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成像参数对大深度物体聚焦形貌恢复的影响

光学学报 2024年第8期44卷 150-159页

作者：夏晓华曹雨松向浩鸣袁述皓葛兆凯长安大学工程机械学院陕西西安710064

为探究成像参数对大深度物体聚焦形貌恢复精度的影响规律,明确实际应用中聚焦形貌恢复重建精度不满足要求时成像系统的改进措施,在构建聚焦形貌恢复三维重建精度评价指标的基础上,利用正交实验确定成像参数对聚焦形貌恢复精度影响的主... 详细信息

为探究成像参数对大深度物体聚焦形貌恢复精度的影响规律,明确实际应用中聚焦形貌恢复重建精度不满足要求时成像系统的改进措施,在构建聚焦形貌恢复三维重建精度评价指标的基础上,利用正交实验确定成像参数对聚焦形貌恢复精度影响的主次顺序,重点分析主要和次主要参数对重建精度的影响规律,并揭示最佳成像参数随多聚焦图像采样间距的变化关系。考虑到成像参数的变化实际通过改变系统景深影响聚焦形貌恢复精度,建立了多聚焦图像采样间距与最佳景深之间的经验公式,为系统成像参数的设定提供了理论依据。实验结果表明:焦距和F数是聚焦形貌恢复的主要和次主要影响参数,在给定多聚焦图像采样间距下存在使重建精度最高的最佳焦距和最佳F数,且随着采样间距减小,最佳焦距增大,最佳F数减小;多聚焦图像采样间距与最佳景深之间的经验公式拟合准确率为97.28%,验证准确率为94.76%,可用于最佳景深的计算;采用最佳景深能够显著提升聚焦形貌恢复精度,为大深度物体聚焦形貌恢复精度的提升提供了新途径。

关键词：机器视觉聚焦形貌恢复成像参数大深度物体重建精度

基于NSGA-Ⅱ算法的GIS隔离开关盆式绝缘子电场分布和机械性能综合优化

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高电压技术 2024年

作者：张维凯孙强葛延鹏甲宗庆谭文高文胜山东泰开高压开关有限公司清华大学电机工程与应用电子技术系

为提高高压GIS隔离开关内盆式绝缘子的绝缘性能，本文对盆式绝缘子的结构设计进行了优化。首先基于有限元仿真分析了原结构下盆式绝缘子周围的电场分布情况和盆体的机械性能，基于贝塞尔曲线下的伯恩斯坦多项式对盆式绝缘子的凹面和凸... 详细信息

为提高高压GIS隔离开关内盆式绝缘子的绝缘性能，本文对盆式绝缘子的结构设计进行了优化。首先基于有限元仿真分析了原结构下盆式绝缘子周围的电场分布情况和盆体的机械性能，基于贝塞尔曲线下的伯恩斯坦多项式对盆式绝缘子的凹面和凸面形状进行了参数化重构，进而构建了考虑机械强度和电场分布的双目标优化模型，并基于非支配排序多目标遗传算法(NSGA-Ⅱ)实现了盆式绝缘子的结构优化，得到了盆式绝缘子在不同机械强度指标下的最优电场分布及对应结构。最终实现优化后的盆式绝缘子凹面和凸面的沿面场强最大值和盆体的最大应力值均在许用值内，凹面和凸面的最大场强相比于原结构分别下降11.63%和12.87%，此时机械性能裕度为1.11，相比于原结构仅下降了2.93%。该优化方法可在满足绝缘子机械强度的基础上有效改善绝缘子表面电场分布，对隔离开关内盆式绝缘子的结构优化设计具有重要意义。

关键词：盆式绝缘子有限元法电场分布机械强度多目标优化 NSGA-Ⅱ算法

绣球花状ZnIn_(2)S_(4)/CoWO_(4)S型异质结的构建及可见光催化产氢性能

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高等学校化学学报 2024年第5期45卷 81-91页

作者：赵玉彤王仕凯赵福萍陈志合赵丽杰张大凤葛博蒲锡鹏聊城大学材料科学与工程学院聊城252059

通过合理设计异质结结构来加速光催化产氢反应在高效光催化材料的开发中发挥着不可或缺的作用.ZnIn_(2)S_(4)(ZIS)由于其优异的光电性能和较负的导带位置,在光催化产氢领域受到了广泛关注,但其仍存在严重的光生载流子复合和团聚问题.为... 详细信息

通过合理设计异质结结构来加速光催化产氢反应在高效光催化材料的开发中发挥着不可或缺的作用.ZnIn_(2)S_(4)(ZIS)由于其优异的光电性能和较负的导带位置,在光催化产氢领域受到了广泛关注,但其仍存在严重的光生载流子复合和团聚问题.为此,首先通过理论计算预测了ZnIn_(2)S_(4)/CoWO_(4)(ZIS/CWO)S型异质结的能带结构及电子转移路径,并通过电子局域函数和电荷密度差分确定了异质结界面处的电子交换.随后,采用超声-搅拌-煅烧法将CWO纳米颗粒分散并负载到ZIS花球表面,获得了绣球花状ZIS/CWOS型异质结光催化剂.由于ZIS与CWO之间紧密的界面以及形成的内部电场,致使ZIS/CWOS型异质结的光生电子-空穴对得到了有效分离,进而提高了光催化产氢效率.同时,实验结果确定了S型异质结的形成和载流子的传输路径,揭示了光催化反应机理.

关键词：光催化产氢 S型异质结 ZnIn_(2)S_(4) CoWO_(4) 理论计算

基于滑模同步控制的履带式作业机全向调平系统研究

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农业机械学报 2024年第4期55卷 394-401页

作者：汪若尘苏兆睿丁仁凯孙泽宇蒋俞郭中阳江苏大学汽车与交通工程学院镇江212013 江苏大学汽车工程研究院镇江212013 江苏大学农业工程学院镇江212013 江苏超力电器有限公司镇江212300

针对现有丘陵山区履带式作业机底盘大坡地作业时易侧翻、安全性差的问题,基于“三层车架”式丘陵山区履带式作业机结构方案,设计了一种互联式全向液压调平系统,提出了基于扰动观测器的滑模同步控制方法,降低了单液压缸位置误差以及双液... 详细信息

针对现有丘陵山区履带式作业机底盘大坡地作业时易侧翻、安全性差的问题,基于“三层车架”式丘陵山区履带式作业机结构方案,设计了一种互联式全向液压调平系统,提出了基于扰动观测器的滑模同步控制方法,降低了单液压缸位置误差以及双液压缸同步误差。AMEsim-Simulink联合仿真结果表明:基于滑模同步位置控制的履带式作业机全向调平系统优于传统PID控制,全向调平中20°横向调平时间减小1.6 s,25°纵向调平时间减小1.8 s,上升时间平均缩短21.8%,调平时间平均缩短35.5%,同步位置控制误差保持在±6×10^(-4) m内。在此基础上,对3层车架式丘陵山区履带式作业机样机进行了实机测试,其中全向调平机身倾角平均误差为2.55%,液压缸平均同步误差为8.2%,测试结果验证了履带式作业机全向调平系统的可行性与优越性。

关键词：丘陵山区履带式作业机全向调平扰动观测器滑模同步控制位置控制

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基于混合自适应选择模型的燃气轮机建模

中国电机工程学报 2024年第7期44卷 2737-2747,I0019页

作者：张宝凯中国大唐集团科学技术研究总院有限公司华东电力试验研究院安徽省合肥市230031

单轴燃气轮机联合循环机组作为参与电网调峰谷、调频的重要装备,其运行性能直接关系到电网安全。为提高电网可靠性,该文提出一种基于混合形式自适应选择算法模型(hybrid-form adaptive selection algorithm model,HASAM)。首先,结合厂... 详细信息

单轴燃气轮机联合循环机组作为参与电网调峰谷、调频的重要装备,其运行性能直接关系到电网安全。为提高电网可靠性,该文提出一种基于混合形式自适应选择算法模型(hybrid-form adaptive selection algorithm model,HASAM)。首先,结合厂家控制策略组态逻辑与偏互信息确定与燃机计算功率相关的变量作为建模对象;然后,利用量子粒子群QPSO辨识模型、深度置信网络DBN算法以及ELMAN算法构建子模型;最后,针对不同工况,结合QPSO优化的DBN分类模型自适应选择子模型进行燃机计算功率预测。基于9E燃气轮机工况数据验证结果表明,提出的算法能够准确的预测燃气轮机计算功率。

关键词：数据驱动燃气轮机自适应选择预测

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农林保水剂效果评价及其环境风险探讨

中国农业科学 2024年第6期57卷 1117-1136页

作者：王小彬闫湘李秀英孙兆凯涂成中国农业科学院农业资源与农业区划研究所

从我国“七五”计划旱农科研项目以来，农林保水剂作为抗旱保水产品受到关注。《农林保水剂》（NY 886）农业行业标准2004年颁布，2010、2016和2022年3次修改，但至今缺乏相关配套的田间试验效果评价体系，极大影响其推广应用。本文结... 详细信息

从我国“七五”计划旱农科研项目以来，农林保水剂作为抗旱保水产品受到关注。《农林保水剂》（NY 886）农业行业标准2004年颁布，2010、2016和2022年3次修改，但至今缺乏相关配套的田间试验效果评价体系，极大影响其推广应用。本文结合国内外30多年来的相关研发与应用文献分析，针对农林保水剂应用对土壤保水、作物用水、作物产量及其环境影响等效果进行综述研究，结果表明：（1）保水剂适用于改善土壤蓄水保水性能，对旱作地区作物抗旱保苗、节水增产和水分利用效率（WUE）提高有积极影响，尤其是在砂质土壤上。（2）提出农林保水剂效果评价指标，主要包括土壤贮水量、作物耗水量、作物产量及其WUE等指标，以适用于农林保水剂产品的田间试验效果评价。（3）根据农林保水剂对作物产量增减不一和增产与收益不统一等现象，提出农林保水剂应用需要制定相应的技术规程，明确作物适宜的保水剂类型及其施用方式和用量。（4）农林保水剂产品（以聚丙烯酰胺（PAM）和聚丙烯酸（PAA）型材料为主）的环境安全性主要涉及残留单体（丙烯酰胺（AM）和丙烯酸（AA））的生物毒性，以及材料的降解性等。市场上部分PAM和PAA相关产品分别存在残留AM和AA单体含量超标风险，超标率约占22%—100%。研究指出生物质类等天然聚合物类材料是农林保水剂发展方向。研究结果对农林保水剂效果评价标准的制定提供参考。建议相关部门对于PAM和PAA型农林保水剂产品加强残留单体检测及其残留单体的环境安全阈值的研究，并对产品的生物降解性指标与土壤生态环境的安全性的关联性进行探讨，以期为农林保水剂产品的环境安全性提供保障。

关键词：农林保水剂土壤含水量作物耗水量水分利用效率环境安全风险

基于高分二号遥感影像的露天灰岩矿区裸岩提取方法

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地球科学 2024年第4期49卷 1541-1554页

作者：袁凯李行刘瑞峰张连蓬张启华曹兆峰王云凯江苏师范大学地理测绘与城乡规划学院江苏徐州221116 山东省国土空间生态修复中心山东济南250014 江苏省地质测绘院江苏南京211102

为了高效、准确地从高分辨率遥感影像中提取裸岩,利用国产高分二号(GF-2)影像数据,通过构建斜率差异裸岩指数模型(slope difference bare rock index,简称SDBRI)和裸岩阴影指数模型(bare rock shadow index,简称BRSI),提出了亚米级高分... 详细信息

为了高效、准确地从高分辨率遥感影像中提取裸岩,利用国产高分二号(GF-2)影像数据,通过构建斜率差异裸岩指数模型(slope difference bare rock index,简称SDBRI)和裸岩阴影指数模型(bare rock shadow index,简称BRSI),提出了亚米级高分影像的露天矿区裸岩提取技术方案.以青州市南部山区为试验区对此方法进行检验,结果表明:在SDBRI指数图像中,裸岩能够与周边植被较好区分,裸岩与其他地物的可分性显著高于NDVI、CRI1、CRI2等指数模型;以基于谷歌地球高清影像的目视解译结果作为验证数据进行精度评估,交并比(IoU)指标达到91%左右.此方法能够满足基于国产高分影像数据进行大范围矿区裸岩制图的需求,可以为矿山环境的遥感监测提供技术支持,具有较强的实践价值.

关键词：高分二号亚米级高分影像露天矿区指数模型裸岩提取遥感

金属干扰环境下矿井瞬变电磁有限元正演模拟研究

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煤炭学报 2024年

作者：朱姣姜志海殷长春邱长凯李毛飞高兆丰中国矿业大学资源与地球科学学院吉林大学地球探测科学与技术学院中国地质调查局发展研究中心

金属干扰一直以来都是影响矿井瞬变电磁探测数据可靠性的关键因素之一。不仅给数据解释带来误判、错判，甚至导致接收信号彻底无效，因此系统研究金属环境下的瞬变电磁响应特征至关重要。因此可采用三维矢量有限元法实现金属干扰环境下... 详细信息

金属干扰一直以来都是影响矿井瞬变电磁探测数据可靠性的关键因素之一。不仅给数据解释带来误判、错判，甚至导致接收信号彻底无效，因此系统研究金属环境下的瞬变电磁响应特征至关重要。因此可采用三维矢量有限元法实现金属干扰环境下的瞬变电磁正演模拟。利用精细化四面体网格对全空间计算区域进行空间离散，同时引入二阶后退欧拉时间离散格式，将直接求解器MUMPS用于线性方程的求解，最终获得高精度的数值解。在验证算法精度的基础上给出金属干扰环境下的矿井瞬变电磁响应，证明非结构有限元法对交界面电阻率差异巨大、磁导率参数较大的含金属模型依然能够进行较好的模拟。为系统分析金属干扰环境下瞬变电磁响应规律，设计切合实际尺寸的典型块状金属和金属工字钢模型。以精细化四面体网格拟合金属模型界面并提取数值模型的电磁扩散剖面，分析金属体与接收线圈距离及金属体尺寸对响应信号的影响。非结构有限元法数值模拟结果表明：巷道内金属的存在使得电磁场信号产生畸变，感应电动势曲线在晚延时产生异常高值。并且金属体尺寸越大、距离越近，则感应电动势响应幅值更大、影响范围越广，甚至淹没目标含水地质体的信号。可移动的块状金属与连续的工字钢在响应特征上具有相似的规律，因此在工程实践中可通过调整距离等方式对其处理。

关键词：矿井瞬变电磁法金属干扰三维正演模拟矢量有限元全空间

基于多变量时空融合网络的风机数据缺失值插补研究

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自动化学报 2024年第6期50卷 1171-1184页

作者：詹兆康胡旭光赵浩然张思琪张峻凯马大中东北大学信息科学与工程学院沈阳110819 山东大学电气工程学院济南250100

风电场数据的完整性会因恶劣天气、输入信号丢失、传感器故障等原因遭到破坏,而大面积的数据缺失将给风机设备的运行和维护带来严峻考验.因此,提出一个多变量时空融合网络(Multivariate spatiotemporal integration network,MSIN)来解... 详细信息

风电场数据的完整性会因恶劣天气、输入信号丢失、传感器故障等原因遭到破坏,而大面积的数据缺失将给风机设备的运行和维护带来严峻考验.因此,提出一个多变量时空融合网络(Multivariate spatiotemporal integration network,MSIN)来解决缺失数据问题.首先,提出包含缺失值定位−指引机制的MSIN结构,揭示缺失部分数据的潜在信息,确保插补数据符合真实分布.其次,在网络中设计多视角时空卷积模块,捕捉同一风机多个变量与多个风机同一变量之间的局部空间和全局时间相关性,用于提高插补数据的真实性.接着,提出网络实时自更新机制,根据风电场实时变化情况实现在线调整,能够提升网络泛化能力,由此弥补重新训练模型的时间和空间成本高的缺陷.最后,通过真实的风机数据验证所提网络的有效性和优越性.相关分析结果表明,相较于MissForest等传统数据插补方法的插补性能,平均绝对误差(Mean absolute error,MAE)、平均绝对百分比误差(Mean absolute percentage error,MAPE)和均方根误差(Root mean square error,RMSE)分别下降18.54%、41.00%和3.15%以上.

关键词：风机数据数据插补时空特征生成对抗网络

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