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基于YOLOv5s的重力变化异常特征识别研究

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大地测量与地球动力学 2024年第5期44卷 522-527页

作者：常鲁冀郝洪涛胡敏章防灾科技学院信息工程学院河北省三河市065201 中国地震局地震大地测量重点实验室武汉市430071 湖北省地震局武汉市430071

针对人工判读重力变化异常特征区存在效率低下的问题,提出利用YOLOv5s算法进行重力变化四象限特征区自动化识别的方法,并基于南北地震带实测重力变化资料进行测试验证。结果表明:1)本文构建的图像识别模型可有效识别较为标准的四象限分... 详细信息

针对人工判读重力变化异常特征区存在效率低下的问题,提出利用YOLOv5s算法进行重力变化四象限特征区自动化识别的方法,并基于南北地震带实测重力变化资料进行测试验证。结果表明:1)本文构建的图像识别模型可有效识别较为标准的四象限分布特征区,模型预测结果的精度、召回率、平均精度等指标均处于合理范围;2)模型较为准确地识别出南北地震带2021-09~2022-05时段重力变化图像中的四象限特征区,且特征区内先后发生2022-06芦山6.1级地震和2022-09泸定6.8级地震,表明该方法对于重力异常区域的筛选以及潜在的地震风险研判具有较好的应用潜力;3)模型对于存在明显畸变的非标准四象限特征区的识别能力仍存在一定不足,需要构建数量更多和标注更为合理的数据集,进一步提升模型对四象限特征区识别的普适性。

关键词：重力变化机器学习特征识别地震风险研判

四川地区流动重力观测及其在地震预测中的应用

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大地测量与地球动力学 2024年第1期44卷 89-94页

作者：王伟力郑兵郝洪涛温军军刘宏伟马伶俐廖明辉四川省地震局地壳形变观测中心四川省雅安市625000 中国地震局地震大地测量重点实验室武汉市430071 湖北省地震局武汉市430071

通过回顾四川地区测网变迁和震例总结,客观阐述四川流动重力观测的发展历程及其在地震趋势判定中的应用效能。结果表明,利用流动重力资料观测到高梯度带、四象限分布、零值线拐弯等重力场时变异常信号,对川滇菱形块体内部及边界带发生... 详细信息

通过回顾四川地区测网变迁和震例总结,客观阐述四川流动重力观测的发展历程及其在地震趋势判定中的应用效能。结果表明,利用流动重力资料观测到高梯度带、四象限分布、零值线拐弯等重力场时变异常信号,对川滇菱形块体内部及边界带发生的汶川地震、芦山地震、九寨沟地震、泸定地震等地震进行了准确的中期预测,尤其在强震地点判定上预测效果较好,准确率达60%。

关键词：四川地区流动重力重力变化地震预测

基于改进YOLOv5s的煤矿输送带异物检测算法

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宁夏工程技术 2024年第2期23卷 174-179页

作者：张炳建郝洪涛刘秀娟李泽旭宁夏大学机械工程学院宁夏银川750021

为了解决现有煤矿输送带异物检测模型存在的参数量大、占用计算机资源多、检测异物种类少等问题,对YOLOv5s目标检测算法进行了优化。首先,将轻量化卷积神经网络ShuffleNetv2作为YOLOv5s骨干网络并对异物图像进行了特征提取,进而减少了... 详细信息

为了解决现有煤矿输送带异物检测模型存在的参数量大、占用计算机资源多、检测异物种类少等问题,对YOLOv5s目标检测算法进行了优化。首先,将轻量化卷积神经网络ShuffleNetv2作为YOLOv5s骨干网络并对异物图像进行了特征提取,进而减少了模型参数量,提高了网络并行度;其次,将双向特征金字塔网络作为特征融合网络,融合了不同特征图尺度中的细节信息;最后,添加了坐标注意力机制,增强了特征提取能力,强化了异物目标关注度,从而提高了网络模型检测精度。实验结果显示,与原始模型相比,基于改进YOLOv5s的目标检测网络模型其参数量压缩为3.60×106个,检测帧率提升了8.4%,表明该算法能够在计算资源较少的情况下实现快速、准确的煤矿输送带异物检测。

关键词：煤矿输送带异物检测 YOLOv5s 特征融合网络注意力机制

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水文气象因素对中国北疆流动重力变化的影响

武汉大学学报（信息科学版） 2022年第1期47卷 85-92页

作者：黄亚朋胡敏章郝洪涛中国地震局地震研究所(地震大地测量重点实验室) 湖北武汉430071 中国地震局地壳应力所武汉创新基地湖北武汉430071

水文气象因素引起的重力变化是影响地震重力变化成果解释的重要因素。以中国北疆地区为研究区域,借助全球陆地数据同化系统(global land data assimilation systems,GLDAS)全球水文模型数据、大气模型数据,计算2016-01—2017-12时段内... 详细信息

水文气象因素引起的重力变化是影响地震重力变化成果解释的重要因素。以中国北疆地区为研究区域,借助全球陆地数据同化系统(global land data assimilation systems,GLDAS)全球水文模型数据、大气模型数据,计算2016-01—2017-12时段内水文气象因素对研究区域的重力影响。计算结果表明,陆地水影响的年变化为1.3μGal,两期陆地水影响空间分布的差异低于1μGal;大气影响的年变化为8μGal,两期大气影响空间分布的差异达到6μGal。利用2016-04、2016-08和2017-06三期流动重力测量数据,对比扣除水文气象因素前后的重力变化,可以看出,在中国北疆流动重力数据处理中,大尺度水文因素可以不予考虑,气象因素应予考虑。同时,为更好分析流动重力变化,建议流动重力测量过程中同时开展测点附近的土壤湿度、大气气压等观测。

关键词：流动重力全球水文模型全球陆地数据同化系统大气模型重力变化

基于IMCKD和MCCNN的滚动轴承故障诊断方法

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振动与冲击 2022年第7期41卷 241-249页

作者：刘好博郝洪涛丁文捷宁夏大学机械工程学院银川750021 宁夏智能装备CAE重点实验室银川750021

受外界环境噪声以及振噪耦合的影响,滚动轴承早期故障信号特征微弱,对其实现智能故障诊断具有挑战性。为了解决上述问题,提出一种基于改进最大相关峭度解卷积(improved maximum correlation kurtosis deconvolution,IMCKD)和多通道卷积... 详细信息

受外界环境噪声以及振噪耦合的影响,滚动轴承早期故障信号特征微弱,对其实现智能故障诊断具有挑战性。为了解决上述问题,提出一种基于改进最大相关峭度解卷积(improved maximum correlation kurtosis deconvolution,IMCKD)和多通道卷积神经网络(multi-channel convolution neural network,MCCNN)的智能故障诊断方法。首先利用萤火虫算法并行搜寻最大相关峭度解卷积的两个影响参数,对原始振动信号进行自适应滤波,得到诊断用的数据源;然后将其输入到MCCNN中进行特征学习,不断更新网络参数;最后将特征应用于分类器识别,从而实现滚动轴承的智能故障诊断。为了验证方法的可行性和有效性,利用滚动轴承故障模拟试验台采集的数据对该算法进行了验证。试验结果表明,该方法能准确、有效地对滚动轴承的故障类型进行分类,即使在强背景噪声下仍具有90%以上的故障识别率,并具有较好的稳定性和泛化能力。

关键词：滚动轴承最大相关峭度解卷积卷积神经网络萤火虫优化特征学习

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多尺度特征自适应融合的气动控制阀故障诊断

仪器仪表学报 2023年第10期44卷 167-178页

作者：郝洪涛王凯张炳建刘建昊宁夏大学机械工程学院银川750021 宁夏智能装备CAE重点实验室银川750021

气动控制阀作为过程工业典型的终端执行机构,由于故障发生率高、故障类型繁多,导致故障识别难度大,且故障后果严重,因此对其进行智能的故障检测和诊断具有重要的实际意义。本文提出了一种多尺度特征自适应融合网络用于气动控制阀故障诊... 详细信息

气动控制阀作为过程工业典型的终端执行机构,由于故障发生率高、故障类型繁多,导致故障识别难度大,且故障后果严重,因此对其进行智能的故障检测和诊断具有重要的实际意义。本文提出了一种多尺度特征自适应融合网络用于气动控制阀故障诊断。首先,搭建了融合自注意力机制的多尺度特征提取网络自动提取信号的空间特征和细节特征。然后,设计了权重自适应特征融合网络对多尺度特征加权融合,提高模型对故障特征的表征能力。最后,由长短时记忆神经网络和SoftMax函数实现特征识别和故障分类。实验结果表明,该模型在DAMADICS阀门基准实验平台上的平均检测准确率达到96.82%,均高于其他对比模型。与最近发表文献中的检测结果对比发现,本文开发的模型在可检测的故障数量和检测准确率方面也具有一定的优势,并且通过实验验证了模型的检测性能。

关键词：气动控制阀故障诊断特征提取特征融合卷积神经网络

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湿式双离合器换挡优化控制

机械科学与技术 2022年第6期41卷 936-947页

作者：郝洪涛马辉宁夏大学机械工程学院银川750021

双离合变速器的换挡过程控制是其品质提升的关键,提出了一种基于摩擦参数估计的换挡控制方法。首先,基于扩展卡尔曼滤波设计出了估计湿式双离合器换挡过程中两个离合器传递扭矩的方法;其次基于Stribeck摩擦模型建立了湿式离合器摩擦因... 详细信息

双离合变速器的换挡过程控制是其品质提升的关键,提出了一种基于摩擦参数估计的换挡控制方法。首先,基于扩展卡尔曼滤波设计出了估计湿式双离合器换挡过程中两个离合器传递扭矩的方法;其次基于Stribeck摩擦模型建立了湿式离合器摩擦因数模型,利用递推最小二乘法估计出了换挡过程中相应的系数并计算得到离合器接合过程中的实时动态摩擦因数;最后使用模型预测控制优化出换挡过程中两个离合器的需求扭矩,结合估计获得的动态摩擦因数逆推出液压执行机构的需求油压,进而达到改善车辆换挡品质的目的。基于MATLAB/Simulink平台搭建了装备湿式双离合变速器的车辆模型并对提出算法进行了仿真验证,仿真实验结果表明使用该控制方法后离合器换挡过程的冲击度和滑摩功都有所降低,验证了该方法对改善湿式双离合变速器换挡品质的有效性。

关键词：湿式双离合器摩擦参数估计模型预测控制换挡品质

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一种基于小样本声音信号的托辊故障诊断方法

工矿自动化 2023年第8期49卷 106-113页

作者：郝洪涛邱园园丁文捷宁夏大学机械工程学院宁夏银川750021 宁夏智能装备CAE重点实验室宁夏银川750021

基于深度学习的故障诊断方法对数据集的质量有很高要求,需要大批量数据才能进行良好的模型训练,从而实现准确的故障诊断,而在实际应用中能够采集到的故障信号通常很有限。针对托辊故障声音信号获取困难、样本量少,导致智能故障诊断方法... 详细信息

基于深度学习的故障诊断方法对数据集的质量有很高要求,需要大批量数据才能进行良好的模型训练,从而实现准确的故障诊断,而在实际应用中能够采集到的故障信号通常很有限。针对托辊故障声音信号获取困难、样本量少,导致智能故障诊断方法性能受限的问题,提出了一种基于小样本声音信号的托辊故障诊断方法。使用特征转换方法将一维声音信号转换为二维时频图像,将频率域的特征融入进来,以提高数据集对故障特征的表达能力;提出了多种类型时频图结合的数据集扩充方法,将短时傅里叶变换(STFT)、连续小波变换(CWT)、希尔伯特-黄变换(HHT)3种时频分析方法绘制的时频图相结合,以扩充数据集,增加数据样式;引入了深度迁移学习的思想,使用轴承数据集对模型进行预训练,然后使用托辊数据对预训练模型进行微调,以进一步提升模型的识别准确率。实验结果表明:多种类型时频图结合的数据集扩充方法能有效解决使用小样本数据训练模型时易过拟合的问题;使用迁移学习后,模型的测试准确率达98.81%,相较于不使用迁移学习时提升了7%,且没有出现过拟合现象,说明模型训练良好;相较于生成对抗网络扩充STFT时频图数据集+迁移学习的方法,多种类型时频图结合的数据集扩充+迁移学习的方法准确率提高了4%,且更容易实现,可解释性更强。

关键词：带式输送机托辊故障诊断小样本时频图数据集扩充迁移学习

滇西地震预报实验场区重力长期变化特征及其机理

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地震地质 2022年第4期44卷 876-894页

作者：郝洪涛王青华张新林韦进吴桂桔胡敏章中国地震局地震研究所地震大地测量重点实验室武汉430071 湖北省地震局武汉430071 云南省地震局昆明650041

文中基于滇西地震实验场1986-2014年间近30a的流动重力观测资料,研究了该地区重力场的长期变化背景。结果表明,重力场长期变化背景以负变化为主,年平均变化率约为-1.24×10^(-8)m/s^(2);空间分布上,重力场变化的剧烈程度与断裂带分布和... 详细信息

文中基于滇西地震实验场1986-2014年间近30a的流动重力观测资料,研究了该地区重力场的长期变化背景。结果表明,重力场长期变化背景以负变化为主,年平均变化率约为-1.24×10^(-8)m/s^(2);空间分布上,重力场变化的剧烈程度与断裂带分布和历史强震活动存在密切关联,红河断裂北段、龙蟠-乔后断裂对本地区的重力场变化和地震活动分布具有明显的边界作用。结合地壳垂直形变、地壳结构和区域动力学背景对重力场变化机理进行分析,重力场整体负变化趋势可能反映下地壳物质流引起的地表隆升和地壳增厚,而重力场变化空间分布的细节则与区域动力学背景下具体断裂带的活动特性以及相关的局部性物质分布变化有关。

关键词：滇西地震预报实验场流动重力观测重力长期变化地表垂直位移