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基于改进YOLOv7的火电厂管道及阀门泄漏分割与检测

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控制与决策 2024年第9期39卷 2977-2986页

作者：彭道刚陈晨王丹豪潘俊臻上海电力大学自动化工程学院上海200090 上海电力大学电气工程学院上海200090

火电厂关键区域的管道、阀门等设备时常发生油液、蒸汽等物质的泄漏故障.为了提高火电厂管道及阀门泄漏故障的分割与检测精度,加快模型推理速度,提出一种基于改进YOLOv7的火电厂管道及阀门泄漏分割与检测算法,通过在YOLOv7网络中加入相... 详细信息

火电厂关键区域的管道、阀门等设备时常发生油液、蒸汽等物质的泄漏故障.为了提高火电厂管道及阀门泄漏故障的分割与检测精度,加快模型推理速度,提出一种基于改进YOLOv7的火电厂管道及阀门泄漏分割与检测算法,通过在YOLOv7网络中加入相关实例分割模块,实现实例分割与目标检测任务的并行;通过融入极化自注意力机制和可分离的视觉深度自注意力模块(separable vision transformer),弱化复杂背景的干扰,强化对泄漏区域的边缘提取;在后处理阶段运用置信度传播簇机制(confidence propagation cluster, CP-cluster),提高模型定位的准确性;在颈部网络使用幽灵卷积降低特征冗余,并通过通道剪枝技术压缩模型,实现模型轻量化.实验结果表明,在加入各项改进后,算法分割任务与检测任务的mAP@0.5:0.95指标分别达到75.7%、82.2%,相较于基础模型,指标分别提高了11.9%、7.1%,且模型参数量减少了30.3%,可有效地应用于电厂的实际生产环境中.

关键词：泄漏检测实例分割目标检测自注意力机制置信度传播簇机制通道剪枝

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水冷式集中空调冷源系统多变量耦合物理模型

华南理工大学学报（自然科学版） 2024年第5期52卷 139-152页

作者：刘雪峰黄彬丁笠伟徐瑾蔓毕梦波华南理工大学电力学院广东广州510640

水冷式集中空调系统是一个多变量耦合的非线性系统,运行数据稀疏程度大,导致基于数据驱动的机器学习模型泛化能力差,全面反映水力与传热机理的物理模型成为当前研究的关键。然而,系统变量耦合复杂,迭代嵌套导致整体计算量消耗巨大,设备... 详细信息

水冷式集中空调系统是一个多变量耦合的非线性系统,运行数据稀疏程度大,导致基于数据驱动的机器学习模型泛化能力差,全面反映水力与传热机理的物理模型成为当前研究的关键。然而,系统变量耦合复杂,迭代嵌套导致整体计算量消耗巨大,设备启停又导致管路水力结构变化而不得不频繁重构模型等技术难点亟待解决。利用离散变量连续化及模式搜索法,以阻力系数关联支路开度与设备启停,以水泵运行频率关联水泵启停与运行状态,实现将离散变量整合至连续变量,减少迭代嵌套,可实现流量动态分配、水力热力全局耦合计算。该研究构建了冷负荷、冷冻水流量、冷冻水供水温度、冷冻水供回水压差及环境温湿度为外部约束的水冷式集中空调冷源系统多变量耦合物理模型,实现对冷水机组台数、冷冻水泵台数与频率、冷却水泵台数与频率、冷却塔台数与频率等多个独立变量的异步调节。通过综合实验平台验证模型的可靠性,探究了不同工况下的机塔泵运行特性与群控策略。研究表明,冷源系统物理模型仿真结果平均相对误差小于10%,少部分在15%内,单次迭代计算耗时约0.32 s,多变量组合调节可综合权衡各子系统的能效,系统全局优化可最大限度挖掘节能空间,解决传统主观经验控制难以维持稳定节能效果的缺陷,为智能诊断提供理论基础。

关键词：空调系统多变量物理模型建模策略

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相变微胶囊材料导热增强研究进展

精细化工 2024年第6期41卷 1195-1210页

作者：王程遥张魏张涛朱群志上海电力大学能源与机械工程学院上海200090

相变微胶囊是将相变材料包封在壳材中,有效解决了相变材料的泄漏等问题,是一种性能良好的相变储能材料,在热能储存领域具有广泛的应用。但壳材的存在削弱了内部相变材料与外部环境间的热传导,降低了相变微胶囊的热导率,制约了其实际应... 详细信息

相变微胶囊是将相变材料包封在壳材中,有效解决了相变材料的泄漏等问题,是一种性能良好的相变储能材料,在热能储存领域具有广泛的应用。但壳材的存在削弱了内部相变材料与外部环境间的热传导,降低了相变微胶囊的热导率,制约了其实际应用范围。因此,对相变微胶囊进行改性是增强导热的有效途径。该文介绍了相变微胶囊的组成与结构,并从声子-声子与电子-声子相互作用的角度概述微观尺度下的导热机理;从芯材和壳材两方面对相变微胶囊导热增强改性进行了阐述,通过定量数据和导热机理对改性相变微胶囊的导热增强效果进行了分析;概括了改性相变微胶囊在纺织调温、浆料和建筑领域中的应用;最后,对相变微胶囊导热性能增强的研究前景和挑战以及实际应用方向进行了展望。

关键词：相变微胶囊相变储能材料改性热传导导热机理复合材料

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Mo改性MnCe/SiC低温SCR脱硝催化剂抗SO中毒性能

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化工进展 2024年

作者：张茂润孙伟如马天麟辛志玲上海电力大学环境与化学工程学院

选择性催化还原法（selective catalytic reduction，SCR）是目前应用最广泛的工业氮氧化物脱除技术。以TiO2为载体的钒基催化剂是应用最多的商业催化剂，但依然存在着很多的问题，如低温（<300℃）工况下活性较差，温度窗口较窄（300～... 详细信息

选择性催化还原法（selective catalytic reduction，SCR）是目前应用最广泛的工业氮氧化物脱除技术。以TiO2为载体的钒基催化剂是应用最多的商业催化剂，但依然存在着很多的问题，如低温（<300℃）工况下活性较差，温度窗口较窄（300～400℃），含钒物质毒性较强等，限制了其在低温烟气行业的应用。因此，开发高性能的低温SCR催化剂是研究的一个重要方向。选取低温性能较好的Mn和Ce作为活性组分，并且掺杂Mo用于提升催化剂的抗SO2性能。通过N2吸脱附、X射线衍射（XRD）、X射线光电子能谱（XPS）及傅里叶变换红外（FT-IR）等方法对催化剂样品进行了表征分析。结果表明：SO2的存在会抑制Mn2.5Ce1/SiC催化剂的NH3-SCR活性，Mo改性可以减弱SO2对催化剂脱硝活性的抑制作用。SO2会在催化剂表面与NH3发生竞争吸附，从而抑制催化剂的NH3-SCR活性。当Mn:Ce:Mo的元素比例（摩尔比）为2.5:1:0.07时，获得最佳的脱硝性能和抗SO2中毒性能。通过Mo改性增加了催化剂表面吸附氧的含量，并且减弱了SO2对催化剂表面的毒害作用。

关键词：选择催化还原催化剂低温烟道气煤燃烧 Mo改性

基于无迹卡尔曼滤波水下WPT系统副边关键参数在线辨识

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中国电机工程学报 2024年第11期44卷 4470-4479,I0025页

作者：程志远张智超眭清洋纪天睿李东东上海电力大学电气工程学院上海市杨浦区200090

为提升无线电能传输(wireless power transfer,WPT)系统传输性能,需在控制过程中实时获取负载与耦合系数等关键信息,而该信息的获取目前普遍采用无线通讯模块或增加额外通信线圈等方式,增加了系统复杂度,尤其面临复杂水下工况及高频电... 详细信息

为提升无线电能传输(wireless power transfer,WPT)系统传输性能,需在控制过程中实时获取负载与耦合系数等关键信息,而该信息的获取目前普遍采用无线通讯模块或增加额外通信线圈等方式,增加了系统复杂度,尤其面临复杂水下工况及高频电磁环境,在通讯过程中极易造成通讯异常而导致系统瘫痪。为此,文中提出一种新型基于无迹卡尔曼滤波的WPT系统互感及负载关键参数在线识别方法,该方法仅需采样原边侧电压瞬时值,即可实时获取互感与负载等关键参数信息。同时为提升辨识精度与收敛速度,采用离线式神经网络指导粒子群优化算法建立系统噪声协方差矩阵。实验结果表明,该算法具有模型简单、计算精度较高等特点,在变负载、变移相控制角及偏移情况下,所提出的在线辨识方法对负载与互感的最大识别误差分别为6.19%和1.7%,且2 ms左右即可完成负载的动态识别,具有一定的工程应用价值。

关键词：无线电能传输无迹卡尔曼滤波在线辨识互感识别负载识别

考虑多维影响因素的改进Transformer-PSO短期电价预测方法

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上海交通大学学报 2024年第9期58卷 1420-1431页

作者：孙欣王思敏谢敬东江海林王森上海电力大学电气工程学院上海200090

随着多元化电力市场的建设,电价影响因素日益增加,市场环境变化也更加剧烈.为提高市场短期电价的预测精度,提出一种考虑多种电价影响因素的改进Transformer-粒子群优化(PSO)算法短期电价预测方法.首先,在考虑历史电价、负荷的基础上进... 详细信息

随着多元化电力市场的建设,电价影响因素日益增加,市场环境变化也更加剧烈.为提高市场短期电价的预测精度,提出一种考虑多种电价影响因素的改进Transformer-粒子群优化(PSO)算法短期电价预测方法.首先,在考虑历史电价、负荷的基础上进一步分析电价形成的相关因素,利用自相关函数分析电价的多周期特性并在此基础上调整输入序列,克服了仅采用历史数据以及经验调整输入序列导致预测精度受限的问题.其次,结合长短期记忆(LSTM)、自注意力机制与多层注意力机制并采用多输入结构建立改进Transformer模型,进一步提升LSTM模型捕获不同时间步信息间的长短期依赖关系的能力,克服LSTM的信息利用瓶颈,适应包括历史电价及多种电价成因的复杂多序列输入.此外,还利用PSO智能算法搜索模型不同学习阶段的最佳学习率克服手动调整学习率的局限性.最后,采用PJM市场电价进行算例分析,结果表明所提短期电价预测模型能应用于电价影响因素多、变化剧烈的市场环境,并有效提升短期电价预测精度.

关键词：短期电价预测多维影响因素自相关分析改进Transformer模型粒子群优化

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基于抗扰增强型广义预测控制的永磁同步电机伺服系统

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控制与决策 2024年第6期39卷 1967-1976页

作者：魏亚飞冒建亮张传林杨俊上海电力大学自动化工程学院上海200090 拉夫堡大学航空与汽车工程系拉夫堡LE113TU

为了提高永磁同步电机(permanent magnet synchronous motor,PMSM)伺服系统的响应速度及控制精度,提出一种连续时间域下基于抗扰增强型广义预测控制方法.首先,通过构造高阶扩张状态观测器(high-order extended state observer,HOESO)对... 详细信息

为了提高永磁同步电机(permanent magnet synchronous motor,PMSM)伺服系统的响应速度及控制精度,提出一种连续时间域下基于抗扰增强型广义预测控制方法.首先,通过构造高阶扩张状态观测器(high-order extended state observer,HOESO)对模型参数摄动及外部不确定性负载扰动进行估计,同时将干扰以及转子角速度的估计信息引入至位置轨迹输出预测序列中,实现对预测模型偏差的修正.进一步,通过求解位置跟随误差性能指标的优化问题,得到最优控制序列的显示解析解,并从理论上给出控制参数的选择规则.最终,利用Lyapunov理论对闭环系统进行严格的稳定性分析,并在快速控制原型(rapid control prototype,RCP)对拖实验平台上进行所提控制算法的性能验证.实验结果表明,与串级PI控制和传统广义预测控制相比,所提方法提高了伺服系统的位置跟踪精度和抗干扰性能.

关键词：永磁同步电机伺服系统高阶扩张状态观测器广义预测控制扰动估计不确定受扰系统

1,2,4-三唑在模拟调相机转子内冷却水中对铜的缓蚀作用

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中国腐蚀与防护学报 2024年第3期44卷 772-780页

作者：冯礼奎程一杰宋小宁于志勇严梓轩张大全国网浙江省电力公司电力科学研究院杭州310014 上海电力大学环境与化学工程学院上海201306

选用1.2.4-三唑(TAZ)作为转子冷却水模拟溶液中铜导线的缓蚀剂。通过pH计,电导率仪,溶氧仪检测了使用TAZ前后对转子冷却水模拟溶液的水质变化影响,结果表明TAZ的加入会一定程度上降低溶液的pH值,对电导率和溶氧量的影响不大。采用失重... 详细信息

选用1.2.4-三唑(TAZ)作为转子冷却水模拟溶液中铜导线的缓蚀剂。通过pH计,电导率仪,溶氧仪检测了使用TAZ前后对转子冷却水模拟溶液的水质变化影响,结果表明TAZ的加入会一定程度上降低溶液的pH值,对电导率和溶氧量的影响不大。采用失重法、动态电位极化法和电化学阻抗谱法研究了TAZ在转子冷却水模拟溶液中对Cu的缓蚀性能。结果表明,随着TAZ浓度的增加,Cu的腐蚀速率降低,腐蚀电流密度减少,其缓蚀效率提高。当TAZ的加入量为10 mmol/L时,其缓蚀效率最高为99.9%(失重法)和92.0%(电化学阻抗法)。采用Langmuir等温线拟合金属表面的吸附过程,证实了TAZ在Cu表面的吸附属于混合吸附。通过理论计算进一步证明了TAZ在铜合金表面具有较好的吸附作用,可以有效地抑制模拟冷却水溶液中Cu腐蚀。在转子冷却水溶液体系中,TAZ对Cu具有较好的缓蚀性能,是一种自发吸附的绿色缓蚀剂。

关键词：调相机缓蚀 1,2,4-三唑铜冷却水

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餐厨垃圾压榨液厌氧发酵的温度效应及微生物

环境科学与技术 2024年第6期47卷 163-170页

作者：王甜甜王兰叶璐周倩王罗春楼紫阳昌启惠吴万鸿郭家俊蔡紫祎上海电力大学环境与化学工程学院上海201306 上海交通大学环境科学与工程学院上海200241

近几年餐厨垃圾资源化日益受到重视,用餐厨垃圾生产生物质燃料棒以及保水疏松介质是一种新的全量资源化技术,但会产生一种新型废水即餐厨垃圾压榨液。该研究主要探究温度对餐厨垃圾压榨液厌氧发酵过程中产甲烷的影响,分析了压榨液厌氧... 详细信息

近几年餐厨垃圾资源化日益受到重视,用餐厨垃圾生产生物质燃料棒以及保水疏松介质是一种新的全量资源化技术,但会产生一种新型废水即餐厨垃圾压榨液。该研究主要探究温度对餐厨垃圾压榨液厌氧发酵过程中产甲烷的影响,分析了压榨液厌氧发酵过程中微生物群落变化。在最佳发酵温度47℃下发酵53 d后,总产气量达17220 m L,日产甲烷量的峰值占日产气量峰值的70%~75%,较37℃日产甲烷量峰值高2.5倍,27、57、67℃在发酵的第5天后不再产生甲烷。通过16S r DNA高通量测序,发现在发酵过程中微氧环境下的优势菌群unclassified_d_Bacteria的相对丰度从83.92%下降到24.16%,在严格厌氧环境下优势菌群Clostridium的相对丰度从0.93%上升到44.75%,在发酵实验结束时Clostridium的相对丰度从44.75%下降到5.40%,unclassified_d_Bacteria的相对丰度从24.16%上升到68.12%。研究结果可为实际工程中餐厨垃圾压榨液厌氧发酵温度和菌种的选择提供参考。

关键词：餐厨垃圾压榨液厌氧消化产甲烷温度效应微生物群落