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基于水下机器人的输水管道内壁检测系统研制

基于水下机器人的输水管道内壁检测系统研制

作者：支祥瑞齐鲁工业大学

学位级别：硕士

输水管道在使用过程中,管道内壁可能发生断裂破损等情况,因此需要对输水管道内部进行定期巡检。传统管道内壁检测方法是由人工携带检测设备进入管道内部进行检查,但人工检测数据存在主观性,且检测时间较长容易发生危险。本课题提出了一... 详细信息

输水管道在使用过程中,管道内壁可能发生断裂破损等情况,因此需要对输水管道内部进行定期巡检。传统管道内壁检测方法是由人工携带检测设备进入管道内部进行检查,但人工检测数据存在主观性,且检测时间较长容易发生危险。本课题提出了一种基于水下机器人的管道内壁检测方法,以Webots操作系统作为仿真实验平台,通过在水下机器人上搭建检测设备来代替人工对输水管道内部待检测区域进行检测,实现对待检测区域的三维重建,以方便后续管道检修工作。本文主要工作如下:(1)根据输水管道内壁检测的任务需求,提出了一种水下机器人和线结构光相结合的检测方法,针对管道内部的复杂环境设计了一种新的线结构光三维重建方法,简化提取中心线过程和标定过程,提高三维重建效率。实验结果表明,本文提出的三维重建方法可以在复杂的水下管道场景中高效、准确的对管道内壁进行重建,完成检测任务,具有鲁棒性强、适用性高的技术优势。该算法可以为后续输水管道内壁检测提供技术支持。(2)为了满足水下机器人在输水管道内部中进行巡检工作的任务需求,设计了模糊自适应PID控制器实现水下机器人的定深和定速巡航。基于PID控制效果差的问题,本研究采用模糊自适应PID控制算法。并通过Simulink软件进行水下机器人建模仿真,对PID控制算法和模糊自适应PID控制算法的进行各性能比较。实验结果表明,模糊自适应PID控制器具有较强的稳定性,且抗干扰能力更突出,能够满足水下机器人在输水管道内部环境中的精准控制需求。(3)基于Webots仿真软件,模拟设计水下管道虚拟环境以及搭建水下机器人,研制水下机器人检测系统软件,软件主要由三部分组成,分别完成对水下机器人的移动控制和输水管道内壁三维信息的采集以及待检测区域的三维重构。在Webots的仿真环境下对检测系统进行仿真测试,验证了基于水下机器人的输水管道内壁检测系统的可靠性和可行性。实验结果表明,该输水管道内壁检测系统可以对输水管道内壁进行精准三维重建,具有很好的检测效果。综上所述,本文所提出的基于水下机器人的输水管道内壁检测系统可以达到预期的检测效果,对于水下机器人在管道检测的应用发展具有一定的现实意义。

关键词：水下机器人线结构光输水管道检测 Webots

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基于人工智能优化的等离子体空气净化系统

高电压技术 2024年第7期50卷 2998-3009页

作者：朱海巍兰存涛刘大伟高级电磁工程与技术国家重点实验室(华中科技大学电气与电子工程学院) 武汉430074 武汉国家强磁场研究中心武汉430074

致病微生物气溶胶(PMA)是典型的环境污染物,也是对人类健康的主要威胁之一。为了解决传统的高效颗粒空气过滤器(HEPA)系统只能过滤PMA的主要局限性,该研究开发了一种新的等离子体空气净化系统(PAPS),它可以同时过滤PMA并杀死内部的微生... 详细信息

致病微生物气溶胶(PMA)是典型的环境污染物,也是对人类健康的主要威胁之一。为了解决传统的高效颗粒空气过滤器(HEPA)系统只能过滤PMA的主要局限性,该研究开发了一种新的等离子体空气净化系统(PAPS),它可以同时过滤PMA并杀死内部的微生物。本系统采用大面积的针状电晕放电阵列覆盖气流通道,并设计了专有的模块化组件,使得PAPS组件易于清洁和重复使用,以实现长期、低成本的运行。此外,该研究集成了人工神经网络与遗传算法(ANN-GA)来优化PAPS的工作参数。通过在最佳工艺条件下对PMA进行有效捕捉和灭活,验证了ANN-GA模型的可靠性。本研究通过层流场、电场、等离子体场和带电粒子运动的多物理场耦合模拟,研究了PAPS系统的净化机制,并进一步验证了其关键工作参数。最终的实验证明,在最佳工作参数下,PAPS可以有效地拦截和灭活PMA中的所有细菌。

关键词：气溶胶等离子体空气净化人工智能优化电晕放电阵列等离子体

化工颜料在美术设计中的应用——评《化工产品手册·颜料》(第六版)

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化学工程 2024年第2期52卷 F0002-F0002,I0001页

作者：骆燕巍黄冈师范学院美术学院湖北黄冈438000

绘画是最具代表性的一种艺术,是帮助人们建立审美观、培养想象力与创造力的重要方法,而色彩是绘画的精髓与灵魂所在,能为绘画作品点上令人满意的颜色,可以说,颜料直接决定着绘画作品的完成质量。从颜料的发展历史来看,颜料生产工艺与种... 详细信息

绘画是最具代表性的一种艺术,是帮助人们建立审美观、培养想象力与创造力的重要方法,而色彩是绘画的精髓与灵魂所在,能为绘画作品点上令人满意的颜色,可以说,颜料直接决定着绘画作品的完成质量。从颜料的发展历史来看,颜料生产工艺与种类愈加成熟、丰富了。从早期直接在各类矿物质中提取天然颜料,到现在的化工颜料,其都为绘画艺术的创新发展提供了助力。本文参考由崔春芳、项哲学编写,化学工业出版社出版的《化工产品手册·颜料》一书,对无机颜料、偶氮颜料、以及酞菁颜料、杂环类颜料和蒽类颜料、荧光颜料等多种化工颜料进行了介绍,说明了颜料的原理、合成工艺及性质与应用情况,为人们利用化工颜料进行美术设计提供了参考与指导。

关键词：酞菁颜料偶氮颜料无机颜料化学工业出版社荧光颜料合成工艺化工产品手册杂环类

X射线安检图像高精度实时目标检测模型与基准数据集

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北京航空航天大学学报 2024年

作者：支洪平孙立峰王旭清华大学计算机科学与技术系科大讯飞(苏州)科技有限公司

图像目标检测技术辅助提高了安检工作效率，进一步保障了公共安全。然而不同型号的安检机成像的差异性、X射线图像的复杂性、昂贵的数据标注成本，制约了X射线安检图像目标检测技术的深入研究。针对不同安检机厂商相同物质X射线成像颜... 详细信息

图像目标检测技术辅助提高了安检工作效率，进一步保障了公共安全。然而不同型号的安检机成像的差异性、X射线图像的复杂性、昂贵的数据标注成本，制约了X射线安检图像目标检测技术的深入研究。针对不同安检机厂商相同物质X射线成像颜色的差异，基于风格迁移算法进行数据集扩充，从而提高目标检测算法的泛化性；针对X射线图像中同类待识别物品尺寸的明显差异，提出一种细化的特征金字塔结构用来提取更加丰富的不同层次的语义信息；为了进一步提高检测精度，提出了一个易于集成的细粒度分类模块，该模块能很好地适配主流的目标检测模型。同时，构造了一个大规模的基准数据集，该数据集包含56659张X射线图像，37种违禁品，每张图像均进行高质量标注。据我们所知，这是迄今为止包含违禁品种类最多、图片数量最多的公开X射线图像数据集。基于该X射线违禁品数据集进行对比实验，提出的模型结构较基线模型mAP提高约8%。

关键词： X射线图像风格迁移目标检测细粒度分类模块基准数据集

基于AQP3、AQP4、AQP9探讨白术对慢传输型便秘大鼠的作用机制研究

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中华中医药学刊 2024年

作者：马雪巍唐学贵内蒙古自治区人民医院中西医结合科川北医学院附属医院

目的：基予“升清降浊”理论基础，通过对慢传输型便秘（slow transit constipation，STC）大鼠结肠中的水通道蛋白3（aquaporin-3，AQP3）、水通道蛋白4（aquaporin-4，AQP4）、水通道蛋白9（aquaporin-9，AQP9）的研究，探讨STC的发... 详细信息

目的：基予“升清降浊”理论基础，通过对慢传输型便秘（slow transit constipation，STC）大鼠结肠中的水通道蛋白3（aquaporin-3，AQP3）、水通道蛋白4（aquaporin-4，AQP4）、水通道蛋白9（aquaporin-9，AQP9）的研究，探讨STC的发病机制。方法：清洁级SD大鼠60只由川北医学院实验动物中心提供，按随机数字表法平均分组，分别为：正常组，模型组，伊托必利组，白术高、中、低剂量组。首先建立大鼠慢传输型便秘模型，通过对大鼠进行相应的药物治疗，观察其对各组大鼠的治疗效果。通过免疫组织化学法、实时定量聚合酶链式反应法（real-time PCR）、蛋白免疫印迹法（Western blot，WB）检测各组大鼠AQP3，AQP4，AQP9在结肠的含量、分布和表达情况，测定该区域的平均光密度（MOD）值。结果：造模后AQP9含量减少，远端结肠组织减少得更明显，而AQP3含量增加，近端结肠组织更显著，结肠组织中AQP4含量亦明显增加；经药物干预治疗后，白术高剂量组及伊托必利组的AQP4含量明显减少，近端结肠AQP3含量明显减少，远端结肠AQP9含量明显增加，差异有统计学意义。白术中、低剂量远端结肠组近端AQP3有减少趋势，AQP9含量有增加趋势，但差异无统计学意义。结论：AQP3含量增加（近端），AQP4含量减少（全结肠），AQP9含量减少（远端），可能是STC的发病机制之一；白术通过下调AQP3、AQP4表达、上调AQP9表达，可能是其发挥“升清降浊”效应从而治疗STC的作用机制之一。

关键词：白术慢性传输型便秘水通道蛋白3 水通道蛋白4 水通道蛋白9 伊托比利

激光粉末床熔融制备Ti-6Al-4V/Al-10Si-Mg双金属材料及热处理工艺研究

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激光粉末床熔融制备Ti-6Al-4V/Al-10Si-Mg双金属材料及热处理工艺...

作者：支江泽中北大学

学位级别：硕士

多维度注意力机制下网络舆情视觉情感识别模型及识别效果研究

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数据分析与知识发现 2024年第3期8卷 156-167页

作者：王晰巍王秋月蔡宏天吉林大学商学与管理学院长春130022 吉林大学大数据管理研究中心长春130022 吉林大学网络空间治理研究中心长春130022 吉林大学经济学院长春130022 吉林大软件学院长春130022

【目的】为弥补当前视觉情感分析研究的不足,构建基于ResNet34改进的情感分析模型,分析和提高图像情感分类的精度。【方法】首先基于ResNet34架构建立视觉情感识别模型,然后通过融合CBAM模块和Non-Local模块,对情感特征进行学习、表示,... 详细信息

【目的】为弥补当前视觉情感分析研究的不足,构建基于ResNet34改进的情感分析模型,分析和提高图像情感分类的精度。【方法】首先基于ResNet34架构建立视觉情感识别模型,然后通过融合CBAM模块和Non-Local模块,对情感特征进行学习、表示,最后利用以上模型对情感特征进行分类识别,并且与VGG16和ResNet50模型进行对比以验证构建模型的优越性及精度。【结果】通过实验验证所构建的模型的识别效果,研究结果表明模型的准确率、精确率、召回率和F1值分别达到84.42%、84.10%、83.70%和83.80%。与基线模型进行对比,所提模型的准确率相比于VGG16和ResNet50模型分别提升4.17和3.44个百分点,F1值分别提升4.20和3.30个百分点。【局限】测试的数据集规模相对不大,未采用皮尔曼系数等计算标注的效果,未将基于视觉的情感分类算法进行比较。【结论】从视觉情感分析视角对情感识别模型进行优化,补充了情感计算的分析模态,为舆情信息情感特征提取和分析提供了支撑。

关键词：网络舆情视觉情感识别

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基于多尺度时空图神经网络的污染物浓度预测

控制与决策 2024年第4期39卷 1396-1402页

作者：廖海斌袁理龚颢巍武汉纺织大学电子与电气工程学院武汉430200

基于深度学习的细粒度污染物浓度预测是一种新兴且具有前景的方法,如何充分利用气象、空间和时间等3大信息是其关键.为了协同融合3大信息,提出一种基于多尺度时空图神经网络的污染物浓度预测模型.该模型利用空气质量模型动态构建多尺度... 详细信息

基于深度学习的细粒度污染物浓度预测是一种新兴且具有前景的方法,如何充分利用气象、空间和时间等3大信息是其关键.为了协同融合3大信息,提出一种基于多尺度时空图神经网络的污染物浓度预测模型.该模型利用空气质量模型动态构建多尺度的时空图神经网络,学习污染物之间的动态时空关系.具体为:利用图神经网络学习污染物之间的多尺度空间关系,采用空气质量模型HYSPLIT构建图的结点和边属性,通过基于注意力机制的GRU(gate recurrent unit)学习污染物浓度之间的时序关系.该模型不仅充分考虑了气象、空间和时间3大影响因素,还将3个因素联动起来统一到一个框架内协同学习.该方法与传统的机理模型方法相比具有灵活部署、易于实施的特点.实际项目数据集和公开数据集上的实验表明:与现有先进的基于图神经网络的方法相比,该方法预测的污染物浓度平均绝对误差降低了0.6左右,对称平均绝对百分比误差降低0.005左右.

关键词：污染物浓度预测时空数据深度学习机理模型图神经网络

基于数字孪生模型的轮廓误差估计和预补偿方法

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计算机集成制造系统 2024年

作者：梅乐黄华支晓波黄亮兰州理工大学机电工程学院

针对数控机床进给系统的轮廓误差影响加工精度的问题，提出了一种基于数字孪生模型和交叉耦合相结合的轮廓误差预测与预补偿方法。该方法针对数控进给系统的多领域交叉耦合的特点，首先构建了机电一体化的联合仿真机理模型，同时基于融... 详细信息

针对数控机床进给系统的轮廓误差影响加工精度的问题，提出了一种基于数字孪生模型和交叉耦合相结合的轮廓误差预测与预补偿方法。该方法针对数控进给系统的多领域交叉耦合的特点，首先构建了机电一体化的联合仿真机理模型，同时基于融合了SE注意力机制（Squeeze-and-Excitation Networks，SE）的卷积循环神经网络（CNN-BiLSTM）和交叉耦合补偿构建了数据驱动补偿模型，二者共同构成了进给系统数字孪生模型。其次，通过数据驱动模型预测轮廓误差，同时基于预测结果对数字孪生模型进行预补偿。最后将数字孪生模型预估的轮廓误差与预补偿得到的耦合控制增益更新到实际进给系统的控制部分，提高了轮廓的控制性能。通过实验在进给系统上验证了轮廓误差预测与预补偿的可靠性，同时利用虚实同步实验验证了实际轮廓误差补偿的有效性。与补偿前相比，相对误差均保持在6%以下。结果表明：该方法能够有效的预测并控制轮廓误差，在精密运动控制领域有良好的应用前景。

关键词：数字孪生进给系统注意力机制轮廓误差误差补偿