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基于深度特征的煤矿冲击地压和煤与瓦斯突出图像感知报警方法

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煤炭科学技术 2024年第3期52卷 245-257页

作者：程继杰刘毅中国矿业大学(北京)人工智能学院北京100083

冲击地压和煤与瓦斯突出容易造成煤矿重特大事故。针对目前煤矿冲击地压和煤与瓦斯突出事故发生主要靠人工发现,结合灾害造成不同于正常工况下采掘工作面和巷道空间的颜色和深度特征,提出了一种基于深度特征的煤矿冲击地压和煤与瓦斯突... 详细信息

冲击地压和煤与瓦斯突出容易造成煤矿重特大事故。针对目前煤矿冲击地压和煤与瓦斯突出事故发生主要靠人工发现,结合灾害造成不同于正常工况下采掘工作面和巷道空间的颜色和深度特征,提出了一种基于深度特征的煤矿冲击地压和煤与瓦斯突出图像感知报警方法:在煤矿井下巷道顶板、巷帮靠近顶板以及采掘工作面液压支架顶部或靠近顶部等位置多点布置带有补光灯的彩色双目摄像机,实时采集采掘工作面和巷道空间彩色图像和深度图像;以煤矿井下与灾害抛出煤岩有着鲜明颜色差别的生产设备作为背景,监测识别是否出现彩色图像颜色发生较大变化;如果掘进巷道端头、巷道中间、巷道入口,或回采工作面,或进风巷道入口、巷道中间,或回风巷道入口、巷道中间,或主运输、辅助运输大巷等位置彩色双目摄像机监测到图像颜色发生较大变化,则监测彩色图像平均亮度是否小于设定的亮度阈值;如果平均亮度小于设定的亮度阈值,则以与灾害抛出煤岩有鲜明颜色差别的生产设备为背景,监测深度图像是否发生较大变化;如果深度图像发生较大变化,那么监测导致深度图像发生较大变化物体的移动速度是否大于设定的速度阈值(v>13 m/s);当移动速度大于设定速度阈值时,利用多点布置的甲烷传感器监测监视区域内甲烷浓度,当采煤工作面、掘进工作面、进风巷道、回风巷道、总回风巷道等多个不同地点均监测到甲烷浓度大幅升高或达到报警值,那么进行煤与瓦斯突出报警,反之,则进行冲击地压报警。提出了彩色双目摄像机感知灾害最佳倾角的确定方法,以及导致深度图像发生较大变化物体移动速度的确定方法。在确保安全性的前提下,简化了灾害模拟试验,设计了一套煤矿冲击地压和煤与瓦斯突出颜色和深度特征模拟试验装置:采用与煤岩颜色和比重相近的10 mm橡胶球替代灾害抛出煤岩;利用直径315 mmPVC管模拟煤矿井下巷道受限空间以及与抛出煤岩有着鲜明颜色差异的背景设备;利用轴流式高压鼓风机作为动力装置,进行模拟冲击地压和煤与瓦斯突出发生时大量煤岩抛出造成的采掘工作面和巷道空间颜色和深度异常特征;利用3.4 mm焦距、30FPS、71°×55°视场角的彩色双目摄像机,完成对整个灾害模拟过程的监视与彩色双目图像采集。研究分析表明,提出的方法可识别出灾害发生时颜色和深度特征,验证了基于深度特征的煤矿冲击地压和煤与瓦斯突出图像感知报警方法的可行性与有效性。

关键词：冲击地压煤与瓦斯突出颜色特征深度特征速度特征图像识别

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大肠杆菌中转录-翻译耦合的机制

生物化学与生物物理进展 2024年第3期51卷 515-524页

作者：沈崇杰莫日根内蒙古大学生命科学学院省部共建草原家畜生殖调控与繁育国家重点实验室呼和浩特010020

在大肠杆菌(Escherichia coli,***)等原核生物中,转录和翻译往往是耦合的,这种耦合通常表现在转录和翻译的互相调控上,如转录极性、转录衰减和转录-翻译速率的同步。间接耦合和物理耦合是耦合的两种模式。由警报素(alarmone)(p)ppGpp维... 详细信息

在大肠杆菌(Escherichia coli,***)等原核生物中,转录和翻译往往是耦合的,这种耦合通常表现在转录和翻译的互相调控上,如转录极性、转录衰减和转录-翻译速率的同步。间接耦合和物理耦合是耦合的两种模式。由警报素(alarmone)(p)ppGpp维持的间接耦合可能需要DksA和TufA蛋白的辅助。物理耦合分为NusG或RfaH因子介导的耦合和非因子条件下产生的“碰撞”耦合。响应于压力的转录或翻译的变化会引发几种耦合模式间的相互转变。耦合对于基因正常表达是必要的,其解除将引发转录终止、R环形成、复制-转录冲突、mRNA切割等不利的事件。结构生物学的相关技术已经清晰地展示了部分耦合的表达体(expressome)的结构细节和特征,这些技术联合多组学分析等方法将提供关于耦合的更深层次的见解。重要的是,对耦合的研究或许会为靶向抗菌药物的开发带来新的思路。

关键词：大肠杆菌转录-翻译耦合 RNA聚合酶核糖体表达体

可降解Zn-Li合金吻合钉的自然时效与降解机制研究

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有色金属材料与工程 2024年第3期45卷 38-45页

作者：董旭耿芳马凤仓李伟张柯上海理工大学材料与化学学院上海200093 美敦力(上海)有限公司上海201100

作为力学性能良好,降解速率适中的可降解金属,Zn基合金的应用前景十分广阔。研究了自然时效对Zn-Li合金性能的影响以及Zn-Li合金吻合钉的体外降解机制。通过拉伸试验和电化学试验分析时效时间对Zn-Li合金丝力学性能和耐蚀性的影响。采... 详细信息

作为力学性能良好,降解速率适中的可降解金属,Zn基合金的应用前景十分广阔。研究了自然时效对Zn-Li合金性能的影响以及Zn-Li合金吻合钉的体外降解机制。通过拉伸试验和电化学试验分析时效时间对Zn-Li合金丝力学性能和耐蚀性的影响。采用浸泡实验,根据吻合钉质量变化分析不同模拟液对Zn-Li吻合钉降解速率的影响,采用扫描电子显微镜分析Zn-Li吻合钉不同部位的降解模式。结果表明,时效2.0 a的Zn-Li合金丝比时效1.0 a的拉伸强度低43.86 MPa,伸长率下降24.17%,腐蚀电势由-1.07 V下降至-1.12 V,腐蚀电流密度增加13%。Zn-Li吻合钉在模拟体液中降解速率最大,钉脚的微电偶腐蚀为最严重的腐蚀形式。

关键词：生物医用材料吻合钉自然时效体外降解生物可降解金属

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硅基光交换器件研究进展(特邀)

光学学报 2024年第15期44卷 245-272页

作者：唐伟杰储涛浙江大学信息与电子工程学院浙江杭州310027 之江实验室前沿基础研究中心浙江杭州311121

大数据、人工智能等驱动下的数据量快速增长,推动数据中心向更大规模发展。解耦架构的普遍使用进一步增加了数据中心内部互连节点的数量和数据交换量。高功耗、高延迟的电交换已经成为数据中心规模扩展的瓶颈。光交换代替电交换是未来... 详细信息

大数据、人工智能等驱动下的数据量快速增长,推动数据中心向更大规模发展。解耦架构的普遍使用进一步增加了数据中心内部互连节点的数量和数据交换量。高功耗、高延迟的电交换已经成为数据中心规模扩展的瓶颈。光交换代替电交换是未来实现大规模、低功耗数据中心的关键途径。硅基光电子芯片集成技术以与CMOS工艺兼容、高集成度、高性价比、大带宽以及成熟的器件生态等优势,被认为是最可行的技术途径。回顾了片上集成光交换器件的技术发展,重点展示了硅基光交换器件的研究进展。从网络选择、单元器件优化、损耗补偿、单元校准以及光电混合封装等多个方面,探讨了构建大规模光开关器件的技术方案以及存在的挑战。

关键词：光交换集成光子器件硅光子数据中心

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空间耦合低密度奇偶校验码残差滑窗译码算法

电子与信息学报 2024年第3期46卷 867-874页

作者：周华李子杰南京信息工程大学电子与信息工程学院南京210044

针对空间耦合低密度奇偶校验(SC-LDPC)码滑窗译码(SWD)算法中错误传播导致的高误码率问题,该文提出基于动态残差的滑窗译码(RSWD)算法。通过在窗口内计算边信息更新前后的残差值,动态选择可靠度最低(残差值最大)的边信息优先更新,降低... 详细信息

针对空间耦合低密度奇偶校验(SC-LDPC)码滑窗译码(SWD)算法中错误传播导致的高误码率问题,该文提出基于动态残差的滑窗译码(RSWD)算法。通过在窗口内计算边信息更新前后的残差值,动态选择可靠度最低(残差值最大)的边信息优先更新,降低边信息无效更新的频率,提高窗内译码收敛速度。仿真结果表明:相比于传统SWD算法,RSWD算法在窗口中各位置的误比特数明显降低,抑制错误传播效果明显;在高信噪比(SNR)区域或者低迭代次数的情况下,RSWD算法的误码率性能优于SWD算法;此外,将动态残差应用到消息复用(MR)和窗口扩展(WE)两种窗译码算法中,亦能得到类似结论,提升窗译码性能。

关键词：空间耦合低密度奇偶校验码错误传播滑窗译码残差算法

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稀土锆酸盐热障涂层的合金化改性研究进展

稀有金属材料与工程 2024年第6期53卷 1770-1780页

作者：董智杰付前刚胡逗西北工业大学陕西省纤维增强轻质复合材料重点实验室陕西西安710072

热障涂层(TBCs)是提升航空发动机热端部件工作温度上限的有效途径之一。稀土锆酸盐(RE_(2-x)Zr_(2+x)O_(7+x/2))因其低热导率和良好的高温相稳定性被视为新一代热障涂层候选材料。鉴于稀土锆酸盐性能具有强的可设计性,本文从合金化设计... 详细信息

热障涂层(TBCs)是提升航空发动机热端部件工作温度上限的有效途径之一。稀土锆酸盐(RE_(2-x)Zr_(2+x)O_(7+x/2))因其低热导率和良好的高温相稳定性被视为新一代热障涂层候选材料。鉴于稀土锆酸盐性能具有强的可设计性,本文从合金化设计思路出发,围绕力学、热物理和抗腐蚀性能综述了稀土锆酸盐涂层常规合金化和高熵化改性的国内外研究进展,并基于当前研究不足对后续工作提出展望。

关键词：热障涂层稀土锆酸盐合金化高熵化

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基于实例分割与光流的动态环境SLAM

兵工学报 2024年第1期45卷 156-165页

作者：岳胜哲王正杰北京理工大学机电学院北京100081

针对传统语义实时定位与建图(Semantic real-time Localization and Mappling,SLAM)算法在动态环境下剔除特征点过多、造成定位精度降低的问题,提出一种基于实例分割与光流的视觉语义SLAM算法。算法使用Mask R-CNN网络对图像中的潜在动... 详细信息

针对传统语义实时定位与建图(Semantic real-time Localization and Mappling,SLAM)算法在动态环境下剔除特征点过多、造成定位精度降低的问题,提出一种基于实例分割与光流的视觉语义SLAM算法。算法使用Mask R-CNN网络对图像中的潜在动态物体进行实例级别的分割,同时在光流线程中对动态物体进行识别并剔除,随后使用剩余的静态光流点与静态特征点联合优化定位,实现语义信息与光流信息的充分融合利用。使用公开数据集测试和地面无人平台实验对所提方法进行验证。实验结果表明,在TUM数据集下,新方法的定位均值误差相比ORB-SLAM2平均提高75%,相比Dyna-SLAM平均提高8.5%。

关键词：动态环境光流法实例分割语义SLAM

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方形容器内掺氢天然气爆炸抑制实验研究

清华大学学报（自然科学版） 2024年第6期64卷 953-958页

作者：李满厚汲世杰合肥工业大学土木与水利工程学院合肥230009 安徽省氢安全国际联合研究中心合肥230009

为探究掺氢天然气在方形受限空间中的爆炸特性及七氟丙烷/二氧化碳对其爆炸抑制作用,在0.5 m×0.5 m×0.5 m的方形爆炸容器中进行掺氢天然气抑爆实验研究。首先进行掺氢体积分数0%~50%的掺氢天然气爆炸特性研究,结果表明:随着掺氢比例增... 详细信息

为探究掺氢天然气在方形受限空间中的爆炸特性及七氟丙烷/二氧化碳对其爆炸抑制作用,在0.5 m×0.5 m×0.5 m的方形爆炸容器中进行掺氢天然气抑爆实验研究。首先进行掺氢体积分数0%~50%的掺氢天然气爆炸特性研究,结果表明:随着掺氢比例增大,最大爆炸超压和火焰传播速度都呈现上升趋势。随后在甲烷中掺入50%体积分数氢气开展二氧化碳或七氟丙烷抑爆实验,分析了最大爆炸超压、达到最大爆炸超压延迟时间、火焰传播速度等关键爆炸参数在不同抑爆剂体积分数下的演变规律。结果表明:随着抑爆剂体积分数增加,最大爆炸超压快速衰减,达到最大爆炸超压延迟时间延长。高速图像采集结果表明:火焰面拉伸明显,球形火焰传播速度显著减小。选取两种抑爆剂的不同体积分数下抑爆参数值进行对比,发现在二氧化碳体积分数是七氟丙烷2倍情况下,二者对最大爆炸超压的抑制效果相当;在10%体积分数七氟丙烷和20%体积分数二氧化碳作用下均可达到完全抑制,最大爆炸超压分别下降了98.0%和94.4%。两种抑爆剂都具有物理和化学抑爆作用,但七氟丙烷的抑爆效果明显优于二氧化碳。

关键词：掺氢天然气七氟丙烷二氧化碳掺氢比例抑爆

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刚性薄平板绕流特性的数值模拟

哈尔滨工程大学学报 2024年第4期45卷 699-708页

作者：蔚杰武建军兰州大学土木工程与力学学院甘肃兰州730000

为了揭示雷诺数、来流剪切参数对平板尾流涡街演化过程以及平板阻力特性的影响规律,本文基于浸没边界-格子Boltzmann方法建立了刚性薄平板绕流模型,并在雷诺数为100~1200内,对不同雷诺数与来流剪切参数下的刚性薄平板绕流问题进行数值... 详细信息

为了揭示雷诺数、来流剪切参数对平板尾流涡街演化过程以及平板阻力特性的影响规律,本文基于浸没边界-格子Boltzmann方法建立了刚性薄平板绕流模型,并在雷诺数为100~1200内,对不同雷诺数与来流剪切参数下的刚性薄平板绕流问题进行数值模拟。分别研究了平板尾流区沿流向的2次失稳跃迁过程以及平板流向载荷随来流剪切参数的变化及其对雷诺数的依赖性,并对其机理进行了讨论。研究表明:随着流场剪切参数的增加,平板近尾流经过数次准周期分岔过程进入了由大尺度涡结构所主导的混沌状态,进一步诱发了低频、混沌的结构阻力;雷诺数越大,向混沌特征流向载荷转变所需的临界剪切参数越小。

关键词：雷诺数来流剪切参数浸没边界-格子Boltzmann方法刚性薄平板尾流失稳分岔阻力