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结合三维无参数注意力机制的隧道裂缝检测方法

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隧道建设（中英文） 2024年第7期44卷 1520-1531页

作者：武斌于双玲陈杨杨赵洁天津城建大学计算机与信息工程学院天津300384

为进一步研究现有公路隧道裂缝检测算法中对裂缝特征提取不充分、抗干扰能力弱而导致漏检以及检测速度慢等问题,提出一种基于改进YOLOv5的隧道裂缝检测方法。首先,在主干网络中结合高效的三维无参数注意力机制,引入残差模块C3SM,用于增... 详细信息

为进一步研究现有公路隧道裂缝检测算法中对裂缝特征提取不充分、抗干扰能力弱而导致漏检以及检测速度慢等问题,提出一种基于改进YOLOv5的隧道裂缝检测方法。首先,在主干网络中结合高效的三维无参数注意力机制,引入残差模块C3SM,用于增强深浅层特征信息之间的交互,在优化计算复杂度的同时增强网络特征提取能力;其次,在特征金字塔中采用一种新的特征融合网络结构,整合相邻层的特征图,能较好地保留裂缝边缘信息,在保证语义信息不受损失的同时加快模型的检测速度;最后,采用位置损失函数WIoU优化遮挡和重叠目标的检测效果。为验证该方法的有效性,在Tunnel-crack和湖州隧道裂缝数据集上进行大量试验,结果表明:所提出检测方法的精度与速度分别达到88.7%、103.5帧/s和85.1%、99.4帧/s,相比大多数高性能目标检测器具有更高的识别准确率,并能满足隧道裂缝检测的要求。

关键词：隧道工程裂缝检测注意力机制 YOLOv5 WIoU

融合改进A算法与DWA算法的机器人动态避障方法研究

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系统仿真学报 2024年

作者：张艳李炳华霍涛刘榕天津城建大学计算机与信息工程学院

针对传统A*算法在路径规划过程中存在扩展节点多、路径转折点多，并且无法处理复杂环境中出现的动态障碍物等问题，提出了一种融合改进A*算法与DWA算法的机器人动态避障方法。在传统A*算法基础上改进邻域扩展方法，有效避免了经典四邻... 详细信息

针对传统A*算法在路径规划过程中存在扩展节点多、路径转折点多，并且无法处理复杂环境中出现的动态障碍物等问题，提出了一种融合改进A*算法与DWA算法的机器人动态避障方法。在传统A*算法基础上改进邻域扩展方法，有效避免了经典四邻域扩展中存在的冗余节点多和八邻域扩展中存在的从障碍物中间穿过的路径等问题；设计了一种象限选择方法，在路径搜索过程中可以有效减少扩展节点的数量；设计了冗余点剔除策略，剔除路径多余节点；并在每两个相邻节点间采用DWA算法进行局部路径规划，保证在全局最优路径的基础上实现了动态避障。实验结果表明，改进A*算法在避免了从障碍物中间穿过的前提下，扩展节点和转折次数较少；融合DWA算法后，能够在全局路径的基础上进行修正，实现随机避障，表明了该算法在机器人路径规划中的可行性。

关键词：机器人路径规划改进A*算法 DWA算法动态避障

郑州城市形态对热岛强度影响的城市发展梯度差异

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环境科学 2024年

作者：王森曾穗平卢鋆镆艾合麦提·那麦提曾坚天津大学建筑学院天津城建大学建筑学院

城市形态对热岛强度的影响机制是研究关注的核心议题，已有成果多集中于城市形态与热环境的关联规律，对城市发展梯度沿线的差异研究较少，梯度差异下边际效应和优化路径的研究相对匮乏。以郑州市中心城区为例，基于Landsat遥感影像和NP... 详细信息

城市形态对热岛强度的影响机制是研究关注的核心议题，已有成果多集中于城市形态与热环境的关联规律，对城市发展梯度沿线的差异研究较少，梯度差异下边际效应和优化路径的研究相对匮乏。以郑州市中心城区为例，基于Landsat遥感影像和NPP-VIIRS卫星夜光遥感影像等多源数据，引入梯度提升回归树模型对DEMATEL-ISM方法进行改进，探究城市形态对热岛强度影响的梯度差异及边际效应。结果表明：①2006—2020年间，热岛强度均随城市发展强度的增加而增加，增加趋势逐年放缓；②城市形态影响热岛强度的梯度差异明显，绿地形态指标始终对热岛强度有较强影响，NDVI是各梯度内影响最显著的变量，建设用地格局指标的影响强度随梯度增加而显著提升，建筑组合形态指标的作用则随之减弱；③根据ISM模型得到城市形态指标影响热岛强度的四层三阶结构模型，高强度建设梯度内建设用地格局指标为根源致因阶，低强度建设梯度内建筑组合形态指标为根源致因阶。④城市形态边际效应的梯度差异明显，随着指标取值的增加，其影响强度与影响方向会发生变化，不同梯度内影响热岛强度的关键指标及其阈值范围都存在差异。提出城市发展梯度差异下，基于城市热环境改善的城市形态边际优化方法，可为城市有序扩张和城乡协调发展提供精细化的实践参考。

关键词：热岛强度城市形态城市发展梯度 GBRT-DEMATEL-ISM组合方法郑州

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基于全局-局部协同增强的遥感目标检测

激光与光电子学进展 2024年

作者：张众维郭芙蓉刘树东天津城建大学计算机与信息工程学院

为了提高遥感图像中各类目标的检测性能，本文提出了一种基于LSKNet-S的改进算法。该算法通过融合不同层级感受野的特征，大幅提升了网络对遥感目标的检测能力。首先，我们设计了一个多尺度特征融合模块，通过改进多层感知器增强模型对... 详细信息

为了提高遥感图像中各类目标的检测性能，本文提出了一种基于LSKNet-S的改进算法。该算法通过融合不同层级感受野的特征，大幅提升了网络对遥感目标的检测能力。首先，我们设计了一个多尺度特征融合模块，通过改进多层感知器增强模型对全局上下文信息的提取能力。同时，引入轻量级局部视觉中心模块，以提高模型对局部特征的感知能力。两者结合，实现了模型对多尺度特征的有效提取和融合。其次，在检测头中引入了用于尺度增强的上采样操作，通过提高特征图的分辨率，使模型能够更好地捕捉遥感图像中各类目标的细节信息。实验结果表明，所提方法在HRSC2016数据集上的mAP指标相比原模型提升了3.43%，在DIOR-R数据集上的mAP指标较原模型提升了1.12%，且均优于目前主流算法，验证了本文所提算法在遥感目标检测场景中的有效性。

关键词：图像处理遥感图像目标检测多尺度特征融合上采样策略

负载Fe基添加剂对准东煤热解特性的影响及动力学分析

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化学工程 2024年

作者：刘健朱玉雯王愿洁王帅马天明刘汉桥天津城建大学能源与安全工程学院

采用热重法研究了Fe基添加剂种类与升温速率对准东脱灰煤热解特性的影响，并采用单一反应模型（Doyle积分法）和分布活化能模型（Miura积分法）进行了动力学分析。结果表明，不同Fe基添加剂均增加了煤热解的失重率，其中Fe(NO3)3对煤热... 详细信息

采用热重法研究了Fe基添加剂种类与升温速率对准东脱灰煤热解特性的影响，并采用单一反应模型（Doyle积分法）和分布活化能模型（Miura积分法）进行了动力学分析。结果表明，不同Fe基添加剂均增加了煤热解的失重率，其中Fe(NO3)3对煤热解失重的影响最为显著，其次为Fe2(C2O4)3和FeCl3。随着升温速率增大，煤热解失重速率曲线朝着高温方向偏移，最大失重速率对应的温度升高。采用Doyle积分法计算10 ℃/min升温速率下的煤样热解动力学参数，与脱灰煤相比，4种铁源均降低了煤热解活化能。负载Fe(NO3)3煤样在活泼热解和热缩聚阶段的活化能均最低，分别为10.61和14.50 kJ/mol，其次为负载FeCl3、Fe2(C2O4)3和Fe的煤样，但该积分法只能求得某一较窄温度范围内活化能的平均值。采用Miura积分法得到各煤样转化率在0.1～0.9的连续分布的活化能，且随着转化率增加，热解活化能逐渐增大。其中，添加Fe(NO3)3煤样的热解活化能最低，分布在12.58～84.95 kJ/mol，其次为添加FeCl3和Fe2(C2O4)3的煤样，与Doyle积分法计算结果一致。

关键词：煤热解 Fe基添加剂 Doyle积分法 Miura积分法活化能

CO_(2)/HCs跨临界热泵系统仿真模拟与优化

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流体机械 2024年第4期52卷 56-64页

作者：杨俊兰詹宇航殷明陈丹丹天津城建大学能源与安全工程学院天津300384

为了研究CO_(2)/HCs混合工质跨临界单级带节流阀系统的性能,针对CO_(2)/R1270和CO_(2)/R290这2种混合工质建立系统模型,并通过试验对其进行了验证。模拟分析了蒸发器入口温度、气冷器出口温度、高压压力、冷却水温度和流量对系统性能的... 详细信息

为了研究CO_(2)/HCs混合工质跨临界单级带节流阀系统的性能,针对CO_(2)/R1270和CO_(2)/R290这2种混合工质建立系统模型,并通过试验对其进行了验证。模拟分析了蒸发器入口温度、气冷器出口温度、高压压力、冷却水温度和流量对系统性能的影响;对系统进行优化计算,分析了气冷器内管管径、外管管径和管长对换热系数和换热量的影响。结果表明:当蒸发器入口温度升高,气冷器出口温度和冷却水入口温度降低,冷却水流量升高时,COP_(c)增大;CO_(2)/R1270的最优制冷高压压力在9 MPa左右,比纯CO_(2)降低了3%,CO_(2)/R290的最优制冷高压压力在8.5 MPa左右,比纯CO_(2)降低了8%;适当增大气冷器的内管管径或减小其外管管径,可以有效提高其换热性能。研究结果可为CO_(2)/HCs混合工质跨临界系统的优化设计提供参考。

关键词：二氧化碳碳氢化合物混合制冷剂跨临界循环系统性能

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渗流作用下人工冻结特性室内模型试验研究

岩石力学与工程学报 2024年第S1期43卷 3530-3542页

作者：孙立强时鹏郎瑞卿商安策天津大学建筑工程学院天津300072 天津城建大学天津市软土特性与工程环境重点实验室天津300384 河海大学土木与交通学院江苏南京210098

人工冻结法凭借其封水性好、适应范围广和对环境影响小等优势已得到广泛应用,但地下水渗流会严重影响冻结效果,且设计规范中尚未考虑渗流对人工冻结的影响。为研究渗流作用下地层人工冻结特性,基于自主研发的渗流地层双管冻结物理模型... 详细信息

人工冻结法凭借其封水性好、适应范围广和对环境影响小等优势已得到广泛应用,但地下水渗流会严重影响冻结效果,且设计规范中尚未考虑渗流对人工冻结的影响。为研究渗流作用下地层人工冻结特性,基于自主研发的渗流地层双管冻结物理模型试验系统,对不同渗流速度和温度梯度下人工冻结过程开展室内模型试验研究。通过模型试验揭示进出口水温差、冷量交换率和温度场随地层初始温度、冷媒温度和渗流速度变化的发展规律,提出不同温度梯度和渗流速度下的交圈时间和临界渗流速度确定方法,确定3组试验的交圈临界渗流速度分别为16.81,10.22和13.33 m/d,剖析冻结壁形状、厚度和平均温度等特性随温度梯度、地下水渗流速度变化规律。研究成果可为渗流条件下人工冻结技术应用及设计提供参考。

关键词：渗流力学人工冻结温度场冻结壁模型试验

车联网边缘场景下基于免疫算法的计算卸载优化

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吉林大学学报（工学版） 2024年第1期54卷 221-231页

作者：朱思峰蔡江昊柴争义孙恩林天津城建大学计算机与信息工程学院天津300384 天津工业大学计算机科学与技术学院天津300387

为了解决如何在降低车载终端计算时延的同时保证服务器的低能耗和负载均衡问题,本文首先构建了基于车对车通信的系统模型、时延模型、负载均衡模型、能耗模型和目标优化模型;然后提出了一种基于多目标免疫优化算法的计算卸载方案;最后... 详细信息

为了解决如何在降低车载终端计算时延的同时保证服务器的低能耗和负载均衡问题,本文首先构建了基于车对车通信的系统模型、时延模型、负载均衡模型、能耗模型和目标优化模型;然后提出了一种基于多目标免疫优化算法的计算卸载方案;最后将本文方案与多种卸载方案进行了对比实验。实验结果表明,本文方案能够有效降低用户的平均卸载时延,优化服务器之间的工作负载并有效降低能耗,且性能较各卸载方案有所提升。

关键词：车联网边缘计算计算卸载车对车通信免疫算法

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跨临界CO_(2)内部过冷增压制冷系统性能评价

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流体机械 2024年第8期52卷 83-91页

作者：杨俊兰陈丹丹殷明詹宇航天津城建大学能源与安全工程学院天津300384

为了改善商超用CO_(2)制冷系统的性能,提出跨临界CO_(2)内部过冷增压制冷(TCISS)系统,对比了该系统与3种不同CO_(2)增压制冷循环的性能,并通过已有试验数据对其仿真模拟结果进行了验证。为详细分析该系统的现实应用性能,进一步建立经济... 详细信息

为了改善商超用CO_(2)制冷系统的性能,提出跨临界CO_(2)内部过冷增压制冷(TCISS)系统,对比了该系统与3种不同CO_(2)增压制冷循环的性能,并通过已有试验数据对其仿真模拟结果进行了验证。为详细分析该系统的现实应用性能,进一步建立经济性和环保性模型,并与R134a/CO_(2)复叠制冷(RCOS)系统进行比较,以哈尔滨、北京、南京、广州城市为例,分析2种系统在不同气候区域的性能。结果表明:当高压压力大于10.5 MPa时,环境温度在5~30℃范围内,TCISS循环比其他3种CO_(2)增压制冷循环的COP都要高;TCISS的初始投资成本比RCOS高24.5%,但其年度运行成本更低;TCISS的全生命周期成本(XLCC)普遍低于RCOS,并且在哈尔滨的XLCC最小,在广州的XLCC最大。在4个不同的城市中,TCISS系统的SO_(2),NOx,PM2.5,PM10的4项污染物排放指标均低于RCOS,其总等效变暖效应降低了21.2%~23.9%。研究结果可为推动TCISS系统的发展和应用提供理论指导。

关键词：跨临界CO_(2)增压系统内部过冷性能分析全生命周期成本污染物排放量总等效变暖效应