中国深部煤层气资源潜力巨大,作为一种清洁优质能源,对保障中国能源安全和绿色低碳发展意义重大。中国中-浅层煤层气开发已基本实现产业化,但开发规模距国家规划目标差距较大,随着近年来深部煤层气勘探开发取得新进展,为煤层气产业规模快速发展提供了新动能。但在面向深部勘探开发时,要面临着新的地质、工程等一系列难题需要攻关。鉴于此,结合最新全国油气资源评价数据,概述了中国煤层气勘探开发现状,评述了中国典型区块深部煤层气勘探开发取得的最新进展,重点总结了近年来中国深部煤层气在地质评价、钻探、压裂、排采等关键环节取得的新突破,指出了当前中国深部煤层气勘探开发存在资源评价程度较低、关键技术适应性不高、可供推广借鉴的成熟示范工程较少等问题。在此基础上,提出了深部煤层气产业发展4项对策建议:加大资源勘探力度;加强关键技术攻关;加快高效开发示范区建设;强化深部煤系气共探合采,以期为推动中国深部煤层气勘探开发提供参考。

长江上游高等级航道网建设对成渝地区的经济社会发展具有重要意义。爆破清除碍航礁石是山区通航河流航道治理的重要方式之一,其对水生生物的影响备受关注,特别是缺乏主动游泳避让能力的漂流性鱼类卵苗。以长江上游漂流性鱼类卵苗的长期观测结果为依据,归纳了鱼类卵苗漂流的时间分布特点以及种类和数量的空间差异性;而后分析了水下爆破冲击波的传播规律以及影响冲击波强度的主要影响因素;接着总结了水下爆破冲击波对鱼类损伤相关研究进展,分析了冲击波对鱼类卵苗的影响;最后根据长江上游鱼类卵苗的漂流规律和冲击波的特性,提出了时间和空间避让、优化爆破施工工艺、气泡帷幕削减等系统性的生态防护措施,为长江上游航道建设与生态保护的协同高质量发展提供参考。

为研究液滴撞击不同润湿性加热表面的传热传质问题,基于体积分数(volume of fluid, VOF)方法,分析了壁面润湿性和表面温度对液滴形态及传热特性的作用机理,结果表明:亲水壁面有利于液滴的铺展,疏水壁面则有利于液滴的反弹,随着接触角的增大,液滴最大铺展因子减小,达最大铺展因子的时间缩短,壁面平均热流密度减小。表面温度对液滴铺展阶段的影响较小,随着表面温度的升高,液滴相变速率加快,壁面平均热流密度增大,表面温度超过临界温度时,产生Leidenfrost现象。

云在地球的大气运动中扮演着重要的角色,精准分割地基云图对天气预报精度的提升起着至关重要的作用。针对现有开源云图数据集数据质量不一、数据量低、拍摄角度不同等问题,通过人工标注和迁移学习的方法构建了带标签的标准地基云图数据集(Cloud-GT),利用颜色通道分量阈值分割法剔除太阳光干扰,并在此基础上提出了一种基于改进U2Net的地基云图分割技术。该模型在特征提取单元中引入了通道注意力模块和深度可分离卷积模块,在提高网络内部对地基云图有效特征提取的同时极大减少了网络模型参数。最后,将该方法与经典分割网络进行比较分析,实验结果表明,该方法的类别像素准确率、类别平均像素精度、平均交并比、交并比和F₁分别达到了84.03%、90.88%、84.13%、74.12%和89.59%,与U2Net、UNet和FCN相比,其效果有了明显的提升。可见该方法不仅极大地减少了模型的参数量,还有效提高了分割的精度,为实际应用提供了可能。

大兴安岭南段西沙拉地区出露大量的中生代新民组(J₂x)和满克头鄂博组(J₃m)地层,由于其岩石组合中流纹岩的存在,易混淆地层的划分,导致该流纹岩的地层归属存在争议。因此,以流纹岩为研究对象,进行锆石U-Pb测年,地球化学特征分析,并开展了新民组和满克头鄂博组地层剖面对比研究,进而探讨流纹岩的形成时代、构造背景及地层归属问题。研究指出西沙拉流纹岩的地球化学特征为高硅(SiO₂平均含量为75.74%)、富碱(Na₂O+K₂O平均含量为7.69%),并且镁、钙含量较低,属过铝质、高钾钙碱性系列;球粒陨石标准化的稀土元素配分模式呈右倾型,轻稀土元素相对富集,重稀土元素相对亏损,(La/Yb)_N介于10.61~14.21,显示出较强的负铕异常(δEu介于0.44~0.53);大离子亲石元素(large ion lithophilic elements,LILE)Rb、Ba和K相对富集,同时高场强元素(high field strength elements,HFSE)Nb、Ta和Ti相对亏损,这说明岩浆起源于地壳物质;LA-ICP-MS锆石U-Pb测年结果显示流纹岩年龄为(167.7±2.6) Ma,形成于中侏罗世,是蒙古-鄂霍茨克洋闭合后伸展构造作用所形成的产物;结合区域地质、剖面岩石组合类型对比研究认为该流纹岩应归属为满克头鄂博组。

西南天山克孜尔托岩体位于塔北缘碱性侵入岩带上,主要岩石类型为碱性花岗岩。对该岩体的岩石地球化学特征进行了详细研究,运用高精度等离子体质谱-激光探针法(LA-ICP-MS)测得岩体U-Pb同位素年龄,为岩体特征、时代、成因及形成环境研究提供了依据。同时,研究了区内晚古生代岩浆活动的性质及其构造背景能较好地指导区内的勘探工作,具有重要的理论和现实意义。克孜尔托花岗岩岩体分为南北两部分,总稀土元素含量较高,北部岩体∑REE为261.723×10^-6~834.783×10^-6,南部岩体∑REE为422.174×10^-6~575.86×10^-6;高场强元素(high field strength elements,HFSE)相对于大离子亲石元素(large ion lithophile elements,LILE)均具有明显的富集,明显亏损Ba、Sr、P、Ti元素,具有明显的负Eu异常。稀土元素球粒陨石标准化图解呈现轻微右倾的海鸥式形态,轻稀土较重稀土元素轻微富集。克孜尔托岩体为A1型花岗岩。南北岩体LA-ICP-MS U-Pb同位素年龄分别为(273.8±2.9) Ma和(274.8±1.8) Ma,为同期岩体。克孜尔托岩体的形成是由于幔源岩浆的底侵导致下地壳古老的岩石重熔,之后又经历分离结晶作用形成,在形成的过程中遭受了不同程度的地壳混染。岩体经历了深部地幔柱和陆内裂谷的构造环境。

近年塔里木盆地雅克拉断凸及周缘地区下白垩统亚格列木组岩性圈闭勘探取得重要进展,为了明确该区亚格列木组碎屑岩储层沉积相展布规律,促进碎屑岩储层的高效勘探开发。通过利用岩心、测井、三维地震等资料的方法,研究了塔里木盆地雅克拉断凸及周缘地区白垩系亚格列木组沉积相类型及空间展布特征,以源汇理论为指导分析物源区特征对扇三角洲的发育的控制作用。结果表明:雅克拉断凸及周缘地区亚格列木组发育扇三角洲群沉积。在亚格列木组沉积时期,雅克拉断凸地区的古隆起具有明显的分段性,呈北东东向的条带状隆起,呈现东、西两个凸起,中部地势低的特征。基于源-汇体系分析,明确扇三角洲群沉积物源来自古隆起风化剥蚀区域,多支古沟谷为扇三角洲群沉积提供了沉积物输送通道。可见古地貌、沟谷发育特征等控制着雅克拉断凸及周缘地区亚格列木组源-汇体系,形成多物源供给的沉积格局,古隆起西段主要表现为高隆起、沟谷面积较大;东段主要表现为低隆起、沟谷面积较小。物源区沟谷的发育规模控制了古隆起周缘三角洲沉积展布规模。古隆起以南发育缓坡型扇三角洲沉积体系,以北发育陡坡型和缓坡型扇三角洲沉积体系。源-汇体系分析降低了亚格列木组沉积相研究的不确定性,可以为油气勘探提供更多地质依据。

塔河油田是中国西部重要的油田之一,其剩余油的监测与开发备受关注,也是目前油气勘探与开发的难点之一。井-地时频电磁探测技术因其对油气水界面的敏感性,在油气田开发中的应用逐渐增多,但是,由于时频电磁检测技术引入油气检测较晚,相关检测机理和高分辨信号提取与解释尚处于研究阶段。通过井-地时频电磁勘探原理分析,从时频电磁全区视电阻率的定义入手,实现了井-地时频电磁的差分视电阻率、差分相位的处理和成像。由塔河油田TX1实际生产井激发、地面采集的时频电磁数据的差分处理结果表明,井-地时频电磁多极发射、多频接收的高密度采样提供了储层检测高分辨数据集,采用差分数据处理新技术,可以有效提升对深部油气水的识别能力。该方法的成功试验为油田开发提供一种有潜力的油气水检测技术手段。同时,通过与地震勘探结果对比分析,发现井-地电磁勘探在识别复杂地下结构方面也具有独特优势,能够提供与地震勘探互补的信息。

脑干听觉诱发电位(auditory brainstem response, ABR)检测是一种客观检测听力损失的方法,目前在临床上广泛应用,其波形特性会受刺激声参数的影响。采用单极性的刺激声测量的ABR中会存在刺激伪迹,而交替极性是目前消除刺激伪迹的唯一办法。然而,考虑到不同极性的刺激对听觉系统作用的生理差异,交替极性的刺激可能导致诱发的ABR出现潜伏期抖动现象。因此,提出了一种新的消除刺激伪迹的方法——分和极性法,即先分开使用正极性和负极性的刺激再叠加诱发得到的两种响应。实验招募了听力正常的受试者,比较了短声在单极性(正/负极性)、交替极性和分和极性4种极性处理方法下诱发的ABR,以及5种频率的短纯音在交替极性和分和极性两种方法下的ABR,重点关注了它们的波形分化和潜伏期差异。实验结果表明短声ABR在不同极性处理方法下的差异不明显,说明其对刺激极性不敏感;低频短纯音ABR在分和极性下的波形形态比交替极性下的更好,说明低频短纯音ABR对刺激极性较为敏感,且这种敏感程度随着刺激频率的升高而降低。基于对实验结果的分析,对于短声ABR,推荐使用单极性刺激;对于短纯音ABR,推荐使用分和极性法。本文研究检验了分和极性法的可行性,为测量诱发电位时消除刺激伪迹提供了一种新的方法。

针对富水条件下软破岩层深井筒快速掘进中存在的衬砌开裂、支护成本高等问题,以丘卡卢-佩吉铜金矿进风井-906~-1 158 m段为工程背景,采用理论计算、数值模拟、现场试验进行深井井筒支护参数研究。为合理且有效地抑制井筒变形、降低支护成本,结合工程实际建立了井筒模型,采用FLAC^3D有限差分软件,在考虑流固耦合情况下,分析不同支护参数下围岩的稳定性。结果表明:对于Ⅲ级围岩段,采用“锚网喷+钢纤维混凝土”支护方式,其支护参数为:锚杆直径22 mm,长度为2.3 m,喷浆厚度50 mm,间排距1 m×1 m,钢纤维混凝土厚度550 mm;对于局部存在的Ⅳ~Ⅴ围岩段,采用“锚网喷+泡沫板+钢纤维混凝土”支护,锚网喷与Ⅲ级围岩支护参数一致,泡沫板厚度为100 mm,钢纤维混凝土厚度600 mm。现场收敛测试结果表明,开挖412 h后井筒围岩的平均收敛速度为0.18~0.31 mm/d,符合进风井的施工要求。通过Ⅲ级、Ⅳ~Ⅴ围岩段的支护优化研究及现场实施,井筒施工效率较国内同类型深竖井提升约23.5%,研究成果可为高应力富水软破岩层井筒的支护设计提供指导。

为了研究不同的扫描策略对激光沉积镍基合金基体的影响,使用ABAQUS软件对4种不同扫描策略下IN718合金基体沉积IN718合金粉末过程进行了数值模拟,并在相同条件下进行了试验验证。热源验证的结果表明热源模型准确有效,数值模拟过程符合实际沉积过程;温度场、应力场、变形场分析结果表明异侧扫描相较同侧扫描、往复扫描相较单向扫描对基体的热影响较小,峰值温度更低,进而产生的残余应力更低,且可以有效减小基体的变形程度;试验验证结果表明数值模拟过程准确有效。最终得出结论:采取异侧往复扫描方式可以有效降低残余应力值,并减小变形。

水平井笼统酸化技术是碳酸盐岩气藏简便且重要的改造手段,常用的酸化方式包括基质酸化和压裂酸化两大类。合理选择水平井酸化方式,对高效开采碳酸盐岩气藏和优化工艺方案有重要意义。推导了碳酸盐岩气藏水平井酸化无因次采气指数计算式,建立了利用碳酸盐岩酸化增产系数优选碳酸盐岩气藏水平井笼统酸化方式的方法,分析了地质和工程因素对酸化增产系数的影响规律,并进行了现场验证与应用。研究发现:当碳酸盐岩酸化增产系数R_JH>1时,基质酸化井的产能大于压裂酸化井;当R_JH<1时,压裂酸化井的产能大于基质酸化井。当气藏渗透率各向异性系数、压裂裂缝数量和酸液用量增大,碳酸盐岩酸化增产系数减小;当气藏孔隙度、水平段长增大,碳酸盐岩酸化增产系数增大。当气藏孔隙度小于7.3%时,压裂酸化井的产能更高;当水平段长为500 m、压裂裂缝数量大于4时,酸化增产系数R_JH<1,压裂酸化井的产能更高;当酸液用量为600 m³时,酸液溶解能力X>0.08的情况下,压裂酸化井的产能更高。利用川东北区块碳酸盐岩储层进行验证,结果表明利用增产系数法进行工艺优选后增产效果显著。研究结果为优选碳酸盐岩气藏水平井的酸化方式提供了理论指导。

CO₂驱油技术作为成熟的三次采油技术,已经广泛在非均质性强的复杂小断块油田中应用。然而CO₂驱油气窜严重,导致驱油效率改善普遍低于10%。为此,通过泡沫调剖封堵,寻求提高CO₂驱油效率的方法。以JS油田为例,对比了气溶性封窜剂G-CF4与W-CF1水溶性封窜剂的泡沫性能,并测试了泡沫性能更佳的封窜剂的封堵性能及提采效果。结果表明,在目标储层条件下,最佳泡沫体系为0.25%的G-CF4。同时,岩心组合渗透率级差越大,G-CF4在高渗透率岩心中的封窜能力越强,88 mD级差中高渗透率岩心的阻力系数是50 mD级的2.5倍。在88 mD级差岩心组合中,G-CF4可将高渗透率岩心的阻力系数维持在9.2以上。先注入0.25%的G-CF4溶液0.3 PV,再通过CO₂驱油,可提高原CO₂驱油效率15%。研究结果为JS油田泡沫封堵技术的优化提供室内实验支持。

稠油油藏注超临界多元热流体开发效果明显优于蒸汽驱,但目前注超临界多元热流体地下渗流规律尚不明确。为此,通过“高温高压稳态法”得出不同温度下油-水、油-气相对渗透率曲线,并测试不同温度下油-水相对渗透率实验的采出稠油黏度及油砂与水的接触角,最后结合油-水、油-气两相相对渗透率和Stone-Ⅱ预测模型得出三相渗流时不同热区的油相等渗图。结果表明,稠油经超临界水作用后,测得的采出稠油黏度在50 ℃时相比于蒸汽减少了31.03%,油砂与水的接触角从139.5°降低至100.9°,油砂润湿性向亲水方向发展。相比于油相相对渗透率,水相相对渗透率极小,油-水相对渗透率曲线特征值随温度的升高先逐渐变化,后在超临界时发生突变;油气相对渗透率随温度的升高而逐渐增大。在油相等渗图中,随着温度的升高,油相流动区面积逐渐增大,超临界时流动区面积增加到54.59%,油相流动能力显著增强。研究结果可为稠油油藏注超临界多元热流体在储层中的渗流机理和数值模拟提供理论依据。

涡轮钻具作为能满足深地高温钻井的动力钻具,推力轴承寿命短是影响钻井效率的关键问题。以涡轮钻具中四支点接触球轴承为研究对象和提升其服役寿命为研究目标,基于正交试验设计方法和有限元数值模拟方法,选择滚动体直径、接触角、球组节圆直径三组变量为设计参数,进行了不同结构参数和磨粒磨损寿命之间的正交试验,采用极差分析法确定轴承的最优结构参数。并建立了轴承磨损的温度-位移耦合有限元模型,考虑轴承的摩擦生热,研究了轴向载荷、温度和磨损次数对轴承磨损深度的影响规律。研究结果表明:最优结构参数轴承整体性能提升,缓解了轴承的应力集中情况,减少了轴承的磨损量,优化后结构寿命比初始寿命提高了4.6%。本文方法为该类轴承优化设计提供参考价值。同时分析了不同工况条件对轴承磨损的影响。随着轴向载荷的增大,轴承磨损深度增加;随着磨损次数的增大,磨损深度也呈现增大的趋势;随着井底温度升高,磨损深度先减小后逐渐增加。

相变胶囊装填在容器内形成堆积床储热单元是目前相变胶囊典型的应用方式。研究堆积床流道中单个相变胶囊的储热释热特性可以帮助优化中温相变储热系统的设计。因此建立了相变胶囊二维堆积床流道数值模型,对比研究了外部传热流体以顺重力方向、逆重力方向及垂直重力方向流过相变胶囊时胶囊内部的传热与流动特性,并研究了传热流体流速、温度及胶囊直径对相变胶囊融化过程的影响。结果表明:堆积床流道内相变胶囊迎风侧换热速率更快。由于空腔空气热阻与自然对流作用,传热流体逆流流动时完全凝固时间最短。相较于顺流,逆流的完全凝固时间缩短8.9%;相变胶囊直径为12 mm时,PTFE为壁材空腔在中心相变胶囊较304不锈钢相变胶囊融化速度慢1.45%,平均储热速率低1.5%。改性PTFE为壁材空腔在中心的相变胶囊较304不锈钢相变胶囊融化速度快6.9%,平均储热速率高5.8%;提高HTF入口速度和温度可以提高相变胶囊的平均储热速率及缩短相变胶囊的融化时间。胶囊的储释热特性对于胶囊单体及中温相变储热系统的设计优化和实际应用都具有重要的指导意义。

采用风光互补供电的小型传感器无需定期更换电源,可部署在各类人迹罕至地区,然而在实际应用中光伏组件容易受到污垢沉积导致发电功率降低,小型风力发电机的旋转部件也极易出现故障。设计了一种结构较为简单且具有自清洁功能的风-光互补取电装置,结合气象统计数据对装置的太阳能和风能取电性能进行了实验测试,比较了不同灰尘覆盖量下光伏组件的振动清灰性能。研究结果表明该装置在模拟晴朗天气下(光照强度948.1 W/m²)下太阳能收集可产生77.28 mW的最大输出功率;基于压电效应的风致涡激振动取电启动风速在1.5 m/s左右,实验条件下4.3 m/s风速可以产生4.63 mW的输出功率;通过风致振动对不同灰尘覆盖量的光伏组件清灰后,太阳能收集输出功率能恢复到清洁状态下的84%以上。该研究为偏远地区无维护的小型微功率发电设备提出了新的技术方案。

为了将有限的资源合理地应用到核电厂设备管理工作中,提高设备的可靠性和可用性,降低设备检修工作量和成本,使电厂机组能够安全、可靠、经济地运行,有必要对设备进行可靠性分级管理。针对示范快堆工程建设期间的工作特点和挑战,研究并形成了适用的、可行的设备可靠性规范化分级新方法与流程。本文研究分析了其与已有方法的不同与特点,提出了新方法实施的工作流程,并以示范快堆两个实例系统为对象进行了应用说明。实践证明了该新方法的高效、合理与有效性,为后续处于建设阶段的同类堆型开展可靠性分级工作提供了方法与经验。

针对基于虚拟同步发电机(virtual synchronous generator, VSG)控制的并网逆变器存在的抗扰能力差和动态响应时间长的问题,提出了一种VSG的改进模糊自适应控制策略。首先,建立VSG小信号模型,分析虚拟惯量与阻尼系数对系统动态响应的影响。确定两参数取值范围并利用麻雀搜索算法对自适应策略中惯量和阻尼的初始值寻优。其次,分析系统受扰动后的角频率变化曲线,细化设计模糊规则。最后,在MATLAB/Simulink中搭建单机VSG模型,将不同控制策略进行对比。结果表明:在指令功率和负载功率突变时,本文所提模糊自适应策略不仅提高了系统响应速度,且抗扰动能力强。证明了研究成果的有效性。

针对风光荷时变的配电网动态重构问题,提出了一种Kmeans++融合PAM(Kmeans++-partitioning around medoid)聚类方法,按时间顺序划分日等值负荷曲线。以综合成本、电压偏移和负荷均衡度为优化目标构建配电网多目标动态重构模型。提出了一种改进星鸦优化算法(improved Nutcracker optimization algorithm,INOA)提升模型求解效率,利用Tent映射+准反射学习提供优质初始种群,引入动态适应度-距离平衡选择方法和切线飞行策略提高全局搜索能力,加入柯西-高斯变异扰动克服局部最优。基于IEEE33节点系统进行对比分析,结果表明所提方法能够实现负荷最优划分并对重构模型进行高效求解。

为研究车用质子交换膜燃料电池的预测和健康管理问题,提出了一种以相对功率损耗率为健康指标、灰狼优化(grey wolf optimizer,GWO)算法与径向基(radial basis function,RBF)神经网络相结合的方法(GWO-RBF),对车用质子交换膜燃料电池的剩余使用寿命进行预测。首先,通过对初始时刻燃料电池极化曲线的分析,构建以相对功率损耗率为健康指标的计算方法,并采用灰色关联度分析方法验证其可行性。然后,应用GWO算法优化的RBF神经网络预测车用质子交换膜燃料电池的剩余使用寿命。最后,采用两组数据集对提出的方法进行了验证分析。结果表明:与其他方法相比,提出的基于GWO-RBF方法的平均绝对百分比误差、均方根误差最小,决定系数最大,相对误差小于1%。可见本文方法能够以较少的数据集、较高的精度预测车用质子交换膜燃料电池的剩余使用寿命。

当前,电磁频谱资源的高效利用是无线通信领域的热点问题,而电磁频谱地图(electromagnetic spectrum map, EMSM)能够可视化展示某任务区域内的频谱使用情况,为无线网络优化工作提供有效支持。针对场景复杂且空间点位监测数据有限条件下生成细粒度EMSM难度大的问题,提出了一种增强空间注意力特征块(enhanced spatial-attention feature block, ES-AFB)的改进深度残差网络(deep residual networks, DRN)模型,借鉴图像超分辨率思想并利用EMSM的强空间特性,设计深度残差网络提取EMSM的相关性和频谱特征,利用增强空间注意力特征块挖掘粗粒度EMSM的内在隐含空间特征,再通过网络的多层上采样模块重构数据尺寸,从而达到更好的细粒度图像恢复效果,能够利用有限的粗粒度监测数据生成高质量的细粒度EMSM。仿真实验结果验证了算法的有效性,利用实测数据生成EMSM的均方根误差不超过3%。

针对样机建立简化的下肢外骨骼模型,应用D-H参数法进行动力学分析,并通过实验测得关节角度后进行拟合作为控制器输入。为了解决机器人的轨迹跟踪问题,利用传统PID控制拥有较好的跟随效果,但存在响应和寻参速度慢等问题;结合粒子群算法后虽然寻参速度加快,仍出现收敛精度低以及易陷入局部最优解的问题,因此设计了一种基于混沌映射型改进粒子群算法的PID控制。结果表明,改进后随机性增强,寻参速度加快,跟踪误差更小;并采用Simscape将关节角度进行可视化仿真,结合实验多方面验证控制效果。

针对原始动态窗口法(dynamic window approach, DWA)在路径规划中存在的振荡现象,设计了一种改进的DWA路径规划算法,该算法融合了人工势场法。首先,提升了DWA算法的安全性约束,并将原始DWA中的线性障碍物距离评价函数改进为人工势场法中的非线性障碍物势场函数。其次,将改进的DWA与梯度下降法的平滑A^*路径相结合,以解决传统算法全局规划能力不足的问题。最后,通过仿真实验和实物实验验证了算法的可行性。在仿真实验中,与原始算法相比,本文算法在设计的障碍物场景中减少了9.84%的路径长度,运行时间缩短了31.71%,平滑度提升了6.49%。在自动导引车实物实验中,路径长度减少了10.76%,运行时间缩短了13.09%。因此,改进的DWA算法能够生成更平滑的路径、更短的路径长度和更短的运行时间。

为切实做好机场部门应急管理工作,加强应急处突体系建设,提高应急处突能力,提出了一种基于混合推理的机场突发事件处置决策支持方法。首先依据实际场景和官方文档抽象机场中的突发事件及处置流程,构建机场突发事件本体模型;其次,引入规则推理和案例推理相结合的混合推理进行案例检索,针对构建的本体模型进行案例表示并构建案例库;最后,借助属性权衡的特征加权算法对检索结果进行修正,并采用基于神经网络的权重参数优化策略调整属性参数。通过和常用深度学习模型进行对比,验证了Bert+LSTM组合在该任务场景下的优势,最终实例证明,当突发事件发生时,模型能够关注突发事件本身,参考历史案例和处置标准,得到一份全面描述突发事件信息和处置措施的结构化数据,为突发事件的处置决策提供支持。

针对视觉背景提取(visual background extractor, ViBe)算法在运动目标检测过程中容易产生鬼影的问题,在原算法基础上加入背景还原阶段,提出一种改进算法ViBe-BR(ViBe with background restoration)。首先,结合三帧差分预先提取背景图像内前景区域;然后,使用前景区域周围的背景像素对区域内部进行填充,得到还原图像;最后,修正还原图像,并基于还原背景进行ViBe检测,达到抑制鬼影的效果。实验结果表明,ViBe-BR算法在4种不同场景中都取得了良好的检测效果,相比ViBe算法,前景检测的平均精确率、召回率以及F₁依次有0.222、0.03和0.123的提升,有效地消除了鬼影的影响,可应用于实际地理定位任务中以获取运动目标的地理位置信息。

为解决自动驾驶感知域控制器中障碍物检测模型对高内存和高计算资源需求的问题,提出了一种基于YOLOv8改进的轻量化障碍物检测方法,使用内存访问和计算量更少的FasterNet重构YOLOv8主干网络。为弥补模型轻量化导致的精度下降以及对小目标检测能力的不足,主要在3个方面对YOLOv8进行改进:用SPD-Conv(space-to-depth convolution)替换颈部网络的传统跨步卷积,增强小目标特征提取能力;结合IIoU(inner IoU)和PIoU(powerful IoU)的思想,提出IPIoU(inner powerful IoU)作为边框回归损失,加快损失函数收敛并提高小目标检测性能;引入注意力机制SimAM(simple attention module),进一步提高模型检测精度。实验结果表明,改进模型相比原模型在参数量、计算量和模型大小分别降低29.1%、20.5%和28.8%的情况下,检测精度提升了1.2%。模型部署至自动驾驶车载控制器后,能够有效检测道路前方障碍物。

方面级情感分析从细粒度角度检测了给定方面术语的情感极性从挖掘文本方面的情感态度的角度给电商、消费者等群体提供决策辅助。现有方法对句法信息的不同依赖关系的平等建模,忽略了卷积网络中不同依赖关系和语义关系中的全局信息对方面词情感分类的影响。为了解决上述问题,考虑到图结构的灵活性、复杂性和辅助任务在基于全局语义信息捕捉方面情感、补全细粒度方面信息的优良表现,提出了包含加权关系卷积网络(weighted relational convolutional networks,WRCN)和辅助任务互补学习(complementary task, CL)两个任务的WRCN-CL (weight relational convolutional networks and complementary task, WRCN-CL)模型。该模型利用Bi-LSTM (bi-directional long short-term memory, Bi-LSTM)提取文本特征;之后分别输入WRCN和CL中;CL从全局角度寻找方面相关的语义信息以达到增强知识的效果,WRCN基于CL中的方面表示结合利用GCN (graph convolutional networks)深入挖掘基于位置信息和关系类型的句法信息,最后将融合全局信息和局部信息的特征输入到池化层,得到全面的信息表征以提高模型的分类效果。实验结果表明:相较于其他基线模型,WRCN-CL在三个公开数据集上准确率分别达到了83.49%、78.19%、75.89%,从而证明了本文模型能有效地解决方面级情感分析分类任务。

为了认识内构件煤热解技术生成的主要副产物煤焦的性质,尤其是高温热解的煤焦,采用内构件热解反应器以榆林烟煤为原料于1 000~1 500 ℃真空条件下制备了煤焦,考察了煤焦孔结构、组成、热值、碳结构等理化性质随热解温度的变化规律,采用微型流化床反应分析仪研究了不同煤焦等温燃烧反应特性及动力学参数。结果表明,随着热解温度的增加,煤焦碳含量增加,氢和氧含量降低,C/H摩尔比升高,热值小幅度增加;煤焦比表面积和孔容先降低,但热解温度高于1 300 ℃后基本保持不变,石墨化程度与之变化趋势一致。煤焦燃烧过程可用三维扩散模型G(x)=[1-(1-x)^1/2]²描述,活化能和指前因子随热解温度的增加而升高,分别在30.49~90.17 kJ/mol和0.69~352.25 s^-1范围内变化,热解温度高于1 400 ℃后煤焦反应性大幅降低主要源于C/H的急剧增加。

压降是纤维滤棒性能质量的重要指标,其与材料和几何结构密切相关,为建立用于纤维滤棒设计与生产验证的新方法,通过结合有监督学习方法,以丝束单旦/总旦、长度和圆周为自变量,引入多元回归方法建立滤棒压降的预测模型;对滤棒进行多区域协同建模,并基于多孔介质模型模拟气体滤棒内流动行为,获得适用于表征丝束规格的压降渗透系数。结果表明:压降与滤棒长度具有正相关的线性关系,且改变滤棒丝束类型对压降的影响大于改变圆周,证明滤棒压降受到多因素共同影响;基于多元线性回归模型,可以设计压降值为目标快速反推出滤棒长度、圆周及丝束类型的组合方式;基于数值模型对所预测滤棒参数组合进行模拟以验证生产参数的合理性,确定结合多元线性回归模型和数值模型的方法能够有效指导滤棒的设计和生产。

木材由若干早晚材交替组成,为根据早晚材占比,预测试件力学性能强度,建立了以早、晚材为基本模型单元的复合材料模型。从木材细观层面出发,将木材视为由早、晚材两种不同力学性质的材料理想粘接的复合材料,以云南松为研究对象,分别获取早材与晚材各自力学参数,根据复合材料层合板理论,建立早晚材顺纹抗拉力学模型,并利用试验进行验证。结果表明,将木材视为早、晚材复合材并用层合板理论对其力学性能进行预测的方法可行;抗拉弹性模量和抗拉强度的理论值与试验值之间相对误差皆在10%以内,具有较高的可靠性,根据此模型,通过测量材料中晚材所占的体积分数,可计算材料的抗拉强度与弹性模量,为后续早晚材试验与早晚材相关模型的深入研究提供参考依据与理论基础。

由于废弃的粉质黏土对土地浪费和污染有不利,所以对粉质黏土改良后用于工程建设回填。对浙江省杭州市一沿江隧道开挖产生的粉质黏土添加不同固化剂后进行无侧限抗压强度实验,研究了不同木质素纤维掺量,水泥掺量对无侧限抗压强度的影响,同时对抗压强度形成的机理进行了分析;最后通过SEM实验对试样进行孔隙微观结构的定量分析。结果显示:在木质素纤维掺量为4%时抗压强度达到最大值,并且在木质素纤维掺量为2%、6%、8%时,无侧限抗压强度均大于木质素纤维掺量为0的试样。无论木质素纤维掺量为多少,无侧限抗压强度q'_u均随着水泥掺量的增加而逐渐增加。孔隙的平均直径随着木质素纤维的掺入而逐渐集中向粒径小于1 μm范围内,随着水泥掺量的增加孔隙1~2 μm和2~4 μm所占比例增加;孔隙的丰度随着木质素纤维及水泥掺量的增加,主要集中在0.2~0.5。颗粒的丰度随着木质素纤维的掺入,主要集中在0.1~0.6,随着水泥掺入颗粒分布呈现山字形。

为了研究岩质边坡生态防护中根土复合体与岩石接触面的作用机理,通过构建不同植物种类、护坡土体类型与岩石风化程度的接触面物理模型,在天然应力条件下,开展了根土岩接触面的直接剪切试验,揭示了接触面抗剪强度和剪切位移的变化规律,并分析了植物根系形态、护坡土体类型、岩石风化程度对接触面抗剪强度的影响机理。结果表明,植物根系通过护坡土体并伸入基岩裂隙,显著提高了剪切带土体抗剪强度和土岩交界面抗滑移能力,从而增强了护坡土体与岩石的整体性;接触面抗剪强度与植物根系竖向延伸程度及岩石风化程度正相关,相较于无植物工况,当种植香根草时峰值抗剪强度提高了53.9%,强风化基岩条件下提高峰值强度达22.4%。相较于普通土,添加有黏合剂与团粒剂的基材土可显著提高土体抗剪性能,提升接触面峰值抗剪强度达20.1%。

机器学习的数据驱动方法为隧道掘进机(tunnel boring machine,TBM)施工智能化赋能,对于优化掘进工艺、提高掘进安全性和降低人工成本至关重要。针对TBM运行数据噪声多、参数冗余及有效特征提取困难的难题,运用数据驱动的机器学习方法,挖掘数据蕴含的机-土复杂相互作用,实现TBM围岩岩体分类预测。首先,对于TBM掘进过程中产生的大量运行数据,采用核密度估计(kernel density estimation,KDE)对典型掘进参数曲线提取特征,获取稳定掘进阶段TBM关键运行参数的最大概率。然后,面向实际场景TBM运行数据,提出围岩分类堆叠集成学习算法,通过k-fold交叉验证进一步优化算法,利用基分类器和元分类器两层学习框架挖掘数据中的复杂关系。最后,采用5 868个TBM掘进段的数据集对该算法的有效性进行验证。结果表明,四分类问题预测的平均F₁达到0.705,二分类问题预测的平均F₁达到0.797,其预测效果均优于所选的四种基分类器。

探究不同孔洞形状对岩石声发射特性的影响和含孔洞岩样破裂机制,对检测岩石工程的裂隙演化和预测含缺陷岩石失稳破坏具有重要的意义。通过对完整和含孔洞的红砂岩试样开展单轴压缩试验,并采用声发射系统,研究了不同孔洞形状岩样的力学性质、声发射演化规律及破坏前兆特征和破坏机制。结果表明:完整试样的抗压强度、弹性模量和应变能分别为含孔洞试样的1.4倍、1.3倍和1.7倍;声发射多重分形谱宽的演化在峰值应力的86%~95%存在突变点,在突变点前后多重分形谱宽由平均低值转为突增,波动幅度从小到大。声发射波形特性存在双主频带特征,试样临近破坏时产生大量低频-高幅值型和高频-高幅值型信号,这些声发射的特殊趋势都可作为红砂岩临界失稳前兆。基于破裂事件声发射信号的主频与岩石的破裂机制的关联性研究,揭示了完整和方形孔洞红砂岩以拉剪混合破坏为主、圆形孔洞红砂岩以剪切破坏为主的破坏机制,有效避免了RA-AF破坏模式分类法的主观性,研究结果可为工程设计及优化提供一定的指导意义。

以返包式加筋土挡墙为研究对象,提出了面板位移的计算方法。将面板水平位移分为两部分计算:筋材应变引起的水平位移、加筋区在其背部水平土压力作用产生的整体水平位移。计算筋材应变引起的水平位移时,通过潜在破坏面、自然休止角将筋材分段计算,并假定筋材内力的水平分布,得到筋材应变引起的水平位移的简化计算模型。计算加筋区整体水平位移时,将加筋区等效为“悬臂梁”进行计算,考虑了加筋区弹性模量随高度的变化。本文的理论方法估算值与试验、数值模拟结果进行了对比,结果显示:二者分布趋势基本一致,能够较好地计算返包式加筋土挡墙的面板位移。

针对当前道路裂缝检测算法检测速度慢、且对于复杂道路条件下的路面裂缝识别精度低、误检漏检率高等问题,设计了一种基于YOLOv8的道路裂缝检测改进算法FCG-YOLO。首先,提出了改进的C2f_Faster结构以降低模型参数量和减少计算复杂度。其次,为了提高检测准确率,在骨干部分引入全局注意力机制GAM,增强算法对小目标裂缝的识别能力,同时改进特征融合金字塔SPPF为SPPFCSPC模块,用于增强算法的特征融合能力。最后,通过消融实验验证了各模块对算法性能的影响,找到了兼具轻量性与准确性的模型配置,并结合实际应用场景,探究了算法的鲁棒性与泛化性。FCG-YOLO在检测效率上表现出色,验证集上的检测精度mAP50与mAP50-95分别达到了90.3%、74.4%,且每秒检测速度提升13.8%,达到345帧,具备较高的检测效率与良好的实际应用价值。

冻害问题是高寒隧道建设过程中的关键难题,为有效防控隧道衬砌低温损伤破坏,设计合理的保温措施,建立了考虑热传导与热对流作用的数值模型。通过正交试验工况设计分析不同热物性参数对衬砌温度的显著性影响,并进一步分析显著性因素对衬砌损伤的影响。研究结果表明:对流系数、保温层导热系数、围岩导热系数对试验结果具有显著性影响,其中保温层导热系数影响最为显著。随着保温层导热系数增大,衬砌最低温度降低,衬砌整体损伤水平逐步提高。随着对流系数的增加,高寒隧道衬砌最低温度逐渐降低,衬砌整体损伤程度增大。随着围岩导热系数的增加,高寒隧道衬砌最低温度增大,高损伤区域由拱顶向两侧扩散,且受拉损伤值分布离散性愈发明显。通过减小保温层导热系数与对流系数以及增大围岩导热系数有利于改善隧道衬砌整体损伤分布。

为解决盾构掘进过程中参数设定标准不明确、盾构司机主观经验性过强而引发盾构姿态难以控制的工程问题,提出了一种考虑地层条件-隧道结构-掘进参数综合作用的盾构掘进姿态智能预测模型。首先建立了一种自适应权重粒子群优化(adaptive weight particle swarm optimization,AWPSO)算法;然后结合门控循环单元(gated recurrent unit,GRU)神经网络构建盾构姿态预测模型,其中AWPSO算法用于确定GRU神经网络中的最优超参数组合;最后结合上海轨道交通市域线机场联络线张江站-度假区站区间现场监测数据进行了案例验证。结果表明,基于AWPSO-GRU的盾构掘进姿态预测模型具有较高的可靠性和工程实用性,可为盾构掘进过程中施工参数的设定提供参考和依据。

飞轮混合动力系统(planetary gear set based flywheel hybrid electric powertrain,PGS-FHEP)在提高车辆性能和能源利用率方面具有巨大优势。本文研究对其主要部件进行了设计和匹配,并在等效能耗最小控制策略(equivalent consumption minimization strategy,ECMS)的基础上,引入动态规划(dynamic programming,DP)控制策略获取最优电池荷电状态(state of charge,SOC)轨迹,通过实时调整遗传算法(genetic algorithm,GA)求得的初始最优等效因子,确保实际SOC轨迹与最优轨迹相符,从而搭建了一种可实时控制的自适应等效能耗最小控制策略(adaptive equivalent consumption minimization strategy,A-ECMS),最终在中国轻型商用车行驶工况(China light-duty commercial vehicle test cycle,CLTC-C)工况下对三种控制策略进行了仿真对比。结果表明,在A-ECMS控制下,较传统ECMS相比,加装PGS-FHEP的飞轮混合动力汽车(flywheel hybrid electric vehicle,FHEV)综合能耗降低了2.51%,控制效果更接近DP控制策略;系统能量回收率可达57.72%,其中,飞轮以机械能形式回收占比23.64%。此外,能量回收过程中,飞轮的参与使电池的峰值功率显著降低。

健康中国理念下,以满足城市人本化可持续发展目标研究健康街道设计变得愈发重要。针对现有健康街道方法中评价指标复杂、不符合中国的街道现状、量化解析不足的问题,通过探索性因子分析提取潜变量,以健康意愿问卷分析和结构方程模型构建为手段,量化健康影响要素,本土化了健康参数,构建符合中国街道现状的定量健康街道评估方法体系,揭示了“提升街道品质、构建健康环境、打造活力街区和带来交通便捷”4个提升街道健康的潜在变量对健康街道的直接正相关影响作用,其中提升街道品质影响程度最为显著。基于结构方程模型量化解析街道健康要素的方法,能够为打造高品质的健康街区、精准提升街道的健康设计水平和健康中国背景下的居民生活品质,提供科学量化支撑。

编队射频兼容是影响编队生存力和战斗力的一项重要综合能力,需通过飞行试验对其进行有效考核验证,仿真预测可进一步优化试验设计,提升试验效费比。基于此,提出了一种基于仿真预测的编队射频兼容试飞方法。首先分析了射频兼容的发展趋势和编队射频兼容能力要求,其次提出了基于干扰冲突的编队射频兼容仿真预测模型,并以仿真分析的干扰冲突距离为依据,建立了编队射频兼容试飞剖面设计方法。最后,进行了典型编队射频兼容试飞试验的仿真分析和试飞剖面设计。研究结果为编队射频兼容的试验剖面设计和试飞验证提供了一种有效方法。

针对航空电缆电弧故障引起的微小电流变化难以识别的问题,提出了一种基于Inception模块和双向长短期记忆网络(bidirectional long short-term memory,BiLSTM)的交流串联电弧故障诊断方法。首先通过计算自相关系数的离散平方和(discrete sum of squares of the atocorrelation coefficient)、信息熵(Shannon entropy)以及小波能量熵(wavelet energy entropy)提取原始电流数据的特征,将特征合并形成新的特征矩阵,对原始数据实现特征增强。之后Inception-BiLSTM网络利用特征矩阵进行学习,最后完成对电弧故障的诊断。为了验证模型在实际环境中的诊断性能,在充分考虑实际情况下,基于航空电缆电弧模拟实验平台进行了振动试验、应力实验以及潮湿电缆实验,并将实验数据整合作为检测样本。实验结果表明,本文方法对于识别电弧故障有着较高的准确度,可以达到99.69%。

针对低空经济发展涉及的安全管理问题,在总结低空经济相关技术路线原理及落地方案的运行经验,分析低空安防普适性的4个建设方案:雷达与通感一体技术融合方案、广播式自动相关监视技术方案、远程识别技术方案和基于TDOA(time difference of arrival )无线电技术的多源融合方案的基础上,构建无人飞行器探测技术评价指标体系,并建立了一种基于决策试验评估实验室(decision-making trial and evaluation laboratory,DEMATEL)和优劣解距离法(technique for order preference by similarity to an ideal solution,TOPSIS)的多属性评价方法。结果发现,以TDOA为基础的多源融合方案是构建城市低空安防体系的有效路径和普适性方案。研究表明,低空安防体系的建设是一个系统性工程,需要政府、企业和社会各方的共同努力,在技术、数据、运营等多个层面进行整合,以适应未来低空经济的发展需求。

为探究原位热处理耦合技术加热土壤的作用机制和影响因素,采用二维实验装置模拟了热处理过程,研究了蒸汽注射耦和热传导加热效果,分析了蒸汽流量、耦合方式等对升温过程的影响。结果表明,在热传导的基础上耦合蒸汽注射处理可以加快热量传递、减少热损失,使加热时间缩短35.67%、能耗降低24.53%。蒸汽注射强化升温主要机制为:额外的热量注入增大了温差,增强了由浮力驱动的液相对流传热;蒸汽在浮力或压力的作用下向上迁移,增强了气相对流传热。热传导和蒸汽注射耦合处理时,增大蒸汽流量和改变耦合方式对能耗影响均较小,将蒸汽流量从0.18 kg/h增大加0.54 kg/h能将加热时间缩短22.05%,但将水消耗增加了132.43%;热传导加热30 min后再耦合蒸汽注射较两者同时加热可以减少28.57%的水消耗,但将加热时间延长3.84%。工程应用中,宜根据工期、成本等筛选合适的修复方案。

为准确、全面地探究救援队员负重行走体力疲劳全过程发展趋势,提出了基于眼动特征-肌电信号-主观评价的多维疲劳程度评价方法。招募8名志愿者进行负重行走疲劳诱发实验,利用眼镜式眼动仪,采集并分析被试眼跳次数变化率(saccade time,ST)、平均眼跳速度变化率(saccade speed,SS)和最大眼跳幅度变化率(saccade amplitude,SA)。研究表明:ST、SS、SA与主观疲劳评价的相关性分别为-0.857±0.052、-0.938±0.054、不相关;与肌电信号值的相关性分别为-0.782±0.090、-0.942±0.030、-0.928±0.026。对主观评分、肌电信号值和眼动参数进行多元线性回归分析,回归方程R²=0.989,其中肌电信号、ST、SS和SA回归系数分别为0.27、-0.16、-0.513和-0.124。研究结果为负重行走疲劳监测与评价方法做出了新的探索与尝试。

采用PyroSim数值模拟方法系统研究不同排烟功率对相向射流条件下顶部集中排烟系统吸穿现象的作用机理。深入分析了排烟效率提升对隧道内烟气层厚度、温度分布以及气流速度的变化规律。研究确定了对于不同火源热释放率下吸穿现象发生的临界排烟效率,给出相向射流条件下集中排烟发生吸穿现象的临界Froude数和预防吸穿现象发生的临界排烟速率系数。研究结果表明:随排烟功率增加,远离火源的排烟口R3率先发生吸穿现象,继而排烟口R2也发生吸穿,而R1未受影响,火源热释放率的增大导致发生吸穿现象的临界排烟功率相应增大。适度提升排烟功率可以提升排烟效果,但排烟功率超过特定临界值将发生吸穿现象,使排烟效率降低。在20、30、50 MW火源热释放率下,临界排烟功率分别为80 、100 、150 m³/s,最佳排烟功率分别为50 、70、110 m³/s。同时,确定了发生吸穿的临界Froude值为35,临界排烟速率系数为0.8。研究结果为优化排烟系统设计、提升效率和节能提供理论依据。

消防钢瓶作为重要的灭火设备,在服役期间需要接受定期安全评价。为了对消防钢瓶安全状态进行高效且准确地评价,首先,基于层次分析法和模糊综合评价法,建立了一套适用于消防钢瓶的安全评价模型,并通过实例评价验证了该模型的可行性。其次,基于多种群遗传算法(multi-population genetic algorithm,MPGA)的BP神经网络优化消防钢瓶安全评价模型,该方法通过多种群遗传算法改进BP神经网络更新权重和阈值的过程,提高BP神经网络预测结果的准确度及消防钢瓶安全评价的效率。最后,通过python完成基于BP、GA-BP和MPGA-BP三种消防钢瓶安全评价模型的构建。通过对比分析三种模型的预测结果,发现MPGA-BP神经网络的预测误差最小,证明了所提出的MPGA-BP安全评价模型具有较高的准确度,能更加高效准确地进行消防钢瓶的安全评价。