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深部煤层CO_(2)地质封存量化评估及案例研究

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煤炭科学技术 2024年第S1期52卷 288-298页

作者：刘操赵春辉钟福平秦书杰韦沧龙河南理工大学安全科学与工程学院河南焦作454003 河南理工大学河南省瓦斯地质与瓦斯治理重点实验室-省部共建国家重点实验室培育基地河南焦作454000 全国煤炭行业瓦斯地质与瓦斯防治工程研究中心河南焦作454003

地质封存CO_(2)作为理想的减碳技术,有望成为缓解温室效应的重要手段,因此量化评估深部煤层CO_(2)地质封存潜力与研究超临界CO_(2)与深部煤岩之间相互作用成为了“双碳”背景下的研究热点。以焦作矿区九里山煤样为试验研究对象,分析了... 详细信息

地质封存CO_(2)作为理想的减碳技术,有望成为缓解温室效应的重要手段,因此量化评估深部煤层CO_(2)地质封存潜力与研究超临界CO_(2)与深部煤岩之间相互作用成为了“双碳”背景下的研究热点。以焦作矿区九里山煤样为试验研究对象,分析了深部煤层超临界CO_(2)吸附与封存机理,分别开展了35和45℃下煤样的CO_(2)等温吸附试验,解释并校正了CO_(2)吸附等温线高压异常下拐现象,得到了不同温度下煤样的CO_(2)实际吸附量。提出了一种新方法计算CO_(2)地质封存量,能够校正吸附相体积造成的封存量计算误差,并能精确评估不同埋深煤层CO_(2)理论和有效封存量。研究结果表明:①当高压吸附饱和时,煤样表面所有的吸附位被完全占据,此时吸附相体积和密度不再发生改变,吸附量应趋于稳定,但实验室测得的吸附量却在高压饱和阶段随压力增大而减小,这并不符合Langmuir吸附原理,因此必须对实验室测试的吸附等温线进行校正,才能应用于深部煤层CO_(2)封存量评估;②煤中CO_(2)封存量主要由吸附和游离封存量组成,吸附封存量需要采用吸附相密度和Gibbs吸附量进行反算,游离封存量则需要掌握煤中游离相占据的孔隙体积,它只能根据煤中孔隙总体积减去吸附相体积进行计算,因此,吸附相是精确评估吸附和游离封存量的决定性因素;③采用修正的煤层CO_(2)地质封存量化方法,以焦作修武研究区800~2000 m深部煤层为例,得出其单位质量煤中CO_(2)理论封存量为1.52~2.16 mmol/g,CO_(2)有效封存总量为11.19×10^(9)m^(3),换算为封存总质量为21.97 Mt。本研究案例不仅校正了吸附试验数据的物质平衡错误,而且考虑了吸附相占据孔隙空间对游离封存量的影响,这对深部煤层CO_(2)地质封存量精准评估具有重要的应用意义。

关键词： CO_(2)地质封存深部煤层 CO_(2)吸附试验吸附相评估方法

基于UNet-ResNet14^(*)半监督学习的无人机影像森林树种分类

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农业工程学报 2024年第1期40卷 217-226页

作者：陈龙伟周小成李传昕林华章王永荣崔永红福州大学空间数据挖掘与信息共享教育部重点实验室福州350108 福建省大田桃源国有林场三明366199 福建省漳平五一国有林场龙岩364400 福建省林业调查规划院福州350003

无人机遥感在森林树种精细和高效分类制图中具有巨大的潜力。为了快速准确获取森林的优势树种分布信息,该研究探讨了半监督学习方法在树种分类方面的有效性。以福建省福州市、龙岩市和三明市的4个试验区为例,构建精简的ResNet18为主干的... 详细信息

无人机遥感在森林树种精细和高效分类制图中具有巨大的潜力。为了快速准确获取森林的优势树种分布信息,该研究探讨了半监督学习方法在树种分类方面的有效性。以福建省福州市、龙岩市和三明市的4个试验区为例,构建精简的ResNet18为主干的UNet树种分类模型(UNet-ResNet14^(*)),使用交叉熵和Dice系数的联合损失函数来优化模型参数,对比分析Self-training和Mean Teacher两种不同的半监督学习方法在无人机影像森林树种分类模型的泛化能力。结果表明,以ResNet14^(*)作为主干的分类模型与其他模型相比精度更高且预测速度更快,当联合损失函数权重值为0.5的情况下模型预测效果最好,总体精度达到了91.15%。经过Self-training的模型在木荷、马尾松、杉木3个样本充足的类别中精度均有所提升,总精度为91.08%,比原始模型略低,但在独立验证区的精度为88.50%,比原始模型高;Mean Teacher方法的总精度为88.56%,在独立验证区的精度为73.56%。因此,研究认为可以采用Self-trainin半监督方法结合UNet-ResNet14^(*)的方案快速得到试验区的树种组成信息。

关键词：无人机遥感森林树种分类可见光 UNet ResNet 半监督学习

基于模糊综合评价的导水通道超前探查判识技术

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煤炭科学技术 2024年第7期52卷 178-186页

作者：李建林薛杨王心义徐博博郭水涛河南理工大学资源环境学院河南焦作454000 煤炭安全生产与清洁高效利用省部共建协同创新中心河南焦作454000 焦作市神龙水文地质工程有限公司河南焦作454000 河南焦煤能源有限公司古汉山矿河南焦作454100

华北型煤田地质条件复杂,煤层底板受构造切割形成大量导水通道,其探查判识一直是水害防治中的重点和难点。以多分支定向长钻孔超前探查为基础,构建了基于流程分析与模糊综合评价相结合的导水通道判识技术。首先在超前探查过程中,选取钻... 详细信息

华北型煤田地质条件复杂,煤层底板受构造切割形成大量导水通道,其探查判识一直是水害防治中的重点和难点。以多分支定向长钻孔超前探查为基础,构建了基于流程分析与模糊综合评价相结合的导水通道判识技术。首先在超前探查过程中,选取钻时录井、钻井液消耗量、γ录井、岩屑录井、压水试验、可注性6个评判指标,将施工过程分为16种工况,依此建立综合分析流程图,对样点是否导水进行定性判识;其次采用钻速、钻井液消耗量、γ值、非灰岩占比、单位压注量和注浆量对6个指标进行量化分级,利用超标加权法确定指标权重,基于模糊理论和最大隶属度原则对样点是否导水进行三级定量判识;最后利用该技术对赵固一矿15031工作面13个点位进行综合流程分析和模糊综合评价,其中10个点位导水可能性高,3个点位导水可能性低;在此基础上,结合工程实际成功标定了3条导水通道的具体位置。该技术构建了导水通道的判识指标体系,并对其进行量化分级与综合评估,提高了煤层底板导水通道的判识度。

关键词：超前探查导水通道模糊综合评价矿井水害

基于二阶相位补偿器的LCL型并网逆变器电容电流反馈有源阻尼策略

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太阳能学报 2024年第8期45卷 229-239页

作者：孙标广杨泽昆河南理工大学电气工程与自动化学院焦作454003 河南省煤矿装备智能检测与控制重点实验室焦作454003

在控制延时环节的影响下,并网逆变器系统出现了有效阻尼区域过窄的问题。鉴于此,提出在电容电流反馈支路中加入新型二阶相位超前补偿环节,补偿后电容电流反馈有源阻尼(CCFAD)的有效阻尼边界频率从f_(s)/6提高至0.34f_(s)。优化电容电流... 详细信息

在控制延时环节的影响下,并网逆变器系统出现了有效阻尼区域过窄的问题。鉴于此,提出在电容电流反馈支路中加入新型二阶相位超前补偿环节,补偿后电容电流反馈有源阻尼(CCFAD)的有效阻尼边界频率从f_(s)/6提高至0.34f_(s)。优化电容电流反馈系数的参数设计方法,并在离散域下分析所提控制策略的闭环极点轨迹。通过与已有策略仿真和实验结果的对比分析,结果表明在电网阻抗增加、滤波器参数宽范围波动的工况下,所提策略具有更高的鲁棒性。

关键词：延时并网逆变器补偿参数设计鲁棒性

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基于FreeRTOS的无线便携式多气体检测仪设计

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中国矿业 2024年第10期33卷 143-152页

作者：郝天轩陈旭阳张赞旺河南理工大学安全科学与工程学院河南焦作454003 河南省瓦斯地质与瓦斯治理重点实验室河南焦作454003 煤炭安全生产河南省协同创新中心河南焦作454003

本文提出了一种基于FreeRTOS的无线便携式多气体检测仪,旨在解决矿山井下环境中有毒有害气体检测面临的复杂挑战。这些挑战包括检测任务繁重、数据存储受限和数据传输不便等问题。为了应对这些问题,本文采用了STM32单片机作为核心处理单... 详细信息

本文提出了一种基于FreeRTOS的无线便携式多气体检测仪,旨在解决矿山井下环境中有毒有害气体检测面临的复杂挑战。这些挑战包括检测任务繁重、数据存储受限和数据传输不便等问题。为了应对这些问题,本文采用了STM32单片机作为核心处理单元,并结合多种气体传感器进行目标气体的检测。检测仪通过模拟-数字转换(ADC)模块对传感器信号进行采样,并应用卡尔曼滤波算法对采集到的原始数据进行滤波处理,从而提高了数据的准确性,并有效减少了噪声对检测结果的影响。在数据传输方面,采用高速传输且低功耗的WiFi无线通信技术与云平台实现信息交互,最终实现了对检测数据的存储和可视化展示。这一功能不仅提升了数据处理的效率,还方便了远程查看和数据分析。为了进一步提升系统的可靠性和稳定性,检测仪植入了FreeRTOS嵌入式实时操作系统,利用系统的多线程特性,实现对CH_(4)、CO和H_(2)S三种气体的同时检测,显著降低了检测时数据的丢失率。测试结果表明,该检测仪具备了优良的便携性、高精度和良好的稳定性。其设计有效地提高了矿山井下有毒有害气体检测的效率,为矿山安全管理提供了一种先进的解决方案。该检测仪还具有显著的应用前景和推广价值,能够显著提升矿山作业的安全性。总体而言,基于FreeRTOS的无线便携式多气体检测仪为矿山井下环境中的有毒有害气体检测提供了一种高效、可靠的技术手段。

关键词：气体检测 STM32 FreeRTOS 卡尔曼滤波矿用设备

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鲜食枣新品种‘内黄脆’

园艺学报 2024年第S2期 59-60页

作者：袁国军刘莹焦志红宋长新范春晖薛晓敏卢绍辉河南省林业科学研究院河南省食品和盐业检验技术研究院内黄县林业发展中心国有开封市林场灵宝市林业局

‘内黄脆’枣是从河南省内黄县枣资源中选育出的中晚熟鲜食新品种。果实短椭圆形或卵圆形，平均单果27.1 g，质地较致密、酥脆，含可溶性固形物23.8%，可溶性糖19.46%，总酸0.26%，维生素C 2.84 mg·g-1FW。9月上旬进入成熟期，果实生育... 详细信息

‘内黄脆’枣是从河南省内黄县枣资源中选育出的中晚熟鲜食新品种。果实短椭圆形或卵圆形，平均单果27.1 g，质地较致密、酥脆，含可溶性固形物23.8%，可溶性糖19.46%，总酸0.26%，维生素C 2.84 mg·g-1FW。9月上旬进入成熟期，果实生育期95～100 d,5年生树平均产量34 980 kg·hm-2，适应性强。适宜在河南省黄河流域及黄河以北枣树种植区域栽培。

关键词：枣鲜食品种

基于回流功率优化的直流微网DC-DC变流器超螺旋滑模控制

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电网技术 2024年第8期48卷 3502-3514,I0150,I0151页

作者：陶海军赵蒙恩郑征张晨杰宋佳瑶黄涛河南理工大学电气工程与自动化学院河南省焦作市454003 河南省智能装备直驱技术与控制国际联合实验室(河南理工大学) 河南省焦作市454003 都灵理工大学能源系意大利都灵10129

针对直流微网系统中双有源桥直流变换器在系统发生扰动时动态特性差及在单移相调制下变换器效率不高等问题,该文在扩展移相调制下提出一种结合回流功率优化的超螺旋滑模控制策略。首先,分析双有源全桥(dual-active-bridge,DAB)变换器在... 详细信息

针对直流微网系统中双有源桥直流变换器在系统发生扰动时动态特性差及在单移相调制下变换器效率不高等问题,该文在扩展移相调制下提出一种结合回流功率优化的超螺旋滑模控制策略。首先,分析双有源全桥(dual-active-bridge,DAB)变换器在扩展移相调制下两种模式的传输功率、回流功率数学模型及软开关特性,并以传输功率数学模型为基础建立DAB变换器的降阶模型。其次,以回流功率作为目标函数,以传输功率和软开关特性作为约束条件,通过Karush-Kuhn-Tucker(KKT)条件法寻找最优移相比组合;利用DAB变换器降阶模型设计超螺旋滑模控制中的等效部分,采用超螺旋算法作为切换部分,这两部分与内移相比D1共同作用生成外移相比D2,用于调节变换器的输出电压。最后进行了仿真及实验验证,实验结果表明:在负载投切、输入电压突变、参考电压改变时变换器具有良好的动态性能,同时能有效地减小回流功率。

关键词：双有源桥直流变换器超螺旋滑模控制动态性能 KKT条件法回流功率

枯草芽孢杆菌BYA-KC-4产表面活性素发酵条件的优化

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饲料研究 2024年第14期47卷 107-112页

作者：李高强张旭斌牛俊轲刘永立张锋高原源李梦洁贵文娟焦作市佰役安生物工程有限公司河南焦作454350 河南省饲用替抗工程技术研究中心河南焦作454350

试验旨在对高产表面活性素菌株枯草芽孢杆菌BYA-KC-4的发酵条件进行优化,筛选出最佳的生产表面活性素的条件。试验通过单因素试验确定影响产表面活性素的因素水平。采用Box-Behnken中心组合设计,进一步优化了发酵条件参数。结果表明,在... 详细信息

试验旨在对高产表面活性素菌株枯草芽孢杆菌BYA-KC-4的发酵条件进行优化,筛选出最佳的生产表面活性素的条件。试验通过单因素试验确定影响产表面活性素的因素水平。采用Box-Behnken中心组合设计,进一步优化了发酵条件参数。结果表明,在最佳发酵条件下,即33℃、初始pH值6.8、接种量4.8%、转速201 r/min,表面活性素的产量达到了560.25 mg/L,相比优化前的425.36 mg/L,提高了1.32倍。研究表明,试验可为枯草芽孢杆菌BYA-KC-4产表面活性素工业化生产提供参考。

关键词：表面活性素枯草芽孢杆菌响应面优化发酵条件

造穴-CO_(2)气相压裂复合技术造缝卸压增渗机理研究

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煤炭科学技术 2024年第8期52卷 63-73页

作者：闫志铭张新生张军胜杨百舸曹运兴李淑敏董润平华阳新材料科技集团有限公司山西阳泉045000 河南理工大学土木工程学院河南焦作454000 河南省非常规能源地质与开发国际联合实验室河南焦作454000 河南理工大学资源环境学院河南焦作454000 中原经济区煤层(页岩)气河南省协同创新中心河南焦作454000 河南理工大学煤层气/瓦斯地质工程研究中心河南焦作454000

我国煤矿煤与瓦斯突出灾害严重,目前增透主要采用静力型技术和动力型技术,不同程度地解决了瓦斯治理难题。为获得更好的复合造缝卸压增渗效果,开发出造穴-气相压裂复合技术,综合采用185 MPa高压力CO_(2)冲击煤样、数值模拟、光纤应变监... 详细信息

我国煤矿煤与瓦斯突出灾害严重,目前增透主要采用静力型技术和动力型技术,不同程度地解决了瓦斯治理难题。为获得更好的复合造缝卸压增渗效果,开发出造穴-气相压裂复合技术,综合采用185 MPa高压力CO_(2)冲击煤样、数值模拟、光纤应变监测3种技术手段,研究造穴-气相压裂复合技术的瓦斯治理机理。结果表明:①煤样在CO_(2)气相压裂应力波作用下,在煤基质表面新形成损伤坑(DM)和三翼型裂隙(TRW)典型显微构造。②煤层在静力型和动力型荷载复合作用下近钻孔中心范围内煤层中原始的裂隙被重新打开,形成以钻孔为中心的放射状多尺度、张剪性破坏为主的裂缝,该裂缝能够充分均化应力集中区,并使得煤层产生不可逆的破坏,其应力扰动范围为24 m。③在有效的气相压裂-造穴复合技术影响范围内,造穴孔有助于提高气相压裂应力波的能量利用效率,避免能量耗散在无效的震动区,充分导通压裂孔与造穴孔多尺度裂缝,使得煤层裂缝区域范围大、连续性强、卸压充分。研究为解决煤层低渗、难抽、高地应力的问题提供了参考。

关键词：瓦斯治理气相压裂卸压增透突出煤层造穴