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基于BS-1DCNN的海缆振动信号识别

智能系统学报 2024年

作者：尚秋峰郭家兴黄达华北电力大学保定市光纤传感与光通信技术重点实验室华北电力大学河北省电力物联网技术重点实验室华北电力大学电子与通信工程系

光纤振动信号是非线性的，传统的非线性振动信号识别方法通常需要信号分析和特征选择，既耗时又复杂。本文提出了一种光纤振动信号识别新方法，可以直接提取特征，对原始信号进行分类，简化识别过程。本方法用支持向量机代替softmax分... 详细信息

光纤振动信号是非线性的，传统的非线性振动信号识别方法通常需要信号分析和特征选择，既耗时又复杂。本文提出了一种光纤振动信号识别新方法，可以直接提取特征，对原始信号进行分类，简化识别过程。本方法用支持向量机代替softmax分类器，优化了一维卷积神经网络（one-dimensional convolution neural network ，1DCNN），以提高1DCNN结果在小样本条件下的稳定性。采用鸟群算法（bird swarm algorithm ， BSA）对支持向量机(support vector machine， SVM)参数进行了优化，有效地提高了识别精度。将本文提出的BS-1DCNN方法与1DCNN、VMD-GA-SVM、VMD-PSO-SVM、VMD-BSA-SVM共4种方法进行了比较，结果表明，BS-1DCNN在识别准确率和测试时间方面性能表现良好。该算法能有效提高海缆振动信号识别率，且在不同样本比例下均能达到较好的识别效果。

关键词：振动信号故障识别鸟群优化一维卷积神经网络支持向量机特征选择参数优化

考虑注意力机制的新型深度学习模型预测滑坡位移

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地球科学 2024年第5期49卷 1665-1678页

作者：郭子正杨玉飞何俊黄达河北工业大学土木与交通工程学院天津300401 长安大学土木工程与测绘学院陕西西安710054

现有的基于数据驱动的滑坡位移预测模型大多是基于时间序列数据的单点建模,不能考虑整个边坡的变形相关性和滑坡变形的全局建模.为了克服这一缺点,本研究提出了一种基于时空注意(spatial-temporal attention,STA)机制的深度学习模型,该... 详细信息

现有的基于数据驱动的滑坡位移预测模型大多是基于时间序列数据的单点建模,不能考虑整个边坡的变形相关性和滑坡变形的全局建模.为了克服这一缺点,本研究提出了一种基于时空注意(spatial-temporal attention,STA)机制的深度学习模型,该模型将卷积神经网络(convolutional neural network,CNN)与长短时记忆(long short-term memory)神经网络相结合.通过CNN和卷积注意力模块提取滑坡位移的空间变形特征,利用时间注意机制和LSTM模型从外部因素的时间序列数据中捕获重要的历史信息.注意力机制输出的注意权重值可以揭示滑坡变形的时间-空间特征.以三峡库区泡桐湾滑坡为例,对该模型的性能进行了验证.结果表明,STA-CNN-LSTM模型预测的均方根误差(RMSE)和平均绝对百分比误差(MAPE)与传统灰狼算法优化的支持向量机(GWO-SVM)模型相比分别下降了9.28%和13.88%.模型因子权重计算结果表明,在监测期内随着时间的推移,降雨对泡桐湾滑坡变形的影响逐渐增加,而库水位的影响逐渐减小.

关键词：滑坡滑坡位移预测深度学习注意力机制权重三峡库区工程地质

基于CT扫描的渗流作用下碎石土孔隙结构变化规律研究

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水文地质工程地质 2024年第2期51卷 123-131页

作者：黄达高溢康黄文波河北工业大学土木与交通学院天津300400 长安大学地质工程与测绘学院陕西西安710054

碎石土作为滑坡堆积层的主要组成物质,受动水因素影响,在渗流作用下内部渗透压力的变化导致土颗粒流失,造成细观结构和力学性质随之发生改变,从而影响滑坡整体稳定性。目前,渗流作用下不同渗透压力状态的孔隙结构变化规律研究较少。通... 详细信息

碎石土作为滑坡堆积层的主要组成物质,受动水因素影响,在渗流作用下内部渗透压力的变化导致土颗粒流失,造成细观结构和力学性质随之发生改变,从而影响滑坡整体稳定性。目前,渗流作用下不同渗透压力状态的孔隙结构变化规律研究较少。通过自主设计的渗流装置对碎石土试样开展室内渗流侵蚀试验,并利用CT扫描技术获取试样渗流侵蚀过程的内部孔隙图像数据。通过孔隙识别和参数提取,得到了不同渗流时刻试样内部孔隙率、等效直径等细观参数。构建孔隙网络模型,分析了渗流作用下连通孔隙的孔喉半径、喉道长度和配位数的变化规律。结果表明:水力梯度的逐步升高会改变碎石土内部孔隙分布,土颗粒的流失造成孔隙率增大,孔隙数量先增加后减少,孔隙体积增加;渗流作用下孔隙发生扩张和连通,孔隙之间连通性增强,平均孔喉半径和配位数均随着水力梯度的升高而增加。研究结果可以为碎石土滑坡的预防与治理提供一定的理论支撑。

关键词：碎石土渗流侵蚀 CT扫描孔隙微观结构滑坡

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全球史视域下唐代“长安-天山廊道”的形成

中南民族大学学报（人文社会科学版） 2024年第1期44卷 51-61,183页

作者：黄达远孔令昊西安外国语大学丝绸之路与欧亚文明研究中心陕西西安710100 中央民族大学历史文化学院北京100081

通过对“关中-七河”沿线跨区域交流的讨论,探讨唐代“长安-天山廊道”形成与贯通原因,从全球史的视角出发,超越了近代早期“欧洲中心观”下的民族国家史学范式以及“农耕-游牧”对立的二元观。研究指出,认识唐朝与中亚的关系,要从“中... 详细信息

通过对“关中-七河”沿线跨区域交流的讨论,探讨唐代“长安-天山廊道”形成与贯通原因,从全球史的视角出发,超越了近代早期“欧洲中心观”下的民族国家史学范式以及“农耕-游牧”对立的二元观。研究指出,认识唐朝与中亚的关系,要从“中原-游牧-绿洲(粟特)”地缘关系中发掘城镇带的形成机制及其对走廊的支撑作用,由此重新认识和丰富“中国与周边”作为区域命运共同体的历史内涵。

关键词：唐代“长安-天山廊道” 跨区域交流新北道 “外族盛衰之连环性”

考虑物理模型与有效降雨入渗的滑坡危险性预测框架——以青藏高原山南市雅鲁藏布江流域为例

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岩石力学与工程学报 2024年第4期43卷 986-998页

作者：郭子正周新勇黄达田碧霞何俊河北工业大学土木与交通学院天津300401 长安大学地质工程与测绘学院陕西西安710054

滑坡危险性评估是山区进行防灾减灾工作的重要步骤,但以往研究多是对现阶段危险性的分析,用于区域尺度上滑坡危险性预测的有效方法较少。针对该问题,首次提出一种考虑物理模型与有效降雨入渗的新型框架用于对未来给定降雨重现期条件下... 详细信息

滑坡危险性评估是山区进行防灾减灾工作的重要步骤,但以往研究多是对现阶段危险性的分析,用于区域尺度上滑坡危险性预测的有效方法较少。针对该问题,首次提出一种考虑物理模型与有效降雨入渗的新型框架用于对未来给定降雨重现期条件下的滑坡危险性进行预测。以青藏高原山南市雅鲁藏布江流域地区为例,首先使用Easy_Balance软件计算1998~2017年降雨的平均有效入渗率和前期有效降雨量P_(a),并使用该期间夏季每月连续3日降雨最大值的95%分位数作为临界降雨量P_(e),基于物理模型FSLAM完成土壤参数和土地利用参数的校准。使用Gumbel方法得到P_(a)和P_(e)在不同重现期时的极值,并分别计算各栅格破坏概率(probability of failure,PoF)对P_(a)和P_(e)的响应,根据栅格响应的敏感程度对研究区进行重分类后,使用危险性评估矩阵进行滑坡危险性预测。计算结果表明:当降雨重现期增大到50和100 a时,有92.1%的滑坡点落入到了极高和高危险区内,与传统的未考虑降雨对栅格PoF影响程度的TRIGRS模型相比,AUC精度高出7.6%~9.0%。当前方法能够有效预测未来极端降雨工况下的滑坡发生情况,且同时考虑了前期降雨入渗和极值降雨的影响,进一步提高了区域滑坡危险性预测的合理性。

关键词：边坡工程物理模型滑坡危险性降雨重现期有效入渗青藏高原

有限元方法在脑震荡领域的热点:脑损伤模型、测试方法与防护装备的改进

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中国组织工程研究 2024年第34期28卷 5487-5493页

作者：罗卫东邹丽华黄达江西科技学院体育学院江西省南昌市330098

背景:由身体接触性运动或交通事故造成的脑震荡远比人们想象的更为严重与常见,近年来引起了媒体、医学界及体育界的广泛关注与高度重视。目的:采用文献计量学方法对有限元方法在脑震荡领域的研究热点与趋势进行可视化分析,从而为中国在... 详细信息

背景:由身体接触性运动或交通事故造成的脑震荡远比人们想象的更为严重与常见,近年来引起了媒体、医学界及体育界的广泛关注与高度重视。目的:采用文献计量学方法对有限元方法在脑震荡领域的研究热点与趋势进行可视化分析,从而为中国在该领域的研究提供一定的参考。方法:基于Web of Science核心集数据库进行文献检索,检索主题词策略为(TS=(Concussion)) AND TS=(Finite element),利用CiteSpace 6.2.R4可视化工具对纳入文献的作者、国家、机构、关键词及被引文献等进行可视化分析。结果与结论:(1)共计纳入215篇文献,发文量与被引量总体上呈上升趋势;学科分布涉及生物医学工程、生物物理学、运动科学、临床神经学及神经科学等学科,呈现多学科交叉融合的趋势;发文量最多的作者是来自爱尔兰都柏林大学的Gilchrist M,发文量最多的机构是渥太华大学,发文量最多的国家是美国。(2)通过关键词分析发现研究的热点聚焦于脑损伤模型的建立用来模拟和预测脑震荡的损伤;脑震荡损伤机制的解析;防护设备和装置的优化设计。(3)通过文献共被引分析发现脑损伤的预测与评估是该领域的知识基础亦是研究热点。(4)有限元方法运用在脑震荡领域的研究热点主要围绕头部损伤预测为主题展开,结合探索大脑损伤机制以及防护装备的设计与改进。(5)随着人工智能与材料学的进步,未来有限元方法在脑震荡损伤领域的研究热点将集中于脑损伤模型、测试方法与防护装备的改进。

关键词：有限元模型头部撞击运动员橄榄球文献计量学脑震荡创伤性脑损伤有限元分析可视化分析有限元建模

基于LSTM神经网络的基坑工程智能预警系统研发与应用

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工程地质学报 2024年第2期32卷 667-677页

作者：黄达朱双中宋宜祥河北工业大学土木与交通学院天津300401 长安大学地质工程与测绘学院西安710054

基坑开挖过程中伴随有支护结构及周围岩土体的受力和形变状态的改变,因此在工程建设中对基坑进行监测十分必要。为解决基坑监测智能化程度低、可视化程度低、预警精确度较低导致频繁报警、监测数据更新共享速度慢等问题,采用B/S模式、Vu... 详细信息

基坑开挖过程中伴随有支护结构及周围岩土体的受力和形变状态的改变,因此在工程建设中对基坑进行监测十分必要。为解决基坑监测智能化程度低、可视化程度低、预警精确度较低导致频繁报警、监测数据更新共享速度慢等问题,采用B/S模式、Vue前端、C#语言后端、SQLServer2012数据库等并嵌入python语言编写长短期记忆(Long Short-Term Memory,LSTM)神经网络算法模型开发一套基坑智能预测预警系统。该系统实现了信息集中管理、数据存储与查看、数据算法自动计算、自动绘制图表、自动报警预警、快速生成报警报告等功能。通过在苏州某地铁基坑开挖过程的应用,证明了本系统能够综合利用监测预警与基于LSTM神经网络模型的超前预测预警两种预警模式为施工人员准确掌握基坑开挖过程中支护结构及周围土体变形情况提供技术支持与保障,具有很强的现实使用意义。

关键词：基坑监测长短期记忆网络数据库智能预测预警功能

含水率对土石混合体-岩石界面剪切力学特性影响规律的研究

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工程地质学报 2024年

作者：黄达郑毅罗世林杨健康高溢康河北工业大学土木与交通学院长沙学院土木工程学院

为探究含水率对于土石混合体-岩石界面剪切力学特性的影响，开展了不同含水率、粗糙度条件下的土石混合体-岩石界面室内大型直剪试验。试验结果表明中低含水率时，试件表现为塑性应变破坏；高含水率时表现为应变硬化破坏。粗糙度主要影... 详细信息

为探究含水率对于土石混合体-岩石界面剪切力学特性的影响，开展了不同含水率、粗糙度条件下的土石混合体-岩石界面室内大型直剪试验。试验结果表明中低含水率时，试件表现为塑性应变破坏；高含水率时表现为应变硬化破坏。粗糙度主要影响剪应力-位移曲线达到塑性应变时所需的位移。接触面的抗剪强度受含水率、粗糙度、法向应力的综合影响，表现为抗剪强度随着法向应力、粗糙度的增加而增大，随含水率的增大而降低。其影响显著性的主次顺序为：法向应力>粗糙度>含水率。粗糙度的增加会显著提高接触面的粘聚力，而内摩擦角虽有上升但不明显；含水率的增加则会显著降低接触面的粘聚力，而内摩擦角则变化不大。

关键词：土石混合体岩土-石界面含水率因素敏感性剪切特性

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儿童青少年滑板运动头部损伤特征研究进展

中国学校卫生 2024年第4期45卷 604-608页

作者：黄达罗卫东徐珍肖利江西科技学院体育学院南昌330098 赣东学院人文与艺术系

滑板运动头部损伤的危害更严重。常见的损伤原因为跌倒、碰撞、高速冲击等,损伤的类型为颅骨骨折、硬膜下出血、脑裂伤挫伤、脑震荡等,而大龄儿童青少年、男性、长板、不合适的运动场所是诱发严重创伤性脑损伤的重要危险因素。设计专门... 详细信息

滑板运动头部损伤的危害更严重。常见的损伤原因为跌倒、碰撞、高速冲击等,损伤的类型为颅骨骨折、硬膜下出血、脑裂伤挫伤、脑震荡等,而大龄儿童青少年、男性、长板、不合适的运动场所是诱发严重创伤性脑损伤的重要危险因素。设计专门的滑板公园以及佩戴防护设备(头盔)能够有效降低头部损伤的发生率以及严重程度,可通过立法与教育并行措施提高头盔的佩戴意识,减少伤害的发生。

关键词：运动活动头部创伤和损伤儿童青少年