基于最小二乘支持向量机的机场道面积冰厚度预测
发布时间：2020-12-16 04:56
针对机场道面积冰厚度预测问题,建立了降雨过程中的热量平衡模型,分析在空气温度、湿度、风速、降雨量四个气象因素与道面材料影响下的道面积冰生长规律。根据正交实验表进行实验方案设计,采取实验数据,用最小二乘支持向量机的方法对道面积冰厚度进行预测。论文的主要研究内容如下:（1）分析道面积冰与周围大气环境、道面介质材料之间的热量损耗和传递,基于能量守恒建立积冰过程能量平衡方程求解冻结系数;根据水滴运动轨迹计算控制体内积冰质量;采用欧拉两相流模型计算道面水滴碰撞系数。对道面积冰生长模型进行数值模拟,分析气象因子对道面积冰增长的影响。（2）针对机场道面积冰冰厚的问题,建立了粒子群算法对最小二乘支持向量机参数寻优的机场道面积冰预测模型,在粒子群算法中引入了新的学习因子参数寻优的范围并加入了线性递减的惯性权值。由影响道面积冰的气象因子数据与积冰厚度数据相结合组成积冰预测向量,根据建立的积冰预测模型对道面积冰厚度进行预测。（3）搭建道面模拟实验平台,模拟并控制气象因子变化范围进行实验,根据实验结果得出影响道面积冰影响因子的主次顺序。根据实验采集的数据对建立的道面积冰生长模型和PSO-LS-SVM预测模型进...
【文章来源】：中国民航大学天津市
【文章页数】：85 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
道面积冰
中国民航大学硕士学位论文47面并且构造风循环通道，使气流能够循环降低实验箱内的压力。期间使用计算机计算所需降雨量的体积和喷洒的次数，并且将降雨量信息和风速信息储存起来。风机如图5-3(c)所示。(a)温控仪(b)工业加湿器(c)风机图5-3实验器材实物图5.1.2数据采集硬件构成通过学者对道面积冰影响的分析，发现道面温度对积冰有很大的影响，故实验过程中也采集了道面温度，由于道面温度随着外界环境的变化而变化，属于不可控因素，故在实验中只是采集道面温度的数据而不是控制道面温度。(a)IRS31传感器(b)气象传感器图5-4道面温度传感器和气象传感器图道面温度传感器采用德国Lufft公司生产的IRS31道面传感器，可以准确测量道面温度和路面的干湿状况，在公路路面已经大范围应用，其通过RS485的形式输出信号，其数据传输时波特率设置为19200，停止位设置为1，无奇偶校验位。将其嵌入模拟道面中进行数据采集。采用Vaisala气象传感器对高低温实验箱内部的温度和湿度信息进
中国民航大学硕士学位论文48行采集，通过USB串口进行数据传输，传输过程中波特率设置为19200，停止位设置为1，奇校验位。气象传感器和道面温度传感器图，如图5-4所示。(a)数码显微镜图(b)数码显微镜测量积冰厚度图图5-5数码显微镜及其测量积冰厚度图实验中测量积冰厚度所采用的的仪器为Dino-Lite手持式数码显微镜，通过USB接口与计算机相连，对物体能够进行200倍以内的放大观察。其分辨率能够达到1280*1024，并且在其镜头周围有LED灯，可增加亮度，提高观察物体的清晰度。将其对准实验平台对冰层进行拍照，然后再对照片中的冰层厚度进行测量，测量精度为0.001mm。数码显微镜及其测量积冰厚度图，如图5-5所示。5.1.3数据采集软件设计(1)传感器数据解析路赋德lufft传感器使用其自带16进制数据协议进行传输，可对其进行应答式数据访问，需对其协议进行分解分析。传感器数据传输可由二进制数据及ASCII数据组成，本方案选取二进制数据进行传输，数据传输解析流程如下图1所示。传感器发送数据数据均为16进制，低地址在前，高地址在后。其中数据由“SOH”-01，“STX”-02，“ETX”-03，“EOT”-04，进行分段。“SOH”-01段表示协议版本、传感器型号、从电脑端发送数据、最后一位2*16进制长度。“STX”-02段表示多数据或单数据指令、多传感器指令、通道长度。“ETX”-03端为CRC校验码，为校验使用。接收数据解析以寄存器数据内容“0800650016AB31CC41”为例进行分析。“08”为之后由8对数据组成，“00”为功能码，00为正常，“6500”为寄存器通道号，“16”定义数据类型float格式数据，“AB31CC41”为寄存器数据位，低位在前，高位在后，遵循IEEE754
本文编号：2919569
【文章来源】：中国民航大学天津市
【文章页数】：85 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
道面积冰
中国民航大学硕士学位论文47面并且构造风循环通道，使气流能够循环降低实验箱内的压力。期间使用计算机计算所需降雨量的体积和喷洒的次数，并且将降雨量信息和风速信息储存起来。风机如图5-3(c)所示。(a)温控仪(b)工业加湿器(c)风机图5-3实验器材实物图5.1.2数据采集硬件构成通过学者对道面积冰影响的分析，发现道面温度对积冰有很大的影响，故实验过程中也采集了道面温度，由于道面温度随着外界环境的变化而变化，属于不可控因素，故在实验中只是采集道面温度的数据而不是控制道面温度。(a)IRS31传感器(b)气象传感器图5-4道面温度传感器和气象传感器图道面温度传感器采用德国Lufft公司生产的IRS31道面传感器，可以准确测量道面温度和路面的干湿状况，在公路路面已经大范围应用，其通过RS485的形式输出信号，其数据传输时波特率设置为19200，停止位设置为1，无奇偶校验位。将其嵌入模拟道面中进行数据采集。采用Vaisala气象传感器对高低温实验箱内部的温度和湿度信息进
中国民航大学硕士学位论文48行采集，通过USB串口进行数据传输，传输过程中波特率设置为19200，停止位设置为1，奇校验位。气象传感器和道面温度传感器图，如图5-4所示。(a)数码显微镜图(b)数码显微镜测量积冰厚度图图5-5数码显微镜及其测量积冰厚度图实验中测量积冰厚度所采用的的仪器为Dino-Lite手持式数码显微镜，通过USB接口与计算机相连，对物体能够进行200倍以内的放大观察。其分辨率能够达到1280*1024，并且在其镜头周围有LED灯，可增加亮度，提高观察物体的清晰度。将其对准实验平台对冰层进行拍照，然后再对照片中的冰层厚度进行测量，测量精度为0.001mm。数码显微镜及其测量积冰厚度图，如图5-5所示。5.1.3数据采集软件设计(1)传感器数据解析路赋德lufft传感器使用其自带16进制数据协议进行传输，可对其进行应答式数据访问，需对其协议进行分解分析。传感器数据传输可由二进制数据及ASCII数据组成，本方案选取二进制数据进行传输，数据传输解析流程如下图1所示。传感器发送数据数据均为16进制，低地址在前，高地址在后。其中数据由“SOH”-01，“STX”-02，“ETX”-03，“EOT”-04，进行分段。“SOH”-01段表示协议版本、传感器型号、从电脑端发送数据、最后一位2*16进制长度。“STX”-02段表示多数据或单数据指令、多传感器指令、通道长度。“ETX”-03端为CRC校验码，为校验使用。接收数据解析以寄存器数据内容“0800650016AB31CC41”为例进行分析。“08”为之后由8对数据组成，“00”为功能码，00为正常，“6500”为寄存器通道号，“16”定义数据类型float格式数据，“AB31CC41”为寄存器数据位，低位在前，高位在后，遵循IEEE754
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