检索结果-南通市图书馆

作者：费俊辉东南大学

学位级别：硕士

火灾风险评估一直以来都是被不断研究的课题,大部分的研究方法主要侧重于对火灾过程的探究,需要依靠专家的知识,但是随着大数据时代的到来,我国消防领域正在朝着“智慧消防”的方向发展,火灾风险评估的方法因此也有了更多可能。为响应... 详细信息

火灾风险评估一直以来都是被不断研究的课题,大部分的研究方法主要侧重于对火灾过程的探究,需要依靠专家的知识,但是随着大数据时代的到来,我国消防领域正在朝着“智慧消防”的方向发展,火灾风险评估的方法因此也有了更多可能。为响应国家全面推进“智慧消防”的号召,各地消防大数据平台正在不断研发完善,其中江苏省的“江苏省社会单位消防安全管理平台”已投入使用,并且获得了大量社会单位的消防数据,本文基于该消防系统以及单位消防大数据,将贝叶斯网络应用到系统中对单位的火灾风险水平进行评估。主要研究内容如下:(1)分析重点单位的消防安全管理现状以及单位使用的消防系统。通过调查历史火灾发生情况,以及消防机构的抽查情况,指出重点单位在消防安全管理上仍然存在问题,制度流于表面,形式化严重等;然后分析了单位使用的消防系统,包括其运行模式、包含内容以及现有评分方法,说明了本文的数据来源。(2)以消防大数据为基础,探究单位火灾风险评估的贝叶斯网络构建的方法。参考现有的人工评估方法《社会单位火灾防控能力评估导则》,本文将火灾风险评估的侧重点放在对单位火灾防控能力的评估上,得出贝叶斯网络构建方法为:用消防系统中的巡检项作为贝叶斯网络的边缘节点,依据《导则》的指标体系构建完整的贝叶斯网络拓扑结构,再基于单位实际情况对数据进行处理,然后运用计算机辅助软件进行参数学习,得到单位火灾风险评估贝叶斯网络。并以南京市某单位为例,进行了贝叶斯网络的构建,对评估结果进行了分析。(3)研究了贝叶斯网络在消防系统中的可视化设计。在消防系统原有风格的基础下,进行评估模块的界面设计,以便于单位管理人员更好的进行消防安全管理。本文将消防大数据与贝叶斯网络应用于单位的火灾风险评估中,完善了现有消防系统对单位火灾风险评估的模块,使单位可以更好地进行消防安全管理,为“智慧消防”背景下的火灾风险评估提供了一种新思路。

关键词：火灾风险评估大数据贝叶斯网络消防安全管理系统

基于机器学习的单位火灾风险评估系统开发研究

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基于机器学习的单位火灾风险评估系统开发研究

作者：徐爱明东南大学

学位级别：硕士

近年来,随着经济的快速发展,商业圈及建筑区域数量不断扩大,单位火灾隐患也越来越多。虽然近几年的火灾、人员伤亡和财产损失数量呈下降趋势,但大规模火灾仍较多,因此消防救援工作还需进一步加强。此外,传统的人力火灾监测耗时耗力,已... 详细信息

近年来,随着经济的快速发展,商业圈及建筑区域数量不断扩大,单位火灾隐患也越来越多。虽然近几年的火灾、人员伤亡和财产损失数量呈下降趋势,但大规模火灾仍较多,因此消防救援工作还需进一步加强。此外,传统的人力火灾监测耗时耗力,已经无法满足数量日益增长的现代企业对消防安全的需求,而物联网及机器学习等技术的出现,也为火灾风险评估提供了更加科学化的方法。本文以提高单位火灾防控能力为目的,通过查阅相关文献资料,总结现有的火灾风险评估方法并分析其优缺点,从客观性及科学性的角度出发,选取机器学习方法作为主要研究的评估方法。综合相关国家标准以及“江苏省社会单位消防安全管理系统”所采集的消防数据构建指标体系,使用多种机器学习算法计算风险得分并比较其准确度。除此之外,本文还将指标数据及最终评分结果进行可视化设计,通过搭建火灾风险评估系统前端显示界面,为单位消防管理人员提供决策支持。本文的主要研究内容如下:(1)构建火灾风险评估指标体系。本文首先分析了近阶段的消防现状,指出加强单位火灾风险评估的重要性。根据国内颁布的行业标准及相关规定了解现有指标体系,并以系统中可提供的数据形式及指标数量为准,对现有指标体系进行调整,构建既符合国内消防评估标准又适用于“江苏省社会单位消防安全管理系统”的火灾风险评估指标体系。通过python语言编写风险评估得分计算公式,并将系统数据输入得到相应的风险得分值,以此作为机器学习算法中的标签值。(2)构建基于机器学习的火灾风险评估模型。以机器学习相关理论及调整后的指标体系为基础,分别构建梯度提升决策树(GBDT)、极端梯度提升算法(XGBoost)、支持向量机(SVM)以及深度学习算法(DNN)四种机器学习算法模型。本文将系统中可收集的指标数据作为模型的输入值,根据计算公式得到的标签值作为其输出值,并以R平方以及均方误差(MSE)为模型评价标准,对这四种模型进行训练,优化其超参数值,使模型尽可能达到最优结果。随后,将测试集数据代入优化过后的模型检验模型的准确性并挑选出评估误差最小的模型为最终的风险评估算法,并在实例中进行应用以验证该方法的可行性。(3)风险评估系统界面设计。以系统可收集数据为准,将系统指标数据及风险评估得分进行可视化展示。通过分析用户需求,确定功能模块及页面交互逻辑,并以消防主题为出发点,进行整体风格及色彩规范的制定,完成界面组件设计及页面设计稿,并通过发放SUS问卷对系统可用性进行评估。(4)系统开发与实现。根据界面设计稿,通过HTML、CSS以及JavaScript等技术进行Web端前端界面的开发,使用Echarts以及Element UI组件库实现风险评估数据展示页面、风险评估报告页面,并将实例数据输入至系统中,呈现真实数据在页面中的展示效果。

关键词：火灾风险评估机器学习界面设计系统开发

基于力学超材料的卫星天线热变形调节技术研究

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基于力学超材料的卫星天线热变形调节技术研究

作者：何家豪东南大学

学位级别：硕士

卫星天线反射面作为发射和接受信号的重要组件,对于其精度有极高的要求。由于太空环境中太阳辐射、地球红外辐射、地球反照及周围深冷环境等的作用,卫星天线反射面的型面精度会受到影响。反射面一般由上、下蒙皮和蜂窝芯层组成,本文在... 详细信息

卫星天线反射面作为发射和接受信号的重要组件,对于其精度有极高的要求。由于太空环境中太阳辐射、地球红外辐射、地球反照及周围深冷环境等的作用,卫星天线反射面的型面精度会受到影响。反射面一般由上、下蒙皮和蜂窝芯层组成,本文在传统内凹六边形蜂窝结构的基础上设计了一种新型的力学超材料,这种新型超材料具有热膨胀和泊松比可同时调控的特性,使用这种新型力学超材料蜂窝替换原本蜂窝芯层中的正六边形蜂窝,可以有效地减小卫星天线反射面的热变形量,提高卫星天线的型面精度。之后以降低卫星天线反射面的热变形为优化目标,对超材料蜂窝胞元的几何参数开展多目标结构优化研究,使卫星反射面在轨工作的热变形量达到最小。论文的主要研究内容如下:(1)新型力学超材料的设计与力学性能推导。以Gibson设计的内凹六边形蜂窝结构为基础,在内凹六边形蜂窝的斜边上增加双材料弯曲肋条,设计了一种热膨胀和泊松比可同时调控的超材料结构。推导超材料蜂窝的相对密度公式并分析了几何参数和基体材料的密度对超材料相对密度的影响。基于渐进均匀化理论,通过将超材料蜂窝胞壁等效为欧拉-伯努利梁模型,推导出新型力学超材料等效热膨胀系数、等效弹性模量和泊松比的表达式,并通过简化和换算与前人所推导的公式达成统一,以验证本文推导公式的正确性。(2)新型力学超材料力学性能的数值仿真与实验验证。使用有限元软件COMSOL对所设计的超材料结构进行有限元仿真分析,再使用数据分析软件MATLAB结合仿真结果分析几何参数对超材料等效力学性能的影响,并把仿真结果的曲线与解析解的曲线进行拟合分析。最后利用3D打印技术制造单材料的超材料模型进行拉伸实验,得到的力-位移曲线与有限元结果能较好的吻合,可以验证本文的仿真结果有较好的准确性。(3)新型力学超材料力学性能的多目标优化设计。对超材料蜂窝胞元的结构参数进行最优拉丁超立方采样,利用有限元方法计算采样数据,根据采样数据分析灵敏度并搭建多项式响应面代理模型。使用多岛遗传算法、粒子群优化算法和Pointer算法对超材料蜂窝胞元的等效热膨胀系数、等效弹性模量、相对密度开展多目标结构优化,其中粒子群优化算法的优化结果最好,在相对密度减小了16.50%的同时,其他等效力学性能提高了45%以上,Pointer优化算法的优化结果与粒子群优化算法的相近,也有较好的效果,多岛遗传算法的优化效果则较为一般。(4)新型力学超材料在卫星天线反射面中的应用研究。使用有限元仿真软件COMSOL对卫星天线反射面进行建模和仿真分析,通过分析仿真结果发现卫星天线抛物面的热变形主要来自于Z轴方向的变形,X轴方向和Y轴方向的热变形相对较小。然后将卫星天线蜂窝芯层原本的正六边形蜂窝替换为本文所设计的新型力学超材料蜂窝,仿真结果显示卫星天线抛物面的最大变形处的总位移减小了18.35%,Z轴方向的热变形被大幅度减小,而X轴方向和Y轴方向的热变形有少量增大,说明通过应用力学超材料,卫星天线的热变形方式发生了改变。之后以降低卫星天线热变形为优化目标,利用最优拉丁超立方采样、神经网络代理模型和粒子群优化算法对力学超材料蜂窝胞元的几何参数进行优化设计,使卫星天线反射面的热变形在X,Y,Z方向均有不同程度的减小,总的热变形量减小了9.87%,同时超材料蜂窝胞元的相对密度减小了16.14%。优化后的结果与应用正六边形蜂窝胞元的卫星反射面对比,热变形量降低了45.46%。

关键词：力学超材料有限元分析多目标优化卫星天线反射面热变形

新型加固圆柱形负刚度超材料的力学性能研究与应用

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新型加固圆柱形负刚度超材料的力学性能研究与应用

作者：潘怡东南大学

学位级别：硕士

冲击是工程中常见的恶劣环境,随着航空航天技术的发展,精密仪器的数量也随之增加,所以降低冲击保证设备部件的可靠性和安全性有着重要意义。负刚度超材料具有负刚度、双稳态、可重复等特殊性能,在抗冲击吸能等领域有着广泛的应用前景。... 详细信息

冲击是工程中常见的恶劣环境,随着航空航天技术的发展,精密仪器的数量也随之增加,所以降低冲击保证设备部件的可靠性和安全性有着重要意义。负刚度超材料具有负刚度、双稳态、可重复等特殊性能,在抗冲击吸能等领域有着广泛的应用前景。负刚度超材料一般基于屈曲梁来实现,目前较多的研究集中于二维负刚度蜂窝结构和三维立方体负刚度结构,只有较少学者提出了圆柱形框架的负刚度结构,很多应用场景需要采用圆柱形的负刚度结构,并且当应用安装空间小时需要设计抗冲击和吸能水平更高的结构。本文在前人研究的基础上,为实现航天器非火工分离装置安装空间的充分利用以及圆柱形缓冲空间的应用需求,提出了一种加固圆柱形负刚度超材料,提高了抗冲击吸能水平以及刚度可调范围。本文还建立了理论、试验及仿真体系来评价和表征结构的性质,主要研究内容如下:(1)两种斜梁单元屈曲特性的研究。本文提出的负刚度结构由平面斜梁单元和圆柱面斜梁单元组成,对两种斜梁单元的负刚度、双稳态性能进行了理论解析。通过有限元仿真对获得解析公式进行验证,分析了高厚比、斜梁跨度、曲率等参数对斜梁单元力学性能的影响,发现主要影响参数为高厚比,为后文负刚度结构性能研究打下基础。(2)新型加固圆柱形负刚度结构的力学性能研究。主要从准静态压缩力位移曲线、吸能性能、抗冲击动力学性能三个方面对负刚度结构进行研究和评价。准静态和动态两种工况下的研究结果表明负刚度结构的力学性能不受应变速率的影响,动力学的加速度响应和准静态下的负刚度区力最大值之间存在线性关系。为了验证准静态仿真的可靠性,进行了3D打印和压缩试验。同时,利用吸能水平对负刚度结构进行评价时,为了获得更好的吸能性能,进行了基于Kriging代理模型的优化设计。(3)非火工星箭分离装置缓冲结构的应用与优化。将本文设计的加固圆柱形负刚度结构应用于非火工分离装置的圆柱形缓冲空间中,通过LS-DYNA建立显式动力学有限元模型并进行仿真,直接冲击的加速度峰值为269.3g,安装负刚度结构后下降到72.8g,下降约72.9%。为获得更好的缓冲效果,建立优化数学模型,对优化结构进行动力学仿真获得外壳加速度峰值为57.9g,较优化前降低了20.5%。本文的研究结果表明,新型加固圆柱形负刚度结构具有较好的抗冲击吸能性能,且在非火工分离装置中的应用具有较明显的效果,有望在更多领域得到广泛应用。

关键词：负刚度结构圆柱形斜梁单元力学性能优化设计抗冲击

基于ACGAN的智能配色数据可视化系统的研究与实现

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基于ACGAN的智能配色数据可视化系统的研究与实现

作者：游楚渝东南大学

学位级别：硕士

数据可视化通过将数据映射为图形和色彩等更为直观的视觉元素来提升数据分析的准确性和效率。其中,色彩在数据可视化中的起着帮助用户准确高效地对数据进行探索、理解数据、发现数据背后的规律等作用。考虑到大多数从事数据分析的工作... 详细信息

数据可视化通过将数据映射为图形和色彩等更为直观的视觉元素来提升数据分析的准确性和效率。其中,色彩在数据可视化中的起着帮助用户准确高效地对数据进行探索、理解数据、发现数据背后的规律等作用。考虑到大多数从事数据分析的工作者都缺乏色彩相关的理论知识,在遇到色彩较多的情况时,往往很难把握好信息传递和色彩搭配之间的平衡点。本文为了解决此问题,使用ACGAN(Auxiliary Classifier GANs,简称ACGAN)模型训练得到了调色盘生成模型,可根据选择的色彩倾向生成用于数据可视化的调色盘。同时,基于此模型结合各种前后端的技术,构建了一个可自动配色,且支持多种图表生成的数据可视化系统Colorful Chart。本文的主要研究内容如下:(1)收集高质量可视化图表,从中提取颜色信息构建色彩数据集,结合国际照明委员会提出的均匀色差计算公式CIEDE 2000,计算出了可用于描述数据可视化的色彩倾向的六个模版色,并基于这六个模版色进行色彩数据集的分类和排序。(2)在***运行环境下,调用算法库***,基于ACGAN的网络构建思想,分别使用全连接神经网络和卷积神经网络构建了两个调色盘生成模型,使用控制变量的方式进行模型训练。最后,定义与主题色的契合程度dt、调色盘色彩的均匀性da和调色盘色彩的光滑性ds三个指标用于衡量两个模型生成结果的好坏,并与原始数据集进行对比。(3)对系统的功能需求进行罗列,并基于功能构建交互流程。确定色彩、形状、动效等视觉元素,再基于功能和交互进行从功能模块到系统整体的界面设计。(4)将B/S架构作为系统的整体框架。在前端框架Vue的基础上,调用训练好的调色盘生成模型实现自动配色,并结合ECharts实现具有多类型图表切换、图表操作、数据的上传和解析、数据操作、调色盘生成和保存等功能的智能可视化系统。同时,使用Koa2结合MySQL进行系统的服务端的开发,提供状态验证、用户信息管理、调色盘管理、模型保存等服务。最后,根据功能需求分析对系统进行可用性测试。

关键词： ACGAN 配色算法数据可视化 Vue ECharts

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航天器分离装置动力学建模与优化设计

航天器分离装置动力学建模与优化设计

作者：李雪梅东南大学

学位级别：硕士

现代卫星技术随着航天事业的发展不断进步,其应用范围越来越广泛,能实现的功能也越来越多,即卫星搭载的精密仪器也随之增加。为降低卫星体积与质量的增加引起的安全隐患,同时随着空间技术的发展,研制周期短、重量轻、成本低廉的小卫星... 详细信息

现代卫星技术随着航天事业的发展不断进步,其应用范围越来越广泛,能实现的功能也越来越多,即卫星搭载的精密仪器也随之增加。为降低卫星体积与质量的增加引起的安全隐患,同时随着空间技术的发展,研制周期短、重量轻、成本低廉的小卫星系统成为研究重点之一。连接分离装置是航天器舱体或两个航天器之间起连接作用,并在航天器到达正式运动轨道时解锁分离的执行机构。小卫星的快速发展使分离技术成为发射任务中的关键一环,因小卫星在进入预定轨道进行分离时产生的冲击振动极易破坏其搭载的高精度元器件。传统的火工分离技术虽然能够完成解锁任务,但对于质量较轻的小卫星来说存在着冲击大、可靠性差、易产生污染物等缺点。非火工装置是针对传统火工装置的缺陷改造的,主要优点有高可靠性、低冲击、无污染、低成本、可重复使用等,但其动作过程中复杂的接触摩擦过程十分复杂,研究非火工连接分离技术已成为航天领域的十分重要且迫切的需求。本文以某型非火工分离装置为研究对象,该装置以记忆合金弹簧为驱动源,具有安全可靠的优点,通过分瓣螺母与螺栓之间的相对运动实现星箭连接与分离任务,具体的研究内容如下。(1)分离装置作动原理与受力分析研究。首先对非火工连接分离装置的结构组成展开分析,并根据分离装置的整体结构将其分为螺母组件和螺栓组件,阐述了分离装置解锁分离过程的作动原理与机制。由于分离装置采用记忆合金弹簧作为驱动源,为分析分离装置工作过程中的受力特性,分别从销球解锁、螺母分离、螺纹连接、螺栓预紧四个模块进行研究,为后续的仿真优化工作奠定基础。(2)分离装置接触动力学研究。基于Lankarani和Nikravesh提出的迟滞阻尼接触模型展开研究,以Hertz接触理论为基础确定接触力模型各参数计算方法,并针对分离装置中产生碰撞冲击的部分建立了接触刚度计算表达式。为确保建模与仿真的可靠性和精确性,以小球碰撞为例进行计算分析,对接触模型中的恢复系数、力指数和接近速度分别展开研究,确定参数对接触碰撞过程的影响。(3)分离装置动力学建模与仿真研究。以基于记忆合金弹簧的非火工分离装置解锁分离过程为研究对象,结合非火工分离装置的运动原理分析与接触理论分析,使用动力学软件ADAMS建立其仿真模型,能够有效模拟分离装置连接、作动、分离等全过程,计算得加速度响应与实际结果一致;根据建立的模型分别研究了分离过程中记忆合金弹簧和螺栓预紧力对冲击响应的影响,并使用试验设计方法研究分离装置中四个弹簧元件刚度系数对冲击响应的影响程度,为优化工作提供参考。(4)分离装置弹簧优化设计研究。使用多学科优化软件Isight与ADAMS集成建立分离装置弹簧的优化模型,通过建立Kriging近似模型替代原有耗时长的仿真模型,建立弹簧刚度的优化数学模型,使用多岛遗传算法进行优化,通过优化分离装置的加速度响应约降低了6.7%,近似模型与仿真结果的相对误差约为0.74%。结合优化结果对分离弹簧的尺寸进行进一步的优化设计,以降低弹簧总体质量为优化目标建立优化数学模型,在满足约束条件的情况下得到最优尺寸值,所得的弹簧刚度值仍使分离装置产生的冲击降低了5.3%。本文以基于记忆合金弹簧的非火工连接分离装置为对象,以接触理论、多体动力学及优化算法为基础,开展了接触分析、动力学建模与仿真、近似建模与优化等一系列研究,最终使分离装置的冲击响应得到一定改善,论文的仿真建模与优化分析可以为分离装置的研制提供参考。

关键词：分离装置接触理论动力学建模优化设计近似建模