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“五育并举”的光电特色专业劳动课的设计与实施——以华中科技大学光学与电子信息学院为例

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大学教育 2024年第7期 49-52页

作者：何艳艳周海党云丽朱广志华中科技大学光学与电子信息学院湖北武汉430074

针对目前部分高校大学生劳动教育被弱化,劳动教育内容专业性不强、创新性不够等问题,华中科技大学光学与电子信息学院面向光电信息科学与工程专业本科二年级学生开设了光电特色专业劳动课。该专业劳动课包括劳动目的的确定、劳动设备的... 详细信息

针对目前部分高校大学生劳动教育被弱化,劳动教育内容专业性不强、创新性不够等问题,华中科技大学光学与电子信息学院面向光电信息科学与工程专业本科二年级学生开设了光电特色专业劳动课。该专业劳动课包括劳动目的的确定、劳动设备的选择、劳动培训与示范、学生创意设计、采用专业软件设计二维和三维结构图形、采用先进设备进行结构件成型与组装及调试、线上线下答疑解惑、现场验收、劳动总结等环节。在课程设计过程中,该专业劳动课以具有实用性、趣味性的光电小制作为牵引,激发学生的劳动兴趣和劳动热情;以使用专业设备进行结构件成型、组装及调试为主导,突出光电特色。从劳动效果来看,该专业劳动课设计将德智体美劳融入其中,提高了学生的专业技能和动手能力,培养了学生的工匠精神和创新意识,提升了学生的综合素质。

关键词：光电特色光电小制作专业劳动课专业劳动课的设计与实施

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基于MCABResnet的二维滚动轴承故障诊断新方法

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机床与液压 2024年第9期52卷 192-200页

作者：邱坤康琳董增寿太原科技大学电子信息学院山西太原030024

针对时域信号冗余度大及滚动轴承故障诊断效果和强噪声环境下诊断正确率低和泛化能力差的问题,提出一种新的基于多联合注意力机制和多残差卷积块的多尺度进化故障诊断方法。采用宽、窄核卷积的跃迁块和多联合注意机制对深层卷积进行特... 详细信息

针对时域信号冗余度大及滚动轴承故障诊断效果和强噪声环境下诊断正确率低和泛化能力差的问题,提出一种新的基于多联合注意力机制和多残差卷积块的多尺度进化故障诊断方法。采用宽、窄核卷积的跃迁块和多联合注意机制对深层卷积进行特征补充,减少特征流失,保证特征图的质量。通过通道和空间注意力权重的分配,为卷积层提供不同的权重参数,进行自适应特征细化。将提出的方法分别在凯斯西储大学轴承数据集和东南大学轴承数据集进行试验验证及分析。结果显示:所提方法的分类正确率超过99.75%,即使在强噪声环境下,分类正确率也超过98.5%;在变工况下,平均分类正确率超过了90%。因此,所提方法具有良好的故障诊断效果、泛化能力和抗噪声性能。

关键词：故障诊断残差表达注意力机制通道权重

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改进YOLOv5s的地下车库火焰烟雾检测方法

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计算机工程与应用 2024年第11期60卷 298-308页

作者：杜辰王兴董增寿王亦雷江忠浩太原科技大学计算机科学与技术学院太原030024 太原科技大学电子信息工程学院太原030024

针对传统地下车库火灾检测不及时且无法给出火灾详细信息、目标检测对小目标烟火检测困难、其他烟火检测精度低等问题,提出了一种改进YOLOv5s的地下车库烟火检测算法。在YOLOv5s主干网络的最后一个C3模块中加入了注意力机制,帮助网络模... 详细信息

针对传统地下车库火灾检测不及时且无法给出火灾详细信息、目标检测对小目标烟火检测困难、其他烟火检测精度低等问题,提出了一种改进YOLOv5s的地下车库烟火检测算法。在YOLOv5s主干网络的最后一个C3模块中加入了注意力机制,帮助网络模型更充分地提取烟火多尺度空间信息和重要特征;对Neck部分进行改进,增强特征交互和小目标烟火检测能力;对主干网络卷积模块进行改进,提高烟火特征提取能力;引入WIoU(wise intersection over union)作为新的边界框损失函数,增强模型泛化能力;引入Soft NMS(soft non-maximum suppression)用以增强重叠烟火检测能力。在自制烟火数据集上进行对比实验,结果表明,改进后的模型权重减小0.2 MB,精度提升了6.8个百分点,能够满足地下车库烟火检测要求。

关键词：烟火检测 YOLOv5s 注意力机制小目标烟火检测

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融合视觉特征的光伏组件语义分割模型研究

太阳能学报 2024年第4期45卷 500-511页

作者：王银沈灵鑫李茂环王健安李小松太原科技大学电子信息工程学院太原030024 南京迪锐科技有限公司南京211500

针对光伏组件红外图像的分割问题,使用MobileNetv2作为DeepLabv3+的主干特征提取网络并使用位置通道注意力模块减少背景干扰,引入混合条带池化对ASPP模块进行优化,帮助模型进一步捕获全局和上下文信息。针对检测困难的屋顶光伏组件设计D... 详细信息

针对光伏组件红外图像的分割问题,使用MobileNetv2作为DeepLabv3+的主干特征提取网络并使用位置通道注意力模块减少背景干扰,引入混合条带池化对ASPP模块进行优化,帮助模型进一步捕获全局和上下文信息。针对检测困难的屋顶光伏组件设计DeepLabv3-T网络,在上述改进的基础上融入纹理信息进行选择性背景抑制,实现光伏组件的精确分割。在PV_large和PV_roof数据集上进行实验证明该文方法优于现有技术,DeepLabv3-T相较于DeepLabv3+,mIoU值分别提高了2.74%和10.53%。此外,设计消融实验表明各个改进模块的有效性。

关键词：光伏组件语义分割深度学习图像纹理 deeplab 注意力机制

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仿生偏振光罗盘太阳位置检测方法

中国光学（中英文） 2024年第3期17卷 548-559页

作者：杨江涛王明凯刘思拓梁磊刘志郭越太原科技大学电子信息工程学院山西太原030024 太原科技大学先进控制与装备智能化山西省重点实验室山西太原030024

针对偏振光导航对天空中特征点精确位置信息的需求,提出一种基于全天域偏振模式成像系统对太阳位置进行精确检测的方法。与传统的基于光斑的太阳位置检测方法相比,该方法利用大气中固有的偏振信息完成对太阳位置的精确测量,具有检测方... 详细信息

针对偏振光导航对天空中特征点精确位置信息的需求,提出一种基于全天域偏振模式成像系统对太阳位置进行精确检测的方法。与传统的基于光斑的太阳位置检测方法相比,该方法利用大气中固有的偏振信息完成对太阳位置的精确测量,具有检测方法简单、精度高且适用范围广等特点。搭建的光学采集系统由三个微小型的大视场摄像头模组和偏振片构成,使得结构更加紧凑,体积更小,高度更低。从原理出发,仿真分析太阳位置求解算法,采用搭建的光学采集系统对本算法在3种天气(晴天、遮挡、气溶胶)环境下进行验证。结果显示:当天气晴朗时,在同一天不同时刻,测量的太阳高度角和方位角的精度分别为0.024°和0.03°;当太阳被高层建筑物遮挡时,太阳的高度角和方位角的测量精度分别为0.08°和0.05°;当太阳被树木的枝叶遮挡时,太阳的高度角和方位角的测量精度分别为0.3°和0.1°。研究发现当气溶胶的浓度超过一定量时就会破坏偏振光的Rayleigh分布模式,进而会影响太阳位置的检测精度。实验结果表明,这种新型的检测方法不仅能够满足偏振光导航对太阳位置精确信息的需求,还能为喜欢探索宇宙奥秘的爱好者提供一种新的探索思路。

关键词：大气光学大气偏振模式太阳空间位置光学CCD

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基于最小二乘的D-S证据理论和Kalman滤波融合的塔机负载定位研究

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控制工程 2024年

作者：温家凯陈志梅邵雪卷张井岗太原科技大学电子信息工程学院太原科技大学电子信息工程学院

在塔机定位系统中，负载进行三维运动，其运动系统比较复杂，定位也较为困难。因为机身振动过大，将传感器设置在机身是不理想的，故直接检测十分困难；非线性定位系统由于在线性化过程中略去了高阶非线性信息，是一种次优估计，降低了... 详细信息

在塔机定位系统中，负载进行三维运动，其运动系统比较复杂，定位也较为困难。因为机身振动过大，将传感器设置在机身是不理想的，故直接检测十分困难；非线性定位系统由于在线性化过程中略去了高阶非线性信息，是一种次优估计，降低了滤波精度，因此也不适用于负载定位。针对塔机负载的定位，建立了应用双层最小二乘法和D-S证据理论与卡尔曼滤波相结合的塔机负载定位算法。首先，引入最小二乘法，进行负载在固定三维空间内的坐标定位，并改进最小二乘法为双层最小二乘法，对负载的三维坐标进行粗略估计，然后将估计信息应用D-S证据理论进行数据融合，得出估计信息对应的权值，最后将融合后的数据传入卡尔曼滤波算法，进行更高层次的最优估计，从而实现对塔机负载的精确定位。

关键词：塔式起重机最小二乘法 D-S证据理论卡尔曼滤波信息融合

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互补滑模PD控制在桥式起重机中的应用

控制工程 2024年

作者：邵雪卷吕恩智陈志梅赵志诚太原科技大学电子信息工程学院

针对欠驱动桥式起重机系统的定位防摆问题，提出了互补滑模（Complementary sliding mode control， CSMC）PD控制策略。在小车位移、负载摆角及各自一阶微分的状态误差作为变量所组成线性滑模面的基础上，引入位移与摆角的误差积分形... 详细信息

针对欠驱动桥式起重机系统的定位防摆问题，提出了互补滑模（Complementary sliding mode control， CSMC）PD控制策略。在小车位移、负载摆角及各自一阶微分的状态误差作为变量所组成线性滑模面的基础上，引入位移与摆角的误差积分形成积分滑模面，并对应设计一个补充滑模面形成互补滑模控制，使得系统变量运行空间限制在滑模面相交处，缩短变量到滑模面的距离，进而提升系统的快速性。同时，引入对负载摆角的PD补偿控制，增强对负载摆角的抑制能力，使小车的运行更加平稳，并构造Lyapunov 函数证明了系统的稳定性。仿真和实验结果验证了该控制策略对定位和防摆的有效性。

关键词：桥式吊车互补滑模 PD补偿定位防摆 Lyapunov函数

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改进YOLOv8的安检违禁物品检测

控制工程 2024年

作者：王银王晨晨赵志诚胡啸太原科技大学电子信息工程学院

为降低一线安检人员因注意力不集中而引发的公共安全风险，提出一种改进YOLOv8的安检违禁物品检测算法。该算法平衡了模型检测精度和尺寸。首先，采用Ghost Bottleneck模块替换主干网络中部分卷积层，用于降低模型参数量，提升对违禁物... 详细信息

为降低一线安检人员因注意力不集中而引发的公共安全风险，提出一种改进YOLOv8的安检违禁物品检测算法。该算法平衡了模型检测精度和尺寸。首先，采用Ghost Bottleneck模块替换主干网络中部分卷积层，用于降低模型参数量，提升对违禁物品特征信息的提取能力，并且使模型对待测物品的定位更加精准。其次，设计了坐标注意力（Coordinate attention，CA）与卷积（Conv）相结合的新模块CAConv来补偿深层网络对待检测物品定位能力的不足。最后，将原回归损失CIOU更换为Focal-EIOU，有效提升算法的回归性能。实验表明，改进后模型在PIDray数据集hidden验证集上mAP50达到79.0%，同时减少了模型尺寸。所设计模型性能明显优于目前其他主流检测算法，并能够有效检测出乘客故意在行李中隐藏的各类违禁物品。

关键词： YOLOv8 注意力机制 Focal-EIOU 违禁品检测

融合多传感器数据的系统相对密度高维核估计剩余寿命预测

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计算机集成制造系统 2024年

作者：卫少萌张江民石慧吴斌太原科技大学电子信息工程学院

在工业大数据的时代背景下，利用复杂系统中部署的多种传感器获取状态监测数据进行剩余寿命预测，对于保证系统的可靠性与安全性有着重要意义。为了更有效地融合多传感器监测数据，提出一种基于传感器数据融合的相对密度高维核估计剩余... 详细信息

在工业大数据的时代背景下，利用复杂系统中部署的多种传感器获取状态监测数据进行剩余寿命预测，对于保证系统的可靠性与安全性有着重要意义。为了更有效地融合多传感器监测数据，提出一种基于传感器数据融合的相对密度高维核估计剩余寿命预测方法。首先，建立基于多传感器数据融合的非参数高维核估计特征融合模型，并将k近邻相对密度的思想引入高维核估计窗宽的选择中，可以根据数据的稀疏性自适应地选择更合理的窗宽；其次，在剩余寿命预测模型上利用空间映射的方法建立自适应相对密度高维核微分同胚变换方法以解决高维核估计在预测中的边界偏移问题，从而提高剩余寿命预测结果的准确性。最后，分别对航空发动机数据集和齿轮箱数据集进行了实验分析来验证所提方法的准确性和有效性。

关键词：剩余寿命预测高维核估计特征融合相对密度核微分同胚变换