糖尿病肾病发病机制复杂,最终可进展为终末期肾病,给患者带来沉重负担,目前的治疗手段疗效有限。蛋白激酶$\mathrm{R}$样内质网激酶(protein kinase RNA-like endoplasmic reticulum kinase, PERK)-真核翻译起始因子${2\alpha }$激酶(eukaryotic initiation factor-2$\alpha$, eIF2$\alpha$)-转录激活因子 4 (activating transcription factor 4, ATF4)- C/EBP 同源蛋白 (C/EBP-homologous protein, CHOP)信号通路作为内质网应激的关键通路,其下游调控的细胞凋亡和自噬等病理过程与糖尿病肾病的进展关系密切。中医药通过益气养阴、健脾益肾、利水消肿、清热解毒、活血祛瘀等治法调控PERK-eIF2α-ATF4-CHOP通路,起到保护肾小球滤过屏障、减少毛细血管基底膜增厚、增加尿蛋白质重吸收、延缓肾间质纤维化的作用。阐释PERK-eIF2α-ATF4-CHOP信号通路在糖尿病肾病中的作用机制,归纳中医治法干预该通路的理论基础,总结中药有效成分干预该通路的作用机制的研究进展,旨在为中医药防治糖尿病肾病提供新的思路和方法。

随着中国在役油气管道数量的增加、时间的增长,管道腐蚀、老化、几何变形等缺陷逐步显现而出。由于人工检测受空间复杂、管径窄小等因素限制,应用管道机器人进行检测等作业已成为国内外研究的主流趋势。针对油气管道长时间服役后存在的失效风险,掌握油气管道机器人的最新研究趋势,有助于制定前沿性的发展目标并减少研究重复的可能性。对近年来在役油气管道机器人的研究现状进行详细阐述,根据运动结构、工作环境将管道机器人分为管道内(被动式、主动式)、管道外机器人两大类,通过详细举例各类型管道机器人,对比分析各运动结构的综合性能,提出现场适用性需要考虑的关键点,研究管道机器人的未来发展方向,提出管道机器人实现多参数融合,将对未来油气管道的安全服役有重要意义。

地热能作为一种分布广泛、储量丰富的清洁能源,不合理的开发利用会导致资源利用效率低下及一系列生态环境问题。选取山东省聊城临清典型地热分布区域,基于详细地热地质调查资料,探索构建基于“群并联动”的地热供暖模式,开展可行性及运行效益分析。结果表明:在保证相同供暖面积及供暖质量的基础上,构建的“群并联动”地热供暖模式可减少41.46%的地热资源开采量,大幅提高了地热资源最大利用效率,同时实现地热尾水回灌;静态投资回收期约为3年,运行20个供暖季总收益为2574.2万元,经济效益较好;采用该模式对重点工作区进行区块划分,有助于解决地热井密集、开发不均衡及无法施工回灌井等问题,可为其他地区的地热能供暖提供技术参考和应用示范。

为了研究桂北中奥陶统升坪组黑色页岩的形成机理、形成区的古环境和古气候、构造背景和物源等,在广西壮族自治区桂林市全州县文桥镇栗水村溪水源剖面升坪组采集16件黑色页岩以及黑色硅质页岩样品,并对其进行元素地球化学测试和分析。结果表明:溪水源剖面升坪组黑色页岩中主量元素${\mathrm{{SiO}}}_{2}$的含量最高(62.37%~91.65%,平均值为${78.04}\%$),其次为${\mathrm{{Al}}}_{2}{\mathrm{O}}_{3}$(2.88%~16.92%,平均值为9.15%),研究区微量元素与北美页岩(NASC)的含量相比所有元素均表现为亏损。样品(La/Yb)${}_{\mathrm{N}}$值为7.185~15.858,平均值为 10.678,轻稀土元素(LREE)/重稀土元素(HREE)为8.165~15.440,平均值为 11.029。表明轻重稀土分异现象较明显,LREE相对HREE富集；δEu 值表现负异常 (0.589~0.950,平均值为 0.758)；δCe值表现正异常 (1.165~ 1.412, 平均值为 1.259)。地球化学特征显示:溪水源剖面升坪组黑色页岩源区构造背景为被动大陆边缘, 源岩类型为沉积岩;源区遭受了中等偏强程度的化学风化,受化学风化作用影响较大,以温湿气候为主；沉积环境以缺氧的还原环境为主。

为探究流域内物源的空间分布状态对泥石流易发性的影响,采用数学统计原理最近邻指数对物源的空间聚类进行量化,并基于2 243 条小流域为评价单元,以纵比降、面积-高程积分、地形湿度指数、地震峰值加速度、岩性坚硬度为孕灾指标,物源的聚集度指标、连通性指数、物源储量等物源指标为核心,依托LightGBM 模型探究金沙江上游石鼓-岗托河段的泥石流易发性。研究过程分别计算物源因子的指标体系与不包含物源因子的指标体系。两种结果均表明:较高、高易发区主要集中在奔子栏-巴塘河段。通过ROC( receiver operating characteristic curve) 曲线分析可得,加入物源特征指标后得出AUC(area under the curve) 值与不含物源特征的AUC 值相比提升了6% ,表明在加入物源指标后,模型呈现出良好表现,预测精度较高;也证明了物源特征指标对于泥石流发生概率的关联性很大。

为探明中深层同轴地埋管换热器的高效换热特性,基于流体流动传热方程,构建中深层同轴地埋管换热器与周围岩土体的传热模型,应用COMSOL软件进行换热数值分析与计算,研究该模型在不同埋深、内管导热系数、循环水流量、固井材料导热系数条件下名义取热量的变化情况。结果表明:内管导热系数、循环水流量及固井材料导热系数对名义取热量影响较大；内管导热系数从${0.5}\mathrm{\;W}/\left({\mathrm{m}\cdot \mathrm{K}}\right)$降至${0.002}\mathrm{\;W}/\left({\mathrm{m}\cdot \mathrm{K}}\right)$,名义取热量增幅为${289.4}\%$；循环水流量从${20}{\mathrm{\;m}}^{2}/\mathrm{h}$升至45${\mathrm{\;m}}^{2}/\mathrm{h}$,名义取热量增幅为 124%；固井材料导热系数从 0.8 W/(m·K) 升至 1.8W/(m·K),名义取热量增幅为2%。最后依托中煤科工西安研究院(集团)有限公司中深层地热能建筑供热试点示范项目,对该项目连续运行(168 h)工况下实验与模拟数据进行差异化分析。研究成果对中深层同轴地埋管换热器优化设计及中深层地热井高效开发利用具有一定的指导意义。

基于 Wnt/β-catenin 通路探究葛根芩连汤 (Gegen Qinlian Decoction, GQD) 对结直肠癌的抗肿瘤作用及对胞质分裂的蛋白质调节因子 1(protein regulator of cytokinesis 1, PRC1)核易位的影响。采用BALB/c 裸鼠皮下接种 CT26 结直肠癌细胞株制备结直肠肿瘤体内模型,分别按低(L-GQD)、中(M-GQD)及高(H-GQD)剂量连续灌药干预25d,模型组(Control)作为空白对照,并记录裸鼠皮下肿瘤生长变化,于末次给药后取出肿瘤后观察。苏木精-伊红染色(hematoxylin-eosin staining, HE)、免疫组化(immunohistochemistry, IHC)和原位末端转移酶标记技术(terminal deoxynucleotidyl transferase-mediated dUTP nick end labeling, TUNEL)检测肿瘤的增殖和凋亡情况,并通过 qRT-PCR 和蛋白质免疫印迹分析 (western blot, WB) 检测 Wnt/β-catenin 信号及其下游因子的表达变化；此外, WB 检测 GQD 对 PRC1 的磷酸化水平其亚细胞定位的影响。结果表明:相较于 Control 组, GQD 以剂量依赖方式抑制体内结直肠肿瘤的生长并提高其凋亡水平；IHC 结果显示 GQD 下调了增殖相关蛋白细胞周期蛋白 D1(Cyclind1)、增殖标志物 Ki-67(Ki67)和血小板-内皮细胞黏附分子(CD31)的表达($P <{0.05}$),同时促进了凋亡相关蛋白胱天蛋白酶 3(Caspase 3)和胱天蛋白酶 9(Caspase 9)的表达($P <{0.05}$)；进一步发现 GQD 可抑制 Wnt/β-catenin 信号的激活,推测可能与降低 PRC1 磷酸化水平并增加其核保留比例有关。GQD 可显著抑制结直肠肿瘤的增殖并促进其凋亡, GQD 还可抑制 Wnt/$\beta$-catenin 信号通路的激活,且可能与介导PRC1 的核易位有关。

为准确计算边坡细沟侵蚀过程中任意时刻的水动力学参数,规避传统方法中运用平均流速计算水动力学参数造成的误差,基于边坡细沟发育过程的多变性、复杂性以及水-沙两相流特点,采用Euler-Euler 两相流模型计算分析扩张侵蚀不同阶段边坡细沟的形态演化特征以及侵蚀机理。结果表明:Euler-Euler两相流模型能够准确描述扩张侵蚀中边坡细沟形态演化过程;基于扩张侵蚀不同阶段边坡细沟的形态演化特征,将边坡细沟扩张侵蚀分成沟壁轻微扩张侵蚀时期(初期)、扩张侵蚀严重且淘涮弧数量及面积显著增加时期(中期)、扩张侵蚀基本结束及细沟形态趋于稳定时期(末期);影响因素边坡坡度、水流初始流速、预设细沟宽度分别对 Darcy-Weisbach 阻力系数、雷诺数、水流实时流速影响显著;提出边坡细沟发育不同阶段侵蚀弧长、水力半径的最佳表征参数,利于通过表征参数的变化判定边坡细沟发育具体时期以及预测边坡细沟形态发育趋势。研究成果为土壤侵蚀的治理措施提出提供理论依据,对水土保持具有重要意义。

在实际生产过程中,随着设备运行时间的增长,设备性能会逐渐下降,导致加工时间延长。对此,针对考虑恶化效应的可重入混合流水车间调度问题,提出一种改进的非支配排序遗传算法(improved nondominated sorting genetic algorithm II, INSGA-II)。首先,构建以最大完工时间和加工能耗为优化目标的数学模型;其次,结合问题的特点,在算法采用基于工件序列的编码方式,并设计一种考虑恶化效应的节能调度解码方法;再次,为了提高种群的多样性设计多种变异算子,通过算法参数的自适应调整避免算法陷入局部最优,并设计变邻域搜索策略强化了算法的局部搜索能力;最后,通过与其他算法比较,在10个不同规模的实验算例中验证了所提算法具有较高的解集质量,同时也有较好的多样性和收敛性。

针对灵台矿区回采巷道支护设计存在的参数同质化、合理性不足等问题,对回采巷道进行分类研究,进而提出差异化支护对策具有重要意义。首先,在系统分析灵台矿区回采巷道围岩地质条件与支护系统匹配关系的基础上,确定6 个分类指标。其次,提出基于混合数据聚类的回采巷道分类方法,挖掘数值型指标和分类型指标的信息特征,并引入惩罚竞争机制,实现巷道分类过程中动态优化聚类数。接着,应用所提方法将37 段灵台矿区回采巷道分为四类,验证方法可行性。最后,在邵寨煤业2502 运输巷D 段开展现场试验。结果表明:试验段巷道顶底板最大移近量为109 mm,两帮最大移近量为113 mm,围岩破坏范围小,回采巷道动态分类与差异化支护方法能够实现巷道围岩的稳定控制。

稠油作为全球能源结构中的关键非常规油气资源,其开发效率提升备受关注。蒸汽驱技术虽然提高了稠油开采效率,但汽窜现象对热效率和油藏开发产生不利影响。传统的预测方法在处理油田长时间序列时存在精度不足和响应迟缓的问题。基于胜利油田稠油区块13个蒸汽驱井组的数据,采用生产井与注汽井间瞬时温度比作为见汽时间的表征方法,并通过皮尔逊相关系数分析,精选出与汽窜时间相关的关键因素。在此基础上,构建基于 Transformer 架构的深度学习模型,成功实现了瞬时温度比的精确预测,并与实地观测数据高度吻合,展现了比传统长短期记忆网络(long short-term memory, LSTM)LSTM 模型更高的预测精度与稳定性。研究成果不仅为稠油油藏汽窜时间的精确预测提供了新的视角,也进一步验证了深度学习技术在油田开发领域应用的广泛潜力,为油田智能化管理和决策支持系统的构建提供支撑。

为明确陇东油田低渗油藏注水伤害机理,以长 3储层为研究对象,构建了一套从储层内在因素到外在工程因素出发分析储层注水伤害机理的综合分析方法,采用$\mathrm{X}$射线衍射($\mathrm{X}$-ray diffraction,$\mathrm{{XRD}}$)、铸体薄片和扫描电镜(scanningelectron microscopy, SEM) 分析储层自身的岩石物性及孔隙结构,采用联合可视化微流控与核磁共振(nuclear magnetic resonance,NMR)的实验方法分析外来注入水对低渗油藏的伤害规律。结果表明:造成长 3储层堵塞的内在因素是该层位储层属于低孔低渗储层,孔喉直径都是小于${20\mu }\mathrm{m}$的小孔,储层物性较差,液相在储层中的渗流阻力较大,并且黏土矿物组成主要是高岭石与伊利石等速敏性矿物,易发生微粒运移而堵塞储层；造成堵塞的外在工程因素是注入水与地层水不配伍而产生垢体微粒,垢体微粒与黏土微粒会在孔喉通道处经历堵塞-突破的过程,导致注入压力波动式上升,同时注入水会携带垢体微粒与黏土微粒运移至油藏深部,在油藏深部聚集并加重堵塞,严重降低水驱的波及范围。研究成果明确了长3 油藏的注水伤害规律,为油田注水开发提供了理论指导。

防喷器(blowout preventer, BOP)是关键的井控设备,其中剪切闸板防喷器是防止井喷事故的最后一道防线,其在极端工况下的剪切性能对于钻井作业安全至关重要。以某超级剪切闸板防喷器为研究对象,通过显示动力学模块开展闸板防喷器剪切数值分析,将仿真结果与试验及理论计算结果对比,验证了模型的准确性及适用性。为探究极端工况对闸板防喷器剪切能力的影响,开展了高压工况、偏心工况和窜动工况下的钻杆接头剪切性能评估,并运用响应面方法建立了极端工况下的剪切力预测模型。基于极端工况下的剪切力预测模型和闸板防喷器的实际剪切能力,确定了极端工况下的剪切失效场景。结果表明:剪切应力理论值和仿真值的相对误差均小于3%。在剪切过程中,轴向拉压载荷越大越不利于剪切,而一定的偏移距离则有利于剪切。研究成果可以为预防闸板防喷器剪切失效提供技术指导。

为了减小压裂支管在压裂作业过程中的振动,采用流固耦合分析方法,考虑压裂泵自身振动和高压压裂液对压裂支管冲击作用的基础上,对压裂支管开展模态分析和谐响应分析,研究弯头角度和压裂支管支撑数量对压裂支管振动的影响。结果表明:在当前布局下,管汇的前六阶模态振型主要振动位置出现在双弯头2、3、4处,表明压裂支管主要振动变形发生在其下端,即远离压裂车的双弯头处,针对双弯头2、3、4处为薄弱部位,以最大位移响应幅值为准则,得出各双弯头在各连接角度下的较小位移响应幅值,表明各连接角度为现场实际压裂作业的最优选择;当采用4个弹性支撑时,最大振幅远小于2、3个弹性支撑,表明在压裂支管下端增加弹性支撑可减弱振动幅值,得出在具体工作范围内下的最优方案。研究成果可为压裂支管的振动特性及减振抑振提供理论指导。

工业电机轴承的故障诊断对设备性能和寿命至关重要。传统的诊断方法是将多个工厂的数据汇集在一起,这存在数据隐私和标注成本高的问题。为了解决这些问题,提出一种基于自适应本地融合(adaptive local collaboration, ALC)联邦学习的故障诊断策略。在该方法中,不同工况轴承数据将存储于多个客户端,中心服务端与各个客户端协同工作,以建立联邦学习诊断模型。采用改进的ResNet-18网络作为分类器,在个性化联邦学习框架下进行训练,ALC联邦学习方法使每个客户端能有效融合全局和局部模型,提取全局信息优化本地训练结果。实验证明,该方法在保护数据隐私的同时与其他方法相比,提高了故障诊断准确性,特别在多工厂环境中表现出更高的故障分类精度。

随着化石燃料的日渐枯竭,生物燃料逐渐进入大众视野,乙醇氢气混合燃料作为新一代可再生清洁燃料引起了广泛关注,开展乙醇氢气空气预混火焰燃烧特性的影响研究非常有必要。基于定容燃烧系统,在初始温度为400 K,氢气比例为${20}\%$,当量比为${0.7}\sim {1.4}$,初始压力为$2 \times {10}^{5}\sim 3 \times {10}^{5}\sim 4 \times {10}^{5}\mathrm{{Pa}}$条件下研究乙醇/氢气/空气预混火焰的层流燃烧特性,根据 Marinov的乙醇氧化反应机理以及实验数据对其层流燃烧速度进行研究,并分析其影响因素；基于 Chemkin-Pro 软件对其进行化学反应动力学研究并进行数值研究。结果表明:压力的增大会使得混合燃料的层流燃烧速度变慢。H 基是乙醇消耗的主要途径, H、O、和 OH 自由基在乙醇提取$\mathrm{H}$形成${\mathrm{{SC}}}_{2}{\mathrm{H}}_{4}\mathrm{{OH}}$、${\mathrm{{PC}}}_{2}{\mathrm{H}}_{4}\mathrm{{OH}}$的反应中起主导作用。R1:$\mathrm{H}+{\mathrm{O}}_{2}\rightleftharpoons \rightleftharpoons 0 +\mathrm{{OH}}$对层流燃烧速度表现出最积极的影响,活性自由基(H、O和OH)组成的活性自由基池的峰值摩尔分数在整个当量比范围内与乙醇的层流燃烧速度有很好的相关性且影响巨大,进一步探索这种相关性, 发现其存在近似的线性关系, 并拟合出层流燃烧速度随 H +$\mathrm{{OH}}+ {\mathrm{{CH}}}_{3}$和$\mathrm{H}+ \mathrm{{OH}}$峰摩尔分数的表达式。

现阶段中国海上漂浮式光伏正处于探索起步阶段,保证漂浮式光伏基础下在不同环境载荷下的动态稳定性成为当今的研究重点之一,为更有效地解决上述难点以及光伏产业中土地资源短缺的问题,针对威海乳山市某海域环境条件,通过数值仿真计算完成海上漂浮式光伏PE浮块式基础结构方案设计、水动力计算及优化。结果表明:波高、波周期、波浪入射角度对结构的运动响应和内力值有不同程度的影响。根据分析结果,指导新型漂浮式基础在具体项目的实际应用,实际效果理想,验证了该基础结构应用的可行性和稳定性。

随着“双碳”目标下以新能源为主体的新型电力系统构建,电能的生产、输送和分配各个环节受山火、覆冰、台风等自然灾害的挑战更加严峻。为此,提出了一种基于全球首颗业务化晨昏轨道气象卫星风云三号E星(FY-3E)的适用于输电线路走廊山火监测的火点判识算法,消除了大太阳天顶角观测条件和卫星视角差异对红外通道探测数据准确获取带来的不利影响,实现了复杂大气观测条件下的云信息提取和云像元火点提取,减少了火点误告警和漏告警。利用混合像元线性波谱分离方法分析表明,FY-3E中红外通道火点探测灵敏度达到静止气象卫星的4倍。在北方某省级电网应用,验证了所提算法的有效性与FY-3E在火点探测灵敏度、空间范围精度、定位精度的优越性,火点定位精度较静止气象卫星可提升1倍以上,能够有效提前输电线路运维部门发现火情时间,降低山火对电网运行的影响。

针对当前电网公司逾龄资产体系较大且逾龄设备管理相对薄弱的现状,提出一种考虑输配电价影响的逾龄资产退役优化决策方法。首先,根据输配电价改革的政策方案,建立省级电网在不同电压等级下的输配电价核算模型；其次,以全投资周期收益最高为优化目标、以逾龄资产退役时间和退役规模为决策变量,建立逾龄资产退役规划模型,并通过滚动优化和反馈矫正过程,确保在每个阶段逾龄资产退役规模能够跟踪期望值,以在满足系统可靠性的前提下尽可能使电网公司效益最大化；最后,以某省${110}\mathrm{\;{kV}}$电压等级电网为例验证了模型的有效性以及在提高投资效率方面的优越性。

基于深度网络的合成孔径雷达(synthetic aperture radar, SAR)目标识别方法,需要大量训练数据,而实际应用中 SAR 成像系统获取数量充足、分布均匀的目标数据难度极高。解决SAR目标识别小样本问题的途径之一,就是采用电磁仿真技术生成大量 SAR仿真数据。然而仿真图像与实测 SAR图像仍存在较大差异,直接使用仿真数据并不能带来目标识别性能的显著提升。针对上述问题,提出一种基于SAR目标特性约束的仿真数据优化方法。该方法在分析 SAR目标特性的基础上,构建基于纹理结构-循环一致性的生成对抗网络(texture structure cycle-consistent generative adversarial network, TS-CycleGAN),采用结构相似度衡量指标约束 CycleGAN的生成过程,降低仿真数据与实测数据之间的差异,提高仿真数据的可用性。针对SAR SAMPLE 数据集的试验结果表明,所提出的方法相较于其他仿真数据优化方法,在图像质量评估和分类性能方面,都取得了明显的提升。

胶囊网络皮肤癌对图像特征的性质和空间关系进行编码,克服卷积神经网络池化过程信息丢失的缺点。针对胶囊网络中只能提取浅层特征和压缩函数收敛性能问题,提出了 ResNeXt与胶囊网络级联的 Rs-Capsnet 网络。首先采用 ResNeXt 网络中学习图像的复杂特征,利用Inception 模块和残差连接提取深层特征;通过CBAM注意力模块调整特征图权重并将其输送到胶囊模块;然后使用改进的压缩函数的胶囊网络完成分类,最后将改进后的网络同主流模型进行对比。结果表明:Rs-Capsnet 在皮肤癌图像分类上表现了更佳的性能。

针对煤矿井下巷道实际环境条件与井下管道安装这一实际应用背景,设计一款关节式巷道管道安装机器人,对机械臂结构进行详细设计并完成其三维建模。建立机器人运动学模型,通过 MATLAB 对机械臂的正逆运动学进行验证。基于所建的运动学模型进行机械臂笛卡尔空间的轨迹规划算法设计,通过MATLAB 和 ADAMS软件对机械臂进行仿真实验验证。仿真表明,本机械臂的结构设计合理,机械臂轨迹规划方案可行。

为快速识别煤矿井下泄漏点的位置及泄漏孔径,利用供水管道泄漏时产生的压力及流量信号,提出一种泄漏孔径识别与定位模型。首先利用模态能量熵和遗传算法结合包络熵对变分模态分解(variational mode decomposition,VMD) 进行参数优化,再使用VMD 对压力信号进行降噪处理;采用卷积神经网络(convolutional neural networks, CNN) 提取压力及流量信号的深层特征序列,长短时记忆网络(long short- term memory, LSTM) 提取深层特征序列的时序特征,进行泄漏孔径识别与定位。实验结果表明:经过参数优化的变分模态分解,相较卡尔曼滤波、均值滤波、低通滤波在均方根误差(root mean square error,RMSE) 、平均绝对误差(mean absolute error, MAE) 、信噪比(signal to noise ratio, SNR) 、归一化互相关系数(normalized cross correlation, NCC) 上均有提高,表明其能够有效降低噪声成分,保留有效信号;CNN-LSTM 相较LSTM,在泄漏点定位中,MAE降低了65. 97% ,平均绝对百分比误差( mean absolute percentage error, MAPE) 降低了61. 22% ,RMSE 降低了59. 11% 。在泄漏孔径识别中,MAE 降低了12. 04% ,MAPE 降低了22. 45% ,RMSE 降低了3. 29% ,证明CNN-LSTM 可以充分利用管道压力及流量信号的空间及时间特征进行泄漏位置及孔径的识别,其检测效果相较LSTM 更加准确和稳定。

基于传感器数据采集的桥梁健康监测系统已经成为新建桥梁的标配,在这种场景下所带来的是海量监测数据难以存储的问题。因此,针对桥梁监测数据的时间序列特性,研究桥梁监测数据的压缩方案,该方案研究了基于桥梁监测时间戳数据等差数列性质的差量压缩法和基于监测值数据变化频率不大的浮点数异或(exclusive OR, XOR)压缩法。与Gorilla 时序数据库的算法相比,增加了异或压缩法的控制位,避免了压缩结果的恶化。通过实验分析得出,两算法对比常用压缩器有不同程度的优势,时间戳序列差量压缩法在压缩率上优于常用压缩器,针对符合等差数列特性的时间戳序列,压缩率0.0156,接近压缩极限值,压缩解压速度位居中上,并且对监测类型不敏感。而异或压缩法在变化频率不大的数据集上表现较好,压缩率0.3028,在非桥梁数据集上压缩率0.6628,表明异或压缩法对监测类型比较敏感。在桥梁监测的实际应用场景中,可以根据桥梁监测数据集的特点选择合适的压缩存储方案。

针对双人交互行为识别网络中存在忽略人体间的非自然连接关系和交互关系等突出问题,提出一种改进时空图卷积模型的双人交互行为识别算法。首先通过边卷积操作汇聚节点的边特征,以捕获人体的非自然连接关系;其次利用改进的关系网络,构建了双人之间的交互关系图;然后将边卷积操作分支及交互关系图嵌入时空图卷积网络块,分别构建为边-图卷积块和交互关系块;最后将两者高效融合,提出一个能同时捕捉非自然连接关系和交互关系的改进时空图卷积算法,从而实现双人交互行为识别。为验证网络的有效性,在国际公开大型标准数据集 NTU RGB + D上进行测试。实验结果显示,该算法识别准确率达97.77%,相比于基线时空图卷积模型提升了4.28个百分点,提高了双人交互行为特征的表现力,取得了比现有先进网络模型更好的识别效果。

高粉尘环境下进行精准的焦炭溢出检测是实现焦炭智能装载的重要挑战。针对此问题,提出一种基于暗通道先验知识和ResNet 网络的焦炭智能装载溢出检测方法。首先,利用视频采集器获取焦炭装载场景视频信息,并对原始时间序列视频图像帧进行处理以获得下料口及装载器之间感兴趣区域;其次,提出利用暗通道先验知识方法对感兴趣区域进行处理,提升感兴趣区域中目标区域与无关区域之间对比度,以降低粉尘对后续检测模型的影响。再者,根据焦炭实际装载情况对感兴趣区域进行标注将溢出检测问题转化成二分类。最终,提出利用ResNet 网络建模完成对模型的训练获得训练模型并在新采集焦炭装载过程中进行实验。实验证明所提方法在新的数据上测试结果表现优异,整体准确率达到86. 81%,其中溢出类的精确度、召回率和F1 分数分别为84. 12%、90. 74% 和0. 873 0。并且在使用了暗通道先验算法处理数据后,溢出类的召回率上升了3. 31%。

遥感图像的语义分割对农业生产、城市规划等领域有十分重要的作用,但受成像距离、光照、地物、环境等因素影响,遥感图像中存在目标语义信息模糊问题,导致在分割时存在不确定性。针对此问题,提出一种多尺度上下文注意力方法(multi-scale context attention, MSCA),其将金字塔池化方法与注意力方法相结合,可以更充分地利用上下文信息。同时该方法显著降低了注意力方法的计算量和内存占用。在ISPRS Potsdam 数据集上进行了实验,实验结果表明:MSCA方法在不显著增加内存开销,以及维持推理速度一致的情况下,对遥感图像中语义信息不明确的目标分类,具有更好的分割效果。

为推进内蒙古西部农村地区绿色低碳高质量发展,结合走访调查、文献收集的数据,通过DeST 和 Trnsys 软件联合模拟农宅能耗,进行单因素分析,利用正交试验法获得多组方案,采用基于随机森林算法的灰色模糊综合评价法对围护结构、采暖系统等方面进行综合优化研究,选出最适合内蒙古西部的绿色低碳农宅方案。结果表明:内蒙古西部绿色低碳农宅最优方案具体为:建筑朝向坐北朝南、层高${3.4}\mathrm{\;m}$、地面为${20}\mathrm{\;{mm}}$聚苯乙烯挤塑保温板(XPS) 瓷砖地面、屋面为${120}\mathrm{\;{mm}}$膨胀型聚苯乙烯泡沫保温板(EPS)倒置式混凝土砌块屋面、外墙为 160 mm 聚苯乙烯挤塑保温板(XPS)外墙外保温混凝土砌块墙、外窗为$6\mathrm{C}+ {12}\mathrm{{Ar}}+ 6\mathrm{C}$的$6\mathrm{\;{mm}}$双层普通玻璃惰性气体塑钢窗、南向窗墙比0.5、北向窗墙比0.5、阳光间进深${1.2}\mathrm{\;m}$、阳光间材质为$6\mathrm{C}+ {12}\mathrm{{Ar}}+ 6\mathrm{C}$的$6\mathrm{\;{mm}}$双层惰性气体普通玻璃 + 塑钢窗框 + 保温窗帘、风能发电效率${45}\%$。最优方案的采暖能耗为 2661.15kW·h,室内最冷日平均温度为${11.62}{}^{\circ }\mathrm{C}$,碳排放减少量为${10.02}\mathrm{t}/\mathrm{a}$,太阳能得热量为${67702.75}\mathrm{\;{kW}}$,净现值$> 0$,经济性良好,在内蒙古西部农村地区具有一定的推广性,为内蒙古西部农宅绿色低碳转型提供了发展方向。

针对常见界面抗剪性能测试的试件形式存在不能有效反映界面上切应力的实际情况,提出对传统$\mathrm{Z}$形试件的优化改进方案。采用优化改进的$\mathrm{Z}$形试件,开展超高性能混凝土(ultra-high performance concrete, UHPC)与普通混凝土(normal concrete, NC)界面处抗剪强度的试验研究,考察抗剪钢筋配筋率和界面粗糙度对界面抗剪强度的影响程度。结果表明:界面受剪时的破坏面发生在$\mathrm{{NC}}$侧或者部分界面与部分$\mathrm{{NC}}$侧,为典型的脆性破坏特征；界面的抗剪强度随着粗糙度的增大而增大,但当粗糙度大于1.8 时,增大界面粗糙度来提高界面抗剪强度的效果不太明显；带肋钢筋作为抗剪钢筋能充分发挥钢筋的销栓作用,比光圆钢筋提高界面抗剪强度的效果有显著提高。建立能考虑抗剪钢筋和界面粗糙度贡献的 UHPC 和 NC 界面抗剪承载力计算公式,其理论计算值和试验结果吻合良好,能够为具有 UHPC 和 NC 界面的叠合构件在进行工程设计时提供参考。

在强渗流砂土地层中，常规的地层注浆法难以达到理想的加固、封水效果。为了研究富水砂土地层冻结-注浆联合体的力学特性,通过三轴试验对人工冻结水泥砂土的应力应变关系及其影响因素开展研究,探讨不同冻结环境温度、养护龄期和围压等条件下试样应力应变关系变化规律及强度机理。结果表明:冻结水泥砂土应力应变曲线具有一定应变强化的非线性延性阶段,整体包括密实阶段,线弹性阶段,非线性延性阶段,破坏阶段,呈应变软化型。冻结环境温度的降低、养护龄期的增加使得土体黏聚力和內摩擦角呈非线性增长趋势,提高了冻结水泥砂土抗剪强度,减少了非线性延性阶段应变占比,增强了冻结水泥砂土的脆性;围压的增大提高了冻结水泥砂土抗剪强度,增加了非线性延性阶段应变占比,提高了冻结水泥砂土的延性。基于莫尔-库伦强度准则,建立考虑冻结环境温度和养护龄期综合影响的冻结水泥砂土强度非线性预测模型,预测结果与实测值误差小于5%。研究成果可为富水砂土地层冻结-注浆联合加固方案精细化设计提供参数支持。

为探究酸性干湿交替作用对石灰岩物理力学性能的影响,评价石灰岩岩体在此环境中的长期稳定性,以重庆市南川区金佛山甑子岩的石灰岩为研究对象,对中性与酸性环境干湿循环处理后的石灰岩岩样进行质量损失试验、吸水性试验、单轴压缩试验和抗拉试验。结果表明:在同一pH 的浸泡溶液条件下,随着干湿循环次数的增加,岩样的质量损失率和饱水率增加;抗拉强度、单轴抗压强度和弹性模量逐渐降低;在相同干湿循环次数条件下,浸泡溶液的pH 越低,岩样的物理力学性能损失越严重。基于试验结果,采用损伤理论、Weibull 分布、Lemaitre 应变等效假说以及M-C(Mohr-Coulomb) 强度准则,用二次函数表征石灰岩应力-应变曲线压密阶段的非线性特征,建立并验证了石灰岩的损伤本构模型。

基于青岛某基坑抗浮工程中9 根精轧螺纹钢抗浮锚杆的现场拉拔破坏性试验,研究不同锚固长度下精轧螺纹钢抗浮锚杆的荷载-位移特性,明确精轧螺纹钢抗浮锚杆的承载性能。结果表明:相同直径的精轧螺纹钢抗浮锚杆,锚入中风化花岗岩3. 0 m 与3. 5 m 的锚杆其极限抗拔承载力为681 kN,锚入中风化花岗岩4. 0 m 的锚杆其极限抗拔承载力为1 004 kN;加载初期,锚头位移呈线性增加,随荷载增加,锚头位移突增,均超过50 mm。双曲线函数与幂函数荷载-位移曲线模型与实测值在荷载水平较低时吻合度较好,临近破坏时吻合度相对较差,且极限抗拔承载力预测值较实测值偏差较大;指数函数荷载-位移曲线模型对本次试验锚杆的极限抗拔承载力预测精度较高,与实测值曲线吻合度较好。

为了研究交通荷载作用下考虑软土软化效应的电力排管变形机理,基于动弹性模量衰减模型,编写USDFLD 子程序,并将该子程序导入 ABAQUS软件中,建立软土地基中埋置电力排管的三维有限元模型,采用有限元方法对地下电力排管在交通荷载作用下的动力响应进行分析,研究不同交通荷载大小(满载 50%、满载 100%、超载 200%、超载 300%、 超载 300%)、埋置深度(800、850、900、950mm)对电力排管力学特性的影响。结果表明:软土的软化效应对电力排管在受交通荷载作用下的动力响应有显著影响；随着交通荷载大小的增加,电力排管的沉降逐渐增大,排管底部的应变从对称分布转向不对称分布,应变集中区域增加；增大电力排管的埋深可以显著降低交通荷载对排管的影响,当埋置深度从${800}\mathrm{\;{mm}}$增加至${950}\mathrm{\;{mm}}$,竖向位移减小39%。研究成果为软土地区的电力排管设计和施工提供科学依据,帮助优化排管埋置深度和应对不同交通荷载的影响。

埋地输气管道发生天然气泄漏是严重的安全事件,会对经济和环境造成重大影响。针对大直径高压输气管道,采用计算流体力学(computationalfluid dynamics, CFD)方法建立包含1.4 m直径管道及周围土壤的三维数值模型,研究高压气体经过预设泄漏孔在土壤中的泄漏特性。CFD模型将土壤考虑为多孔介质材料,采用 Redilich-Kwong状态方程描述高压气体的温度-压力效应,结合组分输运和湍流模型,研究泄漏孔径、管内压力等因素对泄漏速率和温度分布的影响规律。结果表明:泄漏速率随着孔径、压力的增大而增大,当泄漏孔径在${10}\sim {50}\mathrm{\;{mm}}$变化时,泄漏速率增加了${77.78}\%$；环境温度会导致土壤温度场分布呈现不同形式,环境温度较低时,管道内高温气体泄漏产生的温度-压力效应将被削弱；当环境温度与管内气体温度接近时,在泄漏口上方${0.7}\sim {1.2}\mathrm{\;m}$埋地范围内产生可监测的温度变化区。研究成果有助于理解埋地大直径高压输气管道泄漏特性和温度变化规律,为管道泄漏监测光缆的布设提供理论依据。

跨海大桥桥墩时刻受到水流和波浪的冲刷作用,桥墩周围水流环境复杂,基础易出现局部冲刷,可能危及桥梁安全。基于计算流体力学(computational fluid dynamics, CFD)和开源软件 OpenFOAM开展圆端形桥墩绕流流场的三维数值模拟, 研究不同倾斜角度和长宽比$\left({L/D}\right)$条件下的桥墩周围流场发展过程,涡流发展情况以及荷载变化规律。结果表明:波流作用下,桥墩后方形成对称分布的涡旋并呈周期性变化。一个周期内,当波谷传递到桥墩时,后方尾涡区范围增大,涡旋不断变大并向后移动,在波峰到达桥墩前达到最大,后逐渐减小消散；随着向下游倾斜的角度增大,斜墩趋向于流线形,尾涡减小,桥墩所受水平荷载减小；随着长宽比增大,桥墩后方的尾涡区范围减小,水平荷载增大。在长宽比为1~3,倾斜角度为 -30°~30°范围内,当长宽比为 1,倾斜角度为${10}^{\circ }$时桥墩所受荷载最小,该结果可为跨海大桥桥墩冲刷设计提供参考。

为研究飞机滑跑时机场跑道下伏隧道结构的稳定性,通过建立“五点接触式”飞机六自由度的动力学方程,构建机场跑道-土层-隧道结构协同变形数值计算模型,重点分析机型、道面类型和埋置深度等因素对隧道结构稳定性的影响。结果表明:在不同机型的飞机荷载作用下,主起落架机轮的分布位置越集中,对隧道结构的稳定性影响越大；柔性道面在应力扩散的衰减效应方面明显优于刚性道面,隧道结构的拱顶位置变形程度比其他位置更为显著；随着隧道结构埋置深度的增加,飞机荷载对隧道结构的扰动效应呈现衰减趋势,当隧道埋深结构超过${64}\mathrm{\;m}$时,隧道结构不再承受飞机荷载的扰动效应。

为解决现有大场景三维地理信息系统(geographic information system,GIS)平台中道路建筑信息模型(building information modeling, BIM)模型与倾斜实景模型融合展示中存在的坐标基准不统一问题,提出一种道路BIM模型与倾斜实景地理坐标高精度匹配方法。针对道路带状分布特征及道路养护需求,首先对模型进行分段处理;然后根据道路路面及资产设施模型的特征点分布设计构建一种空间距离加权的最小二乘坐标匹配参数拟合方法,重点解决各分段路面的精准接边难题。选取真实道路数据展开实验,验证该坐标匹配方法,通过所提方法可以有效解决道路模型与倾斜实景模型匹配产生偏差的问题,匹配后二者之间的精度达到毫米级,满足道路交通设施数字化管养和动态更新的需要。

低温开裂是薄层沥青混凝土常见的病害,为了揭示薄层沥青混合料的低温开裂行为,开展结合裂纹观测和数字图像处理的半圆弯曲试验以及基于细观结构黏聚区模型的有限元数值模拟研究,通过模拟得到的加载力-位移曲线验证了模型的适用性,进一步分析试件内部的应力变化。结果表明:采用数字图像处理技术可很好地显式沥青混合料的低温开裂行为;细观结构有限元模拟适用于分析沥青混合料的开裂行为;跨中截面最大拉应力和中性轴位置与材料的断裂属性有很好的相关性。

地震土壤液化会产生土体失稳滑移等现象,对桥梁造成不可逆转的严重破坏。而曲线桥由于其复杂的受力状态,在液化侧向扩展场地中的地震响应更是需要关注的重点。选取3 条典型的远场地震波,从 12个具有代表性的方向输入至一座四跨连续曲线桥,且使场地最大倾斜角度与地震输入角度相同,得到该曲线桥在液化扩展场地下的地震响应规律并进行对比分析。结果表明:按照${0}^{\circ }\sim {180}^{\circ }$逐渐变化输入地震动时,曲线桥梁桩顶弯矩逐渐减小,且边墩桩顶弯矩大于次中墩、中墩桩顶弯矩。从180°~360°逐渐变化输入地震波时,桩顶弯矩逐渐增大,且中墩、次中墩桩顶弯矩大于边墩桩顶弯矩；随着地震输入角度的变化,墩底最大弯矩在中墩与次中墩之间交替变化,其中次中墩出现弯矩最大的次数要明显多于中墩。墩梁相对位移随着地震动输入角度呈现先增大后减小的周期性变化趋势。因此,建议实际工程中应当判断桥梁工程所处位置可能遭受的地震动类型,根据地震动类型实施对应的抗液化措施。

针对复合地层下极小半径超大直径盾构隧道施工的技术问题,以珠三角城际轨道交通广州琶洲站至贝岗公园站隧道工程为研究对象,详细阐述盾构掘进的关键施工技术,提出因曲线半径小而掘进轴线向外偏移和掘进引起的地面沉降等问题的解决方法,并且通过分析现场的实时监测数据,揭示了小半径盾构隧道施工时土体竖向及水平位移、孔隙水压力和土压力的变化规律。监测数据表明:在岩层中盾构机的转弯段掘进对地表沉降影响较小;盾构施工对周围土体的影响隨距离增大而减小,最大水平位移出现在隧道上方区域;孔隙水压力和土压力的变化趋势有较高的相似性,盾构转弯时对外侧土体影响更大。

充电基础设施是影响电动汽车发展的重要因素,而分析明确电动汽车充电行为特征是优化充电设施布局的前提。基于北京科创基地充电站 2017年充电数据,利用描述性分析与统计分析研究了电动汽车充电行为特征。基于充电功率,将充电桩划分为高功率(100kW)、中等功率(40kW)、低功率$\left({{10}\mathrm{{kW}}\text{和}{15}\mathrm{{kW}}}\right)$三类。首先,从充电时长、用户特征、电池特征等方面全面客观分析电动汽车的充电行为特征。发现随着充电桩功率减小,充电时长明显增加,但一般不超过 180 min; 从用户类型来看,以网约车/出租车等集团用户为主,占比高达86.5%；从电池特征看,大部分用户在电池荷电状态(state of charge,SOC)较高时就开始充电。其次,通过构建有序逻辑回归模型识别影响充电桩选择的关键因素。建模结果发现集团用户、白天、工作日、充电高峰时段、充电起始电池SOC很低时,电动汽车用户更倾向于选择高功率充电桩。研究成果可帮助优化充电站布局。

在交通碳达峰和碳中和的背景下,高精度、细粒度、可实施性强的机动车能耗实时预测方法成为交通减碳关键组成之一。针对传统基于回归的车辆能耗模型普适性较差的问题,提出了一种基于径向基函数神经网络(radial basis function neural network,RBFNN) 的车辆能耗预测模型。首先分析车辆能耗影响因素并基于Min-Max 标准化方法对影响因素矩阵进行归一化处理,然后基于灰狼算法( grey wolf optimization,GWO) 优化RBFNN 算法隐藏层中心点、高斯函数的宽度和隐含层与输出层连接的权值的训练,最后从横向模型对比和实车实测数据进行模型预测准确度分析。测试结果表明:RBFNN 算法预测准确度较传统回归模型提高约12% ,整体准确度达到90% 以上,能够很好地对城市机动车能耗进行预测。

为解决当前山区高速公路选线过程中存在的影响因素多、参建各方侧重点不同、无法定量描述比选方案等难题,在充分调研中外高速公路及铁路选线影响因素的基础上,系统分析和总结中国山区高速公路选线影响因素,并将其概括为经济、技术、安全和环境4个方面,共计16个具体影响因子;依托西和—宕昌高速公路工程,组织项目区域所在地方政府、行业主管部门、业主、设计、施工、监理、第三方检测单位及科研院所相关专家共计164人组成专家组,采用层次分析法(analytic hierarchy process, AHP)对16个选线影响因子重要度进行评价。结果表明:环境指标中3个影响因素的综合权重平均分值较高,反映了工程建设领域环保意识的进一步加强。为进一步建立方案比选的优选模型,以依托项目灯塔———蒿林村段路线的方案比选为例,在AHP 的基础上运用逼近理想解的排序法(technique for order preference by similarity to idea solution, TOPSIS)对比选方案进行优选,4种比选方案的优越度分别为2.84、0.56、0.72、2.15,即方案1最优。研究成果在全面分析山区高速公路选线影响因素的前提下,采用AHP-TOPSIS 综合评判指标体系模型,在充分利用专家经验的同时,又能客观、科学的对比选方案进行最优解排序,较好地解决了山区高速公路选线问题,可为类似线形工程方案的选择提供参考。

为了高效筛选可用于民用飞机的先进技术,结合不同领域的技术特点,从实际案例中提取技术竞争力、技术成熟度、经济性、工程方法、技术标准5个评价维度,并建立评价指标体系,提出民机技术适用性评价方法。从技术应用角度出发,采用云模型和逆向云发生器确定指标权重,结合各行业技术标准、适航标准、民机全寿命周期建立指标评价准则,对技术案例进行综合评价。结果表明:该方法能合理对比不同行业的先进技术,区分处于不同水平的同类技术,排除对民机无增益或受到限制的技术,筛选出与民机匹配程度高的先进技术。

为探究大面积航班延误传播过程和演变规律,避免以往主要集中在对现实数据观察和延误传播网络分布等表象的研究。借鉴经典的 SEIR(susceptible-explored-infected-recovered)模型思想,在考虑到节点关闭对大面积航班延误影响的基础上,将机场节点的状态新增为五类,构建基于SEIDR(susceptible-explored-infected-death-recovered)的大面积航班延误传播模型并将其应用于空中交通网络。采用相轨线分析和相关参数分析结合的方法,得出大面积航班延误的传播阈值和蔓延规律,并进一步分析各机场节点之间的传播参数对大面积航班延误传播规律的影响。最后以2022年某次大面积航班延误为例进行分析验证。结果表明:所建立的新模型更能够准确地描述大面积航班延误的演变过程和传播规律。

为研究顺层瓦斯抽采钻孔合理封孔长度,基于瓦斯-空气双气体模型,采用有限元模拟软件建立三维钻孔抽采模型,对封孔段煤层瓦斯压力进行监测分析,通 20915 运输巷现场试验,考察不同封孔长度瓦斯抽采效果。结果表明:受到负压衰减效应,钻孔抽采负压呈指数函数分布,并且钻孔不同位置煤层瓦斯压力减少幅度不同,越靠近封孔位置瓦斯压力减小幅度越小；封孔段瓦斯压力峰值与封孔长度成正相关；根据现场测试,封孔距离为${10}\mathrm{\;m}$瓦斯抽采浓度在${130}\mathrm{\;d}$后减小到约${10}\%$；而封孔长度为${20}\mathrm{\;m}$将保持在约${30}\%$,封孔${30}\mathrm{\;m}$的钻孔${130}\mathrm{\;d}$后抽采浓度保持在${60}\%$以上。

为解决矿山开采以及隧道挖掘等地下空间作业过程中遇到的顶板破碎、支护困难、突水突泥的难题,以聚酯氨/水玻璃有机无机杂化注浆加固材料为研究对象,通过建立相似仿真注浆模型, 对模型注浆过程中距注入点不同距离测点的温度、压力进行研究,分析浆液扩散规律；对注浆加固体进行力学性能分析,检验固结效果。结果表明:聚氨酯(PU)/水玻璃双液注浆材料在破碎岩层试验模型中呈现不规律扩散,固化反应为放热反应,在浆液注入后10 min 达到最大值 83.2 ℃,为室温的 6.6倍,最大压力${5.7}\mathrm{{MPa}}$,为试验加载的1.425倍,温度和压力均随时间表现为先急速上升随后缓慢下降最终趋于稳定。聚氨酯(PU)/水玻璃双液注浆加固体单轴抗压强度区间为${15.32}\sim {32.57}\mathrm{{MPa}}$,三轴加载最大承载能力${41.9}\mathrm{{MPa}}$,残余强度 25 MPa, 蠕变破坏最大载荷 25 MPa,被注材料固结后强度大大提升。通过对注浆加固体进行细观分析可知岩石与浆液在交界处紧密胶结,注浆加固效果良好。