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基于本体的公路工程安全领域知识建模和应用

清华大学学报（自然科学版） 2024年第2期64卷 224-234页

作者：刘广宇安芃伍震胡振中广东省路桥建设发展有限公司广州510623 清华大学深圳国际研究生院深圳518055

针对工程安全管理中普遍存在的知识缺口问题,提出一套基于本体技术实现领域知识建模和更新的方法。以公路工程领域为范例,从行业标准规范的文本数据中自动提取安全知识,构建领域知识图谱;通过知识模型与建筑信息模型(BIM)的结合,开发安... 详细信息

针对工程安全管理中普遍存在的知识缺口问题,提出一套基于本体技术实现领域知识建模和更新的方法。以公路工程领域为范例,从行业标准规范的文本数据中自动提取安全知识,构建领域知识图谱;通过知识模型与建筑信息模型(BIM)的结合,开发安全管理应用场景,展示本体引导的知识图谱对工程安全管理的辅助作用。领域本体在知识图谱中作为本体层结构,表示为一个包含7个层级、 390个有效节点的多维度层状结构;基于本体层的引导开发知识提取算法,从海量文本中提取网状知识结构,形成知识图谱的数据层。知识模型的更新采用由数据层到本体层的知识流动方式;提出基于类属关系、构成关系和实体核心词聚类的3类方法,实现本体层的更新。将知识模型关联实际项目的BIM,从安全管理的应用层面出发,验证了本体的引入在知识的组织和扩展中起到良好效果,展现了知识模型与BIM的结合呈现出的智能化应用前景。该研究为领域知识图谱的构建、更新、应用全过程提供了一个完整的范例,对于本体更新过程实现了方法创新,拓展了知识图谱的应用领域和技术思路,有助于提升工程安全管理的信息化水平。

关键词：知识建模安全管理建筑信息模型(BIM) 公路工程本体

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不同操作条件下果蔬垃圾厌氧发酵产乙醇的规律

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环境卫生工程 2024年第2期32卷 46-52页

作者：孙彩平陈子琦曾琴黄健康何健和徐思源张蕾杨鲁昕李欢清华大学深圳国际研究生院广东深圳518055

果蔬垃圾可作为厌氧发酵产乙醇的底物,发酵效果受到多种因素的影响。本研究针对混合果蔬垃圾,分析了不同条件下厌氧发酵产乙醇的规律,操作条件包括水热预处理灭菌、添加纤维素酶、接种酵母菌等。结果表明:添加纤维素酶和酵母菌均有利于... 详细信息

果蔬垃圾可作为厌氧发酵产乙醇的底物,发酵效果受到多种因素的影响。本研究针对混合果蔬垃圾,分析了不同条件下厌氧发酵产乙醇的规律,操作条件包括水热预处理灭菌、添加纤维素酶、接种酵母菌等。结果表明:添加纤维素酶和酵母菌均有利于提高系统的水解效果,但添加纤维素酶对于系统发酵产乙醇的促进作用有限,添加酵母菌则可有效提高乙醇产率,仅添加酵母菌组和添加酵母菌与纤维素酶组的每单位果蔬垃圾有机质的乙醇产量分别达(0.164±0.040)g/g和(0.161±0.039)g/g,较对照组分别提高34.23倍和33.45倍;水热预处理前后果蔬垃圾的发酵规律相似,但水热预处理促进了底物的水解,提高了各产物的产率;水热预处理与接种酵母菌联合处理条件下,乙醇产量最高,浓度可达(16672.09±2304.85)mg/L,产率可达(0.233±0.032)g/g。因此,添加0.5%质量的酵母菌可改变体系的发酵类型,使得乙醇成为主要产物,而水热预处理与添加酵母菌联合应用可获得最高的乙醇产率。

关键词：果蔬垃圾厌氧发酵乙醇接种物纤维素酶

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超表面光场成像研究现状及展望（特邀）

激光与光电子学进展 2024年第16期 101-125页

作者：金欣龙振威曾云辉清华大学深圳国际研究生院鹏城实验室

光场成像由于其快速记录光线方向、深度的体成像能力，在生命观测、工业检测等领域具有重要的科学意义和应用前景。超表面光场成像技术将超表面技术与光场成像技术有机结合，为实现更高性能、更轻便和更多样化的光场调控与感知提供了全... 详细信息

光场成像由于其快速记录光线方向、深度的体成像能力，在生命观测、工业检测等领域具有重要的科学意义和应用前景。超表面光场成像技术将超表面技术与光场成像技术有机结合，为实现更高性能、更轻便和更多样化的光场调控与感知提供了全新的路径和方法。本文简要综述了超表面光场成像技术的发展，根据超表面实现功能与参数设计的方法差异，将现有工作分为基于物理机理推演、基于逆向设计和基于端到端设计三类。基于物理机理推演的方法又依据所优化的光场成像性能，分解为分辨率优化、扩大视场、增加景深、深度感知等方面的性能突破。通过实验对比端到端设计与多种基于物理机理推演的设计方案在考虑景深的彩色成像时性能差异，展示了端到端设计的优势与潜力。最后探讨了超表面光场成像在端到端设计方法、高性能光场捕获、微型集成化系统三个方面所面临的技术难点，展望了超表面光场成像的发展方向。

关键词：光场成像超表面光场成像端到端设计光场感知

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省间电力现货交易优化设计与定价机制

电力系统自动化 2024年第4期48卷 76-85页

作者：刘昊郭烨孙宏斌清华-伯克利深圳学院清华大学深圳国际研究生院电力规划设计总院电力系统及大型发电设备安全控制和仿真国家重点实验室(清华大学) 清华大学电机工程与应用电子技术系

在“碳达峰·碳中和”的目标驱动下，受新能源地理分布与随机性影响，以跨区域交易为媒介的区域间电能与灵活性互济重要性凸显。目前，中国正处于构建全国统一电力市场体系的关键阶段，需要有效的市场机制来管理省间电力现货交易。基于... 详细信息

在“碳达峰·碳中和”的目标驱动下，受新能源地理分布与随机性影响，以跨区域交易为媒介的区域间电能与灵活性互济重要性凸显。目前，中国正处于构建全国统一电力市场体系的关键阶段，需要有效的市场机制来管理省间电力现货交易。基于上述背景，设计了一种不依赖于跨区域投标者的省间电力现货交易方法。首先，提出了基于报价区的市场出清模型，采用分区边际定价的方法计算每个报价区的结算价格；然后，基于等效双边配对方法,按潮流贡献计算得到各区域间交易所需承担的输电费用；最后，采用算例验证了所提方法的有效性。与已有方法相比，所提方法在不依赖于跨区域投标者的前提下完成了跨区跨省电力交易，充分利用了输电线路容量，且市场出清过程中保护了各区域内部网架信息隐私。

关键词：省间电力现货交易市场出清结算方法输电费用定价机制

基于全局特征融合的SAR图像旋转舰船目标检测算法

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系统工程与电子技术 2024年

作者：薛峰涛孙天宇杨益民杨健清华大学电子工程系北京遥感设备研究所

针对常规模型在合成孔径雷达(synthetic aperture radar， SAR)图像中对近岸旋转舰船目标检测效果不佳的问题，提出一种基于全局特征融合的SAR图像旋转舰船目标检测方法。首先通过全局注意力特征金字塔网络融合不同层级特征，缩短了底... 详细信息

针对常规模型在合成孔径雷达(synthetic aperture radar， SAR)图像中对近岸旋转舰船目标检测效果不佳的问题，提出一种基于全局特征融合的SAR图像旋转舰船目标检测方法。首先通过全局注意力特征金字塔网络融合不同层级特征，缩短了底层特征向顶层特征的传递路径；其次，在图像块融合阶段加入位置编码以减少降采样导致的定位信息损失；最后，采用旋转特征对齐网络生成高质量的锚点和旋转对齐特征，用于分类和坐标回归。该方法在RSDD-SAR数据集上旋转交并比为0.5时的平均检测精度达到了0.8948，对近岸和离岸舰船都有着较好的检测性能。

关键词：合成孔径雷达舰船检测旋转检测神经网络特征融合

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基于联邦学习与云边协同的剩余寿命预测

清华大学学报(自然科学版) 2024年

作者：于振军雷宁博莫语李秀黄必清清华大学自动化系清华大学深圳国际研究生院数据与信息研究院中国核电工程有限公司

剩余使用寿命(RUL)预测对于确保工业设备的安全运行和减少定期预防性维护的成本具有重大意义。然而,对于典型的边缘设备,其计算能力和数据存储能力有限,较难实现设备的RUL预测,且云和边缘之间的数据传输速率有限,传输所有训练数据会带... 详细信息

剩余使用寿命(RUL)预测对于确保工业设备的安全运行和减少定期预防性维护的成本具有重大意义。然而,对于典型的边缘设备,其计算能力和数据存储能力有限,较难实现设备的RUL预测,且云和边缘之间的数据传输速率有限,传输所有训练数据会带来较高的延迟。此外,由于可能的利益冲突,通常情况下很难实现所有边缘设备之间的数据共享。为此,该文提出了一种基于联邦学习的云边协同框架。多个边缘设备和云服务器被用来训练一个基于变分自编码器(VAE)的特征提取模块和一个RUL预测模块,无需数据共享。在每个训练周期中,首先在所有边缘设备上使用各自的本地训练数据集训练VAE,再将所有本地VAE上传到云端,并根据本地训练数据的规模为所有边缘分配权重,聚合成一个全局特征提取模块,再发送回所有边缘设备,以从它们的数据集中提取隐藏特征,并将这些特征上传到云端以训练全局RUL预测器。实验结果表明:该方法可以在资源受限的条件下执行边缘设备RUL预测,减少了数据传输延迟并能够保护数据隐私。

关键词：剩余寿命预测联邦学习云边协同预测性健康管理(PHM)

考虑需求弹性的电力-交通网络双层博弈模型——基于拟变分不等式

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中国电机工程学报 2024年第6期44卷 2185-2196,I0008页

作者：谢仕炜陈铠悦张亚超谢龙韬吴秋伟福州大学电气工程与自动化学院福建省福州市350108 清华大学深圳国际研究生院清华-伯克利深圳学院广东省深圳市518055

电动汽车数量的激增势必给城市电网和交通网带来巨大冲击,研究如何准确描述电动汽车行为对电力-交通网络的影响具有重大价值和意义。充分考虑电动汽车需求弹性及其充电行为,并针对问题的复杂性引入拟变分不等式理论来解决耦合网络博弈... 详细信息

电动汽车数量的激增势必给城市电网和交通网带来巨大冲击,研究如何准确描述电动汽车行为对电力-交通网络的影响具有重大价值和意义。充分考虑电动汽车需求弹性及其充电行为,并针对问题的复杂性引入拟变分不等式理论来解决耦合网络博弈行为建模及求解的难题。首先,建立含电动汽车弹性需求和充电行为的混合交通流模型;基于此,提出表征弹性混合交通用户均衡状态的拟变分不等式框架,并证明均衡状态与拟变分不等式的等价性。其次,提出含充电负荷的配电网二阶锥规划模型,并建立电力网和交通网之间的耦合关系。基于此,采用不动点映射的思想将电力-交通耦合网络的作用机理描述为双层博弈问题;针对内、外层博弈问题的特点,分别设计外层不动点迭代算法及内层黏性投影逼近算法,形成求解双层博弈均衡状态的完整方法。最后,仿真基于福州地区测试系统验证建模和求解方法的有效性,表明考虑电动汽车弹性需求行为对耦合网络均衡状态分析的必要性。

关键词：拟变分不等式弹性需求电力-交通耦合网络双层博弈

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危化品事故多层级链式推演模型及案例分析

中国安全科学学报 2024年第3期34卷 162-170页

作者：何青伦姜文宇王飞李鑫王智清华大学工程物理系北京100084 清华大学深圳国际研究生院安全科学与技术研究所广东深圳518000 佛山市城市安全研究中心广东佛山528000

为提升危化品企业的风险防控能力,支撑事故发生后迅速地进行应急决策研判,基于灾害链理论,从热辐射、毒气、超压3类危化品事故关键致灾因子出发,提出灾害链多层级链式推演模型。采用流体扩散模型和Probit模型,分别构建危化品容器起火概... 详细信息

为提升危化品企业的风险防控能力,支撑事故发生后迅速地进行应急决策研判,基于灾害链理论,从热辐射、毒气、超压3类危化品事故关键致灾因子出发,提出灾害链多层级链式推演模型。采用流体扩散模型和Probit模型,分别构建危化品容器起火概率及顺序预测算法和危化品爆炸点火时刻估计算法,实现对危化品事故中燃烧和爆炸演化过程的定量计算分析。并以广东省某树脂生产厂为研究案例,建立1条由危化品泄漏事故引发的灾害链,推演分析灾害链各节点的演化时间和发生概率。分析结果表明:灾害链推演模型能有效定量化分析实际危化品厂区事故的演化过程、预测事故节点发生概率及时间,并在一定程度上帮助检验危化品厂区布局安全。

关键词：危化品事故灾害链链式推演蒙特卡罗 Probit模型

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生物毒素抗病毒作用的研究进展

生命科学 2024年第7期36卷 877-886页

作者：余梓荧曹程周进清华大学深圳国际研究生院海洋工程研究院深圳518055

随着全球病毒多样性的增加和变异速度的加快,现有疫苗和抗病毒药物防控方法面临巨大挑战,因此急需开发新型抗病毒药物以缓解这一压力。在这种情况下,生物毒素的开发带来了曙光,各类生物毒素(蜂毒、蛇毒、蝎毒、藻毒素等)表现出很强的抗... 详细信息

随着全球病毒多样性的增加和变异速度的加快,现有疫苗和抗病毒药物防控方法面临巨大挑战,因此急需开发新型抗病毒药物以缓解这一压力。在这种情况下,生物毒素的开发带来了曙光,各类生物毒素(蜂毒、蛇毒、蝎毒、藻毒素等)表现出很强的抗病毒活性,具有成为新型抗病毒药物的潜力。基于此,本文以近10年的文献为重点,综述了主要天然毒素的有效成分、抗病毒机制和应用情况,并对生物毒素的成药机遇和挑战进行了展望。

关键词：生物毒素抗病毒活性新型药物开发潜力