煤矿或各类工厂生产车间现场因作业环境中粉尘浓度超标导致爆炸事故引起伤亡事件时有发生。为实时监测和预警作业环境中的粉尘浓度并及时反馈给作业人员和管理负责人，设计开发了一种便携式的粉尘监测与预警系统。首先给出该系统总体架构的设计方案，再分别进行硬件和软件子系统设计，其中硬件部分包括粉尘传感模块和系统主控平台，软件部分包括系统主控平台驱动程序和用户平台应用程序。该系统具有体积小、携带方便、人机界面友好、成本低等特点，可以实时监测作业现场的粉尘浓度值并及时告警，从而确保人身安全，减少粉尘危害。

机关键技术的角度，分别概述了煤矿安全生产工作模拟、安全事故预测模拟、安全生产监控网络、安全人员信息与通信网络方面的初步应用情况，旨在通过对计算机在安全生产中的应用研究来帮助安全生产工作更好地开展，提高人员工作效率，保障人员工作安全，减少或避免因操作不当或其他可调因素引起的安全事故，并且为安全事故的处理工作提供有效参考。

基于FPGA设计一个能够检测出重叠匹配串的序列检测器。首先从KMP字符串模式匹配算法出发，推导出next函数值与序列检测器状态之间的关系，并针对匹配串重叠的情况进行修改，得到有限状态机的状态转换图，最后用VHDL语言描述并仿真验证。

针对经典遗传算法的早熟及精度问题进行了研究，提出了一种基于随机基因实数交叉与多倍体策略的遗传算法。借鉴生物界中多倍体的概念，采用了实数编码并利用多倍体分别保存最优单体、保留单体及变异单体，从而组成多样性种群；选择操作采用了轮盘赌算法；交叉操作引入随机基因交叉概念。最后应用测试函数对算法进行测试，并与经典遗传算法进行了比较。仿真实验结果表明，该改进算法不仅保持了种群的多样性，有效抑制了早熟收敛，还降低了算法的复杂度，提高了搜索精度，使得算法能以较高的精度达到复杂高维度函数的全局最优。

大数据计算主要包括批量计算和实时计算，针对批量计算处理的都是历史数据而不能实现低延迟高响应的缺点，基于Storm并借助开源框架Flume、Kafka，设计了一个实时数据收集与处理的系统，将数据转为流的形式，对收集来的数据直接在内存以流的形式进行计算，输出有价值的信息。最后对系统进行性能测试以及计算能力的测试。实验结果表明，该系统可扩展性良好，且并行计算能力稳定，适合大量实时数据处理。

针对企业业务过程建模的需求，分析目前典型的工作流过程建模方法，并结合工作流管理联盟提出的XPDL过程定义语言，设计一种可视化工作流建模工具WorkFlowEditor。依据“问题分离”原则，对WFMC的工作流过程定义元模型进行了改进，使建立的模型具有易修改、元素可重用等特点。针对建模元素可扩展性的需求，通过定义建模元素类的通用接口和设计一种动态加载方案，在很好地方便企业用户定制建模元素的同时又不需要修改建模工具。针对多任务多分支环境下复杂的流程编辑问题，设计了一种有限状态机（FSM）模型，实现了复杂编辑动作的实时性处理和灵活控制，降低了时间复杂度，并且实现模块化编程，很好地实现了流程的建模。

为提高相位光时域反射仪对扰动判断的准确性，研究了两种常用于对其后向散射信号处理的方法。实验结果表明，单一的叠加平均方法在一定程度上能抑制噪声，但耗费时间长，不利于系统的实时性，并且对扰动信息的提取不明显。小波阈值滤波的方法能比较有效地降噪并识别出扰动信息，但需要找到合适的小波基及其分解层次。在实际应用中通过采用多种小波基共同作用的综合判断法，可以减少系统的误判、漏判，提高系统的准确性。

针对基本蝙蝠算法存在的易陷入局部最优、后期收敛速度慢等问题，提出动态双子群拟梯度蝙蝠算法。该算法利用蝙蝠脉冲发射频率将蝙蝠种群动态地划分为自由搜索种群和局部搜索种群两个子群,在局部搜索子群中利用拟梯度方向指导蝙蝠搜索。为了验证算法的有效性，通过对4个基准函数的实验测试，实验结果表明，该算法相对于基本蝙蝠算法具有较好的全局搜索能力和优化精度。

针对SATA II接口300 MB/s的最大极限传输速度，为突破其瓶颈，提出了一种基于固态硬盘的RAID 0阵列存储方案，使得固态硬盘在SATA II 接口下的传输性能达到更高。首先使用两片英睿达CRUCIAL容量为256 GB的SSD固态硬盘单独挂载在SATA II接口下测得传输性能；然后设置主板RAID模式，将其组建RAID得到Volume0，同样测得传输性能；最后通过对比测试，RAID 0 SSD整体的持续读写性能明显优于单盘SSD。性能测试结果表明，SSD在数据的读取写入、突发传输速率等方面都远优于传统机械硬盘，RAID 0更能使得SSD的性能达到最大，突破SATA II 接口的峰值传输速度。

设计了一种数字式精密直流电源，以开关稳压芯片XL4012为基础，以STM8S103K3为控制核心，应用数字控制技术将直流电源与嵌入式系统结合起来。采用D/A给定实现系统逐步调节输出实际值，保证了系统输出的稳定性和精确性。使用键盘输入实现人机交互功能，能够实时显示电压电流值。试验测试结果表明，该系统具有输出稳定性好、控制精度高、操作方便等特点，具有较好的应用价值。

直线段特征作为图像中一种特殊的纹理信息，是图像分析、目标识别中的基本元素。矿物的双晶等光学性质在矿物显微图像中表现为具有定向性的直线段。针对矿物图像，提出了一种基于图像梯度信息的动态阈值区域生长的直线段检测算法。该算法能通过提取边缘梯度方向相似的边缘从而得到候选直线段区域，并根据直线段区域内特征点的密度大小判定区域有效性以达到降低矿物图像中噪声、其他纹理造成的误提取。实验结果表明所提算法能够提取矿物图像中的直线特征。

目前国内外的研究主要围绕雾气这一退化因素提出不同的增强方法。然而，在工程实践中，光电雷达监控系统昼光传感器因同时受雾气和噪声的干扰，导致捕获的图像不但整体偏暗、对比度偏低、色彩失真，而且隐含有噪声。在分析光电雷达监控系统昼光传感器捕获的图像的特性基础上，提出了一种噪声干扰下的雾天图像增强方法。首先利用引导滤波器对原图像进行滤波操作，然后对滤波后的图像进行直方图拉伸变换。在大量实际图像上的实验结果表明，该方法能够有效抑制噪声干扰，同时显著增强降质图像。

为了提高稳相分级模拟退火算法在三维重建上的精度，引入随机线性路径函数，与两点相关函数同时约束重建过程，借助稳相模拟退火思想，最终重建出三维图像。针对大量岩心二维图像进行实验分析，结果表明：相较于单约束条件，改进的重建算法能够显著提高重建精度，保存更多原始图像的形态学特性。

就目前桥梁监测系统可视化的现状，从数据插值和VRML两个方面总结了现有研究工作，针对目前桥梁健康监测需求提出了一种基于Kriging插值和VRML的桥梁监测系统数据可视化方法。首先使用修改过的Kriging算法对由桥梁健康监测传感器网络得到的数据进行插值，并为数据点赋予相应颜色，最后将结果加载到三维模型中。实验结果表明，该方法简单快捷，实现了较高的插值精度和可视化效果，在桥梁健康监测数据可视化实现方面具有广泛用途。

传统模糊C均值聚类算法需要输入初始聚类中心，但是输入错误的初始聚类中心会产生较差的图像分割结果。对此提出一种改进的医学图像分割算法——基于免疫模糊聚类的医学图像分割。该算法能够快速有效地找出合适的初始聚类中心值，使之最大可能地趋近于理想值，从而大大提高算法的效率，避免陷入局部解。同时，将免疫克隆选择算法融入到模糊聚类算法中。实验结果表明，该算法能快速有效地找到合适的初始聚类中心，能有效提高搜索效率和准确率，得到较理想的分割效果。

精神分裂症是最常见的精神疾病之一，目前具体病因尚未明确，准确诊断患病与否是治疗该疾病的前提。深度学习是一种构造多层神经网络的机器学习方法，具有发现数据中隐藏的分布式特征表示的能力。针对精神分裂症患者的脑电信号，提出了一种栈式自编码网络深度模型，以达到根据脑电信号自动识别受试者是否患病的效果。

为解决传统搬运机器人采用无线电或红外遥控方式可操控范围较小的问题，在基于高速WiFi无线传输技术的基础上，设计了一个结合自动寻迹与远程视频监控的6自由度机器人模型系统。该模型机器人通过高速WiFi实现指令下达及视频监控，并采用红外反射方式识别地面预设黑色引导线实现自动寻迹，同时开发了机械臂动作记忆功能来自动完成指定的工作。现场实验测试结果验证了本机器人系统的可行性。

有效分类基因表达数据有助于癌症的诊断，而基因表达数据的高维数、小样本特点使基因表达数据分类困难。针对这个问题，在最小二乘回归子空间分割算法中考虑距离信息，提出融入距离信息的最小二乘回归子空间分割算法。融入距离信息的最小二乘回归子空间分割模型除了考虑数据之间的相关性，还考虑了数据之间的距离信息。在基因表达数据集上的实验结果表明，所提出的算法是有效的聚类方法。

带内全双工技术已经成为提高无线通信系统吞吐量的一种有效方案，然而，该技术中存在的自干扰信号将严重影响带内全双工系统的性能。首先分析了现有的无线带内全双工通信系统中存在的自干扰，并根据干扰的来源将干扰信号分为三类干扰源。然后，分析了现有的一些自干扰抑制技术的抑制效果及影响因素，并据此明确后续研究的方向。

介绍了一种基于GPRS的小区机房监控系统。本系统由数据采集模块、GPRS网络传输模块、监控服务器组成，采用自行设计的数据采集模块和监控通信协议，以较低的成本和较高的精度实现了小区机房的监控。本系统极大地提高了机房监控的实时性和连续性，能够真实地反映机房的情况，为广电机房的监控提供了实时可靠的数据依据。本系统运行和维护费用较低，能节省大量的财力、物力和人力，具有良好的应用价值。

为提高国防工程保障水平，提供稳定快捷、安全可靠的信息通道，构建了基于无线局域网的国防工程信息传输平台。对传统有线网络的不足进行了分析，总结了无线局域网技术的优势；根据国防工程保障需求，分析了国防工程网络传输平台系统需求和设计原则；阐述了国防工程网络传输平台协议体系和功能架构；对存在的问题和下一步研究的方向进行了总结。

为了保证基于VxWorks平台的软件代码的质量，对软件源代码进行静态检查非常重要。以ClearCase作为配置管理工具，将重量级静态检查工具Coverity和Fortify集成到持续集成工具ICPCI上，对软件源代码进行静态检查。详细叙述了Coverity和Fortify编译器的配置，以及在ICPCI工具的任务管理页面上配置检查任务。分析了检查过程中出现各种问题的原因并给出相应的解决方案。最后介绍了一个典型案例。工作实践表明，静态检查有助于及时发现并解决软件源代码的各种缺陷，从而提高软件质量和安全性。

IoC是一种优秀的组件解耦模式，而依赖注入是IoC最流行的实现方式。探讨了依赖注入的三种不同的实现方式：构造器注入、属性注入以及接口注入，并介绍了IoC容器Unity的基本使用方法。

针对目前市面上显示系统在分布式视频编解码方向上的不足，提出了一种基于物联网的多视角分布式视频传输与处理系统，使用多视角RPRISM编解码来实现分布式系统架构。主要介绍了该系统的总体结构以及主要功能，重点研究了多视角分布式的编码方法以及MDVC处理子系统的实现。

基于MSP430F5529设计了一个简易风洞控制系统。选用超声波传感器检测乒乓球在简易风洞中的位置，微控制器MSP430F5529通过对乒乓球当前位置的分析判断控制直流电机的转速，从而完成对乒乓球升降高度的实时控制。

为了准确掌握气象动态，实时可靠获得风速信息，设计了基于STM32微控制器的风速监测系统。该系统采用三杯式风速传感器作为传感设备，STM32芯片作为主控制器,SP3485收发器和HAC-UM数传模块作为通信传输模块。给出了基于STM32风速测量技术、硬件设计的总体框架以及系统软件实现方法。通过STM32定时器捕获脉冲频率，实现了对风速实时准确的监测。经测试，该系统具有功耗低、性能稳定、测量精度高、功能扩展方便等特点。

设计了基于单片机STM8的简易数字控制四轴飞行器，硬件电路设计主要包括控制电路、传感器电路、电机驱动电路以及无线通信电路等。在软件算法上采用四元素姿态算法，可以完成对飞行角度准确控制。最后制作实物后经过测试，该系统能够达到技术指标设计要求，而且具有价格低以及操作容易的特点，可满足一般玩家娱乐性的要求。

电能质量直接影响着电力系统能否安全运行，为了能及时可靠地检测电能质量，采用全新的Windows Presentation Foundation（WPF）技术，设计了一款电能质量检测系统上位机软件。从工业控制上位机软件的特点出发，实现了上位机与下位机的串口通信，绘制了实时数据波形图及谐波波形图，完成了检测数据的清晰显示。该系统人机界面美观，操作方便，数据存储量大，功能完善。