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基于深度学习的路面内部病害B扫描数据扩充及自动识别研究

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基于深度学习的路面内部病害B扫描数据扩充及自动识别研究

作者：刘宸重庆交通大学

学位级别：硕士

随着我国公路网络的快速发展,高效准确的道路病害检测技术成为确保道路安全运营和延长公路服务期限的关键。探地雷达(Ground Penetrating Radar,简称GPR)技术以其高分辨率、非破坏性和能够进行深入地下结构探测的优势,已成为道路病害检... 详细信息

随着我国公路网络的快速发展,高效准确的道路病害检测技术成为确保道路安全运营和延长公路服务期限的关键。探地雷达(Ground Penetrating Radar,简称GPR)技术以其高分辨率、非破坏性和能够进行深入地下结构探测的优势,已成为道路病害检测领域的重要工具。同时深度学习的兴起为探地雷达B扫描(Bscan)图像自动识别提供了新的解决方案,大大提高了病害检测的效率和准确性。然而,现有研究仍面临模型精度不足、数据稀缺和实时处理能力有限等挑战。针对上述问题,本研究首先设计了一种基于自注意力生成式对抗神经网络(SAGAN)的路面病害B扫描图像扩充算法,利用真实采集及时域有限差分法(FDTD)正演模拟数据样本参与生成模型训练,获得了大量符合真实病害分布的生成图像。随后分别基于YOLOv4、YOLOv5模型进行改进,并利用扩充数据集参与训练,最终提出了轻量级病害检测模型(MC-YOLOv4)及高精度病害检测模型(EV2-YOLOv5),研究结果表明,所提出的方法能够有效提高路面病害检测的准确性和实时性,且具有良好的泛化能力。主要研究工作如下:(1)采用探地雷达进行道路现场探测,通过对采集到的原始数据进行零点矫正、信号增强以及杂波去除等预处理操作,有效地增强反射信号并减少背景噪声,显著提升了细小裂缝和层间粘结不良病害数据的可用性和解析度,并分析了病害成因及其在雷达图像中的反射波特征,为后续路面内部结构病害的准确检测与定位提供了重要的数据支持。(2)采用FDTD方法获取路面病害正演模拟图像,以扩充生成式对抗神经网络训练数据集;针对B-scan图像的特征创新性地提出了基于自注意力机制的生成式对抗神经网络算法(SAGAN-W),通过重新设计了网络结构的深度和特征层大小,并调整自注意力机制嵌入策略和权重分配参数,显著改善了生成图像病害反射波偏差和网络难以收敛的问题,同时为深度学习模型提供了更多高质量的训练数据集。(3)通过改进YOLOv4目标检测网络,提出了一种轻量级实时路面内部病害检测算法MC-YOLOv4。该算法特别针对探地雷达图像的特性进行优化,有效减小了模型的内存占用量,使其在实际应用中更加灵活高效。研究结果表明,MC-YOLOv4算法在两种病害检测中的m AP0.5达到了93.5%,且内存占用量11.3Mb,仅为YOLOv5-s的23%,充分证明了该模型在保持高检测准确率的同时显著提高了处理速度和资源利用率。(4)为提升模型的检测精度和对复杂病害反射波的特征提取能力,探索并开发了集成轻量级视觉Transformer模块Mobile VITv2的高精度检测算法(EV2-YOLOv5)。该算法通过更有效的特征提取和学习机制,实现了对细小裂缝和层间粘结不良病害的高精度识别,其m AP(0.5)达到了96.5%,同时保持了良好的实时性能,检测效率与精度达到了有效平衡。

关键词：探地雷达道路病害数据扩充病害识别

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中国铁建财务共享模式下的流程再造实施方案

财务与会计 2024年第11期 64-65页

作者：刘宸裕天津外国语大学

中国铁建股份有限公司(以下简称中国铁建)是规模与实力兼具的大型建筑企业。公司成立于2007年,拥有多家分子公司,业务范围广,涵盖的项目众多,涉及建筑、房地产、航运贸易等领域。随着公司不断发展壮大,受法人治理结构和建筑企业全球项... 详细信息

中国铁建股份有限公司(以下简称中国铁建)是规模与实力兼具的大型建筑企业。公司成立于2007年,拥有多家分子公司,业务范围广,涵盖的项目众多,涉及建筑、房地产、航运贸易等领域。随着公司不断发展壮大,受法人治理结构和建筑企业全球项目地理位置的制约,原有的管理模式导致财务流程效率下降,各类数量多且复杂的小流程使公司总部越来越难以协调各级企业和项目的财务。因此中国铁建以建立财务共享中心为契机,对业务流程进行了重塑优化。

关键词：中国铁建财务共享中心流程再造法人治理结构财务流程业务流程财务共享模式航运贸易

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Z企业数字化转型发展战略研究

Z企业数字化转型发展战略研究

作者：刘宸源吉林大学

学位级别：硕士

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太赫兹行波管高频结构及准光输能系统研究

太赫兹行波管高频结构及准光输能系统研究

作者：刘宸宇电子科技大学

学位级别：硕士

基于趣味化设计的木版年画APP界面设计研究 ——以朱仙镇为例

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基于趣味化设计的木版年画APP界面设计研究 ——以朱仙镇为例

作者：刘宸瑞湖北大学

学位级别：硕士

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利用煤矸石制备莫来石耐火材料的基础研究

利用煤矸石制备莫来石耐火材料的基础研究

作者：刘宸嘉太原科技大学

学位级别：硕士

中国首要的能量来源是煤炭,同时也是产生煤矸石的主要途径之一。当前,全国累积的煤矸石数量已经超过70亿t,其堆放与排放行为正给生态环境带来极大的破坏力,包括占据大量的土地空间,而且随着风化、日晒雨淋对大气、人和动物都带来严重危... 详细信息

中国首要的能量来源是煤炭,同时也是产生煤矸石的主要途径之一。当前,全国累积的煤矸石数量已经超过70亿t,其堆放与排放行为正给生态环境带来极大的破坏力,包括占据大量的土地空间,而且随着风化、日晒雨淋对大气、人和动物都带来严重危害,因此研究煤矸石的综合利用途径意义深远。煤矸石富含多种有价值的矿物成分,特别是铝硅氧化物含量较高,因此具有潜在的再利用价值。本研究探讨了利用硫酸浸取工业废弃物煤矸石中的有价元素,并利用酸浸渣制备莫来石耐火材料。主要研究如下:（1）经过对煤矸石原料XRF、XRD、SEM分析,发现其主要成分由Si O2、Al2O3、Fe2O3三种化学成分构成,其主要矿相包括高岭石、石英和赤铁矿。煤矸石呈现粒状结构,具有不规则的形状和大小,表面显现出一些裂纹、凹陷或凸起,也呈现出块状或片状的结构。（2）通过实验表明,当硫酸质量分数为25%、酸浸温度为90℃、液固比为10:1,且酸浸时间为150 min时,煤矸石硫酸浸出工艺能够实现Fe元素高效浸出,浸出率高达92.6%。在这一过程中,硫酸的质量分数是影响Fe元素浸出的主要因素。动力学研究表明,煤矸石的硫酸浸出过程是一种典型的液-固非催化反应,其铁浸出过程符合化学反应控制模型。通过计算得知该反应的活化能为Ea 225.23 J·mmol-1,动力学方程可归纳表示为:1-（1-X）（1/3）=24.3777 exp（-25238/RT）t。（3）经过对酸浸渣XRF分析,其主要化学成分为二氧化硅和氧化铝,此时煤矸石中氧化铁含量低于1%,可作为原料制备莫来石。通过单因素实验结果可知合成莫来石的最佳烧结工艺为:焙烧温度为1600℃、保温时间为3 h、铝硅比为2.4:2。在此烧结工艺下合成的产品中莫来石相含量最多为94.7wt.%,且在此条件下得到的莫来石产品表现最佳,具有体积密度为1.69 g/cm3、显气孔率为30.49%、吸水率为17.21%,抗折强度为27.5 MPa的性能。根据对煤矸石合成莫来石的正交试验结果分析可得,焙烧温度对莫来石的体积密度、显气孔率和吸水率的影响最大,其次是保温时间,再次是铝硅比。（4）在研究添加剂对合成莫来石的影响研究中,研究了Na F和La2O3对合成莫来石的影响。结果表明,添加Na F可降低合成莫来石最佳焙烧温度,且当焙烧温度为1300℃时就去除了方石英,但合成莫来石含量很少,因为在高温条件下,Na F抑制了莫来石的生成。La2O3作为添加剂在合成莫来石反应中起到了促进烧结作用,降低了合成莫来石焙烧温度,降低幅度约为100℃,且每个焙烧温度下莫来石性能都比未添加La2O3时的性能优越。

关键词：煤矸石酸浸法莫来石固相烧结

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我院全髋关节置换术病人临床特点及趋势分析

青岛大学学报（医学版） 2021年第4期57卷 567-570页

作者：刘宸境胡川王湘达孙元亮殷楚强王亭青岛大学附属医院脊柱外科青岛大学附属医院关节外科山东青岛266003

目的探讨全髋关节置换术病人的特征及趋势变化。方法收集我院2005—2018年行全髋关节置换术病人的临床资料,统计每年行全髋关节置换术病人的数量、性别比例、年龄构成、手术适应证、总住院日及术后住院日等资料,分析14年间行全髋关节置... 详细信息

目的探讨全髋关节置换术病人的特征及趋势变化。方法收集我院2005—2018年行全髋关节置换术病人的临床资料,统计每年行全髋关节置换术病人的数量、性别比例、年龄构成、手术适应证、总住院日及术后住院日等资料,分析14年间行全髋关节置换术病人的临床特点及变化趋势。结果2005—2018年我院共行全髋关节置换术4522例,病例数呈逐年上升趋势;男女比例差异无显著性;男性病人年龄多集中于56~60岁,女性病人年龄多集中于61~65岁。全髋关节置换术的适应证中股骨头缺血性坏死2786例,占61.6%;髋部骨折878例,占19.4%;原发性髋关节骨关节炎329例,占7.3%;先天性髋关节发育不良307例,占6.8%;类风湿性关节炎累及髋关节38例,占0.8%;创伤性关节炎10例,占0.2%。病人总住院日和术后住院日呈逐年下降趋势。结论我院2005—2018年行全髋关节置换术病人数量呈逐年上升趋势,股骨头缺血性坏死、髋部骨折、髋关节骨关节炎以及先天性髋关节发育不良为全髋关节置换术主要适应证。

关键词：关节成形术,置换,髋疾病特征回顾性研究

基于电生理信号和深度学习的君子兰土壤湿度胁迫辨识

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基于电生理信号和深度学习的君子兰土壤湿度胁迫辨识

作者：刘宸瑞东北电力大学

学位级别：硕士

植物生长环境的监测在智慧农业领域中扮演着关键角色。传统的监测方法主要依赖于环境传感器,如温湿度和光照传感器等。但这些方法无法直接反映植物对环境变化的生理响应。生物感知技术通过分析植物自身的生理参数变化来感知外界环境的变... 详细信息

植物生长环境的监测在智慧农业领域中扮演着关键角色。传统的监测方法主要依赖于环境传感器,如温湿度和光照传感器等。但这些方法无法直接反映植物对环境变化的生理响应。生物感知技术通过分析植物自身的生理参数变化来感知外界环境的变化,能够更直接地反映植物的生理状态,为科学家提供了一种新的研究视角。土壤湿度胁迫作为影响植物生长的关键环境因素之一,其对植物的影响机制及时空动态监测一直是植物生理学和环境监测领域的热点问题。本研究以君子兰为研究对象,探索了一种基于君子兰电生理信号和深度学习、领域自适应(Domain Adaptation-DA)方法的土壤湿度胁迫辨识方法,旨在通过便携式植物电生理信号采集系统获取植物响应环境变化的电生理信息,并利用算法实现对植物状态的准确识别。首先,本研究设计并实现了一套便携式植物电生理信号采集系统,该系统能够稳定、连续地采集君子兰的电生理信号,这些信号能够反映君子兰植物对外界环境变化的生理响应,为后续的数据分析和模型训练提供了基础。其次,针对采集到君子兰电生理信号特点,本研究采用深度学习中的卷积神经网络(CNN)模型和迁移学习中的DA研究方法,针对不同的君子兰电生理信号数据集进行特征提取和分类识别。通过大量实验,筛选出对湿度胁迫响应敏感的电生理特征,并基于这些特征训练模型,实现了对不同土壤湿度条件下君子兰状态的高精度分类。实验结果表明,基于电生理信号和深度学习的君子兰土壤湿度胁迫辨识方法能够准确区分君子兰在不同土壤湿度条件下的状态,Plant Net模型得到了99.26%的正确率、99.31%的精确率、92.26%的召回率、0.9916的Kappa系数;DA方法有效解决了源域与目标域特征不匹配,模型泛化能力差的问题,DA-Plant Net模型在众多评价指标中脱颖而出,得到了最优的性能,其中正确率为75.29%,精确率为76.18%,召回率为75.31%,Kappa系数为0.7661,远超其余网络模型。此外,该方法具有操作简便、响应快速的特点,为植物生理状态的实时监测和精准农业提供了一种新的技术手段。综上所述,本研究提出的基于电生理信号和深度学习的植物湿度胁迫辨识方法,在植物生理学研究和环境监测领域具有重要的理论意义和应用价值。未来,这项技术可以扩展应用于更多植物种类,通过收集和分析更多类型的电生理信号,进一步提高模型的泛化能力和识别精度。此外,结合无线传输技术和云计算平台,可以实现对大规模农田植物生理状态的远程实时监测,为实现精准农业和智能农业提供强有力的技术支持。

关键词：深度学习 DA 植物电生理信号生物传感器土壤湿度胁迫

钝体表面附着物不同特征值条件下驰振式压电俘能器输出特性研究

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钝体表面附着物不同特征值条件下驰振式压电俘能器输出特性研究

作者：刘宸涵西安理工大学

学位级别：硕士

驰振式压电俘能器是一种基于流致振动设计的能量采集设备,能够实现低速水流能向电能的高效转化,且具有结构简单、性能可靠的优点。现有的研究主要集中在探索具有更优流体动力学响应的钝体截面及相关的非线性研究上,而钝体表面具有三维... 详细信息

驰振式压电俘能器是一种基于流致振动设计的能量采集设备,能够实现低速水流能向电能的高效转化,且具有结构简单、性能可靠的优点。现有的研究主要集中在探索具有更优流体动力学响应的钝体截面及相关的非线性研究上,而钝体表面具有三维结构特征的附着物对压电俘能器输出特性的影响规律目前尚不明确。因此本文通过进行模型计算、试验测试和仿真模拟,展开钝体表面附着物不同特征值条件下驰振式压电俘能器输出特性研究,重点如下:(1)利用拓展的哈密顿原理建立压电俘能器的机械控制方程,引入高斯定理建立电场-位移控制方程,并基于准稳态假设计算钝体驰振的水动力和力矩,进而得到压电俘能器机电耦合分段参数模型;用伽辽金法离散悬臂梁的位移并在此基础上解耦控制方程,得到了压电俘能器输出功率、悬臂梁位移和起振流速的解析解;(2)进行了钝体表面附着物形状和特征值对压电俘能器输出性能影响试验,明确了钝体质量和外载电阻两个试验无关变量的最优值;试验结果表明:当流速为0.51 m/s、钝体表面球型附着物2 mm凸起条件下的输出功率为1.262 mW,与E=0相比提高了51.86%;对于三棱柱型附着物,其凹陷会大大降低输出功率;当流速为0.51 m/s、钝体表面三棱柱形附着物凸起4.5 mm时,钝体的振幅为1.41 mm,与E=0相比减少了93.99%;(3)所建立的数学模型得到了试验结果的验证;进一步分析表明:当附着物的特征高度设置为合适值(如:-1mm≤Esp≤3mm)时,压电俘能器的输出功率会显著增加,而较大的凸起/凹陷高度(如:Esp=-2 mm或4 mm)会抑制钝体振动、降低输出功率;对比球型和椭球型附着物发现,相同深度条件下椭球型附着物对于输出功率的提高要明显大于球型的,这是由于附着物的底部尺寸会对压电俘能器输出功率产生影响;将椭球型与圆柱型对比发现,锋利的边缘角会增强钝体在水中运动的阻尼力、减少钝体表面产生的升力;此外钝体振动的频率及稳定性不受附着物存在的影响;系统的起振流速与输出功率密切相关,输出功率越高,对应工况的起振流速越低;(4)利用仿真模拟探究了附着物对钝体的流体动力学特性影响;结果表明:提升了压电俘能器输出功率的附着物能够增强钝体附近水流的翻滚、旋转效果,这种效果的存在能够使钝体在相同外部流速的情况下发育出旋转更加强烈的脱落涡,最终导致钝体表面监测到的升力系数峰值也变得更大;通过比较椭球型和圆柱型附着物相同特征高度下的脱落涡发现,椭球型附着物条件下的钝体脱落涡街要比相同高度下圆柱型的情况更加紊乱一些,推测这是由于椭球型附着物具有更加顺滑的几何结构,其促进脱落涡发育的能力要优于边缘形状变化更加剧烈的圆柱型附着物。研究结果具有两方面的用途:一方面,附着物对流致振动的增强效果可用于优化压电俘能器;另一方面,在物体表面增加特定形状附着物来实现大幅度的流致振动抑制或可为结构的有害流致振动控制提供参考。

关键词：压电俘能器驰振增强/抑制分段分布参数模型钝体表面附着物水槽试验