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电力设施多模态精细化机器人巡检关键技术及应用

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自动化学报 2025年第1期51卷 20-42页

作者：张辉杜瑞钟杭曹意宏王耀南湖南大学机器人学院长沙 410082 机器人视觉感知与控制技术国家工程研究中心长沙 410082 湖南大学电气与信息工程学院长沙 410082

电力设施巡检对于加快电网基础设施智能化改造和智能微电网建设, 提高电力系统互补互济和智能调节能力的需求具有重要作用. 近年来, 智能巡检机器人开始在电力巡检中广泛应用, 在提高电力设施巡检效率和准确性、提升安全性、降低成本和... 详细信息

电力设施巡检对于加快电网基础设施智能化改造和智能微电网建设, 提高电力系统互补互济和智能调节能力的需求具有重要作用. 近年来, 智能巡检机器人开始在电力巡检中广泛应用, 在提高电力设施巡检效率和准确性、提升安全性、降低成本和促进电力智能化发展等方面发挥关键作用. 本文从电力巡检机器人的智能感知和导航技术出发, 重点介绍目标检测、语义分割、自主导航等共性关键技术的国内外发展现状. 然后以可见光红外双光融合、可见光图像和点云数据融合、声纹和可见光融合为例, 阐述电力场景多模态数据融合方式. 并进一步介绍电力部件精准分割和异物检测、线路点云杆塔倾斜检测、输电线路覆冰多模态检测和电力架空线路缺陷分析及台账异常检测等电力设施多模态机器人相关案例. 最后探讨电力设施多模态精细化机器人巡检关键技术的发展趋势和所面临的挑战.

关键词：电力设施巡检机器人智能感知多模态输电线路

广东省一次典型的城市间O3及前体物传输过程研究

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环境科学学报 2025年

作者：翟宇虹林玉君周炎陈多宏广东省生态环境监测中心生态环境部区域空气质量监测重点实验室

O3作为光化学污染产物，通常呈现出“白天高，夜间低”的日变化特征，这是由于白天光照辐射增强、气温升高，有利于前体物经过光化学反应生成O3，而在夜间由于太阳辐射清零及一氧化氮（NO）的滴定作用，使得O3浓度维持在较低的水平.O3... 详细信息

O3作为光化学污染产物，通常呈现出“白天高，夜间低”的日变化特征，这是由于白天光照辐射增强、气温升高，有利于前体物经过光化学反应生成O3，而在夜间由于太阳辐射清零及一氧化氮（NO）的滴定作用，使得O3浓度维持在较低的水平.O3污染除了受前体物和气象的影响外，高海拔地形作用下的下沉气流也能使平流层的O3影响到地面的O3浓度，风场不仅直接输送O3，其所携带的O3前体物也会影响局地O3污染，因此，控制O3污染的难度相对较大.本研究利用地面观测数据，以珠三角下风向的湛江市为研究对象，选取2023年10月一次典型O3污染过程，对城市间的光化学污染物传输和转化过程进行研究.结果表明，此次传输过程受东北偏东风和下沉气流影响，气团从珠三角途经沿海地区到达湛江市.污染过程中，中山市的Ox（NO2+O3）峰值出现在16:00左右，下风向城市的日间Ox峰值逐渐推后.湛江市Ox峰值在19:00出现并在夜间维持较高浓度，造成次日Ox起始浓度升高，加上次日的Ox化学生成，造成连续两日O3超标. 2023年10月，湛江市二甲苯/乙苯（X/E）的比值平均为2.94，整体低于江门市、中山市和阳江市，表明气团光化学老化情况明显，在10月14—17日的污染传输过程中，观察到X/E比值（2.31）进一步降低.箱化学模式模拟和观测数据均表明，此次污染过程中珠三角城市的Ox本地生成能力相对下风向城市更强，同在这些城市的OFP（O3生成潜势）观测基本一致，说明VOCs浓度水平是影响各城市O3生成能力的重要因素.甲苯、间/对-二甲苯、邻二甲苯、乙烯、异戊烷、异丁烷、正丁烷的OFP出现在中山、江门、阳江和湛江市前十的概率为100%.从控制臭氧污染的角度来说，应加强溶剂使用、道路移动源、燃烧源、油气挥发源和石化行业的VOCs管控.

关键词： O 氮氧化物光化学污染区域传输 OBM模型

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旋拧式油茶果采摘末端执行器的研制与试验

林业工程学报 2025年

作者：甄乾广王金鹏周宏平何萌周磊南京林业大学机械电子工程学院

为了解决现有油茶果采摘装置体积大、花苞和枝条损伤大等问题，本研究面向油茶果精准采摘的需求提出了一种适用于油茶果采摘机器人的变直径、多果实采摘方法，设计了轻巧紧凑的末端执行器方案。该末端由减速电机带动驱动轮转动，3根三... 详细信息

为了解决现有油茶果采摘装置体积大、花苞和枝条损伤大等问题，本研究面向油茶果精准采摘的需求提出了一种适用于油茶果采摘机器人的变直径、多果实采摘方法，设计了轻巧紧凑的末端执行器方案。该末端由减速电机带动驱动轮转动，3根三角形布置的弹性带分别将动力从驱动轮传递到6个呈正六边形布局的从动轮，每个带轮带动与其固定连接的手指转动，该设计使末端执行器的整体质量为1.2 kg。进行了油茶果分离所需的拉力和扭力的测量试验，发现最大扭力为0.066 N·m，最大拉力为25.4 N，为末端执行器的结构设计提供了依据。试制了旋拧式油茶果采摘末端执行器的物理样机，并分别进行了油茶果采摘室内试验和果园试验，在实验室采摘平台上进行的60组模拟采摘试验得到果实的平均采摘成功率达到78.33%，花苞损伤率低于5%。果园实地采摘试验发现，电机转速222 r/min为最佳采摘转速，此时平均采摘成功率为70%，不考虑视觉定位油茶果的耗时，末端执行器单果的采摘时间为3～5 s，对花苞损伤低于5%。

关键词：油茶果柔性末端执行器旋拧采摘精确采摘

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碳普惠制下个人碳账户建设的法律构造

河北环境工程学院学报 2025年

作者：盛余煌华东政法大学经济法学院

“双碳”目标的实现需要生产端与消费端的协同发力,在以碳普惠制推动消费端个体减排的实践中,个人碳账户通过记录与量化将个人碳排放量转化为个人碳资产,成为激励公众低碳生活的重要工具。纵观个人碳账户运行机制,社会公众的参与认知与... 详细信息

“双碳”目标的实现需要生产端与消费端的协同发力,在以碳普惠制推动消费端个体减排的实践中,个人碳账户通过记录与量化将个人碳排放量转化为个人碳资产,成为激励公众低碳生活的重要工具。纵观个人碳账户运行机制,社会公众的参与认知与意愿是基础,涉碳信息数据的安全问题是关键,碳账户促进碳市场融合是目标。基于此,个人碳账户建设的法律构造应以信息传递与合理授权充分尊重碳主体的知情权与选择权,以技术与法律规制涉碳敏感信息的有限利用与隐私泄露,以科学统一的核算与监管手段促进碳市场走向融合,从而确保个人碳账户在“双碳”目标指引下的创新发展与功能实现。

关键词：个人碳账户碳普惠制碳数据安全碳市场 “双碳”目标

铁改性膨润土与苦草联用控制底泥磷释放的效果和机制

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环境工程技术学报 2025年

作者：郭天宇林建伟詹艳慧吴旭干上海海洋大学海洋科学与生态环境学院上海海洋大学水产与生命学院

铁基材料与沉水植物联用可能可以发挥二者各自的优势，实现对沉积物中磷释放的有效控制。膨润土可用作为铁的载体用于制备成本低廉的除磷吸附剂材料。然而，关于铁改性膨润土（FeBT）与苦草联用对沉积物中磷释放的控制效果及机制研究尚... 详细信息

铁基材料与沉水植物联用可能可以发挥二者各自的优势，实现对沉积物中磷释放的有效控制。膨润土可用作为铁的载体用于制备成本低廉的除磷吸附剂材料。然而，关于铁改性膨润土（FeBT）与苦草联用对沉积物中磷释放的控制效果及机制研究尚鲜见报道。为此，研究了不同投加模式（添加、一次性覆盖和多次小剂量覆盖）条件下FeBT与苦草联用对沉积物中磷释放的控制效果及机制。对于添加和一次性覆盖模式，FeBT投加量均为1 096 g/m2。对于多次小剂量覆盖模式，FeBT单次投加量为219.2 g/m2，共投加5次。结果表明：在不同投加模式条件下，FeBT与苦草联用均可以有效地控制沉积物磷向上覆水的释放，且其控制效果比单独种植苦草更佳。苦草+FeBT添加、苦草+FeBT一次性大剂量覆盖、苦草+FeBT多次小剂量覆盖对上覆水中溶解态活性磷（SRP）的削减效率分别为42.7%～66.5%、46.1%～60.4%和30.2%～57.3%，而单独种植苦草的SRP削减率为22.3%～35.3%。此外，与FeBT添加和苦草联用相比，一次性大剂量FeBT覆盖和苦草联用控制沉积物磷释放的效率更高。沉积物中磷可通过微生物驱动的三价铁和硫酸盐还原、无机磷溶解和有机磷矿化过程而被释放出来。FeBT和苦草对沉积物中DGT（薄膜扩散梯度技术）有效态磷的钝化以及苦草对沉积物中微生物驱动的三价铁和硫酸盐还原的抑制，对于FeBT与苦草联用阻止沉积物磷向上覆水释放起至关重要的作用。从控制效果和应用便利性角度来看，苦草与FeBT一次性大剂量覆盖的联用是一种极具应用潜力的控制沉积物磷释放方法。

关键词：铁改性膨润土苦草联用投加模式磷释放控制微生物群落

基于PFC3D软件的砂砾石料缩尺方法对比研究

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水电能源科学 2025年

作者：常玉鹏杨凌云孟书一刘广乾中国电建集团西北勘测设计研究院有限公司西安理工大学土木建筑工程学院

研究砂砾石料缩尺效应对精准预测砂砾石坝的强度特性有重要意义。通过室内大型静三轴试验和基于PFC3D软件的数值模拟计算,分析了原级配砂砾石料强度特征及剔除法、等量替代法、相似法、混合法4种不同缩尺方法对砂砾石料力学性质的影响... 详细信息

研究砂砾石料缩尺效应对精准预测砂砾石坝的强度特性有重要意义。通过室内大型静三轴试验和基于PFC3D软件的数值模拟计算,分析了原级配砂砾石料强度特征及剔除法、等量替代法、相似法、混合法4种不同缩尺方法对砂砾石料力学性质的影响。结果表明,PFC3D软件具有较好的数值模拟效果。四种不同缩尺方法（σ1-σ3）-ε1特征差异性明显,原级配砂砾石料具有较高的强度和明显的塑性破坏特征。原级配砂砾石料在经过不同缩尺方法缩尺后,其粘聚力c均会被降低,而摩擦角φ的变化则与所采用的缩尺方法有关。研究成果为进一步反推原级配砂砾石料强度参数奠定了基础。

关键词：砂砾石料缩尺效应 PFC 三轴试验数值模拟原级配

基于深度学习和元启发式算法的臭氧浓度集合预报

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计算机测量与控制 2025年

作者：曹君乾李欢莫欣岳海南大学网络空间安全学院(密码学院)

针对普遍而严重的空气污染问题，特别是日益增加的臭氧污染对环境和公众健康带来的威胁，提出了一种融合长短期记忆网络、时间卷积网络、Transformer三种深度学习模型和元启发式算法开普勒优化算法的集合预报模型。通过分析臭氧与其他... 详细信息

针对普遍而严重的空气污染问题，特别是日益增加的臭氧污染对环境和公众健康带来的威胁，提出了一种融合长短期记忆网络、时间卷积网络、Transformer三种深度学习模型和元启发式算法开普勒优化算法的集合预报模型。通过分析臭氧与其他空气污染物及气象要素的相关性，选定了预报因子；分别搭建了长短期记忆网络、时间卷积网络、Transformer预报模型并开展独立的预报；采用开普勒优化算法融合三种深度学习模型的预报结果从而得到最终的预报结果。实验结果显示在北京地区臭氧小时浓度的多步预报中，提出的集合预报模型的均方根误差、平均绝对误差和决定系数均优于单一的深度学习模型长短期记忆网络、时间卷积网络和Transformer以及统计模型多元线性回归和传统机器学习模型随机森林。研究结果表明融合深度学习和元启发式算法的集合预报策略能有效提升预报模型的准确性和稳定性，验证了深度学习集合预报方法对臭氧污染预报的可行性。

关键词：臭氧浓度预报长短期记忆网络时间卷积网络 Transformer 开普勒优化算法集合预报

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补益牛膝丸治疗骨质疏松症的研究

中国骨质疏松杂志 2025年第1期 15-20+54页

作者：盛岑卓汪叶青姚晓聪瞿杭波袁文华浙江中医药大学附属第一医院(浙江省中医院) 杭州市萧山区第一人民医院浙江医院

目的探究“肾主骨”理论指导下补益牛膝丸对骨质疏松症模型小鼠的治疗作用。方法雌性C57BL/6J小鼠15只，随机均分为假手术组、模型组和补益牛膝丸组，模型组和补益牛膝丸组切除双侧卵巢造骨质疏松症模型，补益牛膝丸组小鼠每天进行中... 详细信息

目的探究“肾主骨”理论指导下补益牛膝丸对骨质疏松症模型小鼠的治疗作用。方法雌性C57BL/6J小鼠15只，随机均分为假手术组、模型组和补益牛膝丸组，模型组和补益牛膝丸组切除双侧卵巢造骨质疏松症模型，补益牛膝丸组小鼠每天进行中药灌胃治疗，其余两组小鼠灌胃等量生理盐水。12周后各组小鼠称重并采集步态数据。取小鼠股骨和胫骨，胫骨进行三点弯曲测试，股骨远端经Micro-CT扫描后观察微结构改变，阿尔新蓝/苏木素&橙黄G(alcian blue/hematoxylin&Orange G,ABH/OG)染色观察骨小梁数量和形态，免疫组化检测骨碱性磷酸酶(bone alkaline phosphatase, BALP)的表达情况。结果与模型组相比，补益牛膝丸组小鼠体重下降(P<0.05),运动协调性改善，胫骨的弹性模量及承受的最大载荷均升高(P<0.01,P<0.001),股骨远端骨密度(bone mineral density, BMD)、骨体积分数(bone volume/total volume, BV/TV)、骨小梁厚度(trabecular thickness, ***)、骨小梁数量(trabecular number, Tb.N)均明显升高(P均<0.001),骨小梁分离度(trabecular separation, ***)下降(P<0.05),髓腔内骨小梁增加而变致密。ABH/OG染色后补益牛膝丸组股骨髓腔中骨小梁面积大于模型组(P<0.001)。免疫组化显示补益牛膝丸组BALP阳性表达率高于模型组(P<0.05)。结论补益牛膝丸能明显提升骨质疏松症模型小鼠的骨密度，提高小鼠的运动协调性，降低骨质疏松性骨折的风险。

关键词：补益牛膝丸骨质疏松 “肾主骨”理论骨形成协调性

改进YOLOv8的无人机航拍图像目标检测算法

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计算机工程与应用 2025年第1期61卷 121-130页

作者：梁燕何孝武邵凯陈俊宏重庆邮电大学通信与信息工程学院重庆400065 信号与信息处理重庆市重点实验室重庆400065

针对无人机航拍图像存在多个小目标聚集、目标尺度变化大的问题,提出一种改进YOLOv8的目标检测算法TS-YOLO(tiny and scale-YOLO)。在主干部分去除冗余的特征提取层,设计了一种高效特征提取模块(efficient feature extraction module,EF... 详细信息

针对无人机航拍图像存在多个小目标聚集、目标尺度变化大的问题,提出一种改进YOLOv8的目标检测算法TS-YOLO(tiny and scale-YOLO)。在主干部分去除冗余的特征提取层,设计了一种高效特征提取模块(efficient feature extraction module,EFEM),避免小目标特征消失在冗余信息中。在颈部设计了一种双重跨尺度加权特征融合方法(dual cross-scale weighted feature-fusion,DCWF),融合多尺度信息的同时抑制噪声干扰,提升特征表达能力。通过构建一种参数共享检测头(parameter-shared detection header,PSDH),使回归和分类任务实现参数共享,保证检测精度的同时有效降低了模型的参数量。所提模型在VisDrone-2019数据集上的精度(P)和召回率(R)分别达到54.0%、42.5%;相比于原始YOLOv8s模型,mAP50提高了5.0个百分点,达到44.5%,且参数量减少了55.8%,仅有4.94×106;在DOTAv1.0遥感数据集上,mAP50达到71.9%,仍具有较好的泛化能力。

关键词：目标检测无人机航拍图像 YOLOv8 小目标特征融合

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