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无线电波发射功率防爆要求与检测方法

工矿自动化 2024年第6期50卷 1-5,22页

作者：孙继平彭铭中国矿业大学(北京)人工智能学院北京100083

现行国家标准GB/T 3836.1—2021《爆炸性环境第1部分:设备通用要求》和国际标准IEC 60079-0:2017《Explosive atmospheres-Part 0:Equipment-General requirements》规定无线电发射器的阈功率为无线电发射器的有效输出功率与天线增益的... 详细信息

现行国家标准GB/T 3836.1—2021《爆炸性环境第1部分:设备通用要求》和国际标准IEC 60079-0:2017《Explosive atmospheres-Part 0:Equipment-General requirements》规定无线电发射器的阈功率为无线电发射器的有效输出功率与天线增益的乘积。在无线电波防爆安全发射功率阈值一定的条件下,天线增益越大,无线电发射器的有效输出功率就越小,这将限制通过增大天线增益,提高无线传输距离。因此,有必要对国家标准GB/T 3836.1—2021和国际标准IEC 60079-0:2017中规定的阈功率的正确性进行研究,提出合理的无线电波发射功率防爆要求与检测方法。提出了无线电波防爆安全发射功率与天线增益无关,国家标准GB/T 3836.1—2021和国际标准IEC 60079-0:2017规定的无线电发射器的阈功率是错误的。提出了煤矿井下无线电波防爆安全发射功率阈值应大于16 W,且与天线增益无关;国家标准GB/T 3836.1—2021和国际标准IEC 60079-0:2017规定阈功率不得大于6 W,且与天线增益相关,是错误的。提出了无线电波防爆安全性能检测方法——检测无线电发射器输出功率,这既可保证通过检测的防爆无线电设备的防爆安全,又简化了检测方法,更提高了防爆无线电设备的无线电波发射功率,解除了对天线增益的限制,将大大提高煤矿井下防爆无线电设备的无线传输距离。

关键词：矿井无线电波防爆安全天线增益发射功率输出功率防爆安全性能检测

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煤矿信息综合承载网标准研究制定

工矿自动化 2024年第4期50卷 1-8页

作者：孙继平彭铭中国矿业大学(北京)人工智能学院北京100083

为满足煤矿监控、定位、视频、音频、远控、5G等不同业务对时延、可靠性、带宽等指标的不同需求,煤矿信息综合承载网应具有下列功能:①网络切片功能,支持FlexE接口技术或信道化子接口技术,将端口带宽资源划分到不同网络切片中;不同网络... 详细信息

为满足煤矿监控、定位、视频、音频、远控、5G等不同业务对时延、可靠性、带宽等指标的不同需求,煤矿信息综合承载网应具有下列功能:①网络切片功能,支持FlexE接口技术或信道化子接口技术,将端口带宽资源划分到不同网络切片中;不同网络切片之间的业务彼此隔离承载,互不影响。②网络切片在线带宽扩容功能,带宽调整过程中业务不出现丢包。③网络切片设置掉电保护功能。④符合IEEE 802.3和TCP/IP协议,支持IPv6协议和IPv6业务承载,支持IPv4、IPv6业务同时承载。⑤支持万兆光接口、千兆光接口、10/100/1000 Mbit/s自适应接口,核心与汇聚节点宜支持5万兆及以上光接口。⑥宜采用环形或双环结构。⑦业务质量实时监测功能,实时监测指定业务的时延、抖动和丢包率情况。⑧1588v2时钟同步功能,支持5G基站业务接入。煤矿信息综合承载网的主要技术指标应满足下列要求:①光端口传输距离应≥20 km;电端口传输距离应≥100 m。②骨干网传输速率应≥10 Gbit/s;接入网传输速率应≥1 Gbit/s。③不同帧长的丢包率均≤0.01%(在70%网络流量负载条件下)。④单节点传输时延应≤1 ms(当以太网帧帧长度为1518 byte时)。⑤节点转发抖动≤100μs。⑥单接口支持切片数量应≥5。⑦FlexE接口技术最小带宽应≤1 Gbit/s;信道化子接口技术最小带宽应≤2 Mbit/s。⑧网络重构自愈时间应≤50 ms。⑨在电网停电后,承载网设备在备用电源下的连续工作时间应≥4 h。

关键词：煤矿智能化煤矿信息承载网网络切片 FlexE

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碳钢表面生长不同阳离子层状双金属氢氧化物膜及耐碱耐蚀性能

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硅酸盐学报 2024年第2期52卷 513-521页

作者：董必钦刘文杰彭铭曾磊陈沛榆杨清瑞洪舒贤深圳大学土木与交通工程学院广东省滨海土木工程耐久性重点实验室深圳市低碳建筑材料与技术重点实验室广东深圳518060

碳钢在海洋环境下的锈蚀尤为严重,层状双金属氢氧化物(LDH)因可设计性而在金属防腐上拥有巨大潜力。通过电沉积-水热法在碳钢表面原位生长Zn/Al-NO_(3)^(-)-LDH和Mg/Al-NO_(3)^(-)-LDH膜,并研究两者在混凝土高碱性环境下的适应性和在氯... 详细信息

碳钢在海洋环境下的锈蚀尤为严重,层状双金属氢氧化物(LDH)因可设计性而在金属防腐上拥有巨大潜力。通过电沉积-水热法在碳钢表面原位生长Zn/Al-NO_(3)^(-)-LDH和Mg/Al-NO_(3)^(-)-LDH膜,并研究两者在混凝土高碱性环境下的适应性和在氯化钠溶液中的阻锈性能。结果表明:在高碱性饱和Ca(OH)2溶液中,Zn/Al-NO_(3)^(-)-LDH膜难以稳定存在而新生成Ca/Al-NO_(3)^(-)/OH^(-)-LDH和部分无定形氢氧化物,Mg/Al-NO_(3)^(-)-LDH膜则保持稳定且阴离子交换为Mg/Al-NO_(3)^(-)/OH^(-)-LDH膜。电化学结果显示在3.5%(质量分数)NaCl溶液中,Mg/Al-NO_(3)^(-)-LDH膜拥有更高的阻抗和更低的腐蚀电流密度,其对碳钢基体的腐蚀保护效率高达97.43%,有效地抵御了氯离子侵蚀。

关键词：电沉积-水热法层状双金属氢氧化物金属阳离子耐碱性耐腐蚀性

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非均匀结构堰塞坝溃决过程的三维数值模拟

工程科学与技术 2024年

作者：胡宪睿彭铭付小莉杨鸽朱艳石振明张公鼎同济大学土木工程学院水利工程系同济大学土木工程学院地下建筑与工程系中国电建集团华东勘测设计研究院有限公司

堰塞坝是斜坡失稳体快速堆积而成的天然坝体，普遍在斜坡运移分选和河谷约束堆积作用下呈现三维非均匀结构，导致目前基于均匀结构假设的溃坝模拟误差巨大，严重影响峰值流量预测和风险防控决策。为深入研究非均匀结构对堰塞坝溃坝过程... 详细信息

堰塞坝是斜坡失稳体快速堆积而成的天然坝体，普遍在斜坡运移分选和河谷约束堆积作用下呈现三维非均匀结构，导致目前基于均匀结构假设的溃坝模拟误差巨大，严重影响峰值流量预测和风险防控决策。为深入研究非均匀结构对堰塞坝溃坝过程的影响，充分考虑泥沙的不定向输移，建立了三维堰塞坝溃坝模型，并采用大涡模拟（LES）与考虑泥沙状态转化的质量守恒方程以准确模拟水沙输运特征与复杂的溃口发育演变。将该模型分别模拟均匀结构、垂直非均匀结构和水平非均匀结构物理模型试验，发现计算得到的溃口发展趋势和流量过程线和物理模型试验基本接近。在均匀坝体中，随着材料抗侵蚀能力的增强，溃坝过程中的侵蚀特征由层状冲刷逐渐演变为单级陡坎和多级陡坎。而在竖向非均匀结构中，层间材料的组合影响明显。“上细下粗”的顺序结构会导致陡坎侵蚀特征，且在溃坝流量曲线上没有明显的峰值。相反，“上粗下细”的反序结构在顶部形成“盔甲层”，导致坝体容易在高水位下突然迅速溃决，产生较大的峰值流量。在水平不均匀结构中，在水平不均匀结构中，过流侧上部是核心区域，下部和对岸上部分别影响下切速率和扩展速率，对岸下部对溃决影响有限。粗颗粒沉积引发溃口纵剖坡度变缓，削弱溃口的过流能力，导致溃口的溯源侵蚀受阻，溃决流量峰值较低。

关键词：堰塞坝非均质结构三维数值模拟溃决侵蚀溃决流量

考虑人体与水流相互作用的溃坝洪水生命损失评估模型

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工程科学与技术 2024年第1期56卷 127-137页

作者：彭铭马福军沈丹祎蔡一坚石振明周家文刘西军同济大学土木工程学院上海200092 同济大学岩土及地下工程教育部重点实验室上海200092 浙江大学建筑工程学院浙江杭州310058 中国电建集团华东勘测设计研究院有限公司浙江杭州310000 四川大学山区河流保护与治理全国重点实验室四川成都610065

溃坝洪水会给下游人民群众造成巨大的生命损失,开展溃坝洪水造成的生命损失风险定量评估对应急抢险救灾具有重要的现实意义。本文在已有生命损失贝叶斯网络HURAM1.0模型基础上,引入了人体稳定性物理模型,考虑人体与水流相互作用关系,对... 详细信息

溃坝洪水会给下游人民群众造成巨大的生命损失,开展溃坝洪水造成的生命损失风险定量评估对应急抢险救灾具有重要的现实意义。本文在已有生命损失贝叶斯网络HURAM1.0模型基础上,引入了人体稳定性物理模型,考虑人体与水流相互作用关系,对处于洪水中的人先进行稳定性判定,并进行溺水判定,运用蒙特卡洛模拟方法,综合了水深和水流速对生命损失的影响,建立HURAM2.0模型;并将该模型应用于唐家山堰塞坝溃坝洪水生命损失分析。结果表明:HURAM2.0模型建立了水流流速对生命损失影响的定量关系,更精确地刻画了人体在水流中的稳定性和求生能力,相比HURAM1.0模型对较强洪水强度条件下的生命损失预测结果更准确。同时,在本文建立的模型中,除水深度、洪水严重程度变化不大,其余变量的敏感性均有所上升,其中居民区住宅层数、在建筑物中庇护情况和溃坝时长等变量对模型计算结果的最大影响程度分别增加142%、95%和93%,加强了模型在低、中、高3类洪水强度下的解释性,与HURAM1.0相比在贝叶斯反演分析中更占优势。在唐家山堰塞坝溃坝风险分析中,HURAM2.0能区分出不同水流速条件下的生命损失,更符合实际情况,即开挖泄流槽前风险大、死亡率高,在现场勘测和开挖泄流槽后风险及死亡人数大大降低,建议结合预警疏散以降低生命损失风险。

关键词：溃坝人体稳定性生命损失风险贝叶斯网络堰塞坝溃决洪水

盾构管片壁后注浆缺陷地质雷达检测的时空综合中值滤波方法

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河南科学 2024年第6期42卷 804-815页

作者：徐国平叶剑王登一黎超尘刘鎏彭铭杨沛权中交佛山投资发展有限公司广东佛山528000 同济大学地下建筑与工程系上海200092 同济大学岩土及地下工程教育部重点实验室上海200092 广东建科交通工程质量检测中心有限公司广州510599 中国科学院武汉岩土力学研究所武汉430071

盾构法进行隧道施工时,浆液注入管片壁后形成注浆层是预防地质灾害的有效手段,然而壁后注浆质量难以直观地监测和控制.为此,利用全尺寸管片环形试验平台,开展了不同地质雷达天线频率、收发形式下壁后注浆填充的缺陷测试.研究结果表明,... 详细信息

盾构法进行隧道施工时,浆液注入管片壁后形成注浆层是预防地质灾害的有效手段,然而壁后注浆质量难以直观地监测和控制.为此,利用全尺寸管片环形试验平台,开展了不同地质雷达天线频率、收发形式下壁后注浆填充的缺陷测试.研究结果表明,天线为900 MHz且布置方向与测线方向平行时测试效果最佳,同时含水的缺陷更容易被探测到.此外,提出了一种基于时空中值滤波的信号处理方法,针对管片壁后检测的地质雷达信号,达到剔除多次反射、提取壁后注浆缺陷体信号以及提高信噪比的目的.其中,沿时间轴的中值滤波方法能够适用于多次波反射强烈且规律性较强的信号,沿空间轴的中值滤波能够适用于各道信号对齐好,一致性较好的信号,两种方法能够相互补充、结合使用.在数值试验、管片模型测试数据以及施工现场实测数据中,成功实践了该滤波方法.该方法具有较好的稳定性、适用性,能够有效地压制信号中的多次反射波从而提取壁后注浆缺陷的有效信号.

关键词：隧道施工盾构法地质雷达信号处理无损检测中值滤波

基于改良U-Net卷积神经网络的复杂地质构造智能识别

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河南科学 2024年第2期42卷 182-194页

作者：王善高杨荣伟王登一马富安彭铭刘鎏石振明杨沛权黎超尘中交佛山投资发展有限公司佛山528000 同济大学地下建筑与工程系上海200092 同济大学岩土及地下工程教育部重点实验室上海200092 广西有色勘察设计研究院南宁530031 中国科学院武汉岩土力学研究所武汉430071 广东建科交通工程质量检测中心有限公司广州510599

浅地层中的地质异常体给地下工程带来了极大安全隐患,可能导致经济和生命损失.浅层地震法是开展施工场地勘察的一种无损高效的手段.但是地震勘探在浅地层问题中面临着信噪比低、信号衰减强、波场复杂等问题,结果存在多解性和主观性.针... 详细信息

浅地层中的地质异常体给地下工程带来了极大安全隐患,可能导致经济和生命损失.浅层地震法是开展施工场地勘察的一种无损高效的手段.但是地震勘探在浅地层问题中面临着信噪比低、信号衰减强、波场复杂等问题,结果存在多解性和主观性.针对地震勘探问题,提出了一种改良的卷积神经网络地质速度模型预测模型,提供了一种无需初始速度模型的浅层地质模型反演方案,形成了一套完整的浅层地震勘探信号处理处理流程.在训练样本方面,采用了随机地质模型方法构建多种类地质模型,并形成了地质模型-地震信号数据库.在传统U-Net卷积神经网络上进行了改良,以更好地适应浅地层弹性波叠前信号数据的反演任务.结果表明,神经网络的反演结果直观准确该模型能够精确地预测出地层分界线、褶皱、起伏、断层滑移线等的位置和大小等参数,所采用的SSIM和PSNR两个定量化评价指标均表示,所提出的改良神经网络可以实现高精度反演.预测结果与真实模型相比较,得到的SSIM平均值为0.91,PSNR平均值为39.0.同时该神经网络模型能够向三维问题扩展,能够极大地提高地震信号处理的效率和解译精度.

关键词：地震勘探速度模型反演卷积神经网络信号处理

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FDTD矿井无线传输特性分析方法研究

煤炭科学技术 2022年第11期50卷 202-212页

作者：张高敏刘毅彭铭中国矿业大学(北京)机电与信息工程学院北京100083

为减少井下无线通信基站数量,提高井下无线信号覆盖范围和通信质量,需要研究无线通信基站天线和固定无线通信设备天线安装位置对矿井电磁波传播特性的影响。建立了由空气介质、巷道壁和完全匹配层组成的时域有限差分三维巷道模型,并根... 详细信息

为减少井下无线通信基站数量,提高井下无线信号覆盖范围和通信质量,需要研究无线通信基站天线和固定无线通信设备天线安装位置对矿井电磁波传播特性的影响。建立了由空气介质、巷道壁和完全匹配层组成的时域有限差分三维巷道模型,并根据该模型推导了时域有限差分迭代方程。提出了一种可变内阻激励源,以减小Yee网格间因感应电流引起的计算误差,并推导了该激励源的显式时域有限差分迭代方程,在巷道内测量了收发天线在巷道断面不同位置处的电磁波信号强度。结果表明:提出的可变内阻激励源计算出的电磁波信号强度仿真值与赫兹偶极子天线解析方程计算出的解析值在300 m自由空间内的衰减规律一致,性能优于透明激励源和硬激励源。激励源和接收点位于巷道断面中心时580、740、900 MHz三种频率电磁波信号强度的仿真值与测量值相比,衰减规律一致,表明提出的计算方法可用于研究巷道内电磁波传播特性。收发天线到同一巷帮等距时,两天线同步从巷道断面中心移动到巷帮附近,电磁波信号衰减逐渐增大;收发天线到巷帮距离在0~0.02 m范围内电磁波信号平均衰减梯度为217 dB/m,是0.04~0.30 m范围内的6.2倍,是0.02~0.04 m内的1.6倍。因此,在不影响行人和行车的条件下,无线通信基站天线应尽量远离巷帮,以获得最佳通信效果。

关键词：矿井电磁波无线传输特性巷道模型可变内阻激励源天线位置

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UWR-FDTD矿井电磁波数值分析方法

煤炭学报 2022年第11期47卷 4157-4166页

作者：张高敏刘毅彭铭中国矿业大学(北京)机电与信息工程学院北京100083

为减小FDTD(Finite-Difference Time-Domain)对计算机内存空间与算力的需求,提高FDTD求解矿井电磁波的计算效率,根据矿井巷道断面小、轴向长的特点,提出了单位窗口循环使用时域有限差分方法(Unit Window Recycling, UWR-FDTD)。该方法... 详细信息

为减小FDTD(Finite-Difference Time-Domain)对计算机内存空间与算力的需求,提高FDTD求解矿井电磁波的计算效率,根据矿井巷道断面小、轴向长的特点,提出了单位窗口循环使用时域有限差分方法(Unit Window Recycling, UWR-FDTD)。该方法沿巷道轴向把待研究的巷道平均划分多个虚拟窗口,虚拟窗口的断面面积与巷道断面面积相同,为一个同虚拟窗口大小相同的单位窗口分配内存空间,所有虚拟窗口循环使用单位窗口的内存空间,执行传统FDTD迭代过程。激励源设在第1个虚拟窗口,根据1个单位窗口电磁波传播时间,确定每个虚拟窗口的迭代次数,按照时间步存储单位窗口内最后一个Yee网格的电磁场分量,作为下一个虚拟窗口的子激励源。每个虚拟窗口在单位窗口内迭代完成后,均存储完成时刻单位窗口的电磁场分量,用于合成整个巷道内的电磁场数值。结果表明:同传统FDTD方法相比,UWR-FDTD方法在一维二维三维计算空间均可减少内存使用量,划分虚拟窗口数目越多,仿真时所需的内存空间越小,在三维空间内提高的计算效率更加显著;在无耗介质、有耗介质计算空间,分别用时谐源和脉冲源作为激励源,在一维二维三维空间内用UWR-FDTD计算出合成电场的周期和幅值,与传统FDTD计算结果一致。UWR-FDTD矿井电磁波仿真时间与巷道断面面积、巷道长度和电磁波频率有关;划分虚拟窗口的长度为待研究巷道长度的1/10~1/6时,计算用时最短,计算效率最高。

关键词：矿井电磁波矿井无线传输时域有限差分单位窗口循环使用虚拟窗口内存空间