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基于天-空-车-地一体化铁路路基灾害隐患早期识别与服役状态监测

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武汉大学学报(信息科学版) 2024年第8期 1392-1406+1421页

作者：李永威徐林荣陈昀灏邓志兴中南大学土木工程学院中南大学高速铁路建造技术国家工程研究中心湖南大学土木工程学院

气候系统变化背景下铁路路基灾害呈高发态势，表现出点多面广、隐蔽性强和突发性高等特征，且路基灾害“一点受灾，全线受阻”的巨大危害，已经使其成为铁路安全运营的“瓶颈”难题。多次铁路事故表明风险源大多不在已知灾害隐患点范围... 详细信息

气候系统变化背景下铁路路基灾害呈高发态势，表现出点多面广、隐蔽性强和突发性高等特征，且路基灾害“一点受灾，全线受阻”的巨大危害，已经使其成为铁路安全运营的“瓶颈”难题。多次铁路事故表明风险源大多不在已知灾害隐患点范围内，传统监测手段已难以满足复杂孕灾环境下的路基服役安全监测需求。鉴于此，首先总结了不同孕灾环境下路基灾害隐患特征，将路基服役状态监测定义为长期服役过程中受突发型灾害、缓变型致灾作用下可能导致路基结构损伤或功能损失等服役状态劣化的危险源及路基本体受灾程度监测，监测内容包括路基变形监测、结构健康监测、沿线地质灾害监测、几何状态测量和外部环境监测；提出了天-空-车-地多源协同路基灾害隐患早期识别与服役状态监测体系，形成了平台协同、尺度协同、参数协同、多部门协同的路基灾害协同监测内涵，初步提出多源协同路基灾害及服役状态监测方案，实现区域-工段-工点为主线的星地协同的工作模式，并在沪宁城际高速铁路路基服役状态监测中得到应用；最后对路基服役状态监测发展方向进行了展望。

关键词：铁路路基地质灾害早期识别服役状态天-空-车-地调查技术多源协同监测体系

基于经验约束神经网络的高速铁路路基累积变形预测研究

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铁道科学与工程学报 2024年

作者：邓志兴徐林荣李永威王武斌苏谦中南大学土木工程学院西南交通大学陆地交通地质灾害防治技术国家工程研究中心西南交通大学土木工程学院

掌握高速铁路路基变形发展，对于变形病害控制与运营管理意义重大。目前机器学习方法被广泛应用于累积变形预测，而传统机器学习路基累积变形预测模型存在时间分布外泛化性差的弊端。因此，提出一种基于经验约束神经网络（ECNN）的高速... 详细信息

掌握高速铁路路基变形发展，对于变形病害控制与运营管理意义重大。目前机器学习方法被广泛应用于累积变形预测，而传统机器学习路基累积变形预测模型存在时间分布外泛化性差的弊端。因此，提出一种基于经验约束神经网络（ECNN）的高速铁路路基累积变形预测方法。首先，基于工程现场或室内试验数据构建路基累积变形预测数据集，并划分为训练集和测试集；其次，基于训练集建立神经网络模型，综合测试集上的预测精度与误差、预测不确定性两个层次结果，确定最优神经网络预测模型；最后，利用最优神经网络模型驱动路基累积变形的数据信息，并以损失函数修正的方式嵌入累积塑性应变关系曲线（经验信息），实现对最优神经网络模型参数和损失函数的约束，完成ECNN模型构建。案例分析表明：双向门控循环单元（Bi-GRU）模型为最优的神经网络预测模型，拟合优度R2达到0.97259，扩展不确定性U95和标准化平均差fsmd仅为0.0156、0.18109；相较于Bi-GRU模型，ECNN模型在预测精度与误差、预测不确定性两个层次均更优，表明考虑经验信息约束的ECNN模型具备更强的预测性能；ECNN模型相较于Bi-GRU模型具有优异的时间分布外泛化性能，当训练集覆盖的时间跨度较小时，可有效提高累积变形的预测精度。研究成果可为高速铁路路基累积变形预测提供新参考。

关键词：高速铁路累积变形预测经验约束神经网络神经网络累积塑性应变关系

基于机器视觉的级配碎石破碎机制及力学行为研究

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铁道科学与工程学报 2024年

作者：李佳珅徐林荣肖宪普李永威谢康邓志兴郝哲睿中南大学土木工程学院

揭示循环荷载下级配碎石性能劣化机制对提高高铁路基服役性能具有重要意义。首先，基于机器视觉提出一种颗粒形状精细快速量化方法，通过自主搭建的图像采集装置构建颗粒图像数据集，选取U-Net、 SegNet、 PSPNet、DeepLabv3+四种典型... 详细信息

揭示循环荷载下级配碎石性能劣化机制对提高高铁路基服役性能具有重要意义。首先，基于机器视觉提出一种颗粒形状精细快速量化方法，通过自主搭建的图像采集装置构建颗粒图像数据集，选取U-Net、 SegNet、 PSPNet、DeepLabv3+四种典型语义分割模型进行颗粒分割实验，从准确性角度优选最佳模型并输出高精度二值图片，进而导入OpenCV(Open Source Computer Vision Library)快速量化颗粒形状。其次，开展室内循环加载试验，采用力学指标动刚度K表征级配碎石性能劣化特性，并通过颗粒形状量化方法明确劣化主控因素。最后，基于劣化主控因素建立不同劣化程度的双轴压缩DEM(Discrete Element Method)模型，揭示该主控因素对级配碎石性能劣化的细观影响机制。研究结果表明：U-Net模型的F1分数、平均像素准确率、平均交并比均高于其他模型，分别为98.03%、97.53%、97.02%，故将其选为最佳颗粒分割模型，并能在后续循环加载试验中准确分割颗粒形状。级配碎石性能劣化前后，粗颗粒等效粒径De、长细比Ei均无明显变化，而圆度Rc均值增大31%，故确定级配碎石性能劣化主控因素为粗颗粒研磨破碎。在双轴压缩DEM模拟中，随Rc增大，即颗粒研磨破碎程度增加，级配碎石偏应力、滑动率、强力链大小及占比、各向异性均逐渐减小，旋转量持续增大，粗颗粒嵌锁能力下降，导致颗粒骨架承载能力及结构稳定性降低，产生劣化现象。研究结果可为高铁路基长期服役性能评估提供理论依据。

关键词：级配碎石机器视觉语义分割模型循环加载 DEM 性能劣化

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杭州地区叶用芥菜新品种比较试验

长江蔬菜 2024年第2期 37-39页

作者：赵俊婕李永威王建科万正杰浙江省种业集团杭州富惠现代农业有限公司杭州311228 华中农业大学园艺林学学院华中农业大学园艺植物生物学教育部重点实验室

为筛选出适宜杭州地区栽培的叶用芥菜新品种,开展6个叶用芥菜品种华芥2号、华芥3号、华芥4号、华芥8号、华芥10号、鄞雪18的比较试验,调查它们的生育期、植物学性状、产量及抗性。试验结果表明,华芥4号、华芥8号在抗性、产量、品质等方... 详细信息

为筛选出适宜杭州地区栽培的叶用芥菜新品种,开展6个叶用芥菜品种华芥2号、华芥3号、华芥4号、华芥8号、华芥10号、鄞雪18的比较试验,调查它们的生育期、植物学性状、产量及抗性。试验结果表明,华芥4号、华芥8号在抗性、产量、品质等方面表现优良,可推广应用。

关键词：叶用芥菜华芥4号华芥8号品种比较

传感网环境下基于多源信息融合的移动机器人SLAM研究

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传感网环境下基于多源信息融合的移动机器人SLAM研究

作者：李永威北京邮电大学

学位级别：硕士

随着人工智能技术和传感器技术的发展,移动机器人同时定位与建图(Simultaneous Localization and Mapping,SLAM)技术受到广泛关注。但是现有的移动机器人SLAM技术存在定位不准确、建图效率低等问题,已经不能满足室内复杂环境的需要。因... 详细信息

随着人工智能技术和传感器技术的发展,移动机器人同时定位与建图(Simultaneous Localization and Mapping,SLAM)技术受到广泛关注。但是现有的移动机器人SLAM技术存在定位不准确、建图效率低等问题,已经不能满足室内复杂环境的需要。因此,需要将无线传感器网络(Wireless Sensor Network,WSN)与移动机器人结合,组成无线传感器网络-移动机器人混合系统。该系统既能利用无线传感器网络减少移动机器人定位的累积误差,又能利用移动机器人进行实时决策规划。本文在无线传感器网络与移动机器人结合的背景下,致力于研究传感网环境下基于多源信息融合的移动机器人SLAM算法。主要研究内容如下:(1)针对传统SLAM算法因移动机器人长时间运动而导致累积误差的问题,本文提出了一种无线传感器网络辅助移动机器人SLAM算法。首先,算法引入基于超宽带(Ultra Wide Band,UWB)技术的无线传感器网络,即UWB传感网,在UWB传感网节点位置已知的情况下,基于无迹卡尔曼滤波(Unscented Kalman Filter,UKF)算法融合惯性测量单元(Inertial Measurement Unit,IMU)和UWB传感网信息,实现移动机器人局部位姿估计,并为扫描匹配算法提供良好初值。其次,利用全局优化算法得到全局一致地图和移动机器人全局最优位姿。最后,通过仿真实验验证了本文提出的算法相比于传统的激光SLAM算法具有更好的建图效果和定位精度。(2)考虑到UWB传感网节点的位置信息是通过人工标定或者携带全球定位系统(Global Positioning System,GPS)获得,在应急场景下并不能完成高效部署,存在一定的局限性。本文进一步提出了一种无线传感器网络与移动机器人协作SLAM算法。该算法在UWB传感网节点位置未知的情况下,通过无迹卡尔曼滤波算法充分融合多种传感器信息,实现UWB传感网节点和移动机器人同时快速定位。同时,针对UWB测量值存在误差而导致节点估计位置产生较大误差的问题,改进全局SLAM算法,引入UWB传感网测距约束,建立目标函数,通过非线性优化方法实现移动机器人位姿和UWB传感网节点位置最优估计。最后,通过仿真实验验证了本算法的有效性。(3)搭建移动机器人和基于UWB的无线传感器网络软硬件实验平台。通过机器人操作系统(Robot Operating System,ROS)实现UWB传感网和移动机器人的交互。最后,通过搭建的软硬件平台,在室内开展无线传感器网络辅助移动机器人SLAM实验和无线传感器网络与移动机器人协作SLAM实验,通过与Cartographer算法对比,验证了本文提出的算法在实际场景中具有可行性和有效性。

关键词：无线传感器网络移动机器人辅助SLAM 协作SLAM

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分蘖芥菜的杂种优势分析和指纹图谱构建

分蘖芥菜的杂种优势分析和指纹图谱构建

作者：李永威华中农业大学

学位级别：硕士

芥菜属于十字花科芸薹属植物,是我国重要的鲜食蔬菜和精深加工蔬菜,全国常年种植面积约100万公顷,其中加工芥菜的种植面积位居我国同类加工蔬菜前列,加工特色鲜明。分蘖芥(Brassica juncea Coss.***.multiceps Tsen et Lee)是叶用芥菜... 详细信息

芥菜属于十字花科芸薹属植物,是我国重要的鲜食蔬菜和精深加工蔬菜,全国常年种植面积约100万公顷,其中加工芥菜的种植面积位居我国同类加工蔬菜前列,加工特色鲜明。分蘖芥(Brassica juncea Coss.***.multiceps Tsen et Lee)是叶用芥菜常见的的一个变种,因其茎基部分蘖多,香气独特,矿物质以及维生素C含量高,受到广大消费者和蔬菜加工企业的青睐。目前,我国栽培芥菜仍以常规品种为主,其产量和品质已经不能满足消费市场日益增长的需要。此外,国内外育种单位通过杂种优势等育种技术选育的芥菜新品种数量不断增加,但是市场上可能存在品种名称不规范或品种同质化的现象。因此,一方面需要选育高产优质的芥菜品种,解决市场对高品质芥菜品种的需求,同时需要建立不同芥菜品种的鉴定体系,促进芥菜品种的商业化和规范化发展,保护芥菜品种的知识产权。本研究以分蘖芥菜细胞质雄性不育系19P36A为母本,以9个优良的分蘖芥菜自交系为父本,配制了9个杂交组合,开展杂种优势分析,同时选取了三个分蘖芥菜杂种一代“华芥2号”(编号为20P30)、“华芥8号”(编号为20P29)、“华芥10号”(编号为20P28)和三个常规品种“华芥3号”(编号为19P02)、“华芥4号”(编号为20P06)、“鄞雪18号”(编号为20P03),在武汉和杭州两地进行两年的品种比较试验,期望筛选出适宜两个生态点种植的芥菜品种。此外,以课题组收集的22份遗传多样性丰富的分蘖芥菜为研究对象,通过在芥菜基因组上开发Indel标记,构建了这22份分蘖芥菜种质的指纹图谱。主要研究结果如下:1.芥菜杂交组合的杂种优势分析:本研究对9个分蘖芥菜杂交组合和“华芥3号”(CK)的植物学性状和农艺性状进行了调查,筛选了3个综合性状优良的杂种一代(22H-5、22H-4、22H-8),其中分蘖芥杂种一代22H-5的分蘖数的超标优势为28.40%,单株重的超标优势达到72.40%。2.“两年两点”的分蘖芥菜品种比较试验结果表明:芥菜杂种一代品种“华芥2号”在武汉试验点两年的平均产量最高,为5256.78 kg/亩,比对照“华芥3号”(CK)增产11.50%,适宜在武汉试验点推广种植;“华芥4号”在杭州试验点两年的平均产量最高,为5761.31 kg/亩,比对照“华芥3号”(CK)增产7.21%,适宜在杭州试验点推广种植。“华芥8号”和“华芥10号”的折合产量在两个试验点排名前三,耐抽薹性强,具有一定的增产潜力。“鄞雪18号”的平均折合产量与“华芥3号”(CK)相比,增长并不明显。3.分蘖芥菜自交系DNA的指纹图谱鉴定:本研究对22份遗传多样性丰富的分蘖芥菜自交系开展了重测序,获得基因组数据,在芥菜基因组每条染色体上开发了4对Indel标记,绘制了这22份分蘖芥菜自交系的指纹图谱,分析了他们的亲缘关系及遗传距离,结果表明,22份分蘖芥菜自交系的遗传相似性系数在0.58-0.99之间,当遗传相似性系数在0.64时,22份分蘖芥菜自交系被分为4个亚群。

关键词：分蘖芥菜杂种优势品种比较试验指纹图谱

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导流堤遭受泥石流灾害的易损性评价

土木与环境工程学报（中英文） 2023年第1期45卷 145-154页

作者：谷丰宇徐林荣李永威中南大学土木工程学院长沙410075

开展导流堤易损性研究,为泥石流地区防治工程等级的划定和导流堤防灾减灾能力的判定提供了一种有效的方法。以雅泸路雀儿沟导流堤遭受的泥石流灾害为工程背景,参照有关易损性的研究成果,提出导流堤易损性的概念。结合泥石流致灾特征和... 详细信息

开展导流堤易损性研究,为泥石流地区防治工程等级的划定和导流堤防灾减灾能力的判定提供了一种有效的方法。以雅泸路雀儿沟导流堤遭受的泥石流灾害为工程背景,参照有关易损性的研究成果,提出导流堤易损性的概念。结合泥石流致灾特征和导流堤承灾时的特点,建立泥石流危害作用下导流堤的工程易损性评价方法,并利用所提出的组合层次法处理指标权重问题。采用该评价方法对雀儿沟导流堤进行易损性评价,结果为高度易损性,说明该导流堤工程的整体运行情况较差,防护能力较低,需要及时对其采取相应的应急处理措施,以保证其能够正常服役。评价结果与现场实地调查情况和定量计算结果一致,验证了方法的可行性。

关键词：泥石流导流堤工程易损性防灾减灾模糊综合评价

循环荷载作用下宕渣颗粒破碎行为及累积变形预测

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东南大学学报（自然科学版） 2023年第1期53卷 102-113页

作者：徐林荣陆志强陈昀灏李永威丁奎中南大学土木工程学院长沙410075 中南大学高速铁路建造技术国家工程研究中心长沙410075 湖南大学土木工程学院长沙410082

动载作用下宕渣低路堤沉降较大,而真实公路荷载下宕渣的累积变形模型匮乏,且宕渣易破碎,颗粒破碎行为与累积变形相关性有待厘清,故建立了可破碎宕渣动三轴离散元模型,基于颗粒破碎率进行细观动态表征,探讨颗粒破碎的时域演化规律.分析... 详细信息

动载作用下宕渣低路堤沉降较大,而真实公路荷载下宕渣的累积变形模型匮乏,且宕渣易破碎,颗粒破碎行为与累积变形相关性有待厘清,故建立了可破碎宕渣动三轴离散元模型,基于颗粒破碎率进行细观动态表征,探讨颗粒破碎的时域演化规律.分析围压、荷载频率和循环动偏应力对颗粒破碎及累积变形的影响,研究颗粒破碎与累积变形的相关性,建立累积变形预测公式,并利用SBZ30型振动器开展现场激振试验进行对比,验证模型准确性.结果表明:动载作用下,宕渣颗粒破碎方式以破碎、研磨为主,加载初期破碎率大幅增加,随振次增加破碎率增速减缓;围压、荷载频率和动应力幅值与颗粒破碎率正相关,颗粒破碎对累积应变有双重影响,相同围压下线性相关;累积变形公式能合理预测宕渣填筑路基累积应变的发展趋势.研究结果可为宕渣路基运营期动力沉降计算提供理论参考.

关键词：宕渣循环荷载离散元颗粒破碎累积变形

医院手术直播中患者安全保障体系的完善与实施

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中国医院管理 2023年第3期43卷 59-62页

作者：李永威冯磊重庆医科大学公共卫生学院·医学与社会发展研究中心重庆400016 重庆医科大学马克思主义学院重庆400016

在“互联网+医疗”快速发展的今天,兼具科研教学、医疗产品推介、科普等功能的手术直播被逐渐应用于医疗实践,同时也带来了患者安全保障不足的隐忧。通过对手术直播内涵与特征分析,发现目前我国手术直播存在患者安全保障法律法规不健全... 详细信息

在“互联网+医疗”快速发展的今天,兼具科研教学、医疗产品推介、科普等功能的手术直播被逐渐应用于医疗实践,同时也带来了患者安全保障不足的隐忧。通过对手术直播内涵与特征分析,发现目前我国手术直播存在患者安全保障法律法规不健全、权益保障不足、管理滞后等影响患者安全的问题。结合国外手术直播开展的相关经验,应从搭建手术直播患者安全规制框架、强化患者权益保障的可实施性、规范流程等方面完善患者安全保障体系。

关键词：手术直播患者安全患者权益