• 2021年第0卷第35期文章目次
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    • >TM电工技术
    • 输电线路脱冰跳跃研究进展

      2021, 21(35):14863-14870.

      摘要 (466) HTML (0) PDF 1.94 M (108) 评论 (0) 收藏

      摘要:

    • >TP自动化技术、计算机技术
    • 生成式与判别式视觉目标跟踪算法综述

      2021, 21(35):14871-14881.

      摘要 (757) HTML (0) PDF 3.47 M (173) 评论 (0) 收藏

      摘要:视觉目标跟踪是对目标位置、速度、运动轨迹等信息检测与预测技术。该技术融合了计算机视觉、图像处理、深度学习等众多领域技术。本文将对目标跟踪算法发展情况以及研究现状进行梳理。首先介绍目前常用的基准数据集;其次指出生成式算法与判别式算法差异;再对传统的生成式算法进行简单的分析总结;随后围绕算法框架分别介绍相关滤波框架、深度学习框架、孪生网络框架、Transformer框架的判别式算法并分析不同算法的优缺点;最后分析目前动态目标跟踪存在的问题并展望。

    • >TQ化学工业
    • CL-20/HMX共晶含能材料研究进展

      2021, 21(35):14882-14891.

      摘要 (369) HTML (0) PDF 3.21 M (102) 评论 (0) 收藏

      摘要:含能材料共晶化是获得高能低感含能材料的重要途径,不同含能材料形成共晶可以有效改善含能材料的氧平衡及感度,提高其爆热、作功能力及安全性等性能。CL-20/HMX共晶含能材料是高能低感共晶含能材料的代表,CL-20/HMX共晶既保留了CL-20的能量水平又降低了CL-20的感度,是解决CL-20应用问题的有效途径。本文通过对比CL-20/HMX共晶与CL-20及HMX性能上的差异,说明了CL-20/HMX共晶研究的必要性,并从CL-20/HMX共晶的制备方法、形成机制、性能及应用方面,综述了CL-20/HMX共晶研究的最新进展。重点对比了CL-20/HMX共晶制备方法的优劣,总结了CL-20/HMX共晶形成机制,分析了不同制备方法获得的CL-20/HMX共晶性能差异,评述了CL-20/HMX共晶的发展现状及应用前景。

    • >U交通运输
    • 双组分道路交通标线研究进展

      2021, 21(35):14892-14900.

      摘要 (340) HTML (0) PDF 2.32 M (75) 评论 (0) 收藏

      摘要:为了有效提高双组分道路交通标线的路用性能,促进双组分道路交通标线的推广应用,本文通过梳理国内外对双组分道路交通标线路用性能的最新研究成果,简要介绍了双组分道路交通标线材料体系及其固化原理,总结了道路标线耐久性的评价指标,并探讨了温度、雨水侵蚀、紫外辐射以及车辆磨耗等对其的耐久性的影响。同时,论述了面撒玻璃珠和发光材料对提升道路交通标线可视性的效果,结果表明,面撒密度范围9%~24%的高折射率玻璃珠和添加发光粉SrAl2O4:Eu2+,Dy3+对道路标线可视性提升效果最佳。此外,阐述了组成设计优化、纳米材料(纳米TiO2、纳米填料和纳米粘土)等方法改善道路交通标线的路用性能的方法,并在此基础上对未来的发展和研究方向进行了展望,以期推动双组分道路交通标线的发展,助力交通强国建设。

    • >O3力学
    • 一种耦合算法的三维弹性空腔声振特性分析

      2021, 21(35):14901-14907.

      摘要 (353) HTML (0) PDF 4.92 M (87) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对三角形单元边界适应性强、位移插值简单、自由度低的特点,利用面积坐标构造了平板三角形单元位移插值函数,以对平板进行了动力学建模分析。此后,为了对三维弹性空腔声振问题进行较高精度的数值分析,弹性板采用三角形单元进行离散处理,而声腔域使用了在声学问题上具有精度高的光滑有限元方法建模。充分考虑结构和声场的耦合作用,建立了该类结构声振分析的一种新模型,并分析了弹性空腔声振特性。通过数值计算对比表明,这种耦合模型计算规模较小、计算结果精确,可进一步应用于形状更复杂的三维弹性空腔声振特性分析中。

    • 基于垂直管道内重油-水两相流动型态的持水率和压降预测模型

      2021, 21(35):14908-14917.

      摘要 (309) HTML (0) PDF 7.81 M (75) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对重油井筒举升流动规律认识不清的问题,本文采用高黏(584.24 cp,1.889 g/cm3)重油作为研究对象,研究重油-水在上升管中的流动特性,得到了五种重油-水两相流动型态。结果表明与轻油-水流动不同,重油-水流动过程中未发生相转化,该现象与表面能方程的预测结果相似。通过持水率测量得到重油-水两相的滑移效应随油水混合流速降低或持水率增加而变得更加明显,基于漂移流模型和动量守恒方程推导得到五种流态下重油-水两相流的持水率预测模型,相对误差率在20%以内。总压降梯度在低持水率时以重力压力梯度为主,高混合流速和高持水率时以摩擦压力梯度为主。采用基于Bannwart模型建立的重油-水中心环状流压降预测模型,误差率在30%以内,为进一步提高重油井筒举升流动参数的预测精度提供了理论基础。

    • >P天文学、地球科学
    • 基于Cesium时空三维可视化的数据调度与缓存机制

      2021, 21(35):14918-14926.

      摘要 (316) HTML (0) PDF 21.57 M (72) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对传统三维可视化技术存在数据调度速度慢、场景绘制效率低等问题,本文提出了一种绘制线程与调度线程并行的双线程数据调度策略。该策略将数据调入等待队列,根据视点距离进行顶点层次划分,再利用双线程渲染管线进行场景绘制。为了提升了三维场景处理速度,建立了二级缓存渲染机制与瓦片数据更新策略,并基于Cesium图形引擎,设计并开发了武夷山国家公园时空三维可视化系统,优化了三维场景绘制与数据调度性能,实现了国家公园多源数据集成,提高了虚拟场景中跨平台、跨终端三维展示与交互能力,为国家公园数字化建设提供了行业参考。

    • SBAS-InSAR技术在特大型滑坡形变监测中的应用——以西藏自治区庞村滑坡为例

      2021, 21(35):14927-14935.

      摘要 (304) HTML (0) PDF 41.98 M (75) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对西藏庞村滑坡2019年4月发现裂缝并持续增大,对附近村民及基础设施产生严重安全威胁,搜集2018 年 1 月 3 日至 2020年7 月 3 日的 75 景 Sentinel-1A 降轨数据,利用小基线集(small baseline subset-interferometric SAR, SBAS-InSAR)技术获取滑坡在该时间段内的地表形变信息;并在形变量较大区域内选取特征点,对形变量进行分析,最终将InSAR解译结果与地面调查以及GNSS(global navigation satellite system, GNSS)监测站结果进行对比,对解译结果的精度进行验证。结果表明:在所选时间段内,庞村滑坡最大形变速率为-38mm/y;滑坡体的形变存在明显的分界线,可将其分为三个不同的滑动区;2018年12月和2019年10月两个时间点,滑坡形变有明显的加速现象;与地面监测数据的精度验证表明:SBAS-InSAR解译结果与地面监测结果显示的滑坡形变时间和空间特征一致性,验证了利用Sentinel-1A数据采用SBAS-InSAR技术在特大型滑坡监测和治理中的有效性,为滑坡的治理提供了可靠的技术依据。

    • 南图尔盖盆地天然气成藏规律与勘探潜力区初探

      2021, 21(35):14936-14943.

      摘要 (251) HTML (0) PDF 12.25 M (52) 评论 (0) 收藏

      摘要:南图尔盖盆地天然气资源潜力大,但成藏规律复杂,勘探风险较高。在概括盆地区域地质背景的基础上,从全盆地和有利含气区带两个尺度,分别探讨了天然气成藏规律,并评价了有利勘探区。研究表明:对于整个南图尔盖盆地,宏观构造演化控制着天然气在盆内的整体分布格局,有效烃源岩分布、类型及成熟度控制着天然气宏观展布范围,盖层发育是天然气大面积成藏并长期保存的基础,构造带类型控制着盆地有利含气区带分布与气藏发育类型。在有利含气区带内,天然气以气藏群形式近生烃中心集中分布,沟通生烃中心的断裂系统控制着天然气运移方向和聚集部位,“岩性尖灭”或“断层遮挡”是天然气聚集保存的重要补充,“源-运-储-保”合理配置是确定有利含气圈闭的关键。Akshabulak南次凹的断裂型构造带和Aryskum凹陷西斜坡的缓坡型构造带是盆地未来的天然气有利勘探区。

    • 龙川县花岗岩浅表层抗剪强度试验对比研究

      2021, 21(35):14944-14952.

      摘要 (337) HTML (0) PDF 13.35 M (79) 评论 (0) 收藏

      摘要:以广东龙川县花岗岩残积土层与全风化层为研究对象,采用现场便携式剪切和钻孔剪切原位试验,以及室内重塑样快剪试验,研究不同含水率条件下的抗剪强度。结果表明:花岗岩残积土层与全风化层的抗剪强度均随着含水率的增加而减小。残积土层现场原状样试验所得抗剪强度均高于室内重塑样,二者差异的主要因素为重塑样颗粒间不再具有较强的结构联接;全风化层原位试验所得内聚力大于室内试验,但两种试验内摩擦角近乎一致,造成原位与室内试验结果的差异不仅与重塑样较弱的结构联接有关,还由于剪切边界条件与应力状态不尽相同。花岗岩浅表层无论是残积土层还是全风化层,均具有较强的结构性,室内重塑样试验结果往往不能真实反映土体的抗剪强度,室内重塑土试验所得到的抗剪强度值偏低。

    • >S农业科学
    • 唐山南部稻田土壤和稻米中重金属状况调查及风险评价

      2021, 21(35):14953-14961.

      摘要 (252) HTML (0) PDF 9.03 M (57) 评论 (0) 收藏

      摘要:以唐山南部稻田土壤和稻米为研究对象,测定土壤和稻米中Cr、Cd、Pb、As 和 Hg含量,采用单因子污染指数法、内梅罗综合污染指数法及潜在生态风险指数法对研究区稻田土壤的污染状况及生态风险进行评估。结果表明:稻田土壤中 Cr、Cd、Pb、As 和 Hg的平均值均超过河北省土壤重金属背景值,主要以Cd和 Hg 污染问题最为突出。稻米中 Cr、Cd、Pb、As 和 Hg的含量均低于食品安全国家标准限定值,说明当地居民食用的稻米对健康没有威胁。研究区土壤总体上处于轻度污染状态,且有25.63%处于警戒限。稻田土壤Cr、Pb、As 和 Hg均处于轻微潜在生态危害,Cd有2.74%处于中等潜在生态危害。5种重金属的综合潜在生态危害指数的均值为23.42,为轻微生态风险水平。Cd对综合潜在生态危害的贡献率最大,是该稻田土壤生态风险的主要来源。

    • 贵州草海湿地不同植物群落表层土壤氮素的赋存特征

      2021, 21(35):14962-14968.

      摘要 (221) HTML (0) PDF 3.55 M (41) 评论 (0) 收藏

      摘要:在湿地生态系统氮循环过程中,湿地土壤养分供给状况及可利用水平与氮素含量存在直接关系。本研究以贵州草海湿地自然演替下植物群落表层土壤氮素含量作为研究对象,探讨四种典型湿地植物群落(牛筋草、李氏禾、香薷和芦苇)土壤中硝态氮、铵态氮、速效氮和全氮含量以及不同土壤团聚体粒径下湿地土壤氮素的空间分布特征。结果表明:(1)各植物群落土壤阳离子交换量与全氮含量分布趋势基本一致,其中芦苇群落土壤中阳离子交换量、速效氮和全氮含量最高;(2)各植物群落不同粒径土壤团聚体AN和TN含量均无显著差异(p>0.05);芦苇群落土壤硝态氮含量在各粒径土壤团聚体中含量均低于其他植物群落;李氏禾群落土壤氨态氮含量在不同粒径土壤团聚体中存在显著差异(p<0.05)。植物群落表层土壤氮素含量分布受植物种类及自身凋落物、降雨量和地势、微生物活动和有机质等因素的影响,土壤硝化作用受到抑制或促进,各植物群落铵态氮和硝态氮含量分布有显著差异(p<0.05)。

    • 糙米的碾白过程模拟及破碎影响分析

      2021, 21(35):14969-14975.

      摘要 (238) HTML (0) PDF 7.25 M (53) 评论 (0) 收藏

      摘要:为减少糙米碾白的碎米率问题,进行了糙米的碾白过程的数值模拟及糙米破碎分析研究。基于离散元技术,利用EDEM离散元系统建立了糙米的离散元模型,在不同米筛边数和碾辊结构的情况下,进行了糙米在碾白室内的运动过程模拟,分析了糙米破碎的影响规律,结果表明正四边形米筛中糙米沿米筛径向方向运动能力差,易位翻滚能力较弱,导致碎米率较低而碾白压力却最高,正八边形米筛中糙米运动能力最弱,糙米磨削大幅度下降,碎米率最低;增加碾筋个数使糙米在碾白室内沿径向方向的运动速度和自转角速度明显增加,糙米产生过碾,碎米率增大,减少碾辊直径后,增大了碾白室的轴筛间隙,糙米碾白均匀而不过碾,碎米率较低。

    • >TB一般工业技术
    • 汽车数字仪表视觉设计要素的感性工学分析

      2021, 21(35):14976-14981.

      摘要 (240) HTML (0) PDF 3.58 M (54) 评论 (0) 收藏

      摘要:在感性工学理论框架下,研究汽车数字仪表视觉设计要素与用户情感认知的关系。通过聚类分析法选出具有代表性的汽车数字仪表样本和感性意象词汇,运用语义差分法对样本数据的感性意象进行分析评价。利用主成分分析法降维,用少数变量表示总体变量数据信息。提炼出汽车数字仪表的视觉设计元素,构建感性意向空间。应用数量化理论一构建汽车数字仪表视觉设计要素与用户感性意象特征关系的预测模型,量化了感性诉求与汽车数字仪表的关系。在汽车数字仪表视觉设计过程中运用该模型,可有效提高汽车数字仪表视觉设计的科学性和客观性,为汽车数字仪表视觉界面设计提供理论基础。

    • >TD-TF-TG矿冶工程
    • 红岭多金属矿复杂采空区稳定性

      2021, 21(35):14982-14987.

      摘要 (224) HTML (0) PDF 12.52 M (51) 评论 (0) 收藏

      摘要:为确保矿山的正常安全生产和经济效益,以红岭多金属矿复杂采空区为例,针对遗留的大量采空区问题,进行稳定性研究。在现场监测数据基础上,通过数值模拟及K.B.鲁别涅依他公式法分别研究了空区间柱、顶板和上下盘围岩的稳定性,并与现场实际情况做对比分析。结果表明:将现场调查结果、数值模拟方法及经验公式分析方法相结合,对空区稳定性进行综合评判,全面地获得复杂采空区的稳定性情况以及潜在破坏区域,可更有效地指导工程实践,研究结果可为下一步矿山安全回采提供依据。

    • >TE石油、天然气工业
    • 基于均衡驱替理念的水驱油藏注采设计方法

      2021, 21(35):14988-14993.

      摘要 (285) HTML (0) PDF 4.07 M (68) 评论 (0) 收藏

      摘要:制定科学合理的注采方案是水驱油藏的一项核心任务,需要充分考虑油藏储层和开发的动静态非均质特征,影响因素多,量化决策难。为此,从油藏开发基本理论出发,以减小驱替不均衡为目的,推导建立了非均质油藏在定液量和定压差两种不同生产方式下的注采参数设计公式,分析了储层动、静态参数对注采参数设计的影响规律,形成了非均质油藏均衡注采设计新方法。利用算例对比分析了传统方法和新方法的差异,最后开展了矿场应用分析。研究明确了油水井注采设计受井距、孔隙度、渗透率、当前含水饱和度等因素的影响规律,指出高含水期油藏注采设计对于当前含水饱和度的敏感性显著提升;同等条件下,均衡注采设计新方法要优于传统方法。矿场应用实践表明,采用新方法设计的注采方案,目标井组日增油0.9 t,含水下降0.3%,日无效注水减少37.5m 3,井组吨油耗水量和运行成本也大大降低,有效支撑了油藏经济高效开发。

    • 泥质粉细砂水合物储层防砂充填砾石渗透损伤试验研究

      2021, 21(35):14994-15001.

      摘要 (407) HTML (0) PDF 10.69 M (61) 评论 (0) 收藏

      摘要:本文针对泥质粉细砂储层,展开了颗粒分析实验、电镜扫描实验、防砂实验、渗透实验,对不同目数砾石(30-50目、40-60目、50-70目、60-80目、70-90目)的防砂精度展开了试验研究。得到以下结论:(1)随着砾石挡砂精度减小,泥质粉细砂颗粒侵入防砂介质的程度减弱。其中挡砂精度小于70目的砾石不适于该泥质粉细砂储层防砂。(2)对于淤堵面积占比超过47%的防砂介质,最终稳定状态下不同挡砂精度砾石介质的防砂与产液效果相近。(3)粒度中值大于433μm或者渗透系数大于0.056cm/s的砾石介质,其堵塞面积占比会超过47%,此时依靠提高防砂精度来提高产液量的效果会逐渐降低。(4)防砂精度增大,短时间内产液量及出砂量增大,防砂介质渗透损伤增大。其中50-70目的防砂介质渗透率稳定,稳定产液量相对较高,为最高稳定产液量的87%而防砂介质损伤较程度与出砂量相对较低,为最高损伤程度的50.5%,为该储层条件下最优防砂砾石粒径。

    • 准噶尔盆地乌伦古坳陷中南部石炭系烃源岩生烃潜力分析

      2021, 21(35):15002-15011.

      摘要 (223) HTML (0) PDF 13.07 M (46) 评论 (0) 收藏

      摘要:目前已在准噶尔盆地乌伦古坳陷石炭系、二叠系、三叠系和侏罗系等发现了工业油气流或油气显示,这些油气主要来源于石炭系烃源岩。但目前研究区石炭系有效烃源岩分布及生烃演化特征不清楚。笔者对比分析了研究区石炭系不同层段、不同岩性类型烃源岩的生烃潜力和热演化特征。结果表明:巴塔玛依内山组凝灰质泥岩、泥岩和姜巴斯套组炭质泥岩有机质丰度较高,有机质类型以Ⅱ2—Ⅲ型为主,处于成熟—过成熟演化阶段,具有倾气性特征。综合应用地球化学实验数据得出姜巴斯套组烃源岩都是有效气源岩,而目前钻井揭示巴塔玛依内山组烃源岩成熟度偏低,未能达到有效气源岩的标准。通过系统对比研究区与滴水泉凹陷石炭系烃源岩地球化学参数,认识到两地区具有高度相似性。可见准噶尔盆地乌伦古坳陷中南部石炭系姜巴斯套组是一套极具潜力的烃源岩,为下一步油气勘探指明方向。

    • 电遥测钻柱信号传输的建模分析与信道特性改善

      2021, 21(35):15012-15018.

      摘要 (205) HTML (0) PDF 3.56 M (35) 评论 (0) 收藏

      摘要:电遥测钻柱信息遥测系统由多节布线钻杆级联形成,用于井下随钻测量数据的高速率上传。由于信道传输的高频电压信号衰减严重,目前每隔约300米需要中继器进行信号续传,因此如何延长中继距离成为系统性能改善的关键。布线钻杆由布有同轴电缆的杆体及电磁耦合器构成,高频下布线杆体的同轴电缆可看做传输线,电磁耦合器可等效为高频变压器,将二者结合建立了布线钻杆的等效电路模型及电遥测钻柱信道的电压传输函数数学模型;通过外置补偿元件使传输线达到阻抗匹配以确立布线钻杆的电磁参数;通过改变补偿元件参数在传输线终端产生反射电压来加强传输线上的信号幅度,使信道的信号传输能力得到有效改善。研究表明,适当增大补偿元件电阻值可以大幅度提高信道的电压传输函数值,在目前信道带宽及信号检测灵敏度条件下中继距离可提高1倍,达到大幅度延长中继距离的目的。本文的研究可以为布线钻杆的电磁设计及电遥测钻柱信息传输系统的性能改进提供理论指导。

    • 间歇生产气井井网智能系统的研制

      2021, 21(35):15019-15026.

      摘要 (290) HTML (0) PDF 5.13 M (58) 评论 (0) 收藏

      摘要:随着天然气的产出,地层能量下降,间歇气井愈发增多,针对衰竭但尚有一定产气量的间歇生产气井进行增产投资与收益不成正比的问题,在传统单井监控系统基础上,基于三菱FX系列可编程逻辑控制器研制了一套间歇生产气井井网智能监控系统。该系统将单个气井物联,形成井网,以三菱FX系列可编程逻辑控制器为系统中枢,统筹数据采集、监控与逻辑处理、数据传输、应急阀系与供电五大子模块,使得全井站数据实时传入控制终端,结果表明,该系统能以较低的成本投资,实现全井站气井整个寿命周期的实时数据监测,特别针对间歇生产气井可实现后期衰竭饱和自动采集,极大程度提升了井站的实时监控效果、间歇生产气井的开发程度与节能效果。

    • >TH机械、仪表工业
    • 基于相对灵敏度的重型自卸车结构轻量化设计

      2021, 21(35):15027-15034.

      摘要 (258) HTML (0) PDF 7.42 M (56) 评论 (0) 收藏

      摘要:为了实现重型自卸车的轻量化设计,通过对自卸车整体进行有限元建模,对其进行四种运输和两种卸料工况载荷作用下的刚度与强度分析及整车模态性能分析,评价其静态和动态工况下整车的性能要求。对整车部件进行位移、强度、模态和质量的灵敏度计算,并定义相对灵敏度。运用相对灵敏度分析的结果确定优化设计变量,在保证整车静动态性能不降低的前提下,对整车结构进行了尺寸优化和形状优化相结合的优化方法。结果表明,优化后整车静动态特性明显改善,且总质量减轻了10.2%。验证了该轻量化设计方法的可行性。

    • >TK能源与动力工程
    • 降低热网回水温度的钢厂余热回收供暖分析

      2021, 21(35):15035-15042.

      摘要 (220) HTML (0) PDF 3.00 M (54) 评论 (0) 收藏

      摘要:余热回收供暖是实现节能减排和清洁供暖的重要手段。本文定量分析了降低热网回水温度对钢厂低品位余热回收率的影响,提出了基于降低热网回水温度的钢厂余热回收供暖系统,研究了系统内各余热回收单元及内部换热网络的确定原则,构建余热供暖系统等效COP作为系统性能评价指标,并以某钢厂为例确定了低品位余热回收流程及经济性。结果表明,当热网回水温度降低至15℃时,钢厂低品位余热回收率达100%;余热回收供暖系统等效COP为6.1;余热回收供暖系统使得一次热网供热能力达到798 MW;基于降低热网回水温度的钢厂余热回收供暖系统静态回收期约为4年,具有良好的经济效益。

    • >TM电工技术
    • 极寒条件下油浸式变压器冷启动过程温度场和流场仿真分析

      2021, 21(35):15043-15051.

      摘要 (233) HTML (0) PDF 9.90 M (75) 评论 (0) 收藏

      摘要:国内外针对极寒条件下变压器油纸绝缘的击穿特性研究已取得了丰富的实验数据,但对极寒条件下变压器冷启动过程中温度场和流场的研究较少。为探究极寒条件下油浸式变压器冷启动过程中温度场和流场的分布情况,本文以云南通变电器有限公司生产的SFZ11-10000/35型35kV油浸式风冷变压器为例,利用COMSOL建立其二维轴对称导热模型,对极寒条件下变压器冷启动过程中的温度场和流场进行仿真模拟,并设计实验验证了模型数值计算的正确性。仿真结果表明:冷启动过程中,铁芯和绕组上方形成多个小范围油流循环区域,随冷启动的进行小范围油流循环不断扩大并融合成一个大范围油流循环,420min以后温度场和流场逐渐趋于稳定,最高温度为64℃,最大速度为91mm/s,局部存在的较大温度场和流场梯度造成变压器内温度分布不均和油流不稳定现象的出现。

    • 基于信息决策的最优保守度配电网恢复策略

      2021, 21(35):15052-15060.

      摘要 (226) HTML (0) PDF 5.06 M (48) 评论 (0) 收藏

      摘要:考虑到自然灾害的极端不确定性,本文提出了一种基于信息决策的最优保守度配电网恢复策略。首先将信息缺口决策理论应用于拓扑不确定性,将配电线路发生自然灾害后的停电状态视为一个不确定参数。进一步提出了一个鲁棒性函数,用于确定配电线路中断的风险规避区域及其总受损长度。然后通过线性优化模型实现最优拓扑重构方法,以确保在遭受破坏性自然灾害后提供预定水平的负荷,并且提出了一种新的保守度选择算法来调整模型的输入。实验结果证明优化的分布式电源资源配置、拓扑重构和线路加固方案能显著提高配电网的可靠性和恢复力。

    • 考虑拓扑规划与管线选型的区域综合能源系统优化配置方法

      2021, 21(35):15061-15071.

      摘要 (191) HTML (0) PDF 9.25 M (42) 评论 (0) 收藏

      摘要:区域综合能源系统是一种集多种能源生产与转换为一体的,具有能源利用效率高、多能源协调互补以及清洁低碳为特征的综合性能源生产形式。研究综合能源系统的优化配置方法有助于系统节能减排、保障地区用能安全以及促进可再生能源大幅消纳。本文建立了含拓扑规划的区域综合能源系统优化配置模型。其基本思路是以分布式能源站为基本供能单元,通过引入电力线路与输热管道的选型和容量配置约束,将分布在不同地区的能源系统连接在一起;其次,考虑了管网损耗、容量上限以及电压幅值等因素影响,以经济性最优为目标,综合考虑投资成本、替换成本与设备残值收益,构建了面向多区域能源互联系统的混合整数线性规划模型。算例测试结果表明,本文建立的规划模型可以有效减少冗余设备的安装容量,提高规划方案的经济性以及系统的综合能效,对于多区域综合能源系统的规划及建设具有一定的参考价值。

    • 基于三方演化博弈的电力市场监管策略

      2021, 21(35):15072-15083.

      摘要 (211) HTML (0) PDF 4.98 M (53) 评论 (0) 收藏

      摘要:我国电力市场的建设还处于初级阶段,市场参与者的交易行为尚不规范,存在许多违规行为,为维护电力市场的平稳高效运行,迫切需要制定科学有效的监管和激励机制。从监管实际需求出发,建立了监管机构、发电企业和电力用户的三方博弈模型,分别分析静态奖惩和动态奖惩机制下系统的演化稳定策略。仿真分析结果表明:静态奖惩机制下三方无法达到演化稳定;动态奖惩机制下三方策略可以达到稳定平衡,通过调整相关参数可以达到理想的稳定状态,实现了有效监管。最后根据三方演化结果和仿真分析结果给出相关政策建议。

    • 基于风电极限场景的微电网-天然气网多层优化调度

      2021, 21(35):15084-15092.

      摘要 (247) HTML (0) PDF 6.27 M (48) 评论 (0) 收藏

      摘要:为应对风电不确定性对微电网-天然气网优化调度的影响,本文引入了风电极限场景以刻画区间内的任意风电波动,构建了基于风电极限场景的微电网-天然气网耦合系统调度优化模型以保证系统的安全性。此外,本文进一步提出了五层优化调度模型,从中长期、日前和实时三个时间尺度应对风电不确定性以提高系统消纳风电的能力。为了求解所提多层优化调度模型,本文首先引入拉格朗日因子,提出了KKT(Karush –Kuhn -Tucker)条件的多层转化算法,将多层模型转化为单层优化数学模型以有效求解。最后以某经典微电网-天然气网耦合系统为例,将本文方法与确定性调度模型、经典随机优化调度模型对比,验证了所提方法的有效性和优越性。

    • >TN电子技术、通信技术
    • 基于MATLAB/Simulink的时间敏感网络时延特性仿真

      2021, 21(35):15093-15100.

      摘要 (282) HTML (0) PDF 4.05 M (60) 评论 (0) 收藏

      摘要:为实现时间敏感网络流调度策略的优化设计,最大限度满足时间敏感应用的通信需求,有必要利用有效的仿真手段对时延特性进行全面研究。首先对时间敏感网络流控机制的工作原理和时延影响因素进行了分析,明确了时延特性仿真研究的基本目标;然后,比较了不同网络仿真方法的技术特点,选择MATLAB/Simulink作为仿真工具,设计了时间敏感网络时延模型和仿真算法;最后,针对主要流控机制应用场景,验证了基于MATLAB/Simulink的时间敏感网络时延仿真方法的可行性和正确性。研究成果对时间敏感网络时延特性研究和流控策略优化设计具有参考价值。

    • 频率扫描阵列的ISAR成像技术

      2021, 21(35):15101-15107.

      摘要 (189) HTML (0) PDF 3.54 M (38) 评论 (0) 收藏

      摘要:逆合成孔径雷达(ISAR)需要发射宽带信号,在与频率扫描阵列联合应用时,由于频率扫描阵列各阵元间馈线产生的相位差不能匹配发射或者接收信号频率的变化,因此该阵列在进行ISAR成像时对信号瞬时带宽有较大的约束。针对上述问题,论文将频率分集成像技术应用在频率扫描阵列上,通过不同时刻发射不同频率单频信号合成宽带,并且频率变化适用于频率扫描阵列的波束指向调节。该方法既能形成波束指向目标,又可以克服频率扫描阵列发射宽带信号时的限制,完成ISAR二维成像。在建立该方法的基础上,还针对阵列参数与目标航迹参数等对成像的影响进行了分析。结果表明,所提的频率分集ISAR成像技术,可在频率扫描阵列上实现对运动目标的二维成像。

    • >TP自动化技术、计算机技术
    • 粘附和根切对模态局部化加速度计的影响

      2021, 21(35):15108-15113.

      摘要 (170) HTML (0) PDF 7.48 M (28) 评论 (0) 收藏

      摘要:为研究基于单面刻蚀的微机电系统制造工艺对模态局部化加速度计的影响,通过分析释放和刻蚀工艺对模态局部化加速度计结构的影响以及对加速度计幅频特性和初始工作点的影响研究了粘附和根切对模态局部化加速度计的影响。结果表明:释放氧化层时由于液体张力的存在极易使得器件层与基底层发生粘附,导致器件失效;根切会导致谐振器之间的质量差异,从而导致加速度计初始幅值比较大的漂移,增加了信号检测的难度。可见基于单面刻蚀的微机电系统制造工艺会增加模态局部化加速度计传感器的不确定性。

    • 基于新型变指数趋近律的智能小车轨迹跟踪

      2021, 21(35):15114-15122.

      摘要 (258) HTML (0) PDF 7.43 M (47) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对一种跟踪运动精度低、鲁棒性弱的新型智能滑模小车的轨迹跟踪运动控制问题,提出了基于新型变指数趋近律的小车轨迹跟踪运动控制器的研究方法。该方法在趋近律中加入了变指数幂次项,且能保证趋近律在限时间内稳定运行来限制抖振现象,使小车在趋近阶段中按不同趋近速度做自适应调节。通过对滑模小车的运动学模型进行坐标变换,建立小车轨迹面的跟踪收敛误差模型,接着根据Lyapunov稳定性理论和新型趋近律的跟踪全局有限性和时间收敛误差性建立滑模面,设计跟踪误差控制律。控制小车的线速度和角速度使轨迹跟踪误差迅速趋近到0,来实现其对给定期望轨迹的快速跟踪。最后采用MATLAB仿真软件进行系统控制特性的仿真研究,通过对比双幂次趋近律的滑模控制方法验证实验的有效性。

    • 基于改进自适应无迹卡尔曼滤波的国产民机导航数据滤波算法

      2021, 21(35):15123-15129.

      摘要 (219) HTML (0) PDF 6.15 M (43) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对国产民用飞机导航数据存在杂波不能准确测量的问题,提出一种基于改进自适应无迹卡尔曼滤波(adaptive unscented Kalman filter,AUKF)算法的导航数据滤波方法。将无迹卡尔曼滤波(unscented Kalman filter,UKF)与改进Sage-Husa次优无偏极大后验噪声估计器结合构造出改进AUKF,有效解决了在模型不确定或干扰信号统计特性不完全得知的情况下,滤波精度低甚至发散的问题,同时与维纳滤波器和小波阈值法滤波效果进行对比。选择ARJ21飞机实际运行的高度、经度及纬度数据进行仿真,结果表明:改进后的AUKF算法较其他滤波算法精度更高,有效提高了导航数据的可靠性。研究对提高国产民机导航定位精度具有重要意义。

    • 基于聚类算法的电力制造业ERP数据分类

      2021, 21(35):15130-15135.

      摘要 (204) HTML (0) PDF 2.77 M (35) 评论 (0) 收藏

      摘要:鉴于传统制造业企业仓储分类方法分类边界不明确、难以适应现代企业信息化发展趋势的问题,提出了基于聚类算法的ABC库存分类算法,提升了传统库存分类模型的分类精度和效率。以某电力制造业企业的库存产品数据为研究对象,结合聚类算法与ABC分类法提出了适用于实际研究场景的评价函数,并给出了新的基于k-means 算法的ABC分类法。采用该分类模型对库存环网柜产品进行分类,并基于ERP系统中存储的产品数据将库存环网柜产品分为A、B、C三类,根据分类结果对不同类别的环网柜产品采取不同的库存控制策略。研究结果表明,将数据挖掘算法应用于库存管理实现了企业库存管理决策的科学化和智能化。

    • 基于K210的火点检测与喷头定向控制

      2021, 21(35):15136-15143.

      摘要 (187) HTML (0) PDF 16.55 M (33) 评论 (0) 收藏

      摘要:无人机在执行灭火任务时,喷头喷射方向固定且无法自动寻找火点方向,通过人工操纵手柄控制无人机高度及俯仰角来尝试不断调整其喷射方向,以保证灭火剂喷射在火焰上实现有效灭火。针对依靠人工进行火点检测与定向喷射这一过程效率低和准确率不高等问题,提出一种可以在低成本、低功耗硬件中实现实时目标检测,进而控制喷头定向火点的方法。该方法将训练好的YOLOv2-Tiny目标检测模型部署到可移动平台K210上,内部的卷积神经网络硬件加速器快速检测视频中是否存在火点并输出目标的位置信息,根据位置信息使用PID控制算法调节二维旋转喷头定向火点。本文使用监控摄像头拍摄及网上下载等方式构造的数据集对模型进行训练,训练后模型的检测精确率达到94.60%,将模型下载至K210开发板上能达到每秒14帧的速度,检测精度达到96.5%,落点位置平均误差为3.7 cm,具有很高的实用价值。

    • 基于检测图像的排水管道缺陷智能辅助分类方法

      2021, 21(35):15144-15151.

      摘要 (202) HTML (0) PDF 13.77 M (41) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对当前地下管网CCTV检测缺陷中存在自动化程度偏低及依赖专业人员技术水平的问题,综合采用图像处理和深度学习技术构建了辅助检测人员快速、准确地识别管道缺陷类型的智能方法。首先,收集十类典型缺陷图像,对其进行图像处理生成样本集;在此基础上,以深度卷积神经网络AlexNet和ResNet50为基础框架,使用预训练AlexNet和ResNet50网络迁移学习管道缺陷特征,通过敏感性分析优化了分类网络参数,然后,通过测试集验证了管道缺陷智能分类模型的准确性,并结合具体工程实例验证建立方法的有效性。结果表明:两类管道缺陷智能分类模型在测试集上分别达到92.00%和96.50%的准确率,实际工程实例准确率达到了85.41%和87.94%,且ResNet50的分类效果更优,具有较好工程适应性。图像处理和深度学习技术可提高排水管道缺陷分类的自动化与准确率,值得进一步进行推广。

    • 基于夜间灯光数据的川渝城市建成区时空动态

      2021, 21(35):15152-15159.

      摘要 (185) HTML (0) PDF 14.92 M (41) 评论 (0) 收藏

      摘要:通过研究川渝地区城市时空动态分布以及城市的发展趋势,以期缓解人地矛盾、优化城市空间布局。本文使用由NGDC下载的DMSP/OLS卫星F101993、F121998、F142003、F162008稳定灯光年度合成影像和NPP/VIIRS卫星2013、2018年7月的月合成影像两种夜间灯光数据。以五年为一周期,通过阈值二分法提取川渝地区城市建成区,并利用紧凑度与分形维数、标准差椭圆和城市建成区扩展时空分布特征分析川渝地区城市建城区近25年动态变化过程。结果表明:(1)两种夜间灯光数据拟合R2值约为0.7455,提取误差在3%以内,空间精度相对较高;(2)川渝地区紧凑度指数随时间推移而降低,分型维度大致呈上升态势;(3)城市建成区城市重心逐渐东移,城市拓展的方向性先降低后增强,扩展方向由西南-东北转为西北-东南方向;(4)川渝地区城市建成区不断扩展,扩展速度虽有波动但大致呈上升态势,成都、重庆的核心地位日益增强。可见在1993-2018年间,川渝地区城市群规模不断扩大,城市结构日益复杂,城市发展以外延式扩展为主,破碎程度较高;城市建成区重心呈现东移趋势,表明以重庆为核心的东部城市发展稍快于西部。

    • 基于HSV色彩空间和Otsu算法的无人机影像植被覆盖度自动提取

      2021, 21(35):15160-15166.

      摘要 (234) HTML (0) PDF 5.24 M (45) 评论 (0) 收藏

      摘要:随着无人机遥感技术的不断发展和普及,其在生态学等领域中的应用已成为当前研究热点。植被覆盖度信息提取是无人机遥感的重要应用领域之一,然而目前无人机影像的植被覆盖度提取存在阈值难以选取、耗费时间过长等问题。为提高植被覆盖度提取的精度和速度,本文提出一种基于HSV色彩空间与Otsu算法的图像分割方法。该方法将无人机影像进行色彩空间变换,在HSV色彩空间中提取H分量并结合Otsu阈值分割方法,全程快速自动地完成植被覆盖度提取。实验结果表明,Otsu算法能显著缩短植被覆盖度提取时间,且提取精度较高,并且在结合HSV色彩空间时,准确度更高,对比传统植被覆盖度阈值提取有较为明显的优势,提高了植被覆盖度提取的时效性。

    • >TU建筑科学
    • 柳州地区红土的工程特性和地震反应特性分析

      2021, 21(35):15167-15176.

      摘要 (255) HTML (0) PDF 2.22 M (44) 评论 (0) 收藏

      摘要:红土由于其特殊的物质组成和形成环境以及特殊的结构,通常会表现出不同于一般土的工程特征和动力学特性。通过总结前人研究成果,利用数值模拟的方法研究了柳州地区红土的工程特性、动力学特性以及地震反应特性。结果表明:(1)除液性指数外,各项物理性质指标的变异系数较小,较为稳定,各项力学性质的变异系数较大,较为离散;(2)柳州地区红土各项物理力学性质间相关性存在相关性进其中天然含水量、孔隙比、密度三者之间存在较为显著的相关性;(3)通过统计分析,本章给出了柳州地区红土土层剪切波速与埋深间相关系的推荐拟合模型,经过验证误差小于5%;(4)通过SOILQUAKE程序分析了不同动力学参数与实测值的差异,给出了建议值。这一工作对从事红土研究的工作者具有一定价值。

    • 考虑轴压比作用的模块化预制钢骨混凝土柱-钢梁组合节点抗震性能分析

      2021, 21(35):15177-15187.

      摘要 (299) HTML (0) PDF 19.57 M (53) 评论 (0) 收藏

      摘要:

    • 温度变化对高速公路盐渍土地基变形的影响分析

      2021, 21(35):15188-15193.

      摘要 (271) HTML (0) PDF 7.75 M (46) 评论 (0) 收藏

      摘要:为了解决西北盐渍土地区高速公路出现的季节性冻胀和沉陷等变形问题,通过对G215线柳园至敦煌高速公路地基进行温度、湿度的现场监测,分析地基土中的温湿度随时间的变化规律。在此基础上,开展室内不补水冻融循环试验,对氯盐渍土的变形特性进行分析研究。结果表明:全年监测期间,地基土的温度敏感深度为85 cm,25~85 cm深度内地基中的含水率较高。在室内冻融循环试验中,含盐量为0.71%的土样冻胀变形大于融沉变形,体积累加变形量最大;压实度为95%的土样体积增加率达到1.14%,较85%压实度土样大0.7%,压实度越大的土样其冻胀变形大于融沉变形,土样体积累加变形量与压实度大小具有相关性;含水率为19.32%的土样体积增加率为7.70%,较27.32%含水率土样大7.44%,含水率小的土样融沉变形小于冻胀变形,土样体积累加变形量与含水率大小呈负相关。该研究结果能为盐渍土地区高速公路的病害分析提供参考。

    • 基于景观格局优化的水生态韧性提升——以山东省林家村镇为例

      2021, 21(35):15194-15202.

      摘要 (244) HTML (0) PDF 5.86 M (39) 评论 (0) 收藏

      摘要:绿色基础设施的多尺度性及其定义的模糊性阻碍了其发展,为缓解这一不足,提出分别由设施尺度和系统尺度进行绿色基础设施研究。聚焦于系统视角,在回顾相关文献的基础上阐述了提升水生态系统韧性对保障绿色基础设施系统可持续地提供生态系统服务的作用,并确定了景观格局优化作为韧性提升技术路线的可行性。以山东省林家村镇为研究区进行水生态韧性提升研究,基于“斑块-廊道-基质”理论,在识别生态基质、生态源地、生态廊道和生态节点的基础上进行景观格局优化,构建生态水网以增强水生态系统的连通性。构建水生态韧性提升效果评价指标体系,得出优化前后的景观格局对水生态韧性提升效果的评价值分别为3.38和4.03,优化后的效果提升了19.23%。给出了水生态系统韧性提升的具体路径,弥补了现有量化探究景观格局优化对水生态韧性提升作用的研究不足。

    • >U交通运输
    • 基于时间序列模型的青藏铁路路基变形预测

      2021, 21(35):15203-15208.

      摘要 (245) HTML (0) PDF 3.04 M (51) 评论 (0) 收藏

      摘要:为分析青藏铁路路基高程不规则变形,通过建立高程—时间响应模型,基于Box-Jenkins建模方法,确定时间序列模型阶数,根据AIC准则,选取适合的时间序列模型,最后给出批量预测全部路基测点高程的算法步骤。研究了青藏铁路路基高程随时间变形规律问题。结果表明:以2010年—2018年每月青藏铁路K1425+050处左侧路基高程数据为例,建立了ARMA(2,1,1)模型,并以2019年数据作为验证集,模型通过了模型适应性检验,证明了模型的有效性和准确性;总结了青藏铁路沿线各测点至2023年12月预测值中可能出现重大变形以及测点左右两侧路基高程差值出现较大差值的10个危险点;在测点K1476+600附近,路基两侧出现明显长距离的差异。可见本模型能准确预测青藏铁路路基高程的变化,对于工程养护维修具有一定借鉴意义。

    • 近断层地震下城市隧道动力响应与衬砌选型

      2021, 21(35):15209-15214.

      摘要 (186) HTML (0) PDF 5.08 M (37) 评论 (0) 收藏

      摘要:为掌握不同形式隧道结构在近断层地震下动力响应特性,同时给隧道衬砌选型提供依据。以乌鲁木齐轨道交通2号线穿越九家湾近断层为背景,通过建立马蹄形和箱型曲拱隧道结构的三维动力分析模型,施加人工合成的地震波,对比两种结构形式在近断层地震作用下位移、速度、应力响应特性及安全储备,明确其动力响应特性。结果表明:两种衬砌结构在近断层地震作用下均保持完整,但箱型曲拱结构速度峰值及位移幅值略大;地震作用下隧道衬砌结构各部位速度响应基本一致,且主要取决于地震动特性;对于穿越断层破碎带的衬砌结构,其地震作用下的应力响应明显增加,破碎围岩对地震动效应有放大作用;两种衬砌形式在地震作用下的安全性能均满足要求,实际工程中应结合适应性条件合理选用。

    • 隧道爆破作用下建筑物振动响应分析——以青岛地铁四线大断面隧道为例

      2021, 21(35):15215-15221.

      摘要 (226) HTML (0) PDF 5.93 M (52) 评论 (0) 收藏

      摘要:依托青岛地铁1号线四线大断面隧道工程,使用8台TC-4850测振仪对隧道下穿的一栋7层砖混结构建筑物进行了长期监测。通过分析数据,结合Hilbert-Huang变换(HHT)方法研究了建筑物的振动响应规律。结果表明:振速随楼层升高先减小后略微增大,在顶层表现出放大效应。垂直向峰值振速无法反映建筑物高层的受震情况。距掌子面3~10 m范围内空洞效应最显著,已开挖区的地表振速大于未开挖区。振速最大值出现在距掌子面3~10 m范围内,表现出极振效应。垂直向爆破振动信号的Hilbert谱呈现明显的多峰值结构,频率分布在20~250 Hz,已开挖区的频带范围比未开挖区有所降低。研究成果对隧道爆破振动控制及建筑物保护具有参考价值

    • 基于决策实验室分析法及解释结构模型的交通隧道施工事故致因链构建

      2021, 21(35):15222-15229.

      摘要 (203) HTML (0) PDF 3.86 M (34) 评论 (0) 收藏

      摘要:为明确交通隧道施工事故致因之间纵向影响关系及层级结构,本文从事故发生全过程视角出发,在利用文本挖掘技术构建事故致因体系的基础上,借助决策实验室分析法(DEMATEL)及解释结构模型(ISM)判断各致因的重要性程度,建立事故致因多级递阶结构模型,确定关键致因因素,构建关键致因影响链,深入分析其纵向影响关系,并以WLM隧道为例进行验证,证实其实用性。研究结果表明:5方面20项交通隧道施工事故致因间存在明显的层级结构;人员、管理及环境因素对技术因素、机械设备与材料因素存在直接影响作用,其中安全意识及素养、安全监管、施工方案及各类环境因素在事故致因体系中占据重要位置,对其进行有效管控是良好安全管理的体现。本研究可为交通隧道施工安全管理提供参考与依据。

    • 应急物资多式联运鲁棒路径优化

      2021, 21(35):15230-15237.

      摘要 (192) HTML (0) PDF 6.51 M (48) 评论 (0) 收藏

      摘要:为解决灾后应急物资多式联运路径优化问题,考虑到应急物资运输网络的不确定性,针对各种运输方式的发班时刻限制,建立了不确定环境下带班期限制的应急物资多式联运鲁棒路径优化模型。同时考虑到计算机求解的NP难问题,设计了大变异遗传算法以及自适应遗传算法进行求解,并通过数值案例,对两种算法的求解结果进行了对比分析。研究结果表明:本文所设计的模型及算法可在不确定环境下快速选择出一条时效性好、鲁棒性强的应急物资调拨路径。

    • 机电式飞轮车辆能量管理策略

      2021, 21(35):15238-15246.

      摘要 (199) HTML (0) PDF 12.31 M (41) 评论 (0) 收藏

      摘要:为了有效提高车辆的动力性和经济性,针对电动车辆大功率加速工作电池负荷大,制动能量回收效率低的问题,本文提出了加装机电式飞轮系统的车辆。通过研究机电式飞轮系统在制动能量回收时功率分流和驱动汽车时扭矩耦合的工作原理,使用针对该系统工作特点的模糊控制策略,根据机电式飞轮系统高效率的优点,制定了使该系统回收、释放能量的逻辑策略;结合CRUISE搭建整车模型,MATLAB-Simulink设计整车模糊控制策略,并将CRUISE与MATLAB-Simulink通过Interface建立联合仿真平台进行仿真分析。结果表明,首先,搭载机电式飞轮系统的车辆精确地完成驾驶员的驾驶要求;其次,飞轮及控制电机的工作状态符合其工作原理;最后,搭载了机电式飞轮系统的四驱车辆相比较普通的四驱车辆,其NEDC工况电能消耗量下降了10.26%。

    • 共享单车需求预测及调度优化

      2021, 21(35):15247-15254.

      摘要 (263) HTML (0) PDF 7.46 M (35) 评论 (0) 收藏

      摘要:为了更加准确地预测共享单车的需求量,制定合理的调度优化方案。针对共享单车骑行数据的周期性、非线性和随机性的特点,提出了季节性灰色Markov模型来预测共享单车需求量。在此基础上,根据双层规划模型结果来制定调度优化方案。在季节性灰色Markov模型中,首先将原始数据带入季节性GM(1,1)模型得到预测结果,然后用Markov模型对预测的残差进行修正,得到最终的预测值。在双层规划模型中,上层目标为运营商的调度成本,下层目标为调度中心的调度时间,双层规划模型用GUROBI求解器求解。最后将两种模型应用于纽约市17个Citi Bike共享单车站点的算例分析。数值计算结果表明:季节性灰色Markov模型在17个站点从周一到周五的需求量预测的平均绝对百分比误差(mean absolute percentage error,MAPE)为10.68%,预测精度较高。利用双层规划模型制定的调度优化方案能确定调度中心数量、位置,调度范围和调度路径,可以在满足用户需求的同时使调度成本和调度时间最优。研究提出的需求预测模型和调度优化方案可以为共享单车运营部门和交通管理部门提供有效的参考。

    • 基于ARIMA-KF模型的船舶系统设备状态参数预测

      2021, 21(35):15255-15261.

      摘要 (217) HTML (0) PDF 4.70 M (26) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对目前大多数预测模型在船舶智能运维领域应用过程中存在的预测精度偏低、模型不易构建等问题,提出了自回归积分滑动平均模型(Auto-Regressive Integrated Moving-Average Model,ARIMA)和卡尔曼滤波(Kalman-filter,KF)相结合的船舶系统设备状态参数组合预测模型—ARIMA-KF模型。该模型首先构建了自回归积分滑动平均(ARIMA)单步和多步预测模型;然后利用卡尔曼滤波(KF)算法对ARIMA预测模型参数值进行寻优,得到ARIMA-KF组合预测模型;最后,基于组合模型对船舶海水冷却系统状态参数进行预测,将预测值与实船获取的实际值进行对比及误差分析。结果表明,采用基于ARIMA-KF组合模型比单一的ARIMA模型预测精度提高3%左右。研究结果对船舶系统设备的健康管理和视情维修具有一定的指导意义。

    • >V航空、航天
    • 基于模拟机匣的中介轴承微弱故障特征提取技术

      2021, 21(35):15262-15269.

      摘要 (246) HTML (0) PDF 9.65 M (47) 评论 (0) 收藏

      摘要:中介轴承是航空发动机支承传动系统中的重要零件,其运行状态直接影响航空发动机的工作状态和运行安全。围绕航空发动机中介轴承微弱故障特征信号提取的问题,以振动信号分析和处理为基础,开展航空发动机中介轴承微弱故障特征信号提取实验。仿照某型涡扇发动机机匣结构设计加工了模拟机匣,用来模拟振动信号的复杂传递路径。基于包络谱分析和经验模态分解(Empirical Mode Decomposition)包络谱分析处理振动信号,对比二者对滚动轴承微弱故障特征信号的提取效果。实验结果表明,在中介轴承微弱故障特征信号提取中,模拟机匣可以有效地模拟振动信号的复杂传递路径,EMD包络谱分析法比单一采用包络谱分析的方法能够更加明显有效地提取中介轴承微弱故障信号。

    • 基于分解集成方法的空中交通流量短期预测

      2021, 21(35):15270-15276.

      摘要 (254) HTML (0) PDF 3.42 M (39) 评论 (0) 收藏

      摘要:为对空中交通流量进行短期预测,提出了基于分解集成方法的组合预测模型。首先,应用EEMD方法将流量时序数据分解为若干个分量;其次,应用排列熵计算各分量的复杂度,复杂度高于0.5的归为高频分量,其余归为低频分量;然后,高频分量采用BP神经网络算法进行预测,低频分量采用最小二乘法进行预测;接着,对分量的预测结果进行加和集成,得到了最终的预测值。最后,采集实际运行数据进行算例分析。通过比较1~6 h和7~12 h的预测结果,本文模型在1~6 h的EC值为0.905,准确度更高。与EMD-BP-OLS模型、BP模型进行比较,本文模型的评价指标均优于其他模型。通过比较60 min,30 min,15 min时间尺度数据的预测结果,60 min时间尺度的EC值为0.924,准确度最高。结果表明,本文提出的模型是可行的和有效的,更适用于短期流量预测。

    • 基于DCNN的管制员疲劳状态检测

      2021, 21(35):15277-15283.

      摘要 (229) HTML (0) PDF 7.82 M (53) 评论 (0) 收藏

      摘要:空中交通管制员疲劳工作势必会严重威胁空中交通安全,通过对眼睛睁闭状态判定是现阶段对管制员疲劳检测的一种主要方式。为检测管制员疲劳状态,提出了一种基于迁移学习的DCNN眼睛状态识别模型。首先,利用深度级联神经网络的MTCNN算法检测出管制员面部区域,并实现对面部5个关键点标定和眼睛的定位;然后将检测到的眼睛图像传入到预训练的DCNN眼睛状态分类模型,识别眼睛的睁闭眼状态;最后结合PERCLOSE 80指标检测管制员疲劳状态。分别在ZJU、CEW和ATCE数据集上,对DCNN、VGG16、InceptionV3、ResNet50四种模型的准确率、损失率和F1分数指标进行对比实验。实验结果表明:在ZJU和CEW数据集上,DCNN眼睛状态分类模型检测准确率为97%,较VGG16、InceptionV3、ResNet50等模型进行眼部状态分类任务,DCNN模型的F1分数有3%至7%的提高。在ATCE数据集上DCNN模型检测准确率达到98.35%,F1分数达到98.06%,验证了DCNN模型的有效性与准确性。

    • >X环境科学、安全科学
    • ALBERT与双向GRU 的多标签灾情信息预测

      2021, 21(35):15284-15289.

      摘要 (257) HTML (0) PDF 2.28 M (54) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对灾害求助信息辨识不准确、响应能力不足的问题,本文提出了基于ALBERT和双向GRU的文本多标签分类模型。首先利用ALBERT预处理语言模型对文本信息进行编码,获取文本的动态词特征向量,并送入双向GRU神经网络进行训练,根据不同的单词赋予不同的权重,应用Attention机制进行解码。利用模拟退火算法求解最优阈值,以微平均值作为评价函数,确定样本的标签类别归属。与逻辑回归、朴素贝叶斯和LSTM长短期记忆神经网络等模型进行比较,结果显示,多标签分类模型具有更高的准确率,达到95%,汉明损失仅到0.05,能够更好地辨别灾情求助信息,提高救援效率。

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