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基于计算机视觉的轨道交通站内火灾检测与定位

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交通运输系统工程与信息 2024年第3期24卷 53-63页

作者：张金雷杨健刘晓冰陈瑶杨立兴高自友北京交通大学系统科学学院北京100044 北京交通大学交通运输学院北京100044

为及时有效地处理轨道交通站内火灾事件,本文提出基于计算机视觉的站内火灾检测与精细化火灾定位模型(Fire-Detect)。首先,基于Unity仿真模拟和收集互联网图像数据的方式制作站内火灾图像与视频数据集Fire-Rail,用于训练构建的火灾检测... 详细信息

为及时有效地处理轨道交通站内火灾事件,本文提出基于计算机视觉的站内火灾检测与精细化火灾定位模型(Fire-Detect)。首先,基于Unity仿真模拟和收集互联网图像数据的方式制作站内火灾图像与视频数据集Fire-Rail,用于训练构建的火灾检测算法和精细化火灾定位算法;其次,基于卷积神经网络、残差结构与通道注意力机制构建火灾检测算法,用于检测站内监控视频中每帧分别为“正常状态”或“疑似火灾”状态;最后,在“疑似火灾”状态下,模型启动精细化火灾定位算法,将图像以及后续的每帧图像输入精细化火灾定位算法中,并实时输出火灾发生场景下的精细化火灾定位信息。在Fire-Rail数据集上进行实验,火灾检测算法在测试集的准确率为95.12%;此外,卷积神经网络层级实验平衡了资源消耗和准确率,消融实验验证了各部分的有效性,鲁棒性实验表明,该算法能处理大部分噪声,整体模型的平均火灾定位检测精度mAP为77.3%,可应用于轨道交通站内视频监控设备。

关键词：智能交通火灾检测深度学习轨道交通车站计算机视觉

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面向流体力学的物理神经网络综述

计算机应用 2024年第S01期44卷 133-141页

作者：田松岩黄鑫格段焰辉陈洪波陈文秀中山大学系统科学与工程学院广州510275 南方科技大学力学与航空航天工程系广东深圳518055

针对融合了物理控制方程,尤为适用于物理场预测的新兴神经网络方法——物理神经网络(PINN),开展深入的文献调研,形成对面向流体力学的物理神经网络方法发展趋势的研判。首先,对神经网络融合物理信息的思路进行溯源;其次,介绍当前物理神... 详细信息

针对融合了物理控制方程,尤为适用于物理场预测的新兴神经网络方法——物理神经网络(PINN),开展深入的文献调研,形成对面向流体力学的物理神经网络方法发展趋势的研判。首先,对神经网络融合物理信息的思路进行溯源;其次,介绍当前物理神经网络基本架构,针对全连接型物理神经网络,从间断问题的高精度预测研究、偏微分方程(PDE)植入形式、流场重建问题、损失函数形式、多精度数据及多尺度问题以及训练控制等方面进行文献综述;再次,对于基于卷积神经网络(CNN)和其他新兴网络架构的物理神经网络进行文献梳理;最后,形成面向流体力学的物理神经网络发展趋势与思考。通过对2017年至2023年间近百篇文献的研究及相关数值实验可知,针对强间断的高分辨率预测是面向高速流动问题的物理神经网络研究中需要解决的重要问题;基于全连接网络的物理神经网络拥有无网格化的优势,可用于各类流动问题的求解;基于卷积网络的物理神经网络具备与已有传统数值方法深度融合的优势,可有效利用已有的流场图像、物理量云图等结构化数据,进行复杂流动问题的求解。

关键词：流场预测物理神经网络损失函数偏微分方程间断问题

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基于相变材料的蒸汽卡诺电池热力学循环设计

浙江大学学报（工学版） 2024年第1期58卷 161-168页

作者：林小杰徐家豪孙鹏钟崴胡亚才浙江大学能源工程学院浙江杭州310027 浙江大学嘉兴研究院浙江嘉兴314024 浙江大学工程师学院浙江杭州310015

为了研究工业园区综合能源系统的多能互补新路线,提出基于高低温相变材料的新型蒸汽卡诺电池.建立计及设备性能与质量流量的热力学循环计算模型,分析设计参数、多级压缩结构对系统热泵系数、循环效率、储电损失与供热(火用)效率的影响.... 详细信息

为了研究工业园区综合能源系统的多能互补新路线,提出基于高低温相变材料的新型蒸汽卡诺电池.建立计及设备性能与质量流量的热力学循环计算模型,分析设计参数、多级压缩结构对系统热泵系数、循环效率、储电损失与供热(火用)效率的影响.通过探究发现,低温相变材料的相变温度和高温相变材料的相变温度是影响蒸汽卡诺电池性能的主要因素,得到蒸汽卡诺电池的高循环性能区.优化蒸汽卡诺电池的参数与结构,结果表明,循环效率可达56.96%,热泵系数可达2.55,供热(火用)效率可达68.74%.

关键词：卡诺电池储能热力学分析蒸汽生产余热利用

激光融合制造及在柔性微纳传感器的应用(特邀)

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中国激光 2024年第4期51卷 236-265页

作者：蔡子墨匡翠方杨华勇洪明辉徐凯臣流体动力基础件与机电系统全国重点实验室浙江大学机械工程学院浙江杭州310027 极端光学技术与仪器全国重点实验室浙江大学光电科学与工程学院浙江杭州310027 萨本栋微米纳米科学技术研究院厦门大学机电工程系福建厦门361102

柔性微纳传感器的新兴发展对先进制造技术提出了更高要求。其中,激光融合制造充分集成激光增材、等材、减材加工形式,凭借高精度、非接触、机理丰富、灵活可控、高效环保、多材料兼容等特点突破了传统制造在多任务、多线程、多功能复合... 详细信息

柔性微纳传感器的新兴发展对先进制造技术提出了更高要求。其中,激光融合制造充分集成激光增材、等材、减材加工形式,凭借高精度、非接触、机理丰富、灵活可控、高效环保、多材料兼容等特点突破了传统制造在多任务、多线程、多功能复合加工中的局限,通过激光与物质相互作用实现跨尺度“控形”与“控性”,为各类柔性微纳传感器的结构-材料-功能一体化制造开辟了新途径。本文首先分析激光增材、等材与减材制造的技术特点与典型目标材料,展示激光融合制造的技术优势,接着针对近年来激光融合制造在柔性物理、化学、电生理与多模态微纳传感器中的典型应用展开讨论,最后对该技术面临的挑战以及未来发展趋势进行了总结与展望,通过多学科交叉互融,开辟柔性微纳传感器制造新路径,拓展激光制造技术的应用场景。

关键词：激光融合制造激光-物质相互作用微纳制造柔性电子柔性微纳传感器

DroneRFa:用于侦测低空无人机的大规模无人机射频信号数据集

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电子与信息学报 2024年第4期46卷 1147-1156页

作者：俞宁宁毛盛健周成伟孙国威史治国陈积明浙江大学浙江省协同感知与自主无人系统重点实验室杭州310027 浙江大学控制科学与工程学院杭州310027 河北省承德市公安局承德067000

为研究与发展反无人机检测识别技术,该文公开了一个名为DroneRFa的大规模无人机射频信号数据集。该数据集使用软件无线电设备探测无人机与遥控器相互通信的射频信号,包含城市户外场景下运动无人机信号9类、城市室内场景下信号15类以及... 详细信息

为研究与发展反无人机检测识别技术,该文公开了一个名为DroneRFa的大规模无人机射频信号数据集。该数据集使用软件无线电设备探测无人机与遥控器相互通信的射频信号,包含城市户外场景下运动无人机信号9类、城市室内场景下信号15类以及背景参照信号1类。每类数据有不少于12个片段,每个片段包含1亿个以上的采样点。数据采集覆盖了3个ISM无线电频段,记录无人机多频通信的真实活动。该数据集具有详细的无人机户外飞行距离和工作频段标注,以前缀字符结合二进制编码的形式方便用户灵活访问所需数据。此外,该文提供了基于频谱可视统计特征和基于深度学习表征的两种无人机识别方案,以验证数据集的可靠和有效性。

关键词：人工智能反无人机检测频谱学习信号识别

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白肋烟中糖酯类化合物的分离与鉴定

质谱学报 2024年第3期45卷 375-385,I0003页

作者：袁凯龙朱俊臣谢越刘化兵金慧清孙翠荣张晓兵冯鸿儒潘远江浙江中烟工业有限责任公司浙江杭州310008 浙江大学药学院浙江省先进给药系统重点实验室浙江杭州310058 浙江大学化学系浙江杭州310027

烟草中糖酯类化合物是重要的致香前体物,对烟叶的品质具有重要影响。但目前还未见关于白肋烟烟叶中糖酯类化合物的分离分析研究。本实验利用高分辨液相色谱-串联质谱(LC-MSn)技术,从白肋烟叶提取物中共分离鉴定出4类蔗糖酯和2类葡萄糖酯... 详细信息

烟草中糖酯类化合物是重要的致香前体物,对烟叶的品质具有重要影响。但目前还未见关于白肋烟烟叶中糖酯类化合物的分离分析研究。本实验利用高分辨液相色谱-串联质谱(LC-MSn)技术,从白肋烟叶提取物中共分离鉴定出4类蔗糖酯和2类葡萄糖酯,每类均包含多种同系物。其中,4种蔗糖酯为首次发现,8种葡萄糖酯的结构鉴定在栽培烟草中为首次报道。本研究丰富了烟草中糖酯类化合物的种类,对烟草中不同类型蔗糖酯和葡萄糖酯的分析鉴定和代谢研究具有参考意义。

关键词：白肋烟蔗糖酯葡萄糖酯液相色谱-串联质谱(LC-MSn) 结构鉴定

基于递归量化分析的CFRP超声检测缺陷识别方法

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浙江大学学报（工学版） 2024年第8期58卷 1604-1617页

作者：王海军王涛俞慈君浙江大学工程师学院浙江杭州310058 浙江大学机械工程学院浙江杭州310058

为了解决碳纤维增强复合材料(CFRP)超声检测缺陷识别不准确、不可靠的问题,提出自适应变分模态分解(AVMD)与递归量化分析技术(RQAT)特征提取和卷积神经网络(CNN)识别方法.实验预埋6种模拟缺陷,使用超声相控阵检测后,每种缺陷取500个A扫... 详细信息

为了解决碳纤维增强复合材料(CFRP)超声检测缺陷识别不准确、不可靠的问题,提出自适应变分模态分解(AVMD)与递归量化分析技术(RQAT)特征提取和卷积神经网络(CNN)识别方法.实验预埋6种模拟缺陷,使用超声相控阵检测后,每种缺陷取500个A扫描波形信号数据,利用蝠鲼智能优化算法优化出变分模态分解(VMD)所需的K、Alpha,使用优化参数的VMD得到本征模态函数(IMF)分量,筛选高频噪声部分,对剩余IMF分量使用递归量化分析技术.每个信号得到72个特征值,将特征值组成特征向量,输入CNN进行识别,训练集识别正确率为99.94%,验证集识别正确率为98.09%,测试集识别正确率为98.27%.结果表明,AVMD与RQAT、CNN的结合解决了CFRP超声检测中缺陷的识别分类问题.

关键词：碳纤维复合材料(CFRP) 无损检测变分模态分解递归量化分析特征提取卷积神经网络缺陷识别

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环形光源斐索干涉系统光学设计

光学学报 2024年第13期44卷 249-259页

作者：文豪东刘东沈亦兵徐兆锐彭韶婧白剑浙江大学极端光学技术与仪器全国重点实验室浙江杭州310058 浙江大学光电科学与工程学院浙江杭州310027 浙江大学杭州国际科创中心浙江杭州311215

针对斐索干涉系统抑制相干噪声和提高面形误差检测能力的需求,阐述环形光源抑制相干噪声的原理,介绍干涉仪的仪器传递函数(ITF)理论与台阶板检测ITF的方法,提出了被测面口径分别为Ф100 mm、Ф810 mm的两套环形光源斐索干涉系统的方案,... 详细信息

针对斐索干涉系统抑制相干噪声和提高面形误差检测能力的需求,阐述环形光源抑制相干噪声的原理,介绍干涉仪的仪器传递函数(ITF)理论与台阶板检测ITF的方法,提出了被测面口径分别为Ф100 mm、Ф810 mm的两套环形光源斐索干涉系统的方案,使用轴锥镜产生实环形光源,并采用了Ф100 mm、Ф810 mm系统复用部分镜组的设计思路,可有效降低?810 mm系统装调的难度。搭建实验系统时发现相干噪声得到了较好的抑制,但是用台阶板测得的系统的ITF较差。实验发现部分由台阶板反射回来的光无法进入成像镜组,更换为口径更大的成像镜组后,能使更多的光通过,且此时测得的ITF有了显著提高。分析了产生这一现象的原因,并采用了可以同时优化干涉系统的干涉光路与成像光路的方案,进而设计出了具有7.2 mm^(-1)面形误差检测能力的?100 mm系统以及0.4 mm^(-1)面形误差检测能力的?810 mm系统。

关键词：光学设计环形光源仪器传递函数复用镜组干涉光路与成像光路

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基于导星纳米对准的片上光子引线直写技术

光学学报 2024年第5期44卷 203-210页

作者：孙伯文周国尊杨振宇卞殷旭匡翠方刘旭浙江大学极端光学技术与仪器全国重点实验室浙江杭州310027 浙江大学杭州国际科创中心浙江杭州311215 浙江大学光电科学与工程学院浙江杭州310027

针对双光子激光直写片上光子引线波导的纳米级对准需求,提出了基于导星数字匹配与纳米智能对准的方法,实现了高精度、高密度片上光子引线互联纳米结构3D直写加工。面向片上光子引线波导的背景与需求,设计了双光子直写光刻系统的光学系... 详细信息

针对双光子激光直写片上光子引线波导的纳米级对准需求,提出了基于导星数字匹配与纳米智能对准的方法,实现了高精度、高密度片上光子引线互联纳米结构3D直写加工。面向片上光子引线波导的背景与需求,设计了双光子直写光刻系统的光学系统结构,在硬件上设计了独特的导星,在算法上利用机器视觉的智能识别方法,精确定位了片上光子引线波导连接结构。所刻写的光子引线与硅片波导的平均偏差角度为0.19°,绝对位置平均对准精度为29 nm,标准差为17 nm。所提方案为实现高精度、高密度的光学片上互联提供了一种可行的方法,在芯片封装、多材料功能结构制备、复杂结构修饰等高精度加工领域有着重要的科学和应用意义。

关键词：光学设计光刻机器视觉片上光子引线波导加工双光子激光直写