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集成多维度注意力的地下病害图像分类网络

计算机工程与应用 2024年第14期60卷 105-113页

作者：张弓许明李开鹏王斌中煤(西安)地下空间科技发展有限公司地下空间研究院西安710100 西安电子科技大学电子工程学院西安710071

探地雷达技术(ground penetrating radar,GPR)是一种利用高频超宽带信号探测地下目标和介质分布的勘探技术。具有无损、高效、高分辨率等优点,被广泛运用于城市道路的地下病害探测任务。GPR的B-scan图像反映地下结构的回波信息,是判定... 详细信息

探地雷达技术(ground penetrating radar,GPR)是一种利用高频超宽带信号探测地下目标和介质分布的勘探技术。具有无损、高效、高分辨率等优点,被广泛运用于城市道路的地下病害探测任务。GPR的B-scan图像反映地下结构的回波信息,是判定地下病害的主要依据;但相对于自然图像,除噪声较大外,其中同物异谱、异物同谱情况也十分普遍,导致人工解译困难。针对目前基于B-scan数据的地下病害自动分类方法精度较低,基于ResNeXt50结合多维度注意力机制和空洞空间金字塔池化,提出了MA-ResNeXt网络以实现地下病害的自动分类。模型训练、测试数据使用空洞(void)、脱空(cavity underneath pavement,CUP)和疏松(loosely infilled void,LIV)三种常见道路地下病害的真实探地雷达数据,分类准确率到达98.2%,实现了道路地下病害的自动识别。

关键词：深度学习探地雷达地下病害

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磁帆推进技术研究综述

南京航空航天大学学报 2024年第4期56卷 597-608页

作者：全荣辉许明薇南京航空航天大学航天学院南京210016

磁帆是一种基于太阳风等离子体的新型推进技术,它通过大尺度线圈产生磁场来偏折太阳风等离子体从而产生推力,在长周期行星际航行任务中具有重要的应用潜力。由于磁帆相比常规电推进具有更高的比冲和推功比,近几年随着木星等行星探测任... 详细信息

磁帆是一种基于太阳风等离子体的新型推进技术,它通过大尺度线圈产生磁场来偏折太阳风等离子体从而产生推力,在长周期行星际航行任务中具有重要的应用潜力。由于磁帆相比常规电推进具有更高的比冲和推功比,近几年随着木星等行星探测任务的发展,其逐渐成为行星际无工质推进技术的研究热点。本文介绍了磁帆推力的产生原理,阐述了磁帆小型化设计研究历程,总结了其数值分析和实验技术主要特点,比较了不同任务场景中磁帆的应用效果,最后提出磁帆的主要技术瓶颈及未来潜在发展方向,为我国磁帆技术研究提供参考。

关键词：磁帆磁等离子体帆深空探测新型推进技术

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基于流量预测的信号灯配时优化强化学习方法

系统仿真学报 2024年

作者：许明李金烨左东宇张晶辽宁工程技术大学软件学院

针对现有基于强化学习的交通信号控制方法未考虑交通流量变化趋势，无法适应复杂多变路况而造成拥堵的问题，提出了基于流量预测的信号灯配时优化强化学习方法。首先，提出相位配时幅度控制模型，该模型分析历史流量数据的时空特性对下... 详细信息

针对现有基于强化学习的交通信号控制方法未考虑交通流量变化趋势，无法适应复杂多变路况而造成拥堵的问题，提出了基于流量预测的信号灯配时优化强化学习方法。首先，提出相位配时幅度控制模型，该模型分析历史流量数据的时空特性对下一时间片的流量进行预测，并根据预测结果计算相位配时的合理范围。其次，使用H-PPO算法（Hybrid Proximal Policy optimization， H-PPO）在控制信号相位同时增加其配时控制，并设计压力阀奖励函数，避免算法在控制信号时频繁的相位变换影响驾驶员驾驶体验。最后，在SUMO (Simulation of Urban Mobility)仿真软件中与现有方法进行仿真对比。仿真结果表明，所提方法在提高路口通行效率和减小相位切换频次均有良好表现，优于对比方法。

关键词：交通信号控制智能交通强化学习卷积门控循环单元 SUMO仿真

非煤保护层工作面能量应力演化规律及顶底板结构对强矿震的影响

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煤矿安全 2024年第6期55卷 126-133页

作者：张田录窑街煤电集团有限公司甘肃兰州733000

保护层开采作为一种有效的冲击地压区域防治手段被广泛应用,而保护层本身也存在强矿震和冲击地压风险。以海石湾煤矿油页岩工作面保护层开采过程中发生的强矿震事件为工程背景,通过数值模拟、理论分析等方法,对强矿震的震源机制和主控... 详细信息

保护层开采作为一种有效的冲击地压区域防治手段被广泛应用,而保护层本身也存在强矿震和冲击地压风险。以海石湾煤矿油页岩工作面保护层开采过程中发生的强矿震事件为工程背景,通过数值模拟、理论分析等方法,对强矿震的震源机制和主控因素进行了分析。结果表明:油页岩工作面强矿震多以应力集中下的压缩剪切破坏为主;被保护层工作面回采对保护层工作面底板区域的应力和能量分布影响更为显著;工作面坚硬顶板岩层、底板薄岩层、保护层与被保护层间岩层厚度变化等对强矿震事件发生存在显著影响。

关键词：油页岩工作面保护层开采强矿震冲击地压岩层结构

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电催化还原二氧化碳合成C_(3+)产物

Science China Materials 2024年第6期67卷 1780-1790页

作者：罗雨婷胡书萁刘碧录 Department of Electrical and Computer Engineering University of TorontoTorontoOntario M5S 3G4Canada Shenzhen Geim Graphene Center Shenzhen Key Laboratory of Layered Materials for Value-Added ApplicationsTsinghua-Berkeley Shenzhen Institute&Institute of Materials ResearchTsinghua Shenzhen International Graduate SchoolTsinghua UniversityShenzhen 518055China

通过电催化还原反应将二氧化碳(CO_(2))转换为重要燃料和化工原料意义重大,有利于推进工业低碳化发展.如今,该技术路线可以实现C_(1)和C_(2)产物的高选择性、快速合成,但合成高值碳三加(C_(3+))产物的转化率仍较低.本文中,我们聚焦电催... 详细信息

通过电催化还原反应将二氧化碳(CO_(2))转换为重要燃料和化工原料意义重大,有利于推进工业低碳化发展.如今,该技术路线可以实现C_(1)和C_(2)产物的高选择性、快速合成,但合成高值碳三加(C_(3+))产物的转化率仍较低.本文中,我们聚焦电催化还原二氧化碳合成C_(3+)产物的进展,重点关注CO_(2)转化为C_(3+)产物的催化剂材料、电化学系统和串联反应器这三个方面.最后,本文指出了该领域面临的主要挑战和未来的研究方向.

关键词：电催化还原二氧化碳催化剂材料化工原料高选择性快速合成转化率

改进YOLOv7在复杂场景下的交通标志检测算法

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计算机工程 2024年

作者：许明屈泰澎姜彦吉辽宁工程技术大学软件学院

为解决现有目标检测算法在复杂场景下对交通标志的误检、漏检等问题，提出了一种改进YOLOv7的交通标志检测算法YOLOv7-MBFE。首先，提出一种基于膨胀卷积的多分支特征提取模块，控制最短和最长的梯度路径，增强模型的特征提取能力；其... 详细信息

为解决现有目标检测算法在复杂场景下对交通标志的误检、漏检等问题，提出了一种改进YOLOv7的交通标志检测算法YOLOv7-MBFE。首先，提出一种基于膨胀卷积的多分支特征提取模块，控制最短和最长的梯度路径，增强模型的特征提取能力；其次，在头部网络中构建渐进特征金字塔结构，充分融合不同层次的特征信息，改善模型的特征表达；在SPPCSPC模块中引入通道注意力机制，自适应调整通道的权重，增强不同通道之间特征交互，并将多头自注意力机制融合至下采样阶段，增强模型对全局上下文信息的感知能力，提高模型在复杂场景下的检测性能。最后，使用Focal-EIOU替换原YOLOv7模型中的损失函数，使模型更专注于高质量的锚框，加快模型的收敛速度，提高模型的鲁棒性。将该算法在中国交通标志检测数据集上进行了大量实验。实验结果表明，该算法相较于YOLOv7算法平均精度均值提升了9.25%、准确率提升了3.92%、召回率提升了5.19%。改进后的算法在复杂场景下的误检、漏检等问题得到了显著改善，检测效果优于原始模型与经典目标检测模型。

关键词：目标检测交通标志识别 YOLOv7 多分支特征提取多尺度特征融合注意力机制

数字媒体视域下赣牌坊文创设计研究 ——以“济美”牌坊为例

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数字媒体视域下赣牌坊文创设计研究 ——以“济美”牌坊为例

作者：沈录南昌航空大学

学位级别：硕士

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基于图神经网络的地下水位动态模拟模型

水文 2024年

作者：许明家孙龙李爽鲁程鹏水利部信息中心河海大学水文水资源学院

地下水位的模拟精度在可持续的地下水资源利用和管理中起着重要的作用。机器学习方法可以捕获输入变量和目标变量之间的非线性关系，在地下水位模拟中得到了广泛的应用。然而，传统的机器学习方法没有考虑站与站之间的空间关系。本文使... 详细信息

地下水位的模拟精度在可持续的地下水资源利用和管理中起着重要的作用。机器学习方法可以捕获输入变量和目标变量之间的非线性关系，在地下水位模拟中得到了广泛的应用。然而，传统的机器学习方法没有考虑站与站之间的空间关系。本文使用图神经网络（GNN）模拟地下水位动态变化，以地下水水位监测站为节点，通过邻接矩阵连接节点；选择河北省典型漏斗区的监测数据对模型进行应用和评价。与三个对照模型：随机森林（RF）、支持向量机（SVR）和多层感知机（MLP）相比，所提出的模型在所定义的评估指标方面均表现更好。此外，所提出的模型可同时模拟建模系统中所有监测站的地下水位变化，相比单站模型具有更高的数据利用率。

关键词：地下水位模拟图神经网络非平稳时间序列

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微塑料与抗生素相互作用机理的理论计算研究

微塑料与抗生素相互作用机理的理论计算研究

作者：赵高录大连海洋大学

学位级别：硕士

微塑料（Microplastics,MPs）和抗生素（Antibiotics,ATs）作为水环境中的两大新兴污染物,受到越来越广泛的关注。微塑料的化学性质比较稳定,它可以吸附水环境中的抗生素,并作为其迁移的载体,这会加剧抗生素对水生生物以及人体健康的影... 详细信息

微塑料（Microplastics,MPs）和抗生素（Antibiotics,ATs）作为水环境中的两大新兴污染物,受到越来越广泛的关注。微塑料的化学性质比较稳定,它可以吸附水环境中的抗生素,并作为其迁移的载体,这会加剧抗生素对水生生物以及人体健康的影响。然而不同微塑料对抗生素的相互吸附作用存在差异,其吸附机理尚未取得深入明确的结论。此外,环境中的微塑料不可避免地会受到物理打磨、紫外线照射以及生物降解等老化作用的影响,这些老化作用会使得微塑料的物理化学性质发生变化,进而会影响其与环境中其他污染物的吸附能力和吸附机制。由于盐度等因素的影响,淡水和盐水系统中微塑料对抗生素的吸附能力也各不相同。因此,研究不同微塑料对抗生素的吸附行为,揭示抗生素在不同微塑料上吸附的相互作用机制是非常必要的,可为评估微塑料吸附抗生素的环境风险的能力提供理论支持。为了探究微塑料与抗生素之间的相互作用机制,本研究选取头孢拉定（Cefradine,CED）作为目标污染物,通过分子动力学（Molecular dynamics,MD）模拟和密度泛函理论（Density functional theory,DFT）的计算方法研究其在聚乙烯（Polyethylene,PE）、聚丙烯（Polypropylene,PP）和聚酰胺（Polyamide,PA）上的吸附行为以及吸附稳定性,通过MD模拟从微观层面解释了CED分子在微塑料表面的动态吸附过程。为了探究微塑料老化对于吸附的影响,本研究通过MD模拟和DFT计算对比分析了未老化、紫外线老化以及紫外线和HO共同老化PA微塑料(分别记为PA、PA、PA)对吸附CED产生的影响,并从分子水平详细解释了其中存在的相互作用机理。此外,还采用MD模拟和DFT计算相结合的方法,研究了盐度对PE、PP和PA 3种微塑料吸附CED的影响。本研究得到的主要结论如下:（1）CED与3种微塑料之间的相互作用能遵循PA-CED>PP-CED>PE-CED的顺序,其中PA微塑料对CED抗生素的吸附能力最强;范德华作用和静电作用是这3种微塑料吸附CED最重要的两个机制。IGMH（Independent gradient model based on Hirshfeld partition）分析和AIM（Atoms in molecules）拓扑分析进一步证实了上述两种作用机制是吸附的主要模式。（2）对于老化微塑料对CED的吸附行为,采用紫外线老化和双氧水老化下的三种微塑料,CED在PE、PP、PA、PA和PA上的吸附属于物理吸附作用,其中PA、PA和PA的吸附稳定性强于PE和PP。而且这3种PAs与CED之间的吸附机理除了范德华作用外,静电作用发挥了更重要的作用,使得它们对CED的吸附更加稳定。另外,273-311 K、1-1000 atm条件下所有MPs对CED的吸附都是一个自发的放热过程。（3）MD模拟结果表明,3种PAs微塑料对CED的吸附主要是表面吸附,相互作用能遵循PA-CED>PA-CED>PA-CED的顺序。DFT计算也表明老化降低了PA微塑料与CED之间的亲和力。此外,能量分解和IGMH分析表明,在PAs吸附CED的过程中,静电作用、氢键作用和范德华作用共同导致吸附能的差异。（4）经过MD和DFT计算,研究结果表明盐度会对PE、PP和PA吸附CED产生一定的影响,Na Cl水溶液中的三种MPs对CED的吸附能力普遍优于纯水溶液,这也进一步说明二者吸附与水溶液中的离子强度和盐度有关。通过MD模拟发现,在纯水和盐水溶液中,MPs与CED均能自发形成稳定的吸附构型,且在盐水中形成的吸附构型更为紧密。DFT计算表明,盐水溶液中MPs与CED的相互作用更强。IGMH分析揭示了盐水中离子在MPs与CED吸附过程中的桥梁作用,通过形成氢键增强了吸附能。

关键词：微塑料头孢拉定吸附分子动力学模拟 DFT计算