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基于混合黑猩猩优化极限学习机的电力信息物理系统虚假数据注入攻击定位检测

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电力系统保护与控制 2024年第14期52卷 46-58页

作者：席磊董璐程琛田习龙李宗泽梯级水电站运行与控制湖北省重点实验室湖北宜昌443002 三峡大学电气与新能源学院湖北宜昌443002

针对已有检测方法无法对虚假数据注入攻击(false data injection attack,FDIA)进行精确定位的问题,提出了一种基于混合黑猩猩优化极限学习机(extreme learning machine,ELM)的电力信息物理系统FDIA的定位检测方法。首先,使用ELM作为分类... 详细信息

针对已有检测方法无法对虚假数据注入攻击(false data injection attack,FDIA)进行精确定位的问题,提出了一种基于混合黑猩猩优化极限学习机(extreme learning machine,ELM)的电力信息物理系统FDIA的定位检测方法。首先,使用ELM作为分类器,用于提取电力数据特征并检测系统各节点的异常状态。然后,采用一种具有全局搜索能力且局部收敛速度更快的混合黑猩猩优化策略,用于寻找ELM最优隐藏层神经元数量。建立基于混合黑猩猩优化ELM的检测方法,实现对FDIA的精准定位,有利于后续防御措施的实施。最后,在IEEE 14和IEEE 57节点系统中进行大量仿真对比实验。结果表明,所提方法具有更佳的准确率、查准率、查全率和F1值,对FDIA能够进行更为精准的定位检测。

关键词：电力信息物理系统虚假数据注入攻击极限学习机黑猩猩优化

乙二醇甲醚电解液添加剂对水系锌离子电池电化学性能的影响

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硅酸盐学报 2024年第7期52卷 2264-2274页

作者：孙永鑫曹金张露露杨学林三峡大学电气与新能源学院湖北省微电网创新协同中心湖北宜昌443002 三峡大学水利与环境学院湖北宜昌443002 三峡大学材料与化工学院湖北宜昌443002

水系锌离子电池(AZIBs)由于其高理论容量、高储量、高安全性等优点,在大规模储能系统中极具应用前景。然而,锌负极界面上锌枝晶和副反应等问题严重制约了AZIBs的发展。本工作通过使用乙二醇甲醚(MECS)作为电解质添加剂来增强锌离子电镀... 详细信息

水系锌离子电池(AZIBs)由于其高理论容量、高储量、高安全性等优点,在大规模储能系统中极具应用前景。然而,锌负极界面上锌枝晶和副反应等问题严重制约了AZIBs的发展。本工作通过使用乙二醇甲醚(MECS)作为电解质添加剂来增强锌离子电镀/剥离的高度可逆性。实验以及理论计算结果表明:MECS可以减少配位H_(2)O分子的数量,打破水的氢键网络并重构Zn^(2+)的溶剂化结构,从而抑制副产物和锌枝晶的生成。因此,含有MECS的混合电解液可以使Zn//Zn对称电池在10 mA/cm^(2)以及15 mA·h/cm^(2)的测试条件下稳定循环450 h,并且放电深度(DOD_(Zn))达到了54%。即使在高电流密度的测试条件下(10 m A/cm^(2),1 m A·h/cm^(2)),Zn//Ti半电池的平均Coulomb效率(CE)也达到了99.39%。此外,与纯ZnSO_(4)电解液相比,利用MECS电解液添加剂所组装的Zn//V_(6)O_(13)·H_(2)O全电池表现出优异的倍率性能和循环性能。这项工作为稳定锌金属负极提供了一种可行的方法。

关键词：水系锌离子电池电解液添加剂副反应锌枝晶

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无人机遥感的多植被指数土壤水分反演模型

光谱学与光谱分析 2024年第1期44卷 207-214页

作者：李虎钟韵冯雅婷林震朱士江三峡大学水利与环境学院湖北宜昌443002 三峡库区生态环境教育部工程研究中心湖北宜昌443002

土壤水分是影响农业生产的重要因素,在作物生长发育和最终产量上起着至关重要的作用,快速、高效地估算土壤水分已成为农林水资源监测的热点问题。利用高光谱反射率的特征波段计算植被指数、构建土壤水分反演模型已获得广泛的认可和应用... 详细信息

土壤水分是影响农业生产的重要因素,在作物生长发育和最终产量上起着至关重要的作用,快速、高效地估算土壤水分已成为农林水资源监测的热点问题。利用高光谱反射率的特征波段计算植被指数、构建土壤水分反演模型已获得广泛的认可和应用。针对反演土壤水分受植被覆盖度影响较大的问题,提出用多种植被指数组合削弱植被覆盖度对土壤水分反演的影响。在宜昌市仓屋榜试验基地选取30组柑橘树,在果树滴落线处收集土壤,通过烘干法测定土壤质量含水率,采样4次,共计120组土壤含水率;并利用ASD Field Spectral FR光谱仪(波长范围325~1 075 nm)及大疆精灵4多光谱版无人机获取了120组试验区蓝、绿、红、红边、近红外及短波红外波段光谱反射率,采用移动平均法对光谱数据进行降噪预处理,通过灰色关联法对9种植被指数进行比较分析,筛选出与土壤水分极显著相关的4种植被指数(p<0.01),各指数与土壤水分的相关性从高到低依次为裸土指数(BSI)、归一化蓝绿差异植被指数(NGBDI)、绿色归一化指数(GNDVI)、归一化差异植被指数(NDVI),其中BSI与土壤水分的相关性最高,相关系数为-0.687(N=120)。采用线性逐步回归法和非线性BP神经网络法建立了基于多种植被指数的土壤水分反演模型,依据决定系数(R^(2))、相对误差绝对值(ARE)、均方根误差(RMSE)作为反演模型的精度评价指标。结果表明:逐步回归模型和BP神经网络模型的土壤水分反演值与实测值之间的R^(2)分别为0.816、 0.889, RMSE分别为2.54%、 1.53%, ARE分别为21.13%、 8.88%,利用多植被指数组合的非线性BP神经网络算法基于植被指数建模对土壤水分反演的精度更高,在一定程度上可以克服植被覆盖度不同对土壤水分反演精度的影响,作为直接测定土壤水分的有效替代方法,为农业灌溉定量决策及科学管理提供科学参数。

关键词：土壤水分多光谱遥感植被指数逐步回归 BP神经网络

基于LWN-Net的印刷电路板缺陷检测算法

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计算机集成制造系统 2024年第2期30卷 496-507页

作者：文斌胡晖杨超三峡大学电气与新能源学院湖北宜昌443002

针对现阶段印刷电路板缺陷检测任务中网络精度低、速度慢、模型参数量大的问题,提出基于改进YOLOv3的轻量级权重新型网络(LWN-Net),并提出轻量级特征增强网络作为模型的特征提取网络,解决YOLOv3中主干网络Darknet53参数量过多的问题。... 详细信息

针对现阶段印刷电路板缺陷检测任务中网络精度低、速度慢、模型参数量大的问题,提出基于改进YOLOv3的轻量级权重新型网络(LWN-Net),并提出轻量级特征增强网络作为模型的特征提取网络,解决YOLOv3中主干网络Darknet53参数量过多的问题。考虑到特征提取过程中语义信息和位置信息不平衡会导致检测精度降低,构建权重聚合分配机制消除不平衡,以提高模型特征提取能力。提出新型特征金字塔网络,增强网络对细节信息的提取能力并降低信息冗余度。采用回归损失函数SIoU加快模型的收敛速度并提高检测精度。结果表明,相比YOLOv3,LWN-Net网络的模型规模压缩了87.5%,而检测速度提升了8.32帧·s^(-1),预测精度和召回率分别提升了0.88%和1.6%。该网络的提出为印刷电路板的缺陷检测问题提供了一种更高效的方法。

关键词： PCB缺陷检测 YOLOv3 轻量级 SIoU损失函数

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基于正交实验法优化制备疏水聚丙烯及性能

精细化工 2024年第3期41卷 588-596页

作者：朱盛莲冷超群陈然周昌林汪磊三峡大学材料与化工学院无机非金属晶态与能源转换材料湖北省重点实验室湖北宜昌443002 湖北三峡实验室湖北宜昌443007 湖北宜化新材料科技有限公司湖北宜昌443200

以1,3,5-三甲基-1,3,5-(三氟丙基)环三硅氧烷(D3F)、八甲基环四硅氧烷(D_(4))、四甲基四乙烯基环四硅氧烷(D_(4)Vi)为原料,开环聚合得到乙烯基封端聚硅氧烷(FSI);随后,通过自由基聚合方式将全氟己基乙烯(TE-6)接枝到FSI上,合成了含氟聚... 详细信息

以1,3,5-三甲基-1,3,5-(三氟丙基)环三硅氧烷(D3F)、八甲基环四硅氧烷(D_(4))、四甲基四乙烯基环四硅氧烷(D_(4)Vi)为原料,开环聚合得到乙烯基封端聚硅氧烷(FSI);随后,通过自由基聚合方式将全氟己基乙烯(TE-6)接枝到FSI上,合成了含氟聚硅氧烷(FSI-F)。采用NMR、GPC、FTIR表征了FSI-F的结构与相对分子质量。以FSI-F为疏水改性材料、注塑级聚丙烯(PP)为基材、正十六烷基三甲氧基硅烷(Dynasylan 9116)为相容性改性剂,通过熔融共混制得了FSI-F/PP复合材料。采用正交实验法优化了FSI-F质量分数、TE-6与D_(4)Vi物质的量比、Dynasylan9116质量分数对FSI-F/PP复合材料的疏水、疏油、力学性能的影响;通过SEM、AFM和TG-DSC揭示了FSI-F/PP复合材料形貌与热学性能与其综合性能的内在联系。结果表明,当n(D_(4)Vi)∶n(TE-6)=1∶2、FSI-F质量分数为6%、Dynasylan 9116质量分数为2%时,FSI-F/PP复合材料的疏水角、疏油角、拉伸强度和断裂伸长率分别为130.4°、52.8°、37.56 MPa、1125.67%,有望应用于自清洁、管道减阻等领域。

关键词：正交实验含氟聚硅氧烷聚丙烯疏水性相容性功能材料

基于互Box-Cox变换和Markov链风速云模型的发电系统充裕度评估

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电力自动化设备 2024年第3期44卷 113-119,141页

作者：安睿缪书唯三峡大学电气与新能源学院湖北宜昌443002

为准确计及风速随机性和自相关性对风电并网系统充裕度的影响,建立基于互Box-Cox变换和Markov链的风速云模型,并将该模型与时序Monte Carlo模拟法结合,提出计及风速随机性和自相关性的风电并网系统充裕度评估方法。仿真结果表明,所提模... 详细信息

为准确计及风速随机性和自相关性对风电并网系统充裕度的影响,建立基于互Box-Cox变换和Markov链的风速云模型,并将该模型与时序Monte Carlo模拟法结合,提出计及风速随机性和自相关性的风电并网系统充裕度评估方法。仿真结果表明,所提模型产生的仿真风速样本与实测风速样本具备相似的概率分布特性和自相关性,所提方法可较精确地评估风电并网系统充裕度及风电容量可信度。

关键词： Box-Cox变换 Markov链混合半云模型风速自相关性充裕度评估

基于比例边界有限元法计算应力强度因子的不确定量化分析

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振动与冲击 2024年第5期43卷 250-259页

作者：胡昊文陈灯红王乾峰胡记磊骆欢防灾减灾湖北省重点实验室(三峡大学) 湖北宜昌443002 三峡大学土木与建筑学院湖北宜昌443002

应力强度因子是预测荷载作用下结构中裂纹产生和扩展的重要参数。半解析的比例边界有限元法结合了有限元和边界元法的优势,在裂纹尖端或存在奇异应力的区域不需要局部网格细化,可以直接提取应力强度因子。在比例边界有限元法计算应力强... 详细信息

应力强度因子是预测荷载作用下结构中裂纹产生和扩展的重要参数。半解析的比例边界有限元法结合了有限元和边界元法的优势,在裂纹尖端或存在奇异应力的区域不需要局部网格细化,可以直接提取应力强度因子。在比例边界有限元法计算应力强度因子的框架下,引入随机参数进行蒙特卡罗模拟(Monte Carlo simulation, MCS),并提出一种新颖的基于MCS的不确定量化分析。与直接的MCS不同,采用奇异值分解构造低阶的子空间,降低系统的自由度,并使用径向基函数对子空间进行近似,通过子空间的线性组合获得新的结构响应,实现基于MCS的快速不确定量化分析。考虑不同荷载状况下,结构形状参数和材料属性参数对应力强度因子的影响,使用改进的MCS计算应力强度因子的统计特征,量化不确定参数对结构的影响。最后通过若干算例验证了该算法的准确性和有效性。

关键词：应力强度因子(SIF) 比例边界有限元法(SBFEM) 蒙特卡罗模拟(MCS) 不确定性量化分析(UQ) 奇异值分解(SVD)

多向加权Tsallis熵最大化导向的自动阈值分割方法

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电子学报 2024年第1期52卷 129-143页

作者：邹耀斌邓世成孟祥丹周欢孙水发陈鹏水电工程智能视觉监测湖北省重点实验室(三峡大学) 湖北宜昌443002 三峡大学大数据研究中心湖北宜昌443002 三峡大学计算机与信息学院湖北宜昌443002

受噪声或随机细节、目标和背景的大小比例、成像时的点扩散等不同因素的影响,许多图像的灰度直方图呈现为无模态、单模态、双模态或者多模态样式.为了在统一框架内处理这4种不同模态情形下的自动阈值选择问题,本文提出了一种多向加权Tsa... 详细信息

受噪声或随机细节、目标和背景的大小比例、成像时的点扩散等不同因素的影响,许多图像的灰度直方图呈现为无模态、单模态、双模态或者多模态样式.为了在统一框架内处理这4种不同模态情形下的自动阈值选择问题,本文提出了一种多向加权Tsallis熵最大化导向的自动阈值分割方法(Multi-directional Weighted Tsallis Entropy,MWTE).基于新设计的反正切方向性卷积核的多尺度乘积效应,该方法将不同模态的灰度直方图转化为统一的单模态右偏灰度直方图.在4个不同方向上提取出这种特殊的单模态右偏灰度直方图后,通过多向加权策略构建出与原始图像灰度值紧密相关的加权Tsallis熵目标函数,并以该目标函数取最大值时对应的灰度值作为最终分割阈值.本文将提出的方法和3个阈值分割方法、1个软分割方法、1个活动轮廓分割方法以及1个自动聚类分割方法进行了比较.在4种不同模态情形下的4幅合成图像和50幅真实世界图像上的实验结果表明,本文提出的方法虽然在计算效率方面不占有优势,但它对不同模态的测试图像具有更稳健的分割适应性,且在量化分割精度所用的马修斯相关系数方面优于其他6个分割方法.

关键词：阈值分割 Tsallis熵差加权Tsallis熵反正切方向性卷积核多尺度乘积效应马修斯相关系数

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日本海沟S-net台网水平向海域板缘地震动模型研究

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振动与冲击 2024年第18期43卷 186-200页

作者：谭景阳颜仕龙陈灯红张齐陈柳灼三峡大学防灾减灾湖北省重点实验室湖北宜昌443002 三峡大学土木与建筑学院湖北宜昌443002

地震动反应谱预测模型是概率地震危险性分析的基础,该文基于日本海沟大型海底台网S-net的海域俯冲带板缘地震动数据库,建立了俯冲带地区的水平向海域板缘地震动预测模型,分析了板缘地震的海陆地震动模型差异。在地震动模型中考虑了与场... 详细信息

地震动反应谱预测模型是概率地震危险性分析的基础,该文基于日本海沟大型海底台网S-net的海域俯冲带板缘地震动数据库,建立了俯冲带地区的水平向海域板缘地震动预测模型,分析了板缘地震的海陆地震动模型差异。在地震动模型中考虑了与场地信息有关的台站水深和沉积层厚度。由于海底台站的埋设方式不同,在模型中将台站按埋设和未埋设进行区分,通过回归分析和参数平滑建立了考虑震源类型、矩震级、震源深度、断层距、水深、沉积层厚度和埋设方式的水平向海域板缘地震动预测模型。通过对事件内残差进行分离,给出了研究区域的海底板缘模型单台标准差,可用于特定场点的概率地震危险性分析。该文的水平向海域板缘地震动模型可为考虑震源类型的海域区划和海域概率地震危险性分析提供参考。

关键词：海域地震动俯冲带板缘地震预测模型随机效应模型海域工程