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基于图像内凹度的矿井外因火灾识别及抗干扰方法

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煤炭学报 2024年第7期49卷 3253-3264页

作者：孙继平李小伟中国矿业大学(北京)人工智能学院北京100083

尽早发现矿井火灾并处置,可避免或减少人员伤亡和财产损失及次生事故的发生。井下没有日光、月光、星光及闪电等自然光源,影响矿井火灾图像识别的主要是矿井光源。圆形度能够排除圆形光源的干扰,但难以排除非圆形光源的干扰。矩形度能... 详细信息

尽早发现矿井火灾并处置,可避免或减少人员伤亡和财产损失及次生事故的发生。井下没有日光、月光、星光及闪电等自然光源,影响矿井火灾图像识别的主要是矿井光源。圆形度能够排除圆形光源的干扰,但难以排除非圆形光源的干扰。矩形度能够排除矩形光源的干扰,但难以排除非矩形光源的干扰。在工程实际中,因摄像机的拍摄角度不同,矿井光源图像会出现变形,无法呈现理想的规则形状,使用圆形度和矩形度算法难以排除矿井光源的干扰。揭示了火焰图像轮廓外接图面积明显大于其图像实际面积,圆形灯、长方形灯和正方形灯等矿井实际光源图像轮廓外接图面积近似等于其光源图像实际面积等特点。提出基于图像内凹度的矿井火灾识别及抗干扰方法,计算目标图像面积与图像轮廓外接图面积的比值(即图像内凹度),根据火焰图像内凹度数值较小,而矿井光源图像内凹度数值较大,区分火焰与矿井光源。提出的内凹度方法不受摄像机距检测目标距离和图像大小、摄像机安装位置和摄像机拍摄检测目标的角度、矿井光源形状等影响,适应性强,识别准确率高。实验表明,内凹度识别方法计算得到的矿井干扰光源减去火焰图像平均差值最大,波动最小,区分度最好,受摄像机拍摄角度及距离影响最小,抗干扰能力最强,准确率为91.6%。矩形度识别方法计算得到的矿井干扰光源减去火焰图像平均差值较大,波动较小,区分度较好,受摄像机拍摄角度及距离影响较小,抗干扰能力一般,准确率为72.5%。圆形度识别方法计算得到的矿井干扰光源减去火焰图像平均差值最小,波动最大,区分度最差,受摄像机拍摄距离影响较小,受摄像机拍摄角度影响大,抗干扰能力最差,准确率为12.0%。因此,提出的内凹度识别方法,优于矩形度和圆形度,区分度最好,受摄像机拍摄角度及距离影响最小,抗干扰能力最强。

关键词：矿井火灾图像内凹度图像轮廓外接图面积火灾监测图像识别

RPC应力-应变曲线系数与塑性损伤因子无量纲化计算模型研究

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工程力学 2024年第5期41卷 120-133页

作者：卜良桃刘港平湖南大学土木工程学院湖南长沙410082

为了方便活性粉末混凝土(Reactive Powder Concrete,RPC)等效矩形应力图系数与塑性损伤因子的计算与取值,对RPC应力-应变曲线系数与塑性损伤因子的计算模型进行了理论研究。通过对现有的计算方法进行无量纲化转化,推导了决定计算模型的... 详细信息

为了方便活性粉末混凝土(Reactive Powder Concrete,RPC)等效矩形应力图系数与塑性损伤因子的计算与取值,对RPC应力-应变曲线系数与塑性损伤因子的计算模型进行了理论研究。通过对现有的计算方法进行无量纲化转化,推导了决定计算模型的四个原函数条件;对一个实际的应力-应变关系进行了计算,将得到的结果进行了分析;并对受弯矩形梁非极限状态下截面内力和力矩的推定计算进行了演示。针对应力-应变关系式含有非整次有理分式的情况提出了曲线拟合方法;研究了拟合次数、拟合区间和拟合函数类型对拟合精度与稳定性的影响。比较了4种典型的RPC本构模型在同种材料下的应力-应变曲线系数与损伤因子取值模型曲线,结果显示:拟合曲线得到的取值模型与其他原始曲线得到的取值模型在曲线上具有较高的相似度,证明了曲线拟合方法的准确可靠性;最后给出了一种RPC受压应力-应变曲线系数与塑性损伤因子无量纲化取值模型。

关键词：活性粉末混凝土应力-应变曲线系数等效矩形应力图系数塑性损伤因子曲线拟合方法

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基于机器学习的奶牛饲料消耗状态预测模型

农业工程学报 2024年第9期40卷 164-172页

作者：张博罗维平武汉纺织大学机械工程与自动化学院武汉430200 湖北省数字化纺织装备重点实验室武汉430200

饲料作为奶牛重要的营养来源,预测饲料消耗状态对于保障奶牛的健康和提高生产管理效率具有重要意义。然而,由于饲料消耗状态数据呈现出非线性和非平稳的特点,导致预测精度较低。为解决此问题,该研究基于经验模态分解(empirical mode dec... 详细信息

饲料作为奶牛重要的营养来源,预测饲料消耗状态对于保障奶牛的健康和提高生产管理效率具有重要意义。然而,由于饲料消耗状态数据呈现出非线性和非平稳的特点,导致预测精度较低。为解决此问题,该研究基于经验模态分解(empirical mode decomposition,EMD)和长短期记忆网络(long short-term memory,LSTM),提出了组合改进的自适应噪声完全集成经验模态分解(improved complete ensemble empirical mode decomposition with adaptive noise,ICEEMDAN)、随机森林(random forest,RF)与改进的LSTM(improved LSTM,ILSTM)的模型,即ICEEMDANRF-ILSTM,来预测饲料消耗状态。其通过调整遗忘门的输出值范围以增强模型的特征学习能力。首先,使用ICEEMDAN对饲料消耗状态数据进行分解,得到多个相对平稳的分量。其次,考虑到每个分量具有不同的特性,采用不同的方法来建模不同的分量,以进一步提升预测效果。具体而言,为了提升模型的精度以及泛化能力,使用RF建模频率最高的分量;同时,使用ILSTM建模其余分量,以捕获序列数据中的长期依赖性。最后,将所有分量的预测结果相加得到最终的预测结果。基于自建数据集的试验结果表明,ICEEMDAN-RF-ILSTM对于饲料消耗状态预测具有较高的准确度,其决定系数R2、平均绝对百分比误差与均方根误差分别为0.993、2.576%和0.596%,表明其能有效预测饲料消耗状态,同时其性能优于ICEEMDAN-LSTM模型。该研究为评估饲料消耗状态提供了可行的方法,可为制定调度决策提供了科学的技术支持,并为牧业智能化建设提供借鉴。

关键词：机器学习饲料状态预测 ICEEMDAN 长短期记忆网络奶牛

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数据驱动的结构分析与设计专题序

力学学报 2024年第7期56卷 1838-1839页

作者：郭旭廉艳平大连理工大学工业装备结构分析优化与CAE软件全国重点实验辽宁大连116024 北京理工大学先进结构技术研究院北京100081

人工智能是新一轮科技革命和产业变革的重要驱动力量,数据驱动计算力学在此背景下应运而生并已成为新时代力学领域的重要研究方向之一.近年来,该新兴领域研究在我国呈现出了快速发展的喜人态势,从事相关研究的学者人数快速增加.国家相... 详细信息

人工智能是新一轮科技革命和产业变革的重要驱动力量,数据驱动计算力学在此背景下应运而生并已成为新时代力学领域的重要研究方向之一.近年来,该新兴领域研究在我国呈现出了快速发展的喜人态势,从事相关研究的学者人数快速增加.国家相关部委先后设立了各个层面的研究计划,以大力支持这一新兴方向研究并培育高水平的研究队伍.事实上,数据驱动计算力学作为数据科学、人工智能与力学学科交叉的重要方向,不仅蕴含众多极具牵引性的基础科学问题,而且有望催生出一系列能够在航空航天、机械制造、先进材料、生物医疗等领域发挥重要作用且具有颠覆性的关键技术,以支撑国家重点工程建设和重大装备研制.

关键词：国家相关部委产业变革数据驱动计算力学人工智能机械制造生物医疗航空航天

水泥分解炉SNCR脱硝系统的深度强化学习多目标优化控制研究

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中国电机工程学报 2024年第12期44卷 4815-4825,I0017页

作者：刘定平吴泽豪广东省能源高效低污染转化工程技术研究中心(华南理工大学) 广东省广州市510640

选择性非催化还原(selective non-catalytic reduction,SNCR)脱硝过程的工艺参数优化可以有效减少水泥分解炉NO_(x)排放和脱硝运行成本。以某水泥分解炉为研究对象,建立基于LightGBM的NO_(x)浓度预测模型,以脱硝成本和NO_(x)浓度最小化... 详细信息

选择性非催化还原(selective non-catalytic reduction,SNCR)脱硝过程的工艺参数优化可以有效减少水泥分解炉NO_(x)排放和脱硝运行成本。以某水泥分解炉为研究对象,建立基于LightGBM的NO_(x)浓度预测模型,以脱硝成本和NO_(x)浓度最小化为优化目标,采用深度确定性策略梯度(deep deterministic policy gradient,DDPG)算法对水泥分解炉掺烧污泥协同SNCR脱硝过程的相关工艺参数进行优化控制建模。结果表明,NO_(x)浓度预测模型均方根误差(root mean squared error,RMSE)为6.8,平均绝对百分比误差(mean absolute percentage error,MAPE)为3.48%;采用DDPG算法可以对相关工艺参数进行优化,喷氨量和污泥掺烧量分别为427.87 L/h和9.78 t/h时,NO_(x)排放浓度为225.99 mg/(Nm^(3)),脱硝运行成本为1 747.8元/h。该优化结果与其他优化算法结果和常规工况对比,NO_(x)排放浓度和脱硝运行成本均呈现不同程度下降;对模型进行仿真及效果验证可知,所建立模型能输出合理的喷氨量和污泥掺烧量组合,减少SNCR出口NO_(x)浓度波动,有效降低NO_(x)排放浓度和脱硝成本,可实现对SNCR脱硝系统的多目标优化控制。该结果可为基于智能算法的水泥分解炉SNCR脱硝的多目标优化控制设计提供一定参考。

关键词：喷氨污泥掺烧选择性非催化还原优化控制 LightGBM 强化学习深度确定性策略梯度

时变通信约束下航天器绕飞的高阶全驱预测控制方法

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航空学报 2024年第1期45卷 40-50页

作者：张大蔚刘国平哈尔滨工业大学控制理论与制导技术研究中心哈尔滨150001 南方科技大学控制科学与技术研究中心深圳518055

针对视线坐标系下具有时变通信约束的航天器绕飞问题,提出了一种高阶全驱(HOFA)预测控制方法以实现绕飞任务并主动补偿服务航天器与跟踪与数据中继卫星系统间的时变通信延迟和数据丢包。首先,在视线坐标系下引入了一个非线性高阶全驱系... 详细信息

针对视线坐标系下具有时变通信约束的航天器绕飞问题,提出了一种高阶全驱(HOFA)预测控制方法以实现绕飞任务并主动补偿服务航天器与跟踪与数据中继卫星系统间的时变通信延迟和数据丢包。首先,在视线坐标系下引入了一个非线性高阶全驱系统模型来描述航天器绕飞的相对动力学模型,并将所提出的绕飞任务转换为非线性高阶全驱系统的跟踪控制问题。其次,利用全驱特性抵消系统中的非线性,从而构建一个线性高阶全驱(LIHOFA)系统。然后,应用丢番图方程建立一个增量线性高阶全驱预测模型以代替传统的降阶预测模型,进而构建多步超前预测以实现跟踪控制性能的优化和时变通信约束的补偿,从而有效地保证了绕飞任务的实现。同时,给出了一个简单的充要条件以分析闭环系统的稳定性和跟踪性能。最后,还提供了航天器在圆轨道和椭圆轨道绕飞的数值仿真以验证高阶全驱预测控制方法的可行性。

关键词：航天器绕飞非线性高阶全驱系统时变通信约束高阶全驱预测控制稳定性与跟踪性能

“主体性”和现实主义理论再探——胡风“主观战斗精神论”的文化政治

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文艺理论研究 2024年第1期44卷 103-112页

作者：王晓平同济大学外国语学院

胡风在20世纪40年代提出以“主观战斗精神”指导现实主义小说创作。目前学界主流的观点认为,这是为了追求高度的艺术真实。但若从文化政治的角度重新检视这一重要讨论,我们将发现这一文学主张包含了一个文化政治议程。胡风认为当时中国... 详细信息

胡风在20世纪40年代提出以“主观战斗精神”指导现实主义小说创作。目前学界主流的观点认为,这是为了追求高度的艺术真实。但若从文化政治的角度重新检视这一重要讨论,我们将发现这一文学主张包含了一个文化政治议程。胡风认为当时中国社会的市民阶级代表中国的先进文化,应该由其领导时代的前进方向;“革命的市民阶级”所开创的“五四”新文学的“革命传统”应该成为“民族形式”的主要内容。讨论反映了左翼内部不同派别文化主张的显著差异,也显示了当时的文化场域里的各方的竞争关系。

关键词：胡风主观战斗精神现实主义新民主主义文化政治

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银行网络结构与系统性金融风险传染

系统工程理论与实践 2024年第7期44卷 2120-2136页

作者：杨科王健辰田凤平华南理工大学经济与金融学院广州510006 中山大学国际金融学院广州510275 人工智能与数字经济广东省实验室(广州) 广州510330

随着我国银行业资金规模和成员数量的不断增加,愈发复杂的机构间关联网络逐渐成为潜在的风险传染渠道.本文采用GARCH-Copula-CoVaR模型测算了16家上市商业银行在系统性金融风险中的贡献规模,结合网络拓扑理论和滑动窗口法研究了银行网... 详细信息

随着我国银行业资金规模和成员数量的不断增加,愈发复杂的机构间关联网络逐渐成为潜在的风险传染渠道.本文采用GARCH-Copula-CoVaR模型测算了16家上市商业银行在系统性金融风险中的贡献规模,结合网络拓扑理论和滑动窗口法研究了银行网络结构特征的演化趋势,并进一步分析了银行网络结构对系统性金融风险传染的影响机制.研究结果表明:虽然银行部门“去中心化”效应愈发显著,网络稳定性和抗风险能力整体上得到改善,但仍应重视网络结构特征在系统性金融风险产生及辐射过程中起到的多重作用;处于网络中不同风险传染地位的银行同时满足宏微观审慎监管要求的难度存在较大差异,对极端风险敏感且在银行网络中扮演核心角色的银行更倾向于向整个系统输出更多风险,通常在风险传染过程中起主导作用;在危机时期,网络密度通常会出现剧烈变化,关联网络的稳定性失衡进一步加速了系统性金融风险的传染.本研究可为监管部门实时更新系统重要性银行名单和全面监管风险传染渠道提供思路,对提升金融市场抵御风险的能力以及防范和化解系统性风险等方面都具有重要的现实意义.

关键词：银行网络结构系统性金融风险影响机制

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多类型顾客反馈排队系统最优动态策略研究

系统工程理论与实践 2024年第7期44卷 2352-2361页

作者：苏炎李俊平余义南京邮电大学管理学院南京210003 广东科技学院东莞523083 中南大学数学与统计学院长沙410083

本文在系统缓冲区有限的情况下,研究了一类具有多顾客类型反馈排队系统的最优准入控制和动态定价策略问题.假设顾客到达系统是一个泊松流,顾客的服务时间服从指数分布,顾客类型由不同净利润值决定.在系统平均净利润最大化目标下,从策略... 详细信息

本文在系统缓冲区有限的情况下,研究了一类具有多顾客类型反馈排队系统的最优准入控制和动态定价策略问题.假设顾客到达系统是一个泊松流,顾客的服务时间服从指数分布,顾客类型由不同净利润值决定.在系统平均净利润最大化目标下,从策略结构角度,本文证明了准入控制最优阈值型策略的存在性、最优单调价格策略的存在性,给出了单服务员、无等待费用情形下系统有利可图的一个充要条件以及一些相关性质.此外,从计算角度,本文还基于模型的特殊结构提出了一个有效的倒向迭代算法.最后,本文利用多个数值实验验证所得结果,观察不同调控方式最优利润值的差异性,并在计算效率上与经典策略迭代算法进行比较.

关键词：反馈排队系统多类型顾客阈值型策略单调价格倒向迭代算法