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关键词:超声波流量计、色谱、压力、温度、体积量
中图分类号:TE53
文献标识码:A
(前言)随着国家能源结构的调整,天然气境外资源的引进对保障天然气供应,保障中国能源安全,促进节能减排,优化能源消费结构,推动国际能源合作互利共赢具有重大意义。目前,多条境外管线的逐步建立,与国外进行天然气贸易交接过程中计量结果的准确性逐渐显示出其重要性。西气东输二线年设计输送能力达300亿标方,随着西气东输三线、西气东输四线的建立输量会与日俱增,在如此大量国际贸易交接的局面下,其数据的准确性对国家经济利益存在巨大的影响,因此本文主要研究分析天然气压缩因子、压力、温度对计量的影响,找出最佳的运行状态,以实现经济效益最大化的目标。
如果年输量为300亿标方,由于设备准确度引入的误差可达约4亿标方,如果按照2元/标方的价格购买天然气,则可产生8亿的经济误差。
3 结论
从以上的数据可以看出准确测量流量计处的压力、温度及压缩因子,对降低输差提高经济效益有很大的作用。为了进一步减小设备方面造成的经济损失,建议设备使用单位在参照GB/T18603配备相应的计量设备同时根据业务情况可以适当的选用准确度等级较高的设备,在使用过程中定期核查设备的计量准确情况,通过检定、校准及定期检查设备等手段保证设备的准确度,必要时建议对设备各检测点逐点修正,加强计量设备的期间核查对提高计量准确度和实现经济效益最大化的目标有至关重要的作用。
参考文献
[1] 国家标准 GB/T 18604-2001.用气体超声波流量计测量天然气流量.北京:中国标准出版社,2002年8月第一版.
乌鸦也收到了请柬,他一路飞着,唱着,来到老虎洞。看到小老虎,乌鸦的老病又犯了。他忍不住激动的心情对小老虎说:“小家伙,你知道吗?你爷爷的爷爷,曾经被狐狸骗过,惹得大家笑了许多年呢。”小老虎气得火冒三丈,今天要不是父亲大人的生日,非把他吃了不可。
凤凰从空中飞来了,乌鸦见了讽刺道:“凤凰大姐,你当年收了那么多徒弟,只有燕子会在空中飞,而鸭子、鸡、鹅只会扑腾几下,你教的什么徒弟啊?”说完哈哈大笑起来。凤凰生气地说“你啊,那张乌鸦嘴,什么时候能说几句让人满意的话?”
哧哧溜溜一条蛇来了,乌鸦对蛇说:“蛇老弟,你外公的外公可不是个东西,人家农夫把你的外公的外公放在杯里加温,而他得救后却反咬一口农夫,真是没有良心的家伙。”蛇气得吐吐舌头,差一点把乌鸦咬死了。
乌鸦后来又嘲笑乌龟、兔子、狼、熊。大家被乌鸦惹得不高兴,老虎忍无可忍,让卫兵把乌鸦轰走了,乌鸦刚一出洞口,大家拍手叫好。
关键词:压缩感知媒体 正交指纹 纠错码指纹 合谋攻击 计算复杂度
中图分类号: TP391 文献标识码:A 文章编号:1007-9416(2011)12-0095-03
1、引言
随着互联网技术和数字技术的不断发展,对于具有确知版权的多媒体内容的非法修改、复制和传播的现象越来越严重,数字指纹技术作为一种重要的跟踪手段和取证手段应运而生。目前人们对反合谋数字指纹技术的研究主要是针对非压缩信号的。但在实际生活中,媒体往往是以各种压缩形式来进行存储和传输的。因此,研究针对压缩媒体的数字指纹技术就显得非常具有实用意义。
目前针对压缩信号的数字指纹技术相对较少,这方面的工作主要集中在一些可移植到指纹的水印鲁棒嵌入技术上。如[1]提出将指纹的DCT系数嵌入至压缩信号的DCT系数上,[2]提出有选择地丢弃图像某些区域内的高频DCT系数。这些技术并不是专门为数字指纹设计的,都具有较差的合谋抵抗性能。Avinash L.Varna在前人基础上提出了反合谋抖动技术,并通过模拟实验证明在压缩信号中加入反合谋抖动(英文全拼:ACD)后,高斯指纹的合谋抵抗性能有了明显的提高。由于高斯指纹的检测复杂度会随着用户数量的增多而直线上升,其在实际应用中具有一定的局限性,而纠错码指纹(英语全拼:ECC指纹)在这方面拥有较低的计算复杂度,因此研究纠错码指纹在压缩媒体上的性能就显得非常重要。本文重探讨了纠错码指纹技术在压缩媒体上的应用研究。
本文首先介绍了在压缩媒体中嵌入数字指纹的系统模型以及合谋攻击的主要方式,然后在此基础上分别引入正交指纹和纠错码指纹,比较、分析了这两种指纹方案的合谋安全性能。实验结果表明纠错码指纹不仅拥有良好的合谋抵抗性能而且拥有较好的合谋检测效率。
2、压缩媒体中数字指纹的系统模型
编码和嵌入是数字指纹的两个核心问题,本节将详细介绍压缩域中嵌入数字指纹的系统模型,并由此得到嵌入指纹后的压缩信号;之后,本节将模拟叛逆用户的合谋攻击产生出合谋拷贝;最后,完成对合谋拷贝的合谋检测。
2.1 压缩域中嵌入数字指纹的系统模型
图1描述了在压缩域中嵌入数字指纹的系统模型。其中S为压缩后的宿主信号,可以是经过压缩的图像或者视频,设其长度为M,则。基于本文的主要工作集中在图像的DCT变换域上,因此令S为图像的88分块DCT变换系数向量,设压缩的量化步长为,则S的每个分量,为了提升压缩信号的合谋抵抗性能,我们运用文献[3]中的反合谋抖动(ACD)技术,将一随机抖动序列d加入到S中,设为独立同分布的随机变量,且服从上的均匀分布,则。设第i个用户的数字指纹为,,将嵌入到后,我们对输出信号再次进行量化,量化步长为,最后我们将得到嵌入指纹后的压缩信号,=m,其中量化步长的大小由嵌入者根据自己的压缩需要进行控制,控制的原则是在感知失真和带宽之间取得一个平衡,考虑到如果选择的>,将会导致原压缩信号的感知失真,如果选择的
2.2 叛逆用户的合谋攻击模型
某些叛逆用户在得到属于自己的拷贝以后对这些拷贝进行合谋攻击。目前比较典型的合谋攻击方式有平均合谋攻击、中位数交织合谋攻击、最小值交织合谋攻击、最大值交织合谋攻击、随机最大值最小值合谋攻击等等。本文选取具有较强攻击性的平均合谋攻击作为实验用例。平均合谋攻击形式可以表示为:
;K代表合谋者数,代表叛逆用户集合。
为了增加合谋检测的难度,叛逆者有可能进一步加入噪声或者对合谋信号进行滤波,对于这些操作我们可以认为是引入了均值为0,方差为的加性高斯白噪声n,从而我们得到合谋攻击后的信号。
2.3 合谋者检测
本文采用非盲检测的方式,先从合谋拷贝中除去原始载体的信息,得到测试信号,再将测试信号与每个用户的数字指纹序列进行相关运算,从而得到第j个用户的相关检测系数:,相关运算结果最大的用户被认定为合谋用户,即,为指纹容纳的用户数量。
3、压缩域中正交指纹和纠错码指纹的合谋安全性能比较
3.1 实验方案
本实验以如图3所示的的lena.bmp图像作为原始载体,采用品质因数为85的jpeg压缩方式对原始载体进行压缩,压缩后的图片如图4所示,通过JPEGsnoop观察器得到其相应的量化矩阵,然后在相应的lena.jpeg图像中嵌入在[-2,2]上服从均匀分布的抖动序列。在此基础上分别加入正交指纹和纠错码指纹序列,指纹序列的嵌入位置为图像每个分块DCT变换系数阵的右上角位置,如图5中矩阵“1”所处的位置。
3.1.1 正交指纹的合谋安全性能
设正交指纹容纳的用户数量为,每个用户分配一个长度等于M的高斯白噪声序列作为指纹,不同用户的序列相互正交。嵌入正交指纹后的图像如图6所示,图8为正交指纹抵抗平均合谋攻击的结果图。
3.1.2 纠错码指纹的合谋安全性能
设是建立在字母表上的上的q进制纠错码,码长L,信息码元数为N,码间最小距离为D。将字母表中的q个码元映射为q个长度都等于M/L的相互正交的高斯白噪声扩频序列,,令每个序列具有相同的能量。将载体划分成互不重合的L段,每段长度为,在每一段嵌入纠错码的一个码元对应的扩频序列,扩频序列总长度为M。
将载体信息x分成L段,即。某一用户j,的纠错码为,用函数sym(j,k),表示用户j的指纹码的第k个码元在中对应的字母。嵌入指纹后载体信息变成,其中,,并将用户的扩频序列表示为。与正交指纹相同,将指纹嵌入载体x就得到含指纹的载体信息。嵌入纠错码指纹后的图像如图7所示,图9为纠错码指纹抵抗平均合谋攻击的结果图。
3.2 结果分析
比较图5和图6可以看出正交指纹在压缩域中抵抗平均合谋攻击的性能只是略好于纠错
码指纹。结合上述过程,我们给出了正交指纹和纠错码指纹的复杂度,如表1所示。
可以看出纠错码指纹在保持了较好的平均合谋抵抗性能的同时,当用户数量很大的时候,纠错码的检测效率是远好于正交指纹的。
4、结语
本文在压缩图像中运用了反合谋抖动技术,并在此基础上对比分析了压缩域上正交指纹和纠错码指纹的抗合谋安全性能,并比较了两种指纹方案的计算复杂度。本文工作表明,在大用户数量条件下纠错码指纹具有较大的优越性。
参考文献
[1]R.H.Koenen,J.Llacy,M.Mackay,and S.Mitchell,“The long march to interoperable digital rights management,”Proc.IEEE,vol 92,no.6.pp.883-897,jun.2004.
[2] S. He and M. Wu,“Collusion-resistant video fingerprinting for large user group,” IEEE Trans.Inf.Forensics, vol. 2, no. 4, pp.697709, Dec. 2007.
[3] Avinash L. Varna, Shan He, Ashwin Swaminathan, Min Wu, Fingerprinting Compressed Multimedia Signals, IEEE TRANSACTIONS ON INFORMATION FORENSICS AND SECURITY, VOL. 4, NO. 3, SEPTEMBER 2009.
[4]J.G.Prozkis,Digital Communications,4th ed,New York:MCGrzw,Hill,2000.
[5]M.Wu and B.Liu,“Data hiding in image and video:Part-I―Fundamental issues and solutions,”IEEE Trans.Image Processing,vol,12,pp.685-695,June 2003.
[6]H.S.Stone,“Analysis of attacks on image watermarks with randomized coefficient,”NEC Research Inst.,Princeton,NJ,Tech,Rep,960-045,1996.
关键词:大功率自动补偿式稳压器 电压损失
中图分类号:U45文献标识码:A 文章编号:
1 引言
随着施工生产能力和效率的提高,隧道单口掘进的长度不断提高,隧道单口掘进达到1.5km以上的情况频频出现。隧道内混凝土施工设备因供电线路距离增加,电压损失快速增加,电压大量下降,造成混凝土施工设备,如输送泵,无法正常使用,甚至无法起动,严重影响设备的正常运转,影响施工生产正常进行。结合西康铁路增二线隧道施工中SBW大功率自动补偿式稳压器的使用,介绍一种非“高压进洞”方式解决线路电压损失的方法。
2 工程简介
西康铁路增二线新马房子河隧道长1345m,因进出口地形限制,隧道设置一处横洞,距离进口1255m,距离出口90m。横洞长50m,横洞口变压器距离横洞口距离约100m。
3 动力供电线路方案设计
根据《电工计算应用280例》,估算负荷在末端的线路电压损失ΔU%的公式如下:
ΔU%= P×L /(C×S)(公式1)
其中:P—负荷功率(kw)
L—导线长度(m)
S—导线截面(mm2),
C—电压损失计算系数,三相四线,铜芯导线,C=70,铝芯导线,C=41.6。
3.1 方案一
采用增大线径,使线路末端的混凝土生产设备输入电压在设备最低工作电压以上,保证生产设备正常运转。
输送泵主电机功率75kw,考虑照明和其他生产设备,电压损失计算取值如下:P=80kw,L=1400m,允许ΔU%=10,C=41.6。由公式1换算得:
S= P×L /(C×ΔU%)=(80×1400) /(41.6×10)=270mm2(公式2)
选用240mm2导线,240mm2导线市场价格约16元/m,按此价格计算三相动力导线费用67200元。
3.2 方案二
采用高压电缆进洞方案,洞内安装变压器,容量125KVA,380V动力供电线路采用150mm2铝芯导线,布线长度L=1400m。变压器布置于距横洞口650m处,距离电网变压器800m。150mm2铝芯导线费用:45000元,高压电缆费用: 64000元,变压器:25000元,增容费:25000元,安装及拆除费20000元,合计:179000元。
3.3 方案三
采用120mm2铝芯导线,增设1台SBW-180KVA大功率自动补偿式稳压器。
3.3.1 SBW三相大功率自动补偿式稳压器工作原理和特点简介
SBW稳压器是引进国外先进技术,结合电网电压波动大的特点而设计的。不论是电网电压波动或负载变化引起的电压波动稳压器均能保证供电电压的稳定,广泛适用于工业、交通、邮电、军事、科研等领域的大型机电设备。
SBW稳压器是由变压器T1、补偿变压器T2、伺服电机MS、采样比较控制电路及机械传动部分等为主体,组成输出电压自动调整系统。其工作原理如下图示:
从图中可知UA0=UA1-ΔUA,式中:UA0为A相的输出电压,UA1为A相的输入电压,ΔUA为A相的补偿电压。当输出电压UA0变化时,电压采样比较控制装置从稳压器输出端采样,信号电压经整流滤波处理,将其与基准电压上、下限值进行比较,当信号电压超过上限值时控制继电器动作,使伺服电机正转,带动接触调压器上的电刷,也就是调节T1二次侧电压的大小和极性,改变补偿变压器T2的补偿电压VA1使输出电压调整至稳压精度的电压范围内, 此时继电器释放, 伺服电机停止转动。反之, 当稳压器输入电压下降时,采样信号相应下降,当降至基准电压下限值时,另一控制继电器动作, 伺服电机反转,电刷在调压器滑道上作反方向调节,补偿电压改变极性,输出电压上升。直至回复到稳压精度的允许范围,以达到电压稳定的目的。
主要特点:
⑴特高的能源效率:电能转换效率在98%以上,是理想的节能型交流稳压器。
⑵超大容量的输出功率:额定输出功率从10KVA~2000KVA。
⑶特宽的输入电压范围:±20%
⑷广泛适用各种性质的负载:能适应功率因数从+0.1~+1的各种负载,因此对阻性、感性、容性等各种负载都正常使用。
⑸微小的附加波形失真:输出的正弦波形几乎与输入的电网波形完全一样,波形畸度:0.1%。
⑹电压调节平稳:采用补偿方式机电结合,电压自动调节,连续平稳,不会产生突变,能承受瞬间起动负载,可长时间连续工作,稳压精度±5%以内。
3.3.2 线路末端电压损失估算
稳压器布置在距离横洞口650m处,L=800m+600m=1400m。
第一步:计算电网变压器至稳压器的压降
电压损失公式1中取值如下:P=85kw(考虑线路和设备功率损失),L=800m, S=120 mm2,C=41.7。由公式1计算得:
ΔU%= P×L /(C×S)=85×800/(41.7×120)=13.6%
ΔU%≤20%,稳压器仍可正常工作。
第二步:计算稳压器至负载的电压损失
电压损失公式1中取值如下:P=80kw,L=600m, S=120 mm2,C=41.7。由公式1计算得:
ΔU%= P×L /(C×S)=80×600/(41.7×120)=9.6%
ΔU%≤10%,负载(如输送泵)可正常起动、运转。
3.3.3 导线及稳压器费用计算
120 mm2导线市场价格8元/m,按此价格计算三相动力导线费用33600元,SBW-180KVA稳压器的市场价格大约在35000元左右,两项合计费用68600元。
4 方案对比分析
4.1 负载在末端时,铝芯导线的最长供电距离(按P=80kw,C=41.6计算)
4.2 方案选用
经过以上计算分析,三个方案中,方案一和方案三费用相当,方案二较方案一和方案三增加费用较多,应当选用方案一或方案三。方案选用时,因240mm2铝芯导线需新投入购买,而SBW大功率自动补偿式稳压器和120mm2导线均闲置,可以进行利旧,故新马房子河隧道动力线路供电方案采用方案三设计。
5 结语
⑴通过西康二线新马房子河隧道的施工实践证明,隧道单口掘进1.25km,采用SBW大功率稳压器解决动力线路电压损失是可行的。
⑵在隧道动力供电线路设计中,当隧道单口掘进小于1.3km(对应布线长1400m)时,应当采用适当增大导线线径的方法解决负载电压损失过大的问题;当隧道单口掘进大于1.3km而小于2.4km(对应布线长2500m)时,应当采用增设大功率自动补偿式稳压器方案解决;当单口掘进超过2.4km时,方可考虑采用“高压进洞”方式解决负载电压损失过大的问题。
参考文献:
《电工计算应用280例》,主编:广大千等,江苏科技出版社,2008.10
[关键词] 蒸汽压力; 接酒温度; 自动控制
doi : 10 . 3969 / j . issn . 1673 - 0194 . 2012 . 14. 043
[中图分类号] TS262 [文献标识码] A [文章编号] 1673 - 0194(2012)14- 0072- 03
0 前 言
茅台酒是酱香型白酒的典型代表,在国内外享有崇高的声誉。其酿造技艺已被列入国家首批非物质文化遗产名录,并正在申报世界非物质文化遗产。蒸馏工艺作为茅台酒酿造技艺中一个非常重要的组成部分,在下造沙阶段直接关系到原料糊化的好坏,而在制酒阶段更是起到了提香和增香的作用。因此,控制蒸馏工艺对茅台酒的生产具有重要的作用和意义。
茅台酒的蒸馏工艺包括上甑、蒸馏(糊化)、接酒等操作。目前,随着现代科技成果在白酒行业的深入应用,生产设备和设施得到了极大的改善,蒸馏工具早从过去的天锅进化成现代的甑桶,加热方式也演变成了如今的蒸汽加热。但是,作为茅台酒蒸馏工艺核心操作的上甑和接酒工序则仍为手工操作,各种参数需要经验丰富的酒师根据作业指导书要求进行控制。一方面,上甑讲究“轻、松、薄、匀、平、准”,需要见汽压甑。工艺规定,上甑气压为0.08MPa~0.12MPa,不能人为任意改动。但在实际操作过程中,由于各车间所处地理位置不同,汽压不一样,再加上一些人为因素(如不准大汽上甑),使汽压不在工艺规定参数范围内,既影响基酒质量,也造成资源的严重浪费。另一方面,茅台酒生产工艺最显著的特点是“高温制曲、高温堆积发酵、高温接酒”,其中,高温接酒直接关系到基酒的质量。工艺规定:接酒温度应在35℃~45℃。但在实际操作过程中,由于受茅台气候的影响,冷却水温度变化较大,更重要的是,接酒全凭经验进行判断,因此,接酒温度可能超出工艺范围,引起质量事故。同时,高温产生较大的酒损,低温则造成水资源的浪费。
鉴于此,为更好地继承茅台酒传统工艺,有必要引进现代自动控制技术,对整个蒸馏过程的蒸汽压力以及接酒过程的温度进行全程在线监控,当压力或温度出现不符合工艺要求的情况时,能够自动报警并启动相应的压力控制系统和温度控制系统,使其回归到正常的范围之内,从而动态地保持工艺稳定性,避免质量事故,减少资源和能源的消耗,降低基酒的损失。
1 试验内容
研究茅台酒生产工艺中的上甑至糊化过程中各种参数之间的内在规律,绘制工艺参数曲线,建立烤酒工艺数学模型,根据数学模型设计自动控制系统,进行上甑至糊化过程温度压力自动控制实验,根据实验结果进行改进设计,最终确定一套完善的技术方案,在公司推广应用。
1.1 控制参数的收集整理
根据茅台酒的制酒工艺,可将烤酒过程分成上甑、收汽、接酒、接尾酒、糊化阶段,收集各个阶段过热蒸汽压力、饱和蒸汽压力、冷却水压力、接酒温度、所用时间,结合当时气候条件,进行分析,找出各种数据之间的内在关系。
1.2 控制系统的设计、实验和改进
根据前面收集整理的制酒工艺参数建立数学模型,再根据数学模型设计PID调节程序控制系统,根据预先设定规律按时间分段进行控制。
根据设计研究建立一套PID调节程序控制系统,在一个生产班组的一个酒甑上进行改进性实验,修正控制参数,符合工艺要求后,再制作一套控制系统,在前面班上的另一个酒甑上进行实验,优化控制参数,与未进行自动控制的班组进行产品质量和节能比较,确保各项指标都达到工艺要求。此阶段时间为茅台酒的一个生产周期。
1.3 扩大试验
改进实验完成后,制作12套改进后的控制系统,在全厂12个不同位置酒甑上进行实验,监测控制系统在不同车间环境的使用情况,综合比较产质量和节能情况,优化控制参数,最终确定一套成熟的控制技术,以便在公司推广应用。
2 控制原理及试验方法
2.1 控制原理
2.1.1 蒸汽压力控制
根据茅台酒制酒工艺,将烤酒过程分为上甑、收汽、接酒、接尾酒、糊化等阶段,根据不同轮次各阶段的所要求压力,进行分段程序控制。设计系统要求在锅炉供汽变化不超过10%及各种气候情况下,各阶段控制压力波动不超过0.02MPa。
2.1.2 温度控制
按茅台酒生产工艺要求,温度控制只在接酒和接尾酒的时候需要参与,这过程有3个主要参数,即控制环境温度、接酒控制温度、尾酒控制温度。在该系统中,由温度控制阀控制冷却水的进水量以达到需要的温度控制,保证在各种环境下,控制温度波动范围 ±3 ℃。系统自动控制原理如图1所示。
2.2 试验方法
2.2.1 改进性实验
系统设计出来,不一定一开始就能满足工艺要求,先在一个制酒生产班组安装一套系统进行实验,根据实验情况进行改进,修订系统控制参数,确保系统满足工艺要求后,在该班组再安装一套改进后的控制系统,进行一个茅台酒生产周期的实验,与未进行自动控制的班组进行产品质量和节能比较,确保各项指标都达到工艺要求。
2.2.2 扩大实验阶段
完成改进及定型实验后,在该班组实验符合设计预期,对酒质无影响,达到控制要求后,制作12套改进后的控制系统,在12个不同环境酒甑上进行推广实验。监测控制系统在不同车间环境的使用情况,综合比较产品质量和节能情况,优化控制参数,提高系统的响应速度和稳定性,最终确定一套成熟的控制技术,使系统能适应公司各种环境各个轮次各种气候,以便在公司推广应用。
3 控制目标
针对茅台酒蒸馏过程的核心工艺,对烤酒过程中的各种参数进行量化,并绘制工艺参数曲线,建立烤酒工艺数学模型,在中央逻辑处理器控制下,采用先进的PID控制技术和模糊控制算法控制现场执行设备的开度大小,使现场工艺参数随工艺曲线的变化而变化,达到稳定工艺的目的。
3.1 烤酒工艺全过程压力控制
主要包括:在不改变传统工艺的条件下,该系统实现了压力分段控制;压力控制波动不超过0.02MPa;收汽阶段实现了逐步收汽,每次收汽幅度在0.02MPa以内;该系统实现了压力设定高低限保护,当操作人员设定压力大于上限或小于下限范围时,系统不进行控制且本地报警。
3.2 接酒温度控制
该系统根据设定出酒温度和实际出酒温度的差值进行进水量的控制,稳定接酒温度,并实现了节约用水的目的;接酒温度控制范围40 ℃(±3 ℃内)。