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综采液压支架中部跟机多模态人机协同控制系统

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煤炭学报 2024年第3期49卷 1717-1730页

作者：付翔李浩杰张锦涛王然风王宏伟秦一凡太原理工大学矿业工程学院山西太原030024 太原理工大学山西省煤矿智能装备工程研究中心山西太原030024 山西焦煤集团有限责任公司博士后工作站山西太原030024 智能采矿装备技术全国重点实验室山西太原030024

我国煤矿智能化综采工作面建设处于初级阶段,液压支架电液控自动化技术已广泛应用,但目前液压支架单一固化的自动化控制逻辑难以适应复杂、多变、动态的工作面生产场景,现场实际控制过程仍大多采用自动化+人工干预方式。针对综采工作面... 详细信息

我国煤矿智能化综采工作面建设处于初级阶段,液压支架电液控自动化技术已广泛应用,但目前液压支架单一固化的自动化控制逻辑难以适应复杂、多变、动态的工作面生产场景,现场实际控制过程仍大多采用自动化+人工干预方式。针对综采工作面复杂场景中液压支架人机交互协作任务需求,提出液压支架中部跟机多模态人机协同控制系统的理论方法与技术原理。首先,设计了人工式、分工式、批准式、否决式4种人机协同模态,以煤层地质、瓦斯粉尘、采煤机速度、液压支架智能水平、系统状态、岗位工技术水平、任务负荷等为判别因素,构建了基于AOG的液压支架人机协同模态选择模型,实现了人工、机器偏好的模态选择。然后,设计了液压支架中部跟机人机协同控制决策机制,提出液压支架中部跟机再次调控策略AI推理技术思路,利用现场数据学习人工操作经验,分别构建了液压支架是否再次调控决策树分类模型和再次拉架时间贝叶斯回归模型,基于上述模型开发了液压支架人机协同控制决策程序,实现了基于多模态与或推理和再次调控策略AI推理的液压支架人机协同控制。最后,采用云-边-端架构软硬件技术,开发了液压支架多模态人机协同控制系统,实现了模型进化、运算推理、程序执行等液压支架多模态人机协同控制功能。该系统在沙曲二矿3404工作面进行了工业试运行,相比于系统使用前,该工作面液压支架中部跟机效率平均提高2%。

关键词：液压支架人机协同多模态 AI赋能云边端架构

基于碳捕集-电转气的矿区综合能源系统协同优化调度

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电力系统自动化 2024年第3期48卷 22-30页

作者：骆钊罗蒙顺沈鑫王华刘德文喻品钦昆明理工大学电力工程学院云南省昆明市650500 云南电网有限责任公司计量中心云南省昆明市650051 昆明理工大学冶金与能源工程学院云南省昆明市650500

“双碳”战略目标下,为促进风光消纳与能源电力低碳转型、提高矿区能源利用率,提出一种含伴生能源和碳捕集与电转气耦合的矿区综合能源系统低碳经济调度模型。首先,综合考虑瓦斯、乏风、涌水等矿区伴生能源利用,建立矿区综合能源系统基... 详细信息

“双碳”战略目标下,为促进风光消纳与能源电力低碳转型、提高矿区能源利用率,提出一种含伴生能源和碳捕集与电转气耦合的矿区综合能源系统低碳经济调度模型。首先,综合考虑瓦斯、乏风、涌水等矿区伴生能源利用,建立矿区综合能源系统基本模型,并以碳捕集和电转气设备为耦合单元,促进节能减排与可再生能源消纳。然后,引入奖惩阶梯式碳交易机制,以矿区综合能源系统运行成本最小为目标,建立矿区综合能源系统协同优化调度模型。最后,以中国云南某大型煤矿为例,通过设置不同场景进行仿真分析。结果表明,所提模型能够促进矿区综合能源系统低碳经济运行,提高风光消纳率。

关键词：矿区综合能源系统碳捕集电转气伴生能源阶梯式碳交易机制

湿法炼锌溶液中锗的配位反应分离规律及萃取机理

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中国有色金属学报 2024年第1期34卷 279-291页

作者：顾智辉李存兄李倡纹刘强王启亮宋健清王阳波昆明理工大学冶金与能源工程学院昆明650093

针对湿法炼锌溶液中锗富集回收成本高、工艺复杂等问题,本文深入研究5种不同配合剂对N235-TBP复合萃取体系选择性分离富集锗过程的影响规律及酒石酸配位反应体系的传质机理。结果表明:在有机相构成为30%N235-15%TBP-55%260^(#)溶剂油、... 详细信息

针对湿法炼锌溶液中锗富集回收成本高、工艺复杂等问题,本文深入研究5种不同配合剂对N235-TBP复合萃取体系选择性分离富集锗过程的影响规律及酒石酸配位反应体系的传质机理。结果表明:在有机相构成为30%N235-15%TBP-55%260^(#)溶剂油、相比O∶A为1∶2、pH 1.5、反应温度25℃,配合剂与锗的摩尔比n_(L)/n_(Ge)=5的条件下,5种配合剂对锗的配位能力大小依次为:酒石酸(C_(4)H_(6)O_(6))>草酸(C_(2)H_(2)O_(4))>柠檬酸(C_(6)H_(8)O_(7))>马来酸(C_(4)H_(4)O_(4))>水杨酸(C_(7)H_(6)O_(3)),酒石酸对Ge^(4+)与共存离子Zn^(2+)、Fe^(2+)的分离效果最佳,在nC_(4)H_(6)O_(6)/nGe=5.5时,分离系数达最大,分别为β_(Ge/Zn^(2+))=2807.23、β_(Ge/Fe^(2+))=3271.43;酒石酸与锗的配位形式为双齿(螯合)配位;N235-TBP复合萃取体系萃取锗的机理是质子化N235中的HSO_(4)^(-)与料液中的Ge(OH)_(2)Tar^(2-)发生阴离子置换反应,生成萃合物(R_(3)NH^(+))_(2)·(Ge(OH)_(2)Tar_(2)/^(2-)·TBP_(0.3)。

关键词：湿法炼锌锗萃取机理分离系数

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水下航行器自由视角探测的多波束声呐仿真

华中科技大学学报（自然科学版） 2024年第4期52卷 30-36页

作者：陈德山王之森汪洋吴兵水路交通控制全国重点实验室湖北武汉430063 武汉理工大学智能交通系统研究中心湖北武汉430063 武汉理工大学交通与物流工程学院湖北武汉430063

针对水下航行器运动与水下声学感知过程中因多因素强耦合导致相关联合仿真模型缺失问题,提出一种适用于水下自由视角探测的运动位姿和声呐图像高逼真耦合仿真方法.首先建立多波束图像声呐几何模型,并提出声呐视域简化方法,实现声呐图像... 详细信息

针对水下航行器运动与水下声学感知过程中因多因素强耦合导致相关联合仿真模型缺失问题,提出一种适用于水下自由视角探测的运动位姿和声呐图像高逼真耦合仿真方法.首先建立多波束图像声呐几何模型,并提出声呐视域简化方法,实现声呐图像快速生成;其次建立水下地形、航行器路径和探测视角耦合的自由扫测模型,实现水下自由视角扫测与成像;最后针对声呐图像干扰的高逼真仿真问题,提出一种基于实测数据拟合的结构化噪声和回波重影建模方法,进一步提高仿真声呐图像的逼真度.实验结果表明:该模型能够有效实现水下航行器自由视角扫测过程的位姿和声呐数据组合仿真,生成具有一定逼真度的多波束声呐图像.

关键词：水下航行器自由视角多波束声呐射线声学声呐图像仿真

炼焦煤成焦机理再认识:“衍构成焦机理”的提出

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煤炭学报 2024年第6期49卷 2826-2839页

作者：崔贝贝王美君常丽萍谢克昌太原理工大学省部共建煤基能源清洁高效利用国家重点实验室山西太原030024 太原理工大学煤科学与技术教育部重点实验室山西太原030024

深度认识煤质特性、探究炼焦煤成焦机理是开发精细化配煤炼焦技术的关键。传统成焦机理仅宏观地解释了炼焦煤炭化过程中的塑性和黏结现象,缺乏对煤转变为焦炭所涉及的化学反应的深层次认识。基于此,从分子水平阐述了炼焦煤成焦特性的演... 详细信息

深度认识煤质特性、探究炼焦煤成焦机理是开发精细化配煤炼焦技术的关键。传统成焦机理仅宏观地解释了炼焦煤炭化过程中的塑性和黏结现象,缺乏对煤转变为焦炭所涉及的化学反应的深层次认识。基于此,从分子水平阐述了炼焦煤成焦特性的演化机制并提出了“衍构成焦机理”,其核心观点是:煤的焦化本质是煤分子在温度作用下发生的一系列化学反应;成焦过程中的一切宏观特性都取决于煤基体的瞬态空间结构,即“结构决定性质”;炼焦过程中传热传质条件的动态变化将影响煤的热转化行为进而影响成焦特性和焦炭质量,即“环境影响行为”。基于煤分子结构特性及热解过程中共价键的断裂和重建规律,重点分析了炼焦煤的流动性、膨胀性及其演化机制,探究了煤分子空间结构重排与焦炭强度的内在联系。流动性源于煤中弱共价键的断裂,终于芳香碎片的交联缩聚。在流动过程中,煤热解碎片以分子链段的形式向孔穴相继跃迁并封闭孔隙,形成了包含塑性层和部分煤层及半焦层的低透气带,限制了挥发分的释放从而产生了膨胀压力;同时,碳基质结构发生重排,取向性增加,sp^(2)杂化和sp^(3)杂化形式的碳原子的空间排布方式决定了焦炭的强度。加热速率的合理调控将明显改善焦炭强度并实现焦化过程节能降耗。“衍构成焦机理”是对传统煤成焦机理的补充和延伸,以期为现代煤焦化工业精细化发展提供理论指导和技术支撑。

关键词：成焦机理分子结构转变成焦特性传热传质条件焦炭质量

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锈蚀钢材力学性能试验及等效本构模型研究

湖南大学学报（自然科学版） 2024年第3期51卷 111-120页

作者：郑山锁田忠祥杨松穆长俊明铭西安建筑科技大学土木工程学院陕西西安710055 西安建筑科技大学结构工程与抗震教育部重点实验室陕西西安710055 中国电力工程顾问集团西北电力设计院有限公司陕西西安710075

为准确描述锈蚀钢材在循环荷载下的本构关系,对经人工加速腐蚀的16组Q355钢锈蚀试件进行单调拉伸及循环加载试验,得到锈蚀钢材的力学性能参数及其退化规律.分析锈蚀对钢材试件滞回性能的影响,基于Giuffre-Menegotto-Pinto(GMP)模型建立... 详细信息

为准确描述锈蚀钢材在循环荷载下的本构关系,对经人工加速腐蚀的16组Q355钢锈蚀试件进行单调拉伸及循环加载试验,得到锈蚀钢材的力学性能参数及其退化规律.分析锈蚀对钢材试件滞回性能的影响,基于Giuffre-Menegotto-Pinto(GMP)模型建立了锈蚀钢材的循环本构模型.结果表明:钢材的屈服强度、极限强度及对应的屈服应变、极限应变等力学性能随着锈蚀程度的增加呈线性退化趋势;锈蚀会削弱钢材的耗能能力,使得结构在往复荷载下的安全性难以保证;建立的锈蚀钢材的循环本构模型与试验结果吻合较好,可为腐蚀环境下的钢构件及结构的抗震性能评估提供支撑.

关键词：钢结构锈蚀力学性能本构关系

基于序贯设计和高斯过程模型的结构动力不确定性量化方法

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浙江大学学报（工学版） 2024年第3期58卷 529-536页

作者：万华平张梓楠周家伟任伟新浙江大学建筑工程学院浙江杭州310058 浙江大学平衡建筑研究中心浙江杭州310028 浙江大学建筑设计研究院有限公司浙江杭州310028 深圳大学土木与交通工程学院广东深圳518060

将直接基于有限元模型的蒙特卡罗方法用于结构动力不确定性量化较耗时,为此采用高斯过程模型取代耗时的有限元模型,提高不确定性量化的计算效率.提出基于序贯设计和高斯过程模型的结构动力不确定性量化方法,通过样本填充准则迭代,选择... 详细信息

将直接基于有限元模型的蒙特卡罗方法用于结构动力不确定性量化较耗时,为此采用高斯过程模型取代耗时的有限元模型,提高不确定性量化的计算效率.提出基于序贯设计和高斯过程模型的结构动力不确定性量化方法,通过样本填充准则迭代,选择最优样本点建立自适应高斯过程模型,提升动力不确定性量化精度.在建立的自适应高斯过程模型框架下,动力特性统计矩的高维积分转化为一维积分,进而进行解析计算.采用2个数学函数来展示自适应高斯模型的拟合过程,高斯过程模型的拟合精度随着迭代次数增加而明显增加.将所提方法应用于柱面网壳的固有频率统计矩计算,计算精度与蒙特卡罗法的结果相当.与传统高斯过程模型对比,所提算法的计算效率优势明显,表明所提方法具有计算精度高和效率高的优势.

关键词：结构动力特性不确定性量化序贯设计高斯过程模型统计矩

人工鱼礁群对单桩基础局部冲刷防护效应的试验研究

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东南大学学报（自然科学版） 2024年第4期54卷 870-876页

作者：龚政王子木靳闯邵杰张茜河海大学江苏省海岸海洋资源开发与环境安全重点实验室南京210098 浙江省水利河口研究院杭州310000

为探究人工鱼礁群对单桩基础冲刷的影响,在波流水槽中开展局部冲刷物理模型试验,分析不同波流条件、鱼礁类型、布置方式以及鱼礁群与桩基础距离条件下鱼礁群的自身稳定性及其对桩基的防护效果.结果表明:立方体空心礁相比实心礁具有更好... 详细信息

为探究人工鱼礁群对单桩基础冲刷的影响,在波流水槽中开展局部冲刷物理模型试验,分析不同波流条件、鱼礁类型、布置方式以及鱼礁群与桩基础距离条件下鱼礁群的自身稳定性及其对桩基的防护效果.结果表明:立方体空心礁相比实心礁具有更好的稳定性,交错布置对桩基础冲刷的防护效果优于均匀布置形式;纯流作用下,人工鱼礁群桩基础冲刷深度的削弱效果随流速的增大而减小;波流作用下,空心礁对桩基础冲刷深度的削弱效果更优;2种礁体的不同平面布置形式对桩基础冲刷范围的削弱程度相近;鱼礁群与桩基础前缘距离的改变影响桩基础冲刷深度和冲刷形态.

关键词：人工鱼礁局部冲刷单桩基础冲刷防护

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模块化防屈曲钢板墙抗震性能

东南大学学报（自然科学版） 2024年第1期54卷 25-35页

作者：金华建孙飞飞李国强李可军常明媛陈明玲陈韬同济大学土木工程学院上海200092 同济中建蓝科金属减震技术研究中心上海200092 同济大学土木工程防灾国家重点实验室上海200092 中建科工集团有限公司深圳518000

考虑经济性和便利性,提出了模块化防屈曲钢板墙及其常用模数,然后基于已有的防屈曲钢板墙的简化计算模型,推导了在不同墙数量情况下,模块化防屈曲钢板墙充分发挥抗震性能时,周边梁的承载力和刚度需求,并提出了周边梁的设计方法.进而,对... 详细信息

考虑经济性和便利性,提出了模块化防屈曲钢板墙及其常用模数,然后基于已有的防屈曲钢板墙的简化计算模型,推导了在不同墙数量情况下,模块化防屈曲钢板墙充分发挥抗震性能时,周边梁的承载力和刚度需求,并提出了周边梁的设计方法.进而,对模块化防屈曲钢板墙和整体墙进行了对比验证试验及其有限元模拟分析.研究结果表明:模块化防屈曲钢板墙能够达到与整体钢板墙相同的抗震性能,且周边梁未发生明显转动和破坏,说明所提出的周边梁设计方法是合理的;在层间位移角为1/50时,防屈曲钢板墙上下周边梁均未进入塑性,且承载力和初始刚度等的有限元值与试验值误差小于6%,从而进一步验证了其抗震性能.

关键词：模块化防屈曲钢板墙周边梁需求设计方法试验验证有限元分析