• 2022年第22卷第30期文章目次
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    • >P天文学、地球科学
    • 东北寒区多年冻土退化的主要研究综述

      2022, 22(30):13151-13161.

      摘要 (328) HTML (0) PDF 2.05 M (433) 评论 (0) 收藏

      摘要:通过回顾东北多年冻土的研究成果,从多年冻土退化研究方法、退化形式、影响因子及对寒区生态系统和环境的影响等方面,归纳综述了东北地区多年冻土退化的主要研究。目前东北多年冻土受气候变化与人类活动双重影响,出现面积萎缩、冻融深度变化以及南界北移等现象,影响东北寒区生态系统及环境变化,例如导致林木倾倒、林带转移、湿地面积萎缩、土壤温室气体排放及生物地球化学循环受到干扰等。今后应重点开展冻土退化对寒区多年冻土-森林-湿地生态系统相互作用的影响研究,加强寒区冻土碳储量、碳迁移以及碳循环对气候变化的响应研究;明确多年冻土退化对区域生态环境的影响,加强构建模型预测及开发新技术探究冻土退化趋势,从多角度多尺度深刻揭示东北寒区多年冻土区冻土退化的机理及趋势,切实考虑环境和社会经济的综合发展,促进东北多年冻土区生态保护与环境安全发展。

    • 土力类泥石流起动机理研究进展

      2022, 22(30):13162-13171.

      摘要 (224) HTML (0) PDF 2.04 M (311) 评论 (0) 收藏

      摘要:泥石流是我国常见的一种形成过程复杂和具有较强破坏力的地质灾害,常造成严重的经济损失和人员伤亡。泥石流起动机理的研究既是泥石流研究领域的核心,也是泥石流机理预警预报技术的基础,因此研究泥石流起动机理十分必要。本文系统梳理了土力类泥石流起动机理的已有研究成果,总结了泥石流起动的孕灾条件;对国内外学者土力类泥石流起动机理的研究进行探讨,并分析其存在的优缺点;总结了目前土力类泥石流的起动模型,最后对目前土力类泥石流起动机理的研究不足及未来发展方向进行分析探讨。该研究对土力类泥石流起动机理的研究和促进学科发展具有一定的价值。

    • >TE石油、天然气工业
    • 油井管特殊螺纹力学损伤与控制研究进展

      2022, 22(30):13172-13180.

      摘要 (158) HTML (0) PDF 6.64 M (310) 评论 (0) 收藏

      摘要:油井管螺纹失效是目前油气田开采作业中常见且难以治理的事故之一,这一情况不仅制约开采进度,更是威胁井下安全的主要因素之一。普通螺纹存在密封性能差、承载能力低、抗腐蚀能力弱等问题。本文主要从疲劳失效、密封失效、腐蚀失效3个方面不同角度阐述了油井管特殊螺纹接头力学性能的研究进展以及控制方法。在介绍了油井管特殊螺纹接头发展历史进程的基础上进一步阐述目前油井管特殊螺纹接头的发展情况。指出当下我国油井管特殊螺纹研究所存在的不足。最后,在结合过去研究的前提下,提出油井管特殊螺纹力学性能未来研究的新方向。

    • >O3力学
    • 硬涂层对镍基高温合金叶片的振动特性影响

      2022, 22(30):13181-13186.

      摘要 (149) HTML (0) PDF 7.14 M (229) 评论 (0) 收藏

      摘要:为了保障高温合金叶片在极端环境下安全工作,通常在叶片表面涂敷一层硬涂层以改善其抗冲刷和耐高温等性能。本文开展硬涂层高温合金叶片的振动特性研究,建立考虑涂层各向异性的叶片有限元模型。通过对叶片进行模态分析计算硬涂层叶片的固有频率,采用谐响应分析研究其振动位移响应,并绘制坎贝尔图进行共振特性分析,最终获得了硬涂层厚度及涂敷方式对高温合金叶片振动特性的影响规律。结果表明,硬涂层能够显著降低叶片响应峰值,最大达到36.8%;在叶片工作转速附近,共振点由3 个减为2 个。可见硬涂层对高温合金叶片具有明显的减振效果。

    • >O6化学
    • 椰壳生物碳吸附Cd(II)的性能和机制

      2022, 22(30):13187-13193.

      摘要 (153) HTML (0) PDF 4.83 M (1553) 评论 (0) 收藏

      摘要:将椰子壳在高温缺氧条件下热解制备了椰壳生物碳(CSBC),考察了Cd(II)溶液pH、初始浓度、吸附时间对CSBC吸附Cd(II)性能的影响,通过FTIR、XRD、XPS、EDS等方法对CSBC以及CSBC-Cd(II)进行了表征,研究了CSBC对Cd(II)的吸附机理。结果显示:pH对CSBC吸附Cd(II)有显著的影响,pH 5为最佳吸附条件;CSBC吸附Cd(II)的过程符合Pseudo-second-order model模型和Langmuir模型,吸附过程以化学吸附为主,拟合的饱和吸附量为29.36 mg/g。研究显示活性官能团与Cd(II)形成配合物,以及Cd(II)与CSBC表面的CO32-生成CdCO3和Cd(OH)2沉淀是主要的吸附机理。

    • >P天文学、地球科学
    • 一种基于CSF-WOA-LSSVM的匹配点云土石方量计算方法

      2022, 22(30):13194-13201.

      摘要 (116) HTML (0) PDF 13.82 M (1494) 评论 (0) 收藏

      摘要:土石方量的获取在各工程项目中占据着重要地位,为了提高无人机倾斜摄影测量技术在土石方量计算中的工作效率、成果精度,提出一种基于CSF-WOA-LSSVM的匹配点云土石方量计算方法。该方法首先通过CSF滤波对匹配点云进行地面点提取,可有效剔除噪声点和非地面点;然后利用LSSVM插值法对滤波后的地面点空洞进行插值修复,并引入WOA对LSSVM插值模型中的正则化参数和核函数参数进行优化;最后将插值修复完成的地面点导入南方CASS软件进行土石方量计算。应用该方法与CSF-LSSVM法、CSF-Kriging法以及RTK土石方量实测数据进行对比分析,结果表明,该方法的准确性优于其他2种滤波插值方法,相较于RTK土石方量实测结果,差值比为1.38%,完全符合土石方量计算的规范要求,并提高了工作效率。

    • 基于SBAS技术的天津市地面形变特征分析

      2022, 22(30):13202-13210.

      摘要 (147) HTML (0) PDF 27.78 M (3065) 评论 (0) 收藏

      摘要:地面沉降是一种普遍存在的地质灾害,天津是我国地面沉降较为严重的城市之一,对地面形变特征的研究,有助于了解地面沉降分布,合理进行城市规划。基于覆盖天津地区的Sentinel-1升轨和降轨数据,使用改进的小基线时序干涉测量方法获取卫星视线向(line of sight,LOS)向形变速率场,针对沿海地区大气影响严重等问题,引用InSAR通用大气校正在线服务(Generic Atmospheric Correction Online Service for InSAR , GACOS)模型去除大气误差影响。从获取的天津地区形变速度场可以看出,天津市区内形变量相对较小,市区周边的静海区、西青区存在一定的形变漏斗,最大LOS向形变量约-40mm/a;武清区和北辰区形变量最大,有一个范围和形变量级都较大的形变漏斗,形变漏斗中心为武清区王庆坨镇,其最大LOS向形变量在升轨和降轨结果中分别为80mm/a和99.2mm/a,结合该区域土地利用情况,发现主要是由于产业园密集建设,导致工业和生活用水过度导致地下水超采。从形变结果可以看出,后续需要对存在形变漏斗的区域进行科学用水管理和合理城市规划,从而有效改善区域形变的影响。

    • 宁夏暖季小时极端降水时空分布特征

      2022, 22(30):13211-13218.

      摘要 (81) HTML (0) PDF 15.19 M (1205) 评论 (0) 收藏

      摘要:

    • 一种遥感影像混合噪声二阶去除方法

      2022, 22(30):13219-13226.

      摘要 (112) HTML (0) PDF 14.12 M (1437) 评论 (0) 收藏

      摘要:遥感影像去噪对于影像后续的使用和研究具有重要意义。高斯噪声与椒盐噪声是影像中常见的噪声,目前的去噪算法对于这类混合噪声普遍存在去噪效果不佳、去噪后影像边缘模糊等缺点。针对以上问题,本文提出了一种遥感影像混合噪声二阶去除方法。该方法第一阶段是在DnCNN网络框架的基础上引入扩张卷积来增加网络的感受野,便于在遥感影像中提取更多的特征信息;同时在深卷积层后引入DropoutLayer层构建降噪模型,以防止网络出现过拟合,简化训练难度,然后使用该模型对影像进行初步降噪。为进一步提高初步降噪结果的影像质量,有效去除混合噪声中的椒盐噪声,保留更多的影像边缘细节及纹理特征,该方法第二阶段是在自适应中值滤波的基础上采用最近邻域像素加权中值替换原滤波窗口中值,对初步降噪结果进行二次处理,得到遥感影像混合噪声最终去噪结果。为验证算法的可行性和有效性,本文进行了遥感影像去噪实验及去噪影像边缘检测实验。分析实验结果,无论从主观视觉还是客观评价指标上进行对比,本文提出的方法对于遥感影像混合噪声去噪效果优于传统去噪方法,并且能够较好的保留影像边缘细节及纹理特征,获得更清晰的影像结果。

    • >S农业科学
    • 渔业专题海图源数据库的设计与建设

      2022, 22(30):13227-13233.

      摘要 (107) HTML (0) PDF 8.62 M (218) 评论 (0) 收藏

      摘要:渔业专题电子海图集成了海洋地理空间、渔场环境、渔业生产等综合信息,是现代海洋渔业信息化装备的重要组成部分。为实现渔业专题电子海图的标准化生产,本文基于国内目前的海图生产体系,以IHO S-57电子海图国际标准为基础,通过扩展海洋渔业专题物标和专题属性,应用以XML文档为数据载体的转换方法,实现了远洋渔业数据的编码、转换与整合,构建了渔业专题海图源数据库。研究结果将有利于促进海洋渔业专题海图产品的研发与生产,支持现代渔业的安全生产与管理、科学研究与决策以及渔业资源的可持续利用等。

    • >TD-TF-TG矿冶工程
    • 基于弹性地基梁理论的端面顶板稳定性分析

      2022, 22(30):13234-13241.

      摘要 (117) HTML (0) PDF 10.41 M (302) 评论 (0) 收藏

      摘要:端面冒顶一直是影响工作面安全高效开采的一大技术难题。本文采用弹性地基梁理论建立了端面顶板挠度微分方程,并运用PHASE 2D有限元软件建立了端面顶板稳定性数值模型,获得了煤层埋深、支架刚度、煤体刚度等因素对充填开采工作面端面顶板稳定性的影响。研究结果表明:(1)采深越大或液压支架刚度越小,端面顶板下沉越明显;煤层地基系数或顶板弹性模量增大时,端面顶板下沉有所减小,但影响较为有限;从可行性考虑,提高液压支架刚度,可以有效控制工作面顶板变形,降低端面冒顶及煤壁片帮的风险。(2)煤层埋深从200 m增加至250 m、300 m时,工作面前方塑性区宽度及支承压力显著增大,直接顶最大下沉量分别为61 mm、78 mm、96 mm。(3)煤层弹性模量从2 500 MPa增大至3 500 MPa、4 500 MPa时,工作面前方支承压力峰值略微增大,工作面前方煤体塑性区宽度也略微增大;直接顶下沉量略微减小。(4)现场观测表明,充填开采条件下支架阻力较小,工作面区域矿压显现不明显,顶板下沉得到有效控制。

    • 提升机电机械盘式制动器的间隙与压力控制

      2022, 22(30):13242-13248.

      摘要 (86) HTML (0) PDF 6.64 M (153) 评论 (0) 收藏

      摘要:制动间隙调节和正压力控制是电机械盘式制动器设计和实现的关键问题。通过对矿井提升机电机械盘式制动器的分析,建立了包括电机、减速器、碟簧及螺纹副的数学模型。使用遗传算法和模糊控制律优化比例-积分-微分控制器(proportional-integral-derivative, PID)的参数选择。针对制动间隙和正压力控制,将具有自整定功能的PID应用在矿井提升机电机械盘式制动器。对比仿真与试验结果,讨论了控制器的性能。试验表明:制动间隙调节时间为0.8 s,上升时间为0.4 s,稳态误差为4%;制动器正压力与电机电压呈线型关系,模糊PID控制器能够将制动正压力控制在目标范围内,具有很好的跟踪性能。

    • >TE石油、天然气工业
    • 对压裂裂缝监测结果的质疑及井网参数的改进

      2022, 22(30):13249-13257.

      摘要 (102) HTML (0) PDF 15.17 M (214) 评论 (0) 收藏

      摘要:作为人工压裂缝监测的一种有效手段,微地震监测技术能够定量表征压裂裂缝的方位、缝高、缝长、缝宽,为水平井的井网参数设计和分段压裂参数的设计提供了有力的技术支撑。但是在实际应用过程中,存在着大量微地震解释结果与矿场分析结果相矛盾的情况,本文从矿场压裂施工曲线特征、压裂施工井口返液情况、重复压裂效果、水平井注采反应特征等方面与微地震定量解释结果进行对比分析,指出了缝高、缝长、缝宽等参数量化解释结果存在明显偏大的倾向,讨论了量化结果偏大产生的原因,提出了进一步对水平井井网和分段压裂参数进行优化的方向,优化后的实践结果验证了优化方向的正确性。

    • 两亲性膨润土稳定的皮克林乳液用于低黏稠油冷采

      2022, 22(30):13258-13265.

      摘要 (68) HTML (0) PDF 12.10 M (181) 评论 (0) 收藏

      摘要:对于低粘稠油,冷采降粘技术是最主要的采油方法之一。本工作利用硅羟基与聚乙烯接枝马来酸酐间的酯化反应,对亲水性膨润土颗粒进行了疏水改性,制备了具有较高两亲性的膨润土微米颗粒HMBent。粘土自 身固有的双电层结构、高热稳定性及补强性能使HMBent稳定的乳液具有较强耐盐性、耐温性及抗剪切性。同时,增强的表面活性使HMBent驱替液具有更高的乳化能力及机械性能,从而有效提升了驱替液的降粘效果和驱油效率,其降粘率和原油采收率分别达97.35%及73.6%。

    • 苏里格气田节流气井积液规律分析

      2022, 22(30):13266-13272.

      摘要 (51) HTML (0) PDF 7.48 M (190) 评论 (0) 收藏

      摘要:苏里格气田广泛使用了井下节流工艺,该工艺对气井生产后期的井筒积液产生很大影响。为了弄清井下节流器对气井积液规律的影响,本文采用物理模拟实验方法研究了节流器上端和节流器下端的积液先后顺序,利用苏里格气田实际气井生产动态数据,分析了节流器打捞后的积液动态变化规律,结合井筒压降数学模型和临界携液流量数学模型,提出了苏里格气田节流气井积液的四个过程,采用数值模拟软件和井筒压力计算软件相结合的方法,计算了气井节流器的最优打捞时机,为苏里格气田节流气井生产制度的合理制定提拱了依据。

    • 垂直管不同黏度下油气水三相流压降规律研究

      2022, 22(30):13273-13279.

      摘要 (70) HTML (0) PDF 8.26 M (185) 评论 (0) 收藏

      摘要:为研究垂直管不同粘度油气水三相流压降变化规律以及建立新的三相流压降预测计算方法,依托于中石油气举试验基地多相流试验室,对垂直上升管道中不同粘度油相下的油气水三相流动进行模拟。在固定油水比条件下,通过调整不同油相粘度、气液比、气液流量等参数进行油气水三相流试验,研究油相粘度对油气水三相管流压降变化影响规律。利用CFD软件参考试验工况模拟油气水三相流动,确定在不同粘度条件下气液两相分布情况,通过CFD软件模拟确定油水两相在充分混合后可视为单一非牛顿流体混合相。基于CFD模型结果,将三相流看作油水混合相与气相的两相流动,考虑粘度对摩阻系数的影响,根据非牛顿流体剪切特性建立了新的摩阻系数计算方法,基于M-B模型重新建立了新的压力计算方法。对比试验数据与计算结果,发现压降计算模型误差范围在15%内,满足工程实际需求,说明压降模型具有实用性。

    • 多级交替注入酸压温度场数值模拟

      2022, 22(30):13280-13287.

      摘要 (66) HTML (0) PDF 8.48 M (161) 评论 (0) 收藏

      摘要:深层碳酸盐岩油气藏在全球油气生产中占据着非常重要的地位,但是由于储层高温导致酸岩反应速度较快,酸蚀有效作用距离短,这严重影响到储层酸压改造的效果。多级注入酸压技术通过交替注入低温的前置液与酸液,持续对储层进行降温,并形成酸液在前置液中指进的现象,大大提高了酸液有效作用距离,因此被广泛应用于现场。为探究交替注入酸压温度场与作用距离的关系以及不同参数对温度场的影响规律,基于有限元方法利用VOF模型和UDF方法模拟了交替注入的酸压温度场,分析了注入速度、黏度比及酸岩反应热对缝内温度场的影响并且优化了4级注入时酸液和前置液的用量比。结果表明,注入速度越大,裂缝壁面温度越低,液体对地层的降温作用越明显,速度提高2倍时,平均壁面温度下降幅度增加35.76%;黏度比越大,裂缝壁面温度越低,黏度比提高1.5倍时,平均壁面温度下降幅度增加5.18%;酸岩反应热越小,裂缝壁面温度越低,酸岩反应热每增加10 KJ/mol时,平均壁面温度下降幅度减少13.26%。从深层储层降温的角度,建议选择酸液与前置液用量比为0.8~0.9,以递减的方式注入,为交替注入施工参数优化提供了一种新思路。

    • 基于深度学习的管道焊缝超声检测缺陷识别方法

      2022, 22(30):13288-13292.

      摘要 (157) HTML (0) PDF 3.75 M (202) 评论 (0) 收藏

      摘要:超声无损检测是目前管道焊缝质量检测应用最为广泛的一种检测手段,但是迄今为止在很大程度上依赖于训练有素的人体检查员的专业知识和判断。目前在深度学习的方法已经很好的应用于基于图像数据的管道焊缝缺陷智能检测,但是对于深度学习辅助判断超声无损检测却进展缓慢。主要原因是超声无损检测数据的复杂性(步长大、多模态、多峰分布等),神经网络训练往往出现梯度消失或爆炸的问题,而且能用于训练的标准数据集也严重匮乏。为了克服这些困难,首先引入特殊标准化方法和全连接隐含层实现了一种超声无损检测数据增强方法FMC-GAN构建虚拟数据集,再根据改进的LSTM-FCN模型并引入门函数,以此彻底克服超声无损检测数据复杂性。最后实验表明LSTM-FCN网络识别真实检测数据中的缺陷漏检率为0,各缺陷综合正确识别率高于95.6%,达到工业检测的要求,为超声无损检测智能化发展提供重要研究基础。

    • 超声内检测含缺陷管道壁厚确定方法

      2022, 22(30):13293-13300.

      摘要 (105) HTML (0) PDF 13.20 M (237) 评论 (0) 收藏

      摘要:超声内检测器检测含缺陷管道时,回波信号高度敏感于探头与管道的空间相对方位,是影响管壁厚度检测精度的关键影响因素之一。利用自主研制的A扫描超声内检测实验装置,针对DN219×7.48 mm、Q235碳钢外壁含体积型缺陷管道,开展超声探头与被测管道分别在正对状态和存在轴向错位、环向错位以及两种错位共存4种状态下的超声检测实验,获得了不同空间姿态下的回波信号。分析了回波信号的时域波形特征,基于提取的时域特征参数,建立了管道壁厚计算过渡方式,并确定了壁厚计算方法。发现能确定含缺陷管段壁厚的错位范围比确定无缺陷管段壁厚的错位范围小;轴向错位对信号中缺陷底面回波特征的影响比环向错位大。结果表明:提出的含缺陷管道壁厚计算方法能准确确定管道壁厚,计算壁厚与实际壁厚最大误差小于5%,说明检测精度满足工程需要。

    • >TH机械、仪表工业
    • 修磨机格里森弧齿锥齿轮有/无接触模态分析

      2022, 22(30):13301-13307.

      摘要 (45) HTML (0) PDF 6.36 M (217) 评论 (0) 收藏

      摘要:磨头是磨床的核心部件,其壳体及轴承、齿轮等内部零件的工作状态受坯料表面冲击的影响很大。为了保证磨头保持稳定的工作状态,必须考虑内部齿轮接触冲击和外部冲击的影响。文中首先确定了螺旋锥齿轮的主要参数,绘制出螺旋锥齿轮的二维模型;然后,建立螺旋锥齿轮的三维模型并进行装配,并根据一定的规则对模型进行简化。最后,得到了螺旋锥齿轮振动模态和固有频率的前十阶自由模态,并得到了前六阶接触模态的振型和固有频率,分析了有、无接触对齿轮模态的影响。结果表明,接触模态的固有频率比自由模态略有提高,且各阶振型相似。弧齿锥齿轮的应力和变形主要集中在接触区域,其次是齿根区域的压缩侧和张紧侧,最大应力发生在较小齿轮啮合开始进入齿根时刻。

    • 点接触曲线构型内啮合齿轮传动接触特性分析

      2022, 22(30):13308-13314.

      摘要 (99) HTML (0) PDF 3.86 M (136) 评论 (0) 收藏

      摘要:内啮合齿轮传动具有结构紧凑、体积小、承载能力高等特点,在行星齿轮传动机构中获得广泛应用。为进一步提高内啮合齿轮副传动性能,在齿轮共轭曲线理论的研究基础上,本文提出一种点接触曲线构型内啮合齿轮传动形式,建立点接触曲线构型内啮合齿轮传动基本数学模型,通过空间共轭曲线副实现较灵活的齿面设计,满足高性能使用需求。分析点接触曲线构型内啮合齿轮副接触特性,建立齿面运动分析模型,探讨连续旋转运动下齿面实际啮合特征;提出适用于该内啮合齿轮副的齿面重合度分析计算方法,推导依据空间共轭曲线副评判成型齿面滑动率的一般计算公式,讨论不同参数影响下齿面滑动率变化规律;概述点接触曲线构型内啮合齿轮副齿面法曲率计算原则,提出齿面干涉分析依据等。相关研究为后续构建高性能齿轮传动副奠定理论基础和技术支撑,具有重要的理论意义和工程应用价值。

    • >TL原子能技术
    • IVR策略下反应堆压力容器变形数值模拟

      2022, 22(30):13315-13320.

      摘要 (152) HTML (0) PDF 5.29 M (163) 评论 (0) 收藏

      摘要:堆内熔融物滞留技术(In-Vessel Retention, IVR)是我国三代核电厂设计中广泛采用的严重事故的缓解策略,其成功的关键在于反应堆压力容器(Reactor Pressure Vessel, RPV)外壁面导出热量高于堆内衰变热。在堆内高温熔融池的作用下,RPV会发生明显的热膨胀并导致外壁面冷却流道形状改变,从而对局部换热情况产生影响。为了提供RPV外壁面换热研究的输入条件,通过COMSOL多物理场耦合计算软件搭建了一个热工水力和固体力学耦合计算模型,研究了严重事故下RPV的热膨胀形变情况。结果表明:对于双层熔融池结构,在RPV外部实现冷却条件下,下封头区域的热膨胀形变将导致外冷却流道宽度将减小13 mm~17 mm,在工程设计中应予以考虑;内压对RPV膨胀形变影响明显,严重事故后对一回路泄压是IVR策略成功的重要因素之一。

    • >TM电工技术
    • 风力机双参数机舱传递函数构建方法

      2022, 22(30):13321-13329.

      摘要 (207) HTML (0) PDF 7.15 M (248) 评论 (0) 收藏

      摘要:自由来流风速是影响风电机组叶片气动性能、运行控制策略、功率特性的重要因素。针对常用机舱传递函数在估算自由来流风速时考虑因素单一的问题,本文以风电机组的能效后评估为依托,借助机舱式激光雷达对自由来流进行测量,结合机组运行状态建立了测风数据的有效性筛选方法;基于曲面拟合的方式研究自由来流风速与同期机舱风速、机组输出功率的相关关系,提出了一种双参数机舱传递函数的拟合构建方法,其拟合优度相对于常用单参数传递函数有了一定程度的提升。采用该方法可降低机组后评估时对遥感测风装置的依赖,为同场区该型号机组能效评估中涉及的自由来流风速获取提供了一种精度较高的工程估算方案。

    • 考虑多维特征和数据增强的空间负荷预测方法

      2022, 22(30):13330-13337.

      摘要 (71) HTML (0) PDF 4.82 M (201) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对空间负荷预测的影响因素多样及历史数据匮乏的问题,提出了一种考虑多维特征和数据增强的空间负荷预测方法。该方法首先综合考虑多种影响电力负荷的因素,从开发强度、发展水平、气侯条件建立地区多维度指标模型。然后构建生成对抗网络(generative adversarial networks,GAN)的数据生成模型,对训练集进行数据增强,生成数量充足且符合地区特点的训练样本。其次采用基于粒子群算法(particle swarm optimization,PSO)优化初始权重和阈值后的反向传播(back propagation,BP)神经网络建立空间负荷预测模型,并利用增强后的数据集实现空间负荷预测。最后,以东部某市4个区为例,对本文的方法进行验证,仿真结果表明本文提出的方法可以提高空间负荷预测精度,具有实用性和有效性。

    • >TP自动化技术、计算机技术
    • 填埋场裸膜红外巡检机器人最优路径规划

      2022, 22(30):13338-13344.

      摘要 (88) HTML (0) PDF 7.50 M (193) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对垃圾填埋场渗漏检测问题,提出了使用红外巡检机器人代替人工对垃圾填埋场裸膜进行全覆盖巡检的方法,并对机器人进行路径规划。首先,根据垃圾填埋场环境,采用矩形分解法对其进行区域分解,生成若干子区域;然后,用模板模型法规定机器人遍历各个子区域方式;最后,基于遗传算法,对其流程算法进行改进优化包括选择、交叉、变异等,实现各子区域间的转换连接,进而实现全覆盖最优路径规划。基于MATLAB仿真分析,结果表明:将改进的遗传算法与模板模型法相结合构成了一个成熟完整的全覆盖路径规划模型,能高效地完成巡检任务,并有较快的收敛速度和较低的重复覆盖率。

    • 四旋翼水下机器人及其矢量角度测试实验分析

      2022, 22(30):13345-13354.

      摘要 (134) HTML (0) PDF 12.40 M (199) 评论 (0) 收藏

      摘要:为提高水下机器人运行稳定性,降低综合能耗,研究一种矢量推进式四旋翼水下机器人,该机器人的四个水下推进器通过绕OY轴转动,形成矢量推进。针对数据野点问题,以及D/A模块输出误差问题,通过设计一种控制电压闭环缓变调节方法,防止因野点存在而烧毁舵机和推进器,同时减小方差,提高稳定性;通过试验法研究了矢量角度对水下机器人控制性能的影响规律。结果表明:矢量角度小于45°时,艏向定值跟踪实验中,响应速度较快,超调量较大,稳态误差较高,平均功耗较低;同频率艏向动态跟踪实验中,平均误差较高,平均功耗较低;变频率艏向动态跟踪实验中,平均功耗较低;深度定值跟踪实验中,响应速度较慢,超调量较小,稳态误差较低,平均功耗较高,同频率深度动态跟踪实验中,平均误差较低,平均功耗较高;变频率深度动态跟踪实验中,平均功耗较高。矢量角度大于55°时,各项控制性能指标与矢量角度小于45°时相反。可见矢量角度为45~55°时,为控制性能过渡区间。

    • 改进的灰狼算法在电动汽车充电调度中的应用

      2022, 22(30):13355-13362.

      摘要 (124) HTML (0) PDF 4.06 M (305) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对灰狼优化算法(grey wolf opotimizer, GWO)易早熟收敛和陷入局部最优的缺点,提出一种基于精英反向学习的混合灰狼算法(grey wolf optimizer based on particle swarm optimizer,PSO-GWO)。首先,利用精英反向学习机制初始化种群,使种群保持多样性;然后提出一种非线性控制因子策略,增加算法的搜索能力,提高算法的收敛速度;最后基于差分进化和粒子群思想更新了位置方程,从而提升算法的收敛性能。采取10个基准测试函数将本文提出的改进的算法与差分进化算法、粒子群算法、传统灰狼算法、其他学者提出的改进灰狼优化算法进行对比。实验结果表明,本文提出的算法与其他算法相比,在求解多峰函数问题上效果显著,可以搜索到最优解0,同时求解最优非0解函数的效果也体现地较优越;同时运用改进的算法在实际电动汽车充电调度上进行了对比分析,发现也取得了不错的效果。

    • 基于LoFTR算法的图像拼接算法研究与实现

      2022, 22(30):13363-13369.

      摘要 (338) HTML (0) PDF 11.04 M (245) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对传统算法图像匹配准方法提取特征点不精确、鲁棒性低、低纹理下很难识别到特征点等问题。本文提出一种新的局部图像特征匹配方法,替代传统的顺序执行图像特征检测,描述和匹配的步骤。首先在原图像提取分辨率为1/8的粗略特征,然后平铺为一维向量,并为其添加位置编码,将组合结果输入到Transformers模块中的自注意力层和交叉注意力层,最后输入可微分匹配层后得到置信矩阵,为该矩阵设置阈值和相互最近标准,从而得到粗略的匹配预测。其次是在精细层次上细化良好的匹配,在建立精匹配之后,通过变换矩阵到统一的坐标下,实现图像重叠区域对齐,最后通过加权平局融合算法对图像进行融合,实现对图像的无缝拼接。本文使用Transformers中的自注意力层和交叉注意力层来获取图像的特征描述符。实验结果表明,在特征点提取方面,LoFTR算法比传统的SIFT算法,无论在低纹理区域还是纹理比较丰富的区域提取的都更精确,同时使用此方法得到的拼接效果比传统经典算法拼接的效果更好。

    • 基于对抗迁移的复合材料检测领域命名实体识别

      2022, 22(30):13370-13377.

      摘要 (144) HTML (0) PDF 4.07 M (158) 评论 (0) 收藏

      摘要:命名实体识别(Named Entity Recognition,NER)可整合复合材料检测领域相关数据精准提取关键实体信息,促进产业信息化,为行业发展提供技术支撑。针对复合材料检测领域专业名词过多及边界混淆等问题,提出了一种基于对抗训练(Adversarial training)和BERT(Bidirectional Encoder Representations from Transformers)嵌入相结合的领域命名实体识别模型(BERT-AdBC)。首先,复合材料检测领域数据规模较小,BERT嵌入增强了领域迁移能力,通过融合字向量获取充分的语义表示;其次,领域语句繁杂冗长,引入自注意力机制结合双向长短期记忆网络(Bi-LSTM)模型增强了上下文之间语义关系的获取;最后,对抗训练利用分词任务与实体识别任务的共享信息解决了边界混淆问题。实验结果表明,本文所提出的BERT-AdBC模型对复合材料检测领域实体识别的效果要优于传统模型,综合评价指标F1值最高提升6.48%。

    • 基于双流卷积网络的宫颈细胞细粒度分类

      2022, 22(30):13378-13387.

      摘要 (93) HTML (0) PDF 12.72 M (788) 评论 (0) 收藏

      摘要:为了实现对宫颈细胞图像相近类别的准确自动分类,提出了一种双流卷积神经网络算法。算法以DenseNet121网络和Xception网络为基础并对其进行改进,以提高算法对宫颈细胞进行细粒度分类的识别准确率。首先,在DenseNet121中引入DropBlock模块进行网络正则化,用于提高模型的泛化能力;其次,在Xception中加入SE(Squeeze-and-Excitation)模块调整通道权重,以增强网络提取有效特征的能力;最后,将两个网络输出的特征图进行拼接构建双流网络,来获取宫颈细胞更全面的特征信息。实验结果表明,该网络在Herlev数据集以及SIPaKMeD数据集上各性能指标都表现良好,且都达到了99%的准确率,优于改进融合前的网络,提出的算法在宫颈细胞的细粒度分类中具有较高识别率。

    • 面向大型建筑物形变监测的图像角点检测方法

      2022, 22(30):13388-13397.

      摘要 (84) HTML (0) PDF 14.11 M (198) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对大型建筑物在实际灾害中因各种致变因素的作用发生形变,当超出一定限度时会演变成灾难的实际问题进行研究,通过引入高斯核卷积函数、初始像素点集的邻域作差筛选以及利用最小核值相似区的思想来筛选角点提出一种对大型建筑物进行形变监测的改进算法,并与四种相应算法进行了对比实验。结果表明:本文改进算法相较于其他算法在建筑物图像形变监测中正确率平均提升了近15%,平均检测时间缩短了近21%。可见本文改进算法提升了大型建筑物形变监测中的多尺度检测能力、减少了计算数据量、提升了角点检测准确性。

    • 结合tetrolet与红外显著性特征提取的红外与可见光融合

      2022, 22(30):13398-13405.

      摘要 (60) HTML (0) PDF 11.49 M (205) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对红外与可见光图像融合过程中红外热目标不突出、纹理及边缘细节易缺失等问题,提出一种结合tetrolet变换域与红外显著目标特征提取的融合方法。首先,在SURF框架内构建基于HOG的特征点描述符实现红外与可见光图像的精确匹配;其次,基于贝塞尔面结合背景及目标进行自适应抑制完成红外目标显著性特征提取;接着,将处理后的红外与可见光图像通过tetrolet多尺度变换分解为低频和高频分量;然后,利用基于局部能量和相对亮度自适应规则对低频分量进行融合,对高频分量采用基于局部空间频率自适应融合规则;最后,将融合的低频分量与高频分量通过tetrolet逆变换,以获得最终的融合结果。实验结果表明,本文算法对不同场景下的红外与可见光图像的融合效果不但主观上具有显著的目标特征,同时背景纹理和边缘细节清晰,整体对比度适宜,运行时间较其它算法得到了明显提升,并且在客观评价指标上也取得了较好的效果。

    • 改进的YOLOv5-ResNet相似目标检测方法

      2022, 22(30):13406-13416.

      摘要 (215) HTML (0) PDF 25.17 M (263) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对在相似目标检测问题中,以YOLOv5为代表的一步法漏检错检率高、以Faster R-CNN为代表的两步法检测速度慢的问题,提出了一种改进的YOLOv5-ResNet相似目标检测网络模型。该模型以YOLOv5框架为基础,借鉴了两步法的优点。在边框生成方面,改进了特征融合结构,强化了模型的特征提取能力,降低了总体漏检、误检率。在类别预测方面,引入了SE模块(squeeze and excitation module),在通道方向上施加注意力机制,降低网络检测时的计算量,并保持了较高的准确率。在斯坦福宠物狗数据集和自制音符卡片数据集上的实验结果表明,本文提出的相似目标快速检测模型不仅在识别精度方面略高于Faster R-CNN,而在速度方面仅次于YOLOv5,检测帧率约为YOLOv5的72%,能够满足相似目标检测的实时需要。

    • >TU建筑科学
    • 腐蚀后M24高强度螺栓疲劳性能试验

      2022, 22(30):13417-13423.

      摘要 (128) HTML (0) PDF 26.25 M (241) 评论 (0) 收藏

      摘要:为了探究高强度螺栓腐蚀后的疲劳性能,本文对浸油和无浸油的M24高强度螺栓开展了中性盐雾加速腐蚀试验,对不同腐蚀程度的高强度螺栓分别开展了形貌观察和常幅疲劳试验。结果表明:所有高强度螺栓表面锈层均由内锈层和外锈层组成;腐蚀后螺牙根部存在着蚀坑,浸油和无浸油螺栓腐蚀150天后螺牙根部的蚀坑直径达到1.5mm;随着腐蚀时间的增加螺栓的疲劳寿命逐渐降低,浸油和无浸油螺栓腐蚀150天之后疲劳寿命分别下降了36%和28%;由于浸油螺栓表面的保护层在腐蚀前期被破坏,相同腐蚀时间浸油和无浸油两种螺栓的疲劳寿命相差较小。

    • 配筋圆钢管再生混凝土短柱箍筋的作用机理

      2022, 22(30):13424-13433.

      摘要 (120) HTML (0) PDF 11.10 M (206) 评论 (0) 收藏

      摘要:为探究100%再生粗骨料取代率下配筋钢管再生混凝土(R-RACFST)短柱中箍筋的作用机理,以箍筋形式和间距为变量,进行了轴压试验,分析了破坏模式、受力响应、延性、断裂韧性和套箍作用等,结果表明:无论采用何种箍筋形式和间距,此类构件破坏模式均表现为剪切破坏;R-RACFST各力学性能均优于钢管再生混凝土(RACFST);箍筋形式和间距对构件峰值荷载前的受力性能、承载力和套箍作用无显著影响;就形式而言,螺旋式箍筋的延性和断裂韧性更为优越;就间距而言,随着箍筋间距的减小,构件的延性、断裂韧性更为优越。因此,就轴心受压承载力而言,求解时可不考虑箍筋形式和间距的影响,而为了获得更好的能量吸收和塑性变形性能,还是推荐采用较小间距的螺旋式箍筋。

    • 碳纤维微生物固化砂力学性能及颗粒形状分析

      2022, 22(30):13434-13440.

      摘要 (52) HTML (0) PDF 6.66 M (143) 评论 (0) 收藏

      摘要:微生物诱导碳酸钙沉淀(Microbial Induced Carbonate Precipitation,简称MICP)技术已被广泛应用于土体加固。纤维的加入可以降低微生物固化砂土的脆性,但从颗粒形状方面探究掺碳纤维微生物加固砂土的力学特性还未成体系。因此,本文采用不同含量的碳纤维掺入硅砂和钙质砂中,利用无侧限抗压强度试验、SEM电镜扫描和光学显微镜试验,研究了碳纤维掺量及颗粒形状对MICP固化砂土的影响。试验结果表明:碳纤维的加入可以有效提高微生物固化砂土的无侧限抗压强度,随着纤维掺量的增加先增大后减小,纤维在硅砂和钙质砂中的最优掺量分别在0.1%~0.3%和0~0.2%之间取得。纤维的加入增加了细菌的滞留从而增加了颗粒间碳酸钙的生成,从而表现为添加纤维后的试样无侧限抗压强度普遍高于未添加纤维的试样。且因硅砂的圆度低于钙质砂,粗糙度高于钙质砂,说明硅砂整体咬合力与内摩擦力高于钙质砂,总体上表现为硅砂的无侧限抗压强度普遍比钙质砂高。

    • 基于相场法的岩石三点弯曲细观破坏数值模拟

      2022, 22(30):13441-13449.

      摘要 (122) HTML (0) PDF 12.21 M (221) 评论 (0) 收藏

      摘要:岩石中裂纹的起裂、扩展和贯通等行为是研究岩石变形、强度及稳定性的关键力学问题,通过数值方法预测和分析裂纹扩展行为具有重要意义。相场法在严谨准确的理论框架内,克服了传统断裂力学理论及数值计算方法显式追踪裂纹面的挑战,能很好地模拟裂纹起裂、扩展、分叉和多裂纹相互贯通。本文通过裂纹扩展主要区域建立了能够反映岩石内部细观结构的多尺度模型,利用相场法从细观力学尺度预测和分析了岩石三点弯曲时内部裂纹的起裂、扩展和贯通的破坏过程,分析了矿物颗粒的位置分布和能量释放率等参数对裂纹扩展行为的影响规律。通过与室内岩石三点弯曲宏观和细观试验对比分析,结果表明,相场法能够很好地模拟和预测具有复杂细观结构的岩石内裂纹的萌生、扩展和贯通的破坏过程。

    • 基于数字图像的复合岩石试验与损伤模型研究

      2022, 22(30):13450-13459.

      摘要 (179) HTML (0) PDF 17.95 M (305) 评论 (0) 收藏

      摘要:为研究层状复合岩石破坏过程和形态,采用相似理论制作出层状复合岩石相似模型,在单轴压缩条件下观测岩石的破坏特征,结合三维数字图像相关技术(3D Digital Image Correlation,以下简称DIC)对试件的整体变形及破坏进行全过程的观测,得到复合岩石三维场的位移和应变,同时基于试件表面应变场的变化,建立了表面损伤程度与损伤因子D之间的量化关系,进而得到基于DIC表征的层状复合岩石损伤演化模型,研究结果表明:(1)层状复合岩石的破坏形态与脆性岩石特征相似,以拉伸劈裂破坏和Y型剪切破坏为主;(2)DIC试验记录的表面应变与损伤因子之间的量化关系可有效反应岩石破坏的全过程,以此为基础建立的损伤演化方程与实验数据拟合效果较好,证明了模型的合理性。

    • 锂土改性水泥-水玻璃浆液的试验

      2022, 22(30):13460-13466.

      摘要 (77) HTML (0) PDF 6.00 M (174) 评论 (0) 收藏

      摘要:锂基膨润土(简称锂土)具有吸水能力强、吸附能力好、悬浮性能高等优点,有望弥补水泥-水玻璃(cement-sodium silicate,CS)浆液易离析、凝胶时间调节精度有限等缺陷。为查明锂土对CS浆液性能的影响,以质量比为0%,5%,10%,15%,20%,25%和30%的锂土替代CS浆液中的水泥,考察了锂土对CS浆液的表观黏度、析水率、凝胶时间、早期抗压强度和水化产物的影响,得到了最优配合比。试验结果表明,锂土增加了浆液的表观黏度,有效降低了CS浆液的析水率,提高了浆液稳定性;在锂土掺量为10%以内时,可以缩短浆液的凝胶时间,而在锂土掺加20%左右时,可以提高浆液的早期强度。可见锂土能有效弥补CS浆液的缺陷。X射线衍射结果表明,锂土未改变CS浆液的水化产物类型。

    • 基于坡面形态的h型抗滑桩加固效果分析

      2022, 22(30):13467-13476.

      摘要 (90) HTML (0) PDF 10.75 M (299) 评论 (0) 收藏

      摘要:h型抗滑桩是加固边坡的有效措施之一,在以往的研究中,大多数学者选取的研究对象均为直线形边坡,导致研究结果对自然环境中形态各异的边坡缺乏普遍适用性。因此,基于凹形、直线形、凸形、组合形四种坡面形态,从桩位、连梁长度、锚固深度三个方面综合考虑,以安全系数、边坡变形模式、桩身位移、桩身受力情况为分析依据,提出基于不同坡面形态的h型抗滑桩最优加固方案。研究结果表明:组合形坡最稳定、凸形坡最不稳定。凹形坡桩中轴线距坡脚的合理距离为4/5坡长,其余三种坡形的合理距离均为1/5坡长。凹形坡与组合形坡最优连梁长度为3~5倍桩径,直线形坡与凸形坡最优连梁长度为2~3倍桩径,组合形坡最优连梁长度为3~4倍桩径。凹形坡与组合形坡最优锚固深度为2.5倍桩径,直线形坡最优锚固深度为2~3倍桩径,凸形坡最优锚固深度为1.5~2.5倍桩径。研究结果可对边坡抗滑桩加固设计提供参考。

    • 预制沟道缆线管廊工作井设缝形式对受力性能影响

      2022, 22(30):13477-13483.

      摘要 (81) HTML (0) PDF 16.54 M (181) 评论 (0) 收藏

      摘要:工作井作为沟道缆线型管廊的主要组成部分,具有电缆敷设作业、设置电缆中间接头和电缆引出等多种功能。为提高现场施工效率,工程中工作井大多采用加工厂分块预制、现场拼装形式,设缝形式对工作井整体刚度和承载力影响较大,不合理设缝形式将造成结构整体受力性能下降。研究建立一字型、T字型和十字型三种常见沟道管廊工作井有限元模型,针对纵横两种设缝形式分别进行抗弯和抗弯剪受力性能分析,同时与整体现浇工作井进行内力和变形对比。计算结果表明:纵向设缝下一字型、T字型、十字型工作井抗弯刚度分别下降48%、51%和44%;横向设缝下抗弯刚度分别下降34%、32%和26%。研究成果可对预制沟道管廊工作井分块拼装设计和工程应用提供参考。

    • >U交通运输
    • 折线先张法预应力工字梁受力性能试验

      2022, 22(30):13484-13489.

      摘要 (90) HTML (0) PDF 6.22 M (222) 评论 (0) 收藏

      摘要:为克服直线先张法的预应力筋不能弯折而使桥梁跨径受限,以30 m折线先张法预应力混凝土工字梁为研究对象,研究折线先张法工字梁在弹塑性阶段的应力、变形、裂缝和承载能力,进行理论计算及静载破坏试验,并利用Midas Civil有限元软件的psc程序计算,对比静载试验与有限元模型。结果表明:在弹性阶段,荷载与混凝土应变、挠度的试验曲线均呈线性变化;跨中截面和3L/8截面为梁体应变的危险截面;加载至1~1.4倍的开裂荷载时,L/4、L/2截面挠度变化仍基本处于线性增大状态,斜率约为按弹性阶段计算的2倍;当出现第一条裂缝后,随着荷载的增加,裂缝继续向工字梁腹板延伸,跨中底板及腹板附近出现新裂缝,但未出现梁端剪切裂缝或破损现象。预应力混凝土工字梁的应力、挠度校验系数均小于1,表明折线先张法工字梁的抗弯和抗剪承载能力、强度、刚度、抗裂性均满足设计及规范要求。

    • 连续工况下基于PID+LQR算法的自动驾驶车辆横纵向耦合控制

      2022, 22(30):13490-13496.

      摘要 (201) HTML (0) PDF 4.67 M (293) 评论 (0) 收藏

      摘要:为提高自动驾驶车辆的路径跟踪精度,针对自动驾驶车辆横纵向耦合控制问题,提出了带有前馈控制的PID+LQR联合控制策略。首先,利用二自由度车辆动力学构建路径跟踪误差数学模型,制定横纵向控制流程。随后,设计了用于横向控制的LQR控制器和用于纵向控制的PID控制器,将横纵向控制器进行整合,使得车辆在接收到决策规划系统给出的期望指令后可以进行跟踪行驶。借助CarSim和MATLAB/Simulink联合仿真平台,在连续工况下对该控制策略进行测试。结果表明,提出的横纵向耦合运动控制策略可以控制车辆沿着规划的轨迹行驶,且可将跟踪误差控制在较小的范围内。

    • 基于车辆对道路不满意度的微观换道决策

      2022, 22(30):13497-13506.

      摘要 (111) HTML (0) PDF 5.85 M (150) 评论 (0) 收藏

      摘要:自动驾驶汽车有着极大的应用潜力且高速公路环境下车辆变换车道是常见的行为。为进一步分析高速公路中自动驾驶汽车的微观换道决策,本文定义道路不满意度来表示车辆对行驶道路的不满意程度并将车辆换道意图的产生按本车是否达到目标车速而分为两类,当本车达到目标车速时为第一类,换道意图产生源于本车与前车间距的减小和本车相对于前车速度的增加。当本车未达到目标车速时为第二类,换道意图产生源于本车与前车间距的减小和本车达到目标车速时相对于前车移动距离的增大。针对不同类换道意图的产生机制,结合模糊推理设计道路不满意度算法。换道决策利用当前行驶车道和邻近车道的道路不满意度大小、安全跟车距离、换道安全距离来综合决定换道意图的发生。最后在MATLAB环境下搭建自动驾驶环境并仿真换道决策模型,结果显示本文相比其它换道决策,本文不仅考虑换道安全而且也考虑了目标车道和本车道的跟车安全,更具有实际意义。同时本文的模糊换道决策能兼顾安全性和智能性且适用于依目标车速定速巡航、为达到目标车速而加减速等多种复杂工况下的换道情况。

    • Logit多路径模型下的机场陆侧交通动态瓶颈识别

      2022, 22(30):13507-13514.

      摘要 (130) HTML (0) PDF 9.90 M (179) 评论 (0) 收藏

      摘要:为缓解机场的交通拥堵,构建考虑综合延误的Logit多路径分配模型识别机场陆侧交通需求变化时动态瓶颈。首先,构建考虑BPR(Bureau of Public Road, 美国联邦公路局)函数和Webster延误的综合延误模型;然后,考虑道路网络和出行网络之间的耦合作用,采用Logit多路径模型对起讫点之间的交通量进行动态分配,以道路饱和度为判定标准对北京首都国际机场陆侧交通动态瓶颈进行识别。并对比考虑不考虑过境交通时的陆侧交通瓶颈变化。结果表明,同一交通需求下,不考虑过境交通对陆侧交通的影响时瓶颈路段均有所减少,且随着交通需求的增加,瓶颈路段减少的越多。可见,此算例可以更好的适应交通需求的变化,并为缓解首都国际机场交通拥堵提供理论参考。

    • 标志信息及驾驶时间影响驾驶员视觉特性分析

      2022, 22(30):13515-13520.

      摘要 (47) HTML (0) PDF 5.16 M (193) 评论 (0) 收藏

      摘要:为定量分析长时程驾驶条件下,驾驶员视认草原公路直线段上不同信息量交通标志设施时,视觉特性的变化,以信息量化理论为基础,通过开展草原公路重复驾驶实验,分析不同标志信息量和驾驶时间耦合作用下驾驶员视认行为变化规律。结果表明:随着标志信息量的增加,两次重复实验中驾驶员扫视持续时间与注视持续时间都呈波动上升趋势,扫视平均速度都呈波动下降趋势;对于标志中的重复道路信息,驾驶员的视认行为会发生与以上相反的变化趋势;进行多项式拟合,依据拟合结果,进一步利用相关分析方法与独立样本检验,探究驾驶员视觉特性变化规律。

    • 车载中控屏信息布局对视觉搜索绩效的影响

      2022, 22(30):13521-13526.

      摘要 (84) HTML (0) PDF 2.70 M (132) 评论 (0) 收藏

      摘要:车载中控屏是智能汽车驾驶员在行车中频繁使用的信息交互媒介,研究为了获取车载中控屏的最佳信息布局位置,对不同年龄组的参试者在中控屏不同信息布局位置的视觉绩效进行实验测试。通过视觉搜索的方法研究了静视野、动视野两种条件下年龄在视觉绩效上的差异,以此评价车载中控屏幕中不同信息布局位置的有效性。实验中,将模拟的车载中控屏划分为6个信息布局位置,设置横向和纵向两种中控屏摆放方式,以年龄和信息布局位置为自变量,共采集26名参试者的反应时长和眼动数据。结果表明,静视野下的平均搜索时长为1 222.76毫秒、动视野下的平均搜索时长为1 725.80毫秒,同时实验过程中老年组付出了更多的视觉注意资源。最终得出如下结论:①静视野测试下,老年组在信息布局右侧位置视觉绩效表现不佳;在左下侧、中下部位的视觉绩效表现良好。②动视野测试下,老年组在信息布局的右侧位置将付出更多的视觉注意力;在左上侧、中间部位的视觉绩效表现良好。可见,随着年龄的增加越靠近有效视野范围的信息,视觉绩效表现更好。且横向摆放设计的中控屏幕更适合老年人群。

    • 无人艇航迹跟踪控制系统设计与验证

      2022, 22(30):13527-13536.

      摘要 (64) HTML (0) PDF 14.10 M (170) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对复杂湖面环境干扰下的无人艇自主航行控制问题,设计了一种有效的无人艇航迹跟踪控制系统。该系统从航迹跟踪控制算法、数据融合处理、上位机监控三个部分展开设计。在算法设计层面,将航迹跟踪控制问题分为外环和内环两部分,外环部分提出了一种自适应视线(Line of sight,LOS)制导算法,以求解目标航向角作为航向控制器的输入;内环部分设计了无模型自适应PID航向控制器,以实现无人艇稳定的航行。在数据处理层面,采用卡尔曼滤波算法对传感器信息进行融合,实现了对无人艇位置和姿态信息的准确估计。在监控层面,设计了一种可视化上位机软件,实时监测无人艇航行状态,保证航行安全。最后,利用实艇进行湖测实验,验证了该控制系统的有效性,结果表明该系统具备在内湖执行任务的能力以及应对复杂环境干扰的能力。

    • >V航空、航天
    • 整体叶盘结构模态特性分析及应力分布规律

      2022, 22(30):13537-13547.

      摘要 (124) HTML (0) PDF 15.80 M (180) 评论 (0) 收藏

      摘要:为了研究整体叶盘结构的模态特性及应力分布规律,基于有限元分析方法建立了整体叶盘结构有限元仿真模型,对自由状态及离心力载荷下的整体叶盘进行模态及振动特性分析;并探究实心与空心整体叶盘的应力分布差异及不同叶片间隙的整体叶盘应力分布规律。为了验证仿真结果的准确性,基于多点激励单点响应方法开展了整体叶盘结构模型的模态试验,并在多功能转子实验台上开展不同转速下应力测试试验。结果表明,该结构模态频率的仿真结果与试验测试结果误差在4%以内,验证了所建立的有限元仿真模型的正确性;应力测试试验验证了其不同转速下的应力分布规律;离心力载荷对整体叶盘二节径振动下固有频率影响最为显著;空心叶盘较实心叶盘应力集中现象更为突出,且叶片根部应力值会随着叶片间隙的增大而有明显提高。

    • 光纤光栅传感器民机机载环境适应性分析方法

      2022, 22(30):13548-13554.

      摘要 (113) HTML (0) PDF 4.64 M (215) 评论 (0) 收藏

      摘要:严苛的机载环境条件严重影响着光纤光栅应变传感器在民机结构状态监测中的长期应用,为了评价光纤光栅应变传感器的机载环境适应性,从机载环境条件出发,提出以传感特性的灵敏度系数、线性度、零点漂移、温度系数作为评价光纤光栅应变传感器环境适应性的指标体系,设计了环境试验前后基于等强度梁的传感器有效性测试方法,分别采用涂层封装与非金属基底封装两种封装形式的光纤光栅传感器,经历14项环境试验后暴露其存在问题对环境适应性进行分析,试验结果表明提出的指标体系能有效地评价光纤传感器失效状态,从而验证了该环境适应性分析方法的可行性。

    • 近地阶段ARJ21飞机尾流遭遇安全性研究

      2022, 22(30):13555-13561.

      摘要 (108) HTML (0) PDF 5.97 M (208) 评论 (0) 收藏

      摘要:在实际管制运行中,为了缩短ARJ21飞机与前机尾流间隔,同时避免尾流遭遇危险事件的发生,选取前机机型为A330-200重型机,分别对ARJ21纵向和横向穿越前机尾涡场两种模式下的风险性进行了分析。首先建立了前机尾涡耗散与速度诱导模型,然后根据ARJ21遭遇尾流受力响应模型进行求解,分别计算出两种尾流遭遇模式下ARJ21整机、机翼、机身、平尾及发动机升力与力矩的变化,最后计算得出滚转力矩系数指标和过载增量指标进行安全性验证。结果表明:当ARJ21以ICAO规定的尾流间隔纵向遭遇尾涡时,其滚转力矩系数小于0.04,过载增量与安全裕度之和小于0.5;在交叉跑道上空横向遭遇尾涡时,过载增量与安全裕度之和小于0.5,验证了ICAO尾流间隔标准的安全性。ARJ21跟随A330-200的尾流间隔较ICAO标准缩短2481m,缩减率为26.79%,有效提高了机场的运行效率。

    • 飞行员异常事件处理能力的脑电评估方法

      2022, 22(30):13562-13568.

      摘要 (107) HTML (0) PDF 4.41 M (185) 评论 (0) 收藏

      摘要:为客观准确评估飞行员在飞行过程中对发生的异常事件的处理能力,在A320NEO/CEO全任务飞行模拟器中设定异常事件,并利用脑电设备进行实验信号采集。脑电信号(Electroencephalography,EEG)经独立成分分析(Independent Component Analysis,ICA )等预处理后,通过近似熵法与小波包分析法提取相应特征以构建特征集,再选择适用于脑电领域的机器学习算法构建模型,并引入F1值、ROC-AUC曲线等模型评价指标对构建的模型进行评价。分析结果显示随机森林算法所构建的模型的分类效果最好,其准确度为88.5%,F1值为84.2%,AUC值为0.95。研究表明该模型预测精度良好,可用于辅助飞行员训练与评估。

    • >X环境科学、安全科学
    • 京津冀气溶胶光学厚度时空演变及气象解释

      2022, 22(30):13569-13577.

      摘要 (90) HTML (0) PDF 10.54 M (198) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对京津冀地区日益严重的大气污染问题,采用逐像元法对2001-2019年MCD19A2与MOD04气溶胶数据进行融合,并基于AERONET地面站点数据对其在京津冀地区的适用性进行验证后,采用EOF、ISODATA以及回归分析等方法,分析了京津冀地区气溶胶光学厚度(AOD)时间序列的时空演变过程,同时采用地理探测器对其演变过程进行气象解释,对京津冀地区大气污染的防治工作具有重要意义。具体结论如下:(1)从年际演变来看,AOD在2001-2013年绕平均值上下波动,2013-2019年迅速下降。空间分布模式以全局一致型为主,南北分异型为辅,且空间分布与高程呈明显的负相关性。(2)从季节演变来看,夏季AOD较其他季节高,春季和夏季的变化幅度较大。研究期内AOD整体呈减少不显著趋势,其中春季和夏季主要趋势是减少不显著,而秋季和冬季减少不显著和增加不显著比例大致相等。(3)在选取的五个气象因子中,气温对AOD变化的解释力最强。多个气象因子之间会相互影响,对AOD变化具有更强的影响力。气温和湿度对AOD的解释力最强,是主导交互因子。

    • 澜沧江漫湾大坝对水体氮磷迁移及形态的影响

      2022, 22(30):13578-13589.

      摘要 (109) HTML (0) PDF 4.74 M (185) 评论 (0) 收藏

      摘要:筑坝形成的蓄水河流在我国普遍存在,相应的生态环境影响是国内外研究热点。探究筑坝行为对河流营养元素分布,形态及迁移影响能够为科学筑坝提供理论支撑。因此,为了解澜沧江流域的筑坝行为对该流域水体氮磷的影响,本研究选择澜沧江流域典型的漫湾水电站及其上下游不受支流干扰的河段作为研究区域,分季节采集194个水体样品,分析漫湾大坝对该区域水体氮磷空间分布,形态及迁移影响。结果表明:①漫湾大坝不同季节下游水体总氮(total nitrogen, TN)浓度均明显低于上游水域(P<0.05),表明筑坝对河流总氮具有一定拦截作用,平水期(10月)和枯水期(4月)氮拦截率分别为15%、16%,丰水期(7月)仅6%;②氮形态数据表明筑坝影响水体中氮形态的分布。具体表现为漫湾大坝上下游水体中氮元素以硝态氮为主,但筑坝对硝态氮的拦截作用不明显(P>0.05)。对铵态氮则有明显的拦截作用(P<0.05),平水期和枯水期大坝能够拦截河流水体中部分有机氮(P<0.05);③枯水期和丰水期上、下游水体总磷(total phosphorus, TP)浓度无显著性差异(P >0.05),相较而言漫湾大坝只在平水期能够拦截少量磷;④水体TN与TP显著正相关,表明其具有同源性。除此之外大坝上下游水体中氮的分布也受叶绿素、氧化还原电位、溶解氧等水体理化指标的影响。

    • 拉萨河铀同位素分布特征与环境指示意义

      2022, 22(30):13590-13598.

      摘要 (62) HTML (0) PDF 5.01 M (149) 评论 (0) 收藏

      摘要:水体环境中铀及其同位素含量的变动对于区域生态环境的保护具有重要意义。目前,对于处于环境敏感区的拉萨河水体中铀及其同位素的研究鲜有报道。为了解拉萨河流域水体中铀及其同位素的分布特征,利用拉萨河中下游和堆龙曲支流2017年7月采集的16个采样点的水样,采用电感耦合等离子体质谱仪(ICP-MS)Element 2测量得到水样中的铀及同位素(238U、235U和234U)含量并进行分析。结果表明,拉萨河水体中铀浓度显著高于世界河流铀浓度均值,与青藏高原河水中铀浓度相当,略低于黄河干流河水中铀浓度。铀及其同位素与K+有同源性,与Mg2+及SO42-有异源性,而与其它水化学参数无显著相关关系。拉萨河水体中235U和238U具有很好的相关性,未发生显著的同位素分馏现象。拉萨河水体出现较高的(234U/238U)AR值,最主要原因是水体中234U的富集或者流失,在水-岩交换作用的影响下234U在α反冲作用下易于进入水体。羊八井附近采样点具有高铀浓度的特点,反映出其水体环境具有较好的氧化条件。

    • 初始线性火源的秸秆火焰蔓延及燃烧特性实验

      2022, 22(30):13599-13604.

      摘要 (133) HTML (0) PDF 8.67 M (179) 评论 (0) 收藏

      摘要:秸秆是引起山火的常见典型可燃物之一。为了有效预防由秸秆火灾引起的大规模山火,有必要对秸秆燃烧过程进行深入研究。文章开展了直径为1 m、宽度从10 cm到60 cm的初始线性火源的秸秆燃烧实验。对比分析了不同工况下的火焰蔓延扩散过程,并对秸秆的质量损失速率、火焰温度等燃烧特性进行了分析。结果表明:秸秆燃烧过程呈现匀速蔓延的特点,蔓延速率与秸秆宽度成正相关关系;火焰前锋在宽度较窄时呈现凹形形状,在宽度较宽时呈现凸形形状。建立了秸秆的质量损失速率与火焰前锋横纵比的定量模型;火焰温度呈现“快速升高-缓慢降低”的趋势,秸秆表面温度超过500 ℃。研究结论有助于评估由秸秆燃烧造成的火灾危险程度。

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