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SUI-SLAM：一种面向室内动态环境的融合语义和不确定度的视觉SLAM方法

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机器人 2024年

作者：张玮奇王嘉张琳马宗方西安建筑科技大学

为解决动态环境中移动物体对视觉SLAM（同步定位和地图构建）系统的干扰，提出一种融合深度语义和不确定度的动态视觉SLAM算法SUI-SLAM。首先基于Mask R-CNN（区域卷积神经网络）的语义分割结果获得场景的动态先验信息。然后利用图像深... 详细信息

为解决动态环境中移动物体对视觉SLAM（同步定位和地图构建）系统的干扰，提出一种融合深度语义和不确定度的动态视觉SLAM算法SUI-SLAM。首先基于Mask R-CNN（区域卷积神经网络）的语义分割结果获得场景的动态先验信息。然后利用图像深度信息修正分割区域边缘，进一步区分动态环境的前景及背景特征点。最终利用语义分割结果、移动先验信息以及几何误差，计算特征点与3D地图点之间的关联不确定度，同时在相机位姿优化过程中加入正则化项用于提升定位的准确度和鲁棒性。为验证算法的有效性，在TUM动态数据集上进行了实验。结果表明，SUI-SLAM算法相比ORB-SLAM2算法，在室内高动态场景中的定位精度最高可提升98.41%；与其他最先进的动态SLAM算法相比，SUI-SLAM算法的位姿估计精度和鲁棒性均有一定程度的提升。

关键词：动态环境语义分割 SLAM(同步定位和地图构建) 位姿估计不确定度估计

ViT和注意力融合的类别不均衡PCB缺陷检测方法

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仪器仪表学报 2024年第4期45卷 294-306页

作者：陈俊英李朝阳席月芸刘冲西安建筑科技大学信息与控制工程学院西安710055

针对实际环境下印刷电路板(PCB)缺陷样本难以收集造成的数据长尾分布和检测精度低以及ViT用于检测时计算复杂度高等问题,提出多尺度ViT特征提取和注意力特征融合的端到端PCB缺陷检测算法。首先结合ViT和部分卷积构建多尺度特征提取网络... 详细信息

针对实际环境下印刷电路板(PCB)缺陷样本难以收集造成的数据长尾分布和检测精度低以及ViT用于检测时计算复杂度高等问题,提出多尺度ViT特征提取和注意力特征融合的端到端PCB缺陷检测算法。首先结合ViT和部分卷积构建多尺度特征提取网络,利用层级多头注意力对不同尺度的特征图执行自适应的注意力操作,使网络能够更好地捕捉局部和全局信息进而增强其特征提取能力,部分卷积可以降低计算开销。其次,基于能量空域抑制的无参数注意力机制将多尺度特征有效融合,提升网络融合特征图的表达能力。最后,引入对类别不均衡敏感的分类函数对网络的损失函数进行改进,增强网络对类别不平衡数据的拟合程度,提高网络的泛化能力。在3种不同类型的公开PCB数据集上的实验结果表明,所提出的检测算法在PCB表面缺陷数据集的平均精度均值(mAP)均有提升,分别为99.13%、98.67%,99.82%;在类别不均衡的PCB缺陷检测任务上,相较于改进前方法,mAP提升了11.94%,网络检测速度达到25 FPS,为PCB缺陷的检测提供了一种快速、有效的方法。

关键词：缺陷检测印刷电路板 Vision Transformer 注意力机制多尺度特征提取

屋面雨水不同储水形式的水质演变及微生物种群特性

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环境科学 2024年第7期45卷 4044-4051页

作者：王语翡高赞张琼华王晓昌西安建筑科技大学环境与市政工程学院西安710055

储水水质安全保障是提高雨水资源储用效率的关键,而屋面雨水是雨水储存利用的最佳场景.研究通过长期监测屋面雨水储存过程中水质演变,构建不同储水材料(PE、玻璃)和不同DO调控模式(密封、曝气)的储水形式,采用16S rRNA微生物多样性测序... 详细信息

储水水质安全保障是提高雨水资源储用效率的关键,而屋面雨水是雨水储存利用的最佳场景.研究通过长期监测屋面雨水储存过程中水质演变,构建不同储水材料(PE、玻璃)和不同DO调控模式(密封、曝气)的储水形式,采用16S rRNA微生物多样性测序技术和环境因子关联性等分析方法,探明微生物代谢作用下的水质变化特征以及潜在的利用健康风险.结果表明,储水过程中COD的降解主要发生于前10 d,同时营养盐也主要依赖微生物的代谢作用进行转化.不同储水形式下水质变化特征存在差异,传统PE储水材料会促进部分致病性黄色杆菌属(Xanthobacter)的繁殖,链格孢霉属(Alternaria)、葡萄穗霉属(Stachybotrys)和枝孢霉属(Cladosporium)等与DO和pH呈负相关.曝气有利于降低细菌、真菌的丰度,而密封储水方式有利于抑制军团菌等病原菌的增长.

关键词：屋面雨水储水系统微生物群落环境因子真菌

自复位转动摩擦阻尼器弯矩-转角恢复力性能研究

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振动与冲击 2024年第9期43卷 281-290页

作者：史庆轩王朴臻戎翀王朋王斌西安建筑科技大学土木工程学院西安710055 西安建筑科技大学绿色建筑全国重点实验室西安710055 西安建筑科技大学结构工程与抗震教育部重点实验室西安710055

为了满足减震结构对可恢复功能的要求,针对传统摩擦阻尼器不具备自复位能力震后存在较大残余变形的问题,提出了一种基于形状记忆合金的自复位转动摩擦阻尼器,由摩擦耗能装置和形状记忆合金自复位装置组合而成。介绍了该SCRF(self-center... 详细信息

为了满足减震结构对可恢复功能的要求,针对传统摩擦阻尼器不具备自复位能力震后存在较大残余变形的问题,提出了一种基于形状记忆合金的自复位转动摩擦阻尼器,由摩擦耗能装置和形状记忆合金自复位装置组合而成。介绍了该SCRF(self-centering rotating friction)阻尼器的构造形式、工作原理,通过理论推导建立了SCRF阻尼器的弯矩-转角恢复力模型,通过ABAQUS软件有限元数值分析结果对弯矩-转角恢复力模型进行了验证,分析了低周往复荷载作用下SCRF阻尼器的滞回性能,并进行了参数分析。结果表明:有限元计算结果与阻尼器恢复力模型结果吻合良好;提高接触面间的摩擦因数与斜面高度可以提高阻尼器的最大承载力、耗能能力、有效刚度,但是超过一定限值的斜面高度会降低阻尼器的自复位能力;施加SMA螺栓预紧力可以提高阻尼器的摩擦启动弯矩,对于阻尼器的耗能能力与最大承载力影响不大。

关键词：形状记忆合金 SCRF阻尼器弯矩-转角恢复力模型数值模拟参数分析

多策略改进麻雀搜索算法优化三维DV-Hop节点定位

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吉林大学学报（工学版） 2024年第3期54卷 771-784页

作者：段中兴刘瑞兴刘冲西安建筑科技大学信息与控制工程学院西安710055

为进一步提升传统3DDV-Hop算法的定位精度和稳定性,提出了一种利用多策略改进麻雀搜索算法(MISSA)优化3DDV-Hop的定位算法(MISSA-3DDV-Hop)。首先,采用通信半径分级方法细化多通信半径定位节点的跳数值,提高了最小跳数计算的准确性。然... 详细信息

为进一步提升传统3DDV-Hop算法的定位精度和稳定性,提出了一种利用多策略改进麻雀搜索算法(MISSA)优化3DDV-Hop的定位算法(MISSA-3DDV-Hop)。首先,采用通信半径分级方法细化多通信半径定位节点的跳数值,提高了最小跳数计算的准确性。然后,利用跳距误差与估计距离误差的加权平均值修正节点间的平均跳距,降低了信标节点与未知节点之间的距离估算误差。最后,采用麻雀搜索算法实现3DDV-Hop算法未知节点的位置寻优,并引入佳点集和发现者-跟随者自适应调整策略,通过建立误差适应度函数和目标函数,增强麻雀搜索算法初始种群的分布性和多样性以及全局收敛速度和局部寻优能力。仿真结果表明,与传统3DDV-Hop、IPSO-3DDV-Hop和IGA-3DDV-Hop算法相比,本文方法具有更高的定位精度,更好的稳定性和更快的收敛速度。

关键词：通信技术无线传感网络 3DDV-Hop 多策略麻雀搜索算法平均跳距佳点集

多尺度局部特征和Transformer全局学习融合的发动机剩余寿命预测

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自动化学报 2024年第9期50卷 1818-1830页

作者：陈俊英席月芸李朝阳西安建筑科技大学信息与控制工程学院西安710055

飞机发动机剩余寿命(Remaining useful life,RUL)的准确预测对确保其安全性和可靠性至关重要.在基于多传感器检测数据预测时,需解决局部特征提取问题以全面捕捉设备在不同时间尺度下的退化趋势,并需解决时间序列中各元素之间长期依赖性... 详细信息

飞机发动机剩余寿命(Remaining useful life,RUL)的准确预测对确保其安全性和可靠性至关重要.在基于多传感器检测数据预测时,需解决局部特征提取问题以全面捕捉设备在不同时间尺度下的退化趋势,并需解决时间序列中各元素之间长期依赖性的全局学习问题.因此,提出了结合多尺度局部特征增强单元(Multi-sacle local feature enhancement unit,MSLFU_BLOCK)和Transformer编码器的预测模型,称之为MS_***_BLOCK利用堆叠的因果卷积逐层从时间序列数据中提取多尺度局部信息,同时避免了传统卷积计算中固有的未来数据泄漏问题.随后,Transformer编码器通过其自注意机制进一步捕获时间序列数据中的短期和长期依赖关系.通过将多尺度局部特征增强单元与Transformer编码器相结合,提出的MS_Transformer全面捕捉了时间序列数据中的局部和全局模式.在广泛使用的CMAPSS基准数据集上进行的消融和预测实验验证了模型的合理性和有效性.与13个先进预测模型的比较分析表明,MS_Transformer模型在操作条件更复杂的FD002和FD004数据集上的RMSE和Score指标优于其他模型,同时在四个数据集上的平均性能最优.该研究为发动机剩余寿命预测提供了更为可靠的解决方案.

关键词：剩余寿命预测航空发动机 Transformer 多尺度特征局部特征

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基于改进简化拉-压杆模型的钢纤维混凝土梁柱节点受剪承载力计算方法

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湖南大学学报（自然科学版） 2024年第1期51卷 90-100页

作者：张路杨姚继涛胡玉坤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

在简化拉-压杆模型(Simplified softened strut-and-tie model,SSSTM)基础上,考虑轴压比对混凝土斜压杆倾角的影响,修正斜压杆倾角计算公式,并基于剪滞模型,考虑裂缝面纤维数量及纤维取向特性,建立裂缝面单位面积纤维拉应力计算公式,从... 详细信息

在简化拉-压杆模型(Simplified softened strut-and-tie model,SSSTM)基础上,考虑轴压比对混凝土斜压杆倾角的影响,修正斜压杆倾角计算公式,并基于剪滞模型,考虑裂缝面纤维数量及纤维取向特性,建立裂缝面单位面积纤维拉应力计算公式,从而提出适用于钢纤维混凝土梁柱节点受剪承载力计算的改进简化拉-压杆模型(Modified simplified softened strut-and-tie model,MSSSTM).采用MSSSTM模型、SSSTM模型对36个钢纤维混凝土梁柱节点受剪承载力进行计算.结果表明:MSSSTM模型、SSSTM模型的试验值与计算值之比的平均值分别为1.01、1.05,变异系数分别为0.04、0.09;按照MSSSTM模型计算得到的钢纤维混凝土梁柱节点受剪承载力试验值与计算值吻合较好,离散性较小,且该模型亦能较合理地反映轴压比、混凝土强度等对节点受剪承载力的影响.

关键词：改进简化拉-压杆模型钢纤维混凝土梁柱节点受剪承载力斜压杆倾角

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离子液体萃取分离液相中酚类物质的研究进展

化工进展 2024年第10期43卷 5765-5777页

作者：齐亚兵刘子炎西安建筑科技大学化学与化工学院陕西西安710055

离子液体包括咪唑类、胆碱类、铵类、季类、吡啶类、吡咯烷类等,是一种具有难挥发、不易燃、对热稳定、溶解能力强等优点的绿色溶剂,可充当高效萃取剂或萃取添加剂,用于液相中酚类物质的萃取分离。本文系统地介绍了不同类型离子液体萃... 详细信息

离子液体包括咪唑类、胆碱类、铵类、季类、吡啶类、吡咯烷类等,是一种具有难挥发、不易燃、对热稳定、溶解能力强等优点的绿色溶剂,可充当高效萃取剂或萃取添加剂,用于液相中酚类物质的萃取分离。本文系统地介绍了不同类型离子液体萃取液相中酚类物质的机制和性能,全面追踪了离子液体萃取分离液相中酚类物质的最新研究进展,深入解析了离子液体萃取液相中酚类物质过程的影响因素,整体上分析了离子液体萃取液相中酚类物质存在的问题,最后展望了离子液体萃取液相中酚类物质的发展前景。未来离子液体萃取液相中酚类物质技术的发展方向为以下三个方面:一方面,开发低黏度、低水溶性、低毒性、低成本、高稳定性、高萃取率、高选择性、容易生物降解的离子液体;另一方面,离子液体容易与萃余相分离,回收后的离子液体可多次循环使用且能保持较好的萃取性能;最后,离子液体萃取剂与萃取器要高度统一、有机结合,才能达到最佳的萃取效能。

关键词：离子液体萃取分离回收酚类物质废物处理

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人工智能时代混凝土结构耐久性诊断研究进展

建筑结构学报 2024年第2期45卷 1-13页

作者：罗大明李凡牛荻涛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

受服役环境的影响,混凝土结构普遍存在性能劣化严重、耐久性不足等问题。对在役混凝土结构进行诊断,准确识别混凝土结构损伤特征,高效评估其服役寿命,已成为保障混凝土结构服役安全的重大需求。以人工检测、传感器监测为主的诊断方法效... 详细信息

受服役环境的影响,混凝土结构普遍存在性能劣化严重、耐久性不足等问题。对在役混凝土结构进行诊断,准确识别混凝土结构损伤特征,高效评估其服役寿命,已成为保障混凝土结构服役安全的重大需求。以人工检测、传感器监测为主的诊断方法效率低下、准确性较差,难以满足实际工程结构服役安全科学诊断的要求。人工智能可为各领域研究与应用提供创新驱动力,与混凝土结构耐久性诊断技术深度融合,为混凝土结构全寿命周期的智慧运维提供新的方法。通过分析传统混凝土结构耐久性诊断技术的不足与人工智能技术的优势,从混凝土结构耐久性损伤智能感知、耐久性演化智能预测和耐久性状态智能评估等三个方面总结了人工智能在混凝土结构耐久性诊断中的应用。结果显示:人工智能技术为混凝土耐久性损伤检测与监测提供了新思路,结合传统混凝土材料损伤劣化理论,形成混凝土耐久性劣化进程与服役寿命智能预测方法,建立混凝土结构耐久性智能诊断体系,将是未来结构工程领域的重要发展方向。

关键词：混凝土结构深度学习损伤检测智能诊断寿命预测