作者： 胡江为;张国平（张国平）;李庆;后德家;吕顺远

期刊： 电气自动化,2021年43(01):29-30+54 ISSN：1000-3886

作者机构： [张国平; 吕顺远; 胡江为] 华中师范大学物理科学与技术学院;[李庆; 后德家] 华中农业大学理学院

关键词： 生物反应器;实时监控;485总线;μC/OS-Ⅱ系统

摘要： 针对目前生物反应器环境自动监控技术不够成熟以及人工获取环境数据可靠性差和效率低下等问题,提出了设计方案。充分利用μC/OS-Ⅱ实时操作系统的特点,结合STM32微控制器,通过RS485总线通信来实现实时监控生物反应器内环境参数的目的,并可以自动开启设备调节各项环境参数,为生物反应器内的水虻转化粪便提供良好的环境。经测试,系统运行稳定,达到预期要求。

语种： 中文

作者： Pang, Wancheng;Hou, Dejia;Nowar, Elhosseny E.;Chen, Huanchun;Zhang, Jibin;...

期刊： Environmental Science and Pollution Research,2020年27(34):42767-42777 ISSN：0944-1344

通讯作者： Li, Qing

作者机构： [Li, Qing; Pang, Wancheng; Chen, Huanchun; Hou, Dejia; Zhang, Jibin] Huazhong Agr Univ, Coll Sci, State Key Lab Agr Microbiol, Wuhan 430070, Peoples R China.;[Hou, Dejia; Wang, Shucai] Huazhong Agr Univ, Coll Engn, Wuhan 430070, Peoples R China.;[Nowar, Elhosseny E.] Benha Univ, Fac Agr, Plant Protect Dept, Moshtohor 13736, Kaluybia, Egypt.;[Zhang, Guoping] Cent China Normal Univ, Coll Phys Sci & Technol, Wuhan 430079, Peoples R China.

通讯机构： [Li, Qing] H;Huazhong Agr Univ, Coll Sci, State Key Lab Agr Microbiol, Wuhan 430070, Peoples R China.

关键词： Bio-waste;Hermetia illucens;Bioconversion feedstock;Recycle;Piggery manure;Corncob

摘要： Currently, sustainable utilization, including recycling and valorization, is becoming increasingly popular in waste management. Black soldier fly larvae (BSFL) can convert the carbon (C) and nitrogen (N) from organic waste into biomass and improve properties of the substrate to reduce greenhouse gas and NH3 emissions. In this study, the recycling of C and N and the emissions of greenhouse gas and NH3 during BSFL bio-treatment of mixtures of pig manure and corncob were investigated under different C/N ratios. The results indicated that initial C/N ratios of feedstock are a crucial parameter affecting the biomass generation of larvae. The BSFL recycled approximately 4.17–6.61% of C and 17.45–23.73% of N from raw materials under different C/N ratios. Cumulative CO2, CH4, NH3, and N2O emissions at the different C/N ratios ranging from 15 to 35 were 107.92–151.68, 0.08–0.76, 0.14–1.17, and 0.91–1.18 mg kg−1, respectively. Compared with conventional composting, BSFL treatment could reduce the total greenhouse gas emissions by over 90%. The study showed that bio-treatment of mixtures of pig manure and corncob with a proper C/N ratio by BSFL could become an avenue to achieve higher nutrient recycling, which is an eco-friendly process. © 2020, Springer-Verlag GmbH Germany, part of Springer Nature.

语种： 英文

作者： Liu, Song;Wei, Yaping;Liu, Jingyi;Chen, Shiqiang;Zhang, Guoping*（张国平）

期刊： INTERNATIONAL JOURNAL OF BIFURCATION AND CHAOS,2020年30(13):2050186:1-2050186:16 ISSN：0218-1274

通讯作者： Zhang, Guoping（张国平）

作者机构： [Zhang, Guoping; Liu, Song] Cent China Normal Univ, Coll Phys Sci & Technol, Wuhan 430079, Hubei, Peoples R China.;[Wei, Yaping; Liu, Song; Chen, Shiqiang] Hubei Univ Nationalities, Sch Adv Mat & Mechatron Engn, Enshi 445000, Hubei, Peoples R China.;[Liu, Jingyi] Hubei Univ Nationalities, Sch Sci, Enshi 445000, Hubei, Peoples R China.

通讯机构： [Zhang, Guoping] C;Cent China Normal Univ, Coll Phys Sci & Technol, Wuhan 430079, Hubei, Peoples R China.

关键词： Multi-scroll attractor;nonlinear function;chaotic cryptography;image encryption

摘要： This paper introduces a new chaotic system model that could generate multi-direction multi-scroll (MDMS) chaotic attractors. The fundamental dynamics characteristics of this model are investigated, and the feasibility of the proposed method is confirmed by numerical simulation based on MATLAB. Additionally, the new chaotic system is implemented in FPGA-based platform. Implementation results are the same in MATLAB and FPGA, which indicates that they are suitable for practical applications. To investigate the cryptographic application of the new chaotic system, the chaotic sequences generated by the proposed system are used to encrypt images. The key space of the algorithm as well as key sensitivity, plain image sensitivity, plaintext histogram, correlation and information entropy are simulated and analyzed. In contrast to several encryption schemes, the proposed algorithm is very sensitive to plaintext and the key. © 2020 World Scientific Publishing Company.

语种： 英文

作者： 赵文慧;张国平（张国平）;朱阿曼;朱文博;徐洪波

期刊： 电子测量技术,2020年43(01):99-104 ISSN：1002-7300

作者机构： 华中师范大学夸克与轻子物理教育部重点实验室物理科学与技术学院 武汉 430079

关键词： 监控视频;环境监测;自动控制

摘要： 针对目前库房环境监控的实时性、传输距离、覆盖范围等存在的问题,设计出了一个基于以太网的远程库房环境监控系统。系统通过以太网与监控模块实时通信,对多库房的温度、湿度、二氧化碳、臭氧、粉尘等各个参数及各个设备状态的实时监测,并利用SQL Server数据库对监控模块采集到的数据进行保存与处理。同时系统接收来自视频采集模块采集的现场监控视频流,在PC客户端进行实时地解析和显示。管理人员可以通过实时显示的环境参数和现场监控视频,随时了解库房现场的环境状况。当库房某区域环境参数出现异常时,系统将启动报警机制,PC客户端向控制模块发送控制指令,自动进行相应的异常解除处理。经测试,系统稳定性高、实时性好,具有可视化的人机交互界面,布局合理,各个功能模块集中显示,使用灵活。能够实现对库房环境的实时监测与控制的功能。

语种： 中文

作者： 刘嵩;韦亚萍;刘静漪;张国平（张国平）

期刊： 华中师范大学学报(自然科学版),2020年54(1):36-44 ISSN：1000-1190

作者机构： [刘嵩] 华中师范大学物理科学与技术学院,武汉430070;[刘嵩] 湖北民族大学新材料与机电工程学院,湖北恩施445000;[张国平] 华中师范大学;[韦亚萍; 刘静漪] 湖北民族大学

关键词： 多涡卷;混沌;图像加密;分段线性;满秩

摘要： 提出了一种能产生多涡卷的5阶超混沌系统,分析了该系统的平衡点、耗散性、Lyapunov指数等基本动力学特性.应用该混沌系统产生的伪随机序列构建随机矩阵和扩散矩阵,并对图像像素进行置乱和扩散,得到加密图像.在MATLAB平台进行了密钥空间分析、密钥敏感性分析、相关性分析、信息熵分析和抗剪切分析等.实验结果表明:本算法能够有效地抵御攻击,具有良好的加密效果.

语种： 中文

作者： 吕顺远;张国平（张国平）;胡江为;汪馨童;李庆;...

期刊： 电子测量技术,2020年43(15):100-104 ISSN：1002-7300

作者机构： 华中师范大学物理科学与技术学院 武汉430079;华中农业大学理学院 武汉430070;[张国平; 汪馨童; 胡江为; 吕顺远] 华中师范大学;[后德家; 李庆] 华中农业大学

关键词： 养殖环境;实时监测

摘要： 基于目前水虻的生长对养殖环境有一定的要求,设计了一种实时监测多项环境参数的环境监测器。环境监测器主芯片选用了ARM Cortex-M3架构的STM32芯片,并挂载了温度、氧气、二氧化碳和氨气等多个传感器,采集相应的环境参数。在软件设计方面,为了保证任务的实时性,环境监测器移植了嵌入式实时操作系统μC/OS-Ⅱ;移植了FreeModbus通信协议使得环境监测器所采集到的数据能够稳定、方便传输给上层的控制器。在与上层的控制器通信方面,使用了ZigBee无线通信方式,使环境监测器与控制器之间的通信更方便、高效。设计的环境监测器能够准确测量水虻养殖环境中的各项环境数据,且经过长期测试能够稳定运行,完全能够达到需求。

语种： 中文

作者： 朱文博;张国平（张国平）;汪纯云;徐洪波

期刊： 电子设计工程,2020年28(1):140-143+148 ISSN：1674-6236

作者机构： 华中师范大学物理科学与技术学院,湖北武汉430079

关键词： 视频监控;嵌入式;无线

摘要： 针对当前严重的环境污染问题,设计了一种基于Cortex-A8的嵌入式无线环境监测系统,实时获取环境参数,并可查看现场监控视频。系统通过交叉开发模式在PC端虚拟机进行开发,应用于嵌入式Linux平台。硬件部分选用三星公司的S5PV210作为主控芯片,选用DHT22传感器采集环境中温湿度参数,选用夏普灰尘传感器实现粉尘浓度的采集,同时采用罗技C310网络摄像头实现现场视频监控,通过无线WIFI模块实现客户端访问。软件部分在Linux系统中移植了嵌入式web服务器Boa和SQLite数据库。系统采用B/S模式进行交互,利用CGI程序返回用户请求的监测数据和现场监控视频。经过对系统进行性能测试,能够及时反馈环境实时参数,操作方便,布线简单,符合设计要求。

语种： 中文

作者： 鲁慧琦;张国平（张国平）;杨晓霞;付东

期刊： 电子测量技术,2020年43(24):141-146 ISSN：1002-7300

作者机构： [张国平; 鲁慧琦; 杨晓霞; 付东] 华中师范大学物理科学技术学院 武汉430079

关键词： 在应用升级

摘要： 物联网技术的高速发展需要大量的数据采集节点,而STM32作为高性价比的嵌入式芯片,已在物联网领域得到广泛应用.针对目前STM32系列嵌入式系统在后期维护过程中,存在传统JATG、ISP等更新方式操作复杂,而芯片自编程方式又面临程序包盗用、误码或缺失等问题.研究并设计了基于AES的嵌入式应用升级方案.目标系统通过U盘等设备获取应用升级包,升级包AES解密后若能通过CRC校验则为合法升级包.测试结果显示该方案可在1 s内完成对600 KB应用的校验和升级,同时能100％检测出异常升级包,结果表明该方案可即保证升级过程便捷,也能保障其安全性.

语种： 中文

作者： 付东;张国平（张国平）;汪馨童;董庭兰

期刊： 电子测量技术,2020年43(19):138-143 ISSN：1002-7300

作者机构： 华中师范大学物理科学技术学院 武汉430079;[张国平; 汪馨童; 付东; 董庭兰] 华中师范大学

关键词： 图像采集;矿井监控;低功耗

摘要： 经济社会的发展依赖大量矿产资源的使用,但矿井事故造成的经济损失和人员损失往往都是巨大的。针对目前矿井视频监控系统功耗较高的问题,设计了一套基于STM32低功耗图像采集系统,主要使用了STM32F407ZGT6、图像传感器OV2640以及以太网芯片W5500等硬件,并结合了FreeRTOS系统、Modbus通信协议以及低功耗管理技术。实验结果表明该系统可传输1 600×1 200像素的图像,并在传输距离、功耗和稳定性方面达到预期目标,为矿井图像监测的低功耗提供了一种解决方案。

语种： 中文

作者： Li, Guoqing;Zhang, Guoping（张国平）;Qin, Chanchan;Lu, Anqin

期刊： International Journal on Artificial Intelligence Tools,2020年29(7-8):2040009:1-2040009:15 ISSN：0218-2130

通讯作者： Chanchan Qin

作者机构： [Zhang, Guoping; Li, Guoqing] Cent China Normal Univ, Coll Phys Sci & Technol, 152 Luoyu Rd, Wuhan 430079, Hubei, Peoples R China.;[Zhang, Guoping; Li, Guoqing] Cent China Normal Univ, Key Lab Quark & Lepton Phys MOE, 152 Luoyu Rd, Wuhan 430079, Hubei, Peoples R China.;[Qin, Chanchan; Lu, Anqin] Guizhou Normal Univ, Sch Big Data & Comp Sci, Guiyang 550025, Guizhou, Peoples R China.;[Qin, Chanchan; Lu, Anqin] Guizhou Normal Univ, Ctr RFID & WSN Engn, Dept Educ, Guiyang 550025, Guizhou, Peoples R China.

关键词： Image segmentation;depth value;saliency estimation;region merging;maximal geometry weighted similarity

摘要： In this paper, an automatic RGBD object segmentation method is described. The method integrates depth feature with the cues from RGB images and then uses maximal similarity based region merging (MSRM) method to obtain the segmentation results. Firstly, the depth information is fused to the simple linear iterative clustering (SLIC) method so as to produce superpixels whose boundaries are well adhered to the edges of the natural image. Meanwhile, the depth prior is also incorporated into the saliency estimation, which helps a more accurate localization of representative object and background seeds. By introducing the depth cue into the region merging rule, the maximal geometry weighted similarity (MGWS) is considered, and the resulting segmentation framework has the ability to handle the complex image with similar colour appearance between object and background. Extensive experiments on public RGBD image datasets show that our proposed approach can reliably and automatically provide very promising segmentation results.

语种： 英文

作者： 方婕;张国平（张国平）;汪***;胡江为;徐洪波

期刊： 信息技术,2019年43(11):10-15 ISSN：1009-2552

作者机构： 华中师范大学物理科学与技术学院,武汉,430079;[张国平; 徐洪波; 汪***; 方婕; 胡江为] 华中师范大学

关键词： 以太网;环境监控;套接字;智能生物反应器

摘要： 针对目前人工获取生物反应器环境数据难度大、准确性差、效率低下以及相关的环境自动监控技术不够成熟等问题,提出了文中的设计方案。系统在以太网下运用Socket技术与下位机实时通信,同时监控多个生物反应器,监测温湿度、气体浓度等环境参数和各设备状态,通过SQL Server数据库进行解析和存储。当发生异常,系统自动报警,动态的向下位机发送控制指令,执行相应的警报解除操作。经测试,系统运行稳定,达到预期要求。

语种： 中文

作者： 王献合;张国平（张国平）

期刊： 信息技术,2019年(10):15-20,26 ISSN：1009-2552

作者机构： [王献合] 华中师范大学物理科学与技术学院,夸克与轻子物理教育部重点实验室,武汉430079;[王献合] 湖北文理学院理工学院,湖北襄阳441025;[张国平] 华中师范大学

关键词： 前置放大器;限幅整形;光探测器;爆炸起爆

摘要： 爆炸的效果测试评价研究是杀伤型武器的研究重要内容之一。在爆炸的强震动、强电磁干扰、高温、高压等极端恶劣环境下,近距离测试评价对系统要求极为苛刻且往往不佳。为解决这些问题,文中设计了基于InGaAs-APD的爆炸起爆远距离探测系统,经测试表明,设计系统实现了爆炸起爆远距离的探测,显示探测结果和爆炸时间。具有响应快、灵敏度强、稳定性强、智能化和易于扩展等优点。设计系统也可适用于对微弱信号探测、高速光通信等领域。

语种： 中文

作者： 朱毅;葛镜;王宇飞;张国平（张国平）

期刊： 实验室科学,2019年22(05):67-71 ISSN：1672-4305

作者机构： 华中师范大学物理科学与技术学院,湖北武汉,430079;[张国平; 葛镜; 朱毅; 王宇飞] 华中师范大学

关键词： 环境监控;多通信模式

摘要： 针对传统的库房环境监控系统布线复杂、集成度低、可靠性差等问题,设计了一套多通信模式库房环境监控系统.系统主要由一个控制器和若干个环境监测器组成.环境监测器挂载多种传感器,对库房内环境参数进行采集,控制器通过RS485总线或ZigBee无线模块获取各个环境监测器的数据,如发生异常则进行语音报警并对库房内指定设备执行控制,使库房内环境恢复正常.经过实地测试,本系统具有良好的可靠性、稳定性和扩展性,适合实验室、档案馆、图书馆等多种场合,具有较好的应用推广价值.

语种： 中文

作者： 张莹莹;张国平（张国平）;徐洪波;耿梦雅

期刊： 信息技术,2019年(2):29-32,38 ISSN：1009-2552

作者机构： 华中师范大学物理科学与技术学院夸克与轻子物理教育部重点实验室,武汉,430079;[张国平; 徐洪波; 耿梦雅; 张莹莹] 华中师范大学

关键词： 图像处理;起爆判别;目标检测;可视化界面

摘要： 为实现靶场的无人观测,文中采用图像处理的方法,自动完成爆炸物的不定时起爆监测和相关数据的记录。图像处理部分主要包括视频图像预处理、爆炸火焰烟雾目标提取和判定、获取目标相对位置。其中目标提取采用文中提出的单帧背景差结合混合高斯背景建模的方法,并加入改进颜色模型和面积变化率判据进行判决。最后,通过Qt设计可视化界面,展示处理后的视频及相关数据。

语种： 中文

作者： 朱阿曼;赵文慧;张国平（张国平）

期刊： 电子测量技术,2019年(02):117-122 ISSN：1002-7300

作者机构： 华中师范大学物理科学与技术学院

关键词： 环境监测

摘要： 针对现有的库房环境监测系统通信效率低下,不能接入以太网等问题,设计了一个可以对环境参数进行实时监测并且具有远程操控设备能力的库房环境监控系统。系统主要由控制器和多个监测器构成,控制器和监测器都是采用基于ARM内核的STM32芯片,监测器上挂载了多种传感器对环境参数进行采集,控制器获取到监测器的数据并对异常情况做出反应,报警并自动打开库房内的安全设备,使库房环境参数恢复正常。控制器通过SPI接口与W5500芯片相连,在软件中将W5500驱动程序与FreeModbus协议栈结合,实现控制器和上位机的Modbus TCP协议通信功能。经过测试,智能库房环境监控系统能够实时监测库房内的环境参数,并且能通过以太网和上位机通信,完成数据的存储、查看和控制设备等功能,达到预期要求。

语种： 中文

作者： 耿梦雅;张国平（张国平）;徐洪波;张莹莹

期刊： 计算机测量与控制,2019年27(7):159-163 ISSN：1671-4598

作者机构： 华中师范大学物理科学与技术学院,湖北武汉,430079;[张国平; 徐洪波; 耿梦雅; 张莹莹] 华中师范大学

关键词： 火焰检测;图像处理;卷积神经网络;多目标跟踪

摘要： 近年来火灾事故频发,对生态环境,社会经济都造成了严重影响,视频监控系统在火灾预防和环境监控中都有非常重要的作用;针对传统的视频火焰检测方法需要手工提取火焰特征且识别率低、误检率高的缺点,提出了一种基于特征检测,多目标跟踪和深度学习的火焰检测算法;通过高斯混合模型运动检测方法对视频中的动态目标进行提取,再经过HSI与RGB结合的颜色模型进行筛选,得到疑似火焰目标,对提取的目标进行多目标跟踪算法跟踪,最终对稳定存在的目标通过CaffeNet模型进行判别,得到火焰判别结果;实验证明,本算法实现了对视频火焰的准确检测,能对火焰进行有效识别,对火焰视频数据集上的平均识别精度达到98.79%,并能适应实时检测火灾的需求。

语种： 中文

作者： 陈子枫;张国平（张国平）;李景;陈德华

期刊： 电子测量技术,2019年42(19):120-124 ISSN：1002-7300

作者机构： 华中师范大学物理科学与技术学院 武汉 430079

关键词： 矿井安全监控;电力载波通信;嵌入式微控制器;Simulink仿真

摘要： 设计了一套基于电力线通信的矿井安全监控系统。该系统中,采用STM32F103作为微控制器,结合7X-CO-1000一氧化碳传感器和7X-CH4-5%甲烷传感器对井下CO,CH4等有毒易燃易爆气体采集体积分数,各类指标通过电力线载波芯片ST7540调制到电力线上并传至地面,进行井下安全状态的实时监控,当指标超过安全阈值时,启动报警电路。给出了基于ST7540的电力载波收发节点的硬件和软件设计,通过Simulink进行了系统仿真,并进行了模拟实验,结果表明该系统具有较强的实时性和较高的稳定性。

语种： 中文

作者： 汪***;张国平（张国平）;徐洪波;方婕;胡江为

期刊： 信息技术,2019年43(11):72-77 ISSN：1009-2552

作者机构： 华中师范大学物理科学与技术学院,夸克与轻子物理教育部重点实验室,武汉430079;[张国平; 徐洪波; 汪***; 方婕; 胡江为] 华中师范大学

关键词： 云平台;远程监控;环境监测;物联网

摘要： 随着云平台服务的不断普及,云平台服务因其具有的虚拟化、部署方便、通用性、可扩展性、按需服务、极其廉价等特点,被越来越广泛地应用在生活与生产的各个方面。文中拟将云平台技术与远程监控技术相结合,在理论层面上对基于云平台的远程监控系统进行了设计与分析,并在实践层面上设计了一套智能库房环境实时监测系统对理论进行了验证。经过系统测试,证实了该系统的实用性与普适性,可以应用在家庭安防、农业生产等各个领域,对远程监控技术的研究具有重要的理论意义与实用价值。

语种： 中文

作者： 葛镜;张国平（张国平）;余泽太

期刊： 实验室科学,2019年22(03):93-98 ISSN：1672-4305

作者机构： 华中师范大学物理科学与技术学院,湖北武汉,430079;[张国平; 葛镜; 余泽太] 华中师范大学

关键词： 自嵌入;水印;篡改检测;篡改恢复

摘要： 提出了一种用于实现彩色图像篡改后图像检测和恢复的自嵌入水印算法。图像信息生成认证比特和恢复比特作为水印被嵌入原图像。认证比特通过提取图像块经过哈希变换后的特征值生成;恢复比特通过提取图像块的压缩编码得到。通过比较图像块中提取的哈希值和被嵌入水印中的认证比特,可以判断图像是否被篡改,如果图像块被篡改则可以通过提取水印中的恢复比特用于图像块的恢复。实验结果表明该算法有效性高,具有检测彩色图像是否被篡改的能力,并实现篡改图像的恢复。

语种： 中文

作者： 汪乐章;林娴;唐伊文;张国平（张国平）

期刊： 电子测量技术,2019年42(8):83-87 ISSN：1002-7300

作者机构： 华中师范大学物理科学与技术学院 武汉430079;[张国平; 汪乐章; 林娴; 唐伊文] 华中师范大学

关键词： 火焰识别;树莓派;计算机视觉;SVM算法

摘要： 当前火焰识别技术发展较快,多从动态与静态特征对火焰进行识别与分割,但识别误差仍然很大,同时火焰识别算法对硬件的高依赖性导致其难以适用于居民住宅。为解决这些问题,本文以树莓派3B开发板作为硬件基础设施,结合数字图像处理技术,设计出一种基于树莓派与计算机视觉的家庭火灾报警系统。首先使用传统火焰识别算法对火焰区域进行分割,并结合SVM算法对火焰进行识别与分类,准确率达到了97%,最后做出决策,判断是否向居民发出预警信息。系统可扩展性强,且成本较低,可普遍适用于居民住宅。

语种： 中文