最新刊期
      2023 年 第 55 卷 2 期

        聚焦国家重点研发计划

      • 李涛,兰小龙,李贝贝,王文浩,李丽香,王丽娜
        2023, 55(2): 1-13. DOI: 10.15961/j.jsuese.202201149
        摘要：目前，网络威胁已进入未知威胁时代。然而，传统网络安全基于“马奇诺”式的静态被动防御，缺乏自主性以及自我演化进化的内生安全能力，对未知威胁基本上只能通过“打补丁”的方式事后弥补。这种亡羊补牢的处理方法往往伴随巨大的损失，必须寻求新的思路。网络安全保护系统与人体免疫系统具有惊人的相似性，免疫系统无需病毒先验知识，学习推演能力强，天生具备未知病毒的灭活能力。有鉴于此，本文以“未知威胁”为核心，以“人工免疫”为创新手段，紧紧围绕未知威胁环境下网络安全系统自身演进机理、未知威胁环境下网络自适应可信传输条件、不完备条件下未知威胁快速发现机制，以及不完备条件下未知威胁快速应对策略等四大关键科学问题，分别开展1个基础理论、3大关键技术及1套原型系统的研究。通过面向内生安全基于免疫的新型网络体系结构与基础理论，基于 mRNA 免疫的可信任网络寻址与路由控制技术、大规模动态可信行为分析与未知网络威胁发现技术、基于免疫的网络动态风险评估与控制技术等研究，突破传统网络安全以“打补丁”为主被动防御的技术瓶颈，藉此奠定内生安全免疫支撑的新型网络系统的基础理论和方法。通过构建一个面向内生安全基于免疫的新型网络原型系统，对研究成果进行技术验证，同时根据验证结果对所提出理论及方法进行改进和提高。通过上述研究实现以下5个方面创新：一是，面向内生安全的网络空间安全免疫体系结构；二是，基于mRNA免疫的可信任网络寻址与路由控制方法；三是，基于基因进化演化的未知网络威胁自适应发现方法；四是，基于人体体温预警机制的网络动态风险实时定量计算方法；五是，基于特异性免疫的快速动态反馈迭代网络风险控制方法。本研究成果对网络空间安全保护的科学研究、技术研发、产业发展等具有十分重要的理论意义和实际应用价值。  
        关键词：内生安全;网络威胁发现;风险评估;风险控制;人工免疫   
        774
        |
        316
        |
        1
        <HTML>
        <网络PDF><Meta-XML>
        <引用本文> <批量引用> 47416112 false
        发布时间：2024-01-10

        复杂艰险山区重大工程与环境

      • 贾连辉,鲁义强,贺飞,刘志飞
        2023, 55(2): 14-25. DOI: 10.15961/j.jsuese.202200636
        摘要：西南艰险山区隧道建设面临着高原高寒、地形高差大、地质条件复杂等方面严峻挑战，应用全断面隧道掘进机（TBM）是高效建成隧道的有效途径之一，但常规TBM已无法满足复杂地质多变隧道施工要求。为保障TBM安全、高效施工，提出了一种适应极端复杂地质环境的新型双结构TBM。通过对复杂地质条件下TBM工程研究与实践，首先，探讨了不良地质下不同机型TBM的适应性，分析敞开式TBM在高地应力岩爆地层、节理密集带及蚀变岩地层下隧道变形机理；其次，针对岩爆、破碎及节理密集带地层敞开式TBM施工痛点，基于常规敞开式TBM结构，开展预留超前地质预报接口、主机结构增强、强化支护能力和清渣能力、超前释放地应力、安全防护措施、防卡机及脱困等设计，针对单一结构形式TBM面对复杂地质的局限性，建立常规地质“网–喷–锚”敞开支护和不良地质“钢管片–辅推”封闭支护的双结构支护体系；最后，依托于西南某铁路隧道项目，结合双结构TBM现场应用情况，评价双结构TBM在不良地质条件下的适应性，现场整体掘进率表明，双结构TBM在地质多变隧道施工应用效果良好，对于解决在复杂地质条件下TBM施工有一定的借鉴意义。  
        关键词：艰险山区隧道;适应性;双结构TBM;复杂多变地质   
        405
        |
        266
        |
        0
        <HTML>
        <网络PDF><Meta-XML>
        <引用本文> <批量引用> 47415743 false
        发布时间：2024-01-10
      • 闫高明,赵伯明
        2023, 55(2): 26-38. DOI: 10.15961/j.jsuese.202200227
        摘要：隧道穿越断层区域在地震中易受到严重破坏，是隧道抗震设防的重点控制区域。针对现有设计方法很少考虑隧道穿越断层的现状，基于穿越断层隧道地震响应特点，将隧道沿纵向简化为3段位于不同地层条件的黏弹性地基上的剪切梁，推导了地震动下穿越断层隧道纵向地震稳态响应的解析表达式，建立了面向工程设计的穿越断层隧道纵向抗震简化分析方法。首先，采用Kelvin黏弹性地基上的剪切梁模拟衬砌节段，基于格林函数法、拉普拉斯正逆变换和留数法推导衬砌节段在荷载激励下沿纵向的响应。其次，结合衬砌连续性条件获得穿越断层隧道纵向响应解析解。然后，通过与数值分析结果的对比，验证了本文方法的有效性和可行性。最后，采用该解析方法进行了敏感性参数分析，探究了边界条件、结构刚度、断层破碎带性质、围岩阻尼等关键因素对穿越断层隧道结构地震响应的影响规律。结果表明：1）增大衬砌的弯曲刚度会减小衬砌上的位移响应，但同时会显著增大衬砌上的内力响应值；2）加固断层围岩可减小衬砌在地震动作用下的位移响应，也使衬砌的内力响应减小，并减小断层对隧道沿纵向地震响应的影响范围；3）阻尼的存在使衬砌的振动沿隧道纵向出现异步性，加载波的频率越高，异步性越明显。该解析方法能够快速计算得到穿越断层隧道的地震响应，为相关隧道工程的抗减震设计提供参考。  
        关键词：隧道工程;解析方法;断层;纵向地震响应;黏弹性地基梁   
        459
        |
        125
        |
        0
        <HTML>
        <网络PDF><Meta-XML>
        <引用本文> <批量引用> 47415446 false
        发布时间：2024-01-10
      • 王通,刘先峰,侯召旭,张俊,邵珠杰,田士军,胡金山
        2023, 55(2): 39-49. DOI: 10.15961/j.jsuese.202200885
        摘要：西南山区存在着大量碎裂状顺层岩质边坡，在地震作用下极易引发崩塌、滑坡等灾害。为探究碎裂状顺层岩质边坡的动力响应与破坏模式，以西南山区某边坡工程为依托，通过实地调研和参考工程地质资料，对结构面的分布规律进行了详细总结，并通过赤平极射投影对边坡的整体稳定性进行了分析。在此基础上，利用离散元UDEC建立了多组碎裂状顺层岩质边坡模型，通过加载EL–Centro波和Kobe波分析边坡动力特性及破坏模式，并研究了节理参数对位移和加速度响应的敏感性规律。结果表明：坡面位移响应规律呈现先增大再减小的规律，位移响应最大位于M4处；边坡的PGA放大系数呈现高程放大效应，地震波类型会影响PGA的响应规律；地震波穿过强弱风化交界处的结构面时会消耗一定的能量，局部FFT幅值会降低；碎裂状顺层岩质边坡的破坏模式为裂隙扩展–强风化岩体滑移型破坏；节理参数敏感性分析表明，弱风化岩体区域的层理间距对位移的影响最为明显，而强风化节理间距对加速度放大影响最为明显。数值仿真分析较好地揭示了地震作用下碎裂状顺层岩质边坡的动力响应规律和破坏模式，为进一步研究此类边坡的灾变机制和防治提供了有益参考。  
        关键词：顺层岩质边坡;风化程度;动力响应;失稳演化过程;参数敏感性   
        457
        |
        158
        |
        2
        <HTML>
        <网络PDF><Meta-XML>
        <引用本文> <批量引用> 47415921 false
        发布时间：2024-01-10
      • 董亮,姚昌瑞,田爽,王柯,苏永华
        2023, 55(2): 50-58. DOI: 10.15961/j.jsuese.202200694
        摘要：为了评价冻土区路基的稳定性，本文对土体长期振动荷载下的动力特性进行研究，通过室内试验和理论分析相结合的手段对青藏铁路沿线填土的动力力学特性（动剪切模量和阻尼比）进行了分析。首先开展了室内固结不排水长期循环三轴试验，分析了不同负温、循环应力比对路基粉质黏土和地基砂土的动剪切模量和阻尼比等动力特性的影响。结果表明，路基粉质黏土的动剪切模量与温度呈现明显的负相关性，且随着循环应力比增大而呈现出较明显的增长趋势，阻尼比随着动剪切模量的增长而减小；地基砂土的动剪切模量和阻尼比受温度的影响与粉质黏土的响应规律呈现相同趋势，在温度为–10 ℃与循环应力比为0.2的相同条件下动剪切模量增至1.22倍，而阻尼比则减少到0.66倍。值得注意的是，砂土动剪切模量在循环应力比约为1时响应达到峰值，即动应力幅值达到围压时循环应力比增大，阻尼比增大而动剪切模量则呈现减小的趋势。随后在Wichtmann提出的高周循环模型基础上，建立了动剪切模量预测模型，能良好地反映动剪切模量在温度和循环应力比影响下，随振动次数变化的响应规律，通过拟合参数w0反映动剪切模量随循环应力比先增后减的规律，拟合数学关系显示长期振动次数约在13000次或振动时长8 min以上时，土体的动力响应规律发生了明显变化。最后，基于Hardin-Drnevich双曲线模型对动剪切模量和阻尼比的试验结果进行拟合，得到了动剪切模量与阻尼比的函数关系式，从而能大致预测阻尼比随动剪切模量变化的趋势及范围，随着归一化剪切模量的增大阻尼比呈现出减小的趋势。  
        关键词：青藏铁路;负温动三轴试验;动力力学参数;循环应力比;高周循环预测经验模型   
        379
        |
        156
        |
        0
        <HTML>
        <网络PDF><Meta-XML>
        <引用本文> <批量引用> 47415777 false
        发布时间：2024-01-10
      • 舒佳军,邓正定,黄晶柱,伍冰妮,张兴秋
        2023, 55(2): 59-69. DOI: 10.15961/j.jsuese.202200696
        摘要：冻融循环作用是寒区危岩体崩塌失稳的主要诱因，对寒区危岩体滑移破坏的孕灾因素进行数值优化分析尤为重要。首先，基于极限平衡理论，考虑危岩体贯通段结构面冻胀力、未贯通段岩石黏聚力劣化及冻结深度演化，建立冻融循环作用下滑移式危岩体稳定性分析模型；其次，基于岩石冻胀理论，考虑冻结过程中水分迁移推导得到贯通段冻胀力计算方法；再次，将岩石细观孔隙抽象为无数圆形孔洞，根据圆孔扩张理论和莫尔–库伦屈服准则分析孔隙冻胀破坏过程，构建冻融循环作用下未贯通段岩石黏聚力细观劣化模型；最后，通过改进Stephan经验公式得到未贯通段岩石冻结深度随冻融循环次数演化的计算方法。结合工程算例分析各敏感参数对危岩体稳定性的影响发现：滑移式危岩体稳定性随冻融循环次数的增加呈先快后缓的下降趋势；危岩体稳定性系数与冻结温度呈正相关，相同冻结温度下，危岩体稳定性系数的下降随冻融循环次数增加出现明显的边际递减效应；危岩体稳定性系数与岩屑流失比呈负相关，且岩屑流失比会同时改变稳定性劣化趋势和劣化程度，控制岩屑流失比有利于寒区危岩体的长期稳定性。  
        关键词：冻融循环;极限平衡;冻胀力;细观劣化;冻结深度;岩屑流失   
        398
        |
        123
        |
        0
        <HTML>
        <网络PDF><Meta-XML>
        <引用本文> <批量引用> 47415803 false
        发布时间：2024-01-10

        新型电力系统

      • 肖先勇,刘俊勇
        2023, 55(2): 70-71. DOI: 10.15961/j.jsuese.202300166
          
        11
        |
        2
        |
        0
        <HTML>
        <网络PDF><Meta-XML>
        <引用本文> <批量引用> 47416184 false
        发布时间：2024-01-10
      • 张英敏,吴谨轶,江琴,李保宏,苟洪霖,王腾鑫,张敏
        2023, 55(2): 72-83. DOI: 10.15961/j.jsuese.202200299
        摘要：受端电网发生故障停电时要求送端电源具备黑启动能力，目前中国具有黑启动电源的主要为火电厂及水电厂。随着高比例的风电大量接入，电网要求风电机组具有一定的黑启动能力，但风能由于其不确定性和波动性导致风电机组很难单独参与黑启动。为使得风电机组具备较好的黑启动能力参与电网恢复，本文针对双馈风电场，提出了一种基于风储联合系统的受端电网3阶段协调恢复策略。初始阶段，通过储能装置建立交流频率和电压辅助风机顺利并网；中期阶段，切换储能装置控制模式并在风机转子侧设计虚拟同步控制为系统提供频率和电压支撑，并完成部分发电机组及负荷的恢复；后期阶段，在储能侧设计了基于H2/H∞的附加鲁棒控制器抑制多机组并网的低频振荡，实现受端电网平稳恢复。在PSCAD/EMTDC平台搭建了风储联合系统模型，并进行黑启动和电网恢复过程仿真。结果表明：提出的风储联合启动能够实现风机顺利并网；在厂用负荷和机组并网过程中采用切换储能控制方式能维持电压和频率在稳定范围内；在受端电网恢复及后期阶段，设计的鲁棒控制器对低频振荡有很好的抑制效果；相比常规控制，在系统启动恢复过程中采用的虚拟同步控制对系统的支撑能力更强。从而验证了本文所提风储联合系统参与受端电网黑启动的协调恢复策略的有效性和可行性。  
        关键词：风储联合系统;黑启动;双馈异步风力发电机;虚拟同步控制;鲁棒控制   
        406
        |
        139
        |
        0
        <HTML>
        <网络PDF><Meta-XML>
        <引用本文> <批量引用> 47415480 false
        发布时间：2024-01-10
      • 王杨,唐文楚,赵劲帅,汪清,张华赢,肖先勇,晁苗苗
        2023, 55(2): 84-96. DOI: 10.15961/j.jsuese.202200405
        摘要：随着电网中非线性负荷大量接入及电力电子化率的逐步提升，谐波问题日渐严重，开展电力系统谐波污染区域化治理，是一种有效解决思路。谐波污染分区的意义在于，同一分区内的谐波畸变主要由该分区内的谐波源导致，而受其他分区谐波源影响较小。为此，提出了一种抗时移聚类算法kDBA++。首先，考虑到电能质量监测数据具有高维度、含噪声等特点，采用分段聚合近似（picesise aggregate approximation，PAA）算法对数据进行压缩降噪预处理，降低后续计算复杂度。其次，采用kmeans++算法作为逻辑框架。考虑到非同步测量下数据间存在时移现象，难以直接利用kmeans++开展聚类，从而引入动态时间弯曲（dynamic time wraping，DTW）距离对算法进行优化。进而，鉴于DTW距离下聚类质心难以获取，因此采用DTW质心平均算法（DTW barycenter averaging，DBA）克服这一局限性，并最终得到所提kDBA++算法。采用IEEE123节点仿真系统及实际工程案例开展算法对比分析，结果显示所提kDBA++算法聚类精度优于现有算法，可准确进行谐波污染分区。此外，利用谐波污染分区转移阻抗矩阵及谐波贡献度对求得分区加以验证，分析结果表明，各谐波源对其所在分区内节点的谐波畸变影响较大，而对非同一分区节点的影响较小，从而论证了所提方法的实用性和有效性。  
        关键词：谐波污染;监测数据时移特性;谐波污染分区;kDBA++聚类算法   
        479
        |
        222
        |
        0
        <HTML>
        <网络PDF><Meta-XML>
        <引用本文> <批量引用> 47415601 false
        发布时间：2024-01-10
      • 汪春,孙靖鸿,徐青山,戈婧宇
        2023, 55(2): 97-106. DOI: 10.15961/j.jsuese.202200787
        摘要：在“双碳”目标的驱动下，以光伏为代表的分布式能源正大规模接入配电系统与配气系统，二者间的耦合也更加紧密，为低碳可持续能源系统的构建带来了新的机遇，然而，由于分布式能源的随机性，其不可避免地造成了两个系统间潜在的运行风险。基于此，本文提出了一种高比例光伏渗透率下区域综合能源系统多时间尺度优化调度模型。首先，在高光伏渗透率的前提下，建立了考虑储能设备的电–气区域综合能源系统日前调度模型，利用二阶锥松弛将模型线性化。其次，基于CVaR风险评估模型的理论基础，建立并简化了损失函数。接着，在实时调度过程中考虑CVaR风险评估模型，建立了考虑CVaR风险评估的区域综合能源系统实时调度模型，以平衡不同风险态度下新能源不确定性导致的风险成本。最后，将上述两个模型合并，建立区域综合能源系统日前–实时多时间尺度调度模型，分析区域电力系统与区域天然气系统之间的相互作用与能量流动。算例分析中，设计了不同的负荷强度方案对模型进行验证，分析了不同方案下系统购电量与不同设备运行参数的变化。结果表明，所提模型可以有效缓解因新能源随机波动带来的运行风险，同时考虑耦合设备的运行调控能够促进区域综合能源系统的耦合运行并取得良好的经济效益。  
        关键词：分布式能源;储能;高比例光伏;多时间尺度;CVaR   
        414
        |
        150
        |
        1
        <HTML>
        <网络PDF><Meta-XML>
        <引用本文> <批量引用> 47415917 false
        发布时间：2024-01-10
      • 孙银锋,李溶,刘金鑫,李国庆,王振浩,吴学光
        2023, 55(2): 107-116. DOI: 10.15961/j.jsuese.202200520
        摘要：大规模光伏经柔性直流并网系统采用直流架空线路是未来新能源并网的趋势之一。然而，架空线直流短路故障发生概率较大，极易导致光伏电站脱网或换流站电力电子器件损坏。本文首先根据柔性直流输电系统、光伏电站特性，建立了相应的数学模型及仿真系统模型；其次，针对大容量光伏经双极模块化多电平换流器（modular multilevel converter，MMC）的高压直流功率传输系统发生直流架空线路单极短路接地故障工况，分析其故障特性；最后，提出综合考虑直流断路器（direct current circuit breaker，DCCB），换流站控制方式，光伏电站功率出力控制的直流故障穿越的协调控制策略。即故障发生时利用非故障极换流站继续进行功率传输，根据换流站额定功率与光伏电站输出功率计算得到不平衡功率，充分利用光伏阵列自身功率输出特性，优化光伏电站内的直流线路电压，实现控制光伏电站输出功率减载；对直流架空线路在瞬时故障情况下的故障穿越问题，提出了光伏电站减载以及换流站功率前馈增量控制，从而维持系统功率平衡，提高系统的并网稳定性；基于PSCAD/EMTDC的建模仿真，通过故障穿越措施前后的系统参数对比，表明所提方法能够有效地维持光伏电站与柔性直流系统运行特性，平稳实现故障穿越。  
        关键词：光伏电站;故障穿越;柔性直流   
        392
        |
        147
        |
        1
        <HTML>
        <网络PDF><Meta-XML>
        <引用本文> <批量引用> 47415666 false
        发布时间：2024-01-10
      • 刘阳,曾鉴,刘方,雷云凯,胥威汀,李晨
        2023, 55(2): 117-127. DOI: 10.15961/j.jsuese.202200371
        摘要：在水电富集地区，输电网中的水电比例较高，受水电丰枯特性影响，部分输电线路利用率季节差异巨大，因此，研究输电线路利用率同系统经济性协调的扩展规划模型和方法具有重要意义。基于此，本文提出一种考虑线路利用率的含高比例水电输电网扩展方法，考虑水电丰枯特性的影响，以输电线路的利用率引导输电网扩展规划决策。首先，考虑输电线路的安全裕度与发展裕度提出输电线路利用率指标；其次，以最小化输电网的发电成本、失负荷惩罚成本与弃水惩罚成本为目标函数，建立含高比例水电的输电网最优经济调度模型，并在此基础上提出输电线路的阻塞利用率和输电网的阻塞率计算方法；而后，通过分别计算丰水期负荷大方式、丰水期负荷小方式、枯水期负荷大方式及枯水期负荷小方式4种运行场景下输电线路的阻塞利用率和输电网的阻塞率，对严重阻塞场景进行筛选；最后，以输电网线路建设成本、输电网运行成本、失负荷惩罚成本及弃水惩罚成本最小为目标函数，提出考虑阻塞场景的含高比例水电输电网扩展规划模型，将严重阻塞场景纳入含高比例水电的输电网扩展模型中，形成输电网线路投资决策。设置不进行扩展规划、不考虑输电线路利用率的扩展规划、考虑输电线路利用率的扩展规划、增大阻塞率阈值的扩展规划4个算例对所提输电网扩展规划模型进行仿真，结果表明，考虑输电线路的利用率对含高比例水电的输电网进行扩展规划能够减少系统的阻塞，降低系统的安全风险，验证了所提考虑线路利用率的含高比例水电输电网扩展规划方法的有效性。  
        关键词：扩展规划;水电消纳;线路利用率;阻塞场景   
        440
        |
        138
        |
        1
        <HTML>
        <网络PDF><Meta-XML>
        <引用本文> <批量引用> 47415519 false
        发布时间：2024-01-10
      • 张帅,王子涵,张蜀程,胡俊刚,罗颖,刘俊勇
        2023, 55(2): 128-140. DOI: 10.15961/j.jsuese.202200921
        摘要：多种可再生能源互补联合发电技术因其独特优越性正在成为“双碳”背景下电力系统优选供电方案之一，而其不确定性复杂耦合特性下的互补联合调度问题越来越受到人们关注。针对不确定性优化调度问题，本文引入能较好平衡不确定性及鲁棒性的数据驱动分布鲁棒优化理论（data-driven DRO），提出了一种新的基于数据驱动 DRO梯级水光蓄联合发电系统协同优化调度方法。首先，考虑系统互补经济调度成本建立两阶段调度模型，制定各电站日前出力调度计划；然后，引入综合范数约束限定概率置信区间，并考虑最恶劣分布下的实时运行调整成本，获取日前调度计划的最优调整方案，日调度计划和调度调整方案形成最优调度计划；最后，本方法采用MP-SP框架，引入CCG算法展开两阶段协同求解。为验证所提方法的性能，引入四川示范区实际运行数据，开展了有效性验证、性能对比分析、计算效率仿真验证等。结果表明：本调度方法的有效性在数据规模、置信度水平两个维度得到了验证；对于SO、RO及本方法鲁棒性及经济性等性能指标的对比，本方法可获得高于SO的鲁棒性及高于RO的经济性；将本调度方法与概率性时序生产模拟方法的计算耗时进行对比，该方法实现了相同计算精度的较高计算效率。基于两阶段调度模型及循环迭代求解的DRO梯级水光蓄联合优化调度方法实现了协同调度结果经济性与保守性的均衡，其高效性能得到验证，为多种可再生能源互补协同调度提供了新思路。  
        关键词：梯级水光蓄;联合发电调度;水光互补;数据驱动分布鲁棒优化;CCG算法   
        420
        |
        144
        |
        1
        <HTML>
        <网络PDF><Meta-XML>
        <引用本文> <批量引用> 47415988 false
        发布时间：2024-01-10
      • 齐才,刘灏,杨方琦,毕天姝
        2023, 55(2): 141-151. DOI: 10.15961/j.jsuese.202200818
        摘要：源网荷全景同步测量系统（full-view synchronized measurement system，SYMS）实现了对高比例电力电子化的新型电力系统的全方位实时检测。SYMS 主站作为测量数据的接收与分析平台，其数据处理能力对保障SYMS稳定运行与应用效果具有重要意义。然而，由于数据类型多、装置数量激增、数据分析过程复杂，集中式架构的主站难以保证同步相量数据处理的实时性与可靠性。因此，本文提出一种适用于SYMS系统的分布式主站设计方法，并进行了实现。首先，该方法分析了SYMS不同测量装置的通信方式，提出并建立了基于开源相量数据集中器（open source phasor data concentrator，OpenPDC）的多源异类数据适配器，并设计实现了基于HAProxy的主站前置服务器的负载均衡集群；其次，针对主站数据在线分析延时高的问题，设计并开发了基于流处理框架的Storm适配多语言、多时间窗算法的分布式计算方式，进一步搭建了包含前置数据平台与在线应用平台的SYMS分布式主站。实际系统测试结果表明，与集中式架构相比，所提架构在实际运行中可有效均衡负载，利用分布式方式提高运算速度，针对多类型实时测量数据具有更强的并发处理能力与更短的处理延时，并有效监测系统的异常状态，可为新型电力系统特性分析、建模、闭环控制等应用提供数据基础与应用平台。  
        关键词：源网荷全景同步测量系统;分布式架构;主站;OpenPDC;Storm   
        459
        |
        129
        |
        0
        <HTML>
        <网络PDF><Meta-XML>
        <引用本文> <批量引用> 47415919 false
        发布时间：2024-01-10
      • 代佳琨,向月,李然,刘俊勇
        2023, 55(2): 152-159. DOI: 10.15961/j.jsuese.202200690
        摘要：近年来，在“双碳”目标背景下，近乎零边际发电成本的分布式清洁能源装机得到迅速发展。然而，如何研究含分布式清洁能源“产消者”之间能源交易机制及这种交易行为对规划的影响面临重要挑战。针对含光伏和储能的光储聚合商之间交易行为影响，提出了一种基于虚拟电能交易驱动的光储容量优化配置方法。首先，以光储聚合商效益函数为基础，构建了光储聚合商之间的电力交易机制，以产生电能定价并模拟一定容量配置下系统优化运行状态；其次，考虑多个聚合商分散交易行为对容量配置的影响，建立融合虚拟电能交易的光储聚合商容量优化配置模型，该模型将交易行为的影响以交易成本的形式融入系统运行层，以光储容量综合规划成本最小为目标函数，通过交易规划约束保证系统的安全性；最后，在MATLAB软件中进行了仿真验证。交易机制参数仿真、交易过程仿真和最后的光储聚合商容量配置仿真结果发现：本文提出的光储聚合商效益函数能够指导光储聚合商之间的交易定价行为，模拟分散交易，电能的价格和负荷水平受到储能与光伏容量配置的影响；并优化得到聚合商经济性最优的容量配置方案，与其他随机方案相比较既满足负荷正常消耗又避免了储能规划投资上的浪费。本文为含可交易能源的光储聚合商交易层面提供了定价策略，为考虑分布式清洁能源交易影响的光储容量优化配置方法提供了有效一定参考。  
        关键词：运行模拟;优化配置;光储聚合商;虚拟电能交易   
        418
        |
        146
        |
        0
        <HTML>
        <网络PDF><Meta-XML>
        <引用本文> <批量引用> 47415747 false
        发布时间：2024-01-10
      • 任炬光,张力,金立,唐杨,唐侨,刘小兵
        2023, 55(2): 160-170. DOI: 10.15961/j.jsuese.202200925
        摘要：“双碳”战略目标下，随着以新能源为主体的新型电力系统与分布式智能电网建设的不断推进，具有随机性特点的可再生能源发电大规模并网消纳问题日益凸显。本文面向建筑综合能源系统提出一种日前经济调度模型，旨在利用其多元化负荷需求与灵活性调节的特点，在满足用能需求与电网交互的基础上最大程度实现可再生能源的就地消纳。首先，根据建筑能耗特性，通过配置地源热泵等具有高能效比的电制热设备来解耦热电联产“以热定电”的运行模式、并引入含有蓄电池和储热罐的混合储能装置来进一步增强系统调节能力。然后，考虑供需平衡、设备出力、储能运行、联络线交换功率等约束条件，以含有机组启停、弃风弃光损失等费用在内的总运行成本最小为目标函数，建立日前经济调度模型，并调用CPLEX求解该混合整数线性规划问题。最后，根据设置的不同场景，以系统运行成本、能源利用率和可再生能源消纳能力为评价指标进行算例仿真。仿真结果表明：相较于传统的热电分供模式，设置地源热泵和混合储能系统的综合能源系统可以降低约50%的运行成本，能够提高近50%的能源利用率，且可以完全消纳可再生能源，并随着能量转换装置能效比的提升能够进一步的降低运行成本，具有较好的可操作性与社会经济效益。  
        关键词：建筑综合能源系统;可再生能源消纳;地源热泵;混合储能   
        597
        |
        133
        |
        1
        <HTML>
        <网络PDF><Meta-XML>
        <引用本文> <批量引用> 47416026 false
        发布时间：2024-01-10

        智能交叉科学与工程

      • 刘烨,吕锦涛
        2023, 55(2): 171-183. DOI: 10.15961/j.jsuese.202200459
        摘要：岩石薄片图像的分析往往依赖于专业人员在显微镜下观察并给出鉴定结果，不但费时费力，并且受设备影响较大。近些年，针对薄片图像的自动识别方法已经被提出。然而，这些方法大多采用监督学习与深度学习相结合的方式，由于需要大量人工标注而受到限制，为方法的推广与应用带来巨大困难。此外，模型在不同的地层、岩性等目标应用时，由于不同地质环境中岩石的差异性，其泛化性也受到极大限制。本文针对该问题提出了一种简单线性迭代聚类算法（simple linear iterative cluster，SLIC）与半监督自训练结合的方法，仅依靠6%的人工标注便能够实现岩石图像的自动化分割与组分识别，极大地增强岩石图像自动识别方法在实际应用中的价值。该方法首先使用超像素算法SLIC对岩石图像进行预分割，随后基于分割片的颜色特征进行粗合并，并根据最小外接矩形进行切割；切割下来的岩石组分分割图像作为后续处理的基础数据集，这里仅需要人工标注6%的岩石组分数据；随后，这些数据通过一个改进的半监督自训练方法，以改进的VGG16模型作为主模型、ResNet18模型作为评判模型，不断生成高置信度的伪标签，利用迭代优化调整，将其扩展到整个数据集，最终获得一个具有较高的稳定性、准确性及一致性的组分识别模型。实际数据的测试与分析表明，本文所提出SLIC和半监督自训练结合的方法，对6类岩石组分的识别准确率可达到96%。该方法能够在数据差异不大的条件下，帮助用户基本实现自动化的组分识别。而当数据集产生较大差异时，仅需标注小部分样品即可实现自动组分识别。本方法具有较高的泛化性和可靠性，能够在实际应用提供足够的准确性与便利性。  
        关键词：简单线性迭代聚类算法;VGG16;ResNet18;岩石图像;图像分割;半监督学习;自训练;超像素   
        563
        |
        209
        |
        1
        <HTML>
        <网络PDF><Meta-XML>
        <引用本文> <批量引用> 47415608 false
        发布时间：2024-01-10
      • 肖鹏程,徐文广,常金宝,朱立光,朱荣,许云峰
        2023, 55(2): 184-193. DOI: 10.15961/j.jsuese.202200975
        摘要：废钢是现代钢铁工业重要的铁素来源，是钢企实现碳中和的重要原料。不同级别的废钢价格悬殊，其质量直接影响钢企的生产成本和产品质量。因此，废钢入炉前的分类和评级问题，受到钢企的普遍重视和高度关注。针对传统人工方法在废钢的分类评级中所出现的效率低、安全性和公正性差等问题，基于深度学习中的卷积注意力机制和加权双向特征融合网络构建废钢分类评级模型。首先，搭建废钢质量查验物理模型，模拟货车卸载废钢的生产作业场景，采用高分辨率视觉传感器采集不同类别的废钢图像。其次，设计了一种结合注意力与特征融合的废钢验质深度学习模型，将卷积注意力模块（convolutional block attention module，CBAM）加入主干网络对采集的废钢图像数据集进行特征提取，聚焦并保留图像的重要特征；使用双向特征金字塔（bidirectional feature pyramid network，BiFPN）平衡多尺度特征信息，进行多尺度特征融合。最后，在模型预测阶段，利用所构建的废钢质量验质模型进行废钢类别和质量判级，验证模型的精确性与检测效率。基于自制废钢验证数据集，与主流的目标检测模型Faster R–CNN、YOLOv4、YOLOv5系列以及YOLOv7进行性能比较。实验结果表明：本研究构建的废钢质量验质模型识别判级的准确率Acc达到了86.8%，所有类别平均精度mAP为89.2%，均高于对比的目标检测模型，在准确性、实时性以及识别评级效率方面可满足实际生产应用，解决废钢分类评级过程中的诸多难题，实现废钢的智能验质和公正判定。  
        关键词：再生钢铁原料;废钢智能评级;深度学习;注意力机制   
        661
        |
        161
        |
        0
        <HTML>
        <网络PDF><Meta-XML>
        <引用本文> <批量引用> 47416073 false
        发布时间：2024-01-10
      • 李辽远,韩建海,李向攀,郭冰菁,杜敢琴
        2023, 55(2): 194-203. DOI: 10.15961/j.jsuese.202201013
        摘要：卒中后早期的被动康复训练可以促进患者脑神经重塑甚至重获肢体运动能力。多数上肢康复机器人中，只将参数化规则曲线作为被动训练的轨迹，没能融合康复医师的经验及患者的个体特征，缺乏3维个性轨迹的光滑优化；此外，训练过程中的安全柔顺交互的问题未得到解决。针对以上问题，本文基于新型末端牵引式3自由度上肢康复机器人开展轨迹个性化定制优化以及跟踪控制研究。首先，在笛卡尔空间应用导纳算法及力补偿策略实现理疗师对轨迹的定制。然后，用道格拉斯–普克法压缩原始轨迹数据得到型值点，保留初始轨迹的拓扑形状。接下来，用非均匀有理B样条曲线（non-uniform rational b–spline，NURBS）进行插值，并融合动态切换概率和t变异改进蝴蝶优化算法（butterfly optimization algorithm，BOA）优化拟合的轨迹。最后，设计基于径向基（radial basis function，RBF）神经网络的滑模自适应以及速度前馈加比例–积分–微分（proportional–integral–derivative，PID）的控制策略实现末端轨迹跟踪，并增加导纳–阻抗控制形成基于力阈值的多模式柔顺跟踪控制，保证人机交互力较大时患者的安全。结果表明：定制机器人末端轨迹的拖动力在5 N以内；改进的BOA算法具有更高的收敛速度和精度，优化的轨迹曲率和更小；轨迹跟踪控制策略可以将跟踪误差控制在6 mm内；模式切换在0.3 s内响应，能顺应较大交互力，从而提高训练的安全性。  
        关键词：上肢康复;蝴蝶优化算法;轨迹定制;轨迹优化;轨迹跟踪控制   
        623
        |
        136
        |
        0
        <HTML>
        <网络PDF><Meta-XML>
        <引用本文> <批量引用> 47416075 false
        发布时间：2024-01-10
      • 司马飞扬,李鸿燕,张丽彩,蒙志宏
        2023, 55(2): 204-213. DOI: 10.15961/j.jsuese.202200461
        摘要：利用脑电图信号，结合深度学习方法进行抑郁症辅助诊断目前仍存在特征提取不足及模型诊断准确率不高的问题。为了提取更具抑郁症表征的特征，提高抑郁症辅助诊断的准确率，本文从特征提取和网络框架两个方面进行改进，提出一种结合改进VGG–16（visual geometry group–16）和基于压缩激励网络的通道注意力机制（modified VGG–16 network based on SE–NET，SEMod–VGG）的抑郁症辅助检测模型。首先，提取脑电图信号中α（Alpha）、θ（Theta）和β（Beta）频段的微分熵特征，与对应通道的功率谱密度特征相融合，构成一种同时具有时频属性和能量属性的4维融合特征；其次，针对该4维特征，改进现有的VGG–16模型，同时采用5×5和7×7两种不同尺度的卷积核，在提取脑电信号的时频信息和功率信息的同时，提高特征的泛化表征能力；再将基于压缩激励网络的通道注意力机制与改进的检测模型相结合，对电极通道的权重进行2次标定；最后采用10折交叉验证使得最小二乘支持向量机取得最佳检测准确率。对所提模型在准确率，召回率以及网络性能这3个方面进行实验评估，在MODMA数据集上的结果表明：当使用4维融合特征作为输入时，SEMod–VGG可达到最佳检测性能，其抑郁症检测准确率在3通道、16通道及128通道分别为92.21%、93.47%和95.76%；检测召回率在3通道、16通道以及128通道分别为91.57%、92.46%和96.80%。相较于现有的抑郁症辅助检测模型，本研究所提出的融合特征对抑郁症的表征性更强，且所提出的模型在检测准确率，召回率以及模型效率上均取得明显提升。  
        关键词：脑电图;抑郁症辅助检测;特征融合;通道注意力;最小二乘支持向量机   
        590
        |
        162
        |
        0
        <HTML>
        <网络PDF><Meta-XML>
        <引用本文> <批量引用> 47415623 false
        发布时间：2024-01-10

        水利与土木工程

      • 石祥超,李清鲮,刘建锋,高雷雨,卓肖
        2023, 55(2): 214-221. DOI: 10.15961/j.jsuese.202101127
        摘要：Hoek–Brown强度准则已经广泛应用于岩石与岩体力学分析、岩石边坡稳定性分析、岩石隧道设计等领域，但常规Hoek–Brown强度准则未考虑中间主应力对岩石强度的影响，应用上不能反映岩石的真三轴力学性能，因此有必要对Hoek–Brown强度准则进行改进。通过分析岩石的真三轴试验结果，明确了岩石中间主应力对岩石强度的影响存在增强和抑制两种特征，当中间主应力大于临界值$\sigma_2^* $时，岩石强度被增强；当中间主应力小于临界值$\sigma_2^* $时，岩石强度被减弱。基于中间主应力的临界应力状态，引入中间主应力系数β，将一种2维Hoek–Brown强度准则改进为真三轴Hoek–Brown强度准则。采用非线性拟合方法确定了模型中的参数，通过对比8种岩石类型的真三轴试验数据，对改进后强度准则的精确性和普适性进行验证，并与其他3种真三轴强度准则做对比。结果表明：改进的真三轴强度准则的最佳参数m取值均能落在Hoek和Brown建议的取值区间，能够继承Hoek–Brown强度准则的优点。改进后的强度准则对8种岩石类型的均方根差（RMSE）均低于另外3种准则，能够准确预测岩石强度，且适用于大多数岩石类型，较好地体现了中间主应力对岩石强度的影响；Pan–Hudson准则总是在低σ2条件下高估岩石强度值，在高σ2条件下低估岩石强度值；Zhang–Zhu和Priest准则对岩石类型具有较强依赖性，描述精度较差。因此，改进的真三轴Hoek–Brown强度准则具有重要的应用推广价值。  
        关键词：强度准则;Hoek–Brown强度准则;中间主应力;真三轴   
        360
        |
        145
        |
        0
        <HTML>
        <网络PDF><Meta-XML>
        <引用本文> <批量引用> 47415289 false
        发布时间：2024-01-10
      • 郭爱军,杨笛,王义民,吴彬
        2023, 55(2): 222-231. DOI: 10.15961/j.jsuese.202101116
        摘要：水库防洪调度中，设计洪水的推求对于水库防洪安全至关重要，而在其实际的推求过程中存在着诸多不确定性因素影响。本文针对设计洪水洪峰、洪量以及洪水过程线多重不确定性，提出了一种水库防洪风险调度模型并进行求解，探求设计洪水不确定性下的水库防洪调度过程。应用Copula函数建立洪峰与最大3日洪量的联合分布模型，采用蒙特卡洛重抽样方法，获取一系列峰量联合设计值；针对传统设计洪水过程线选择的单一性问题，对水库实测洪水过程进行了分类，并对不同类型的洪水过程线进行随机模拟，生成多维不确定性下的设计洪水过程；引入经济学指标条件风险值（conditional value at risk，CVaR）来衡量水库防洪调度过程中超过调洪最高洪水位的风险，建立了考虑CVaR的水库防洪调度模型，通过不同的风险系数取值获得不同的水库防洪调度过程。以安康水库洪水过程为例，二次重现期标准下百年一遇设计洪水联合设计值存在着较大的不确定性；采用K-means聚类法把洪水过程分成了3类，并应用蒙特卡洛法对不同类型洪水过程进行随机模拟，获取了考虑不确定性的大量水库设计洪水过程，推求了安康水库不同风险系数下水库防洪调度规则。本文所建立的考虑设计洪水不确定性的水库防洪风险调度模型可为不确定性条件下水库调度规则的制定提供指导。  
        关键词：Copula函数;蒙特卡洛;随机模拟;CVaR;防洪调度   
        379
        |
        122
        |
        0
        <HTML>
        <网络PDF><Meta-XML>
        <引用本文> <批量引用> 47415183 false
        发布时间：2024-01-10
      • 王洪涛,陈昌耀,张华军,王海明,徐涌帅,范福强,陈云娟
        2023, 55(2): 232-241. DOI: 10.15961/j.jsuese.202101134
        摘要：针对浅埋倾斜布置条形锚板抗拔承载力预测问题，本文采用非线性Mohr–Coulomb破坏准则，提出了极限上拔荷载作用下锚板上方土体的非对称曲线型破坏机制，并利用极限分析上限法与虚功率原理，导出了浅埋倾斜条形锚板极限抗拔力和土体破裂曲线的理论解析解。在此基础上，分析得到了埋深比、布设倾角、非线性系数、初始黏聚力、土体重度和地面超载等参数对锚板极限抗拔力和土体破裂范围的影响规律。研究结果显示：锚板极限抗拔力随布设倾角、埋深比、土体初始黏聚力、重度与地面超载增加而增大，但随非线性系数增加而减小；土体破裂范围随非线性系数和土体重度增加而减小，随初始黏聚力和地面超载增加而增大；锚板倾角、埋深比、土体黏聚力与非线性系数对倾斜条形锚板极限抗拔力和土体破裂范围影响较为显著，在工程设计及施工中应予以重视。将本文结果和现有研究工作进行对比分析，本文方法计算求得的锚板极限抗拔力及土体破裂范围与已有研究方法成果具有较好的吻合特性，进一步验证了本文方法的有效性。本文研究工作可为条形锚板设计及施工提供一定理论参考。  
        关键词：非线性Mohr–Coulomb破坏准则;倾斜锚板;抗拔承载力;上限定理   
        361
        |
        163
        |
        1
        <HTML>
        <网络PDF><Meta-XML>
        <引用本文> <批量引用> 47415313 false
        发布时间：2024-01-10
      • 唐彬,孙长红,程桦,王要平,曹伟,张大欢,黄志鸿,刘子默,唐永志,王传兵
        2023, 55(2): 242-251. DOI: 10.15961/j.jsuese.202101115
        摘要：随着全断面掘进机（TBM）在煤矿深井岩巷掘进中的推广应用，不良地层已成为影响TBM掘进煤矿深井岩巷施工安全性和掘进效率的主要因素。为解决TBM在煤矿不良地层中巷道围岩支护困难的问题，提出了TBM掘进煤矿巷道装配式支护结构，并加工制作了装配式支护结构足尺模型，使用煤矿井巷支护结构大型试验平台，开展不同侧压系数下的支护结构足尺加载试验；通过拉杆式位移计监测支护结构关键节点位移，采用应变片监测支护结构足尺模型应变分布演化规律，同时搭建足尺模型变形摄影测量监测系统，监测获得足尺模型变形数据；开展侧压系数为λ=1.0和1.5两种加载条件下的装配式支护结构足尺模型均载和非均载试验；试验研究装配式巷道支护结构的变形破坏形态、承载力和应变分布特征，厘定支护结构承载能力的影响因素，揭示支护结构失稳破坏机理；开展支护结构数值试验，获得足尺模型试验中难以监测的轴力、弯矩等参数。结果表明：支护结构在管片接头和跨中首先出现局部失稳，进而导致结构整体失稳；侧压系数λ=1.0和1.5时，支护结构极限承载力分别为3 972.2和2 763.2 kN；随侧压系数提高，支护结构承载力呈指数型下降，结构变形破坏也更为明显；足尺模型试验中支护结构极限承载力略小于数值试验，足尺模型试验和数值试验结果一致性较好；均载试验中，支护结构接头处轴力较大，接头和管片跨中处弯矩较大，弯矩均为正值，而非均载试验中，支护结构轴力略有降低，弯矩值正负皆有，且弯矩值高于均载试验值。  
        关键词：全断面掘进机;煤矿巷道;支护结构;足尺试验;数值分析   
        318
        |
        174
        |
        0
        <HTML>
        <网络PDF><Meta-XML>
        <引用本文> <批量引用> 47415186 false
        发布时间：2024-01-10
      • 周朋,王豪,张培豪,曹晨,方玉平,黄越,陈家旺
        2023, 55(2): 252-258. DOI: 10.15961/j.jsuese.202101135
        摘要：为了实现全海深沉积物保压取样，提出基于着陆器的自密封式全海深沉积物保压取样系统。取样系统主要由深海充油电机、传动机构、取样机构、保压筒、蓄能器、压力传感器和多个高压针阀及不锈钢毛细管组成。为取样器在海底自主取样提供动力，设计了专用于深海超高压的水下电池。整套装置总重60 kg，其中，水下重量45 kg。通过设计花瓣压缩环形取样、下端自封闭、两端自平衡的新型取样机构，简化了装置的结构，减轻了装置重量。通过对取样器贯入过程的分析和计算，得到最大贯入力的值为786.5 N。搭建了贯入试验台架以模拟沉积物的取样过程，在不同性质的黏土中测试取样器的取样能力和贯入力，试验结果与计算结果相符合。对于硬塑性、塑性和流塑性3种黏土，取样器的取样体积分别为410、120和20 mL，最大贯入力分别为720、210和20 N。为验证取样器保压筒的密封性能和强度，进行了110 MPa内压试验，保压120 min无压降。为验证取样器在高压下的工作稳定性及保压性能，在60 MPa和100 MPa高压舱内进行了多次测试，试验结果表明，60 MPa下保压率超过90%，100 MPa保压率超过88%。最后，在中国2021大洋科考TS21航次中，取样器搭载“奋斗者号”载人潜器在西菲律宾盆区和马里亚纳海沟进行了3次原位测试，所提出的取样器均完成保取样任务，保压率超过80%，共获取保压沉积物样品超过700 mL。  
        关键词：深渊;保压取样;贯入力;沉积物;高压舱测试;海上测试   
        459
        |
        142
        |
        0
        <HTML>
        <网络PDF><Meta-XML>
        <引用本文> <批量引用> 47415319 false
        发布时间：2024-01-10
      • 蒋明杰,朱俊高,张小勇,梅国雄,赵辰洋
        2023, 55(2): 259-266. DOI: 10.15961/j.jsuese.202101107
        摘要：准确把握粗颗粒土静止侧压力系数K0对分析及设计土石坝等岩土工程具有十分重要的作用。由于缩尺效应的存在，粗颗粒土室内K0试验结果往往无法正确反映其真实值。本文利用自行研制的大型K0测试仪对某砂卵砾石料及堆石料进行大量试验，以研究分析缩尺效应对粗颗粒土K0影响规律，找出消除缩尺效应影响的方法。通过改变试样颗粒的最大粒径dM、缩尺方法、初始相对密实度Dr0等初始条件，设置24组试样，利用大型K0测试仪对各组试样进行直剪试验，定量研究dM、缩尺方法和Dr0对粗粒土K0的影响规律，并探讨以室内试验数据推求现场粗粒土K0，从而消除缩尺效应的方法。结果表明：Dr0及缩尺方法不变时，粗颗粒土K0随着dM的增加而显著减小，因此，缩尺效应会导致粗颗粒土K0显著增高，且缩尺后土料dM越小，其K0受影响程度越高；Dr0及dM相同时，缩尺方法对粗颗粒土K0有一定影响，采用等量替代法缩尺后，试样K0值增加最小，因此，采用等量替代法缩尺可减小缩尺效应对粗颗粒土K0的影响；相比dM，Dr0对粗粒土K0的影响更为显著，Dr0越大的土样，dM对粗粒土K0影响更明显。基于砂卵砾石料K0试验结果及前人的研究，建立根据室内试验结果反推现场粗颗粒土料K0的公式，以消除缩尺效应对粗颗粒土K0的影响。利用堆石料K0试验结果验证了该经验公式的准确性及适用性。  
        关键词：粗颗粒土;静止侧压力系数;缩尺效应;颗粒最大粒径;缩尺方法;相对密实度   
        465
        |
        137
        |
        1
        <HTML>
        <网络PDF><Meta-XML>
        <引用本文> <批量引用> 47415185 false
        发布时间：2024-01-10
      • 韩瑞晨,薛霞,李辰,李旺林
        2023, 55(2): 267-274. DOI: 10.15961/j.jsuese.202101220
        摘要：复合土工膜由土工膜和土工布组成，在平原水库防渗中，土工布起保护加强作用，并对复合土工膜鼓胀变形有重要影响。本文将土工布气胀现象简化为环向约束球形鼓胀变形模型，借助土工布布下铺设的不透气薄膜，通过鼓胀变形专门试验设备，进行鼓胀变形试验，研究土工布鼓胀的变形特征和力学特性，并借助显微镜着重分析土工布变形过程中纤维结构变化过程和胀破机理。结果表明：1）土工膜胀破压力约为土工布胀破压力的50%～60%，可见膜上土工布除起保护作用外，还会对土工膜变形产生约束作用，并增加其抵抗变形的能力。2）土工布在鼓胀变形中，张应力–应变曲线表现为塑性变形特征，可分为线弹性、屈服、强化和胀破拉断共4个阶段。3）土工布鼓胀变形形状为半球状，撕裂点一般出现在冠顶处，且进一步扩展为纺锤形撕裂破坏；微观结构分析表明，针刺短纤维形成的缠结点具有一定的缠结力，缠结点之间的纤维具有一定的拉伸强度，缠结点缠结力逐渐失效和纤维断裂是土工布鼓胀变形破坏的主要原因。4）土工布单位面积质量越大，纤维和缠结点越密，可承受的鼓胀压力越大，即抵抗鼓胀变形的能力越强。研究成果对于分析膜上土工布对土工膜鼓胀变形强度的贡献具有一定实际意义。  
        关键词：土工布;鼓胀变形;胀破分析;力学特性;纤维;缠结点   
        349
        |
        132
        |
        1
        <HTML>
        <网络PDF><Meta-XML>
        <引用本文> <批量引用> 47415427 false
        发布时间：2024-01-10

        信息工程

      • 郭妍,唐康华,张鹭
        2023, 55(2): 275-284. DOI: 10.15961/j.jsuese.202101139
        摘要：针对无人机在失控肇事、干扰航管等方面的危害，本文提出一种基于逐点拉偏式卫星导航欺骗方法，通过重构错误的导航坐标系诱骗目标无人机飞离敏感区域保护地面安全。该方法将整个无人机欺骗过程看作是单步位置欺骗拉偏的时间迭代过程，首先，根据无人机的运动学模型以及外部量测信息估算出无人机的真实位置点以及真实控制输入量；然后，考虑无人机飞行控制器对欺骗效果的影响，在真实控制输入量中抵消掉预先设置的欺骗控制力矩效果，设计构造虚假卫星信号使得GNSS/INS组合导航模式下的滤波估计无人机位置点仍靠近原始期望目标点，但发生了偏差；最后，这种偏差产生的无人机轨迹跟踪控制输入量会导致无人机真实状态点往欺骗目标点偏移，实现单步卫星导航欺骗效果。单步欺骗过程在时间上的迭代运用，可实现无人机位置的逐点偏移式欺骗。仿真结果表明，利用逐点偏移式卫星导航欺骗方法能使得目标无人机慢慢偏离原始轨迹而跟踪欺骗轨迹，且组合导航滤波器估计轨迹仍跟踪原始参考轨迹，达到了卫星导航欺骗的目的。本文提出的基于逐点拉偏式卫星导航欺骗干扰技术可用于保障重点区域/人员的低空安全防护。  
        关键词：无人机;单步位置偏移;逐点偏移;卫星导航欺骗;GNSS/INS组合导航   
        590
        |
        144
        |
        1
        <HTML>
        <网络PDF><Meta-XML>
        <引用本文> <批量引用> 47415336 false
        发布时间：2024-01-10
      • 龙欣,赵容梅,孙界平,琚生根
        2023, 55(2): 285-297. DOI: 10.15961/j.jsuese.202200114
        摘要：由于多跳知识图谱问答任务的复杂性，现有研究大多通过堆叠多层图神经网络以捕捉更大范围的高阶邻居信息。这种做法将多阶信息融合在一起，以损失节点判别性为代价获取更全局的信息，存在过平滑问题；并且，由于离节点越近的邻居置信度越高，将多阶邻居信息融合在一起的做法会忽略邻居的置信度。此外，多跳知识图谱问答存在许多数据集通常没有给定中间路径的监督信息的弱监督问题，会使模型在进行路径推理时缺乏有效的指导信息，导致模型推理能力降低。为了解决以上问题，论文提出了一种多视图语义推理网络，该网络利用全局和局部两种视图的信息共同进行推理。全局视图信息是指节点的多阶邻居信息，能够为推理提供更丰富的证据；局部视图信息则只关注节点的1阶邻居信息，更具有判别性，能够缓解全局视图信息存在的过平滑问题。同时，该网络将问题分解为多个子问题作为中间路径推理的指导信息，并从问题语义构成的均匀性和一致性出发，设计了一种新颖的损失函数以提升问题分解的质量，以提高模型中间路径推理的能力。论文方法在3个真实数据集上进行了大量实验，实验结果表明，多视图的语义信息能够为推理提供更加全面的证据，将问题分解为子问题的做法能够提高中间路径推理的准确性，证明了论文方法的有效性。  
        关键词：多跳知识图谱问答;图神经网络;多视图;语义推理;弱监督   
        503
        |
        126
        |
        0
        <HTML>
        <网络PDF><Meta-XML>
        <引用本文> <批量引用> 47415444 false
        发布时间：2024-01-10

        机械工程

      • 李雨铮,王年生,包振坤,黄惠,杜锦涛,杜恒,丁建军
        2023, 55(2): 298-306. DOI: 10.15961/j.jsuese.202101054
        摘要：对于微小型高速开关阀，大流量和高频响都会增大阀芯所受的液动力进而影响其运动状态，因此，对液动力进行分析与补偿是提升高速开关阀性能的关键因素之一。为了解决球阀式高速开关阀在高频启闭状态下流场结构复杂导致传统的稳态液动力理论计算公式已不适用的问题，基于CFD数值计算方法对液动力进行研究。首先，利用COMSOL软件建立阀内流场流体域的几何模型；随后，选用弱可压缩流体、标准k–ε湍流模型并运用动网格技术，得到流体域的压力和流线分布图、流量曲线以及不同阀口开度下阀球和阀芯的稳态液动力变化曲线；最后，为了补偿阀口启闭过程中所减小的稳态液动力，根据不同的阀口结构参数与阀芯受力及阀口启闭时间之间的变化关系，对阀口结构进行优化并确定最优参数。结果表明：进油孔阀球所受的稳态液动力会随着阀口的开启产生先减小后增大的现象，但由于进油孔阀球的稳态液动力相比于回油孔阀球较小，故阀芯上的稳态液动力变化与回油孔阀球上的稳态液动力变化近似；适当减小阀球推杆直径及将靠近阀口的流道改成渐扩型流道能够有效地补偿启闭过程中所减小的稳态液动力，改进后的最优结构相较于原结构的一个周期启闭时间从1.047 ms下降到0.714 ms，稳态液动力补偿效果明显。  
        关键词：高速开关阀;球阀;液动力;CFD;补偿   
        511
        |
        166
        |
        0
        <HTML>
        <网络PDF><Meta-XML>
        <引用本文> <批量引用> 47415184 false
        发布时间：2024-01-10
      • 邢海燕,徐成,刘超,王松弘泽,弋鸣,杨健平
        2023, 55(2): 307-314. DOI: 10.15961/j.jsuese.202100797
        摘要：细观尺度下，物理短裂纹扩展阶段占整个疲劳寿命的比例通常很高，扩展速率相对于长裂纹更快，对材料已经构成潜在危险。传统的无损检测技术不能有效地检测物理短裂纹等早期隐性损伤，因此，引入能够检测早期隐性损伤和应力异常集中的金属磁记忆技术对物理短裂纹扩展进行表征探索。针对细观尺度下物理短裂纹扩展特异性带来的参数表征难题，在细观实验基础上研究基于磁特性参数的物理短裂纹扩展表征规律与表征模型。以Q235钢三点弯曲试件为试验材料，采用TSC–5M–32金属磁记忆检测仪并配合LWD–1000长距离显微镜，原位观测并记录裂纹扩展演化过程及磁特性参数，获得在细观尺度下磁特性参数对物理短裂纹扩展的表征规律。结果表明：当长度为0～100 μm时，短裂纹相互竞争，其扩展速率不断增加并出现峰值，磁场强度法向分量Hp(y)由–26.875 A/m变成7.250 A/m，出现极性跳变；切向分量Hp(x)由–17.24 A/m变成–68.78 A/m，绝对值大幅增加。当长度为100 μm时，短裂纹汇聚形成主裂纹，裂纹扩展速率放缓，Hp(x)和Hp(y)剧烈跳变，合成ΔHp出现峰值。当长度为100～1000 μm时，主裂纹扩展速率再次变大且不断增加，Hp(y)与Hp(x)再次出现极性跳变与绝对值大幅增加，合成ΔHp呈上升趋势。进一步地，在实验数据基础上，基于磁特性参数分别建立细观尺度下短裂纹扩展速率、剩余寿命的表征模型，验证结果表明，模型中短裂纹扩展速率、剩余寿命的最大相对误差分别为6%、4%，为工程实际中早期隐性损伤的表征与评价提供了思路。  
        关键词：细观尺度;物理短裂纹;磁特性参数;裂纹扩展;表征规律   
        415
        |
        101
        |
        0
        <HTML>
        <网络PDF><Meta-XML>
        <引用本文> <批量引用> 47415181 false
        发布时间：2024-01-10
      0