Перспективные преобразователи для возобновляемой энергетики

приходится. Так как это происходит на фоне сохраняющейся эффективности удаления азота аммонийного и увеличения содержания нитрат ионов, то причиной такого явления может быть либо снижение эффективности биохимического окисления без достижения стадии нитрификации, либо поступление данного загрязнителя со сточными водами, что маловероятно, так как соли азотистой кислоты мало применяются в промышленном производстве.

В тоже время среднеквартальное значение химического потребления кислорода на протяжении года снижается, а содержание взвешенных веществ, напротив, возрастает. Эго может свидетельствовать о снижении эффективности механической очистки, по-видимому, на стадии вторичного отстаивания после прохождения аэротенка.

Показатель сухого остатка имеет максимум в начале года, а затем снижается. Отсутствие стабильного значения по содержанию минеральных веществ может быть объяснено временным увеличением минерализации, возможно в результате поступления сточных вод с повышенным солесодержанием с промышленных предприятий. С другой стороны содержание хлоридов и сульфатов остается практически стабильным, что не очень согласуется с уменьшением показателя сухого остатка.

Таким образом, очистные сооружения города Котовска эффективно справляются с содержащимися в сточных водах загрязнителями органического происхождения. Большую часть рассмотренного временного периода на очистных сооружениях достигают стадии нитрификации, что позволяет существенно снижать концентрацию токсичных нитрит ионов. Однако действующие очистные сооружения практически не снижают концентрацию загрязнителей неорганического происхождения, что может негативно сказаться на экологическом состоянии реки Цна, в которую в конечном итоге поступают сточные воды, хотя и проходя первоначально систему сильно заросших стариц выполняющих роль естественных биологических прудов.

Литература

1. Рязанов А.В., Завершинский А.Н., Можаров А.В. Краткий анализ экологического состояния некоторых поверхностных водоемов Тамбовской области // Аграрная наука, творчество, рост: сборник научных трудов по материалам международной научно-практической конференции. - Ставрополь, 2013. - С. 200-201.

2. Рязанов А.В. Оценка эффективности работы очистных сооружений г. Тамбова // Вестник Тамбовского университета. Серия: Естественные и технические науки. - 2013. Т.18. Вып. 6-2. - С. 3186-3188.

Самородов А.В.

Канд. техн. наук, доцент, Кубанский государственный технологический университет ПЕРСПЕКТИВНЫЕ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛИ ДЛЯ ВОЗОБНОВЛЯЕМОЙ ЭНЕРГЕТИКИ

Аннотация

В статье рассмотрено - современное состояние возобновляемой энергетики. Предложена конструкция нового электромеханического преобразователя энергии для подобных систем.

Ключевые слова: возобновляемые источники энергии, системы энергоснабжения, электромеханические преобразователи энергии.

Samorodov A.V.

Ph. D., Associate Professor, Kuban State Technological Univetsity PERSPECTIVE CONVERTERS FOR RENEWABLE POWER INDUSTRY

Abstract

In article it is considered a current state of renewable power industy. The design of the new electromechanical converter of energy for similar systems is offered.

Keywords: renewable energy sources, power supply system, electromechanical converters of energy.

Возобновляемая энергия - это внутренний ресурс любой страны, имеющий потенциал, достаточный для производства энергии, необходимой для полного или частичного обеспечения страны энергией. Над странами, которые зависят от импорта ресурсов ископаемого топлива, постоянно висит угроза резкого повышения стоимости импортированного топлива (главным образом, на нефть). Это особенно актуально для развивающихся стран, где оплата импорта нефти ежегодно увеличивает и так уже огромные размеры внешнего долга.

На современном этапе ветроэнергетика является самой быстрорастущей отраслью производства электроэнергии. В некоторых регионах уже сегодня ветроэнергетика конкурирует с традиционной энергетикой, основанной на использовании ископаемых видов топлива. В конце 2002 года установленная мощность ветростанций во всем мире превысила 30000 МВт. В то же время очевиден явный рост интереса во всем мире к фотоэлектрике, хотя ее сегодняшняя себестоимость в три-четыре раза выше себестоимости традиционной энергетики. Фотоэлектричество особенно привлекательно для удаленных областей, не имеющих подключения к общей энергосистеме. Передовая тонкоплёночная технология, применяемая для производства фотоэлектрических батарей, гораздо дешевле кристаллической кремниевой технологии и активно внедряется в крупномасштабное коммерческое производство.

Однако решать задачи альтернативной энергетики с помощью традиционных электромеханических преобразователей энергии часто неэффективно, а иногда просто невозможно. В связи, с чем встает вопрос о необходимости разработки специальных преобразователей энергии и алгоритмов управления ими для систем энергетики использующих ВИЭ.

На наш взгляд наиболее эффективное применение таких систем для электроснабжения автономных потребителей в условиях невозможности или сложности подключения к центральному энергоснабжению. Это резко поднимает реальность и рентабельность проекта.

Одним из вариантов подобного электромеханического преобразователя энергии является двухмерная электрическая машина -генератор ДЭМ-Г, разработанная на кафедре электротехники и электрических машин Кубанского государственного технологического университета доктором технических наук, профессором Гайтовым Б.Х с учениками [1-7.

ДЭМ-Г имеет два входа: механический - от ветротурбины и электрический - от батареи солнечных элементов. При этом механический вход обеспечивается ветротурбиной соответствующей мощности и частоты вращения, а электрический вход -батареей солнечных элементов соответствующей мощности и уровня напряжения. Естественно, что мощность ДЭМ-Г при этом на входе и выходе составит суммарную мощность двух источников за вычетом потерь. Суммированием двух источников возобновляемой энергии достигается большая стабильность работы системы и меньшая ее зависимость от неопределенностей погодных условий.

Литература

1. Гайтов Б.Х. Нетрадиционные электромеханические преобразователи энергии в системе автономного электроснабжения / Б.Х. Гайтов, Т.Б. Гатова, Я.М. Кашин, Л.Е. Копелевич, А.В. Самородов // Изв. вузов. Электромеханика, 2008.-№1- с. 21-28.;.

2. Гайтов Б.Х. Устойчивость специальных электрических машин для систем автономного питания в пищевой промышленности / Б.Х. Гайтов, А.В. Самородов, Н.Р. Голубев // Известия высших учебных заведений. Пищевая технология, 2006.-№ 6. - с. 101-102.;

3. Гайтов Б.Х. Моделирование и расчет температурного поля специальных электрических машин для систем автономного электроснабжения / Б.Х. Гайтов, Л.Е. Копелевич, А.В. Самородов, В.А. Иванюк // Изв. вузов. Электромеханика, 2006. -№ 5. - с. 2427.;

4. Самородов А.В. Разработка системы автономного электроснабжения на базе двухмерной электрической машины: дис. канд. техн. наук - Краснодар, 2002.;

59

5. Патент РФ 2332775 05.12.2006. Гайтов Б.Х., Самородов А.В., Гайтова Т.Б., Копелевич Л.Е. Двухмерная электрическая машина-генератор;

6. Патент РФ 2349014 02.07.2007. Гайтов Б.Х., Самородов А.В., Гайтова Т.Б., Копелевич Л.Е. Двухмерная аксиальная электрическая машина-генератор;

7. Ермак A.A. Перспективные источники для автономных систем электроснабжения на базе возобновляемых источников энергии / Ермак A.A., Самородов А.В., Копелевич М.Л. // Современные наукоемкие технологии. 2013. № 8-1. С. 39-41.

Лазарев Н.Ю.1, Свиридов В.П.2

'Аспирант, 2кандидат технических наук, доцент, Самарский государственный технический университет ИЗМЕРЕНИЕ ВЕКТОРА СКОРОСТИ АВТОНОМНОГО АППАРАТА ПО ДВИЖЕНИЮ ИЗОБРАЖЕНИЯ

ПОДСТИЛАЮЩЕЙ ПОВЕРХНОСТИ

Аннотация

В статье рассмотрены основные методы измерения составляющих вектора скорости движения изображения подстилающей поверхности и определения по ним скорости автономного подвижного объекта, использование рекурсивных методов для сокращения время поиска эталонных участков изображения, приведены результаты моделирования.

Ключевые слова: измерение, изображение, скорость движения

Lazarev N.YU.1 , Sviridov V.P.2

1 Postgraduate student, 2 candidate technical sciences, associate professor, Samara State Technical University

MEASURING OF THE VELOCITY VECTOR OF AN AUTONOMOUS VEHICLE MOTION PICTURE OF UNDERLYING

SURFACE

Abstract

The article describes the main methods of measuring the components of the velocity vector of the motion picture of the underlying surface and defining them speed of an autonomous mobile unit, the use of recursive techniques to reduce the search time reference areas of the image, shows the simulation results .

Keywords : measurement, image, velocity

Задача измерения вектора движения по динамическим составляющим формируемых изображений находит широкое применение в различных технических областях. Восстановление смазанных движением изображений методом деконволюции, автоматическая стабилизация изображений, алгоритмы сжатия и кодирования видео на основе временной декорреляции кадров, управление движением автономных роботов, автономная навигация беспилотных летательных и космических аппаратов - вот далеко не полный перечень таких областей.

Существует большое разнообразие методов и технических средств решения данной проблемы [1]. В общем виде оценка движения локальных областей изображения и отдельных точек решается с помощью уравнения оптического потока [4]. При определенных допущениях можно получить систему уравнений для пикселей и решить ее методом наименьших квадратов. Однако точность оценки скорости движения в этом случае не велика.

Использование локальных областей (блоков, эталонов) лежит в основе большого класса корреляционно-экстремальных систем (КЭС). Работа таких систем основана на выделении информативного объекта слежения и дальнейшем поиском его положения в процессе движения с помощью коррелятора. Отметим, что КЭС не позволяют измерять скорость при движении, как в прямом, так и в обратном направлении. Для реализации такой функции требуется два коррелятора, один из которых работает в прямом, а другой - в обратном направлении [5]. Измерение угла направления вектора скорости ограничено размерами растра.

Методы, основанные на анализе пространственных частот, заключаются в пространственной фильтрации элементов изображений с помощью специальных оптических фильтров - модуляторов потока излучения различными модулирующими решетками (растрами), расположенными в фокальной плоскости датчика [5]. При этом формируется сигнал, спектр которого определяется по существу произведением независимых комплексно-сопряженного пространственно-частотного спектра изображения и пространственно-частотного спектра модулятора и зависит от относительной скорости движения изображения и модулятора. Используя неподвижный растр, выполненный из двух, расположенных под углом а к оси симметрии у растров, помещенных в плоскость изображения, можно в небольших пределах измерять направление вектора скорости.

Все приведенные методы обладают общим недостатком: они не позволяют определять полный вектор движения в пределах 0360 гр., а их диапазон измерений и точность определяются конструктивными особенностями и не могут адаптивно изменяться.

Из всего перечисленного множества задач рассмотрим те из них, которые требуют оценки глобального движения, когда вектор движения элементов изображения одинаков для всех точек. Такое условие имеет место при движении автономного аппарата со скоростью VQ, при этом изображение подстилающей поверхности перемещается в фокальной плоскости объектива, где установлена видеокамера, в противоположную сторону со скоростью

V=—,

н ’ v '

где F — фокусное расстояние объектива, H —высота над поверхностью.

Измерив вектор скорости движения изображения, можно определить и вектор скорости аппарата.

Пусть видеокамера формирует последовательность кадров полутоновых изображений /;(х,у, t;) движущейся сцены с межкадровым периодом Tk и временем экспозиции т << Tk. Примем в первом приближении, что освещенность сцены достаточна, т мало, и смазом изображения за время экспозиции можно пренебречь. Тогда все элементы кадров, кроме краевых, сдвигаются на величину Д = VNTk, а скорость движения изображения равна

V= Д /

где N - число кадров, между которыми определяется сдвиг.

Отметим, что все параметры привязаны к изображениям: сдвиг измеряется в пикселях (пик), скорость - в пик/сек. Если вычислить функцию взаимной корреляции между соседними кадрами, то смещение положения ее главного максимума (ГКМ) относительно центра корреляционной плоскости определит вектор сдвига Д . По формулам (1, 2) можно определить вектор скорости движения изображения и автономного аппарата.

Корреляционные методы относятся к одним из самых точных методов определения параметров движения яркостных объектов. Точность корреляционных методов определяется, в первую очередь, точностью нахождения положения экстремума корреляционной функции, которое может быть определено с субпиксельной точностью. Однако решение задачи напрямую сопряжено с рядом трудностей: очень большим объемом вычислений и наличием краевого эффекта. Размер корреляционной плоскости в четыре раза превышает размер исходного изображения и, следовательно, при размерности изображения LxL необходимо выполнить 4 • L2 расчетов коэффициента корреляции

^ 2х2у

^2х£у

Общее число операций составляет 4 • L4; при L=1024 получаем 4,4 • 1012 операций сложений и умножений целых чисел.

60