沈阳工业大学学报

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电气工程

基于杆塔点云数据的数字化输电线路防雷性能评估技术

邬蓉蓉, 黄志都, 黄维, 唐捷, 徐文平

2024, 46(6): 735-741. https://doi.org/10.7688/j.issn.1000-1646.2024.06.01

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针对气象条件、线路长度等因素对防雷性能产生影响,导致防雷性能评估准确度下降的问题,提出基于杆塔点云数据的数字化输电线路防雷性能评估技术。利用机载三维激光扫描技术获取杆塔点云数据,实施去噪和精简处理,提取杆塔特征参数和地形地貌特征参数,结合其他特征构成雷击风险评估指标体系。计算雷击跳闸概率值,明确雷击跳闸风险;计算输电线路的防雷程度值,确定对应的防雷等级。实验结果表明,所提方法的防雷性能评估结果与历史数据初步判定的防雷性能结果一致,该技术可以显著提高输电线路防雷性能评估的精度。

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电气工程

基于短路比指标的新能源并网容量极限计算

买买提·努尔, 张艳丽, 魏文倩, 陈浩, 王密娜

2024, 46(6): 742-747. https://doi.org/10.7688/j.issn.1000-1646.2024.06.02

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针对新能源并网系统抗干扰能力弱且稳定性较差等问题,在短路比指标的基础上,提出了一种适用于新能源发电机组和交流电网之间的系统容量计算方法。通过推广电网系统的短路比指标,利用电力电子多馈入系统灵敏度计算方法,实现系统容量受到小干扰因素影响时变化情况的精准评估,并且获取系统在达到临界状态时的具体条件,从而实现新能源并网系统中容量极限的精确计算和分析。仿真结果表明,与经典容量极限计算方法相比,基于短路比指标的容量极限算法具有更高的稳定性及抗干扰能力。

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电气工程

输电线路走廊地物到导线危险距离定位方法

范亚洲, 李国强

2024, 46(6): 748-753. https://doi.org/10.7688/j.issn.1000-1646.2024.06.03

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为了准确定位输电线路走廊地物到导线危险距离,提出输电线路走廊地物到导线危险距离定位方法。利用激光雷达获取点云图像数据,利用滤波法消除图像噪声。结合梯度计算和相位编组检测出图像目标的直线边缘位置,提取异常距离点。通过全局峰值实现杆塔异常距离定点全局检测,利用灰色关联分析法建立安全距离评估模型,实现输电线路走廊地物到导线危险距离定位。测试结果表明,该方法异常距离定位容错空间预留误差平均值为0.3 m,异常定位误差平均值为0.26 m,平均定位准确率为98.9%,可以提升输电线路走廊地物到导线危险距离定位准确性。

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电气工程

基于随机森林优化RL的电力工程造价预测

张文静, 刘云, 周波, 洪崇, 王立功

2024, 46(6): 754-759. https://doi.org/10.7688/j.issn.1000-1646.2024.06.04

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针对现阶段电力工程造价数据预测准确度较低的问题,提出了一种基于随机森林优化RL的相关预测算法。通过分析影响电力工程造价的因素,将其按照影响程度的大小进行分级,利用随机森林算法加以筛选,并采用筛选后的影响因素特征向量作为预测模型的训练和测试数据。同时,将电力工程造价预测问题转化为输电线路规划问题,再使用强化学习优化蚁群算法的参数来构建电力工程造价预测模型。经过实验对照,综合两种栅格尺寸结果,所提方案比两种对照组算法的电子工程造价分别降低了2.97％、3.78％。

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电气工程

基于TSS-DTW的交流接触器状态划分方法

刘洋, 曹云东, 刘树鑫

2024, 46(6): 760-765. https://doi.org/10.7688/j.issn.1000-1646.2024.06.05

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针对由非线性、非平稳、多状态相依和动态分布等特点导致的交流接触器状态难以准确划分问题,提出了一种基于TSS-DTW的交流接触器状态划分方法。探索采用斜率增量分段线性表示方法提取分割点,完成状态序列的时序分割。在此基础上,利用相邻子序列动态时间弯曲相似性度量形成关键分割点DTW相似性集合,并进行关键分割点鉴别遴选,实现接触器状态的准确划分。实例分析表明,所提方法可实现交流接触器状态划分,且划分界限清晰、类间差异性显著,状态划分精度优势明显。

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电气工程

基于语义分割的输电线路树障检测方法

蔡文彪, 吴怀诚, 李立学, 董云鹏, 张嘉杨

2024, 46(6): 766-771. https://doi.org/10.7688/j.issn.1000-1646.2024.06.06

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针对复杂环境下输电线路树障检测识别准确率较低的问题,提出了一种基于卷积神经网络的D-LinkNet模型语义分割技术。算法采用编码器-解码器结构,利用扩展卷积扩大感受野的同时引入特征提取模块,通过像素间的关联信息矩阵来构建网络权值矩阵,提高了网络对边界模糊区域的分割能力。仿真实验结果表明,所提算法将树障检测的准确度提高至97.87％,相较于FCN模型预测准确率提高了12.23％,且在有效提高识别精度的同时兼顾了运算速度,具有更高的实用价值。

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电气工程

基于注意力机制结合改进动态ReLU的输变电工程图纸智能评审方法

陈晨, 薛文杰, 董平先, 翟育新, 齐桓若

2024, 46(6): 772-778. https://doi.org/10.7688/j.issn.1000-1646.2024.06.07

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针对传统识别方法对输变电工程图纸的分类效果较差且精确度偏低的问题,在注意力机制和改进动态ReLU基础上,提出了一种基于深度学习的工程图纸智能评审方法。利用Xception基础网络与动态ReLU函数优化小样本数据的分类效果,进而完善样本数据的ReLU参数分配。通过引入改进注意力机制模块,深化神经网络算法中特征图的权重分配,进一步提升了工程图纸的分类效果。仿真结果表明,与传统工程图纸识别方法相比,基于深度学习的工程图纸智能评审方法具有更优分类效果。

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材料科学与工程

0.94(Mg_1-xZn_x)TiO₃-0.06(Ca_0.8Sr_0.2)TiO₃微波介质陶瓷的制备及性能

张帆, 李金睿, 张雪, 王新, 杨云洪

2024, 46(6): 779-785. https://doi.org/10.7688/j.issn.1000-1646.2024.06.08

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为了降低MgTiO₃-(Ca_0.8Sr_0.2)TiO₃(MT-CST)微波介质陶瓷的烧结温度,改善其微波介电性能,采用化学沉淀法对MT-CST陶瓷进行了A位Zn离子掺杂,研究了Zn离子掺杂对MT-CST陶瓷的微观结构、烧结温度和微波介电性能的影响。结果表明,利用Zn²⁺取代Mg²⁺可以增加陶瓷的密度,降低介电损耗,使陶瓷的品质因数值得到有效提升,并且成功降低MT-CST陶瓷的烧结温度至1 125 ℃。制备的陶瓷具有优异的微波介电性能:介电常数约为21.6,品质因数约为50 800 GHz,谐振频率温度系数约为0.24×10^-6/℃。

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材料科学与工程

基础油黏度对复合钛基润滑脂流变性能的影响

牛明, 郜云波, 王新宇

2024, 46(6): 786-791. https://doi.org/10.7688/j.issn.1000-1646.2024.06.09

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为了揭示基础油黏度对复合钛基润滑脂流变性能的影响规律,利用变化黏度的基础油制备了4种脂样,对各脂样的屈服极限、触变性能、剪切依时性进行了探讨。利用扫描电子显微镜表征了各脂样的皂纤维形貌,在稳态剪切条件下利用R/S+旋转流变仪测试了各脂样的流变参数。结果表明:各脂样的皂纤维形貌为团聚而又贯通的网络形态,基础油的黏度会对润滑脂的流变性能产生规律性的影响;基础油黏度增大后,皂纤维结构加粗,皂纤维间的空腔增大,导致脂样的屈服极限增大、触变能增大、黏度增大、抗剪切能力增强。

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机械工程

基于Bezier曲线的功率车人机交互系统设计

徐方超, 刘威, 孙凤, 郭辉, 李强, 王硕

2024, 46(6): 792-798. https://doi.org/10.7688/j.issn.1000-1646.2024.06.10

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针对功率车在使用过程中骑行体验感较差的问题,提出了一种具有人机交互功能的功率车训练系统。该系统的下位机由功率车、霍尔传感器、单片机和伺服电机等模块组成,功率车的阻力通过设计的新型磁阻装置进行无级连续调节。基于贝塞尔曲线对上位机的骑行路径进行优化,结合实时插值、等距插值和非等距插值算法,提升了场景跟踪效果。实验结果表明,基于贝塞尔曲线的实时插值算法生成的路径能够满足体感一致性,确保人机交互过程中场景的流畅性与稳定性。

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机械工程

考虑绿色属性的改进原子聚类模块划分方法

王迎春, 程学宇, 谢久淞, 苗昭晖, 赵海宁

2024, 46(6): 799-806. https://doi.org/10.7688/j.issn.1000-1646.2024.06.11

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针对企业传统模块化设计产品制造或使用时资源消耗高、故障率高、不易维护等问题,提出了一种考虑资源利用性、寿命兼容性、可维护性等绿色属性的改进原子聚类模块划分方法。通过构建多重绿色约束矩阵、价矩阵和距离矩阵,计算各部件间库仑力关系进而提出模块划分方案。利用RAHP、CRITIC和VIKOR法等建立综合评价体系,考虑模块平均聚合度、耦合度和成本均衡度等指标,对模块划分方案进行选择和优化。以工业汽轮机企业产品为例进行绿色模块划分,并与传统模块划分方法进行对比。结果表明,改进后的原子聚类模块划分方法有效提升了产品的绿色性能,满足绿色设计需求。

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信息科学与工程

无人机巡检图像防振锤缺陷识别技术

郑怿, 刘敏, 王红旭, 张飞飞, 张一辰

2024, 46(6): 807-812. https://doi.org/10.7688/j.issn.1000-1646.2024.06.12

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针对输电线路外界影响因素过多,导致防振锤缺陷检测精准度较差且效率偏低的问题,提出了一种基于图像表达及像素点坐标的防振锤缺陷智能识别技术。利用非线性映射描述防振锤的细节及轮廓,预估防振锤因受力形变引起的阻尼力、刚度、质量与位移等参数变化情况。利用变换矩阵建立识别坐标系,计算防振锤各轴上关键点的旋转角及动态位姿,与待识别节点中参数表达不一致的节点即为缺陷部位。实验结果表明,所提技术在复杂背景形态下也能实现精准的缺陷识别,且噪声及失真现象的处理效果也较优,具有良好的鲁棒性及适用性。

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信息科学与工程

基于改进正问题模型和模因算法的ECT图像重建

颜华, 徐利娟, 王伊凡, 周英钢

2024, 46(6): 813-818. https://doi.org/10.7688/j.issn.1000-1646.2024.06.13

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为提高电容层析成像的图像重建质量,提出了一种基于改进正问题模型和模因算法的图像重建算法,即Im-MA算法。通过对灵敏度矩阵进行平滑滤波和降维处理,改进正问题模型。使用L₂范数作为数据拟合的测度,并将全变差作为正则项,构建目标函数,将图像重建问题转化为最优化问题。采用麻雀搜索算法和天牛须搜索算法相结合的模因(memetic algorithm,MA)算法求解目标函数。仿真与实验结果表明:与常用的Landweber算法相比,Im-MA算法的重建误差更小,且重建图像与真实分布更加接近。Im-MA算法为解决ECT逆问题提供了一种有效的新方法。

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信息科学与工程

面向多业务场景的区块链数据存证系统

周炜, 王宏杰, 高礼杰, 牛连强, 李金良, 张东来

2024, 46(6): 819-826. https://doi.org/10.7688/j.issn.1000-1646.2024.06.14

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针对区块链存证系统多需对不同业务场景的存证内容开发特定智能合约及对关系型数据存证操作不便的问题,提出了面向多业务场景的智能合约分层架构、设计模式及基于集合论的智能合约对关系型数据的操作方法。通过对不同智能合约间及智能合约同数据表间的解耦,提高了智能合约代码的可扩展性,并能有效支持以键值对数据库为底层存储的区块链对关系型数据库表及数据的存证操作,实现对已有政务业务数据的存证。实验结果表明,提出的存证方案具备可行性和有效性,并可大幅减少智能合约的开发工作量。

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控制工程

扑翼飞行器定高飞行控制器的模型构建与仿真

杜巧玲, 张天和, 郑伟

2024, 46(6): 827-831. https://doi.org/10.7688/j.issn.1000-1646.2024.06.15

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针对传统飞行控制算法适应性差以及扑翼飞行器气动特性复杂,导致飞行控制算法需具备较强自适应性的问题,提出了一种基于模糊自适应PID算法的新型仿生扑翼机定高飞行控制器。通过复数矢量法设计了一款结构简单的新型扑翼结构,并通过运动学仿真与计算流体力学仿真建立了扑翼飞行器的定高飞行运动学模型。仿真测试了所设计的模糊自适应PID控制器对于该运动学模型的控制效果,并与基于传统算法的控制器进行了对比。实验结果表明,所设计的模糊自适应PID定高飞行控制器比传统控制器具有更好的响应特性和适应性。

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控制工程

基于LPNN的无源ML-TDOA估计

史红伟, 左越

2024, 46(6): 832-839. https://doi.org/10.7688/j.issn.1000-1646.2024.06.16

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针对无源时差定位(TDOA)领域的非线性方程求解问题,提出了一种基于最大似然估计的改进型拉格朗日规划神经网络迭代求解算法。该算法利用最大似然估计构建代价函数,结合时空约束条件,建立TDOA方程的一般约束优化问题,并通过迭代求解算法对网络的收敛性和渐近稳定性进行了证明。针对两种常见的阵列排布方式进行了仿真验证与性能分析。仿真实验结果表明,该算法能够提供精确的坐标估计,误差小于1.414×10^-3。与传统算法相比,该方法在各类噪声环境下表现出更优的性能,尤其在0 dB噪声环境下,其均方误差为0.786 6。

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建筑工程

石灰改良粉质黏土力学强度试验

李慎刚, 张天彪, 赵文, 王鑫

2024, 46(6): 840-847. https://doi.org/10.7688/j.issn.1000-1646.2024.06.17

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不良土质在长跨度公路工程中普遍存在,为探究石灰对粉质黏土路基力学特性的改善效果,通过42组室内试验结合灰色关联度分析,研究了石灰掺入比、压实度和龄期对标准养护组及浸水组改良土抗压强度的影响,并提出了改良土抗压强度与3个影响因素之间的回归方程。同时,通过调整石灰掺入比及养护条件,分析了改良土抗剪强度的变化规律。结果表明:压实度和石灰掺入比对标准养护组及浸水组改良土的无侧限抗压强度影响最大;随着石灰掺入比的增加,改良土的黏聚力显著提高,而摩擦角的增幅不明显,最佳石灰掺入比为7％。

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建筑工程

上软下硬复合地层盾构隧道开挖面稳定性分析

叶友林, 刘晓龙, 牛奔, 周广宇, 徐春一

2024, 46(6): 848-854. https://doi.org/10.7688/j.issn.1000-1646.2024.06.18

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针对上软下硬复合地层条件下盾构隧道开挖面的稳定性问题,依托深惠城际2标实际工况,分析不同软硬比及土体参数对开挖面极限支护压力的影响。利用颗粒流数值模拟分析土体的失稳模式,借助极限分析法建立符合开挖面失稳轮廓的理论计算模型,将理论计算结果与既往文献及实际工程进行比较分析。结果表明:当隧道开挖面主动失稳时,变形主要集中在软土层,硬岩层的变形较少;随着开挖面软硬比的增大,隧道开挖面的极限支护压力也增大;开挖面的极限支护压力与隧道埋深比无关,与土体内摩擦角成反比。

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