海洋平台通风系统的优化控制运行对于提高舱室环境质量、保障室内人员健康具有重要意义。针对当前海洋平台通风系统缺乏完善设计规范体系等问题,依托船舶与陆上通风系统的中外规范标准对适用于海洋平台通风系统的设计标准进行系统的分类归纳,建立了海洋平台通风系统的专用设计标准体系。分析了舱室环境通风量模型、室内动力学模型、室内空气质量模型与能耗模型,并对海洋平台生活区域、设备区域和贮藏区域三大主要区域的通风运行优化方法进行综述。对目前存在的问题及难点进行分析,并提供可行的未来通风系统运行设计的发展思路。研究成果为海洋平台通风系统的设计、运行与节能措施提供科学依据和技术指导。

随着深度学习技术的兴起,基于深度学习的语音增强方法日益广泛应用,性能普遍优于传统方法。概述语音增强中降噪信号处理的基本框架,逐步分析深度学习驱动的语音增强模型的最新进展。对基于深度学习的语音增强算法进行全面整理,详细介绍不同神经网络的语音增强方法的原理、特点、评价指标及代表性研究,综合评估这些方法的优势与不足。最后,结合当前发展状况,分析语音增强过程中面临的核心挑战,并对未来发展路径进行讨论与预测。

建筑信息模型(building information modeling,BIM)技术在中国建筑行业的应用发展迅速,其进一步发展离不开BIM标准的支持。鉴于BIM标准的重要性,有必要对现有的BIM标准研究进行综述。首先,使用关键词聚类分析方法确定3个重点研究主题,即BIM标准的理论研究、技术研究和应用研究。其次,针对每一个研究主题,通过关键文献综述对现有研究的方法和成果进行阐释与总结,并列举典型的案例。然后,利用关键词生成的时间线图对BIM标准研究的演进趋势进行分析。结果表明:扩展工业基础类(industry foundation classes,IFC)标准以及基于IFC的技术和应用的研究仍将是研究热点;与此同时,BIM标准体系框架研究将会持续进行。此外,未来对于BIM标准的研究还应聚焦于技术融合、应用场景拓展以及跨领域协同三大前沿领域。研究成果有助于进一步发展BIM标准,并提升BIM标准的制定和应用水平。

由于含能材料的高热值及其伴随着易燃易爆的特性,在管道中传播时会影响管道的形状及几何尺寸,导致爆轰的传播受到影响。为了深入探究环形扰动对爆轰波传播的影响,精确、清晰观察环形管道中爆轰波的传播动力学过程,更好地体现边界层效应和曲率管壁对爆轰波传播的影响。搭建环形扰动爆轰实验装置,在光滑圆管末段加入不同直径尺寸的扰动管实现环形扰动,利用压力传感器、烟膜组成的数据采集系统得到爆轰波速度、三波点轨迹、胞格结构等数据。成功搭建了环形扰动爆轰实验系统,并且获得了较为理想的传播数据,数据具有显著的规律性和高度的可靠性。经过验证,所搭建的爆轰实验装置具有良好的数据采集能力,所获得的数据证实了装置具备科学性与有效性。所搭建的实验系统有助于为事故防控提供理论支持,使科研仪器充分发挥支撑科技创新、社会发展的作用。

为查明龙沐湾地热田的地温场、水化学及补给来源等特征,分析地热田成因模式。利用水文地球化学、同位素及地温测量等方法,结合区域地质特征,系统分析龙沐湾地热田水化学特征、热储温度、补给来源,初步构建龙沐湾地热田成因概念模型。结果表明:龙沐湾地热田孔隙型层状热储地温梯度5.23~8.25 ℃/100 m,裂隙型带状热储地温梯度1.47~4.50 ℃/100 m,深部热储温度87~115 ℃,地热流体循环深度可达960~2 298 m。地热流体水化学类型为HCO₃-Na·Ca和Cl·HCO₃-Na型,主要补给来源为大气降水,计算补给高程为421~597 m,推断补给区域为尖峰岭腹地。同位素年龄结果表明:地热水形成年龄超过6 000 a,具有补给路径长、径流缓慢的特点。

为提高降水预报的精度并解决传统数值模式在预报精度和运算效率上的瓶颈问题,通过结合气象大模型和深度学习后处理方法,对陕西省2008—2018年的降水预报进行实例研究。以FourCastNet气象大模型输出的气象要素场为基础,利用贝叶斯优化的卷积神经网络(convolutional neural network,CNN)/长短期记忆网络(long short-term memory, LSTM)算法构建气象要素场-区域降水信息的预训练模型,生成高分辨率的日降水预报。结果表明:该方法在空间分辨率和预报精度上优于传统数值天气预报模式;区域预训练调优预报结果更准确地反映了区域降水的时空分布;基于贝叶斯优化的深度学习后处理算法能够有效缓解初始场偏差对预报的影响。可见,气象大模型结合深度学习后处理算法在降水精准预报中具有显著的应用潜力,为防灾减灾、农业生产及水资源管理提供了科学支持。

四川盆地自流井组大安寨段陆相页岩油具有较大勘探开发前景,沉积相多样,岩性复杂且纵向变化快,岩性差异化组合模式及储层特征认识不清,制约了大安寨段页岩油储层有利层段的优选。基于川中地区4口实钻井岩心观察、薄片分析和X射线衍射(X-ray diffraction,XRD)、镜质体反射率Ro测试、总有机碳(total organic carbon,TOC)含量测试、物性测试、岩石热解、荧光分析等实验,依据矿物组成特征和介壳含量、产状、介壳层厚度及与页岩的叠置关系,建立川中地区大安寨段7种岩性组合模式(纯页岩型、页岩夹漂浮状介壳灰岩型、页岩夹毫米级介壳灰岩型、页岩夹厘米级介壳灰岩型、页岩夹分米级介壳灰岩型、页岩与介壳灰岩互层型、纯介壳灰岩型)。综合TOC、物性、含油性、脆性指数等储层特征参数,明确不同岩性组合的储层特征。结合大安寨段的勘探开发实践和储层特征,建立储层的分级评价标准,认为页岩夹毫米级介壳灰岩型和页岩夹厘米级介壳灰岩型岩性组合为最有利的源储组合,物性最好,含油饱和度指数(oil saturation index,OSI)最高,可动性强,脆性好等特征,是勘探开发的重点层段。厚层暗色页岩层段具有最高的TOC含量、较好的物性和含油性,是下步勘探的潜力层段。

针对西准噶尔吉尔吾沙克金矿床的金矿石,进行详细工艺矿物学研究,并在此基础上开展可选性试验。结果表明:矿石中有价元素为Au,品位为3.61 g/t;金矿物种类为自然金、银金矿、金碲矿、金硒银矿,嵌布状态有包裹金、裂隙金和晶间金,粒度主要为微粒(0.2~10.0 μm),个数占96.96%,细粒及以上金颗粒(>10 μm)占3.04%;选矿试验推荐采用浮选-浸出联合流程工艺:浮选—浮选精矿Au品位53.14 g/t,回收率31.69%,浮选尾矿全泥浸出24 h后,尾渣含金0.20 g/t,金作业浸出率89.56%,联合流程Au的总回收率达93.31%,各项指示比较理想。

为查明海拉盆地克鲁伦凹陷下白垩统铀成矿潜力,综合利用岩心、测井和地震等资料,通过层序地层与沉积相分析方法研究了区内和的层序地层空间展布、沉积相类型与展布特征以及铀富集有利空间位置。结果表明:确定克鲁伦凹陷目的层段三级、四级层序地层划分标志,将目的层段划分为1个二级层序、2个三级层序以及4个四级层序,同时阐明了层序地层展布特征。区内目的层段主要发育扇三角洲-湖泊相沉积体系,沉积相平面上具有近源、相变快和分布范围小的特征。区内目的层处于高位域沉积时期的扇三角洲平原辫状水道砂体和扇三角洲前缘水下分流河道砂体具有良好的铀成矿潜力。

为解决因地下水相关因素未考虑充分而导致的模型对地下水位预测不准确的问题,提出观测井的空间位置距离聚类方法、水文地质属性聚类方法和距离-属性混合聚类方法,验证观测井间连通性在地下水位预测中的重要性。设计4种模型并分别对济南岩溶水域的地下水位进行模拟和预测并与实际观测值对比。预测结果表明:考虑岩溶含水层连通性特征的联合模型ConvLSTM(convolution-long short term memory)要优于传统的长短期记忆网络模型(long short term memory,LSTM)。其中考虑距离-属性混合聚类结果的同类别井(连通性强)的模型(mix-multivariate-convolution-long short term memory,M-MV-ConvLSTM)预测结果精度最高、误差最小,其平均均方根误差约为0.457,纳什效率系数约为0.216,预测准确度高于传统的LSTM预测模型。研究成果可为岩溶水域的实时地下水位预测提供借鉴。

为探究近年来治疗缺血性脑卒中常用化痰方剂中化痰药的用药特点。以“化痰/祛痰/涤痰/豁痰/导痰/滚痰/半夏白术天麻汤/星蒌承气汤/温胆汤/二陈汤/小陷胸汤/羚角钩藤汤/解语丹”+ “缺血性中风/缺血性脑卒中/脑缺血/脑梗死/脑梗塞/脑栓塞/脑血栓” +“临床”为主题词在中国知网(1986年5月1日—2024年4月1日)中进行高级检索,筛选出符合标准的文献,采用Excel和IBM SPSS Modeler 18.0软件对数据进行统计分析。化痰方剂中以半夏和天南星为缺血性脑卒中不同时期中使用频率最高的两味化痰药,其次为茯苓、石菖蒲、陈皮和甘草等;大多数化痰药的高频使用剂量在均在10~15 g。在四气五味统计中,缺血性脑卒中不同时期化痰药均以温、平、辛、苦、甘出现频率最高;归经统计中,不同时期化痰药都以肺、脾经为主。在化痰方剂药味统计中,急性期和康复期均以由8~14味药组成的方剂最常见,约占各自总频数的82.51%和78.05%;关联规则分析中得到25个支持度较高的中药组合,以化痰熄风通络药和化痰活血祛风药等配伍较多;方剂基本都采用中药饮片汤剂煎煮服药方式,且多与西药联合应用。临床上治疗缺血性脑卒中的常用化痰方剂中化痰药以半夏和天南星为主,大部分化痰药物的使用剂量范围在10~15 g,常用化痰方剂味药数以8~14味为主,研究成果为化痰中药和化痰方剂在缺血性中风治疗中的应用和从痰论治缺血性中风研究发展提供一定的参考和临床数据支持。

降雨是导致滑坡稳定性的主要因素之一,为探究不同降雨条件下非饱和土滑坡渗流变形及稳定性规律,基于饱和-非饱和渗流及强度折减法相关理论,以赣东某牵引式滑坡为研究对象,在勘查和室内试验的基础上,确定了滑坡隐患体岩土参数,用AutoCAD软件最大程度地还原了郑坊镇西山村童山组滑坡真实地形与地质条件,建立滑坡体渗流-变形耦合三维数学模型,并通过ABAQUS有限元软件,模拟不同降雨条件下(不同降雨强度、历时和降雨停雨后)非饱和土滑坡渗流变形及稳定性动态变化过程。结果表明:坡体表层孔隙水压力随降雨强度和历时的增大而逐渐升高,渗流速度逐渐增大,饱和区逐渐向非饱和区转化,位移变形表现为逐渐增大;降雨停雨后的滑坡隐患体渗流出现滞后现象,均匀性降雨后位移变形为先增大后减小,间断型降雨在短期停雨缓冲期下位移呈现出一定的周期性。对滑坡稳定性,不同降雨强度和历时下坡体强度折减稳定性系数的变化趋势相同,但同一降雨强度下的稳定性系数变化不同,总体趋势是随历时的增加而逐渐减小;降雨停雨后均匀型降雨坡体强度折减稳定性系数变化趋势是先下降后上升,间断型降雨坡体的稳定性则呈现出一定的周期性。

为研究7075铝合金圆环初始残余应力值较大影响加工这一问题,通过采用沿环向压缩7075铝合金圆环的方法研究了对残余应力的降低效果。使用ABAQUS仿真软件对7075铝合金圆环分别进行淬火和环向压缩的模拟仿真,分别得到7075铝合金圆环的初始残余应力场以及压缩后的残余应力场。结果表明:采用沿环向压缩这一方法可以有效降低淬火产生的初始残余应力。经过前后数据对比发现,当压缩变形量为1.312 5%时,淬火残余应力幅值整体下降原残余应力数值57%,径向残余应力和周向残余应力的幅值均降低了约58%。可见采用环向压缩的方法可以有效降低铝合金环件的残余应力。

针对沧东凹陷页岩油渗吸置换规律与排采制度不明确问题,考虑“渗吸-返排-产能协同化”,建立的模型能够动态地反映渗吸置换作用与返排速度、闷井时间等工程参数相互制约和协同。通过进行全生命周期地质工程一体化数值模拟,明确了沧东凹陷孔二段主力开发层系C1、C3两个甜点层的渗吸置换规律与最佳返排制度。结果表明:返排过程仍然存在渗吸置换作用;C1、C3甜点的合理闷井时间为37~42 d,合理返排速度20~40 t/d。研究成果为深层页岩油气的渗吸机理研究与合理排采制度研究提供理论基础。

受温度、压力、产量等因素影响,气井管柱环空泄漏等完整性问题频繁再现。为研究工况参数对井下油管泄漏过程的影响,结合油田现场参数建立高温高压油管泄漏仿真模型并与现有小孔泄漏数学模型进行对比分析。基于仿真模型,分析油管泄漏过程中的流场变化及泄漏孔径、油套管压差、泄漏环境等因素对泄漏过程的影响。结果表明:流场变化主要集中在泄漏孔内部及泄漏孔进出口,随泄漏孔径增大,泄漏量、泄漏速度、泄漏孔内部的压力和密度均增大;油管与油套环空压差越大,泄漏量和泄漏速度越大,压力和密度变化越剧烈;气体在环空保护液上部的速度和压力大于在环空保护液段。

针对深水井B、C环空流体固相沉积下环空泄压通道堵塞风险,开展常见深水钻井液体系固相沉积测试,获得不同钻井液体系固相沉降高度及沉降后固相渗流特性,并基于固相渗流特性参数,考虑环空流体固相沉积影响,建立渗流作用下环空带压预测分析方法,并开展实例分析。结果表明:沉降高度油基钻井液>EZFLOW钻井液>HEM钻井液,沉降后固相渗透率EZFLOW钻井液>HEM钻井液>油基钻井液,渗透率最高达到2.216 μm²,在环空流体固相沉积条件下,随环空流体黏度降低及地层渗透率、裸眼段长度增加,流体流动黏性力降低,且与地层接触渗流面积增大,环空流体渗流量增大,降低钻井液流体黏度、提高水泥环裸眼段长度可以提高深水井B、C环空压力释放能力,但由于固相沉积影响,其渗流流量远小于无固相沉积条件下环空压力降低速度,且固相沉降后存在无法泄压的风险。

随着全球油气勘探开发不断向深井超深井发展,井下高温环境及现场作业时钻井工况参数选择不合理等问题使钻头磨损日益严重。为延长钻头寿命并提高破岩效率,建立聚晶金刚石复合片(polycrystalline diamond compact,PDC)单齿切削大理岩的三维仿真模型,分析不同切削深度、切削速度和齿倾角对PDC齿表面温度以及对破岩效率的影响规律。结果表明:在整个切削过程中切削齿温升分为上升期-过渡期-稳定期3个阶段,且随着切削深度增加到一定程度时岩石的破碎形式由塑性转变为脆性。切削速度的增加使温度与破碎比功均增加,切削深度与齿倾角的增加均会使破碎比功增加而温度出现先增大后减小的现象。并通过响应面法对切削速度、切削深度和齿倾角进行优化,给出最佳参数组合。研究成果可为现场PDC钻头高效破岩提供指导。

为了提升热传递效率并增强热交换性能,对一种结合环形内部鳍片与突出单元的复合强化热交换技术进行探讨,旨在创造一种创新的热交换结构。通过数值模拟方法,研究在雷诺数Re范围为8 000~20 000该结构的流动和热传递特性。分析结果显示,突出单元的布局以及4个参数(深度、半径、间距和数量)对热性能有显著影响。通过场协同理论解释了强化热传递机制。在最佳参数下,深度为2 mm、半径为特定值、间距为20 mm、数量为6个突出单元时,实现了最佳的热交换性能,与内部鳍片管相比,整体热传递性能提高了4.71%~23.59%。增加深度、半径和数量,同时减少间距,虽然增强了热传递,但也增加了阻力,限制了整体热传递性能的增长。场协同分析表明,该结构促进了强烈的二次涡流,显著增强了速度场与温度场之间的协同效应。

中深层同轴套管式地热井作为一种高效的地热能利用方式,目前受到中国许多地区的大力推广。为了研究其取热性能及其影响因素,采用COMSOL Multiphysics进行建模,并进行正交实验分析。结果表明:各因素对地热井取热功率影响程度的大小依次为:地温梯度、入口流量、回填材料导热系数、入口温度、内管导热系数;在设计地热井时需综合多因素考虑,以确定最佳运行工况;地热井径向温度影响范围约为10 m,对于同一区域多井布置有一定参考。

作为一种清洁的可再生能源,风能在缓解日益严重的能源危机方面充当着重要作用。然而,风速的波动性和随机性给电力系统的稳定运行带来了严峻的挑战。针对该问题,提出一种基于自适应噪声完备集合经验模态分解(complete ensemble empirical mode decomposition with adaptive noise,CEEMDAN)与霜冰优化算法(rime optimization algorithm,RIME)-卷积神经网络(convolutional neural network,CNN)-双向长短期记忆网络(bidirectional long short-term memory network,BiLSTM)-注意力机制(attention mechanism,AM)的短期风速预测组合模型CEEMDAN-RIME-CNN-BiLSTM-AM。首先,对初始风速序列采用CEEMDAN算法,得到一系列较平稳的子模态,以降低风速序列的波动性;然后,采用RIME霜冰优化算法优化CNN超参数,建立CNN-RIME模型,对风速数据进行自适应提取和挖掘;接着,采用BiLSTM-AM模型对处理后的数据进行预测;最后,将各子序列的预测结果叠加,得到最终预测结果。以某地实际风速数据集进行对比试验,该模型在单步与多步预测中均展现出良好的预测性能,可以为制定调度计划提供参考,以最大程度地提高能源利用率和供电。

充电站可调度潜力是充电站参与电力市场投标策略优化的可行域空间,然而电动汽车接入时间的不确定性使得充电站可调度潜力难以准确评估。针对此,提出一种考虑电动汽车充电时间随机性的充电站可调度潜力不确定性分析方法。首先,基于闵可夫斯基求和理论建立了各类电动汽车集群的广义储能模型。其次,分析了电动汽车到站和离站时间随机性对充电站可调度潜力的影响,将离散化的电动汽车到站离站时间概率密度函数映射到电动汽车个体模型参数的概率分布,并结合电动汽车集群的广义储能模型得到各类电动汽车集群可调度潜力的概率特性。进一步,通过卷积运算加和各类电动汽车集群参数得到充电站的可调度潜力的概率分布特征。最后,在MATLAB中进行仿真验证,并与蒙特卡洛模拟进行对比,验证了所提方法的有效性。

为了解决谐振接地配电系统单相高阻接地的故障选线问题,提出一种利用中性点并联电阻投入前后零序电流扰动特征的故障选线方案。建立消弧线圈并联小电阻投入前、后两阶段的零序故障模型,分析健全线路、故障线路在两个阶段的零序电流变化特征,健全线路的零序电流在并联电阻投入后其幅值呈减小状态,而故障线路零序电流则呈增大状态。进一步基于并联电阻投入前、后两阶段线路零序电流的幅值扰动特征构造相应的故障选线判据。MATLAB仿真计算验证所提方法的正确性和有效性。结果表明:所提方案对于不超过5 kΩ的高阻单相接地故障能够可靠检测。

无人机(unmanned aerial vehicle, UAV)系统具有部署灵活、视距传播等优势,成为辅助移动通信应对高密集数据处理、应急通信等业务的重要工具。然而,复杂环境下UAV的计算处理能力及续航问题是其长期面临的技术瓶颈。移动边缘计算(mobile edge computing, MEC)技术的发展为解决UAV计算与能耗问题提供了有效方法。针对MEC辅助的UAV系统,提出一种基于多智能体强化学习算法的分布式任务卸载策略。将UAV的任务卸载和资源分配过程建模为多个MEC节点马尔可夫博弈过程(Markov game process, MGP)。为了解决MGP问题,提出一种面向多智能体协作的分布式强化学习算法。该算法能够使智能体基于局部观测信息,通过在线协作学习方式寻找最优策略。在对比实验中,评估了所提方案的收敛性和系统性能。结果显示该方案在收敛速度、能耗和卸载率方面均优于对比方案。

针对天津7号线区间盾构隧道下穿老旧建筑物,采用基于测量机器人的自动化监测获取大量建筑物监测变形数据,通过机器学习算法研究了建筑物瞬时沉降与平均速度、推力、注浆量、盾构距离、注浆压力等盾构施工参数之间的关系,并建立建筑物沉降预测模型。结果表明:盾构施工下穿老旧建筑物时,在-50~70 m范围内老旧建筑沉降均会受盾构施工影响;盾构施工诱发差异沉降的重要原因,是建筑物不同立面的沉降差异明显;盾构施工参数注浆量、推力、平均速度与瞬时沉降为正相关关系,其中盾构距离对于建筑物沉降影响最大;盾构隧道下穿老旧建筑物的施工参数合理,建筑物的沉降变形在合理范围内;通过机器学习算法建立的预测模型,其预测沉降曲线与监测实测沉降曲线基本吻合,具有较好的预测能力。为后续盾构隧道施工地表沉降的预测和控制提供参考。

针对目前遥感图像小目标检测任务中易出现漏检和误检的问题,提出一种SCS-YOLO[SMCA+CSC+SIoU(shape-aware intersection over union loss)-you only look once]的遥感图像小目标检测算法。首先,针对遥感图像中目标小而聚集的问题,构建空间多尺度卷积注意力(spatial multi-scale convolutional attention, SMCA),提升模型对空间和通道信息的特征提取能力;其次,针对深层网络传递时小目标语义信息容易丢失的问题,设计聚合亚像素卷积(concentrated sub-pixel convolution, CSC),采用多尺度聚合特征提取方法,增强了网络对语义信息的提取能力;最后,将SIoU损失函数替代原模型中的CIoU(complete intersection over union loss)损失函数,加快了网络的收敛速度。SCS-YOLO模型在RSOD和NWPU VHR-10数据集上,平均精确率的平均值(mAP)分别达到97%和90.9%,相较于原模型分别提升了2.2%和2.7%,可见该方法在遥感图像小目标检测任务中的有效性。

因传统的冰力测量方法存在稳定性和可靠性的局限,而光纤传感技术具有高灵敏度和抗干扰能力,研发了一种基于光纤传感技术的冰力传感器,并评估其在海洋结构现场应用中的有效性。基于光纤传感技术的基本原理和冰力传感器的设计要求,详细描述了传感器的研究、设计与安装过程,包括弹性元件的设计计算、光纤传感器的选择与布置、以及数据采集系统的构建,以确保满足冰力测量的精度要求,并在渤海北部海域的观测站进行一个冬季现场冰力测量。成功收集并分析现场冰力数据,评估了传感器的实际监测效果。实验结果表明:该系统在实际应用中表现出良好的稳定性和可靠性,所研发的光纤冰力传感器为海洋工程现场的冰力测量提供了新的可靠技术手段,为进一步的结构健康监测研究奠定了基础。

在现代空管系统中,高效准确地识别和分类危险源文本数据对于保障飞行安全至关重要,空管危险源数据指的是那些可能影响航空安全的潜在因素、条件或事件的信息集合,然而现有的文本分类方法难以应对数据类别多样性和类别不平衡问题。当下迫切需要开发适用于空管系统的高效分类方法,以提高飞行安全水平。针对单一学习器用于空管危险源文本分类存在的类别分布较多,难以捕捉类别数据不平衡时的文本特征导致预测精度下降的问题,提出基于Stacking训练思想的、两次加权的改进集成模型。首先,参考双防机制对危险源和安全隐患完成类别划分;再采用词频-逆文档频率(term frequency-inverse document frequency,TF-IDF)算法提取预处理后的危险源文本特征完成向量化,并利用合成少数类过采样技术(synthetic minority over-sampling technique,SMOTE)和自适应合成过采样算法(adaptive synthetic sampling approach,ADASYN)分别随机生成向量化后的少数类文本,使文本数据集的类别分布趋于平衡;再从基学习器每折交叉验证的F₁分数加权和基学习器之间敏感性评估机制动态加权两方面改进Stacking集成模型,提高类别不平衡危险源文本的分类性能。在所构建的数据集上的实验结果表明:相较于SMOTE+改进集成模型,ADASYN+改进集成模型的精确率、召回率和F₁分数分别提升0.9、1.1和1.0个百分点,较好地抑制处理多数类别过拟合的问题,实验结果验证了所提算法的有效性。

由于井下环境复杂,低光照以及安全帽的物体较小导致的检测效果不理想。针对复杂环境下的低质影像,提出一种改进YOLOv7的煤矿井下低质影像安全帽检测。首先,针对低光照条件下的图像特征易受噪声干扰的局限性,提出多尺度MELAN模块,通过构建多尺度注意力机制来捕捉更广泛的上下文信息,进而强化特征信息的提取,并有效抑制噪声的干扰;其次,在主干网络使用软池化和全维动态卷积构建OD-SMP模块,减少了特征映射中的信息弥散,保留了更多上下文信息,增强对小目标的检测能力;最后,对于煤矿井下不同光照和距离的复杂背景和环境,导致检测样本质量出现参差不齐的情况,使用Wise-IoU作为损失函数。实验结果表明:改进模型的平均精度为94.9%,比原来的YOLOv7模型高出13.5%,具有更好的检测效果。

由于噪声(如广告)、权限不足、隐私保护或恶意伪装等原因,造成大量网页显式内容特征不能被及时、全面的获取。在此背景下,为解决在网页内容特征严重缺失情况下如何对网页有效分类的问题,提出一种基于图嵌入与集成分类算法XGBoost(extreme gradient boosting)利用网页链接网络中隐含关系特征进行网页多分类的方法。首先,利用网页及网页间的超链接关系,构造出网页链接网络;然后,通过图嵌入模型抽取节点(网页)在链接网络中的隐含关系特征;其次,提取节点的集聚系数、PageRank值等统计学结构特征,共同构成节点的稠密特征向量;最后,利用基于XGBoost等集成学习模型构建节点分类预测模型对网页进行分类预测。在真实维基百科网页链接数据集上的实验结果表明:在完全缺乏网页显式内容特征情况下,所提出的Struct2Vec*+XGBoost组合方案实现了良好的网页分类效果,在准确率、精准率、查全率及F₁值4项指标上分别达到0.987 5、0.965 9、0.971 3和0.964 1。

随着城市化进展,污水处理厂的数量与规模在日益增多,有效收集其产生的臭气对防止臭气泄露、保护环境以及降低能耗有重要意义。采用数值模拟方法,研究污水处理厂臭气收集罩的结构参数(不同管束位置、不同管束数量、不同管径大小)及运行参数(抽吸流量)对于内部流场的影响规律。结果表明:当管束位置布置在集气罩最边处、抽气管数量为3根、管径为150 mm、抽气流量区间在3.63~5.71 kg/s时,腔体内气流组织分布最优,臭气的浓度最低,抽吸效果最佳。

为深入研究季冻黄土地区桩锚支护深基坑的变位特性,通过室内缩尺模型试验对比不同工况下桩顶、桩身水平位移及坑外地表沉降的变化规律。结果表明:冻融循环过程中土体水分发生迁移重分布,存在外界补水条件会使水分迁移速率加快,使得支护结构位移与坑外地表沉降远大于开挖阶段,封闭条件冻融阶段的最大桩顶和桩身水平位移较开挖阶段增大了6~8倍,坑外地表沉降量增大了3倍;与封闭冻融条件相比,降雪条件下桩顶和桩身水平位移约增大1.4和1.2倍,坑外地表沉降量增大了1.5倍。研究结果可为此类季冻黄土地区桩锚支护深基坑施工风险防控提供参考。

大断面隧道原位扩挖易诱发地表沉降,威胁周边建构筑物服役安全,然而,隧道原位扩挖上覆地层沉降规律尚不清晰。采用理论分析、物理模型试验和工程实践相结合的方法,研究隧道原位单侧扩挖上覆地层沉降规律,建立隧道扩挖沉降量理论模型。结果表明:隧道上覆地层沉降具有突增特征,扩挖沉降带呈抛物线分布特征,主要与岩体的黏聚力与脆性破断特征有关,地层沉降量与距隧道的距离呈非线性递增变化关系,主要受开挖卸荷扰动的非均匀衰减影响;理论模型曲线可以反映出与模型试验一致的沉降规律,试验值与理论值的平均误差为4.8%;考虑隧道支护的修正系数α对工程实测值的影响,α=0.7的模型值与α=0.4的模型值可以较好地预测隧道扩挖支护后隧道地表沉降的变化范围。研究成果可为隧道原位扩挖地层沉降计算提供理论方法。

太湖每年会产生大量的弃置疏浚泥,为实现固体废弃物资源化利用,探索将疏浚泥与凹凸棒土制备成垂直屏障材料的可行性,并对其抗渗特性开展了研究。通过柔性壁渗透、水分离心以及低场核磁共振试验等多种测试方法,对疏浚泥-凹凸棒土工程屏障材料的抗渗性能及其微观孔隙结构进行研究。结果表明:随着固结压力的提高,疏浚泥-凹凸棒土屏障材料中的小孔比例增加、介孔比例减小、自由水含量下降、结合水含量基本不变,宏观上表现为疏浚泥-凹凸棒土的孔隙率与渗透系数随固结压力的增加逐渐降低;在100 kPa的固结压力时,与水为渗透液的试验相比,采用氯化锌与丁酸为污染渗透液的疏浚泥-凹凸棒土屏障材料的孔隙率与渗透系数均升高,原因是污染液的加入使得疏浚泥-凹凸棒土的小孔比例减小、介孔比例增加、自由水含量上升,结合水含量基本不变。

利用MODFLOW对苏干湖盆地地下水动态进行数值模拟,并对4种不同调水方案进行50年预测。MODFLOW模拟结果与实测情况拟合良好,表明所建模型可用于苏干湖盆地地下水动态的预测。不同调水方案下的MODFLOW模拟结果表明:预测50年时间,随着调水量的增大,大苏干湖面积缩减率随之增大,且苏干湖盆地地下水水位整体呈下降趋势;跨流域调水所产生的影响具有一定的时间滞后性和空间异质性;综合考虑调水需求以及调水工程对苏干湖盆地生态环境的影响,认为调水方案1.0×10⁸ m³/a较为合适。研究成果可为跨流域调水工程对苏干湖盆地生态环境的影响评价以及调水方案的确定提供重要科学理论依据。

为深入理解甘肃河西内陆盆地水循环中地表水与地下水的相互转化机制,进而为水资源管理提供科学依据,通过运用长期水文数据并结合WEAP-MODFLOW模型的方法,对讨赖河流域的地表水与地下水交互作用及其调度影响进行分析。结果表明:模型模拟的地下水开采量(2.46×10⁸ m³)与实际开采量(2.5×10⁸m³)高度吻合,误差仅约1%,验证模型在地下水开采模拟方面的有效性;在预测的2030年用水情景下,若无水库调节,地表水和地下水的供水量将分别为3.840×10⁸ m³和1.982×10⁸ m³,显示出地下水存在一定的负均衡问题。讨赖峡水库的库容变化对地表水供水能力具有显著影响,库容增加能有效提升地表水的调节和供水能力,从而减轻地下水系统的负担。采用优先使用地表水的调度规则对地下水均衡产生了积极影响,有助于缓解地下水系统压力并保护地下水资源。可见,讨赖河流域内水文周期具有显著变异性,且洪水河与讨赖河的水文特性存在明显差异,这强调了实施区域化水资源管理策略的必要性。

随着寒区铁路网线的迅速发展,铁路路基病害问题频发。为探讨寒区路基土的冻融特性及力学特性,通过实验手段,系统研究不同含水率、冻结温度和冻融循环次数对路基土冻融特性以及力学特性的影响。实验结果表明:随着含水率的增加、冻结温度的降低以及冻融循环次数增加,土样的冻胀率及融沉系数均一直增加。初始含水率越大及冻结温度越高,水分迁移越明显。随着冻融循环次数增加土样上部水分逐渐减少,下部水分逐渐增加。初始含水率为8%、10%、12%、14%时其结冰温度分别为-1.96、-1.89、-2.17、-2.06 ℃,初始含水率为12%时其结冰温度最低。随着含水率增加,其强度变化范围为3.63~6.15 MPa;随着冻结温度降低,其强度变化范围为3.26~6.05 MPa;随着冻融循环次数的增加,其强度变化范围为4.49~3.68 MPa。研究成果对于保障道路工程的稳定性和安全性具有重要意义。

由于苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物(styrene-butadiene-styrene block copolymer,SBS)改性沥青结构与性能之间的本构关系不明确,目前提高SBS改性沥青性能的方式仍是单纯提高其SBS含量,然而路面早期病害依旧频发。为了在不增加SBS含量情况下,探明SBS的溶胀程度对改性沥青流变性能的影响及其内在机理。采用荧光显微镜观察SBS改性沥青微观形貌,以动态剪切流变仪分析SBS改性沥青的常规性能与流变性能,利用分子动力学揭示SBS溶胀程度对其改性沥青性能影响的内在机理。结果表明:完全溶胀状态的星线共混型SBS改性沥青具有更高的溶胀面积,在常规性能,流变性能以及抗老化性能方面具有明显的性能优势。分子模拟则表明SBS的完全溶胀使得SBS改性沥青的径向分布函数峰更高,提升了SBS改性沥青中SBS分子与轻组分之间的交互作用,在保持了原有稳定沥青胶体结构的基础上使得SBS苯乙烯端相互连接,形成π-π共轭,提升了SBS网络的韧性。

为研究全风化花岗岩地层隧道浅埋偏压段初支结构受力特性,依托相思山隧道采用室内试验获取全风化花岗岩黏聚力、内摩擦角等参数,并通过FLAC3D数值软件对洞口浅埋偏压段施工过程模拟,研究不同地层因素对初支结构受力特征。结果表明:各地层因素下初支轴力和弯矩均呈“上大下小”分布特征,而初支安全系数则相反,横坡坡度的增大使初支内力呈非对称性分布,正弯矩向深埋侧偏移并逐渐增大,负弯矩和轴力在浅埋侧拱腰处不断增加,横坡坡度达到40°时初支安全系数小于允许值,但采用多段变坡面可提高初支结构安全性;随着隧道埋深的增大可减弱初支内力的非对称性分布,但内力不断增大;土石界面与隧道相交于不同位置时,初支内力大小受较大影响,而分布特征变化较小。通过现场监测隧道各位置钢拱架与混凝土应力变化以验证各地层因素作用下初支结构受力特性的合理性。

重大突发事件的干预突显了高速公路网络韧性评估的重要性。基于复杂网络和韧性三角理论,构建融合局部、全局与社会属性的节点综合性能动态指标评估体系,并进一步提出高速公路网络韧性系统性评估方法。该韧性评估流程分为初始、破坏、恢复和稳定4个阶段,使用6种破坏和恢复策略(节点度、特征向量、介数、可达性、社会属性和随机选择),通过网络独立路径数、网络效率和网络连通度3个关键指标实现高速公路网络分析。以山西、山东、河南和河北为例,结果表明:在初始阶段,山西、山东、河南和河北高速公路网络拥有较优网络独立路径数,其抗风险能力较强;在破坏阶段,网络效率、网络独立路径数和网络连通度分别下降了94.32%、98.18%和99.63%,验证了公路网络的破坏吸收能力;在恢复阶段,可达性恢复策略韧性三角形面积最小、韧性最强,而随机恢复策略变化速率最慢;在稳定阶段,山西、山东、河南和河北高速公路网络效率韧性优于网络连通度和网络独立路径。建议优先保护新乡市、濮阳市等节点度取值较大的城市节点,以提升区域高速公路网络韧性。

针对某涡扇发动机悬臂高速转子在结构设计阶段,提出空心轴和实心轴两种方案,基于梁单元有限元法分别建立带空心轴和带实心轴的转子动力学分析模型,并开展了临界转速和振型计算。计算结果表明:转子宜选用空心轴结构;在此基础上,进行了带空心轴的转子不平衡响应对特征位置上的不平衡量的敏感程度分析,为高速动平衡试验的平衡面选择提供了依据;最后,完成了带空心轴模拟转子在全转速范围内的动力特性试验和工作转速下的高速动平衡试验。转子平稳越过两阶弯曲临界转速并安全运行至工作转速,验证了转子采用空心轴结构以及动力学设计的合理性;与试验结果比较,建立的有限元模型计算误差不大于4.08%,很好地反映了转子的动力特性;高速动平衡后转子在工作转速下的挠度大幅降低,不低于33.33%;研究成果为真实低压转子的结构、动力学设计和试验研究提供了参考和技术支持,具有重要的工程价值。

通过系统理论过程分析(system-theoretic process analysis, STPA)方法识别航空事故危险因素,属于定性分析过程,无法定量地评估各因素对事故的影响程度。针对上述问题,提出STPA与贝叶斯网络(Bayesian network, BN)结合的定性与定量分析方法。以捷蓝航空A320飞机襟翼事故为例,通过STPA方法构建了襟翼控制系统的控制结构模型并全面地分析了潜在的不安全控制行为及相关致因场景。随后将STPA定性分析结果转化为可定量分析的贝叶斯网络模型,从而识别出事故中的内部交互逻辑以及影响度较高的致因因素,提出全面的安全性建议。分析结果表明:导致事故的主要因素为液压源故障,而动力传输组件(power transmission unit, PTU)故障和液压管路泄漏是导致液压源失效的主要原因,关键重要度分别为0.688和0.299。

为解决飞机在积水道面着陆滑跑时遇到的安全问题,通过建立不同平整度等级的三维随机不平整半幅道面,利用积水分布特征矩阵的方法研究了跑道不平整影响下的着陆带积水分布。并且建立积水跑道飞机着陆滑跑理论模型,使用Simulink工具进行动力学仿真,分析在不同积水分布条件下跑道对飞机着陆性能影响。结果表明:平整度评级“差”(国际平整度指数international roughness index,IRI=5)相比平整度评级“好”(IRI=1)的跑道着陆滑跑距离增加约29 m,相比理想平整道面着陆距离增加了3.7%,且道面平整度降低会导致轮胎滑水风险加剧;若飞机接地速度从62 m/s提升到82 m/s,着陆距离将直接增加约520 m,增加了约87%;降雨强度1 mm/min相较干燥跑道的着陆滑跑距离增加了约20%,降雨强度从1 mm/min提升至3 mm/min的情况下,降雨强度每增加1 mm/min着陆距离增加6.5 m和7.4 m。可见道面不平整位置处,接地速度越大,则到达同一位置时的速度也越大,该位置附着系数降低幅度也越大,最大可达11.3%。随着降雨强度的增大,附着系数逐渐降低,降雨强度达到3 mm/min时,附着系数较干燥道面降低约20%。

随着全球航空业的快速发展,机场场面航空器滑行管理难度增加,如何在保障安全和提升效率的同时减少对环境的影响变得尤为重要。针对该问题,以预防滑行路径冲突为基础约束条件,以滑行时间最短和二氧化碳(carbon dioxide,CO₂)排放量最小为优化目标建立混合整数线性优化模型,并设计非支配排序遗传算法 II(non-dominated sorting genetic algorithm II, NSGA-II)进行动态求解。最后,以中国某枢纽机场为算例背景,借助Python语言实现NSGA-II算法,并与商业优化求解器Gurobi进行对比。计算结果表明:航空器数量为14架次时,与优化前相比,总滑行时间减少约17.46%,CO₂排放量降低约18.35%;NSGA-II算法得到的可行解与Gurobi所求最优解间的距离为1.083%,但NSGA-II的求解时间相对减少95.0%。同时,通过多个算例测试表明,NSGA-II算法在处理大规模多目标路径优化问题时具有显著优势。所提出的优化方案可有效提升机场场面运营效率并减少CO₂排放。

为有效评估并控制无人机(unmanned aerial vehicle,UAV)运行风险,在总结无人机地面撞击各种风险因素的基础上,分析无人机地面撞击可能的发生原因,确定相应的控制措施,建立风险分析与控制技术相结合的安全屏障模型,可清晰地显示无人机运行安全致因、缓解措施以及事故后果之间的逻辑关系;进一步将蝴蝶结(bow-tie,BT)模型映射到贝叶斯网络(Bayesian network, BN),量化BT模型中各要素,计算不安全事件发生的概率。结果表明:该模型能够清晰地展现风险控制过程并有效降低无人机运行风险,为无人机运行风险评估与控制提供了一种高效、实用的方法。

为缓解非交叉汇聚构型跑道同时起降运行的碰撞风险、制定符合运行特征的管制策略,通过综合运用事件树分析和蒙特卡洛方法,对碰撞风险进行评估。在基于事件树分析确定待求解事件基础上,应用蒙特卡洛方法,对相关事件进行概率计算。通过对实验得到的碰撞事件数据进行统计和拟合,对标安全目标水平,提出管制策略。结果表明:应用所提方法对大兴机场非交叉汇聚跑道01L进场和29R离场进行风险研究,得出起飞屏蔽窗口为(0.41~7.39 km)。应用该策略,可以将起降飞机碰撞风险控制在可接受水平。所提出的起飞屏蔽窗口计算模型对非交叉汇聚构型跑道安全运行管制策略的制定具有普适性。