为有效降低疫区应急物流“最后一公里”的疫情传染风险,首先,设计卡车-无人机协同配送模式,基于传染病的传播动力学模型构建“基本再生数”函数量化各需求点的疫情感染人数;然后,以最小化所有需求点的疫情感染人数、最小化总配送时间为目标,构建卡车-无人机协同配送应急物资的路径规划模型,并结合模型多目标、非线性的特性,设计一种改进的多目标人工蜂群算法(IMOABCA)求解;最后,采用多类型算例开展试验。结果表明:IMOABCA能综合考虑疫区疫情、需求点分布与人口数量等情况,科学规划卡车-无人机协同配送应急物资的路径方案,不但能有效降低疫情传染风险,并能保障应急物资配送的时效性。与基础多目标人工蜂群算法(MOABCA)、非支配排序遗传算法-II(NSGA-II)求得的配送路径方案相比,IMOABCA求得规划方案的总感染人数分别减少922和746人,总配送时间分别节省3.71%和1.41%,任务完成时间分别缩短14.06%和3.6%。

为在矿山领域有效应用微纳米气泡水炮泥,以微纳米气泡水为研究对象,探究其作为水炮泥内部填充物质在降尘与消纳CO方面的关键性能。通过表面张力、接触角、喷雾降尘、溶液吸附等试验,考察微纳米气泡水润湿、氧化等基本特性及其对粉尘的降尘性能和CO的消纳效率。结果表明:微纳米气泡水比自来水的表面张力低,对煤接触角小,增强对煤颗粒的润湿性;随静置时间延长,坍塌的微米气泡提供大量·OH,提高微纳米气泡水催化氧化性能;微纳米气泡水比自来水降尘效率高,最高达到62.27%,且对呼吸性粉尘降尘作用效果更为明显;微纳米气泡水有效提高CO消纳效果,随微纳米气泡发生器循环时间延长、进气量增加以及洗气用水量升高,微纳米气泡水对CO消纳效率逐渐上升,但其增长率呈现先升高后降低的趋势;在最佳试验条件下,微纳米气泡水对CO消纳效率可达到64.27%。

为解决传统故障树难以准确刻画通信基站系统组件间复杂相关性的问题,提出基于T-S故障树的通信基站系统地震易损性与重要度分析方法。首先,构建“供电-机房-传输”3个子系统架构,建立通信基站系统震后功能损失的T-S故障树模型,利用门规则表量化组件间和子系统间的功能相关性;其次,对比分析通信基站系统与机房子系统的地震易损性曲线;然后,基于Monte Carlo模拟计算传统故障树下的通信基站系统地震易损性,并与T-S故障树结果对比;最后,结合T-S关键重要度开展重要度分析,以识别关键影响因子,并通过组件地震易损性参数敏感性分析定位系统薄弱环节。结果表明:单独分析机房子系统会低估系统功能损失风险,需综合3个子系统分析通信基站系统地震易损性;T-S故障树在刻画组件间模糊逻辑关系方面更具优势,分析结果较传统故障树更为可靠;轻微破坏状态下的线缆和严重破坏状态下的机房建筑为关键影响因子;变电站、输电线路和机房建筑对系统功能影响最为显著。

为解决重工业车间远距监控视角下小目标检测精度不足的问题,提出一种基于改进YOLOv7的不安全行为检测算法。首先,利用轻量级内容感知特征重组(CARAFE)模块替代传统上采样,通过自适应特征重组有效保留小目标的语义信息;其次,提出一种改进的双层高效层聚合网络(Bi-ELAN)模块,在头部网络中融合BiFormer动态稀疏注意力机制,强化多尺度特征融合能力,并建立目标-背景上下文关联;然后,改进损失函数,引入形状交并比(ShapeIoU)损失函数,通过几何形状约束提升边界框回归精度;最后,在构建的远距监控视角数据集上,对改进后的 YOLOv7 模型开展消融试验与对比试验。结果表明:改进YOLOv7算法在保持模型轻量化的同时,显著提升远距监控场景下小目标的检测精度,精确率为84.2%,召回率为78.6%,平均精度均值(mAP)@0.5为78.8%,相比原YOLOv7算法,改进后的算法精确率、召回率、mAP@0.5分别提高5%、0.3%、2.6%。

为科学防控藏东南高原雪崩灾害,以G219国道某雪崩高发点为研究对象,构建雪崩灾害链动力学推演评估模型。首先,基于高精度数字高程模型、多源遥感影像及实地勘测数据构建基础地理数据集;其次,结合雪崩失稳崩塌机理与物理运动学方法,建立多环境因素驱动的雪崩过程物理特征计算模型,提取运动路径、动力特征及堆积体形态等关键参数;然后,采取SEEP/W模型量化分析雪崩堰塞体在不同水位梯度下的内部渗流稳定性;最后,通过水文工程中心河流分析系统(HEC-RAS)模型模拟堰塞体溃决后的洪水演进过程,计算流域下游水位与流速等关键物理量。结果表明:文中所构建的动力学建模方法能够量化表征灾害链演化过程:藏东南地区雪崩灾害具有积雪密度大、流速快、冲击力强等特征,积雪堆积体易堵塞邻域河流形成堰塞湖;积雪堆积坝体稳定性差,短期内溃决风险高,洪水对下游基础设施和村落构成严重冲淹威胁。

为解决暴雨灾害公众应对行为量化评价难、与灾害风险适配程度不明晰的问题,以深圳“9·7”暴雨为例,基于“压力-状态-响应”(PSR)模型和公众位置服务(LBS)数据,从压力、状态和响应维度综合评价公众在灾害期间的应对行为,并建立响应适配指数,以衡量公众应对行为与暴雨灾害风险的适配程度。研究结果表明:相比于日常,公众在暴雨期间的出行行为存在相似模式,但强度有所减弱。在各时间阶段中,非高峰期的白天阶段响应效果最佳;在各行政区中,福田区和龙华区市民的响应程度最高,盐田区响应较弱;在各功能区类型中,学校和娱乐区域在暴雨期间的公众出行强度减少最为显著,响应最为积极,住宅与办公区域响应较弱。

为解决人工设计高位瓦斯抽采钻孔布置参数误差大、抽采效率低的问题,以新疆某高瓦斯矿井为研究对象,提出一种基于二维物理相似模拟与智能系统的卸压瓦斯高位抽采孔设计思路。通过二维物理相似模拟试验,揭示覆岩横纵向裂隙联动演化特征,精准划分瓦斯运移区(最大高度36.7 m、最大宽度22.7 m)与储集区(最大高度26 m、最大宽度17 m)的几何边界,明确瓦斯赋存空间演化特征。基于Python语言开发高位瓦斯抽采钻孔智能系统,融合OpenGL技术构建3D地质模型,结合钻孔终点与开孔点平距、方位角及终孔高度等参数,通过自主研发的参数计算系统自动生成钻孔布置参数(方位角、倾角、长度),并利用可视化演示系统模拟钻孔轨迹。结果表明:该系统设计的钻孔终孔位置精准位于垮落带上部、断裂带中下部,2号钻场瓦斯抽采体积分数达6.52%~10.94%,较传统方法提高2.52%~5.19%。

为探究煤矿井下掘进过程中截齿锥角对煤岩的破碎产尘特征,基于试验与离散元仿真模拟(DEM)多尺度综合分析方法,以78、92、105及118°锥角截齿为对象,通过掘进截割试验分析产生碎屑及粉尘粒度分布情况;采用颗粒流分析程序(PFC)软件中的平行黏结模型(PBM)进行仿真,准确模拟掘进中煤岩破碎产尘全过程;在截割头钻入和横摆2种工况下分析裂纹数量、种类以及最小离散颗粒数量、抛掷速度的发展变化趋势。结果表明:锥角增大时,煤壁碎屑粗糙度指数(CI)从728.92下降到696.91、粉尘占比从0.4%增至0.67%,煤壁破碎程度与产尘量随截齿锥角增大而提升;粉尘破碎指数上升、均匀性指数下降,表明产尘粒度分布范围扩大且小粒径粉尘比重增加;仿真模拟中煤壁裂纹总数从22 980条增长至27 272条,且拉伸裂纹占比均超 73%;最小粒径游离颗粒数量从371个增至459个,平均初始抛掷速度从0.250 m/s减至0.221 m/s。综上,增大截齿锥角在一定程度上加剧了产尘,但有助于抑制粉尘扩散范围。

为揭示微小扰动对正常爆轰和准爆轰波失效与再起爆的影响特征,以乙炔-氧气混合气体为对象开展研究。首先,在爆炸罐内布设不同长度的薄金属板,引入小尺度扰动;然后,采用 7、9 mm线径的螺旋弹簧构建粗糙壁面形成准爆轰;最后,通过分布式光电探头记录爆轰波到达时间,结合高速纹影系统观测爆轰波衍射和再起爆过程。研究结果表明:引入微小扰动可显著降低临界起爆压力阈值:当初始压力低于该临界值时,即使存在扰动也无法实现爆轰波的再起爆;而高于该临界压力时,所有重复试验下管中的平面爆轰波最终都能成功转变为球状爆轰波。光滑管中正常爆轰的再起爆位置始终出现在薄板附近,而粗糙管中准爆轰的再起爆位置呈现随机性。2类爆轰具有不同的临界起爆判据,即正常爆轰成功再起爆需满足临界管径与爆轰胞格尺寸的比值≥13;而准爆轰成功再起爆的临界阈值则会降低,其临界管径与胞格尺寸的比值约为8。