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SLEIR新冠肺炎传播动力学模型构建与预测

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西安交通大学学报 2022年

作者：于振华黄山阁杨波高红霞卢思西安科技大学计算机科学与技术学院智能系统安全与控制研究所西安交通大学自动化科学与工程学院

为研究新冠肺炎传播机理和传播风险，预测疫情发展趋势，对政府制定相关疫情防控政策提供帮助，提出了一种新的新冠肺炎传播非线性动力学模型。该模型考虑到疫情中采取保护措施的人群，将其作为低危群体加入到模型中；通过对模型的基本...

为研究新冠肺炎传播机理和传播风险，预测疫情发展趋势，对政府制定相关疫情防控政策提供帮助，提出了一种新的新冠肺炎传播非线性动力学模型。该模型考虑到疫情中采取保护措施的人群，将其作为低危群体加入到模型中；通过对模型的基本再生数、平衡点、稳定性和分岔等复杂动力学行为进行分析，揭示新冠肺炎传播机理；利用印度新冠肺炎真实数据对模型参数和部分状态初值进行最小二乘拟合，根据拟合的参数对印度疫情发展趋势做出预测。该模型对印度疫情3～4月、4～5月两阶段疫情预测平均相对误差分别为4.107%和2.805%，对于印度最新10月的疫情，预测平均相对误差为3.266%，预测结果表明SLEIR模型具有较好的预测效果。将该模型与传统SEIR模型进行比较，结果表明该模型能适应印度疫情复杂的变化趋势，且具有更高的预测精度，可以为政府选择合适的防控措施提供技术支撑。

关键词：

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基于突变级数法的煤炭企业安全投入评价研究

安全与环境学报 2021年

作者：史恭龙张溢李红霞田水承王倩西安科技大学西安科技大学安全管理与风险控制研究所西安科技大学安全科学与工程学院

安全生产的实现要靠投入保障为基础，明晰的安全成本构成体系和科学合理的安全投入效果评价方法是提高煤炭企业安全费用使用精准度、提升安全投入效益的关键。为科学合理地评价煤炭企业安全投入效果，提高煤炭企业安全管理水平，本文将... 详细信息

安全生产的实现要靠投入保障为基础，明晰的安全成本构成体系和科学合理的安全投入效果评价方法是提高煤炭企业安全费用使用精准度、提升安全投入效益的关键。为科学合理地评价煤炭企业安全投入效果，提高煤炭企业安全管理水平，本文将安全成本划分为保证性安全成本和损失性安全成本两大类，再将这两大类细分为不同小的科目单元，提出了更加完善的煤炭企业安全成本构成体系。基于突变理论构建煤炭企业安全投入评价模型，引入突变级数法对陕煤集团2012年至2018年安全投入进行分析和效果评价。首先选择保证性安全成本的4项评价指标，损失性安全成本直接选取直接损失成本和间接损失成本。其次确定突变体系统模型并进行归一化处理，最后根据3个评价标准等级分析该煤炭企业的安全投入水平。结果表明：通过构建完善的煤炭企业安全成本体系，安全投入结构更加合理，安全会计业务更加清晰，为安全成本核算提供了理论基础；选用突变级数法对陕煤集团安全投入进行评价，该煤炭企业的安全等级良好，验证了突变级数法适用于煤炭企业的安全投入评价，为煤炭企业安全投入效果评价提供了新思路。

关键词：安全社会科学煤炭企业安全成本安全投入突变级数法

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基于突变级数法的煤炭企业安全投入评价

安全与环境学报 2022年第4期22卷 2050-2056页

作者：史恭龙张溢李红霞田水承王倩西安科技大学管理学院西安710054 西安科技大学安全管理与风险控制研究所西安710054 西安科技大学研究生院西安710054 西安科技大学安全科学与工程学院西安710054

安全生产的实现要以安全投入为基础,明晰的安全成本构成体系和科学合理的安全投入效果评价方法是提高煤炭企业安全费用使用精准度、提升安全投入效益的关键。为科学合理地评价煤炭企业安全投入效果,提高煤炭企业安全管理水平,将安全成... 详细信息

安全生产的实现要以安全投入为基础,明晰的安全成本构成体系和科学合理的安全投入效果评价方法是提高煤炭企业安全费用使用精准度、提升安全投入效益的关键。为科学合理地评价煤炭企业安全投入效果,提高煤炭企业安全管理水平,将安全成本划分为保证性安全成本和损失性安全成本两大类,再将这两大类细分为不同的小科目单元,提出了更加完善的煤炭企业安全成本构成体系。基于突变理论构建煤炭企业安全投入评价模型,引入突变级数法分析并评价陕煤集团2012—2018年安全投入效果。首先选择保证性安全成本的4项评价指标,损失性安全成本选取直接损失成本和间接损失成本;其次确定突变系统模型并进行归一化处理;最后根据3个评价标准等级分析该煤炭企业的安全投入水平。结果表明:通过构建完善的煤炭企业安全成本体系,安全投入结构更加合理,安全会计业务更加清晰,为安全成本核算提供了理论基础;选用突变级数法评价陕煤集团安全投入效果,该煤炭企业的安全等级为良好,验证了突变级数法适用于煤炭企业的安全投入评价,为煤炭企业安全投入效果评价提供了新思路。

关键词：安全社会科学安全投入安全成本煤炭企业突变级数法

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智能车辆局部路径规划与路径跟踪控制研究

智能车辆局部路径规划与路径跟踪控制研究

作者：郑文博西安科技大学

学位级别：硕士

随着汽车制造业蓬勃发展,汽车保有量急剧增加,导致道路交通安全问题日益严重。智能交通系统(Intelligent Transportation System,ITS)是未来交通的发展方向,有利于解决交通安全问题。智能车辆作为ITS的重要组成部分,有助于智能交通的发... 详细信息

随着汽车制造业蓬勃发展,汽车保有量急剧增加,导致道路交通安全问题日益严重。智能交通系统(Intelligent Transportation System,ITS)是未来交通的发展方向,有利于解决交通安全问题。智能车辆作为ITS的重要组成部分,有助于智能交通的发展,其实现依赖于众多关键技术,其中局部路径规划和路径跟踪控制是重点研究内容。本文设计基于改进RRT的DWA局部路径规划算法和基于状态扩展MPC与转角补偿的路径跟踪控制器,以解决车辆在避障场景下难以跟随全局路径和路径跟踪过程中实时性与跟踪精度难以同时保证的问题。针对局部路径规划问题,设计RRT全局路径规划算法,在此基础上,通过设置路径中间采样点改进RRT的采样方式,利用三次非均匀B样条曲线对全局规划路径进行平滑处理;建立车辆三自由度运动学模型,设计基于DWA的局部路径规划算法;提取改进RRT所规划的全局路径关键点作为DWA算法的子目标点,并通过改进DWA 算法的轨迹评价函数设计基于改进RRT的DWA局部路径规划算法;在四种不同障碍物场景下验证所设计局部路径规划算法的有效性。针对路径跟踪控制问题,建立采用魔术公式的轮胎动力学模型并分析轮胎特性,在此基础上,建立车辆横摆动力学模型,根据状态轨迹方法对模型进行线性化;将模型状态变量进行扩展和转换,设计状态扩展MPC控制器,通过设计目标函数和约束条件求解前轮转角以跟踪目标路径;建立车辆-路径跟踪误差模型,根据车辆横向和航向偏差设计转角补偿模糊控制器校正前轮转角;验证三种不同车速下路径跟踪控制器的实时性和跟踪精度。搭建MATLAB/CarSim联合仿真平台,在单、多障碍物避障场景下验证设计的规划和跟踪方法的有效性。仿真结果表明:在路径规划的四种障碍物场景下,相比于基于A*的DWA算法,基于改进RRT的DWA局部路径规划算法的规划路径距离的规划时长均减小,其中在复杂障碍物场景和室内空间场景下规划路径距离分别减少7.04%和5.1%,规划时长分别减少16.6%和13.3%。在路径跟踪的标准双移线工况下,相比于传统MPC控制器,基于状态扩展MPC与转角补偿的路径跟踪控制器具有较好的跟踪性能,路径跟踪横向和航向偏差最大值分别降低23%和17%以上;状态扩展MPC控制器的控制增量求解时间平均值降低14%以上。在单、多障碍物避障仿真实验中,所设计局部路径规划算法的避障路径平稳光滑,路径跟踪控制器保持车辆行驶最大侧向偏差小于0.5m,最大侧向加速度在0.03g左右。

关键词：局部路径规划快速扩展随机树动态窗口法路径跟踪状态扩展MPC

基于柔性轨道状态视觉识别的巡检机器人控制方法研究

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基于柔性轨道状态视觉识别的巡检机器人控制方法研究

作者：霍鑫健西安科技大学

学位级别：硕士

“碳达峰、碳中和”背景下,煤炭作为传统化石能源消耗的主体,我国能源安全的压舱石,煤矿智能化建设是大势所趋。目前煤矿综采工作面采用人工巡检,或者借助视频完成巡检,均无法满足综采工作面智能巡检需求。本文以课题组前期设计的煤矿... 详细信息

“碳达峰、碳中和”背景下,煤炭作为传统化石能源消耗的主体,我国能源安全的压舱石,煤矿智能化建设是大势所趋。目前煤矿综采工作面采用人工巡检,或者借助视频完成巡检,均无法满足综采工作面智能巡检需求。本文以课题组前期设计的煤矿综采工作面柔性轨道式巡检机器人为基础,提出一种基于柔性轨道状态识别的综采工作面巡检机器人控制系统设计方案,借助机器视觉、机器人控制、图像处理以及传感器信息处理等技术,实现综采工作面正常巡检以及柔性轨道式巡检机器人自主运行,为综采工作面机器人化巡检奠定基础。针对分段柔性轨道随液压支架推移影响工作面巡检机器人的通过性等问题,提出一种基于视觉的分段柔性轨道状态判别方法。针对工作面采集图像存在光照不均匀、光照过低等问题,提出一种基于光照不均匀校正的图像自适应增强算法对采集图像进行增强处理并对该方法进行主客观评价。将增强后的图像经过畸变校正、滤波、透视变换等方法提取轨道图像的ROI;研究Sobel边缘检测算法以及概率霍夫变换实现柔性连接机构边缘检测,利用K-means算法实现边缘左右侧分类,结合RANSAC算法拟合柔性连接机构边缘,获得柔性连接机构的弯折角度,实现分段柔性轨道的状况判别,并完成柔性连接机构状况分类,为实现巡检机器人自主运行奠定基础。针对工作面巡检机器人通过不同工况柔性连接机构时的运行速率调节和速度稳定性问题,提出一种模糊PID算法与加减速算法相结合的运动控制方案。通过对工作面巡检机器人进行动力学分析与仿真,掌握巡检机器人在柔性轨道上的运动变化规律,并提出了模糊PID算法与加减速算法结合的巡检运动控制策略,分析对比了不同加减速算法的优缺点,决定选用S型加减速算法。通过对比实验验证了控制算法可行性。巡检机器人系统设计要满足巡检性能和视觉处理要求,论文研发一种基于树莓派和STM32的巡检机器人控制系统,对机器人控制系统进行硬件选型和软件详细设计,实现了上位机监控系统和下位机控制系统的相关功能,达到了柔性轨道式机器人工作面巡检要求。最后搭建工作面柔性轨道式巡检机器人实验平台,对控制系统功能及性能进行验证,系统实现了环境监测、设备监测、数据交互与显示、远程控制、图像增强和自适应控制等功能。结果表明控制系统达到了设计要求,研究对综采工作面智能巡检建设具有一定的借鉴作用。

关键词：煤矿综采工作面巡检机器人控制系统图像增强分段柔性轨道状况识别运动控制软硬件设计

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变电站火灾风险评估与数值模拟研究

变电站火灾风险评估与数值模拟研究

作者：牛巧霞西安科技大学

学位级别：硕士

由于我国经济迅猛发展,国家用电量不断增加,电力系统安全成为影响我国经济生产、人民生活的重要因素,变电站作为电力系统中运输电力不可或缺的环节而被人们所关注。变电站构造复杂,火灾危险性大,发生火灾事故的后果严重,因此如何准确识... 详细信息

由于我国经济迅猛发展,国家用电量不断增加,电力系统安全成为影响我国经济生产、人民生活的重要因素,变电站作为电力系统中运输电力不可或缺的环节而被人们所关注。变电站构造复杂,火灾危险性大,发生火灾事故的后果严重,因此如何准确识别变电站火灾危险源,科学评估变电站火灾风险,制定有效的控制措施及日常管理方案,对保证电力系统的运行稳定具有重要的现实意义。本文建立了变电站火灾风险评估体系,针对性提出变电站火灾预防建议,降低火灾风险和管控措施,主要开展的研究内容如下:首先进行变电站的火灾危险源分析,选取变电站火灾风险评价指标,建立变电站火灾风险评价模型,其次进行变电站火灾模拟,并根据评价结果和模拟结果针对性提出变电站火灾风险管控措施和消防建议。(1)通过收集变电站火灾事故案例,分析变电站火灾发生区域、失火设备和火灾原因,发现变电站火灾事故主要由设备超负荷运行、设备故障、线路短路等原因造成,各原因所占比例分别为:26%、17%和15%;失火设备中电缆、变压器和电容器发生火灾的比例较大,分别占到35%、32%和17%。(2)对21所变电站进行消防隐患排查,分析变电站实际火灾隐患情况,结合《火力发电厂与变电站设计防火标准》、《变电站建筑结构设计技术规程》等规范以及变电站的火灾危险源辨识,建立科学合理、可操作性强的变电站火灾风险三级评价指标,采用序关系分析法和熵权法的组合赋权法确定各级指标权重,并选用云模型建立评价模型。(3)运用FDS火灾模拟软件建立变电站电缆沟、变压器火灾事故模型,进行变电站火灾事故模拟,通过分析烟气蔓延情况和火灾造成的危害有针对性的提出预防措施,并进行细水雾灭火模拟,研究变电站电缆火灾和变压器油火灾最佳灭火水雾粒径和喷头流量,对变电站的防火设计和火灾防控有较大参考价值,为变电站火灾风险预防与控制提供了参考。

关键词：变电站火灾风险评估熵权法云模型 FDS

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矿井通风系统风量变化的可叠加性

科技导报 2011年第34期29卷 37-40页

作者：闫振国范京道王红刚西安科技大学安全技术研究所西安710054 西安科技大学能源学院西安710054

对控制方程为线性的物理现象存在着线性叠加原理。保持其他因素不变,通风系统风量变化与风阻变化之间是一种复杂的非线性关系,因而不能直接应用线性叠加原理。然而,以泰勒公式的应用为基础,通过将非线性方程线性化,则通风系统风量变化... 详细信息

对控制方程为线性的物理现象存在着线性叠加原理。保持其他因素不变,通风系统风量变化与风阻变化之间是一种复杂的非线性关系,因而不能直接应用线性叠加原理。然而,以泰勒公式的应用为基础,通过将非线性方程线性化,则通风系统风量变化与风阻变化之间存在一定程度的可叠加性,即当风阻变化较小时通风系统内某些分支风阻单独变化所产生的通风系统风量变化的叠加总近似等于这些分支风阻同时变化所产生的通风系统风量变化。这种可叠加性的误差随着风阻波动幅度的增加而增加。通风系统的可叠加性对于通风系统风量波动的估计和通风系统风量波动的原因识别都具有重要意义。然而,对于大型复杂通风网络,叠加误差随风阻改变分支数以及随风阻改变量的变化而变化的定量描述关系仍需进一步深入研究。

关键词：通风系统叠加原理风量波动误差

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煤矿井下机器人精准定位与协同作业研究

煤矿井下机器人精准定位与协同作业研究

作者：王张哲西安科技大学

学位级别：硕士

众所周知,煤炭矿产地质环境特殊且煤矿井下巷道内部环境错综复杂,井下一旦发生矿难,因通信中断所造成的人员物品损失不计其数。因此,设计一款井下智能安全巡检机器人,使其在井下巷道内部进行安全巡检工作可以有效降低矿产行业的事故发... 详细信息

众所周知,煤炭矿产地质环境特殊且煤矿井下巷道内部环境错综复杂,井下一旦发生矿难,因通信中断所造成的人员物品损失不计其数。因此,设计一款井下智能安全巡检机器人,使其在井下巷道内部进行安全巡检工作可以有效降低矿产行业的事故发生率和人员死亡率,对于井下安全巡检具有十分重要的意义。针对井下安全巡检机器人的实时高精度定位要求,本文对井下组合导航系统的工作原理进行阐述,分析了捷联惯性导航系统(SINS)由于时间和路程所造成的累计误差以及RFID射频标签工作原理,设计出了一种以SINS系统为主、RFID系统为辅的煤矿井下组合导航实时高精度定位系统,其利用RFID电子射频标签内部预设的真实地理位置信息并结合扩展卡尔曼滤波算法(EKF),对SINS系统的累积误差进行修正,从而提高了井下安全巡检机器人的定位精度。安全巡检机器人的多功能化使其重量和体积也逐步增大,难以适应煤矿井下巷道内部的狭小环境,所以多机器人协同作业应运而生。本文针对煤矿井下内部空间狭小的特点,设计了一种结合图论与一阶一致性算法的领航-跟随型多移动机器人编队算法模型,该模型将图论的概念引入到领航-跟随方式的编队模型中,同时针对该模型分别设计了理想与加入障碍点两种仿真环境。在Matlab软件仿真平台对本文的实时高精度组合导航定位系统算法和多移动机器人编队算法进行仿真实验,实验结果验证了这两种算法的可行性与可靠性。本文搭建了机器人硬件平台,IMU模块选用国产的CH100DK模块,M10-HA电子阅读器读取ISO 14443A近耦合IC卡内部预设的真实地理位置信息,在煤矿井下巷道实验室,以机器人为平台对组合导航实时高精度定位系统进行实验测试,测试结果表明定位误差控制在厘米级,对煤矿井下安全巡检有一定的实用价值。

关键词：实时高精度定位协同编队 SINS RFID

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煤矿瓦斯爆炸事故风险预控管理探讨

煤矿安全 2011年第1期42卷 119-121页

作者：田水承姚敏赵媛媛西安科技大学安全管理系统研究所陕西西安710054 西安科技大学能源学院陕西西安710054

瓦斯爆炸事故一直威胁着煤矿的安全生产,近几年瓦斯爆炸事故更是频发,造成重大人员伤亡和财物损失。对煤矿瓦斯爆炸事故风险预控管理进行了探讨,提出了瓦斯爆炸事故风险分析及评价、风险控制的模式与方法,得出了煤矿瓦斯爆炸事故风险预... 详细信息

瓦斯爆炸事故一直威胁着煤矿的安全生产,近几年瓦斯爆炸事故更是频发,造成重大人员伤亡和财物损失。对煤矿瓦斯爆炸事故风险预控管理进行了探讨,提出了瓦斯爆炸事故风险分析及评价、风险控制的模式与方法,得出了煤矿瓦斯爆炸事故风险预控管理的过程图,为煤矿建立瓦斯爆炸事故风险预控管理系统提供了参考。

关键词：煤矿瓦斯爆炸事故风险预控管理风险评估瓦斯爆炸事故危险源