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基于改进RRT的清扫机器人全覆盖路径规划

计算机工程与应用 2024年第13期60卷 311-318页

作者：孔滕广高焕兵陈修贤山东建筑大学信息与电气工程学院济南250101 山东省智能建筑技术重点实验室济南250101

针对钢筋轧制车间中大型非结构化环境下清扫机器人在全覆盖路径规划时所面临的算法运行成本高、避障性能差和区域覆盖率低等问题,提出了一种利用单元分解法分区覆盖和融合跳点搜索法的RRT区域转移的全覆盖路径规划算法。利用MCD(movemen... 详细信息

针对钢筋轧制车间中大型非结构化环境下清扫机器人在全覆盖路径规划时所面临的算法运行成本高、避障性能差和区域覆盖率低等问题,提出了一种利用单元分解法分区覆盖和融合跳点搜索法的RRT区域转移的全覆盖路径规划算法。利用MCD(movement cell decomposition)算法实现自由区域覆盖,为了解决区域间路径规划时的避障问题,引入融合跳点搜索策略的RRT算法,通过增加节点扩展的导向性,使其更偏向目标区域进行搜索,并利用贪婪算法裁剪冗余点修正路径以及三次B样条曲线法平滑处理。通过仿真与实验验证了算法在不同环境下的可行性和有效性,相比于其他方法所规划的路径更短且大大降低了路径重复率,提高了机器人避障效率的同时实现了全区域路径覆盖。

关键词：单元分解融合改进RRT算法清扫机器人 MCD局部覆盖算法全覆盖路径规划

钻井法凿井气举反循环多相排渣运移规律及其洗井参数优化试验研究

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中国矿业大学学报 2024年第2期53卷 224-237页

作者：程桦郭龙辉姚直书王宗金荣传新安徽理工大学土木建筑学院安徽淮南232001 安徽建筑大学建筑结构与地下工程安徽省重点实验室安徽合肥230601 中煤特殊凿井有限责任公司安徽合肥230001

针对西部地区侏罗系地层煤矿立井钻井法施工中出现的气举反循环洗井排渣效率低问题,以可可盖煤矿中央回风立井ϕ4.2 m超前钻井为工程背景,采用相似模型试验和PIV(粒子图像测速法)测试技术相结合的方法,研究了井底及排渣管内液固气多相耦... 详细信息

针对西部地区侏罗系地层煤矿立井钻井法施工中出现的气举反循环洗井排渣效率低问题,以可可盖煤矿中央回风立井ϕ4.2 m超前钻井为工程背景,采用相似模型试验和PIV(粒子图像测速法)测试技术相结合的方法,研究了井底及排渣管内液固气多相耦合运移规律;基于模型试验结果,分析了洗井排渣效果主要影响因素,并提出了高效洗井排渣工艺参数.研究结果表明:自主研发的煤矿立井气举反循环排渣试验装置,可实现钻井法井底及排渣管内流体运移特性的可视化试验研究;岩渣在井底做“积聚—悬浮—吸附—补充—再积聚”动态循环运动,排渣管内液固区段流体呈上下螺旋往复运动,液固气区段呈上下交替的振荡运动,上返速度分布均具有强烈的脉动现象;井底流体的运动主要以水平流动为主,流体的垂直上返仅存在于吸渣口附近,且上返速度与泥浆循环量呈正相关,增大刀盘转速或泥浆循环量可提高井底环流和径向流速;排渣效果影响因素显著性依次为刀盘转速、注气流量、风管沉没比和泥浆黏度;基于工程背景和试验结果,满足井底清洁高效洗井排渣相关钻进参数为刀盘转速11.5 r/min,注气流量3500 m^(3)/h.研究结果可为破解侏罗系地层深大立井钻井法洗井排渣效率低下技术难题,提供有益的理论参考.

关键词：钻井法气举反循环泥浆排渣多相耦合流场参数优化

钻井法凿井气-液-固耦合排渣流场及刀盘吸渣口优化

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煤炭学报 2024年第1期49卷 426-441页

作者：程桦郭龙辉姚直书杨光荣传新安徽理工大学土木建筑学院安徽淮南232001 安徽建筑大学建筑结构与地下工程安徽省重点实验室安徽合肥230601 中煤特殊凿井有限责任公司安徽合肥230001

针对西部地区侏罗系地层煤矿立井钻井法施工中出现的气举反循环洗井排渣与钻进效率低下问题,以陕西可可盖煤矿中央回风立井ϕ4.2 m超前钻井为工程背景,基于CFD-DEM(计算流体力学和离散单元法耦合)研究方法,建立了气-液-固多相耦合排渣数... 详细信息

针对西部地区侏罗系地层煤矿立井钻井法施工中出现的气举反循环洗井排渣与钻进效率低下问题,以陕西可可盖煤矿中央回风立井ϕ4.2 m超前钻井为工程背景,基于CFD-DEM(计算流体力学和离散单元法耦合)研究方法,建立了气-液-固多相耦合排渣数值模型,揭示了排渣管内、井底流场的速度及压力分布规律,并基于自研的气举反循环排渣试验装置,采用PIV(粒子图像测速法)测试技术对流场分布的正确性进行验证;提出了优化刀盘吸渣口评判指标和方法,对吸渣口的数量、长径比、面积比、总面积占比进行优化,得到了超前钻头刀盘吸渣口布置的最佳方式和相关参数;讨论了钻头转速、注气量、风管没入比和泥浆黏度等主要因素对排渣流场的影响。研究结果表明:(1)排渣管内流体的运移以轴向流动为主,且途经注气端时,流速发生跳跃式剧增;井底流体的运移主要以水平流动为主,流体的垂直上返仅存在于吸渣口附近;井底流体的水平流动以切向流动为主,径向流动仅在吸渣口两侧较为明显,且远离吸渣口处,径流速度较小易产生岩屑沉积;(2)当刀盘吸渣口数量为2,长径比为0.4,面积比为1,总面积占比为1.94%时,吸渣口的布置方式最佳,且清渣率较现行吸渣口布置方式提高66%;(3)增大钻头转速可显著增强吸渣口的吸附作用,注气量、风管没入比与井底和排渣管内流体的轴向速度均呈正相关关系,低黏、低密度的泥浆易获取高流速,但携岩能力较差。研究结果可为破解侏罗系地层深大立井钻井法洗井排渣与钻进效率低下技术难题,提供有益的理论参考。

关键词：钻井法凿井气举反循环排渣流场吸渣口优化排渣效率

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基于聚类的用户用电事件辨识模型

淮北师范大学学报（自然科学版） 2024年第2期45卷 63-68页

作者：杨泽丞张振亚王萍安徽建筑大学智能建筑与建筑节能安徽省重点实验室安徽合肥230022 安徽建筑大学电子与信息工程学院安徽合肥230601

从用户侧电流数据中发现用电事件,对挖掘用户用电行为模式,提高用户侧用电管理水平具有重要意义。为及时有效地检测出单个电器下电流数据中蕴含的用户用电事件,设计基于聚类用户用电事件辨识模型。该模型在用户用电电流数据高频在线监... 详细信息

从用户侧电流数据中发现用电事件,对挖掘用户用电行为模式,提高用户侧用电管理水平具有重要意义。为及时有效地检测出单个电器下电流数据中蕴含的用户用电事件,设计基于聚类用户用电事件辨识模型。该模型在用户用电电流数据高频在线监测基础上,构建固定宽度电流序列片段,将电流序列中用电事件辨识问题视为电流序列片段集的聚类划分问题,并使用轮廓系数和精度2个指标进行性能评估。实验结果表明,相较基于k均值聚类、层次式聚类以及SOM(Self-Organizing Map)聚类等实现的用户用电事件辨识模型,基于DBSCAN(Density-Based Spatial Clustering of Applications with Noise)算法用户用电事件辨识模型可以高效辨识出高频电流序列中的用户用电事件。

关键词：电流事件辨识聚类分析

金霉素和土霉素对生物除磷中微生物EPS的影响

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光谱学与光谱分析 2024年第4期44卷 1191-1200页

作者：陶传奇张华黄健奚姗姗何春华罗涛王金花张佳妹马牧野安徽建筑大学环境与能源工程学院安徽合肥230601 环境污染控制与废弃物资源化利用安徽省重点实验室安徽合肥230601 安徽省生态文明研究院安徽合肥230601

金霉素和土霉素在城市污水处理厂中检出率较高,通常以混合物的形式存在于污水中。微生物胞外聚合物(EPS)作为保护层抵御外界有害物质的侵害,在微生物生命活动中发挥着重要作用。目前,关于金霉素和土霉素对生物除磷中微生物EPS的影响较... 详细信息

金霉素和土霉素在城市污水处理厂中检出率较高,通常以混合物的形式存在于污水中。微生物胞外聚合物(EPS)作为保护层抵御外界有害物质的侵害,在微生物生命活动中发挥着重要作用。目前,关于金霉素和土霉素对生物除磷中微生物EPS的影响较少。为探究金霉素和土霉素对生物除磷中微生物EPS的影响,采用直接均分射线法设计3种不同浓度配比(L1、L2和L3)混合物,研究了不同浓度金霉素、土霉素单独作用及其混合物对EPS中蛋白质和多糖的影响。采用三维荧光光谱(3D-EEM)和傅里叶变换红外光谱(FTIR)分析金霉素和土霉素对EPS组分及结构的影响。结果表明:随着浓度增加和反应时间的延长,生物除磷系统性能逐渐恶化,微生物EPS中蛋白质和多糖含量均呈现先上升后下降的趋势,且蛋白质含量均高于多糖。3D-EEM分析表明,随金霉素、土霉素及其混合物浓度增加,EPS中类蛋白质物质荧光强度均先增强后减弱,浓度较高时产生了类腐殖酸物质和类富里酸物质。金霉素与土霉素之间存在拮抗作用,使得混合物荧光物质的荧光强度均弱于单独作用,只有配比L3中未出现类腐殖酸物质和类富里酸物质。FTIR分析表明,金霉素、土霉素及其混合物对EPS中1653 cm^(-1)酰胺Ⅰ谱带的C O伸缩振动、1403 cm^(-1)酰胺Ⅱ谱带的C O对称拉伸、1266 cm^(-1)的P O伸缩振动、1100 cm^(-1)的糖类C—OH伸缩振动均产生影响。金霉素与土霉素存在拮抗作用引起各官能团存在差异性,1004 cm^(-1)的P—OH伸缩振动只存在于土霉素、配比L2、配比L3;900 cm^(-1)的P—O伸缩振动只存在于金霉素、土霉素、配比L2、配比L3;770 cm^(-1)的氨基酸COO变角振动只有金霉素中不存在。该研究将为科学评估金霉素和土霉素及其混合污染物对生物除磷中微生物EPS影响机制提供理论依据。

关键词：金霉素土霉素胞外聚合物生物除磷

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一种两倍升压五电平开关电容逆变器

广西科技大学学报 2024年第3期35卷 65-72,82页

作者：李善寿肖融叶伟方潜生王思文安徽建筑大学智能建筑与建筑节能安徽省重点实验室安徽合肥230022 安徽南瑞继远电网技术有限公司安徽合肥230088

开关电容型逆变器具有使用单直流电源输入、电容电压自均衡、输出谐波含量低以及高电压增益的优势。本文提出一种新型五电平逆变器拓扑,该拓扑由1个直流电源、2个浮动电容、1个电感以及4对互补开关管构成;采用多载波层叠调制策略实现开... 详细信息

开关电容型逆变器具有使用单直流电源输入、电容电压自均衡、输出谐波含量低以及高电压增益的优势。本文提出一种新型五电平逆变器拓扑,该拓扑由1个直流电源、2个浮动电容、1个电感以及4对互补开关管构成;采用多载波层叠调制策略实现开关电容与输入电源的分时串并联运行;实现了2倍电压增益、五电平输出以及电容电压自均衡;通过增加电感抑制了开关电容充电时存在的脉冲电流,降低了开关管的电流应力。此外,逆变电路中没有单独二极管器件,使得该电路具有能量双向流动的能力,扩展了电路的应用范围。本文详细分析了电路的构成及工作过程,仿真及实验结果验证了所提出的逆变器具有可行性。

关键词：开关电容逆变器电压增益脉冲电流载波层叠调制策略

PAW-YOLOv7:河道微小漂浮物检测算法

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光电工程 2024年第4期51卷 101-113页

作者：栾庆磊常昕昱吴叶邓从龙史艳琼陈梓华安徽建筑大学机械与电气工程学院安徽合肥230601 安徽省工程机械智能制造重点实验室安徽合肥230601

河道漂浮物检测对于船舶自动驾驶以及河道清理有着重大意义,但现有的方法在针对河道漂浮物目标尺寸小且互相遮挡、特征信息少时出现检测精度低等问题。为解决这些问题,本文基于YOLOv7,提出了一种改进模型PAWYOLOv7。首先,为了提高网络... 详细信息

河道漂浮物检测对于船舶自动驾驶以及河道清理有着重大意义,但现有的方法在针对河道漂浮物目标尺寸小且互相遮挡、特征信息少时出现检测精度低等问题。为解决这些问题,本文基于YOLOv7,提出了一种改进模型PAWYOLOv7。首先,为了提高网络模型对小目标的特征表达能力,构建了小目标物体检测层,并将自注意力和卷积混合模块(ACmix)集成应用于新构建的小目标检测层;其次,为了减少复杂背景的干扰,采用全维动态卷积(ODConv)代替颈部的卷积模块,使网络具有捕获全局上下文信息能力;最后,将PConv(partial convolution)模块融入主干网络,替换部分标准卷积,同时采用WIoU(Wise-IoU)损失函数取代CIoU,实现网络模型计算量的降低,提高网络检测速度,同时增加对低质量锚框的聚焦能力,加快模型收敛速度。实验结果表明,PAW-YOLOv7算法在本文利用数据扩展技术改进的FloW-Img数据集上的检测精度达到89.7%,较原YOLOv7提升了9.8%,且检测速度达到54帧/秒(FPS),在自建的稀疏漂浮物数据集上的检测精度比YOLOv7提高了3.7%,能快速准确地检测河道微小漂浮物,同时也具有较好的实时检测性能。

关键词： YOLOv7 漂浮物检测混合卷积自注意力机制全维动态卷积 Wise-IoU损失函数

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考虑CVT输出特性的换流变剩磁测算方法

电力自动化设备 2024年第6期44卷 90-95,109页

作者：韩平平王焱陈宇翔陈忠胡迪合肥工业大学新能源利用与节能安徽省重点实验室安徽合肥230009 国网安徽省电力有限公司电力科学研究院安徽合肥230061

特高压换流变空载合闸时,其剩磁会改变铁心磁通的大小和方向,极易造成严重的励磁涌流,导致换流变无法正常投入运行。针对换流变剩磁测算,分析电容式电压互感器(CVT)输出数据存在误差是由系统频率变化引起的,根据误差式进行校正并基于电... 详细信息

特高压换流变空载合闸时,其剩磁会改变铁心磁通的大小和方向,极易造成严重的励磁涌流,导致换流变无法正常投入运行。针对换流变剩磁测算,分析电容式电压互感器(CVT)输出数据存在误差是由系统频率变化引起的,根据误差式进行校正并基于电压积分法给出考虑CVT输出特性的换流变剩磁测算方法。在PSCAD/EMTDC中搭建相关仿真模型,对Y、D桥换流变的电压正向、负向峰值处分别进行分闸实验,并根据所提测算方法确定换流变剩磁。利用校正前、校正后以及监测的换流变剩磁完成选相合闸对比实验,实验结果表明所提方法能够有效测算换流变剩磁,为励磁涌流抑制手段提供参考依据。

关键词：换流变剩磁 CVT 电压积分法选相合闸

真空紫外协同Co^(2+)催化过硫酸氢钾降解罗丹明B

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环境科学研究 2024年第4期37卷 822-834页

作者：陈徐庆唐玉朝伍昌年黄显怀王坤朱先胜陈彩虹安徽建筑大学环境污染控制与废弃物资源化利用安徽省重点实验室安徽合肥230601

有机染料具有毒性强、色度高、不易降解等特性,为了高效去除有机染料,实验以真空紫外(VUV)为光源,研究了VUV协同Co^(2+)催化过硫酸氢钾(PMS)降解典型有机染料罗丹明B(RhB)的反应机制和转化途径.结果表明:①在RhB初始浓度为80 mg/L,Co^(... 详细信息

有机染料具有毒性强、色度高、不易降解等特性,为了高效去除有机染料,实验以真空紫外(VUV)为光源,研究了VUV协同Co^(2+)催化过硫酸氢钾(PMS)降解典型有机染料罗丹明B(RhB)的反应机制和转化途径.结果表明:①在RhB初始浓度为80 mg/L,Co^(2+)和PMS投加量分别为15μmol/L、0.5 mmol/L的条件下,VUV/Co^(2+)/PMS体系反应10 min,RhB去除率可达99.1%.VUV/Co^(2+)/PMS体系对RhB降解遵循一级动力学规律,反应速率常数(k)随初始质量浓度的增加而减小.②溶液初始pH对反应速率有较大的影响,随着pH减小,反应速率也同时减小.投加量为30 mmol/L的HCO_(3)^(−)、Cl^(−)均表现出显著的抑制作用,相较于对照组,RhB去除率由99.1%分别降至66.0%、84.2%,而NO_(3)^(−)和SO_(4)^(2−)抑制作用不显著;印染助剂柠檬酸钠也会显著抑制RhB降解.③自由基捕获实验和电子顺磁共振(EPR)测试结果表明,VUV/Co^(2+)/PMS体系中存在的氧化物种包括硫酸根自由基(SO_(4)^(−)·)、羟基自由基(·OH)、单线态氧(1O2).④根据紫外可见吸收光谱和质谱结果,初步推断RhB分子降解主要通过活性氧(ROS)攻击造成共轭结构破坏和N-位脱乙基等作用.另外,对总有机碳(TOC)进行测试,30 min时RhB矿化度可达到43.8%.研究显示,VUV/Co^(2+)/PMS体系能够有效去除RhB.

关键词：真空紫外 Co^(2+) 过硫酸氢钾罗丹明B 活性氧