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煤矿智能识别监测预警平台研究及应用

中国煤炭 2024年第3期50卷 97-102页

作者：吴晓春华阳新材料科技集团有限公司山西省阳泉市045000

针对煤矿智能化建设中对少人化、无人化和标准化目标的诉求,依托先进的5G信息传输渠道,发展全方位远程监测、监控、视频预警技术是提高现场作业规范化和完善作业流程的关键。为了进一步提升煤矿生产的安全规范管理以及远程监测和监控,... 详细信息

针对煤矿智能化建设中对少人化、无人化和标准化目标的诉求,依托先进的5G信息传输渠道,发展全方位远程监测、监控、视频预警技术是提高现场作业规范化和完善作业流程的关键。为了进一步提升煤矿生产的安全规范管理以及远程监测和监控,实现提前预警预报的目标,开发了煤矿智能识别监测预警平台。介绍了该平台的总体架构,详细阐述了该平台业务流程、智能视频模型以及智能视频识别设计。实际应用表明,该平台能够对现场违规行为进行有效监测、监控和预警,有效提高违章行为的精准辨识,能够明显减少因违规带来的损失,为矿井智能化建设提供有力支撑。

关键词：智能识别预警模型远程监控联动分析监测预警

基于轻量化多尺度神经网络的ZPW-2000移频信号检测方法

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中国铁道科学 2024年第5期45卷 187-197页

作者：武晓春刘欣然兰州交通大学自动化与电气工程学院甘肃兰州730070

针对ZPW-2000移频信号在不平衡牵引电流干扰时低频信号难以检测的问题,提出基于卷积注意力模块的轻量化多尺度神经网络的移频信号低频信息检测方法。首先,根据ZPW-2000移频信号的载频范围,使用不同卷积核大小的多尺度层提取相应载频调... 详细信息

针对ZPW-2000移频信号在不平衡牵引电流干扰时低频信号难以检测的问题,提出基于卷积注意力模块的轻量化多尺度神经网络的移频信号低频信息检测方法。首先,根据ZPW-2000移频信号的载频范围,使用不同卷积核大小的多尺度层提取相应载频调制下的移频信号特征;其次,建立线性倒残差模块实现网络轻量化,在保证网络检测准确率的同时减少网络参数,缩短网络检测时长;最后,引入卷积注意力模块,标定通道和空间特征权重,提升网络性能,通过全连接层进行分类,输出18种低频信号的概率分布。结果表明:将含有工频谐波干扰等5类噪声的移频信号输入低频检测模型中进行检测,平均准确率可达99.22%,召回率达到99.21%,综合评价指标值为0.992,检测时间不超过0.249 s。该方法检测效果更优,具有良好的抗干扰能力,可为带内噪声干扰条件下检测ZPW-2000移频信号的低频信息提供重要参考。

关键词：轻量化卷积神经网络谐波干扰多尺度神经网络信号检测 ZPW-2000移频信号

基于三稳态随机共振的ZPW-2000移频信号检测方法研究

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铁道科学与工程学报 2024年第8期21卷 3394-3405页

作者：武晓春刘欣然兰州交通大学自动化与电气工程学院甘肃兰州730070

针对ZPW-2000移频信号谐波干扰检测技术在抑制噪声时,不可避免损害有用信号的问题,提出三稳态随机共振系统,将部分噪声能量向移频信号能量转化,减少移频信号能量损失。首先,将移频信号的中心频率从较高频段搬移到较低频段,着重研究移频... 详细信息

针对ZPW-2000移频信号谐波干扰检测技术在抑制噪声时,不可避免损害有用信号的问题,提出三稳态随机共振系统,将部分噪声能量向移频信号能量转化,减少移频信号能量损失。首先,将移频信号的中心频率从较高频段搬移到较低频段,着重研究移频信号的有用频段。选取尺度变化系数为1 000,保证输入信号在尺度变化的过程中满足数值计算的稳定性,使尺度变换后的小参数信号满足绝热近似理论。其次,使用混沌麻雀算法(chaos sparrow search optimization algorithm, CSSOA)优化三稳态随机共振系统,得到输出信噪比(signal-to-noise ratios, SNR)最大时的系统参数a、b、c以及γ。然后,将搬移至低频区段的移频信号输入至优化后的三稳态随机共振系统,实现信号降噪。最后,对降噪信号采用复调制快速傅里叶算法(zoom fast fourier transformation, ZFFT)实现低频信号的检测。仿真结果表明:对比三稳态随机共振系统处理前后移频信号频谱图,显示频域特征增强,在降噪的同时不损害移频信号的能量;以-5 dB为步长将噪声注入至移频信号时,输出信噪比至少可提升16.54 dB;降噪后的信号通过ZFFT算法解调能够完成ZPW-2000移频信号低频信号的检测。对比经验模态分解算法、小波阈值算法等算法处理不同信噪比的含噪移频信号,验证混沌麻雀算法优化的三稳态随机共振系统输出信噪比较大,降噪效果较好,具有良好的抗干扰能力。研究结果为实现在抑制噪声的同时减少移频信号能量损失提供参考。

关键词：三稳态随机共振 ZPW-2000移频信号尺度变换输出信噪比信号检测

严重遮挡场景下AOA-ENN辅助列车定位的方法研究

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铁道科学与工程学报 2024年第7期21卷 2871-2883页

作者：武晓春杨伟康兰州交通大学自动化与电气工程学院甘肃兰州730070

铁路周边卫星遮挡情况复杂多变,当列车在隧道等严重遮挡场景下运行时,北斗卫星导航系统/捷联惯性导航系统(BDS/SINS)列车组合定位系统无法接收到卫星信号,导致列车定位误差累积甚至定位失效。为提高列车在严重遮挡场景下的定位精度,提... 详细信息

铁路周边卫星遮挡情况复杂多变,当列车在隧道等严重遮挡场景下运行时,北斗卫星导航系统/捷联惯性导航系统(BDS/SINS)列车组合定位系统无法接收到卫星信号,导致列车定位误差累积甚至定位失效。为提高列车在严重遮挡场景下的定位精度,提出阿基米德优化算法优化的Elman神经网络(AOA-ENN)辅助BDS/SINS列车组合定位系统进行列车定位的方法。首先,在无迹卡尔曼滤波算法中引入新息理论得到自适应无迹卡尔曼滤波算法(AUKF),将其作为BDS/SINS列车组合定位系统的信息融合算法。其次,基于模糊C均值聚类算法(FCM)建立列车运行场景识别模型,依据环境特征参数对列车运行场景进行自主识别。最后根据场景识别模型的输出结果,当列车在开阔、低遮挡、高遮挡场景运行时,通过AUKF对BDS和SINS解算的定位信息进行融合来完成列车定位,同时将采集的列车定位数据加入训练集,对AOA-ENN进行在线训练;当列车在严重遮挡场景下运行时,BDS无法正常接收信号,利用训练好的AOA-ENN辅助列车组合定位系统进行定位,利用AUKF对AOA-ENN的预测信息和SINS解算的信息进行融合后输出定位结果。实验结果表明:在严重遮挡场景下,AOA-ENN辅助列车组合定位系统得到的定位成功率达到98.2%;通过不同优化算法和神经网络的仿真对比实验,验证了AOA-ENN在辅助列车组合定位系统定位时的优越性。所得成果为优化列车在隧道等严重遮挡场景下的定位精度提供了参考。

关键词：列车组合定位系统运行环境识别自适应无迹卡尔曼滤波阿基米德优化算法 Elman神经网络

4Cr5Mo2V热作模具钢的CCT曲线及碳化物沿晶析出温度测定

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金属热处理 2024年第9期49卷 72-79页

作者：高兴成吴博雅吴晓春上海大学材料科学与工程学院省部共建高品质特殊钢冶金与制备国家重点实验室上海200072

通过热膨胀仪、电阻仪和硬度计,结合扫描电镜和能谱仪,对不同冷速下4Cr5Mo2V钢的组织和硬度进行表征,绘制CCT曲线,并对钢中碳化物沿晶析出温度进行了测定。结果表明,随着冷却速度的降低,硬度降低,组织依次转变为马氏体、贝氏体和珠光体... 详细信息

通过热膨胀仪、电阻仪和硬度计,结合扫描电镜和能谱仪,对不同冷速下4Cr5Mo2V钢的组织和硬度进行表征,绘制CCT曲线,并对钢中碳化物沿晶析出温度进行了测定。结果表明,随着冷却速度的降低,硬度降低,组织依次转变为马氏体、贝氏体和珠光体,珠光体和贝氏体转变临界冷却速度分别为0.015℃/s和0.25℃/s;冷却速度不大于0.25℃/s时,钢中有碳化物沿晶析出,且随冷却速度降低,碳化物沿晶析出温度升高,0.01℃/s冷却速度下,析出温度最高为1022℃。

关键词： 4Cr5Mo2V热作模具钢冷却速度 CCT曲线沿晶碳化物析出温度

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地理开放性试题:内涵、特征与设计

地理教学 2024年第8期 46-50页

作者：汤国荣吴晓春湖州市南浔高级中学浙江湖州313009 浙江省新昌中学浙江绍兴312500

地理开放性试题以地理学科核心素养考查为内核,在材料、角度、思维、观点及评分等节点上设置开放,凸显了情境性、探究性、创新性特征。地理开放性试题的设计通常以真实情境为背景,指向现实问题解决;注重结构化知识,指向原理的深度理解... 详细信息

地理开放性试题以地理学科核心素养考查为内核,在材料、角度、思维、观点及评分等节点上设置开放,凸显了情境性、探究性、创新性特征。地理开放性试题的设计通常以真实情境为背景,指向现实问题解决;注重结构化知识,指向原理的深度理解和迁移运用;聚焦思维过程,指向高阶思维与拓展思维结构;探索等级分层赋分,指向公平公正的评价机制。

关键词：高中地理开放性试题核心素养创新思维

新型冷作模具钢9Cr5Mo2V不同热处理下的性能研究

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热加工工艺 2024年第2期53卷 30-34,40页

作者：魏金龙吴红庆吴晓春上海大学材料科学与工程学院上海200444 省部共建高品质特殊钢冶金与制备国家重点实验室上海200444

以新型冷作模具钢9Cr5Mo2V为研究对象,通过淬回火温度对硬度的影响规律,选出5种不同的热处理工艺,对比不同工艺下模具钢的横、纵向冲击韧性、抗弯强度和耐磨性能,并与7Cr5Mo2V钢进行对照。结果表明,9Cr5Mo2V钢在1030℃淬火、520℃回火... 详细信息

以新型冷作模具钢9Cr5Mo2V为研究对象,通过淬回火温度对硬度的影响规律,选出5种不同的热处理工艺,对比不同工艺下模具钢的横、纵向冲击韧性、抗弯强度和耐磨性能,并与7Cr5Mo2V钢进行对照。结果表明,9Cr5Mo2V钢在1030℃淬火、520℃回火热处理下具有极佳的硬度(63.6 HRC)和耐磨性能(260.16 min/mm3);970℃淬火、520℃回火热处理后,其纵向平均冲击功最高,达62.83 J;经970℃淬火、210℃回火热处理后,9Cr5Mo2V钢具有优良的抗弯性能,纵向抗弯强度为3621.9 MPa。9Cr5Mo2V钢的纵向冲击功和抗弯强度均高于横向的纵向冲击功和抗弯强度。

关键词： 9Cr5Mo2V钢热处理冲击韧性抗弯强度耐磨性

SLD-MAGIC冷作模具钢的热处理微畸变特性及其机理

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金属热处理 2024年第3期49卷 128-135页

作者：吴红庆毛宏邓志鹏宁辉吴晓春上海大学材料科学与工程学院上海200444 上海大学省部共建高品质特殊钢冶金与制备国家重点实验室上海200444

采用真空热处理炉测试了SLD-MAGIC和DC53冷作模具钢样块在1030℃淬火、及210℃回火和520℃回火3种热处理条件下尺寸的畸变率,并结合X射线衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)、高精度差分膨胀仪、JMatPro软件等手段对微观结构、马氏体的特征参... 详细信息

采用真空热处理炉测试了SLD-MAGIC和DC53冷作模具钢样块在1030℃淬火、及210℃回火和520℃回火3种热处理条件下尺寸的畸变率,并结合X射线衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)、高精度差分膨胀仪、JMatPro软件等手段对微观结构、马氏体的特征参数、残留奥氏体含量、回火碳化物含量等进行分析。结果表明,SLD-MAGIC钢和DC53钢样块经上述3种热处理后体积膨胀,尺寸畸变率范围在0.02%~0.12%之间,DC53钢在同等热处理条件下平均尺寸畸变率约为SLD-MAGIC钢的1.9~2.2倍;SLD-MAGIC钢25~700℃以上的平均热膨胀系数比DC53钢的低0.15×10^(-6)℃^(-1);SLD-MAGIC钢的马氏体碳含量和晶格常数分别为1.34%、2.8894×10^(-10)m,都比DC53钢小;并且热处理后的残留奥氏体含量和回火碳化物含量都比DC53钢少,因此SLD-MAGIC钢比DC53钢的尺寸膨胀效应更小,SLD-MAGIC钢具有热处理微畸变特性。

关键词： SLD-MAGIC冷作模具钢热处理微畸变马氏体残留奥氏体回火碳化物

缺口类型对Cr5系热作模具钢冲击性能的影响

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金属热处理 2024年第1期49卷 1-8页

作者：尉筱杰左鹏鹏吴晓春上海大学省部共建高品质特殊钢冶金与制备国家重点实验室上海200072 上海大学材料科学与工程学院上海200072 江苏科技大学材料科学与工程学院江苏镇江212000

通过冲击试验研究了3种Cr5系钢(H13、H11、DVA)在不同回火温度下无缺口、U型缺口及V型缺口冲击性能的变化规律,采用体视显微镜和扫描电镜(SEM)对断口形貌和微观组织进行表征,讨论了缺口类型对表征材料韧性的差异性。结果表明,V(U)型缺... 详细信息

通过冲击试验研究了3种Cr5系钢(H13、H11、DVA)在不同回火温度下无缺口、U型缺口及V型缺口冲击性能的变化规律,采用体视显微镜和扫描电镜(SEM)对断口形貌和微观组织进行表征,讨论了缺口类型对表征材料韧性的差异性。结果表明,V(U)型缺口冲击能量更多作用于裂纹扩展,反应材料抵抗裂纹扩展能力,可用于测量材料的裂纹敏感性,且V型缺口由于缺口尖端曲率半径更小更适用于表征材料的裂纹敏感性。无缺口冲击能量分别作用于裂纹形成及裂纹扩展,由于裂纹易在缺陷处形成,因此可反映材料综合强韧性及冶金缺陷。对比发现,在常用回火温度范围内,600℃V型缺口冲击吸收能量达到最大值,表明该热处理状态下材料抵抗裂纹扩展能力最佳;H13、DVA、H11钢分别在560、580、560℃无缺口冲击吸收能量较高,且硬度下降较少,分别为53.1、50.6、52.2 HRC,综合强韧性最佳。

关键词： Cr5系钢回火工艺冲击性能回火脆性