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结合LSTM-GAN和BO-LSTNet的沿海风速异常检测应用研究

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结合LSTM-GAN和BO-LSTNet的沿海风速异常检测应用研究

作者：陈旺盛南昌大学

学位级别：硕士

随着世界人口增长和各国工业化进程加速,传统的化石能源消耗不断加剧,致使能源供应和环境保护均面临严峻挑战,而风能作为一种可再生、低碳的能源形式,受到各国政府及社会的推崇。风速作为支撑风力发电的关键因素,若其出现异常,将直接影... 详细信息

随着世界人口增长和各国工业化进程加速,传统的化石能源消耗不断加剧,致使能源供应和环境保护均面临严峻挑战,而风能作为一种可再生、低碳的能源形式,受到各国政府及社会的推崇。风速作为支撑风力发电的关键因素,若其出现异常,将直接影响风能生产的效率和能源供应的稳定与安全,因此,对风速异常进行研究和检测显得至关重要。但是目前气象观测站所观测到的风速数据中存在一定的极端干扰噪音,使得后续异常检测模型难以学习到风速数据的正常分布;而传统的异常检测模型亦缺乏对风速数据本身的非线性、波动性等特点的考虑,且难以对风速数据中的超长时序依赖进行有效建模。针对上述问题,本文提出了一种结合数据重构、序列分解及时序预测的风速异常检测方法,完成了对某市沿海风速的异常检测,最终实验结果证明该方法在风速异常检测方面具备一定的优越性。本文的主要研究工作如下:(1)数据集处理及合并。首先,对该市的风速观测数据进行了缺失值处理,确保风速数据的完整性;其次,使用反距离权重插值法对欧洲中期天气预报中心(ECMWF)的预报数据进行站点插值,得到该市24个观测站点的ECMWF气象数值,并通过几何方法和梯度转换构造出新的气象特征,以满足后续建模需求;随后,基于皮尔逊相关系数对上述两个数据集中的风速及气象特征进行特征选择,最后筛选出相关系数大于0.1的有效特征,按照时间、站点合并为一个数据集,取名为风速数据集。(2)风速异常检测模型的构建及评估。第一,针对该市实际风速数据存在明显噪点的问题,构建融合LSTM的生成对抗网络模型(记为LSTM-GAN),并结合基于滑动窗口的自适应阈值筛选出较为明显的噪点,使用模型生成的更趋近正常数值的风速数据替换原始噪点完成数据修复,使得后续模型能够学习到正常风速的数据分布。第二,针对风速数据的波动性及非线性等特点,提出结合SSA和CEEMDAN的序列二次分解方法(记为SSA-CEEMDAN),使用SSA算法对修复后的风速数据进行序列分解,再使用CEEMDAN对SSA分解得到的残差序列展开进一步分解,在尽可能降低分解损失的情况下将原始的复杂序列分解为多个更具可预测性的子序列。第三,针对传统模型难以有效利用风速序列中超长时序信息的问题,使用基于贝叶斯优化的LSTNet模型(记为BO-LSTNet)对分解后的风速子序列分别进行预测,将结果叠加得到最终预测结果,再结合自适应阈值完成最终的异常检测工作。最后,通过与基于近似、重构、预测等方式的常见异常检测方法在真实数据集上展开对比实验,使用准确率、精确率、召回率及F1分数作为评价指标,验证本文模型的异常检测效果。结果表明,相较于其他效果最好的模型,本文模型在CS003站点的上述评价指标分别提高了8.7%、12.3%、5.4%及9.0%,验证了本文模型的优越性。最终,基于所提出的异常检测方法,依照软件工程方法进行系统的需求分析、架构设计、功能模块设计及数据库设计,完成了风速异常检测系统的开发,实现理论研究与实际应用的有机结合。

关键词：风速异常检测 LSTNet LSTM GAN 序列分解

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国内外有机农业发展趋势与战略对策思考

中国农业大学学报 2024年第6期29卷 1-7页

作者：陈源泉高旺盛中国农业大学农学院北京100193

近年来,随着人们对环境保护、生态平衡、营养健康和食品安全的日益关注,有机农业蓬勃发展,全球有机农地面积、有机产品数量及消费等呈现持续增长的趋势。在此背景下,中国有机农业近年来也呈现良好的发展势头,有机农业产地认证面积和产... 详细信息

近年来,随着人们对环境保护、生态平衡、营养健康和食品安全的日益关注,有机农业蓬勃发展,全球有机农地面积、有机产品数量及消费等呈现持续增长的趋势。在此背景下,中国有机农业近年来也呈现良好的发展势头,有机农业产地认证面积和产品认证数量不断增加。本研究在对国内外有机农业发展趋势分析的基础上,重点对国内外有机农业的产量表现、生态效益、发展潜力和技术研究现状进行了归纳总结,提出了发展有机农业6点总体认识,并从政策体系、创新体系、市场体系、宣传推广体系建设以及业态模式创新5个方面提出了促进有机农业发展的对策建议,以期对我国有机农业高质量发展提供参考。

关键词：有机农业发展趋势研究进展对策建议

基于二阶注意力的Siamese网络视觉跟踪算法

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北京航空航天大学学报 2024年第3期50卷 739-747页

作者：侯志强陈茂林马靖媛郭凡余旺盛马素刚西安邮电大学计算机学院西安710121 西安邮电大学陕西省网络数据分析与智能处理重点实验室西安710121 空军工程大学信息与导航学院西安710077

为提升基于Siamese网络视觉跟踪算法的特征表达能力和判别能力,以获得更好的跟踪性能,提出了一种轻量级的基于二阶注意力的Siamese网络视觉跟踪算法。使用轻量级VGG-Net作为Siamese网络的主干,获取目标的深度特征;在Siamese网络的末端... 详细信息

为提升基于Siamese网络视觉跟踪算法的特征表达能力和判别能力,以获得更好的跟踪性能,提出了一种轻量级的基于二阶注意力的Siamese网络视觉跟踪算法。使用轻量级VGG-Net作为Siamese网络的主干,获取目标的深度特征;在Siamese网络的末端并行使用所提残差二阶池化网络和二阶空间注意力网络,获取具有通道相关性的二阶注意力特征和具有空间相关性的二阶注意力特征;使用残差二阶通道注意力特征和二阶空间注意力特征,通过双分支响应策略实现视觉跟踪。利用GOT-10k数据集对所提算法进行端到端的训练,并在OTB100和VOT2018数据集上进行验证。实验结果表明:所提算法的跟踪性能取得了显著提升,与基准算法SiamFC相比,在OTB100数据集上,精度和成功率分别提高了0.100和0.096,在VOT2018数据集上,预期平均重叠率(EAO)提高了0.077,跟踪速度达到了48帧/s。

关键词： Siamese网络视觉跟踪残差二阶池化网络二阶空间注意力网络双分支响应策略

全国人大代表,内蒙古自治区生态环境厅党组书记、厅长王旺盛:以主力先锋姿态打赢“三北”工程攻坚战建设好祖国北疆万里绿色长城

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中国环境监察 2024年第2期40卷 33-34页

作者：王旺盛内蒙古自治区生态环境厅

从漫漫黄沙到辽阔绿洲,从“沙进人退”到“绿进沙退”,“三北”工程启动以来,内蒙古自治区累计完成建设任务1.19亿亩,占全国的25.1%,在北疆大地编织出一张巨大的生态防护网,实现了“绿带锁黄龙”的壮观景象。内蒙古横跨“三北”,境内分... 详细信息

从漫漫黄沙到辽阔绿洲,从“沙进人退”到“绿进沙退”,“三北”工程启动以来,内蒙古自治区累计完成建设任务1.19亿亩,占全国的25.1%,在北疆大地编织出一张巨大的生态防护网,实现了“绿带锁黄龙”的壮观景象。内蒙古横跨“三北”,境内分布有巴丹吉林、腾格里、乌兰布和、库布其四大沙漠和毛乌素、浑善达克、科尔沁、呼伦贝尔四大沙地,“三北”工程攻坚战三大标志性战役的主战场有“两个半”在内蒙古。党的十八大以来,习近平总书记对内蒙古生态文明建设高度重视,明确要求“筑牢我国北方重要生态安全屏障,是内蒙古必须牢记的‘国之大者’”。

关键词：生态安全屏障生态环境生态文明建设绿色长城巴丹吉林绿带防护网浑善达克

长时视觉跟踪中基于双模板Siamese结构的目标漂移判定网络

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电子与信息学报 2024年第4期46卷 1458-1467页

作者：侯志强王卓马素刚赵佳鑫余旺盛范九伦西安邮电大学计算机学院西安710121 空军工程大学信息与导航学院西安710038

在长时视觉跟踪中,大部分目标丢失判定方法需要人为确定阈值,而最优阈值的选取通常较为困难,造成长时跟踪算法的泛化能力较弱。为此,该文提出一种无需人为选取阈值的目标漂移判定网络(DNet)。该网络采用Siamese结构,利用静态模板和动态... 详细信息

在长时视觉跟踪中,大部分目标丢失判定方法需要人为确定阈值,而最优阈值的选取通常较为困难,造成长时跟踪算法的泛化能力较弱。为此,该文提出一种无需人为选取阈值的目标漂移判定网络(DNet)。该网络采用Siamese结构,利用静态模板和动态模板共同判定跟踪结果是否丢失,其中,引入动态模板有效提高算法对目标外观变化的适应能力。为了对所提目标漂移判定网络进行训练,建立了样本丰富的数据集。为验证所提网络的有效性,将该网络与基础跟踪器和重检测模块相结合,构建了一个完整的长时跟踪算法。在UAV20L, LaSOT,VOT2018-LT和VOT2020-LT等经典的视觉跟踪数据集上进行了测试,实验结果表明,相比于基础跟踪器,在UAV20L数据集上,跟踪精度和成功率分别提升了10.4%和7.5%。

关键词：长时跟踪深度学习目标漂移判定网络 Siamese结构双模板

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基于深度学习的快速长时视觉跟踪算法

北京航空航天大学学报 2024年第8期50卷 2391-2403页

作者：侯志强马靖媛韩若雪马素刚余旺盛范九伦西安邮电大学计算机学院西安710121 西安邮电大学陕西省网络数据分析与智能处理重点实验室西安710121 空军工程大学信息与导航学院西安710077

在目标尺寸变化、遮挡和出视场等复杂长时视觉跟踪环境下,现有基于深度学习的视觉跟踪算法很难对目标进行实时准确的跟踪。针对该问题,提出一种快速的长时视觉跟踪算法,该算法由一个快速短时视觉跟踪算法和一个快速全局重检测模块组成... 详细信息

在目标尺寸变化、遮挡和出视场等复杂长时视觉跟踪环境下,现有基于深度学习的视觉跟踪算法很难对目标进行实时准确的跟踪。针对该问题,提出一种快速的长时视觉跟踪算法,该算法由一个快速短时视觉跟踪算法和一个快速全局重检测模块组成。在基准算法SiamRPN中加入二阶通道与区域空间融合的注意力模块作为短时视觉跟踪算法,在保证快速性的同时,提高算法的短时视觉跟踪精确度和成功率;为使改进后的短时视觉跟踪算法具有快速的长时视觉跟踪能力,在算法中加入提出的基于模板匹配的全局重检测模块,该模块使用轻量级网络和快速的相似度判断方法,加快重检测速率。在OTB100、LaSOT、UAV20L、VOT2018-LT、VOT2020-LT等5个数据集上进行测试,实验结果表明,所提算法在长时视觉跟踪中具有优越的跟踪性能,平均速度达104帧/s。

关键词：长时视觉跟踪深度学习二阶通道注意力区域空间注意力全局重检测

基于抽水试验的多含水层水文地质参数反演及对周边环境的影响分析

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基于钢框架梁柱焊接节点超低周疲劳性能的焊接孔构造优化研究

中州建设 2024年第4期 29-30页

作者：余旺盛上海市地矿工程勘察 (集团) 有限公司上海 200072

准确的水文地质参数是进行深基坑地下水控制的关键.本文以上海市某多含水层地块为研究对象,根据现场单井和群井抽水试验数据,结合三维水文地质模型,计算并优化了多含水层水文地质参数.同时基于群井抽水试验期间的地表沉降监测数据,以及... 详细信息

准确的水文地质参数是进行深基坑地下水控制的关键.本文以上海市某多含水层地块为研究对象,根据现场单井和群井抽水试验数据,结合三维水文地质模型,计算并优化了多含水层水文地质参数.同时基于群井抽水试验期间的地表沉降监测数据,以及基坑突涌稳定性的验算结果,分析了抽水对周边环境的影响.建议结合周边环境,采用抽灌一体化施工控制周边沉降.此外,基坑突涌稳定性验算表明,拟建二层和三层地下室的基坑开挖具有突涌风险,应提前予以控制.

关键词：抽水试验多含水层水文地质参数反演

来源：博看期刊评论

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建筑结构学报 2024年第4期45卷 206-215页

作者：吴雨杭李元齐同济大学土木工程学院上海200092

强往复荷载作用可能导致钢框架梁柱节点的焊接孔处发生超低周疲劳(ULCF)断裂,将数值模拟的应力应变状态代入循环孔洞扩张模型(CVGM)是预测ULCF断裂的普遍方法。将上述方法扩展至改进循环孔洞扩张模型(ICVGM),可用于各类焊接孔形节点的... 详细信息

强往复荷载作用可能导致钢框架梁柱节点的焊接孔处发生超低周疲劳(ULCF)断裂,将数值模拟的应力应变状态代入循环孔洞扩张模型(CVGM)是预测ULCF断裂的普遍方法。将上述方法扩展至改进循环孔洞扩张模型(ICVGM),可用于各类焊接孔形节点的断裂预测,给出优化的焊接孔形。为此,基于既有试验数据提出ICVGM参数标定方法,确定Q355钢的相关参数;将ICVGM预测结果与钢框架节点局部试件断裂试验结果进行对比,揭示二者的一致性,验证ICVGM较CVGM的准确性;同时,采用ICVGM获得不同焊接孔形节点的断裂倾向,提出优化建议及合理孔形。有限元参数分析表明:增加焊接孔长度可以降低节点的断裂倾向;采用半圆形及FEMA-350推荐孔形节点的断裂倾向最低;优化孔形使得断裂位置由热影响区转移至母材,从而提高节点延性。

关键词：梁柱焊接节点往复作用超低周疲劳断裂改进循环孔洞扩张模型参数标定优化焊接孔形