为进一步加强我院科技教育工作，培养学生科学实创的精神，电气工程学院于4月中旬到5月中旬成功举办第十五届“电力杯”学生学术科技作品大赛。在山大电力以及学院领导和老师的大力支持下，本届大赛在总结往届经验的基础上积极创新，得到了老师和同学们的广泛认可和积极参与，共吸引26支队伍参加各单项比赛，经过初赛评选和决赛答辩，最终3组作品获得一等奖，5组作品获得二等奖，7组作品获得三等奖。

接下来，跟随我们的脚步一起来回顾一下获得一、二等奖的优秀作品吧！

研究生指定命题一等奖

基于MPU6050的摆球姿态检测装置

本作品通过MPU6050空间运动传感器测得摆线长为1.5米摆球三轴加速度和偏航角，根据据相应的处理，由配有7寸TFTLCD屏幕的正点原子的stm32f103精英板来显示摆球实时的运动状态和相应的加速度、速度、位移和频率。摆球静止后可对模块初始化，通过空间运动传感器获取初始状态；人为拉动摆球至一随机高速，由静止释放摆球，经过数秒后摆球进入稳定钟摆状态，此时便可通过显示器获取摆球相应的物理量。本作品准确测量摆球的实时加速度、速度、位移和频率等物理量，具有重要现实意义。

   本科生自由命题一等奖

基于MPU6050的老年人跌倒检测求救和心率血氧检测装置

本作品为一种老年人跌倒检测求救和血氧检测多功能集成穿戴式装置，老年人可以将其穿戴到腰部，使用可充电电池供电。其可以有效的判断人体是否处于跌倒状态，并可以随时检测血氧值。当老人跌倒时，该装置的蜂鸣器发出鸣叫声音，LED灯闪烁，提醒周围人们进行施救；手机端APP也会自动拨打电话和发送定位短信等求救信息通知家属。当装置误判时，老人可以手动关闭求救系统。

同时，该装置有血氧检测模块，老人可以随时将手指放在血氧传感器上进行血氧心率值检测，结果将在显示屏上呈现出。本作品对于老人的身体健康、生命安全和缓解老龄化带来的问题有着重要意义。

      研究生自由命题一等奖

多模型多时间尺度负荷预测软件

针对不熟悉的地区的负荷预测时我们先采用鲁棒性较强的几种时间序列方法进行预测，选取预测误差最小的模型作为输出应用结果，同时将这一新的负荷数据集纳入历史数据库并导入多种机器学习模型进行训练，在日后再次面对该地区进行负荷预测时我们采用多种机器学习模型同时进行预测，同样选取预测误差最小的模型作为输出应用结果。本作品为对深度学习有兴趣的初学者提供了一个极佳的学习平台，且快速准确的负荷预测结果有助于提高全社会的经济效益。

             研究生指定命题二等奖

数学物理模型与实际量测相结合的摆球运动监测装置

本作品通过MPU6050芯片实时采集摆球运动X轴、Z轴加速度Accx和Accz以及X、Y、Z轴姿态角Pitch、Roll、Yaw；根据实时测得的数据以及数学物理建模，建立Y轴姿态角Roll与摆球摆动角θ的映射关系；根据角θ，通过三角函数公式计算摆球位移X；通过加速度Accx积分计算摆球切线速度Vx；通过识别摇摆角曲线极点获取摆球摆动频率f；通过GUI界面将摆球运动数据进行可视化展示，具体显示各项指标的数值大小以及时间变化曲线。本作品以较少的实测数据实现摆球多维运动状态的监测，并达到了较高的准确性与较少的计算量，且实现摆球运动状态的实时显示与数据记录，具有重要现实意义。

基于arduino的异常声音实时检测和录音系统

本作品以两个开源电子原型平台arduino为核心，分别完成频谱分析和录音回放功能。软件方面，在arduino平台上编写将声音的时域模拟量转换为频域数字量的代码，包括A/D转换部分、时域-频域转换部分（使用FFT快速傅里叶算法进行计算）及异常声音识别部分；录音模块的代码基于TMRpcm库，而由于单台arduino的空间有限，在进行频谱分析的同时无法完成录音功能，因此将录音模块转移到另一台arduino中，两台arduino通过输出数字电平相交互。本作品可以简单、方便地监测异常声音、监控异常事件，是一种效率非常高的辅助监控技术，具有重要的现实意义。

    本科生自由命题二等奖

基于FOC电流闭环控制的多模式超级旋钮设计

本作品在硬件上基于国产ESP32模组，在软件上基于PlatformIO平台进行设计制作。其中，程序源代码分为三个文件，分别为main.cpp、motor.cpp、screen.cpp,ain.cpp文件中编写了主程序设计，motor.cpp文件中编写了各模式下电机驱动程序，screen.cpp文件中编写了显示屏显示模块的程序设计。本作品实现了连续型系统的智能调节、离散型系统的智能调节、紧急联系人呼叫等功能，对独居老人的家居舒适度与安全性方面的提升有重要意义。

研究生自由命题二等奖

减碳先“风”—风电机组精细化实时仿真器及上位机软件

本作品在风电机组气动-机械系统设计方面结合叶素理论和动量理论，采用BEM法对风电机组叶片部分进行建模，将机组的每个叶片分为多个叶素，并分别求解每个叶素处的升力、阻力，将叶素受力沿叶片径向进行积分即可得到机组低速轴的气动转矩。通过二阶运动方程来建立机械动态的动力学模型。在开源软件OpenFAST的基础上二次开发出实时仿真版本RT-OpenFAST，运行在Linux主机，通过引入RTOS保证10ms级别实时性。在风电机组电气系统设计方面，采用ABB直驱式永磁风机，双馈风机实用模型，基于ADC方法的换流器开关建模，基于半隐式延迟解耦法和MATE方法的风电机组并行化仿真设计，基于FPGA流水线并行和数据并行的小步长实时仿真实现。本作品可实现风电机组高精度多物理场耦合建模，风电机组气动-机械动态实时仿真，多速率电磁暂态实时仿真等功能，对电网公司准确复现、分析并解决风电机组并网问题，助力双碳目标的实现有重要意义。

小功率三相异步电机永磁化改造及性能分析

本作品以小型感应电机进行改造试制，将异步电机修正为异步起动永磁同步电机，即在鼠笼转子条上切割磁极槽加装表贴式永磁体；通过Ansys电磁仿真计算输出性能例如起动转矩、起动电流、相电流、反电势、磁密分布、额定工况下的额定效率、额定功率因数等；通过电机厂实际加工出的样机测量提取实测参数，进行输出性能与额定运行性能的验证。与感应电动机相比，将本作品应用于抽油机，结合上述功能简介中的优点，可量产永磁化改造的异步起动永磁同步电机，代替传统低性能异步电机，实现真正意义上的油田开采工作的节电省钱、高效工作的高性能电机。

本次“电力杯”比赛的成功举办，为同学们提供了展现自我才华、提升学术能力、共同交流成长的平台，锻炼了大家动手实践、解决问题的能力，也进一步提高了学院的学术科创氛围和科技创新水平。接下来，“电力杯”学生学术科技作品大赛还会不断的提高与完善，将会和同学们共同成长进步。“电力杯”期待明年夏天与你再次相见！