2024, 24(19):7941-7955. DOI: 10.12404/j.issn.1671-1815.2305413
摘要:随着监控技术的不断发展,监控摄像头已经被广泛部署到各种场景中。手动检测视频异常情况已经变得不可能。因此,作为智能监控系统核心的视频异常检测技术正在受到广泛关注和研究。随着深度学习的发展,视频异常检测领域取得了显著的成就,并涌现出许多新的异常检测方法。本文将梳理了应用在不同数据类型上的无监督和弱监督视频异常检测学习方法,分析现有方法的贡献,并比较不同模型的性能。此外,还整理了一些常用的和新发布的数据集,并总结了未来工作要面临的挑战和发展趋势。
2024, 24(19):7956-7975. DOI: 10.12404/j.issn.1671-1815.2310137
摘要:轻钢装配式结构施工周期短、抗震节能、可回收利用率高,但也存在热惰性差、重复热桥多、隔振性能差等缺陷。以CNKI数据库筛选出的有关轻钢装配式建筑的383篇文献和Web of Science核心合集的731篇文献为数据来源,利用CiteSpace对发文情况、研究热点及发展趋势进行可视化分析,为以后的相关研究提供参考。综述了包括轻钢龙骨、轻钢轻质混凝土、轻钢框架等在内的典型装配式轻钢结构性能优化设计的研究现状。首先,从整体抗震性能、自攻螺钉连接、龙骨截面及腹板开孔、保温材料及构造角度分析了组合墙体力学性能优化设计的特点、效果和改进思路。之后,从增设保温材料、热桥阻断设计、相变储能应用和接缝密封处理4个方面提出优化墙体热工性能的方法和效果。最后,阐述了围护结构隔绝空气声、结构振动噪声及振动舒适度的优化设计方法,总结了多目标并行优化的研究现状和未来发展方向。
2024, 24(19):7976-7987. DOI: 10.12404/j.issn.1671-1815.2305783
摘要:中国西南地区是地震灾害的频发区,研究该地区的构造变形特征,对认识西南地区地震等灾害的发育机理具有重要意义。大娄山构造带位于四川盆地东南缘,该构造带发育了复杂的构造变形样式,记录了中-新生代以来华南板块构造变形的详细信息。茅台向斜位于大娄山构造带内部,发育了典型的叠加褶皱构造样式,该样式是揭示大娄山构造带中-新生代构造变形特征的关键。在前人研究的基础上,本文通过对茅台向斜的构造解析,认为茅台向斜中-新生代以来经历了三期挤压变形过程。第一期(D1)表现为在侏罗系及其以下地层中发育走向近NE-SW的向斜构造,古应力场反演结果表明受到近NW-SE向挤压作用,结合区域性角度不整合及卷入变形的最新地层,该期构造变形发生于侏罗纪末期,其动力来源于古太平洋板块的俯冲作用。第二期(D2)变形表现为对早期近NE-SW向褶皱构造被NE-SW向挤压作用的叠加改造,古应力场反演结果表明受到NE-SW向挤压作用,结合区域角度不整合特征,该期构造变形发生在古近纪末期,其动力来源于青藏高原初期的向外隆升扩展。第三期(D3)构造变形特征表现为近N-S向挤压构造的发育,结合区域性角度不整合及卷入变形的最新地层,该期构造变形时间为新近纪末期,其动力来源于青藏高原的向东逃逸扩展。
2024, 24(19):7988-7998. DOI: 10.12404/j.issn.1671-1815.2305869
摘要:传统机器学习模型在地下水潜在性预测中,未考虑最优因子组合,会对地下水潜在性制图产生不利影响。为此,提出了遗传算法优化支持向量机的地下水潜在性预测方法。以云南省彝良县为研究区,从地形、水文、土壤、地质等方面选取了共15个影响因子;考虑模型性能和影响因子的作用,利用遗传优化算法筛选了包含11个影响因子的最优因子组合;然后使用支持向量机方法构建了地下水潜在性预测模型;最后计算了因子优化前后的模型准确度和受试者工作特性曲线下面积(area under curve,AUC),并绘制了模型的受试者工作特性(receiver operating characteristic,ROC)曲线和地下水潜在性预测图。结果表明:因子优化前模型的准确度为0.774,验证集AUC为0.789,因子优化后模型的准确度为0.777,验证集AUC为0.806,分别提高了0.003和0.017。可见,所提方法的准确性、可靠性优于传统的支持向量机法,其结果可以为区域水文地质调查和地下水资源管理与规划提供科学参考。
2024, 24(19):7999-8008. DOI: 10.12404/j.issn.1671-1815.2306201
摘要:近年来,受水库蓄水及降雨等因素影响,造成大量水电站库岸边坡变形加剧,一旦失稳极可能对电站的正常运行造成极大危害。本文选取距HD水电站坝址约6 km,方量约353万立方米的库岸边坡变形体作为研究对象,通过综合采用野外地质精细调查、室内试验、三维数值模拟和理论分析等方法对该变形体的稳定性及成因机制进行深入研究。结果表明:该岸坡变形体基岩以玄武岩、凝灰岩为主,覆盖层总体较薄,主要为碎石土,变形体的持续发育由多因素耦合作用引起;当暴雨或水库蓄水时,变形体有效应力减小,位移量增加,滑面剪应变增量增加且贯通性更好;三维数值模拟结果显示,在天然、暴雨、低蓄水位(1586 m)和高蓄水位(1691 m)工况下的最大变形量分别为33.9 cm、56.2 cm、79.5和88.6 cm;该变形体的发育过程可分为两个阶段,分别是天然情况下的稳定阶段和暴雨或水库蓄水后的加速变形阶段,暴雨和库水位上升是促进该变形体持续变形的主要原因。
2024, 24(19):8009-8017. DOI: 10.12404/j.issn.1671-1815.2304808
摘要:目前,单叶式主动脉瓣(Unicuspid Aortic Valve, UAV)的研究大多集中在对患者的相关疾病进行统计分析,而对其力学性能的研究较少。本文通过COMSOL有限元软件,建立了基于任意拉格朗日-欧拉法的三维UAV流固耦合模型,分析了不同条件下的UAV在整个收缩期的血流动力学特征。首先,通过对Poiseuille流和圆柱体后弹性梁流致振动的仿真,验证了所建立模型和算法的有效性。随后,对UAV问题进行了流固耦合仿真和较为深入地力学性能分析。结果显示,UAV相较于正常主动脉瓣表现为狭窄,具有过高的跨瓣压差以及流体剪切应力;低血流流量下的UAV在具有低血流速度和低跨瓣压差的同时表现为狭窄;钙化程度的加剧会造成UAV再狭窄,形成一个恶性循环。
2024, 24(19):8018-8024. DOI: 10.12404/j.issn.1671-1815.2305383
摘要:为对比分析菱形与非平行空心加压螺钉治疗三种类型(PauwelsⅠ、Ⅱ、Ⅲ)股骨颈骨折在模拟生物载荷下的力学差异。通过使用计算机三维处理软件(Minics、Solideworks、Geomagic)分析临床提供的CT数据进行建模,包括三种类型(PauwelsⅠ、Ⅱ、Ⅲ)及两种不同排列方式的空心加压螺钉模型;导入 Ansys进行网格划分、材料赋值,模拟生理载荷,观察最大形变和内固定的等效应力和剪切应力的方法。对于菱形和非平行空心钉模型,在PauwelsⅠ型(20度)骨折中,最大形变0.5602mm、0.5610mm,最大等效应力23.68Mpa、24.49Mpa,最大剪切应力3.715Mpa、4.160Mpa;在PauwelsⅡ型(40度)骨折中,最大形变0.5620mm、0.5653mm,最大等效应力24.64Mpa、25.32Mpa,最大剪切应力4.540Mpa、5.549Mpa;在PauwelsⅢ型(60度)骨折中,最大形变0.5708mm、0.5723mm,最大等效应力25.91Mpa、26.08Mpa,最大剪切应力6.668Mpa、7.089Mpa。可见在同等受力条件下,菱形空心钉模型的形变更小,内固定所承担的等效应力、剪切力更小,应力分布更为平均,更具有力学稳定性。
2024, 24(19):8025-8035. DOI: 10.12404/j.issn.1671-1815.2303532
摘要:茶树长期宿根连作使得茶园土壤酸化严重、养分失衡,导致茶叶产量和品质下降,制约我国茶产业的可持续发展。对贵州省茶叶主产区17个乡镇21个茶园土壤剖面及相邻林地进行调查取样,分析茶园土壤剖面酸度和养分特征。结果表明:茶园土壤0~20、20~40、40~60 cm三个土层土壤平均pH值为4.28、4.44、4.63,土壤酸化明显,呈现出强酸性至极强酸性的特征;其中,0~20 cm土层土壤酸化最为严重,其土壤pH值<4.5的样品比例高达71.4%,比相邻林地高出23.8%。茶园土壤养分自表层向下逐步降低;与林地比较,表层茶园土壤有机质下降,而全氮、碱解氮明显增加;当pH值<4.5后,除有效铁外,表层土壤其他养分均易流失。与林地比较,茶园土壤交换性酸、交换性铝、交换性氢含量增加,在0~20 cm土层中含量较高,分别达10.25、9.44和0.81 cmol·kg-1;而阳离子交换量和交换性钙、镁含量则呈下降趋势。相关性分析表明,茶园土壤pH值与全氮、碱解氮、有效磷、有效铁、交换性酸和交换性铝存在显著或极显著的负相关关系,而与盐基饱和度、交换性钙镁离子含量存在极显著正相关关系;当pH值低于5.2时,尤其是低于4.5后,土壤pH值主要受到交换性酸的影响;而高于5.2后,pH值主要受到盐基饱和度的影响,且主要取决于钙镁离子含量的高低。
2024, 24(19):8036-8044. DOI: 10.12404/j.issn.1671-1815.2305463
摘要:钻孔有效抽采半径是煤层瓦斯抽采参数设计的重要指标。为探究煤体基础物性因素(含水率、渗透率、瓦斯压力)对钻孔有效抽采半径的影响特性,首先基于煤的基质-裂隙双重孔隙理论,考虑水分对裂隙开度及基质瓦斯吸附性能的弱化影响,构建了考虑水分影响的煤体渗透率模型与固-气多场耦合模型;其次利用多物理场数值模拟方法并结合响应面分析法研究了不同因素对钻孔有效抽采半径的交互作用。研究发现有效抽采半径与初始渗透率呈正相关,而与初始瓦斯压力、含水率均为负相关;建立了瓦斯抽采半径与三个因素的二次多元响应面模型,并分析发现含水率、初始瓦斯压力、渗透率对有效抽采半径的影响显著性逐次降低,并且在一定程度上,煤体初始瓦斯压力的增加会弱化煤岩初始渗透率和含水率对钻孔有效抽采半径的影响,煤体初始渗透率和含水率也会显著改变初始瓦斯压力对有效抽采半径的影响,然而煤体初始渗透率几乎未改变含水率对有效抽采半径的影响。
2024, 24(19):8045-8051. DOI: 10.12404/j.issn.1671-1815.2305409
摘要:延长油田东部裸眼井区早期测井资料普遍只有自然电位(SP)、自然伽马(GR)及梯度电阻率(R2.5)三条曲线,因缺失声波(AC)、地层电阻率(RT)等测井曲线,难以满足精细油藏地质研究需求。东部裸眼井区开发时间长、单井产量低,重新测井缺乏可行性及经济性。采用长短期记忆循环神经网络(Long Short-Term Memory,LSTM)进行缺失测井曲线重构是一种经济有效方法,适用于地层测井序列数据。然而延长油田东部浅层油藏上覆黄土层段测井数据信号干扰大,直接应用模型精度较差。针对此问题,本文采用考虑地质分层约束的LSTM模型进行缺失测井曲线的重构,通过分层数据截取每口井长6层段测井数据作为样本数据,既保留了LSTM模型处理序列数据的优势,同时又避免了上覆黄土层测井数据对模型的干扰。利用裸眼井区完整测井数据进行模型训练优化和验证,讨论了考虑地质分层约束的LSTM测井曲线重构精度,结果表明通过引入地质分层约束,模型重构测井曲线精度更高。应用优化后模型实现裸眼井区50口仅有GR、SP、R2.5三条曲线数据井的AC、RT曲线重构,对50口井的142个射孔段进行二次解释,对比试油解释结论符合率达到89.4%,验证了该方法对测井曲线重构的实用性和有效性。
2024, 24(19):8052-8061. DOI: 10.12404/j.issn.1671-1815.2306143
摘要:泥水平衡盾构机气垫仓内岩屑的快速排出对于保证施工安全和提高掘进效率至关重要,已有研究主要集中在岩屑在排浆管中运输的运动特性,而从气垫仓进入排浆管直至排出的完整过程却往往被忽略,因此对于指导实际工程还存在局限性。本文基于CFD-DEM耦合计算方法并结合实际工程建立了可以完整反映气垫仓内岩屑排出的数值计算模型,对比了不同冲刷管布设情况下(垂直距离h1、水平距离h2和转角β)岩屑的排出情况,总结了不同因素对岩屑排出率的敏感度。研究结果表明排出率随着h1的增加而减小,随着h2和β的增加而增加,三个因素的平均敏感度排序从大到小依次为h1(1.6)>h2(0.79)>β(0.61),因此在实际工程中降低冲刷管高度是提高岩屑率最有效的措施。研究结果可为优化冲刷管的布设和制定相关施工措施提供实用参考。
2024, 24(19):8062-8068. DOI: 10.12404/j.issn.1671-1815.2305609
摘要:集合卡尔曼滤波(Ensemble Kalman Filter,EnKF)是自动历史拟合中应用最为广泛的方法之一,但该算法在应用过程中会产生伪相关、滤波发散等问题。本文建立了一种新的基于连通性分析的单井敏感性局域化集合卡尔曼滤波自动历史拟合方法,解决了传统距离截断方法处理伪相关时与实际油藏不匹配问题。该方法将油藏网格视为连通的有向图,利用连通性分析和Floyd算法计算任意两个网格点间的最短路径,从而确定单井敏感性区域和井点到各网格的相关系数矩阵,再结合集合卡尔曼滤波方法有效削弱了伪相关问题。将改进的算法编程实现并运用实例进行验证,结果表明,基于连通性分析局域化的EnKF方法在生产动态拟合和模型参数场反演等方面均优于标准EnKF方法。
2024, 24(19):8069-8080. DOI: 10.12404/j.issn.1671-1815.2304413
摘要:当今城镇建筑布局集中且楼房高度超高,因第三方施工破坏等造成的城镇天然气管道泄漏事故频发,在建筑区可能造成严重的事故危害,所以模拟天然气泄漏后在建筑群间的扩散行为是很有必要的。本文基于城镇布局形式多样的特点,利用Fluent软件对4种不同建筑布局下的天然气管道泄漏扩散进行模拟,探究了不同建筑布局下的天然气扩散特性、总结危险区域。模拟结果表明围合式布局是4种布局形式中最危险布局;建筑群范围内,距离泄漏源近端天然气扩散自下而上发展,距离泄漏源远端天然气受涡旋作用影响自上而下沉降聚集;建筑物对天然气扩散的阻挡作用导致天然气在迎风侧建筑壁面聚积,天然气危险区域出现在建筑体外壁及建筑物顶部位置。该研究对于指导天然气事故预防和减小事故危害有十分重要的意义。
2024, 24(19):8081-8089. DOI: 10.12404/j.issn.1671-1815.2305489
摘要:管道长期运行过程中会产生形态不一的腐蚀缺陷,相邻腐蚀缺陷间存在相互作用,从而影响管道的失效压力。然而,针对非对称腐蚀缺陷管道的相互作用极限间距尚还没有系统的研究。有鉴于此,本文采用有限元方法对含非对称双腐蚀缺陷管道相互作用极限间距进行研究。首先,验证了Benjamin爆破试验中多腐蚀缺陷有限元建模的可靠性。在此基础上,对轴向方向上长度非对称腐蚀缺陷和深度非对称腐蚀缺陷进行研究,同时对环向方向上长度非对称腐蚀缺陷和深度非对称腐蚀缺陷进行研究。研究结果表明:对于含非对称腐蚀缺陷的管道,SL=1.5(Dt)0.5与Sc=1.25(Dt)0.5为非对称双腐蚀缺陷相互作用的极限间距。
2024, 24(19):8090-8098. DOI: 10.12404/j.issn.1671-1815.2305255
摘要:电动汽车的有序充放电对于社区微网的能量管理至关重要,本文以考虑可再生能源出力不确定性的社区微网为研究对象,为提高系统应对源侧波动的调节能力,将电动汽车有序充放电与需求响应相结合,以微网总运行成本最小为目标,构建了社区微网的分布式鲁棒优化调度模型。基于能量平衡及设备运行特性,建立了电动汽车及微网内相关设备的数学模型,采用分布式鲁棒优化对源侧不确定性进行处理;基于综合范数条件构建了可再生能源出力不确定集并采用C&CG算法求解模型得到具有鲁棒性的微网能量调度方案,算例分析表明所提方法使运行成本降低10.66%,电网交互成本降低13.9%,碳交易成本降低了6.39%。
2024, 24(19):8099-8108. DOI: 10.12404/j.issn.1671-1815.2303385
摘要:大工业生产企业能耗体量巨大,是实现碳达峰和碳中和目标的重点领域。基于对传统供能系统和转型后的光-沼-气-电系统的运行监测,分析用户侧负荷特性及典型日冷热电负荷调度特性。研究光沼发电系统的年供能侧数据及重要供能影响因子,构建综合能源系统评价指标体系,协同考虑光沼系统运行状况、经济效益、供能质量、环境效益以及能源效益五方面的因素,评价传统供能系统和光-沼-气-电系统的综合性能。结果表明:以热能需求为主的大工业生产企业,典型日负荷峰值出现在09:00-11:00或14:00-17:00,光-沼-气-电多能源系统可满足工业企业的冷热电需求;光伏系统在非不可抗力时段的平均渗透率低于10%,沼气系统在正常时段储气量占比高于50%,提升了系统供能可靠性。典型算例的评价结果验证了光-沼-气-电多能源系统评价指标体系的可行性和有效性,可为未来面向大工业企业的光-沼-气-电多能源系统的综合利用和协调发展提供借鉴。
2024, 24(19):8109-8114. DOI: 10.12404/j.issn.1671-1815.2303584
摘要:由于核反应堆发电的特殊性,核电厂对于生产安全的敏感度远胜于普通电厂。作为日常运维的重要环节,核电机组运行状态监测,对于核电厂的安全稳定运行具有重要意义。当前核电机组状态监测主要采用预设固定阈值报警结合人工监盘的方式,这种方式无法发现低于报警阈值的异常状态,同时存在一定程度的漏报风险。核电运行数据作为高维海量时序数据,具有正常样本和异常样本分布不均衡以及数据缺乏标签的问题,这限制了有监督深度学习方法的使用。本文提出了一种基于变分自编码器(Variational Auto-Encoders,VAE)构建的无监督深度学习模型对真实运行数据进行异常检测,通过正常运行数据学习正常模式下数据在隐空间的分布,并基于异常数据无法被良好重构的原理,通过重构误差的大小来判别当前状态是否异常。实验以核电机组化学和容积控制系统(Chemical and Volume Control System,RCV)中的上充泵为例,使用真实运行数据结合插入异常的方式对模型进行了验证,并与经典机器学习方法进行了对比。实验结果表明基于变分自编码器的模型能够有效检测到核电真实数据中的异常数据片段及离群点,检测精确率和召回率均高于90%,检测性能相对孤立森林和支持向量机等经典机器学习算法具有优势,具备一定的实用价值和研究意义。
2024, 24(19):8115-8126. DOI: 10.12404/j.issn.1671-1815.2305838
摘要:风光出力不确定背景下,为解决电动汽车充电站接入虚拟电厂后两者之间的利益协调问题,构建以虚拟电厂运营商为上层,电动汽车充电站为下层的双层规划模型。首先,结合氢能系统以及电热负荷需求响应特性,设计一种源荷协调响应机制,提升系统整体灵活运行的能力。其次,结合虚拟电厂能源-负荷分布情况、碳排放情况以及电动汽车充电站运行计划等因素,制定一种动态定价策略,引导下层电动汽车充电站参与虚拟电厂调度,优先消纳新能源,协调上下层之间的利益关系。此外,引入阶梯型碳交易机制和碳捕集设备,进一步提升系统低碳运行能力。最后,采用CPLEX商用求解器对双层规划模型迭代求解,同时引入联合最优判别机制获取联合最优解,算例结果验证了所提模型及方法在协调不同利益主体的利益关系和降低系统碳排方面的有效性。
2024, 24(19):8127-8134. DOI: 10.12404/j.issn.1671-1815.2306290
摘要:电力网与信息网的深度融合在增强电力系统能控性的同时,也使得系统抵御外界干扰的能力下降。首先,根据提出的节点负载与容量的负载重分配分配概率建立电力信息物理系统级联失效模型,研究不同耦合策略下的电力信息物理系统级联失效过程中的鲁棒性与能控性变化。其次,利用幸存负荷百分比的概念来量化电力网抵御级联失效的能力,并分析不同耦合策略和容量参数对CPPS的鲁棒性和能控性的影响。基于网络能控性理论提出电力节点重要度的评估方法,并且在IEEE39系统中进行验证。研究结果表明,电力网高介数节点与信息网高介数节点耦合形成的电力信息物理网络抗干扰能力更强,电力网节点容量参数比信息网节点容量参数对系统影响更大。
2024, 24(19):8135-8141. DOI: 10.12404/j.issn.1671-1815.2302740
摘要:电压非接触测量对新型电力系统的输电线路智能化、数字化,实时表征线路健康状况具有重要意义。目前非接触电压测量中存在测点位置不好确定、计算精度不高及受环境噪声影响大等等问题,严重制约了非接触电压测量方法的工程应用。在此,提出了一种融合遗传算法和粒子群算法的输电线路传感器测点寻优以及电压反演计算方法。首先,为降低电磁干扰对非接触测量的影响,根据电场耦合测量原理,以观测矩阵条件数为适应度函数,对电场传感器观测点寻优;其次,以线下电场强度理论与实测差值为目标函数,应用遗传粒子群算法进行反演电压计算;最后,在搭建的三相试验平台下进行测试。结果表明,在施加10%的电磁噪声下,电压测量误差小于5%,电压逆计算结果受到的环境噪声干扰减小了12.9%。
2024, 24(19):8142-8149. DOI: 10.12404/j.issn.1671-1815.2305202
摘要:柔索驱动并联机器人是一种特殊的并联机器人,属于柔性机器人的一类,它的末端执行器是由柔索代替刚性杆驱动实现其位姿的变化。本文研究了一种三自由度欠约束柔索驱动并联机器人,采用矢量闭环原理建立该机器人的逆运动学方程;根据拉格朗日公式建立该机器人的动力学方程;给定机器人末端执行器的运动轨迹,采用五次多项式进行规划,得出规划前后X、Y和Z方向的位移、速度和加速度曲线,在速度突变的点处,规划后的速度和加速度曲线实现光滑过渡,避免机器人在运动过程中发生振动和冲击,使得机器人末端执行器的运动轨迹平滑;三根柔索长度和拉力的实验曲线与规划后的期望曲线基本吻合,相机追踪轨迹与五次多项式规划后的运动轨迹基本一致;数值仿真和实验结果验证了三自由度欠约束柔索驱动并联机器人的逆运动学和动力学分析的正确性,以及五次多项式规划的有效性。
2024, 24(19):8150-8157. DOI: 10.12404/j.issn.1671-1815.2309185
摘要:近年来,移动机器人已广泛应用于应急救援、公共安防、巡检探测等多个领域。在机器人移动过程中,环境感知能力尤为重要,尤其在包含动态、未知以及复杂因素干扰的室外广域工作场景中,障碍物检测极大影响机器人的功能及效率。针对地面移动机器人在此类场景下对障碍物检测的研究进展进行了对比,并根据障碍物的特征对正、负障碍检测方法进行了分析;进而概述了信息融合和深度学习在当前领域的应用现状;最后,总结了障碍物检测领域的研究现状,并指出相关技术的探索方向。
2024, 24(19):8158-8165. DOI: 10.12404/j.issn.1671-1815.2302981
摘要:平面移动式立体车库进行批量出入库作业时,其中系统指令的顺序不同以及有轨制导车(Rail guided vehicle,RGV)的滞留位置会改变载车电梯与RGV的交互时间以及RGV的利用率高低,都会影响整个系统的出入库作业时间。为减少立体车库作业时间,针对平面移动式立体车库的作业流程,通过建立实时库位信息模型,载车电梯与RGV协同作业模型,并在动态时间阈值下对RGV出库指令中库位坐标进行调整。然后以作业时间为目标函数,提出一种改进灰狼算法进行求解。仿真结果表明:与原始灰狼算法与遗传算法相比,改进灰狼算法在寻优与鲁棒性方面具有更好的优异性能,并能有效缩短平面移动式立体车库的作业时间,提高了出入库效率。
2024, 24(19):8166-8175. DOI: 10.12404/j.issn.1671-1815.2303534
摘要:为使联邦学习能够满足更高的安全与效率需求,提出了一种采取双重加密与批处理加密方法的零信任模型。首先,利用双重加密防范来自服务器与其他参与方的多方威胁,且通过选取不同的加密方式并设置加密顺序,保证联邦学习模型在更安全的情况下正常运转;其次,在双重加密的基础上引入批处理模块,通过以密钥位数为依据的拆分再拼接操作,提升加密的效率,保证联邦学习模型在更高效的情况下正常运转。理论分析与实验结果表明:所提出的零信任机制的联邦学习模型能够防范来自多方的推理攻击,并维持与单层同态加密相近的开销。可见零信任机制在联邦学习中的应用具备相当程度的可行性,能够同时满足高安全性、高效率的需求。
2024, 24(19):8176-8185. DOI: 10.12404/j.issn.1671-1815.2305948
摘要:少数民族语言的语音合成有助于民族文化的传承、保护和发展,目前相关研究成果较少。针对不同声调的相同词发音相似时易出现语音合成错误的问题,该文提出一种基于子音节表征的苗语语音合成方法,该方法利用子音节作为训练基元来表征苗语发音信息,以区分学习不同音节间的相似发音。根据文本序列和梅尔谱图之间对齐的单调性,引入单调对齐损失来指导注意力模块进行更准确的对齐学习,以减少因注意力机制的自回归性带来的跳词、重复等合成现象。为验证所提方法的有效性,以自建苗语语音合成语料库HmongSpeech(下载链接:http://sxjxsf.gzmu.edu.cn/info/1728/1214.htm)作为基准数据集,与典型的语音合成方法进行对比实验。实验结果表明,所提方法能够降低不同声调的相同词发音相似时导致的合成错误率,词错误率仅为0.96%,较基线方法改善了6.25%。
2024, 24(19):8186-8192. DOI: 10.12404/j.issn.1671-1815.2305473
摘要:为研究部分充填式窄幅钢箱-UHPC组合梁在负弯矩下的裂缝开展、局部屈曲和竖向抗剪强度,对5根不同UHPC翼板层厚和钢箱不同充填HSC高度的组合梁试件进行反置正向加载,得到了试件在加载过程中的破坏过程、荷载-裂缝宽度曲线、荷载-跨中挠度曲线、跨中应变分布和腹板应力应变等并进行分析。结果表明:相比于NC翼板试件, 半UHPC和全UHPC翼板试件其抗剪承载力提升不大,仅8.3%和11.6%;相比于未充填试件,半充填和全充填试件其抗剪承载力分别提升了61.7%和87.2%。用UHPC替换部分NC翼板后试件能很好地控制裂缝发展,钢箱内充填HSC能有效地减小腹板局部屈曲。考虑翼板、钢梁和充填HSC对抗剪承载力的贡献,通过分项叠加法确定试件的抗剪承载力计算方法,能较准确地计算试件的抗剪承载力。
2024, 24(19):8193-8200. DOI: 10.12404/j.issn.1671-1815.2303398
摘要:以研究超固结黏土的屈服与临界状态为目的,通过GDS三轴试验仪开展了一系列不同超固结状态的黏土不排水剪切试验。为了分析黏土的应力路径,选取了能描述超固结状态不同时土的屈服特性的ALPHA(α)模型。分析了黏土的偏应力/孔压-应变曲线变化趋势,并确定了孔压达到峰值时土体为破坏状态。根据应力破坏点拟合出临界状态线,提出了针对不同超固结比的不排水抗剪强度的计算公式。试验结果表明:不排水剪切试验中,前期固结压力相同时,超固结比越小,抗剪强度越高,但是屈服强度并非随超固结比的降低而单调递增变化;超固结比相同时,前期固结压力越大,抗剪强度越高,屈服强度也越高;正常固结和轻超固结土的破坏应变皆在5%左右,而重超固结土则呈现明显的剪胀现象和脆性破坏,破坏应变小于2.5%;正常固结和轻超固结土的应力路径呈“S”型,重超固结土的应力路径呈不断增长的趋势。根据破坏标准,重超固结土和轻超固结土、正常固结土共用一条临界状态线,不排水抗剪强度计算公式参数较少,易获取,易嵌入本构模型中,应用方便。
2024, 24(19):8201-8207. DOI: 10.12404/j.issn.1671-1815.2305763
摘要:现有桩承式加筋路堤离心模拟技术存在诸多简化,忽略了模型应力历史的相似性。充分考虑几何布桩、材料特性、荷载及应力历史的相似性,优化设计了高重力场在机固结、插桩与路堤堆载的桩承式路堤离心模型试验方案。提出了对应在机加载过程的数值模拟方法,并分别建立了对应模型尺度和原型尺度的桩承式路堤单桩有限元模型。对比分析表明,模型尺度与原型尺度数值模型的桩土沉降曲线、荷载分担规律、路堤与桩身荷载传递、超静孔压分布均吻合,验证了桩承式路堤离心模型相似设计的正确性与合理性。离心模型试验方案能够反映桩承式路堤的变形发展、土拱效应与荷载传递特性,为在机加载条件下桩承式路堤离心模型试验奠定了重要的先期研究基础。
2024, 24(19):8208-8213. DOI: 10.12404/j.issn.1671-1815.2304940
摘要:桩基础因其良好的水平受力特性,在基坑开挖支护体系中被广泛应用。相较于等截面面积的圆桩,矩形桩具有更强的水平荷载抵抗能力。本研究采用数值分析方法,比较了具有等截面面积的矩形桩和圆桩的水平承载力,并定量分析了矩形桩的水平承载力特性,探究了不同长宽比和泥皮厚度等因素对矩形桩承载能力的影响。结果显示,在相同条件下,矩形桩的水平承载力提高了12%以上。随着长宽比的增加,平均提升比率稳定在17%左右。然而,在存在泥皮的情况下,矩形桩的水平承载力低于没有泥皮的圆桩。因此,针对矩形桩的现场施工,需要采取相应的处理措施,为未来矩形桩的施工提供了有益参考。
2024, 24(19):8214-8226. DOI: 10.12404/j.issn.1671-1815.2306172
摘要:摘 要:为探究大型试件水汽平衡较长引起额外收缩开裂的问题,提出了一种新型原位微观力学试验方法对水泥净浆的微观蠕变与收缩进行研究。研究结合DIC(数字散斑技术digital image correlation)进行观测,在ESEM(environmental scanning electron microscope)环境扫描电镜和CC(climate chamber气候试验箱)中对薄水泥块分别进行单轴-双轴压缩蠕变和收缩试验。试验结果表明,相较于传统测试方法,新的测试框架显著缩短了干燥时间,至少缩短了200倍,从而有效减小了开裂的风险。水泥净浆的自由干燥收缩与RH(相对湿度relative humidity)高于60%时的质量损失之间存在高度线性相关性。在相对湿度50%-60%之间,水的空化作用对干燥收缩产生影响。ESEM中的干燥条件与气候试验箱中的环境空气干燥条件相比,气压较低,引发了强制对流流动,导致干燥速率显著增加,但在相对湿度为20%RH的平衡状态下,两者的收缩变形基本保持一致。快速干燥的试件与缓慢干燥的试件相比具有更大的孔隙,且未加载试件的孔隙大于加载试件。在单轴压缩试验中,干燥蠕变随干燥收缩的变化呈现出双线性的趋势;在双轴压缩试验中,干燥蠕变呈现出线性关系。干燥蠕变的泊松比在两种压缩试验中均表现出负值,在蠕变泊松比处于-0.1到0之间时,CC试验所得的蠕变性能与ESEM方法的结果基本一致。
2024, 24(19):8227-8238. DOI: 10.12404/j.issn.1671-1815.2303713
摘要:为完善现有大体积混凝土水化温升控制技术,并通过合理应用抑制剂温控措施来降低施工成本,基于水泥水化绝热温升曲线,提出了一种调节绝热温升方程中延迟放热时间的模型,进而控制混凝土掺入不同抑制剂的绝热温升过程。研究结果表明:延迟放热时间为0到3天时,大体积混凝土内部温峰和内表温差呈不断减小的趋势;而在延迟放热时间为5到10天时,由于延迟放热时间的增加,会导致多层浇筑混凝土的热量积蓄;选用延迟放热时间为3天的浇筑混凝土,其温峰与内表温差均能达到温控目标;对于延迟放热时间为1天的浇筑混凝土,若能将入模温度降低1到2℃,也能满足温控要求;本研究所提出的基于水化热抑制剂的混凝土温升调控技术,为大体积混凝土水化热温度场的调控提供了新的思路和方法。
2024, 24(19):8239-8247. DOI: 10.12404/j.issn.1671-1815.2305416
摘要:为解决传统施工方式存在的问题,建筑施工企业向智能建造方式逐渐转型已是大势所趋。针对新时代、新基建对智能建造施工的要求并结合能力成熟度理论,提出一种基于组合赋权-云模型的智能建造应用成熟度评价模型。首先,从施工、智能、其他3个维度,构建包含勘测、设计规划、施工现场管理、资源要素、智能建造技术、数据驱动、企业顶层设计7个类别的智能建造应用成熟度评价体系。其次,采用G1法与熵权法确定各指标的主、客观权重,运用博弈论进行权重组合。最后,通过云模型展示施工企业智能建造应用成熟度等级,并依据评价结果进行展望。研究结果表明:施工企业智能建造应用成熟度评价等级为“集成共享级”,评价结果与该企业实际情况吻合,验证了本文方法的适用性与科学性,为施工企业智能建造应用的发展提供科学依据。
2024, 24(19):8248-8258. DOI: 10.12404/j.issn.1671-1815.2303530
摘要:管道水力输送是运输固体物料的一种重要方式。本文采用Fortran语言在Visual Studio平台建立了一套描述粗颗粒管道水力输送过程的LBM-DEM数值模拟方法,并用该方法对相同体积的双层颗粒群和三层颗粒群在水平管道中的运动进行了模拟,研究了不同颗粒堆积方式下的水力输送特性。结果表明:推移运动是粗颗粒在水平管道中的主要运动形式,部分颗粒在水流的作用下会产生跃移运动;颗粒群前方存在水流低速度区,且管道初始流速越低、颗粒直径越大时,低速度区的存在越明显;颗粒群上层颗粒在运动的过程中会产生坍塌,随着管道初始流速的增大和颗粒直径的减小,上层颗粒由向下层坍塌逐渐转变为向颗粒群前方坍塌;堆积方式对颗粒群在管道中的运动具有重要影响,双层颗粒群和三层颗粒群在低速度区特性、颗粒坍塌方式等方面存在部分差异。该研究可为粗颗粒管道水力输送技术的发展起到一定的指导作用。
2024, 24(19):8259-8268. DOI: 10.12404/j.issn.1671-1815.2303540
摘要:为研究颗粒参数对倾斜串联弯管冲蚀磨损的影响,以倾斜度为60°的S型串联弯管为研究对象,通过离散相模型(DPM)分析颗粒流速、颗粒直径、颗粒质量流率等颗粒参数对串联弯管冲蚀速率、主要冲蚀区域和冲蚀形貌的影响,并对比两弯管的冲蚀磨损。结果表明:颗粒流速对弯管的冲蚀磨损影响最大,呈指数关系;颗粒直径对于弯管2的影响大于弯管1,弯管2的磨损随直径的增加呈先增后减的趋势,当颗粒直径增加到250μm以后,弯管1的冲蚀磨损大于弯管2;颗粒质量流速对弯管的冲蚀磨损影响较小,随着颗粒质量流速的增加,两弯管冲蚀速率的增速逐渐缓慢。可见为增加弯管使用寿命,减少弯管的冲蚀磨损,使用时应注意控制流体流速。
2024, 24(19):8269-8279. DOI: 10.12404/j.issn.1671-1815.2304620
摘要:为了更好的指导LNG罐式集装箱多式联运路径决策与成本优化,以运输成本最小为目标函数,构建了基于交叉码头的LNG罐式集装箱多式联运路径优化数学模型,研究了LNG接收站-交叉码头-客户的三级多式联运网络。运用两阶段法,第一阶段求解基于交叉码头的整体运输路线规划问题;第二阶段以第一阶段为基础,解决了多式联运运输方式优化的问题。通过GAMS编程语言,采用CEPLEX和DICOPT求解器对模型进行算例求解后发现,与传统点对点直达的运输模式相比,采用交叉码头和多式联运相结合的方式,可以大幅度减少运输成本。同时,本文对交叉码头的容量和折扣系数进行敏感性分析发现,折扣系数和容量的变化会对运输方式、运输路线的选择以及整体的运输成本产生直接的影响。算例验证了本文提出的运输模型的有效性和可行性。采用本文提出的运输模型,将会很大程度上节约运输成本,可以为LNG供应企业提供参考。
2024, 24(19):8280-8289. DOI: 10.12404/j.issn.1671-1815.2304826
摘要:环氧沥青是一种热固性材料,具有强度高、高温稳定性好、耐疲劳等优异性能。将环氧沥青混合料作为路面面层,是实现路面耐久性的一种可行方式。本研究将环氧沥青混合料作为路面面层的铺装材料,并降低环氧沥青中环氧组分用量,通过抗压回弹模量试验和应力松弛试验获取环氧沥青混合料的力学参数。基于试验得到的混合料力学参数,设计不同路面结构组合,并使用有限元模拟手段对环氧沥青路面进行结构力学分析和组合优化设计。结果表明:沥青用量为60%和70%的环氧沥青混合料的路用性能和强度显著优于SBS改性沥青混合料。组合3(4cm 60% EAC-13+4cm AC-13),组合5(4cm 70%EAC-13+4cm 70%EAC-13),组合7(4cm AC-13+4cm 60% EAC-13)三种环氧沥青路面结构组合与其他结构组合相比具有较好力学计算指标和经济性。
2024, 24(19):8290-8296. DOI: 10.12404/j.issn.1671-1815.2305456
摘要:为指导钢渣沥青玛蹄脂碎石混合料(stone mastic asphalt,SMA)级配设计,采用混料试验设计方法与粗集料振实试验,研究了不同组合方案的钢渣粗集料、玄武岩粗集料及玄武岩与钢渣混合粗集料骨架间隙率(voids in coarse aggregate,VCA)变化规律,建立了3类粗集料VCA与各档粗集料比例之间的回归模型。结果表明:钢渣粗集料VCA与各档粗集料比例之间呈多元非线性关系,玄武岩粗集料及钢渣与玄武岩混合粗集料的VCA亦为类似规律;相同级配下钢渣粗集料VCA的数值不同于玄武岩粗集料及钢渣与玄武岩混合粗集料。利用建立的回归模型可预测不同级配曲线的VCA大小次序进而预知矿料间隙率(voids in mineral aggregate,VMA)大小顺序,为SMA配合比优化设计中级配的确定提供依据。
2024, 24(19):8297-8305. DOI: 10.12404/j.issn.1671-1815.2305491
摘要:浙江杭温水平岩层隧道内滞后型岩爆频发,但目前对于其孕育机理和时空倾向性研究不足。故采用有限差分软件,通过地应力测试和统计现场岩爆资料的方法,研究分析滞后型岩爆时空特征机制。结果表明:(1)滞后型岩爆具有明显的时空倾向性特征。近70%的滞后型岩爆时间上发生在该区开挖6~30 d,空间上滞后于掌子面30~100 m之间;且多发生中等岩爆,岩爆等级及可能性随时空变化呈现倒“V”形趋势。(2)硬岩在高地应力环境中具有明显的延性与时效变形特征;在卸荷条件下,应力释放率的逐渐增加是诱发滞后型岩爆的最主要因素。(3)开挖一定距离后,隧道周边不同位置处都出现应变能突变,且保持较高的应变能密度,易发生等级较高的岩爆。上述结果为以后预测滞后型岩爆和施加相应支护措施提供了依据。
2024, 24(19):8306-8313. DOI: 10.12404/j.issn.1671-1815.2305986
摘要:商用车在经过减速带、凹坑等冲击工况时会产生较大的俯仰角,此时应采取与正常路面行驶时不同的控制策略对阻尼进行控制。首先,本文提出了一种混合控制策略,该控制策略将一种改进天棚控制和改进单传感器控制进行融合,可以根据路面条件和车辆状态等信息,来调整不同的算法的权重。通过实车数据确定各控制器参数。同时在实车中进行部分控制策略的验证,结果显示,该控制策略能够有效地提升车辆乘坐舒适性。在1/2半车模型上进行不同冲击路面仿真分析。结果表明,该控制策略在降低簧上质量加速度和俯仰角加速度方面有着较好的优化效果,也在全频域内有较好的控制效果。
2024, 24(19):8314-8322. DOI: 10.12404/j.issn.1671-1815.2305515
摘要:为研究影响出行者选择慢行出行行为的信息及其影响程度,基于保护动机理论分析慢行出行行为的信息干预作用机制,通过慢行交通行为调查问卷及信息干预实验,研究信息干预前后出行者出行行为的变化,分析信息干预对慢行出行行为的影响机制。研究表明:(1)健康类信息、环境类信息和政策引导类信息对于慢行出行都有促进作用,其中政策引导类干预效果最佳。(2)自我效能、严重性、反应效能、成本四个要素对于慢行出行的意愿程度有显著的影响作用,人口统计学变量对信息干预实验效果并无显著影响。信息干预能够对出行者的慢行出行产生正相关影响,能有效诱导慢行出行。
2024, 24(19):8323-8331. DOI: 10.12404/j.issn.1671-1815.2304597
摘要:随着交通环境的不断变化,部分城市道路平面交叉口的设计已不能满足交通现状,无法承受现有交通流负荷,使交叉口的运行效率低下。论文基于最优化理论和城市道路交叉口渠化设计准则,通过对交叉口的通行能力、饱和度以及服务水平进行最优量化分析,筛选最优信号周期,匹配最佳优化方案,建立交叉口道路通行能力模型,并以成都市敬成路与方元路交叉口为例,以录像观测法和实地调查法分析该交叉口的交通流特性,运用VISSIM软件建模仿真,进行模型验证。研究结果表明,与原交叉口相比,优化后的交叉口实现了交通流的时空分离,提升了运行效率,研究成果可作为平面交叉口优化设计的参考依据。
2024, 24(19):8332-8338. DOI: 10.12404/j.issn.1671-1815.2305488
摘要:为研究航空发动机动力涡轮叶片的断裂转速随弯曲应力占比的变化规律,基于等效原则设计加工了4种不同弯曲应力占比、共32件模拟叶片,采用有限元法分别计算得到模拟叶片的断裂转速。对模拟叶片进行分组并开展了断裂转速测量试验,获取了模拟叶片的实际断裂转速和断裂形式,采用高速摄像技术录取了模拟叶片断裂过程,得到了叶片断裂转速随弯曲应力占比的变化规律。研究表明,模拟叶片实际断裂转速与计算转速误差不大于1.10%;在一定范围内,随着弯曲应力的降低,叶片的断裂转速大体呈现下降趋势,并且随着叶片的弯曲应力占比越大,叶片的断裂转速下降越快。研究为动力涡轮叶片的强度设计和叶片断裂试验方法提供了参考,具有重要的工程应用价值。
2024, 24(19):8339-8345. DOI: 10.12404/j.issn.1671-1815.2303601
摘要:为了有效提高实景三维模型反映各类型地理要素的准确度和精细度以充分支撑实景三维中国建设工作,本文首先将当前无人机倾斜摄影三维重建后的三维模型中存在的模型缺陷系统性分为四大类型,并分析其产生的原因。随后,本文针对性地提出了三种关键技术:一是基于连通性和欧氏距离聚类的交互式悬浮物去除,利用图割理论和随机一致性抽样算法识别和删除悬浮物;二是基于图割理论的水面半自动整平,在利用Grabcut算法提取水面区域的同时为其赋予统一高程以实现水面的平整;三是基于深度网络模型的水体纹理inpainting填充,利用卷积神经网络和深度对抗训练以获得水体纹理的特征和结构从而实现水体缺失纹理的修复。最后,本文利用湖北省宜昌市的实际生产数据进行了修复实验,实验结果表明本文提出的各项关键技术能够有效修复三维模型缺陷,从而使实景三维模型具备更精细的地理实体和地理景观还原度。
2024, 24(19):8346-8355. DOI: 10.12404/j.issn.1671-1815.2305436
摘要:针对石化中多无人机巡检路径问题,利用Dubins曲线,并提出滚动式分支定界算法实现最短的平滑轨迹规划。算法将多无人机巡检路径规划问题描述为基于Dubins的多旅行商问题,以实现最优巡检路径规划为目标,提出滚动式分支定界算法不断预估并更新路径长度,并利用上界及下界的不断迭代优化寻求最优路径。此外,算法利用最小插入算法对贪婪算法的改进获得优质的候选解从而剔除更多分支来优化巡检路径。最后,通过离散化各监测点位置的航向角及滑动窗口的限制来规划Dubins路径,实现路径平滑。实验仿真结果表明与现有的巡检路径规划算法相比,该算法在路径长度方面具有更好的性能。
2024, 24(19):8356-8361. DOI: 10.12404/j.issn.1671-1815.2305452
摘要:飞机着陆阶段是各飞行阶段中风险最大的阶段之一,可能会遇到阵风、跑道入侵、硬着陆和跑道超限等不安全事件。较长的着陆距离会增加着不安全事件发生的风险。为了降低发生不安全事件的风险,本文利用长短期记忆(long short term memory,LSTM)神经网络捕获时间序列飞行数据对时间的依赖性,研究了一种多步滚动预测策略来预测飞机着陆距离以进行实时预警,飞机着陆预测模型用于预测着陆距离。结果表明:与单步预测相比,该方法可以更好地捕捉飞行参数的时间变化。通过多组仿真实验验证基于LSTM神经网络模型的多步滚动预测方法的准确性与有效性。
2024, 24(19):8362-8371. DOI: 10.12404/j.issn.1671-1815.2305978
摘要:本文采用吸附等温线和动力学等方法阐明了稻秆生物炭对水体Pb2+的吸附特性,并通过元素分析、BET-N2、Zeta电位、SEM-EDS、FT-IR、XRD和XPS等分析手段,结合机制贡献比例计算方法,定性和定量地揭示了生物炭吸附机制。结果表明,在三种不同吸附温度20℃、30℃和40℃下,生物炭对Pb2+的最大吸附量分别为233.48 mg.g-1、236.00 mg.g-1和237.50 mg.g-1,均符合Langmuir模型(R2>0.96),属于单分子层吸附;当初始Pb2+浓度为50、100和300 mg?L-1时,生物炭吸附平衡时间分别为30 min、90 min和360 min,均符合准二级动力学模型(R2>0.95),以化学吸附为主。生物炭对Pb2+吸附机制主要包括化学沉淀、离子交换、官能团络合和Cπ电子配位等4种作用,其中化学沉淀产物可能以Pb4(CO3)2(SO4)(OH)2和PbCO3为主,贡献比例为47.15%-50.81%,离子交换主要以Ca2+和Mg2+为主,贡献比例为32.82%-37.77%,这两者共同贡献比例范围为83.63%~84.92%,其余2种吸附机制共同占比15.03%~16.37%。生物炭对Pb2+具有优良的吸附能力,可作为水体中重金属的优势吸附材料之一。
2024, 24(19):8372-8381. DOI: 10.12404/j.issn.1671-1815.2305914
摘要:目前有关装配式建筑供应链风险的研究多数把风险因素视为孤立的点,缺少从风险因素间相互作用角度出发的风险研究。本文从利益相关者和全生命周期视角出发,采用供应链运作参考模型(supply chain operations reference, SCOR)识别风险因素;构建基于社会网络分析法(social network analysis, SNA)的风险评估模型对装配式建筑供应链面临的风险因素及其相互作用进行研究;通过对各项SNA指标测算确定关键风险及关键关系,最后提出风险管控措施并进行风险应对效果检测。本研究为评估和降低装配式建筑供应链风险提供了有效的方法,提高了各参与方控制风险的有效性和准确性。