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暴雨内涝灾害下社区韧性压力测试方法研究

清华大学学报（自然科学版） 2024年第9期64卷 1587-1596页

作者：代鑫黄弘于富才吴爱枝时德轶张鹏清华大学安全科学学院公共安全研究院北京100084 北京市应急管理科学技术研究院北京101101

社区韧性成为公共安全领域的研究热点,但韧性压力测试的概念尚处于萌芽阶段。该文基于韧性曲线提出了通用的社区韧性压力测试分析框架,以暴雨内涝灾害为例,构建了12种压力测试暴雨情景,基于水动力学方法建立暴雨内涝模型,提出了融合管... 详细信息

社区韧性成为公共安全领域的研究热点,但韧性压力测试的概念尚处于萌芽阶段。该文基于韧性曲线提出了通用的社区韧性压力测试分析框架,以暴雨内涝灾害为例,构建了12种压力测试暴雨情景,基于水动力学方法建立暴雨内涝模型,提出了融合管网排水能力与淹没时空特征的暴雨内涝灾害下社区韧性压力测试方法。以某社区为例,结合实验监测数据,开展了社区暴雨内涝韧性压力测试。结果发现,暴雨内涝灾害时社区韧性受降雨历时影响不大但与小时雨强呈正相关,在200.0 mm/h的极端降雨情景下该社区约44%区域被淹,管网排水能力完全恢复需5.7 h。基于测试结果针对性地提出了暴雨内涝灾害下社区韧性提升建议。该分析框架和方法可为社区韧性评价提供决策支持。

关键词：社区韧性压力测试暴雨内涝水动力学模型

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无人驾驶铰接转向车辆路径跟踪控制研究综述

农业机械学报 2024年第1期55卷 1-21页

作者：祝青园程家琪陈轩伟杨昌霖高云龙邵桂芳厦门大学萨本栋微米纳米科学技术研究院厦门361005

路径跟踪是无人驾驶技术的重要组成部分,是实现铰接转向车辆准确平稳自主行驶的关键,对提高铰接转向车辆在农业、林业、矿山及建筑等行业的作业效率和安全性具有重要意义。车辆模型构建、控制算法设计和算法验证评估是路径跟踪控制研究... 详细信息

路径跟踪是无人驾驶技术的重要组成部分,是实现铰接转向车辆准确平稳自主行驶的关键,对提高铰接转向车辆在农业、林业、矿山及建筑等行业的作业效率和安全性具有重要意义。车辆模型构建、控制算法设计和算法验证评估是路径跟踪控制研究的基础,围绕这3方面阐述了铰接转向车辆路径跟踪控制研究的进展。首先回顾了铰接转向车辆的几何学模型、运动学模型和动力学模型,并讨论了各类模型在路径跟踪控制研究中的适用场景及局限性;在此基础上,阐述了铰接转向车辆路径跟踪控制算法的研究现状,对比并总结了每种算法的优缺点及适用范围,并进一步归纳了算法的验证与评估手段;最后展望了铰接转向车辆路径跟踪技术未来的研究重点及方向:考虑车辆动力学因素及模型参数动态时变特性的车辆建模研究;融合各类算法适应性并结合智能算法的多工况自适应控制算法设计;标准化、流程化的高保真仿真场景开发及集成准确性、稳定性、安全性等多性能的评估方法研究。

关键词：无人驾驶铰接转向车辆路径跟踪控制策略动力学模型验证评估

地铁沿线高层住宅建筑室内振动与结构噪声的相关性分析

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铁道科学与工程学报 2024年第8期21卷 3445-3454页

作者：曾钦娥宋瑞祥吴丹邬玉斌何蕾北京市科学技术研究院城市安全与环境科学研究所北京100054

结构噪声是引起地铁临近住宅建筑居民烦恼的最直接原因,结构噪声与室内楼板振动之间相关性是进行地铁临近住宅建筑室内结构噪声预测及控制的关键问题。以某地铁邻近某高层住宅为研究对象,通过多点同步测试获得4个不同大小房间的楼板垂... 详细信息

结构噪声是引起地铁临近住宅建筑居民烦恼的最直接原因,结构噪声与室内楼板振动之间相关性是进行地铁临近住宅建筑室内结构噪声预测及控制的关键问题。以某地铁邻近某高层住宅为研究对象,通过多点同步测试获得4个不同大小房间的楼板垂向加速度及室内结构噪声,分析楼板垂向加速度、声压的频率特性及两者之间的相干性,对比分析不同房间振动噪声的卓越频段及其相干频段的差异性,结合数值仿真方法,揭示不同房间加速度-声压相干性的差异原因,同时,利用不同列车通过时振动离散性特点对室内结构噪声典型1/3频带处的加速度级与声压级进行线性拟合优化,分析两者的相关性及其与房间特性之间的关联性。研究结果表明,楼板振动加速度卓越频段、噪声卓越频段均随房间大小改变而显著变化,4个房间的声压峰值频率分别为49、40和50、49、65 Hz,且振动卓越频段与噪声卓越频段之间非完全重叠;房间振动与噪声的相干频段与振动的卓越频段部分重叠,与噪声的卓越频段基本不重叠,受声腔简正模式的影响,在噪声峰值频率处的相干性较低,相干系数均小于0.5;受房间简正模式的影响,不同尺寸房间4个典型1/3频带处(40、50、63和100 Hz)楼板垂向加速度级与声压级的修正量变化范围为12.0~34.9 dB,对结构噪声的预测建议按房间尺寸及频带进行分类处理。研究成果可为地铁临近住宅建筑室内结构噪声的预测提供参考。

关键词：地铁住宅建筑振动结构噪声相关性

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有机凝胶肌电电极制备及其在动态手势识别的应用

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中南大学学报（自然科学版） 2024年第6期55卷 2153-2161页

作者：张建寰徐益鑫邓连钧徐周毅张陈涛厦门大学萨本栋微米纳米科学技术研究院福建厦门361102

为了解决传统肌电电极与皮肤贴合度不佳,易造成运动伪影的问题,本文提出一种高离子导电、良好自黏附的有机凝胶作为电极检测肌电信号,并将其应用于动态手势动作的识别。首先,采用物理交联与化学交联结合的互贯穿网络结构,在生物相容性... 详细信息

为了解决传统肌电电极与皮肤贴合度不佳,易造成运动伪影的问题,本文提出一种高离子导电、良好自黏附的有机凝胶作为电极检测肌电信号,并将其应用于动态手势动作的识别。首先,采用物理交联与化学交联结合的互贯穿网络结构,在生物相容性的聚丙烯酰胺/海藻酸钠体系中加入单宁酸、氯化钠和甘油,获得聚丙烯酰胺/海藻酸钠/单宁酸有机凝胶;其次,测试制备的有机凝胶力学、导电及黏附等性能,并将其作为皮肤表面电极进行肌电信号的检测;最后,使用卷积神经网络算法将其应用于动态手势动作的识别。研究结果表明:制备的有机凝胶具有低弹性模量以及可逆自黏附能力,可实现与皮肤的保形黏附;有机凝胶具有7.7 kPa的弹性模量、310%的伸长率、2.81 mS/cm的离子导电率,并具有良好的自黏附性能以及可降解性,能够获得17.14 dB信噪比的高质量肌电信号,能够有效识别不同界面操作的动态动作及手语手势,平均识别率分别达95.04%和98.67%。该有机凝胶电极具有高信噪比,可有效识别动态手势,在人机交互、机器人遥操作领域具有广阔的应用前景。

关键词：肌电信号有机凝胶柔性电极动态手势识别

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基于混合自适应选择模型的燃气轮机建模

中国电机工程学报 2024年第7期44卷 2737-2747,I0019页

作者：张宝凯中国大唐集团科学技术研究总院有限公司华东电力试验研究院安徽省合肥市230031

单轴燃气轮机联合循环机组作为参与电网调峰谷、调频的重要装备,其运行性能直接关系到电网安全。为提高电网可靠性,该文提出一种基于混合形式自适应选择算法模型(hybrid-form adaptive selection algorithm model,HASAM)。首先,结合厂... 详细信息

单轴燃气轮机联合循环机组作为参与电网调峰谷、调频的重要装备,其运行性能直接关系到电网安全。为提高电网可靠性,该文提出一种基于混合形式自适应选择算法模型(hybrid-form adaptive selection algorithm model,HASAM)。首先,结合厂家控制策略组态逻辑与偏互信息确定与燃机计算功率相关的变量作为建模对象;然后,利用量子粒子群QPSO辨识模型、深度置信网络DBN算法以及ELMAN算法构建子模型;最后,针对不同工况,结合QPSO优化的DBN分类模型自适应选择子模型进行燃机计算功率预测。基于9E燃气轮机工况数据验证结果表明,提出的算法能够准确的预测燃气轮机计算功率。

关键词：数据驱动燃气轮机自适应选择预测

基于QAR飞行大数据的空中颠簸风险时空分布模式探索与分析

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武汉大学学报（信息科学版） 2024年第3期49卷 482-490页

作者：张林意孙华波王纯余长慧卢宾宾武汉大学遥感信息工程学院湖北武汉430079 中国民航科学技术研究院航空安全研究所北京100028

空中颠簸是民航飞行过程中的重大安全风险之一,其空间分布模式的探索与分析对有效规避颠簸区域、提升飞行安全水平有重要意义。利用中国民航行业快速存取记录器(quick access recorder,QAR)大数据提取了2017—2019年中国范围内发生的空... 详细信息

空中颠簸是民航飞行过程中的重大安全风险之一,其空间分布模式的探索与分析对有效规避颠簸区域、提升飞行安全水平有重要意义。利用中国民航行业快速存取记录器(quick access recorder,QAR)大数据提取了2017—2019年中国范围内发生的空中颠簸事件,通过核密度估计和时空可视化对其时空分布特征进行了初步的探索性分析,采用空间自相关分析、热点分析、地理加权主成分分析等时空统计分析技术从不同层次和视角对民航空中颠簸风险进行空间分布模式与规律探索。结果表明,中国民航飞机2017—2019年空中颠簸事件较多出现于西藏地区、中部地区和东南部地区,其中第一阶梯和第二阶梯地区空中颠簸事件发生密度明显高于第三阶梯,且多位于第一阶梯和第二阶梯分界线附近。空中颠簸程度具有较为显著的空间自相关性,表现为高-高值聚集特征。在精细尺度视角下,地理加权主成分分析结果表明,空中颠簸风险与相关属性参数间关系存在典型的空间异质性特征。该研究为切实提升民航行业风险管理与安全水平,从时空视角提供了理论算法与实践应用支撑。

关键词：民航安全时空分布模式空间自相关地理加权主成分分析空间异质性

基于改进GWO–SVR算法的锂电池剩余寿命预测

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工程科学学报 2024年第3期46卷 514-524页

作者：金辉胡寅逍葛红娟郝志鹏曾郑志远唐泽鹏南京航空航天大学民航学院南京211106 中国民航科学技术研究院北京100028

锂离子电池性能优越,已在B787等机型上得到应用.锂离子电池性能随着使用次数增加而衰退,准确预测锂电池剩余使用寿命从而及时维护/更换,对航班安全飞行具有重要意义.面向锂离子电池剩余寿命预测问题,本文采用容量增量分析等方法提取特征... 详细信息

锂离子电池性能优越,已在B787等机型上得到应用.锂离子电池性能随着使用次数增加而衰退,准确预测锂电池剩余使用寿命从而及时维护/更换,对航班安全飞行具有重要意义.面向锂离子电池剩余寿命预测问题,本文采用容量增量分析等方法提取特征,基于灰色关联分析计算特征与电池容量的关联程度并筛选特征,提出一种基于改进灰狼优化算法(Improved grey wolf optimization, IGWO)和支持向量回归(Support vector regression, SVR)的锂离子电池剩余寿命预测方法.作为近年研究热点的灰狼优化(Grey wolf optimization, GWO)算法寻优性能出色,但是在应用中容易陷入局部最优.针对此问题,IGWO对GWO算法中的位置更新方程进行优化,对狼群中的个体添加了记忆与飞行功能,增强了算法全局搜索和收敛能力;同时基于Skew Tent映射产生混沌序列,优化狼群初始位置分布.基于标准测试函数对比GWO和IGWO算法的寻优能力,结果表明IGWO算法的收敛速度和寻优效果更好,能够避开GWO陷入的局部最优,在部分测试函数上将寻优精度提升了几十个数量级;基于NASA锂离子电池数据集开展IGWO–SVR、GWO–SVR和SVR的剩余寿命预测能力对比实验,结果证明IGWO–SVR能够有效提高预测精度,与GWO–SVR相比预测均方根误差值降低了10%以上.

关键词：锂离子电池剩余寿命预测容量增量分析改进灰狼优化算法支持向量回归

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地基和基础对建筑物地铁振动响应影响的研究

噪声与振动控制 2024年第1期44卷 247-254页

作者：张婧宋瑞祥刘必灯邬玉斌吴琼杨洁北京市科学技术研究院城市安全与环境科学研究所北京100054

随着我国地铁建设的飞速发展和城市用地日益紧缺,建筑物与地铁线路的距离越来越近。对于临近地铁的新建建筑,在设计阶段对于建筑结构开展抑制地铁振动的优化设计渐趋必要。以某临近地铁的待建建筑物为研究对象,采用数值仿真方法,对不同... 详细信息

随着我国地铁建设的飞速发展和城市用地日益紧缺,建筑物与地铁线路的距离越来越近。对于临近地铁的新建建筑,在设计阶段对于建筑结构开展抑制地铁振动的优化设计渐趋必要。以某临近地铁的待建建筑物为研究对象,采用数值仿真方法,对不同基础形式(桩筏基础和筏板基础)及不同地基类型(非挤土地基和挤土地基)建筑物的地铁振动响应进行对比分析,结果表明:桩筏基础抑制地铁振动的能力略优于筏板基础,基础形式变化对建筑物室外振动的影响不显著,且不会改变建筑物室内振动水平随楼层升高的变化规律,基础形式不同使建筑室内振动分布发生变化,但变化的规律性不显著;非挤土地基抑制地铁振动的能力明显优于挤土地基,地基类型变化亦不会改变建筑物室内振动水平随楼层升高的变化规律,但对建筑室外和室内振动响应的影响都较为显著。

关键词：振动与波地铁振动控制地基基础建筑结构振动响应数值仿真

模糊DBN的室内燃气泄漏动态风险评估方法研究

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安全与环境学报 2024年第4期24卷 1337-1345页

作者：吕良海梁艺苑张淏彬白永强北京市科学技术研究院城市安全与环境科学研究所北京100054

为有效分析并评估室内燃气泄漏风险,运用蝴蝶结模型对室内燃气事故危险源进行识别;并利用模糊集理论改进动态贝叶斯模型,弥补因数据缺失带来的误差,实现风险评估从静态到动态的转变,从而构建一种基于蝴蝶结(Bow-Tie,BT)模型模糊动态贝... 详细信息

为有效分析并评估室内燃气泄漏风险,运用蝴蝶结模型对室内燃气事故危险源进行识别;并利用模糊集理论改进动态贝叶斯模型,弥补因数据缺失带来的误差,实现风险评估从静态到动态的转变,从而构建一种基于蝴蝶结(Bow-Tie,BT)模型模糊动态贝叶斯网络(Dynamic Bayesian Network,DBN)的室内燃气事故动态风险评估方法,并结合实际案例验证模型有效性和可行性。结果表明:依据该模型得到的关键风险因子能够为居民燃气安全风险防控提供参考;同时,该方法能够分析原因事件失效后各事故后果发生概率在各时间片的变化,模拟结果与实际相吻合。

关键词：安全工程动态风险评估蝴蝶结模型模糊集理论动态贝叶斯网络燃气泄漏