裂癥是最常見的精神疾病之一，目前具體病因尚未明確，準確診斷患病與否是治療該疾病的前提。深度學習是一種構造多層神經網絡的機器學習方法，具有發現數據中隱藏的分布式特征表示的能力。針對精神分裂癥患者的腦電信號，提出了一種棧式自編碼網絡深度模型，以達到根據腦電信號自動識別受試者是否患病的效果。

為解決傳統搬運機器人采用無線電或紅外遙控方式可操控范圍較小的問題，在基于高速WiFi無線傳輸技術的基礎上，設計了一個結合自動尋跡與遠程視頻監控的6自由度機器人模型系統。該模型機器人通過高速WiFi實現指令下達及視頻監控，并采用紅外反射方式識別地面預設黑色引導線實現自動尋跡，同時開發了機械臂動作記憶功能來自動完成指定的工作。現場實驗測試結果驗證了本機器人系統的可行性。

有效分類基因表達數據有助于癌癥的診斷，而基因表達數據的高維數、小樣本特點使基因表達數據分類困難。針對這個問題，在最小二乘回歸子空間分割算法中考慮距離信息，提出融入距離信息的最小二乘回歸子空間分割算法。融入距離信息的最小二乘回歸子空間分割模型除了考慮數據之間的相關性，還考慮了數據之間的距離信息。在基因表達數據集上的實驗結果表明，所提出的算法是有效的聚類方法。

帶內全雙工技術已經成為提高無線通信系統吞吐量的一種有效方案，然而，該技術中存在的自干擾信號將嚴重影響帶內全雙工系統的性能。首先分析了現有的無線帶內全雙工通信系統中存在的自干擾，并根據干擾的來源將干擾信號分為三類干擾源。然后，分析了現有的一些自干擾抑制技術的抑制效果及影響因素，并據此明確后續研究的方向。

介紹了一種基于GPRS的小區機房監控系統。本系統由數據采集模塊、GPRS網絡傳輸模塊、監控服務器組成，采用自行設計的數據采集模塊和監控通信協議，以較低的成本和較高的精度實現了小區機房的監控。本系統極大地提高了機房監控的實時性和連續性，能夠真實地反映機房的情況，為廣電機房的監控提供了實時可靠的數據依據。本系統運行和維護費用較低，能節省大量的財力、物力和人力，具有良好的應用價值。

為提高國防工程保障水平，提供穩定快捷、安全可靠的信息通道，構建了基于無線局域網的國防工程信息傳輸平臺。對傳統有線網絡的不足進行了分析，總結了無線局域網技術的優勢；根據國防工程保障需求，分析了國防工程網絡傳輸平臺系統需求和設計原則；闡述了國防工程網絡傳輸平臺協議體系和功能架構；對存在的問題和下一步研究的方向進行了總結。

為了保證基于VxWorks平臺的軟件代碼的質量，對軟件源代碼進行靜態檢查非常重要。以ClearCase作為配置管理工具，將重量級靜態檢查工具Coverity和Fortify集成到持續集成工具ICPCI上，對軟件源代碼進行靜態檢查。詳細敘述了Coverity和Fortify編譯器的配置，以及在ICPCI工具的任務管理頁面上配置檢查任務。分析了檢查過程中出現各種問題的原因并給出相應的解決方案。最后介紹了一個典型案例。工作實踐表明，靜態檢查有助于及時發現并解決軟件源代碼的各種缺陷，從而提高軟件質量和安全性。

IoC是一種優秀的組件解耦模式，而依賴注入是IoC最流行的實現方式。探討了依賴注入的三種不同的實現方式：構造器注入、屬性注入以及接口注入，并介紹了IoC容器Unity的基本使用方法。

針對目前市面上顯示系統在分布式視頻編解碼方向上的不足，提出了一種基于物聯網的多視角分布式視頻傳輸與處理系統，使用多視角RPRISM編解碼來實現分布式系統架構。主要介紹了該系統的總體結構以及主要功能，重點研究了多視角分布式的編碼方法以及MDVC處理子系統的實現。

基于MSP430F5529設計了一個簡易風洞控制系統。選用超聲波傳感器檢測乒乓球在簡易風洞中的位置，微控制器MSP430F5529通過對乒乓球當前位置的分析判斷控制直流電機的轉速，從而完成對乒乓球升降高度的實時控制。

為了準確掌握氣象動態，實時可靠獲得風速信息，設計了基于STM32微控制器的風速監測系統。該系統采用三杯式風速傳感器作為傳感設備，STM32芯片作為主控制器,SP3485收發器和HAC-UM數傳模塊作為通信傳輸模塊。給出了基于STM32風速測量技術、硬件設計的總體框架以及系統軟件實現方法。通過STM32定時器捕獲脈沖頻率，實現了對風速實時準確的監測。經測試，該系統具有功耗低、性能穩定、測量精度高、功能擴展方便等特點。

設計了基于單片機STM8的簡易數字控制四軸飛行器，硬件電路設計主要包括控制電路、傳感器電路、電機驅動電路以及無線通信電路等。在軟件算法上采用四元素姿態算法，可以完成對飛行角度準確控制。最后制作實物后經過測試，該系統能夠達到技術指標設計要求，而且具有價格低以及操作容易的特點，可滿足一般玩家娛樂性的要求。

電能質量直接影響著電力系統能否安全運行，為了能及時可靠地檢測電能質量，采用全新的Windows Presentation Foundation（WPF）技術，設計了一款電能質量檢測系統上位機軟件。從工業控制上位機軟件的特點出發，實現了上位機與下位機的串口通信，繪制了實時數據波形圖及諧波波形圖，完成了檢測數據的清晰顯示。該系統人機界面美觀，操作方便，數據存儲量大，功能完善。