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剑阁县变电站智能视频监控系统设计与实现

剑阁县变电站智能视频监控系统设计与实现

作者：张宗凯西南科技大学

学位级别：硕士

当前剑阁县变电站视频监控系统只能采集可视化图像,完成变电站环境人工远程监控。随着计算机、图像识别、通信等技术手段的丰富,我国变电站的视频监控系统正在逐步向智能化方向发展,也为剑阁电网视频监控系统的建设提供了新思路,即建成... 详细信息

当前剑阁县变电站视频监控系统只能采集可视化图像,完成变电站环境人工远程监控。随着计算机、图像识别、通信等技术手段的丰富,我国变电站的视频监控系统正在逐步向智能化方向发展,也为剑阁电网视频监控系统的建设提供了新思路,即建成集远方监控,实时控制,图像分析等功能于一体,并且数据自动分析告警的智能监控体系,让视频监控系统工作的更加“主动”。本文基于公司目前所使用的变电站视频监控系统的局限性设计了一套智能视频监控系统。整体采用变电站前端、数据传输模块和监控使用终端三层结构设计,建成了以智能监控为主体功能的综合监控平台,具备运动目标捕捉,安全设施检测,高温故障告警等智能监控功能。该系统支持剑阁县多座变电站的集中远程监控,将各变电站视频信号纳入平台统一管理,极大的提高了监控工作效率,解放了劳动生产力,实现了变电站无人值班。同时,设计与研究了基于三帧差分计算和平均背景模型的改进运动目标检测算法,基于方向梯度直方图(Histogram of Oriented Gradient,HOG)的工作人员安全帽佩戴情况自动监测,和基于改进的脉冲耦合神经网络(Pulse Coupled Neural Network,PCNN)模型的热红外图像分割与识别算法,更好的解决存在的技术难题,提高了智能检测的准确性,让系统得以有效运用。总之,本文所研究的剑阁县变电站智能视频监控系统,采集剑阁县各变电站的视频监控可见光与热红外图像信息,运用智能目标检测算法,实现监控区域内运动目标的自动识别、工作人员安全提示与电气设备故障检测,满足了现代无人值班变电站的安全管理要求,提高了变电站整体安全防控水平,总体上减轻了运检人员工作量,有利于节省人力资源成本,加强了变电站智能管理,推进了剑阁电网智能化发展进程。

关键词：智能视频监控无人值班红外测温图像识别运动目标检测

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基于多特征融合的图像隐写分析方法研究

基于多特征融合的图像隐写分析方法研究

作者：张宗凯桂林电子科技大学

学位级别：硕士

随着信息技术的快速发展,互联网已成为数字媒体传播的主要媒介,图像应用程序在人们日常生活和工作中也发挥着越来越重要的作用。虽然数字媒体的传播和发布为人们带来了许多便利,但同时也增加了数据隐私和安全方面的风险。图像隐写术是... 详细信息

随着信息技术的快速发展,互联网已成为数字媒体传播的主要媒介,图像应用程序在人们日常生活和工作中也发挥着越来越重要的作用。虽然数字媒体的传播和发布为人们带来了许多便利,但同时也增加了数据隐私和安全方面的风险。图像隐写术是一种将数据隐藏在图像中的方法,非法分子利用图像隐写术将秘密信息隐藏在图像中进行隐蔽通信影响了国家安全和社会稳定。为了应对这一问题,图像隐写分析通过检测图像是否嵌入秘密信息来对抗图像隐写术,成为网络信息安全领域一个重要的研究方向。深度学习的发展使基于深度学习的图像隐写分析方法成为了一个研究热点。其中,卷积神经网络(Convolutional Neural Networks,CNN)在图像隐写分析中受到了广泛的应用。相比传统的图像隐写分析方法,基于CNN的图像隐写分析方法能够自动提取图像的统计特征,从而避免繁琐的人工设计特征步骤,并取得了良好的性能。然而,由于自适应隐写算法的嵌入特性,图像隐写特征提取困难和深层隐写分析模型参数量过多的问题依旧存在。因此,本文研究内容如下:1.为了解决现有图像隐写分析方法只能提取图像局部特征,而难以捕获全局特征信息的问题,提出了Mobile Vision Transformer Networks(MVTNet)图像隐写分析方法,该方法将卷积神经网络和Mobile Vi T块组合设计,充分融合了全局和局部特征信息,从而显著提高分类的准确率。2.为了解决现有隐写分析方法使用普通卷积层提取复杂的隐写特征能力有限和深层次隐写分析模型参数量过多的问题,提出了Siamese Network with Par Net Block and Multi-Attention Mechanisms(SPMAMNet)图像隐写分析方法,该方法基于孪生网络架构,由Par Net块、深度可分离卷积块、标准化注意力模块、通道注意力模块和外部注意力模块组成子网络,根据每个特征图不同的重要性更合理地分配计算资源,增强模型的特征表达能力,有效地提升隐写分析模型的检测准确率,并且减少了模型的参数量。

关键词：深度学习图像隐写术图像隐写分析

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轮胎动平衡测试系统的优化

轮胎动平衡测试系统的优化

作者：张宗凯青岛科技大学

学位级别：硕士

轮胎动平衡测试系统是检测轮胎不平衡质量的关键设备。轮胎是汽车不可替代的与地接触的部件，轮胎如果有不平衡质量的存在，将会影响汽车的安全性、稳定性和舒适性等行驶性能。为了保证轮胎质量，在出厂前必须对其进行多项严格的检测，... 详细信息

轮胎动平衡测试系统是检测轮胎不平衡质量的关键设备。轮胎是汽车不可替代的与地接触的部件，轮胎如果有不平衡质量的存在，将会影响汽车的安全性、稳定性和舒适性等行驶性能。为了保证轮胎质量，在出厂前必须对其进行多项严格的检测，轮胎不平衡质量就是衡量轮胎平衡性能的重要指标，是轮胎在线检测的主要参数。由于国外在动平衡技术上对我国进行封锁，只卖设备，不转让技术，我国检测轮胎不平衡质量的设备一直处于高价格和不适应国情的被动状态。国内公司通过几年的自主研发，已开发出了轮胎动平衡检测系列产品，但设备还存在稳定性差、精度低和理论基础不够完善等问题。本文为解决系统稳定性和精度等问题，开展了以下研究工作：（1）探讨了影响轮胎动平衡测试系统精度和稳定性的因素;（2）通过建立主轴组件的模型，进行理论分析，对现有主轴的气路结构做了改进，去掉了原有的分气管等结构，改为在主轴内部开孔，使主轴结构更加稳定，提高了轮胎不平衡质量的检测精度;（3）对主轴支架进行了力学特性与模态分析，为优化主轴结构及机架设计提供了理论依据;（4）优化了主轴支承装置，改进了吊杆和吊杆支座的结构，并对其进行了有限元分析。结果表明优化后的吊杆结构在满足强度和刚度要求的前提下，共振频率与主轴的工作频率更接近，振动变为沿传感器方向为主，更符合设计需要;优化后的吊杆支座，相比原结构在相同载荷下最大应力降低了25%，最大变形降低了74%，结构更加稳定，承载能力更强，不容易发生变形，装配过程更加安全;（5）根据轮胎动平衡试验机轮辋的现状，对多种材料的轮辋进行了受力分析、工艺分析和仿真模拟，确定了使用ZL107型铝合金代替现有轮辋材料7A04及40Cr，将制造工艺改为铸造，将材料利用率由30%提高到了80%，相对于7A04成本降低了83%;并对轮辋的参数进行了优化，降低了轮辋质量。本文从生产实际和测量过程出发，结合轮胎动平衡基础理论及有限元分析思想，对现有设备进行了优化和改进，为进一步改善轮胎动平衡测试系统提供了理论依据。

关键词：轮胎动平衡不平衡质量优化有限元分析仿真

铁路冻害路基人工主动供热系统与冻胀防控效果研究

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铁路冻害路基人工主动供热系统与冻胀防控效果研究

作者：张宗凯石家庄铁道大学

学位级别：硕士

季节性冻土区铁路路基在环境冷暖交替的影响下,存在不同程度的冻害。为控制路基冻害,从传热学角度考虑,控制寒区路基冻胀的有效途径在于主动补充冻结期土体的散热量,即通过向路基输送热量提高土体蓄热量,进而阻遏路基冻害的发育。本文... 详细信息

季节性冻土区铁路路基在环境冷暖交替的影响下,存在不同程度的冻害。为控制路基冻害,从传热学角度考虑,控制寒区路基冻胀的有效途径在于主动补充冻结期土体的散热量,即通过向路基输送热量提高土体蓄热量,进而阻遏路基冻害的发育。本文主要以国家能源集团新朔铁路科技计划项目“基于主动热量调控的铁路路基冻害防治技术研究”(SHXS-2020-05)为依托,基于热量收支平衡的主动热调控理论,提出一种基于地热能驱动的路基主动热量调控技术,并在准池铁路K44+980～K45+000试验段测试供热效果。本文主要的研究内容和成果包括:(1)通过对现场土样进行常规物性试验和冻胀特性试验,分析准池铁路路基冻害形成原因:路基本身具有较强的冻胀敏感性、右玉县地区冬季的严寒气候以及现场仅1.3 m深的地下水位。冻害发育机理为:路基填筑高度为0.6 m,距地下水位1.9 m,而毛细水上升高度为0.7 m,当冻结深度到达1.2 m后,路基发育由地下水迁移补给引起的深层冻胀。(2)基于试验地区典型气候历史资料计算预测冻结期路基的最大热负荷为765 W/延米,根据现场勘测数据预估地基处的地热资源储量,分析主动供热装置的可行性。利用Comsol有限元软件,以供热管横向倾角(0°～8°)和纵向布设间距(2.0 m～4.0 m)为控制变量,模拟计算45个工况下的供热路基在横纵断面的冻害控制效果,结果显示换热管布设间距2.5 m,供热管植入角度4°为最合理的布设方案,并建立1段20 m长的供热试验段。(3)基于一个冻结期的完整试验数据,分析供热装置的换热效果和供热试验段路基的防冻胀控制效果。结果显示,热泵系统供热温度可达50℃以上,日均供热温度达到25℃,制热系数在4.91以上,供热品位高且供热量稳定。试验段轨道中心、路肩及坡脚位置的最大冻结深度分别为88 cm、75 cm、58 cm,相比天然路基分别减少了60 cm、122 cm、78 cm,将冻结深度控制在了有害临界值以内。供热试验段外的天然轨道最大冻胀量超过9.4 mm,而供热试验段内轨道变形量控制在±3 mm以内,未超出线路作业验收管理值。

关键词：路基冻胀主动供热地源热泵换热温度制热系数

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食用菌工厂化生产设备集成研究

食用菌工厂化生产设备集成研究

作者：张宗凯山东农业大学

学位级别：硕士

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资格刑制度背后的刑罚理性

资格刑制度背后的刑罚理性

作者：张宗凯吉林大学

学位级别：硕士

从古至今，刑罚都是沿着从重到轻、从野蛮到理性的路径不断前行的。从学理上对刑罚谦抑性的倡导到司法上对社区矫正制度之推行，无不表明中国对刑罚制度改革的决心。然而刑罚制度的改革，不单单是对刑罚方法的局部修正，更重要的是刑罚... 详细信息

从古至今，刑罚都是沿着从重到轻、从野蛮到理性的路径不断前行的。从学理上对刑罚谦抑性的倡导到司法上对社区矫正制度之推行，无不表明中国对刑罚制度改革的决心。然而刑罚制度的改革，不单单是对刑罚方法的局部修正，更重要的是刑罚理念的转变，并以此为原则对刑罚进行结构性的调整。我国现行刑法典总则只确认了两种形式的资格刑即剥夺政治权利和驱逐出境，而分则中只对剥夺政治权利刑的配置做了具体规定，即主要配置于危害国家安全类犯罪、危害公共安全类犯罪、妨害社会管理秩序类犯罪、破坏选举罪等。从1997年至今我国对资格刑的相关规定未做过修正，这遭到学者们的普遍质疑：刑法典中的资格刑种类单一，资格刑政治色彩过于浓厚，资格刑配置于国家安全罪的比例过高等等。学者们对资格刑的研究，多是停留在资格刑的历史起源、资格刑的发展、资格刑的优劣、比较国外资格刑配置方式，进而指出我国现行刑法中规定的相关资格刑制度的缺陷和不足。而真正从刑罚理性出发，从设置刑罚的原则入手，体系性地对资格刑制度的设置进行展开的并不多见。这种研究方式欠缺条理性，因为它只是针对错的地方改错、不完善的地方完善，浮于表面问题，很难从中找到病根突破问题建立逻辑明确的资格刑体系。所以笔者以刑罚设置的基本指导原则为出发点，通过探讨刑罚理性，披露现代刑罚观念之迷误，明确资格刑制度本身蕴含的刑罚原则，从而为建设逻辑明晰的资格刑体系奠定夯实的理论基础。本文以对不同时代资格刑制度背后蕴含的刑罚理性分析为基础，通过分析是何原因导致资格刑刑罚理性转变，转变之前和转变之后何者更加合理，从而阐明发展至今的资格刑制度背后的刑罚理性应当是什么。通过对不同时期资格刑刑罚理性的分析，笔者得出如下结论。首先，资格刑应当具有报应理性。报应理性作为创制、分配刑罚，无疑是使犯罪人承担刑事责任最公正的方式，也是最能够体现罪与刑等价对应的观念。资格刑为实现刑罚的正义当然应当以报应理性为根本。报应理论分为道义报应、法律报应，根据犯罪人的主观恶性程度来实行的道义报应，为资格刑提供伦理依据;而根据犯罪人的客观危害程度实行的法律报应，为资格刑提供法律依据。其次，资格刑应当具有功利理性。资格刑是剥夺资格权益的一种轻刑，虽然资格刑剥夺资格与犯罪人滥用资格之行为存在等价关系满足报应理性，但并不是资格刑特征所在。与其他刑罚方法相比，资格刑的特征在于其有效预防性。国家运用刑罚手段惩罚犯罪，是不可能等同于被害人情绪的，否则国家就是在不理智的动用刑罚，必然出于一定目的，具体表现为一般预防目的。因此资格刑的制定、发动、配置都应当充分考虑资格刑自身的功利理性，从而使资格刑遏制犯罪的刑罚效果发挥到最佳。最后，资格刑应当彰显刑罚人道性、谦抑性。时至今日刑罚轻缓化仍是历久弥新的话题，深受很多法学家的青睐。也因此，资格刑以其自身轻缓化、人道化的优势受到越来越多的学者的关注。以人道性、谦抑性为规则来制定出的资格刑，必然否定了以剥夺犯罪人人格为内容的耻辱刑;必然否定了违背罪责刑均衡原则的概括适用的资格刑;必然否定了禁止酗酒这类需要过多司法资源的资格刑种。

关键词：资格刑谦抑性人道性报应性功利性

冻土地区铁路路基主动供热防冻胀方法现场试验研究

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铁道学报 2024年第4期46卷 156-166页

作者：胡田飞张宗凯张晓东何宝华王力石家庄铁道大学省部共建交通工程结构力学行为与系统安全国家重点实验室河北石家庄050043 石家庄铁道大学河北省交通工程结构力学行为演变与控制重点实验室河北石家庄050043 石家庄铁道大学土木工程学院河北石家庄050043 国能新朔准池铁路(山西)有限责任公司山西朔州036002

路基冻胀是冻土地区铁路运营的顽疾,在防排水、土质改良和保温等措施难以消除冻胀的情况下,人工供热是一种备选方案。依托准池铁路K44+970—K45+020冻害路段,设计基于地源热泵的分布式供热方案,建设1个长度为20 m的现场试验段。在2021—... 详细信息

路基冻胀是冻土地区铁路运营的顽疾,在防排水、土质改良和保温等措施难以消除冻胀的情况下,人工供热是一种备选方案。依托准池铁路K44+970—K45+020冻害路段,设计基于地源热泵的分布式供热方案,建设1个长度为20 m的现场试验段。在2021—2022年冬季开展1个冻融周期的供热试验,基于监测数据对热泵换热温度、路基温度场、冻结深度、轨道变形量等指标进行分析。研究结果表明:热泵的供热温度可达50℃以上,热源品位高且供热量稳定。供热试验段内路基冻结范围和温度极值比天然工况显著减小,线路中心处最大冻结深度由148 cm减小为88 cm,冻结锋面保持在地下水毛细迁移高度以上。试验段路基横向冻结深度差值由天然条件的49 cm减小为13 cm,有利于消除横向冻胀差异引起的水平不平顺。试验段纵向上的冻结深度差值基本控制在20 cm以内,可以避免次生高低不平顺。天然路基呈先发育深层冻胀、后在降雪融水入渗时发育浅层冻胀的规律,最大冻胀量达9.4 mm。试验段内路基未发育深层冻胀,且浅层冻胀量得到有效控制,轨道变形量控制在±3 mm以内,没有超出作业验收管理值,有效缓解了试验段冻害问题。

关键词：路基冻胀分布式供热系统地源热泵供热温度温度场冻结深度冻胀量

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热能转化式路基冻胀控制效果现场试验研究

铁道工程学报 2024年第3期41卷 17-22页

作者：胡田飞张宗凯岳祖润袁一飞赵李旗石家庄铁道大学省部共建交通工程结构力学行为与系统安全国家重点实验室石家庄050043 石家庄铁道大学石家庄050043

研究目的:为解决季节冻性土区铁路路基冻胀问题,提出一种新型热能转化式路基。通过专用地源热泵系统,收集路基附近地基稳定层的低位地温能,并转化为高位热能,然后传递至路基冻胀层,以实现对路基的主动供热和温度控制,根除冻胀。在准池... 详细信息

研究目的:为解决季节冻性土区铁路路基冻胀问题,提出一种新型热能转化式路基。通过专用地源热泵系统,收集路基附近地基稳定层的低位地温能,并转化为高位热能,然后传递至路基冻胀层,以实现对路基的主动供热和温度控制,根除冻胀。在准池铁路某冻胀区段,建设1段20 m长的热能转化式路基试验段,在2021—2022年冬季测试热泵供热温度、试验段路基和天然路基的温度场、冻结深度、轨道冻胀量等指标的变化情况。研究结论:(1)热泵供热温度峰值可达59.4℃,间歇运行时的日均供热温度达25.2℃以上,热源品位高,起到有利的热源作用;(2)天然路基冻结期持续141 d,试验段路基相比减小了20 d;试验段轨道中心、路肩及坡脚位置的最大冻结深度分别为88 cm、75 cm、58 cm,相比天然路基分别减少了60 cm、122 cm、78 cm,将冻结深度控制在有害临界值以内;(3)天然条件下轨道冻胀量峰值为9.4 mm,形成有害冻胀;而试验段轨道变形量小于±3 mm,未超出经常保养管理值;(4)热能转化式路基对于低路堤、路堑基床、岔区、涵顶等重要部位的顽固性冻胀病害是一种有效的防控手段。

关键词：路基冻胀地温能热泵供热温度温度场冻结深度冻胀量

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华北地区铁路路基冻胀监测及冻害发育特性

中国铁道科学 2023年第4期44卷 40-53页

作者：胡田飞刘济华张宗凯岳祖润李天峰杨志浩石家庄铁道大学省部共建交通工程结构力学行为与系统安全国家重点实验室河北石家庄050043 石家庄铁道大学河北省交通工程结构力学行为演变与控制重点实验室河北石家庄050043 石家庄铁道大学土木工程学院河北石家庄050043

为掌握中国华北地区铁路路基冻害机理,在准池铁路K45+010建立路基监测断面,监测并分析华北地区路基温度场、冻结深度和冻胀量的变化规律,探究其与大气环境、地下水的关系;提出路基温度估算式,计算分析中国华北地区路基冻害发育特性,并... 详细信息

为掌握中国华北地区铁路路基冻害机理,在准池铁路K45+010建立路基监测断面,监测并分析华北地区路基温度场、冻结深度和冻胀量的变化规律,探究其与大气环境、地下水的关系;提出路基温度估算式,计算分析中国华北地区路基冻害发育特性,并与东北、西北地区进行对比。结果表明:准池铁路冻结期持续约141 d,最低气温达-24.7℃,冻结深度增大速度为1.11~2.89 cm·d^(-1),路肩冻结深度最大为197 cm,轨道冻胀量最大为9.4 mm;华北地区铁路冻结期轨道变形分为初始波动、快速冻胀、稳定冻胀、冻融循环和融化回落5个阶段,快速冻胀和融化回落阶段历时均为15~20 d,为线路维护的重难阶段;东北、西北和华北地区路基冻害发育特性存在显著差异,东北地区多属温带季风气候,降水量大,冻胀量最大;西北地区多属大陆性气候,路基冻胀持续时间最长,冻结深度最大,主要发育深层冻胀;华北地区纬度相对较低,冻结期最短,表现为先发育深层冻胀、后在降雪融水入渗时发育浅层冻胀的规律,冬季降水容易融化入渗加剧冻害。华北和东北地区冻胀防控应优先以水分为对象,西北地区优先以温度为对象。

关键词：铁路路基准池铁路冻胀监测温度场冻结深度