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基于深度学习的盾构机土舱压力场预测方法

岩土工程学报 2024年第2期46卷 307-315页

作者：张超朱闽湘郎志雄陈仁朋程红战湖南大学土木工程学院湖南长沙410082 湖南大学地下空间开发先进技术研究中心湖南长沙410082 建筑安全与节能教育部重点实验室湖南长沙410082

土舱压力是盾构机受力状态和掌子面稳定等核心问题中的关键因素。土舱压力具有显著的空间变异性,其形成演化机制源于装备与岩土之间的复杂耦合作用,与地质特征、掘进参数等多源参数相关。然而,现有土舱压力预测方法一般未考虑空间分布... 详细信息

土舱压力是盾构机受力状态和掌子面稳定等核心问题中的关键因素。土舱压力具有显著的空间变异性,其形成演化机制源于装备与岩土之间的复杂耦合作用,与地质特征、掘进参数等多源参数相关。然而,现有土舱压力预测方法一般未考虑空间分布特征或地质参数影响。针对该问题,提出了一种基于空间分布物理特征函数导引深度学习的盾构机土舱压力场预测方法。该方法构建物理特征函数用于解耦土舱压力空间分布特征,采用卷积神经网络和门控循环单元分别提取多源参数历史信息的空间特征和特征系数的时序特征,结合多源参数实时信息对特征系数进行预测,从而实现土舱压力场的预测。以长沙地铁四号线某区段为案例,利用该方法准确预测了土舱压力空间分布实测数据,准确率高达0.98,验证了所提方法的有效性。敏感性分析表明,不同地层中土舱压力空间分布特征系数的主要敏感参数基本一致,但其敏感度随地层地质条件的变化规律差异显著,可为复杂地层盾构机土舱压力精细化调控提供参考。

关键词：土舱压力场卷积神经网络门控循环单元物理特征函数土压平衡盾构机盾构隧道

基于Transformer的高分辨率桥梁裂缝图像级联分割方法

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中国公路学报 2024年第2期37卷 65-76页

作者：褚鸿鹄袁华青龙砺芝邓露湖南大学土木工程学院湖南长沙410082 伦敦大学学院巴特莱特建筑环境学院伦敦WC1E6BT 工程结构损伤诊断湖南省重点实验室湖南长沙410082

为充分发挥Transformer模型在高分辨率桥梁裂缝图像分割上的优势,提出了一种基于Transformer和坐标注意力(Coordinate Attention,CA)机制的精细化级联分割方法(级联CATransUNet)。首先,开发了一个基于TransUNet的裂缝特征提取模块,用于... 详细信息

为充分发挥Transformer模型在高分辨率桥梁裂缝图像分割上的优势,提出了一种基于Transformer和坐标注意力(Coordinate Attention,CA)机制的精细化级联分割方法(级联CATransUNet)。首先,开发了一个基于TransUNet的裂缝特征提取模块,用于从低分辨率裂缝图像中初步提取3个尺度的粗粒度裂缝特征;其中,CA机制被引入TransUNet的跳跃连接结构,从而增强TransUNet网络对微小裂缝特征的表征。然后,基于所提取的三尺度粗粒度裂缝特征设计了2个基于物理级联结构的精细化运算模块,实现了从全局和局部2个维度依次恢复裂缝主体与边缘区域的细粒度像素特征。此外,为了充分利用多尺度特征在裂缝边界的细粒度特征表征中的优势,在训练过程中引入了一个带有主动边界回归项的多尺度级联损失。在基于无人机所采集的桥梁高分辨率裂缝图像上开展的消融性试验证明了所提出各组件的有效性。最后,在4 K分辨率的桥梁裂缝图像上开展了对比试验,结果表明:级联CATransUNet在不增加显卡内存需求的前提下,相较于此前最先进的基于传统卷积神经网络(Convolutional Neural Network,CNN)搭建的高分辨率图像精细化网络Segfix和CascadePSP,平均交并比(mean Intersection over Union,mIoU)和平均边缘精度(mean Boundary Accuracy,mBA)分别提升了5%和7%以上。采用级联CATransUNet可实现对高分辨率裂缝图像的精细化分割,为检测人员提供更加全面、准确的结构裂缝信息,从而为结构安全状况评估以及维护决策制定提供技术支撑。

关键词：桥梁工程裂缝分割 Transformer 高分辨率图像注意力机制级联运算

基于简易多重曝光融合的条纹结构光三维测量方法

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计算机集成制造系统 2024年

作者：李元亨刘少丽王砺锋胡佳北京理工大学机械与车辆学院数字化制造研究所北京理工大学唐山研究院

针对条纹结构光测量表面具有高光反射区域的物体精度差、速度慢、对硬件设备要求高等问题，提出一种简易多重曝光融合的条纹结构光三维测量方法。采用单目黑白相机和单台数字投影仪，利用投影仪R、G、B多通道合成条纹进行快速存储和传... 详细信息

针对条纹结构光测量表面具有高光反射区域的物体精度差、速度慢、对硬件设备要求高等问题，提出一种简易多重曝光融合的条纹结构光三维测量方法。采用单目黑白相机和单台数字投影仪，利用投影仪R、G、B多通道合成条纹进行快速存储和传输；提出一种高光区域提取算法对物体高光区域进行自动识别，无需对非高光区域进行后续图像融合计算；采用高动态范围（HDR）自适应快速融合算法，将不同条纹投影强度和不同相机曝光时间下采集到的物体正弦条纹照片，通过自动筛选和融合得到具有高动态范围的合成条纹图像。基于简易多重曝光融合方法搭建的测量系统结构简单、成本低、条纹投影和图像计算时间短、自动化程度高。实验结果表明，该方法可以较为精确地测量具有高光反射表面的物体，且对于不同材质的物体具有一定的普适性。

关键词：高光反射条纹结构光三维测量正弦相移图像融合

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面向废旧电缆检测的轻量化网络模型

计算机工程 2024年第8期50卷 22-30页

作者：饶日昕王怡文曾砺志童心恬赵海涛华东理工大学信息科学与工程学院上海200237 华东理工大学机械与动力工程学院上海200237

目前我国废旧电缆回收主要依靠人工分拣,存在耗时耗力、准确性低的问题。为了更好地将模型部署至小型化硬件设备并提高检测实时性,提出基于改进YOLOv5s的废旧电缆检测网络模型。首先,将主干网络中的标准卷积模块替换为轻量化的幻象(Gho... 详细信息

目前我国废旧电缆回收主要依靠人工分拣,存在耗时耗力、准确性低的问题。为了更好地将模型部署至小型化硬件设备并提高检测实时性,提出基于改进YOLOv5s的废旧电缆检测网络模型。首先,将主干网络中的标准卷积模块替换为轻量化的幻象(Ghost)模块以减小网络的复杂度,并且在快速空间金字塔池化(SPPF)模块前引入卷积块注意力模块(CBAM),提高了特征提取和融合的效率。其次,将网络中Neck部分的C3模块结合有效通道注意力模块(ECA),实现了跨通道的信息交互,提高了网络特征融合能力。最后,在损失函数的计算部分使用Wise-交并比(WIoU)作为新的边界框损失函数以提升回归效果,加快模型的收敛速度。实验结果表明:改进模型的平均检测精度为96.3%,相比单点多框检测器(SSD)提高了1.2个百分点;参数量为5.15×10^(6),相比YOLOv5s模型减少了27.0%;在小型嵌入式设备LubanCat-1上的推理速度达到8.49帧/s,具有良好的实时性,适用于废旧电缆的实时检测与分类。

关键词：废旧电缆检测 YOLOv5s模型轻量化注意力机制嵌入式设备

城市地下排水管道中燃气爆炸及气-液两相耦合作用规律

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爆炸与冲击 2024年第3期44卷 88-102页

作者：周刚孔阳崔洋洋钱新明傅砺烨张琦山东科技大学安全与环境工程学院山东青岛266590 山东科技大学矿山灾害预防控制省部共建国家重点实验室培育基地山东青岛266590 应急管理部研究中心中国煤炭工业发展研究中心北京100713 北京理工大学爆炸科学与技术国家重点实验室北京100081

为研究城市地下排水管道中燃气爆炸传播特性和气-液两相耦合作用规律,基于气-液两相流理论和计算流体力学方法,对不同水深率下的天然气/空气混合物的爆炸-加速-衰减过程进行了数值模拟。研究结果表明:当水深率小于0.7时,随着水深率的增... 详细信息

为研究城市地下排水管道中燃气爆炸传播特性和气-液两相耦合作用规律,基于气-液两相流理论和计算流体力学方法,对不同水深率下的天然气/空气混合物的爆炸-加速-衰减过程进行了数值模拟。研究结果表明:当水深率小于0.7时,随着水深率的增加,气相空间的长径比增大,燃料燃烧加剧,火焰的加速现象逐渐显著,导致峰值超压逐渐增大,超压峰值显现时间逐渐缩短,且峰值超压沿轴向的提升效果更加显著;当水深率达到0.7时,火焰在管道内的传播明显受阻,水震荡产生的波动及细水柱迅速占据了有限的气相空间,阻断了火焰的自维持传播,使得爆炸超压仅在点火源附近显现。不同水深率条件下,管道中相同区域内,同一时刻水面被扬起的高度和气相区域的速度场不同,被卷扬起的低温液体对其相邻区域的高温火焰形成降温和阻断,之后由于气体的宏观流动,与液面相邻的低温气体流动至管道内高温区域,进而造成管道内火焰温度降低,同时,水的震荡和细水柱的飞扬大大降低了爆炸超压风险。

关键词：城市排水管道天然气爆炸爆炸超压火焰熄灭

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胡底煤矿底抽巷快速掘进技术研究与应用

能源与节能 2024年第7期 222-224页

作者：郎志仁晋能控股装备制造集团胡底煤业有限公司山西沁水048214

为解决胡底煤矿高瓦斯高突出矿井采掘接替紧张的问题,开展了底抽巷快速掘进技术研究及应用工作。根据胡底煤矿的地质条件,分析了围岩破坏及稳定性的控制机理,优化了掘进支护参数,改进了掘进工艺和施工工序,在显著提升巷道掘进速度的同... 详细信息

为解决胡底煤矿高瓦斯高突出矿井采掘接替紧张的问题,开展了底抽巷快速掘进技术研究及应用工作。根据胡底煤矿的地质条件,分析了围岩破坏及稳定性的控制机理,优化了掘进支护参数,改进了掘进工艺和施工工序,在显著提升巷道掘进速度的同时保证了巷道支护的效果。现场应用结果表明,1307底抽巷月掘进效率同比提高了47%,同时巷道围岩变形得到了有效控制,对于类似采掘接替紧张的高瓦斯矿井的治理提供了参考。

关键词：高瓦斯矿井快速掘进巷道支护底抽巷

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激光-MIG复合角焊缝成形工艺研究

热加工工艺 2024年第1期53卷 29-34页

作者：郎志勇高延峰刘书健张华上海工程技术大学上海市大型构件智能制造机器人技术协同创新中心上海201620

目前,复合焊接技术研究多关注于薄板拼接焊,角焊缝焊接仍采用单热源,焊缝成形效果差。针对8 mm厚的Q235低碳钢板角焊缝,研究了激光-MIG复合焊接时,各工艺参数对角焊缝成形尺寸及熔池状态的影响。结果表明:MIG弧焊熔池飞溅较大,焊缝熔深... 详细信息

目前,复合焊接技术研究多关注于薄板拼接焊,角焊缝焊接仍采用单热源,焊缝成形效果差。针对8 mm厚的Q235低碳钢板角焊缝,研究了激光-MIG复合焊接时,各工艺参数对角焊缝成形尺寸及熔池状态的影响。结果表明:MIG弧焊熔池飞溅较大,焊缝熔深、熔宽均较小,加入激光热源后,激光对电弧有一定的稳定作用,熔深、熔宽均增大,余高减小。弧焊熔池尺寸随电流增大而增大,当激光熔池与弧焊熔池耦合较好时,有利于稳定熔池、减少飞溅;随热源间距增大,熔滴不再滴入激光作用区,耦合作用下降;随焊接速度提升,热源在单位长度焊缝作用时间变短,熔深、熔宽下降。当激光功率为1.5 kW,焊接电流为220 A,热源间距为2 mm,焊接速度为600 mm/min时,弧焊熔池与激光熔池耦合好,熔池最为稳定,焊缝成形最佳。

关键词：激光-MIG复合焊角焊缝焊缝成形熔池状态

多目标协同正弦优化算法求解分布式流水车间调度问题

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控制理论与应用 2024年第6期41卷 1029-1037页

作者：郎峻顾幸生华东理工大学能源化工过程智能制造教育部重点实验室上海200237

针对最小化最大完工时间(makespan)、总拖期以及平均空闲时间的多目标序列相关准备时间分布式流水车间调度问题,本文提出一种多目标协同正弦优化算法(MCSOA).算法主要包括4个核心阶段:在多邻域搜索阶段,提出了基于关键工厂的搜索策略,... 详细信息

针对最小化最大完工时间(makespan)、总拖期以及平均空闲时间的多目标序列相关准备时间分布式流水车间调度问题,本文提出一种多目标协同正弦优化算法(MCSOA).算法主要包括4个核心阶段:在多邻域搜索阶段,提出了基于关键工厂的搜索策略,并通过正弦优化算法控制搜索范围;在破坏重构阶段,设计了一种迭代搜索策略引导个体的进化方向,同时使用正弦优化算法平衡全局开发与局部搜索;在选择阶段,使用非支配排序与参考点的方法筛选优质解,外部档案集用于存储所有非支配解;在协同阶段,设计种群间共享与竞争机制,平衡3个目标的优化.本文通过多目标优化的均匀性、反世代距离和覆盖率3项性能指标验证算法的有效性,并使用非参数检验证明所提出的算法具有显著性优势.

关键词：多目标优化分布式流水车间调度序列相关准备时间正弦优化算法协同优化

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蛋白质修饰组学-中药作用机制研究的新途径

中国实验方剂学杂志 2024年第17期30卷 211-219页

作者：王砺寒侯静怡张晶晶杨洪军中国中医科学院医学实验中心中医药防治重大疾病基础研究北京市重点实验室北京100700 中国中医科学院中药研究所北京100700

中医药作为我国宝贵的科学遗产与文化瑰宝,承载着中华民族数千年智慧的结晶,其深厚的医学理论和丰富的实践经验在我国卫生保健事业中占据着不可替代的核心地位。面对现代医学挑战与健康需求,深入探究中药作用机制显得尤为迫切和必要。... 详细信息

中医药作为我国宝贵的科学遗产与文化瑰宝,承载着中华民族数千年智慧的结晶,其深厚的医学理论和丰富的实践经验在我国卫生保健事业中占据着不可替代的核心地位。面对现代医学挑战与健康需求,深入探究中药作用机制显得尤为迫切和必要。蛋白质翻译后修饰(PTM),作为调控蛋白质功能复杂性和多样性的核心机制,是连接内外环境刺激与机体内在生理反应的关键桥梁。同时,不同类型PTM之间可相互作用形成复杂的调控网络,符合中药多成分、多靶点的作用特点。尽管蛋白质修饰组学作为探究PTM的有效工具,近些年已经被应用于一些中药作用机制研究,但总体而言,这一领域的研究在中药学领域尚处于初步发展阶段。为此,该文首先概述了PTM的基础理论和蛋白质修饰组学的基本研究流程,继而系统回顾了蛋白质修饰组学在中药作用机制研究领域的应用现状,并针对现存研究局限性进行了深入剖析。该文旨在探寻一种基于PTM视角解析中药作用机制的创新研究范式,为未来深化理解中药作用机理提供理论依据与实践指导。

关键词：蛋白质翻译后修饰蛋白质修饰组学中药研究策略复杂作用机制解析

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