Ocean wave energy harvesting with a piezoelectric coupled buoy structure

An expedient piezoelectric coupled buoy energy harvester from ocean waves is developed. The harvester is made of several piezoelectric coupled cantilevers attached to a floating buoy structure, which can be easily suspended in the intermediate and deep ocean for energy harvesting. In the buoy structure, a slender cylindrical floater is attached on a large sinker. The energy harvesting process is realized by converting the transverse ocean wave energy to the electrical energy via the piezoelectric patches mounted on the cantilevers fixed on the buoy. A smart design of the buoy structure is developed to increase the energy harvesting efficiency by investigation of the effects of the sizes of the floater and the sinker. A numerical model is presented to calculate the generated electric power from buoy energy harvester. The research findings show that up to 24 W electric power can be generated by the proposed expedient buoy harvester with the length of the piezoelectric cantilevers of 1 m and the length of the buoy of 20 m. The technique proposed in this research can provide an expedient, feasible and stable energy supply from the floating buoy structure.     

气象云建设的研究与思考

气象云建设是气象信息化上新台阶的必由之路,加强气象云建设是气象现代化的重要内容之一。根据气象信息化的现状与需求,提出了气象云建设的四条原则,即满足各种气象业务服务和管理需求、有利于提高气象预报预测准确率、集约高效和数据共享的原则。在此基础上,提出了气象云的设计思路:气象云应包括云存储、云计算和云服务,云存储为云计算提供支撑,云存储、云计算为云服务提供支撑。最后,对气象云建设中的数据获取途径进行了概括:一是国外气象数据,二是国内气象观测数据,三是国内加工的产品。     

镇江市新一代暴雨强度公式研制及雨型设计

用镇江市1980—2013年连续34 a的降水观测资料,通过数据审核处理建立暴雨统计样本。对镇江市近34 a的暴雨特征进行统计分析,发现其存在较为显著的阶段性变化特征,具备开展新一代暴雨强度公式研制的必要。基于此,采用年最大值法展开修订,基于皮尔逊III型分布确定概率曲线并进行参数推求,研制了镇江市新一代暴雨强度公式。在此基础上,开展镇江市短历时暴雨雨型设计研究。统计发现:短历时暴雨以单峰型分布为主,其雨峰位置大部分出现在整个暴雨过程的前半段。进而采用芝加哥法雨型进行雨型设计,确定雨峰位置系数,得到镇江市短历时暴雨的雨型设计过程,短历时暴雨的瞬时雨强最高达5.9 mm/min,过程累计降水最高达105 mm。     

浙江省海洋水质监测浮标设计与实现

作为一种高技术监测手段,海洋浮标可实现现场自动监测而不受恶劣海况的影响,近年来得到了广泛的重视和快速发展。文中介绍了浙江近岸海域海洋水质监测浮标的结构设计和自动监测实现。浮标设计为生态浮标、海滨浮标和专项浮标3种类型,由浮体、标架、供电设备、防护设备、锚系、传感器、数据采集传输、电子/电池舱、岸站接收系统等9个部分组成。浮体设计为圆饼形,浮体下方正中安装稳定锤以保证具备足够的稳定性。供电设备由太阳能电池板、大容量蓄电池组成,可保障海上30 d连续阴雨天气、恶劣海况下的不间断供电。浮标经喷防污漆、牺牲阳极保护、裹铜皮、加过滤网和人工清除等5种方法防腐、防污处理后投放入海,采用常规维护、应急维护和年度维护等3种方式保障浮标系统运行稳定。投放后可实现对标浮所在海域水质、气象、生态等参数的连续、实时、自动监测。最后对浮体直径设计和浮标投放点选址提出了建议和要求。该设计可为其它类似区域的水质监控提供良好的参考。     

多波束成像声纳系统低功耗设计

针对多波束成像声纳系统降低系统功耗提高续航能力的要求,从硬件和算法两个方面展开了对系统的低功耗设计。硬件方面通过采用单电源运算放大器(OPA)电路架构对系统调理模块的放大、滤波链路进行了重新设计,实际测试结果表明实现了14.37W的系统功耗降低。算法方面通过提出一种基于圆阵的旋转多波束形成方法,在完成系统多波束设计的基础上实现了85倍的资源优化效果,为信号处理模块的FPGA芯片低功耗选型提供了技术支撑。     

海洋鱼骨胶原肽钙螯合物的制备及红外光谱表征

以海洋鱼骨胶原肽(Marine fish ossein peptide,MFOP)和氯化钙为原料制备多肽钙螯合物,应用Plackett-Burman设计、最陡爬坡试验和中心组合试验设计对螯合工艺进行优化,并对骨胶原肽及其螯合产物进行分子量分布测定和红外光谱分析。结果表明,pH值和肽盐质量比对螯合率有极显著影响(P0.01);优化后的螯合工艺参数:pH=5.90,温度50℃,时间60min,肽盐质量比5.05∶1,多肽浓度45g/L。在此条件下,多肽-钙螯合率为52.47%。凝胶色谱法测定结果显示,螯合物中肽分子量集中在1 000Da以下,其中小肽所占比例相对较大。红外光谱扫描结果显示,螯合产物在1 418cm-1出现羧酸根的伸缩振动峰,而在3 305cm-1处出现Ca-NH2伸缩振动峰,说明生成一种新型的海洋鱼骨胶原肽钙螯合物,具有潜在的营养保健价值和功能应用前景。     

无碰撞区跳频/时序列理论界与设计

跳频(时)序列分析与设计是跳频(时)扩频通信系统的核心技术.无碰撞区跳频序列是近年新出现的一个研究方向,现已成为通信领域的研究热点.对无碰撞区跳频序列的理论界及其设计进行深入研究,导出无碰撞区跳频序列的一些本质属性;讨论无碰撞区跳频序列集周期汉明相关函数的理论界,揭示几个理论界之间的关系,给出这些理论界等价的条件.提出最优无碰撞区跳频序列的一般构造方法.利用该构造方法,可以产生任意长度的最优无碰撞区跳频序列集.并且,任意一个最优无碰撞区跳频序列集,都可以由一般构造方法产生.     

基于Silverlight技术的插件式GIS Server架构研究

针对传统WebGIS开发复杂度高,交互体验贫乏,扩展性差,运行效率低等不足,提出基于Silverlight技术的插件式GIS Server架构设计方案。对RIA/Silverlight技术和Flex技术进行比较,并提出基于Silverlight技术的插件式GIS Server架构模型,对实现该架构的插件技术进行详细阐述。以阜新市旅游地理信息系统的开发为例,验证此架构的可行性。     

A framework for teaching the timeless way of mapmaking

There are now many opportunities to learn how to make maps through technical training with mapmaking tools, including geographic information systems and web-based mapping services. In cartographic education, two challenges with teaching through practice stem from the disruptive nature of mapmaking tools and the tradition of teaching cartographic principles by rule or convention. This article outlines a framework for a pattern language to organize and share practical information about principles for making maps. The article provides an example pattern for mapmaking and discusses how this framework addresses recurring problems with teaching through practice.     

考虑上部结构影响的山区桥梁支座刚度设计方法研究

为了合理计算山区桥梁支座刚度,针对桥墩高度不相同的特点,考虑上部结构对桥墩顶部的转动约束作用,提出在横桥向可将墩顶视为自由约束,而在纵桥向将墩顶视为定向约束。分别按照地震作用下各墩底剪力和弯矩相等的原则,推导桥梁支座纵、横桥向的刚度设计公式,并给出各桥墩支座的设计方法。为验证方法的正确性,以墩底剪力相等的原则为例,利用OpenSees建立一座墩高不等的5跨连续梁桥模型,并依支座刚度取值不同分三种工况:工况一各桥墩支座刚度相同;工况二按墩顶自由计算各支座的纵、横桥向刚度;工况三按墩顶定向约束计算各支座的纵、横桥向刚度。分别对三种工况下的桥梁结构输入三条地震动记录进行时程分析,考察各桥墩的底部剪力。分析结果表明:工况一各桥墩纵、横桥向的底部剪力均不相同;工况二各桥墩横桥向的底部剪力相同而纵桥向的底部剪力不同;工况三各桥墩纵桥向的底部剪力相同而横桥向的底部剪力不同。上述结果表明在桥梁支座设计时,横桥向桥墩的抗推刚度应按墩顶自由计算,而纵桥向桥墩的抗推刚度应按墩顶为定向约束计算。