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基于RFIO的等效反向旋转随钻陀螺仪误差参数识别

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中国惯性技术学报 2024年第5期32卷 441-448,456页

作者：杨金显王赛飞袁旭瑶河南理工大学电气工程与自动化学院焦作454000 河南省煤矿装备智能检测与控制重点实验室焦作454003

为提高随钻姿态测量精度,提出一种基于旋转霜冰优化器(RFIO)的等效反向旋转随钻陀螺仪误差参数识别方法。首先对等效反向旋转惯导进行误差分析,以随钻姿态误差构造等效反向旋转误差目标函数,以钻停时角速度、加速度和磁场强度关系构造... 详细信息

为提高随钻姿态测量精度,提出一种基于旋转霜冰优化器(RFIO)的等效反向旋转随钻陀螺仪误差参数识别方法。首先对等效反向旋转惯导进行误差分析,以随钻姿态误差构造等效反向旋转误差目标函数,以钻停时角速度、加速度和磁场强度关系构造等效反向旋转误差约束条件,通过RFIO算法辨识误差参数。其次,根据历史目标函数、莱维飞行及RFIO迭代次数设计一种动态上下界策略,提高了目标函数的识别速度;根据当前目标函数值与最优值之间距离设计一种旋转游走策略,提高了误差参数识别精度。实验结果表明,工具面角和井斜角误差控制在±0.4°左右,方位角误差控制在±0.8°左右。与未等效反向旋转相比,工具面角精度提升约60%,井斜角精度提升约66.7%,方位角精度提升约70.4%。

关键词：随钻姿态误差等效反向旋转旋转霜冰优化器旋转游走策略

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背包式激光雷达破损路面形变检测方法

测绘通报 2024年第7期 55-59,82页

作者：吴景动蔡来良张冰洁王鑫河南理工大学测绘学院河南焦作454003

为了高效监测道路破损现象,本文采用背包式三维激光扫描技术观测路面,并提出了一种破损路面形变检测方法。对于拉伸型破损,建立了基于色域均值的点云破损路面提取算法。首先构建二维格网进行破损初步提取。然后对点云的RGB色域进行加权... 详细信息

为了高效监测道路破损现象,本文采用背包式三维激光扫描技术观测路面,并提出了一种破损路面形变检测方法。对于拉伸型破损,建立了基于色域均值的点云破损路面提取算法。首先构建二维格网进行破损初步提取。然后对点云的RGB色域进行加权均值计算,通过比值的差异化进行精细筛选,获取道路破损点云。对于挤压型破损,采用法向量夹角标准差法。使用欧式聚类,利用分类出的拉伸破损和挤压破损计算长度、宽度、破损间隔、高度。最后计算路面倾斜度,通过五维信息建立路面损伤综合评价模型。试验结果表明,拉伸型破损提取准确率达96.4%,挤压型破损提取准确率达100%;且路面损伤综合评价模型表明该条道路为三级破损,需要进行修复。本文方法基本满足道路破损提取所需精度,能为道路交通管制及修复措施制定提供技术支持。

关键词：破损检测色域权重二维格网法向量路面损伤综合评价模型

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陷阱标记联合懒蚂蚁的自适应粒子群优化算法

系统仿真学报 2024年第7期36卷 1631-1642页

作者：张伟蒋岳峰河南理工大学电气工程与自动化学院河南焦作454003

为解决现有粒子群改进策略无法帮助已陷入局部最优和过早收敛的粒子恢复寻优性能的问题,提出一种陷阱标记联合懒蚂蚁的自适应粒子群优化(adaptive particle swarm optimization based on trap label and lazy ant, TLLA-APSO)算法。陷... 详细信息

为解决现有粒子群改进策略无法帮助已陷入局部最优和过早收敛的粒子恢复寻优性能的问题,提出一种陷阱标记联合懒蚂蚁的自适应粒子群优化(adaptive particle swarm optimization based on trap label and lazy ant, TLLA-APSO)算法。陷阱标记策略为粒子群提供动态速度增量,使其摆脱最优解的束缚。利用懒蚂蚁寻优策略多样化粒子速度,提升种群多样性。通过惯性认知策略在速度更新中引入历史位置,增加粒子的路径多样性和提升粒子的探索性能,使粒子更有效地避免陷入新的局部最优。理论证明了引入历史位置的粒子群算法的收敛性。仿真实验结果表明,所提算法不仅能有效解决粒子群已陷入局部最优和过早收敛的问题,且与其他算法相比,具有较快的收敛速度和较高的寻优精度。

关键词：粒子群优化算法懒蚂蚁陷阱标记局部最优过早收敛

Ag_(2)CrO_(4)/g-C_(3)N_(4)复合材料光催化产氢性能及机理

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功能材料 2024年第6期55卷 6128-6137页

作者：芦涛张安超孙志君陈国艳张倩倩敬曼曼倪飞翔河南理工大学机械与动力工程学院河南焦作454003

采用原位化学沉积法制备了一系列具有光催化产氢性能的Ag_(2)CrO_(4)/g-C_(3)N_(4)复合材料。利用X射线衍射、傅里叶变换红外、场发射扫描电子显微镜、透射电子显微镜、X射线光电子能谱明确了复合物的物相组成、官能团结构、微观形貌、... 详细信息

采用原位化学沉积法制备了一系列具有光催化产氢性能的Ag_(2)CrO_(4)/g-C_(3)N_(4)复合材料。利用X射线衍射、傅里叶变换红外、场发射扫描电子显微镜、透射电子显微镜、X射线光电子能谱明确了复合物的物相组成、官能团结构、微观形貌、元素组成及其存在形态。采用紫外可见光漫反射、光致发光光谱和光电流测试探究了复合材料光吸收性能及光生载流子的分离情况,研究了光催化剂的产氢性能及其影响因素。结果表明,Ag_(2)CrO_(4)的引入不会改变g-C_(3)N_(4)原有的碳氮杂环结构,且Ag_(2)CrO_(4)以纳米颗粒形式分散于g-C_(3)N_(4)表面。虽然Ag_(2)CrO_(4)没有产氢效果,但随着Ag_(2)CrO_(4)含量的增加,复合材料的产氢速率先增大后减小。最优光催化剂Ag_(2)CrO_(4)/C_(3)N_(4)-4%的产氢速率是纯g-C_(3)N_(4)的2.7倍,其原因可能是Ag_(2)CrO_(4)和g-C_(3)N_(4)的耦合形成了Z型异质结,拓宽了g-C_(3)N_(4)的可见光响应范围,降低了电荷转移的阻抗,促进了光生载流子的迁移和分离。

关键词：氮化碳铬酸银异质结光催化剂产氢

基于双注意力卷积及Transformer融合的非均匀去雾算法

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北京邮电大学学报 2024年第2期47卷 30-37页

作者：王科平张自娇杨艺费树岷韦金阳河南理工大学电气工程与自动化学院焦作454003 河南省智能装备直驱技术与控制国际联合实验室焦作454003 东南大学自动化学院南京210096

针对现有大部分去雾算法中对不同雾霾区域关注不足以及浓雾区域细节信息恢复不理想的问题,提出了一种结合卷积神经网络和Transformer模块的非均匀去雾算法。首先,为了更好地关注浓雾区域,在浅层特征提取阶段构建了并联双注意力卷积网络... 详细信息

针对现有大部分去雾算法中对不同雾霾区域关注不足以及浓雾区域细节信息恢复不理想的问题,提出了一种结合卷积神经网络和Transformer模块的非均匀去雾算法。首先,为了更好地关注浓雾区域,在浅层特征提取阶段构建了并联双注意力卷积网络,分别从像素和通道的角度给图像分配不同的权重;其次,在深层特征提取中,引入了Transformer模块进行全局非均匀雾霾区域特征提取,既能有效捕捉特征之间的长距离依赖关系,又避免了普通卷积扩大感受野导致细节信息丢失的问题;最后,设计了多特征融合重建网络,能够自适应地融合浅层和深层特征,从而重构清晰图像。在公共数据集和自建非均匀雾霾数据集上进行了大量实验,结果表明,所提算法在视觉效果和客观评价指标上均优于其他对比算法。

关键词：非均匀去雾双注意力卷积 Transformer模块多特征融合重建网络

基于图像识别的煤矿带式输送机自适应调速系统设计

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煤炭工程 2024年第1期56卷 220-224页

作者：张文科郭瑜赵辉焦作煤业(集团)有限责任公司河南焦作454003 焦作市华飞电子电器股份有限公司河南焦作454003

为了实现节能减排,设计了一种基于图像识别的煤矿带式输送机自适应调速系统。针对调速系统的关键问题——准确快速地获取煤流信息,基于普通摄像机设计了一种高效准确的煤流检测方法,通过基准图像和待测图像的配准获取煤流的横截面,再采... 详细信息

为了实现节能减排,设计了一种基于图像识别的煤矿带式输送机自适应调速系统。针对调速系统的关键问题——准确快速地获取煤流信息,基于普通摄像机设计了一种高效准确的煤流检测方法,通过基准图像和待测图像的配准获取煤流的横截面,再采用蒙特卡洛法计算煤流区域面积。对该方法采用Python语言和OpenCV图像处理函数编程进行试验,试验结果表明,该系统煤流检测速度快、精度高,满足调速系统的实时性要求,且具备改造升级成本低、维护容易、环境适应性强等特点,在煤炭开采领域具有广阔的应用前景。

关键词：自适应调速蒙特卡罗法图像识别鲁棒性

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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氮氧同位素示踪湿沉降NO_(3)^(-)来源及氧化途径

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环境科学研究 2024年第2期37卷 336-345页

作者：李艳利李雪陶路张新刚王明仕河南理工大学资源环境学院河南焦作454000 河南省焦作生态环境监测中心河南焦作454000 焦作市气象局河南焦作454000

为探明焦作市大气湿沉降中硝态氮的污染水平,识别其来源及其形成过程,于2020年1月-2021年12月采集了焦作市大气湿沉降样品41个,测定并分析了TN、NH_(4)^(+)-N、NO_(3)^(-)-N浓度以及δ^(15)N-NO_(3)^(-)、δ^(18)O-NO_(3)^(-)值.结果表... 详细信息

为探明焦作市大气湿沉降中硝态氮的污染水平,识别其来源及其形成过程,于2020年1月-2021年12月采集了焦作市大气湿沉降样品41个,测定并分析了TN、NH_(4)^(+)-N、NO_(3)^(-)-N浓度以及δ^(15)N-NO_(3)^(-)、δ^(18)O-NO_(3)^(-)值.结果表明:①TN、NH_(4)^(+)-N、NO_(3)^(-)-N浓度范围分别为2.52~13.27、0.11~1.70、1.64~8.31 mg/L,焦作市湿沉降中氮的主要存在形态为NO_(3)^(-)-N,占比为52.11%~83.92%.②δ^(18)O-NO_(3)^(-)、δ^(15)N-NO_(3)^(-)值的范围分别为54.9‰~93.9‰、-9.8‰~3.0‰,非雨季δ^(18)O-NO_(3)^(-)值(62.5‰~93.3‰)更接近于N2O5氧化途径生成的δ^(18)O-HNO_(3)值(100.9‰~103.1‰),雨季δ^(18)O-NO_(3)^(-)值(53.2‰~73.0‰)更接近于OH氧化途径生成的δ^(18)O-HNO_(3)值(50.9‰~60.9‰),说明非雨季大气湿沉降NO_(3)^(-)主要来自N2O5的氧化,而雨季主要来自OH的氧化.③雨季,OH和N2O5氧化途径对湿沉降NO_(3)^(-)的贡献率分别为80.32%和19.67%,非雨季,两种氧化途径的贡献率分别为65.37%和34.62%;在考虑了同位素分馏情况下,基于贝叶斯模型识别了湿沉降NO_(3)^(-)的主要来源,即土壤排放、生物质燃烧、机动车尾气排放和煤炭燃烧,其贡献率平均值分别为31.70%±4.90%、28.30%±14.00%、22.80%±12.10%、17.20%±0.08%.该研究结果将为降雨中硝酸盐的来源及形成途径提供证据.

关键词： NO_(3)^(-) 湿沉降氮氧同位素氧化途径来源

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低碳背景下中国农业投入及产出碳排放分析

环境科学与技术 2024年第7期47卷 43-54页

作者：贾璐豪王明仕王明娅崔鹏煜杨市里张凡王毅东李鹏豪马万旗睢韶博刘通河南理工大学资源环境学院河南焦作454003 河南省焦作市生态环境监测中心河南焦作450046

农业气候变化对人类生活和健康产生了深远影响,因此探讨中国农业资源投入碳达峰进程并为农业温室气体减排提供数据支持至关重要。该研究通过运用LMDI模型和Tapio脱钩模型,深入剖析农业资源投入碳排放与农业产值之间的内在联系,并探讨了... 详细信息

农业气候变化对人类生活和健康产生了深远影响,因此探讨中国农业资源投入碳达峰进程并为农业温室气体减排提供数据支持至关重要。该研究通过运用LMDI模型和Tapio脱钩模型,深入剖析农业资源投入碳排放与农业产值之间的内在联系,并探讨了影响这种关系的农业驱动因素。引入了全局与局部Moran’s I指数,以进一步分析其空间显著相关程度。结果表明:(1)2003-2021年中国的农业碳排放总量呈现出一种“倒U型”曲线,出现先增长后下降趋势,并在2015年达到峰值8 932.035万t。华东地区的碳排放量一直居于首位,华中地区位于第二位,而西北地区的碳排放量在七大地区中原本最低,但至2021年已显著上升为第三大农业碳排放源地区。(2)化肥使用是导致农业碳排放的主要因素,年均贡献占比58%,而农药、农膜和柴油使用是次要因素,分别占比10%、14%、14%。(3)全局Moran’s I指数显示农业碳排放呈现出显著的空间相关性,但随着时间的推移,空间聚集程度逐渐减弱。局部Moran’s I显示高-高聚集主要集中在华东地区和华中地区。(4)基于LMDI模型结果显示,农业生产效率、地区产业结构、农业劳动力规模对农业碳排放的增长起到抑制作用,其中农业生产效率是主要抑制因素,年均减排647.57万t。农业产业结构、地区经济发展水平和城镇化水平则促进了农业碳排放的增长,地区经济发展水平是促进农业碳排放的主要因素,年均促进排放891万t。(5)Tapio脱钩显示各区域在2016年后均实现强脱钩,达到模型数值最理想状态,即农业经济增长伴随着农业碳排放的降低,说明2016年后减排效果显著。

关键词：气候变化温室气体农业资源投入碳减排