• 2024年第13期文章目次
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    • >TP自动化技术、计算机技术
    • 轮足复合式爬壁机器人研究综述

      2024, 24(13):5249-5258. DOI: 10.12404/j.issn.1671-1815.2308224

      摘要 (186) HTML (0) PDF 10.73 M (260) 评论 (0) 收藏

      摘要:当前轮足复合式机器人机构主要包含轮足结合、分离复合以及变形轮足,分别能够实现不同障碍通道的移动作业、复杂未知环境的探索操作以及突发应急救援等应用。然而,针对船舶、压力储罐等金属立面环境,轮足复合式爬壁机器人必须兼具壁面适应、越障和壁面过渡的全位置自主作业能力,应用于壁面焊接、清洗、检测等作业任务。对比分析当前的国内外研究,轮足复合式爬壁机器人针对在垂直和倾斜壁面的工程应用有良好的适用性,它具备适应复杂曲面工作面并能够应对非结构化工作场景。轮足复合式爬壁结构在应对曲率变化、非结构化壁面等工作将会有良好的应用前景。

    • >U交通运输
    • 团雾环境驾驶人最低注意力需求研究综述

      2024, 24(13):5259-5270. DOI: 10.12404/j.issn.1671-1815.2305681

      摘要 (115) HTML (0) PDF 5.02 M (196) 评论 (0) 收藏

      摘要:团雾环境下驾驶人生理心理的相关研究一直是一个亟待解决的行业难题。为了提升团雾环境行车安全性,明确团雾环境中驾驶人最低注意力需求,本文综述了国内外低能见度条件下驾驶人注意力的相关研究进展。首先,本文阐述了驾驶人注意力特性,明确了团雾环境对驾驶人注意力的主要影响因素,讨论了相关的研究方法和数学模型;其次,分析了车辆行驶速度与能见度对驾驶人最低注意力需求的影响,阐明了视觉生理负荷与驾驶人最低注意力需求之间的联系;最后,进行了团雾环境对驾驶人最低注意力需求影响耦合分析,根据行驶车辆经过团雾路段所处不同时空进行划分。本文通过剩余注意力的变化,分析了团雾环境中能见度、速度与最低注意力需求之间的动态变化关系,建立了车辆通过团雾路段过程中驾驶人最低注意力需求突变的理论模型。通过归纳总结现有团雾环境的研究,发现目前在驾驶人诱导需求方面有所欠缺。在后续的研究中,考虑团雾环境对驾驶人的多因素影响,选择更能反映驾驶人视觉心理需求的评价指标进行量化分析,将会成为主要的目标。

    • >P天文学、地球科学
    • 河北及周边地区岩石圈磁场变化模值的分析

      2024, 24(13):5271-5277. DOI: 10.12404/j.issn.1671-1815.2305393

      摘要 (67) HTML (0) PDF 11.48 M (187) 评论 (0) 收藏

      摘要:为更好地开展地磁异常变化与地震的关系,通过对河北及周边地区2017~2021年流动地磁矢量资料,采用模值量化的计算方法,研究发生在测区范围内ML≥4.0地震震中位置变化模值的分布特征。结果表明:①H模和F模的图像分布形态极为相似。测区主要异常形态与测区地质构造对岩石圈磁场变化的控制作用不强。测区岩石圈磁场时间变化总体稳定,局部地区存在起伏波动变化。②80%的震例均发生在H模和F模的低值区,且震中模值与模值测区均值的比值的取值集中在0.2~0.9区间范围内,地震震级和比值不具备线性相关性。③将标准模作为本地区模值异常的参考阈值,得到H模和F模的参考异常阈值分别为3.10和3.54。采用改进的R值评估方法,得到基于“模值测区均值”的R为0.3。可见,基于模值异常的地震预测水平还很低,流动地磁的异常研判工作仍处于探索阶段。

    • 石羊河上游径流量与气象要素关联性分析

      2024, 24(13):5278-5285. DOI: 10.12404/j.issn.1671-1815.2306150

      摘要 (45) HTML (0) PDF 18.91 M (186) 评论 (0) 收藏

      摘要:气象因子是驱动径流演变的重要因素,运用交叉小波方法分析了石羊河上游四条典型支流的径流量与气象要素之间的共振周期规律,揭示了不同时域、频域上相关性的程度变化和异常情况,对现有相关性研究进行了补充。结果表明:西大河水库站与大靖峡水库站径流量总体呈上升趋势而南营水库站与古浪站呈下降趋势,径流量与降水量的周期规律及相关性最显著,其次是最高气温,最低气温最差,共振周期范围为2~8a。通过与现有成果的对比分析,表明该方法对探究气象因子突变性、水文气象要素相关性及其时频变化有重要的指导意义,石羊河流域在针对性补水时应优先考虑从降水环节出发,实施人工增雨作业。

    • 大宁—吉县地区5号煤层现今地应力预测及其对煤层气开发的影响

      2024, 24(13):5286-5295. DOI: 10.12404/j.issn.1671-1815.2304157

      摘要 (47) HTML (0) PDF 7.38 M (148) 评论 (0) 收藏

      摘要:现今地应力场对煤储层渗透率具有极其重要的控制作用。我国鄂东大宁-吉县地区煤层气资源丰富,然而该区现今地应力研究程度较低,不利于该地区煤层气的高效开发。为查明大宁-吉县地区主采煤层现今地应力场特征,本次研究利用三维有限元数值模拟方法对下二叠统山西组5# 煤层现今地应力分布进行预测。结果表明,5# 煤层现今地应力表现为正断型应力机制。鄂东大宁-吉县5# 煤层最大水平主应力在15.4~21.6 MPa之间,最小水平主应力在9.8~14.4 MPa之间,构造变形的复杂性会对地应力分布产生影响。现今地应力控制压裂裂缝扩展,研究区现今地应力状态下的压裂裂缝沿着NNW-SSE方向垂直扩展。研究区5# 煤层应力差大部分小于6 MPa,具备形成复杂裂缝网络的地应力基础。煤层渗透率随有效地应力的增大呈指数减小,有效地应力越大,煤储层的渗透性越差。研究区东南部远离断层,又是应力降低区域,煤层气易在此地发生聚集,形成煤层气储藏的丰富区。研究成果可为研究区煤层气效益开发提供地质基础与科学指导。

    • 基于曲波变换与快速指数阈值迭代的多震源地震数据分离

      2024, 24(13):5296-5303. DOI: 10.12404/j.issn.1671-1815.2306283

      摘要 (42) HTML (0) PDF 17.35 M (182) 评论 (0) 收藏

      摘要:传统的地震数据采集方式是炮与炮之间分开激发,施工效率较低,多震源地震混采技术通过多炮同时或延时激发,大幅提高了施工效率,但同时也给地震数据带来了较大的混合噪声,传统方法的去混效率偏低,为此,本文将曲波变换与快速阈值迭代法进行结合,在此基础上使用指数阈值模型,得到一种基于稀疏反演快速高精度的多震源数据分离方法。在曲波域分离过程中,采用软阈值函数和指数阈值模型,经过迭代获得了较好的分离结果,此外,本文还对其抗噪性能进行了相关的研究。理论数值模拟和实际数据的应用,表明本文方法相较于传统的分离方法,收敛速度更快,保留了更多的有效信号,具有更高精度的分离效果,且有良好的抗噪性能。

    • 基于弹性理论的块体冲击力和冲击能测算

      2024, 24(13):5304-5312. DOI: 10.12404/j.issn.1671-1815.2303108

      摘要 (55) HTML (0) PDF 11.50 M (178) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对冲击力计算模型无法准确地将接触力与局部变形联系起来的问题,进行了块体冲击的理论计算和实验研究,以提高落石的冲击力和冲击能的计算精度,进而对防护网进行优化设计。将弹性网视作弹性膜,引入狄拉克函数划分“单向均匀拉伸区”和“双向均匀拉伸区”,通过伽辽金法推导出了落石冲击力和冲击能的计算公式,最后对施加不同预拉力的弹性网进行冲击实验。将弹性网的变形量代入上述公式计算冲击力和冲击能,分析误差产生的原因。并提出修正系数对结果进行修正,修正后的冲击力、冲击能最大误差为2.8%、3.9%。与现有的落石冲击力和冲击能测算方法相比,所提测算方法更为简化,可用于模型试验中测算落石的冲击力和冲击能,为落石防护的优化设计提供基本依据。

    • 金沙江中游沿江高速公路地质灾害差异性分布特征与成因机制

      2024, 24(13):5313-5323. DOI: 10.12404/j.issn.1671-1815.2303282

      摘要 (53) HTML (0) PDF 38.95 M (209) 评论 (0) 收藏

      摘要:金沙江位于青藏高原东南缘,跨越我国第一、二地貌阶梯过渡带,流域内地质灾害频发。四川沿江高速是“一带一路”、“长江经济带”的重要支撑项目,对凉山州发展具有重大战略意义。针对金沙江中游沿江高速屏山-金阳段地质灾害的差异性分布这一特殊现象,本文通过遥感解译、实地调查和数据分析,对研究区地质灾害发育的背景条件与特征进行了系统梳理,分析了地质灾害差异性分布的成因机制,提出了研究区不同灾害类型的防治对策。研究表明:(1)沿江高速屏山-金阳段地质灾害表现为年降雨量大的屏山县泥石流灾害发育的比例远远低于年降雨量小的雷波县和金阳县;(2)地形地貌、地质构造以及地质构造与地震活动是差异性分布的内部影响因素;(3)临界降雨量和人类工程活动则是差异性分布的外部因素。内外因素共同主导着研究区内地质灾害的差异性分布。根据灾害类型的不同,给出针对的防治对策。

    • >R医药、卫生
    • 参附注射液通过调节核内HMGB1和NF-κB结合发挥抗炎活性的机制

      2024, 24(13):5324-5335. DOI: 10.12404/j.issn.1671-1815.2306067

      摘要 (35) HTML (0) PDF 17.02 M (149) 评论 (0) 收藏

      摘要:探讨参附注射液(Shenfu injection,SFI)对脂多糖(lipopolysaccharides,LPS)诱导的RAW264.7细胞的抑炎作用及其潜在机制。采用LPS诱导野生型RAW264.7细胞制作炎症细胞模型,经参附注射液不同剂量进行干预,RT-qPCR、WB和ELISA检测细胞内促炎因子,包括诱导型一氧化氮合酶(induced nitric oxide synthase,iNOS)、白介素?1β(interleukin-1β,IL-1β)和肿瘤坏死因子α(tumor necrosis factor α,TNF-α)的转录、翻译和分泌水平,评价参附注射液的抗炎作用;构建高迁移率组蛋白B1(high mobility group protein B1,HMGB1)过表达RAW264.7细胞(HMGB1+-RAW264.7)和HMGB1点突变RAW264.7细胞(HMGB1m-RAW264.7),通过免疫荧光检测野生型、HMGB1+和HMGB1m-RAW264.7细胞中HMGB1的核移位情况,采用哺乳动物双杂交法和免疫共沉淀法检测HMGB1、P65和P50的结合率,以探讨核内HMGB1在炎症反应中的作用及SFI抗炎的潜在分子机制。结果表明:SFI可抑制LPS诱导的RAW264.7细胞中iNOS、IL-1β和TNF-α的转录、表达和分泌(P<0.01)。SFI能抑制HMGB1向核外迁移,使其高表达于核内。核内高表达HMGB1可使RAW264.7细胞对LPS的耐受度增加。在1μg/mL浓度LPS诱导下,HMGB1+-RAW264.7细胞中TNFα和IL-1β的转录和表达水平均升高,且SFI能逆转这一现象。HMGB1m-RAW264.7细胞中TNFα和IL-1β与对照组无差异。SFI可增加核内HMGB1与P65、HMGB1与P50的结合率(P<0.01),减少P50与P65的结合率。试验结果表明:SFI可抑制LPS诱导的RAW264.7细胞炎症反应;其作用途径可能是通过抑制HMGB1出核,竞争性结合P65和P50合,减少P65-P50二聚体的形成,进而抑制核因子κB(nuclear factor kappa-B,NF-κB)通路的激活。

    • >TD-TF-TG矿冶工程
    • 富水弱胶结砂岩破坏特性与优化措施

      2024, 24(13):5336-5343. DOI: 10.12404/j.issn.1671-1815.2302765

      摘要 (30) HTML (0) PDF 21.87 M (162) 评论 (0) 收藏

      摘要:敞开式TBM以其“速度快、强度低、效益好”等特点愈发在地下工程施工中得到广泛应用,同时随着我国加大西部地区基础设施和能源的开发力度,施工过程中将面临越来越多弱胶结砂岩地层,在该地层应用敞开式TBM难度极大,施工中经常发生冒顶、片帮、撑靴力不足的情况。为了早日投产,可可盖煤矿将在全世界范围内首次应用敞开式TBM进行斜井掘进,针对施工中穿越洛河组地层围岩强度低、胶结弱、涌水量大的情况,在已有研究基础上,借助现场实测、室内试验等多种研究手段,对洛河组富水弱胶结砂岩矿物成分及含量、孔隙结构等物理特性及微观结构进行了研究。试验结果表明该组岩层孔隙率达到25.6%,透水性强,且含有15%左右的粘土矿物,具有一定膨胀性,建议注浆时采用超强渗透性的纳米级注浆材料,改善注浆效果。在此基础上进行了不同含水率、不同围压下的三轴压缩试验,试验结果表明提高径向应力对控制围岩具有明显效果,创新性提出了“超前加固+锚网索+纳米级浆液注浆”的支护优化措施,数值模拟与现场应用结果表明优化后围岩破碎变形得到显著改善,实际掘进速度从10m/天提高到17m/天,极大提升了掘进效率与安全性。

    • 基于图像检索技术的受载煤样裂隙演化规律

      2024, 24(13):5344-5349. DOI: 10.12404/j.issn.1671-1815.2304419

      摘要 (27) HTML (0) PDF 5.40 M (133) 评论 (0) 收藏

      摘要:在煤岩试样破坏过程中进行CT扫描测试,可实现煤岩试样内部裂隙结构可视化表征,但是在加载过程中,因试样位移变形,会引起扫描层定位不准确,进而影响试验结果。为了解决这一问题,笔者利用图像相似性检索技术,检索出受载试样在不同应力水平下的最相似的CT图像,从而更加准确的描述受载煤样裂隙演化规律。研究结果表明:(1) 在三轴压缩破坏过程中,试样应力应变曲线分为5个明显的阶段,即初始压密阶段、线弹性变形阶段、塑性屈服阶段、峰值破坏阶段以及残余变形阶段。(2) 基于感知哈希算法的图像检索技术能够准确识别并定位不同应力阶段相似度最高的CT图像,且CT图像相似度随着轴向荷载不断增大而逐渐降低。(3) 在整个三轴加载过程中,CT图像的相似度绝对差均值表现出两个明显的变化阶段:缓慢增加阶段和快速增加阶段。(4) 分形维数可以定量描述裂隙演化,受载样品破坏过程中分形维数主要经历了缓慢减小,缓慢增大,快速增大三个阶段。

    • >TE石油、天然气工业
    • 基于坐封受力模型的暂堵球封堵效果影响因素与参数优化

      2024, 24(13):5350-5357. DOI: 10.12404/j.issn.1671-1815.2304148

      摘要 (43) HTML (0) PDF 6.74 M (165) 评论 (0) 收藏

      摘要:暂堵球在射孔孔眼及压裂裂缝中的坐封状态影响其封堵稳定性,暂堵球封堵效果决定暂堵转向压裂技术的成败。通过建立暂堵球坐封受力计算模型,研究了压裂液排量、密度、暂堵球及孔眼参数对暂堵球坐封受力状态及其封堵效率的影响,实验模拟了不同射孔参数、压裂排量及暂堵球/压裂液性能对封堵效果的影响。结果表明:暂堵球受拖拽力、脱离力及持球力随压裂液排量的增加而增大,暂堵球更易坐封;压裂液及暂堵球密度对暂堵球坐封封堵效率影响不大;暂堵球粒径大于孔眼直径时,暂堵球坐封封堵效率随粒径增加而增大,当暂堵球直径小于孔眼直径时,暂堵球不容易坐封;射孔孔眼数增加影响暂堵球坐封封堵效率。实验评价暂堵球最佳直径为9.0mm,最佳泵送排量>4.0 m3/min,有助于提高暂堵球坐封成功率,增强暂堵压裂设计的可靠性。

    • 变系数的强反射分离技术及应用

      2024, 24(13):5358-5363. DOI: 10.12404/j.issn.1671-1815.2301374

      摘要 (22) HTML (0) PDF 10.84 M (151) 评论 (0) 收藏

      摘要:基于地震多子波分解的强反射识别与分离技术已广泛应用于地震解释性处理环节中,该技术能够去除强屏蔽影响,提高隐蔽储层的识别精度。针对多子波分解技术在分解效率和分解精度上的问题,引入地震信号的瞬时特性作为初始值,根据小波参数之间的关系减少局部扫描参数,提出了一种三参数快速子波分解技术提高了子波分解精度和效率。通过模型正演分析了地层厚度与强屏蔽能量的关系,建立了地层厚度与分离系数的关系,探索了一种变系数的强反射分离应用思路。将新技术和新思路应用于实际地震数据,分离结果削弱了强屏蔽的影响,突出了隐蔽储层的有效信号,提高了储层预测精度;由于强反射分离过程充分考虑了不同厚度的煤层与分离系数的关系,分离结果更加符合实际地质情况。

    • 鄂尔多斯盆地中东部石炭纪本溪组致密砂岩储层含气性测井综合评价

      2024, 24(13):5364-5371. DOI: 10.12404/j.issn.1671-1815.2211611

      摘要 (30) HTML (0) PDF 18.33 M (178) 评论 (0) 收藏

      摘要:鄂尔多斯盆地中东部石炭纪本溪组致密砂岩粒度较细,泥质含量较高,孔隙度低、渗透率极差,使测井对其含气性的解释难度增大。基于化验分析资料,重点应用核磁共振、阵列声波、阵列感应等成像测井资料,结合常规测井,建立了4类7种方法的本溪组细粒致密砂岩储层含气性测井评价方法研究,利用测井资料综合开展储层含气性的有效识别。研究表明,综合运用常规和成像测井,对本溪组细粒致密砂岩储层含气性综合评价提供了更加有效的途径。开展本溪组细粒致密砂岩储层含气性测井综合评价研究,对煤系致密砂岩气的勘探和开发具有重要的理论意义和应用价值

    • 岩心油水两相渗流启动压力梯度实验研究

      2024, 24(13):5372-5380. DOI: 10.12404/j.issn.1671-1815.2304004

      摘要 (27) HTML (0) PDF 4.05 M (153) 评论 (0) 收藏

      摘要:为了搞清油藏储层油水两相渗流启动压力梯度特点及其影响因素,对不同渗透率岩心水驱油两相渗流的启动压力梯度进行了室内实验测定,根据实验现象和实验结果,分析了产生启动压力的岩心孔隙内部的阻力效应。研究结果表明:气体渗透率小于50×10-3μm2的低渗岩心具有较大的启动压力梯度,且随渗透率降低,启动压力梯度快速增加,岩心内含水饱和度越高,启动压力梯度越大;气体渗透率大于50×10-3μm2中高渗岩心启动压力梯度随渗透率变化不大,且数值较小,随岩心含水饱和度增加而降低;产生启动压力的阻力效应大小和岩石的润湿性、毛管压力、微观孔隙的油水分布状态、固液界面张力及孔喉半径有关。对于低渗透油藏,岩心的润湿指数越大,含水饱和度越高,固液界面张力越大,所产生的油水两相阻力效应越大,岩心启动压力梯度就越大。

    • >TM电工技术
    • 模糊自适应交流异步电机矢量控制

      2024, 24(13):5381-5387. DOI: 10.12404/j.issn.1671-1815.2303884

      摘要 (38) HTML (0) PDF 4.65 M (149) 评论 (0) 收藏

      摘要:为提升传统交流异步电机矢量控制系统的控制效果,解决由交流电机特性带来的响应速度慢和稳态抖动等问题,设计了一种模糊自适应矢量控制系统,对传统的矢量控制系统进行改进,设计了按转子磁场定向的四闭环矢量控制系统,并且针对传统矢量控制的稳态波动问题,加入了设计的定值控制器。在MATLAB/Simulink中搭建了仿真系统,为使实验结果更贴合实际,设计了交流异步电机所使用的整流逆变电路。仿真实验结果表明:该控制系统的动态性能更好,响应速度更快,且提升了抵抗负载的能力,具有更强的自适应性和鲁棒性。

    • 基于改进布谷鸟算法结合电导增量法的最大功率点追踪

      2024, 24(13):5388-5395. DOI: 10.12404/j.issn.1671-1815.2302828

      摘要 (33) HTML (0) PDF 6.92 M (147) 评论 (0) 收藏

      摘要:动态遮阴下,光伏阵列的输出P-U曲线会出现多个功率极值点,传统最大功率点追踪会陷入局部最优。为此,本文提出基于自适应差分进化的改进布谷鸟(ICS)算法与电导增量法(INC)相结合的复合算法(ICS-INC)。该算法提出自适应抛弃概率和自适应步长因子,结合差分变异进行随机偏好游走,使算法的搜索开发能力得到提升,避免陷入局部最优。通过改进Lévy飞行公式减小其随机性,减小算法的迭代次数来缩短跟踪时间,由INC实现局部快速搜索,稳定输出最大功率。仿真结果表明,与其他算法相比,该算法的追踪速度,全局搜索性以及环境变化的适应能力均得到提升。

    • 基于CEEMD-LSTM光伏短期功率预测

      2024, 24(13):5396-5405. DOI: 10.12404/j.issn.1671-1815.2305160

      摘要 (35) HTML (0) PDF 4.49 M (167) 评论 (0) 收藏

      摘要:为解决传统机器学习方法在面对多变的环境因素和不平稳序列时导致光伏功率预测精度低的问题,本文提出一种基于完全经验模态分解(Complete Ensemble Empirical Mode Decomposition , CEEMD)和长短期记忆神经网络(Long Short-Term Memory , LSTM)相结合的光伏短期功率预测模型。首先充分考虑影响光伏出力的太阳辐照度,相对湿度,大气压力和空气温度4种环境因素,通过CEEMD将气象因素特征曲线分解为多模态特征数据,准确捕捉其不同的时间尺度和频率特征,进而充分保留环境数据的不平稳特征。在此基础上,利用LSTM网络对多模态特征数据进行时间序列建模,旨在保留时间序列的季节性和不平稳特征,为后续建模提供更准确的输入特征。最后,通过对分解后的信号开展训练,根据输入数据的变化自适应调整预测模型参数,迭代生成特定场景下的预测模型,从而灵活应对实时环境变化,得到相应功率预测结果。本文在海南一孤立海岛分布式光伏电站37kW子阵的8个月气象和功率数据集进行验证,实验结果表明,所提方法在保留环境数据细节和局部特性上具有显著优势,在不同气象条件均具有良好的自适应性,有效提高了光伏短期功率预测精度。

    • 架空输电线路非平稳台风风场数值模拟与验证

      2024, 24(13):5406-5414. DOI: 10.12404/j.issn.1671-1815.2305660

      摘要 (18) HTML (0) PDF 8.39 M (137) 评论 (0) 收藏

      摘要:为了实现架空输电线路非平稳台风风场模拟,考虑非平稳脉动风场的紊流强度和阵风因子特性及其影响,提出了一种架空输电线路非平稳台风风场的模拟方法。首先利用Spline插值方法生成时变平均风速,采用更新时变平均风速的谐波合成法模拟脉动风速,然后基于三向风谱功率密度函数,构建了台风风场的时变功率谱,计入风场空间上的相关性,获取了调制进化功率谱,并与模拟台风功率谱比较;最后以某架空输电线路为例,验证了台风模拟方法的合理性。研究结果表明:随着基本时距的增加,台风的非平稳因素所占比重越大;本文提出的输电线路非平稳台风模拟方法合理有效。

    • >TN电子技术、通信技术
    • 基于密度峰值聚类的宽角域散射中心聚类

      2024, 24(13):5415-5420. DOI: 10.12404/j.issn.1671-1815.2303297

      摘要 (23) HTML (0) PDF 6.96 M (137) 评论 (0) 收藏

      摘要:宽角域合成孔径雷达(Wide-Angle Synthetic Aperture Radar, WA-SAR)有着更广泛的角度覆盖范围,基于此得到的宽角域散射中心(Wide-Angle Scattering Centers, WA-SCs)包含了目标物体更加丰富的电磁散射特征,这对雷达的目标建模、目标识别等有着重要的意义。为了克服WA-SCs数据维度高、所含信息复杂的特点,并从中提取出所需的目标物体特征,本文采取密度峰值聚类(Density Peak Clustering, DPC)算法研究WA-SCs。基于SLICY模型数据,从聚类内部评价指标、聚类可视化和算法自动化程度三个方面,将本文算法与经典的KMeans、DBSCAN和MeanShift算法进行了对比实验。结果表明,DPC算法具有自动化程度高、高维数据适应性强、聚类精度高等优点,有望为后续的一系列基于WA-SCs的目标建模、目标识别等工作提供技术支撑。

    • >TP自动化技术、计算机技术
    • 基于改进A*算法的燃气微泄漏四足巡检机器人路径规划

      2024, 24(13):5421-5426. DOI: 10.12404/j.issn.1671-1815.2303964

      摘要 (35) HTML (0) PDF 14.84 M (165) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对四足机器人在城市燃气微泄漏巡检中路径规划的需求,提出了一种基于改进A*算法的四足机器人燃气巡检路径获取方法。首先,采用网格法构建了四足机器人的二维工作地图。然后改进A*算法的启发函数,引入了自适应调整策略,让搜索节点减少且路径更不易陷入局部最优。最后从路径长度、平均搜索时间、搜索节点个数三个性能方面进行评估,改进A*算法达到了预期效果。使用Matlab2016b作为仿真软件,仿真结果显示,改进A*算法完成了寻路任务。与经典A*算法相比,改进算法的平均搜索时间降低了52.13%,搜索节点个数减少了30.23%。该算法在尺寸200×200以下地图的路径规划中具有较高的搜索效率。

    • 基于四叉树扇形层值聚类的无人船障碍物检测

      2024, 24(13):5427-5435. DOI: 10.12404/j.issn.1671-1815.2304084

      摘要 (20) HTML (0) PDF 9.34 M (143) 评论 (0) 收藏

      摘要:为了实现无人船自主导航过程中对障碍物的精确检测,提出了一种基于四叉树扇形层值聚类的无人船障碍物检测方法。首先基于四叉树扇形划分进行障碍物点云数据地检索,并剔除扇形象限内不可信数据;然后利用所获得的四叉树层值来求取全局密度距离,进而获得层值阈值,以此来对不规则多线形障碍物特征进行检测;最后通过建立数据点之间的空间拓扑关系来求取参考距离,并以参考距离为基准对障碍物点云数据进行聚类判定,提高聚类分割准确性。多线形障碍物特征识别性能测试及水面无人船障碍物检测实验结果表明,相较于其他密度聚类算法,在正检率、误检率和漏检率性能指标方面,前者测试中文中算法分别平均下降了9.86%、5.04%、3.10%,后者测试中文中算法分别平均下降了10.50% 、6.97%、2.95%。

    • 基于生成式对抗网络和改进区域建议网络的输电线路杆塔缺陷检测方法

      2024, 24(13):5436-5442. DOI: 10.12404/j.issn.1671-1815.2304652

      摘要 (30) HTML (0) PDF 4.47 M (58) 评论 (0) 收藏

      摘要:为了减少输电线路杆塔缺陷检测过程中受噪声信号和装置性能等因素的干扰,提高输电线路杆塔缺陷检测的正确率和检测效率。提出一种基于生成式对抗网络(Generative Adversarial Networks, GAN)和改进区域建议网络(Region Proposal Network,RPN)的输电线路杆塔缺陷检测方法。采用GAN采集输电线路杆塔的显著性图像,并利用半软阈值函数模型剔除图像中的噪声,避免噪声对缺陷检测过程产生影响。通过随机森林决策树提取输电线路杆塔图像的轮廓特征,基于多尺度算法对RPN进行改进,将特征输入到改进RPN模型中,通过缺陷的定位、分割完成输电线路杆塔的缺陷检测。试验结果表明,所提方法的输电线路杆塔缺陷检测正确率较高,具有较好的缺陷检测效果和检测效率,从而有利于提高输电线路杆塔缺陷检测的质量,减少电力事故的出现。

    • 低本高效人脸识别系统设计的汽车记忆座椅模块开发

      2024, 24(13):5443-5449. DOI: 10.12404/j.issn.1671-1815.2305120

      摘要 (23) HTML (0) PDF 5.61 M (70) 评论 (0) 收藏

      摘要:近年来,记忆座椅作为一种新型的座椅形式,因其简便的操作过程收到广大消费者的青睐。但是目前国内外绝大多数的记忆座椅仍然面临着成本高、调节准确度低的问题。为改善车主的使用体验,本研究提出一种座椅自适应调节电控模块,基于人脸识别技术,通过更加简洁高效的代码使得操作更加便捷、调节更加准确。首先,通过单片机使用OpenCV确定最佳人体识别方案;然后运用MCU自动控制技术进行座椅控制系统的电路设计及电控程序的编写;最后使用STM32单片机运行电控模块并进行验证,识别成功率达92%。研究结果显示,该人脸识别系统在保证了识别准确率的同时控制了成本,结合汽车中的记忆座椅后对于简化座椅调整流程、改善用户实际体验效果具有实际意义。

    • 考虑平行系统特征的双活调度系统的设计与应用

      2024, 24(13):5450-5456. DOI: 10.12404/j.issn.1671-1815.2303483

      摘要 (23) HTML (0) PDF 3.75 M (57) 评论 (0) 收藏

      摘要:为提高电网运行的稳定性,需要构建稳定可靠的电网调度系统,现提出一种考虑平行系统特征的双活调度系统。通过构建主备两个数据中心,平常根据应用业务量在主备调间进行调整,实现对资源的充分利用。发生故障时,另一个正常运行的中心将承担所有业务。并将平行系统视为电网虚拟运行系统,将真实与虚拟系统结合后得到电网双活调度系统,并具有管理和控制模块、实验和评估模块、学习和培训模块等功能。该系统通过对数据进行初始化处理,计算出电力分配结果,建立双层任务调度模型,利用遗传算法求解模型,从而实现双活调度系统的优化调度。对系统进行试验测试,试验结果表明:本文设计系统所提方法达到最优分配值所需时间短、效率高、电网信息调度总量大,调度能力强,调度信息的安全性高。说明所设计的双活调度系统具有可行性,利于区域电网的优化调度。

    • 基于SnowNLP的微博网络舆情分析系统

      2024, 24(13):5457-5464. DOI: 10.12404/j.issn.1671-1815.2305217

      摘要 (45) HTML (0) PDF 3.70 M (129) 评论 (0) 收藏

      摘要:随着微博、抖音、贴吧等新兴网络社交媒体的发展,大量用户开始喜欢使用这些平台进行发布和获取信息,因此累积了大量舆情数据。为了能够及时监测网络舆论动向,更好的维护互联网的安全运营和网络安全,针对实时微博数据,研究设计了一种基于SnowNLP的微博网络舆情分析系统。该系统由舆情数据采集、舆情数据分析和舆情数据可视化组成,能够实现微博数据文本挖掘、网络舆情数据情感分析、舆情数据与关键词匹配结果统计等功能,并能够对微博内容情感分析结果、用户等级、内容分词结果等进行可视化展示。实验测试结果表明:本系统功能运行正常,同时验证了设计方案的可行性和有效性。系统在网络舆情监测领域具有重要的应用价值。

    • 基于双目视觉的部分遮挡行人检测算法

      2024, 24(13):5465-5472. DOI: 10.12404/j.issn.1671-1815.2304613

      摘要 (28) HTML (0) PDF 7.50 M (73) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对行人被障碍物部分遮挡导致的检测准确率降低问题,本文提出了基于多特征融合的树形路径半全局立体匹配的部分遮挡行人检测算法。本方法使用SLIC算法进行超像素分割,提升行人的轮廓信息,并使用多特征融合的树形路径半全局立体匹配算法生成深度图;对行人信息和背景信息及障碍物信息使用自适应分割算法进行分离,获取感兴趣区域;将感兴趣区域放置在行人特征明显且稳定的头肩部,进行感兴趣区域的约束;使用降维HOG进行特征提取并生成样本集,训练SVM分类器,最终实现部分遮挡的行人检测。实验表明,本文算法与其它行人检测算法相比,在行人部分遮挡场景下,有着更高的行人检测准确率,证明本文算法的有效性。

    • >TQ化学工业
    • 发泡陶瓷有约束轴向压溃特性及泊松比测量

      2024, 24(13):5473-5479. DOI: 10.12404/j.issn.1671-1815.2306055

      摘要 (22) HTML (0) PDF 4.43 M (61) 评论 (0) 收藏

      摘要:为了揭示发泡陶瓷的力学特性,进一步验证塑性变形特征,对发泡陶瓷进行有约束轴向压溃实验。针对有约束实验中柱形压头固定和柱形压头与约束套筒共轴的问题,优化设计了一套简单实用的实验装置,包括简单夹具固定柱形压头,止推轴承钢保持架叠放垫片实现柱形压头和不锈钢套筒在实验过程中实时共轴。在有约束和无约束实验条件下,分别得出两组不同密度发泡陶瓷的屈服极限和弹性模量。根据平均屈服极限由经验公式间接计算出较小的泊松比,分别为0.100 9和0.073 45。对两组样品无约束组和有约束组屈服极限和弹性模量进行两组样品t检验,检验结果表明在统计学意义上发泡陶瓷的泊松比可能为0。

    • >TU建筑科学
    • 面向制造与装配的设计的装配式竖向预制混凝土构件参数化设计与应用

      2024, 24(13):5480-5490. DOI: 10.12404/j.issn.1671-1815.2305305

      摘要 (33) HTML (0) PDF 14.20 M (75) 评论 (0) 收藏

      摘要:装配式建筑设计、生产过程存在标准化程度低、数据联系较差等诸多问题。本文引入制造业中面向制造与装配(DFMA)的产品设计理念,研究了装配式建筑竖向PC构件的快速建模与深化设计应用。通过对某建筑企业大量装配式建筑项目PC构件深化设计图纸的梳理分析。分析图纸中构件组成规律,创新性的将PC构件二次拆分为模块。分析模块的种类、组合规律、数据架构等,形成模块的设计标准。将设计标准融入到BIM软件中,并开发相应的工具软件实现模块的快速建模。以软件创建的参数化标准模块为基础,以关联、匹配、调取、组合、拆解的关键技术实现PC构件的深化设计与工厂的制造联系。最后,通过实际工程案例进行测试对比。结果表明,竖向PC构件的建模速度提升70%、深化设计效率提升约80%,深化设计费用节省约80%,实现最小制造成本。该文有助于构建装配式建筑标准化的设计和生产体系,推广少规格多组合的设计方法,强化数据联系,提高装配式建筑的综合效益。

    • 纤维地聚物改性粉质黏土无侧限抗压强度试验研究

      2024, 24(13):5491-5499. DOI: 10.12404/j.issn.1671-1815.2305008

      摘要 (25) HTML (0) PDF 11.17 M (64) 评论 (0) 收藏

      摘要:通过对杭州市某隧道工程开挖产生的废弃粉质黏土添加不同改良剂后开展无侧限抗压强度试验,研究了不同矿渣掺量、矿渣-粉煤灰比例、聚丙烯纤维掺量条件下改良土样的抗压强度特性,并对抗压强度形成的机理进行了分析;同时,基于扫描电镜(Scanning electron microscope,SEM)试验对反应土体孔隙特征的有关指标展开了定量分析。结果表明:在矿渣掺量为12%时UCS值最大,为6738.04 kPa,较素土强度提高80.69 倍;粉煤灰的掺入可提高试样后期强度,在K8F2(矿渣/粉煤灰比例80%:20%)试样中最优;聚丙烯纤维的掺入能有效地改善材料的脆断性能,最优纤维掺量为0.4%。试样孔隙的定向频率在80°~100°区间内分布的概率最大,掺入粉煤灰后定向性较为均匀;孔隙率随着矿渣掺量的增加、地质聚合物中矿渣含量的增多均逐渐减小,在K12(矿渣掺量12%)和K8F2试样中出现最小值;而随着纤维掺量的增加,呈现先降低后升高的趋势,当纤维掺量0.4%时其值最小,为6.204%;孔隙平均直径主要分布在1 μm之内,矿渣掺量增多则小孔隙增多,大孔隙减少;孔隙丰度主要分布在0.4~0.6区间,孔隙形状主要为椭圆。

    • 干湿循环作用下伊犁黄土的强度及微观特性

      2024, 24(13):5500-5510. DOI: 10.12404/j.issn.1671-1815.2305268

      摘要 (26) HTML (0) PDF 24.43 M (81) 评论 (0) 收藏

      摘要:为探讨干湿循环作用下伊犁黄土的强度劣化规律和微观结构特性,进行了五种干湿循环路径下的三轴剪切试验及扫描电镜测试,分析了不同干密度、干湿循环幅度和次数对伊犁黄土抗剪强度的影响和微观孔隙分布的演化规律,并进行了宏观强度和微观孔隙损失机制之间的探讨。结果表明:干湿循环幅度越大、循环次数越多,伊犁黄土抗剪强度的衰减速度越快,衰减幅度越大,原状土在5次干湿循环后的三轴剪切强度接近重塑黄土;同种干密度的伊犁黄土的黏聚力随循环次数的增加而降低,同一干湿循环路径下干密度为1.55g/cm3时,伊犁黄土的黏聚力劣化最显著,而干湿循环对内摩擦角有轻微影响。另外黏聚力的劣化与孔隙面积比和孔隙特征参数的变化有关,干湿循环后孔隙面积比和孔隙特征参数增加率越大,黏聚力劣化越明显;内摩擦角的变化与孔隙分形维数的变化趋势相近,但变化不显著。

    • 无筋钢纤维混凝土管片正截面结构设计方法

      2024, 24(13):5511-5515. DOI: 10.12404/j.issn.1671-1815.2303402

      摘要 (22) HTML (0) PDF 3.07 M (60) 评论 (0) 收藏

      摘要:为完善无筋钢纤维混凝土管片的设计方法,加速其在城市轨道交通中的应用,提出一种新的无筋钢纤维混凝土管片正截面结构设计方法。根据已有对钢纤维混凝土本构关系的研究成果,依据地铁管片的受力特点,分析了影响地铁管片正截面承载力的主要因素。依据无筋钢纤维混凝土管片极限拉应变与钢筋混凝土的极限拉应变不在一个数量级上的差异,结合现行混凝土规范,采用平面假设,把应力和应变作为无筋钢纤维混凝土管片设计的特征值;用钢纤维混凝土应变的取值范围对应不同的设计工况,将不同工况下的无筋钢纤维混凝土管片的设计验算结果归结到同一张应力应变图中。论述了采用轴力-弯矩包络图进行正截面设计验算的主要流程,并通过一个工程实例展示不同工况下无筋钢纤维混凝土轴力-弯矩包络图的相互关系。计算结果表明:在正常使用极限状态下,强度是影响承载能力的主要因素;而承载能力极限状态下,特别是偶然荷载作用下,无筋钢纤维混凝土的韧性是影响承载能力的主要因素。

    • 急速增湿条件下湿陷性黄土中桩基的承载性状

      2024, 24(13):5516-5524. DOI: 10.12404/j.issn.1671-1815.2304603

      摘要 (15) HTML (0) PDF 9.61 M (70) 评论 (0) 收藏

      摘要:入渗增湿条件下,湿陷性黄土地区中桩基的承载性状会因桩周土基质吸力减小和湿陷变形而显著劣化,进而诱发一系列的工程问题。为了研究浸水前后湿陷性黄土中桩基承载性状的变化规律,进行模型桩的入渗试验,同时对桩周土体的变化(包括沉降、体积含水率、基质吸力)以及桩基承载性状的变化(包括桩顶沉降、桩侧摩阻力和桩端承载力)进行监测。将入渗过程中桩周黄土基质吸力变化与桩基承载性状的变化相关联,从非饱和土力学的角度阐明入渗前后桩基承载性状的变化规律和变化机理。研究结果表明,入渗过程中的桩顶沉降和桩端承载力不断增加,桩身轴力大致呈“ D ”型分布,最大轴力出现在入渗过程中。入渗过程中桩周黄土的基质吸力减小,产生湿陷变形,使桩侧摩阻力大小和方向发生改变,进而导致桩基承载性状的变化。基于非饱和土力学原理对传统的剪切位移法进行简化和修正,提出考虑桩周黄土湿陷变形影响的单桩沉降预测模型,并结合试验结果对理论模型进行验证。本文的研究成果有助于进一步完善复杂环境荷载作用下湿陷性黄土地区的桩基设计理论和工程性状评估。

    • >TV水利工程
    • 基于随机森林预测的矩形消力井体型

      2024, 24(13):5525-5530. DOI: 10.12404/j.issn.1671-1815.2302853

      摘要 (23) HTML (0) PDF 3.58 M (60) 评论 (0) 收藏

      摘要:泄水建筑物出口无法正对河道,地形条件难以满足传统底流消能的池长要求时,增加池深与池宽形成矩形消力井是一种可行的选择。基于水工模型试验数据,通过随机森林算法底板动水压强预测模型,研究入射水流动能变化条件下的矩形消力井体型。成果表明:(1)预测模型可以得到矩形消力井几何边界重要程度,从大到小依次为井深、井长、井宽;(2)进而给出了不同傅汝德数入射水流适宜井宽条件下,底板动水压强能够满足消能要求的井深、井长组合关系。(3)在分析入射水流动能(傅汝德数)所对应的多组消能水体容积基础上,得出了满足消能效果的最小消能水体容积和边界取值。

    • >U交通运输
    • 考虑乘客滞站的相交线路公交时刻表优化模型

      2024, 24(13):5531-5537. DOI: 10.12404/j.issn.1671-1815.2302211

      摘要 (24) HTML (0) PDF 3.46 M (58) 评论 (0) 收藏

      摘要:为了分析公交线路发车时刻优化问题,本文以相交且发生换乘的两条公交线路作为研究对象,在考虑乘客滞站的前提下,以候车总时间、换乘等待时间和非换乘乘客候车时间最短为目标函数,构建公交时刻表优化模型。并选择了呼和浩特市4路公交“金隅环球中心至医科大学附属医院”段、78路“呼市公交公司至赛罕区教育局”段两条线路作为研究对象,利用构建的优化模型通过遗传算法进行求解。结果显示:应用本文提出的公交时刻表优化方案,乘客换乘等待时间和乘客总候车时间分别节省了18.1%和10.7%。可见,本文提出的优化模型可以有效提高相交线路的运行效率。

    • 基于时空特征组合模型的转辙机故障诊断

      2024, 24(13):5538-5545. DOI: 10.12404/j.issn.1671-1815.2304674

      摘要 (25) HTML (0) PDF 7.00 M (92) 评论 (0) 收藏

      摘要:为解决转辙机故障诊断领域中存在的单一特征信息提取不足、单一诊断方法难以避免因方法局限性造成的分类误差,同时其存在一定程度的过拟合,以及泛化能力、鲁棒性不足的问题,提出了一种基于时空特征组合模型的故障诊断方法。首先,在ZYJ7电液转辙机的8种故障模式和正常模式所对应的油压曲线上提取时频域小波系数作为原始数据集,采用核主成分分析(KPCA)和长短期记忆网络(LSTM)提取其空间、时间特征,之后基于add思想构建时空特征集。其次,对卷积神经网络(CNN)、LSTM两分类器关键参数寻优后分别进行故障诊断,得到各个故障类型的概率值和误差系数。最后,利用误差倒数法对两分类器各个故障类型的概率值赋予权重,得到最终输出结果。仿真结果表明:CNN-LSTM组合模型诊断准确率达98.14%,较单一多层感知机(MLP)、CNN、LSTM模型准确率分别提升7.40%、5.55%、1.85%。可见此方法有效提高了转辙机诊断准确率,为集成学习模型在转辙机故障诊断领域的应用提供了一种思路。

    • 基于模型试验和数值模拟的土工格室加固高填路堤稳定性:以新疆G216线民丰段为例

      2024, 24(13):5546-5554. DOI: 10.12404/j.issn.1671-1815.2304385

      摘要 (18) HTML (0) PDF 9.15 M (57) 评论 (0) 收藏

      摘要:为研究土工格室加固高填路堤的稳定性,通过开展室内模型试验,分析了在持续荷载作用下素土边坡和土工格室加固高填路堤边坡的沉降量和最大水平位移;基于室内模型试验,建立有限元模型,分析了不同加固条件下的坡顶沉降量、最大水平位移及土工格室应变,研究了土工格室高度、铺设间距以及不同铺设部位对高填路堤稳定性的影响。结果表明:铺设土工格室能降低边坡土体的沉降量和最大水平位移,进而提高边坡的承载力;素土边坡剪应变自坡顶至坡脚形成贯通的滑移带,铺设土工格室后,滑移带的位置由边坡表层深入坡体内部,且滑移带未完全贯通;增加土工格室的高度,边坡的沉降量和最大水平位移先减小后趋于稳定,安全系数先增大后逐渐平缓;边坡的沉降量、最大水平位移随土工格室铺设间距的增大而增大;减小土工格室铺设间距0.6~0.7倍,最大水平位移降低1.5~2倍,坡顶沉降量减小1.5~1.8倍,安全系数增大1.1~1.3倍。高填土路堤的侧向位移主要发生在边坡底部H/3处,在边坡底部H/3处减小土工格室的铺设间距、增加土工格室的高度能更好约束侧向位移和沉降量,是提高路堤稳定性更为经济合理的加筋方案。

    • 多轮荷载作用下的高模量沥青道面力学响应特性

      2024, 24(13):5555-5565. DOI: 10.12404/j.issn.1671-1815.2303056

      摘要 (12) HTML (0) PDF 13.35 M (76) 评论 (0) 收藏

      摘要:飞机起落架多轮荷载作用下,道面内部应力应变等力学响应将产生叠加与干涉。本文针对高模量沥青机场道面,通过ABAQUS有限元软件开展道面结构力学响应计算,分析飞机多轮荷载对道面力学响应敏感性,研究高模量沥青混合料在机场道面中的应用效果。结果表明:在飞机主起落架的六轮荷载作用下,道面结构层中产生的应力与路表弯沉的峰值最大,且道面的疲劳寿命最小,在进行道面结构计算与材料组成设计时,应以六轮荷载作为最不利荷载工况;机轮荷载分布的对称性越强,结构内应力与路表弯沉的峰值点位置越靠近荷载包围区域中心;沥青道面变形有一定的时间滞后,卸载后路表弯沉不能立即恢复并存在残余变形,且主起落架轮数越多,滞后时间越长,保留的残余变形越大;中面层采用的高模量沥青混合料可降低道面各层拉应力、压应力、剪应力的应力水平,进而有效地减少机场沥青道面轮辙与疲劳开裂。

    • 水泥预加固-人工冻结联合工法加固地层冻胀特性

      2024, 24(13):5566-5576. DOI: 10.12404/j.issn.1671-1815.2302729

      摘要 (16) HTML (0) PDF 15.68 M (55) 评论 (0) 收藏

      摘要:为研究采用联合工法施工,能够有效控制土体冻胀位移的施工参数,本文以广州地铁十四号线某联络通道冻结工程为背景,通过有限元软件建立联络通道冻胀位移场三维数值模型,研究了盐水温度和水泥掺量对土体冻胀位移的影响,并计算不同冻结壁厚度下地表冻胀位移量以及联络通道开挖土体的塑性区域,在满足施工安全的前提下,进一步对冻结壁设计参数进行优化,以减小土体冻胀位移。结果表明:采用水泥预加固-人工冻结联合工法施工,当水泥掺量设定为12%,盐水温度控制在-25℃~-31 ℃时,积极冻结末期,地表冻胀位移能够满足工程监测要求;水泥掺量设定为12%,冻结壁厚度设定在1.8m,盐水温度控制在-31 ℃。可见相对于原施工方案,采用联合工法施工,积极冻结末期地表冻胀量减小了73%。

    • 新建隧洞下穿爆破对公路隧道结构的影响: 以温州市瓯江引水工程为例

      2024, 24(13):5577-5582. DOI: 10.12404/j.issn.1671-1815.2306443

      摘要 (28) HTML (0) PDF 9.03 M (66) 评论 (0) 收藏

      摘要:为了探寻爆源逐步接近既有隧道情况下衬砌受爆破振动的响应规律、爆破荷载作用下的应力分布状态,结合温州市瓯海区西山隧洞工程,根据施工现场爆破监测数据和数值模拟结果对新建隧道爆破施工时相交隧道的安全性进行研究,研究结果表明振速主要受到爆心距和装药量的影响:爆心距越小装药量越大,振速峰值越高;爆心距决定隧道衬砌合速度峰值发生位置;衬砌合速度峰值位置同时是最大拉应力点;随爆心距的缩进,危险点从拱腰位置移动到拱脚。

    • 道面平整度对湿滑道面-飞机轮胎相互作用影响分析

      2024, 24(13):5583-5594. DOI: 10.12404/j.issn.1671-1815.2305324

      摘要 (12) HTML (0) PDF 9.38 M (58) 评论 (0) 收藏

      摘要:湿滑条件下,跑道不平整使积水厚度随道面起伏而变化,影响飞机起降安全。因此,引入国际平整度指数IRI,搭建基于IRI指数的轮胎—积水—道面有限元模型,通过仿真模拟,分析不同IRI指数的道面对飞机临界滑水速度的影响;结合IRI指数,对比不同飞机轮胎速度、积水厚度条件下道面视摩擦系数较平整道面的降低幅度,分析IRI指数对道面摩擦性能的影响;并依据某机场视摩擦系数实测试验结果,对仿真实验结果进行修正,探究IRI指数对飞机刹车效应的影响。结果表明:道面平整段积水厚度一定时,飞机临界滑水速度随IRI指数增加而降低,当IRI=5时,飞机临界滑水速度较平整道面降低约30%;飞机轮胎速度一定时,视摩擦系数随道面平整度等级降低而减小,IRI=5时,视摩擦系数较平整道面降低幅度高达98%,严重影响飞机运行安全;道面平整度等级为“好”时,相同平整度段积水厚度下,飞机轮胎与道面视摩擦系数随IRI指数的增加而减小;综合考虑IRI指数和经试验数据修正后的视摩擦系数对飞机刹车效应产生的影响发现,随着平整度指数与平整段积水厚度逐渐增加,飞机刹车效应会产生降级。国内某机场道面在1.5

    • 基于融合多尺度多通道特征的深度监督网络实现裂缝检测

      2024, 24(13):5595-5603. DOI: 10.12404/j.issn.1671-1815.2302813

      摘要 (25) HTML (0) PDF 10.63 M (88) 评论 (0) 收藏

      摘要:尽管卷积神经网络浅层特征可蕴含一些细节信息,但也包含大量噪声。对于宽裂缝,浅层信息则作用不大。因此,本文提出了一个基于VGG16骨架并融合深层特征的FCN分割网络,并在每层加入侧边输出以直接监督模型。此外,我们还采用了一种名为Focal Loss的损失函数来解决数据集本身正负样本分类不平衡的问题。这种多尺度多通道深层特征与独特的损失函数融合应用,使网络具备很强的抗干扰性和更快的收敛速度。在DeepCrack数据集上,本文提出的深层特征融合网络(Deep Feature Fusion Network,DFFN)与HED、FCN和DeepCrack相比,表现出更好的性能和更快的推理速度。

    • >V航空、航天
    • 基于动网格技术的抛鸟运动轨迹分析

      2024, 24(13):5604-5610. DOI: 10.12404/j.issn.1671-1815.2302136

      摘要 (26) HTML (0) PDF 7.61 M (67) 评论 (0) 收藏

      摘要:发动机吞鸟试验是检验航空发动机安全性和可靠性的重要手段,为了探究在发动机吞鸟试验中,鸟体出膛后飞行轨迹的变化,优化抛鸟策略,采用动网格技术,使用六自由度模型对鸟体出膛后的轨迹进行计算分析,结果表明:鸟体出膛后,其肩部会形成一个高压区域,尾部形成一个低压区域,由此产生气动阻力,在运动方向阻力最大,在飞行过程中阻力会稳定在某一数值;运动方向垂向和横向所受气动力很小,但数值波动较大,且变化无规律;鸟体飞行过程中速度衰减小,弹道平直,可以采用直瞄的方式将鸟体抛向指定的位置。

    • 航空发动机风扇机匣声衬与进气道声衬联合设计方法

      2024, 24(13):5611-5619. DOI: 10.12404/j.issn.1671-1815.2303055

      摘要 (15) HTML (0) PDF 7.90 M (72) 评论 (0) 收藏

      摘要:对于现代的大涵道比涡扇发动机,风扇噪声是主要的噪声源。风扇机匣声衬(风扇前)与进气道声衬能显著降低风扇前传噪声。该两段声衬距离接近,所处的声场互相影响,有必要研究风扇机匣声衬(风扇前)与进气道声衬的联合设计方法。本研究首先结合国内外进展,对声衬优化设计方法、声传播计算模型、声源模型、声阻抗模型、代价函数等声衬设计的关键环节进行讨论,并选择合适的方法形成一套完备的声衬设计体系与设计工具。同时,对航空发动机风扇机匣声衬(风扇前)与进气道声衬进行联合设计,得到单自由度与双自由度声衬两套方案,证明该工具的工程可行性与有效性。最后,对两种声衬方案进行了不同方面的评估,包括BPF噪声降噪效果、宽频降噪效果等。评估表明,在该设计思路下,两方案在飞越、边线、进场前两阶BPF噪声都能得到很好的降噪效果,并且双自由度声衬能够在更宽的频率范围内显示出降噪优势。但是,如果代价函数能够进一步囊括声衬的宽频吸声效果,双自由度声衬能够更优的宽频降噪效果。

    • 基于系统工程理论的军民机适航管理差异性分析

      2024, 24(13):5620-5625. DOI: 10.12404/j.issn.1671-1815.2302936

      摘要 (15) HTML (0) PDF 3.40 M (49) 评论 (0) 收藏

      摘要:为科学梳理出军民机适航管理的差异性,提高军民机适航安全性,本文创新性的应用系统工程理论中的IPO模型,将适航管理作为系统工程的一个管理流程,建立基于系统工程理论的适航管理流程IPO模型。利用适航管理流程IPO模型的输入、输出、使能项、控制项、活动五个要素分别开展军民机适航管理差异性分析。军民机适航管理相同点在于两者都是以保障航空发动机的安全性为目标的一种全方位、全过程的过程控制管理。不同点在于安全性目标、管理机构、依据标准/法规体系、标准/法规的可裁剪性、派驻和分工方式、监管方式等方面的管理程度、强制程度不同。本文分析了军机适航管理和民机适航管理存在的具体区别,并为后续军民机适航管理的发展提供参考意见。

    • 基于SSA-SVM的航空电弧故障检测

      2024, 24(13):5626-5633. DOI: 10.12404/j.issn.1671-1815.2306518

      摘要 (12) HTML (0) PDF 3.62 M (70) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对航空线路系统电弧故障隐蔽性高和难以检测的问题,提出一种基于麻雀搜索算法优化支持向量机(Sparrow Search Algorithm Optimization Support Vector Machine,SSA-SVM)的航空电弧故障检测方法。首先采用小波分解对电弧故障电流数据进行分解,小波分解能有效克服经验模态分解时存在的模态混叠问题。再从信号无序度的角度对电流分量提取能量熵、模糊熵与近似熵,并构造特征向量。然后,使用麻雀搜索算法对支持向量机的权值进行优化,得到最优的权值,最后用训练好的支持向量机对测试样本进行分类。为了验证所提方法的有效性,搭建电弧实验平台,模拟航空线路系统电弧故障的产生,分别采集交流串联正常和电弧故障电流数据,应用本文提出的SSA-SVM算法进行电弧故障检测,结果表明,该方法能较好地识别出电弧故障,检测准确率达到99.5%,相比于粒子群算法或遗传算法优化的支持向量机对电弧故障的检测准确率分别高出2.5%和2%。

    • 基于心率变异性的飞行员脑力负荷特征

      2024, 24(13):5634-5641. DOI: 10.12404/j.issn.1671-1815.2302452

      摘要 (27) HTML (0) PDF 3.69 M (63) 评论 (0) 收藏

      摘要:探索五边飞行不同阶段飞行员脑力负荷水平,寻找表征脑力负荷的心电指标。对飞行学员展开五边飞行任务的六自由度模拟飞行实验,测量飞行过程中的脑力负荷水平,采集不同飞行阶段飞行员心电各指标数据,利用因子分析构建飞行员脑力负荷模型,分析和验证不同飞行阶段飞行员脑力负荷的变化特征。结果表明:相比心率指标,心率变异性指标在测量飞行员脑力负荷时具有更高的信度和效度;起飞和上升阶段的脑力负荷处于较低水平并呈下降趋势;巡航阶段的脑力负荷水平较低且变化趋势平滑;进近着陆阶段的脑力负荷水平最高。此外,突发事件会显著影响脑力负荷,引起飞行员脑力负荷的显著增加。

    • >X环境科学、安全科学
    • 内陆河流域浮床植物根际微生物群落特征与比较

      2024, 24(13):5642-5651. DOI: 10.12404/j.issn.1671-1815.2305291

      摘要 (27) HTML (0) PDF 10.04 M (72) 评论 (0) 收藏

      摘要:为研究内陆河流域不同浮床植物的根际微生物群落结构、多样性、潜在生态功能及其差异,采集了位于沱江二级支流赤水河生态浮床上的风车草(Cyperus involucratus)、黄菖蒲(Iris pseudacorus)、再力花(Thalia dealbata)、鸢尾(Iris tectorum)、美人蕉(Canna indica)、梭鱼草(Pontederia cordata)6种植物生长旺盛时期的根系样本,通过细菌16sRNA片段高通量测序和生物信息学手段,分析了微生物群落结构组成、生物多样性以及潜在的生态功能。结果表明,变形菌门(Proteobacteria)在6种浮床植物根际细菌中占绝对优势,丰度达47.5% - 72.2%,在植物生长环境较为相似且空间距离较近的情况下,不同浮床植物根际微生物属水平优势种群丰度差异仍较大。微生物群落多样性由大到小依次为鸢尾、美人蕉、黄菖蒲、风车草、再力花、梭鱼草,同科同属的黄菖蒲和鸢尾根际细菌组成相对较为相似。风车草根际硝化/反硝化功能菌群丰度更高,梭鱼草根际芳香族化合物降解功能菌群丰度显著高于另外5种植物。根长、株高和生物量更大的植物根际微生物中芽殖杆菌属丰度显著更高,植物生长指标与部分根际细菌氮转化存在正相关关系。研究结果可为浮床植物根际微生物群落研究和生态浮床的建设优化提供参考。

    • 基于最大熵模型的城市内涝风险预测: 以北京市主城区为例

      2024, 24(13):5652-5661. DOI: 10.12404/j.issn.1671-1815.2304601

      摘要 (16) HTML (0) PDF 9.85 M (68) 评论 (0) 收藏

      摘要:随着全球气候变化和城市化发展,城市内涝频发且严重影响城市发展,研究内涝影响因素,进行内涝风险评估对防灾减灾具有重要意义。以北京市主城区为研究区域,获取内涝空间数据和影响因子数据,采用MaxEnt模型进行探究,识别内涝潜在风险区和分析影响因子与内涝风险的关系,结果表明:(1)影响内涝风险的主导因子为离立交桥的距离、建筑密度、不透水面比例、人口密度、暴雨持续时间、NDVI;(2)研究区内超过24.6%区域范围都处于内涝风险区,高风险区总面积约为40.17 km2,中风险区的总面积约为298.09 km2较低风险与低风险区面积分别为423.75 km230.53 km2;(3)各区内涝点分布数量大小关系为丰台区>海淀区>朝阳区>石景山区>西城区、东城区;历史内涝点在空间分布上具有“南密北疏,西密东疏”的分布格局与“多核中心,次中心团带连接”的特征;(4)对风险评估结果进行空间自相关分析发现风险概率在丰台区中部,海淀区东北部、南部,石景山区东部地区呈高—高聚集,表明该区域在未来可能会受到周围区域的影响而发生内涝灾害,要高度关注该区域实现精准防控。相关成果为城市进行基础设施完善改造、潜在内涝积水点防治、制定应急减灾预案和应对措施等方面提供一定参考。

    • 广西思的河流域重金属污染物溶质运移模拟

      2024, 24(13):5662-5673. DOI: 10.12404/j.issn.1671-1815.2302873

      摘要 (32) HTML (0) PDF 17.64 M (176) 评论 (0) 收藏

      摘要:为评价广西阳朔县思的河流域矿区的重金属污染情况,将流域水文模型ArcSWAT与地下水模型GMS (Groundwater Modeling System) 中MT3DMS溶质运移模块相结合,定量分析污染物锌和镉的迁移过程,为进一步的治理措施提供参考依据。结果表明:(1)采用ArcSWAT和GMS可以更准确地确定垂向入渗量,从而准确进行地下水数值模拟。(2)在没有防治措施的情况下,矿井废水对地下水环境造成较大的污染威胁:尾砂矿矿洞出水口水样中锌和镉的含量分别为18.62mg/L和0.096 mg/L,是流域重金属污染的源头。模拟期20 a内,锌和镉的污染晕分别在16 d和44 d之后到达河流,前端最远距离污染晕中心分别为2 303.75 m和1 887.04 m,两端最长处为3 159.57 m和2 478.57 m,最宽处分别为1 533.54 m和1 128.36m。锌和镉进入流域的质量分别为3 512.44 g和18.15g,流出流域的质量为1 640.49 g和8.47 g,残留在流域的比例分别为53.28 %和53.33 %。(3)根据已有研究结果表明,龙葵对镉具有较强的富集能力,在植物体中的最高富集量为1 084.4 mg/kg,并对锌具有较强的耐性,富集量也超过1 000 mg/kg。因此,设置一个模拟情景对尾矿库生态修复工程进行评价:以尾矿积水塘中锌含量0.284 mg/L和镉含量0.002 mg/L为替代污染源强,模拟期内,锌沿河谷方向的迁移速度由94.38 m/a降低至80.78 m/a,最大污染晕面积由3.80 ×10^6m2缩小至2.50×10^6 m2;镉的迁移速度由86.09 m/a降低至69.13 m/a,最大污染晕面积由1.67×10^6 m2缩小至1.29×10^6 m2,说明生态修复工程取得较好效果,建议继续投入建设。(4)根据模拟预测结果,建议在矿洞出水口修建防渗帷幕等防治措施,划分污染防治区,并加强地下水水质监测,同时制定地下水风险事故应急预案,避免污染进一步加剧。

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