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电气工程
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  电气工程

  计及温度累积效应的智能电网负荷预测算法

  杨小磊, 过夏明, 路轶, 张大伟, 廖晔

  2024, 46(2): 121-126. https://doi.org/10.7688/j.issn.1000-1646.2024.02.01

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  针对温度累积效应对负荷变化造成的影响,提出了一种计及温度累积效应的智能电网负荷预测算法。将持续高温对电网负荷的影响计入预测模型中,并利用模块化神经网络保证了对温度累积效应学习的独立性和准确性。由三个子网络构成多模块神经网络的第一层,以温度、时间及负荷特征为输入参数,所得负荷预测的准确度可达98.13％,且误差较修正前降低了28.63％。结果表明,所提算法具有更高的预测准确性和运行效率。
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  电气工程

  基于磁耦合谐振的多自由度电机无线电能传输

  常雨芳, 尹帅帅, 黄文聪, 李飞

  2024, 46(2): 127-131. https://doi.org/10.7688/j.issn.1000-1646.2024.02.02

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  针对多自由度电机无线电能传输中传输效率较低的问题,提出基于磁耦合谐振的多自由度电机无线电能传输方法。该方法根据共振原理构建磁耦合谐振式无线电能传输模型,通过反射系数描述阻抗匹配状态,获取最佳负载阻抗;采用混沌优化算法优化电机线圈损耗率,实现多自由度电机无线电能传输优化。实验结果表明,应用该方法后,多自由度电机的电能输出功率达到了893 W,传输效率提升了0.10以上,提高了电能输出功率和传输效率,方法有效,具备可行性。
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  电气工程

  云边协同下的电网脆弱线路辨识方法设计

  罗伟峰, 黄建华, 赖丹辉, 任彬华

  2024, 46(2): 132-137. https://doi.org/10.7688/j.issn.1000-1646.2024.02.03

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  针对以单纯云计算为基础的电网脆弱线路辨识中,存在主节点计算压力大、耗时过高的问题,引入云边协同方法,设计了一种以云边协同为基础的电网脆弱线路辨识方法。以云边协同逻辑架构为基础,将云计算与边缘计算相融合,构建电网脆弱线路辨识模型。利用PageRank算法建立DNS缓存,整合云计算下的边缘设备数据源,以基尔霍夫定律为基础,计算不同线路的潮流值,根据潮流结果完成电网脆弱线路辨识。结果表明,所提方法对电网中的脆弱线路辨识性能更强、耗时更短。
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  电气工程

  基于超导的小型化磁粒子成像系统仿真构建

  田育珅, 马少华, 王程松, 范霖

  2024, 46(2): 138-143. https://doi.org/10.7688/j.issn.1000-1646.2024.02.04

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  针对磁粒子成像技术尚停留在实验室鼠用设备阶段,传统线材线圈过大,无法在可接受的设备体量内达到临床人体检测所需磁场强度的问题,提出了一种基于超导技术构建高场强、小型化磁粒子成像设备的方法。采用高温超导MgB₂线圈替代传统铜线圈,构建磁粒子成像选择场与驱动场。结果表明,在达到相同磁通量的情况下,超导磁粒子成像系统可将两组功能区总质量降低为0.01 kg,设备体积缩小至7 L。在此基础上,采用超导线圈构建梯度磁场还能够获得更高的变化斜率,使零磁扫描区边缘更为清晰规则,移动过程中形态更为稳定,平均直径缩小近二分之一。
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  电气工程

  多模态马尔科夫决策泛在电力物联网大数据智能挖掘

  陈彬, 徐欢, 邹文景

  2024, 46(2): 144-149. https://doi.org/10.7688/j.issn.1000-1646.2024.02.05

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  针对泛在电力物联网结构复杂、数据多样且不确定的问题,提出了一种基于多模态马尔科夫决策的泛在电力物联网大数据智能挖掘方法。该方法构建了一种基于最大熵的马尔科夫决策算法,对电力泛在物联网进行故障诊断和负荷预测,具有标记样本需求量小、置信度高的特点。通过结合电气量信息及开关量信息来提取电网数据特征,从而充分利用多模态数据样本。仿真分析与实验结果表明,相比于传统方法,所提方法能够有效识别出包括信息畸变在内的电网故障,提升电网故障诊断的准确率和电网负荷预测的精度。
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  电气工程

  基于微服务的研发运维一体化关键技术

  刘叶楠, 罗欢, 袁进学

  2024, 46(2): 150-156. https://doi.org/10.7688/j.issn.1000-1646.2024.02.06

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  因软件发布的迭代频率难以满足软件交付的需求,提出了基于微服务的研发运维一体化关键技术。利用粗粒度实现微服务发布,基于容器的自动发现机制和微服务注册机制实现虚拟化技术,利用DevOps技术和敏捷开发方法论完成运维一体化。实验结果表明,所提方法的生成时间均在10 s以内,可靠性均保持在90％以上,在执行程序过程中占用的内存在50 MB波动,能够有效提高研发运维一体化运行效率,缩短部署时间,降低执行内存,确保可靠性,为研发运维一体化技术提供初步参考。
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  电气工程

  基于Faster R-CNN图像处理的变电站异常设备红外检测方法

  蒋健, 刘年, 孙超

  2024, 46(2): 157-164. https://doi.org/10.7688/j.issn.1000-1646.2024.02.07

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  针对智能变电站内一次设备红外监测图像分析与处理智能化较低的问题,提出了一种基于Faster R-CNN的变电站异常设备红外检测图谱分析方法,并实现了变电站故障设备的智能识别和原因分析。将远程终端单元所采集到的红外图像进行预处理,并对图中的变电站设备进行识别;采用大津算法结合图像灰度值的特殊性对图像进行分割与图像配准;Faster R-CNN则用于对比判断设备是否处于故障状态并分析原因。实验测试结果表明,所提方法对于多种故障设备的识别准确率均在90％以上,具有较优的鲁棒性。
材料科学与工程
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  材料科学与工程

  不锈钢表面Al/Cu涂层制备与第一性原理计算

  李德元, 李光全, 张楠楠

  2024, 46(2): 165-171. https://doi.org/10.7688/j.issn.1000-1646.2024.02.08

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  为了研究Al/Cu涂层中金属间化合物的生成顺序和形成机理,在304不锈钢基体表面制备了Al/Cu涂层。对试样进行热处理使得Al/Cu涂层原位反应生成金属间化合物,随后测试了涂层的高温抗氧化性能。采用第一性原理计算Al-Cu金属间化合物的焓、熵、吉布斯自由能和热容等数据。将热力学和扩散动力学相结合,提出有效生成自由能模型来预测化合物在Al/Cu界面的生成顺序。结果表明:Al/Cu涂层中首先形成Al₂Cu相,在Al/Cu界面处出现了AlCu相,加热时间增加至20 h后出现了富Cu的Al₄Cu₉相。由第一性原理计算得出,Al-Cu金属间化合物的形成顺序为Al₂Cu→AlCu→Al₄Cu₉,与实验结果一致。此外,氧化实验结果表明,涂层具有良好高温抗氧化性能。
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  材料科学与工程

  Ni₃₈Co₂₅Cr₁₅Fe₁₀Al₁₀Ti₁Nb₁非等原子比高熵合金的拉伸性能

  顾宏亮, 吴迪, 冉蓉, 杨泉灵, 张元祥

  2024, 46(2): 172-176. https://doi.org/10.7688/j.issn.1000-1646.2024.02.09

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  为了进一步提高FCC高熵合金的强度,利用真空电弧熔炼法制备了Ni₃₈Co₂₅Cr₁₅Fe₁₀Al₁₀Ti₁Nb₁非等原子比高熵合金。结果表明:高熵合金的凝固组织由单相FCC结构组成,铸带具有典型枝晶结构且存在元素偏析。高熵合金具有较高的抗再结晶性能,退火温度为1 000 ℃时再结晶分数仅约为45.1％,退火温度为1 050 ℃时发生完全再结晶,此时晶粒尺寸细小均匀,平均晶粒尺寸约为4.25 μm。退火Ni₃₈Co₂₅Cr₁₅Fe₁₀Al₁₀Ti₁Nb₁高熵合金具有优异的拉伸性能。经过1 000 ℃退火后合金抗拉强度可达1 640 MPa,伸长率约为20％,经过1 050 ℃退火后合金抗拉强度和伸长率分别约为1 580 MPa和28％。
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  材料科学与工程

  孔洞对疲劳裂纹扩展路径的影响

  郑文涛, 陈晶华, 李田

  2024, 46(2): 177-183. https://doi.org/10.7688/j.issn.1000-1646.2024.02.10

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  为了研究孔洞位置和尺寸对疲劳裂纹扩展路径的影响,利用ABAQUS有限元仿真软件建立改进CT试样的裂纹扩展仿真模型,采用扩展有限元法研究了在低周疲劳加载条件下Q235钢圆孔与裂纹尖端的角度、距离以及圆孔半径对裂纹扩展路径的影响,并通过引入裂纹偏转系数来定量描述不同参数对裂纹扩展路径偏转程度的影响。结果表明:当圆孔与裂纹尖端的夹角为45°时,裂纹偏转系数取得最大值;裂纹偏转系数随着孔洞半径的增加逐渐增大,随着圆孔与裂纹尖端距离的增大逐渐减小。
信息科学与工程
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  信息科学与工程

  基于节点影响值的社区网络稳定标签传播算法

  韩永印, 王侠, 王志晓

  2024, 46(2): 184-190. https://doi.org/10.7688/j.issn.1000-1646.2024.02.11

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  针对社区网络标签传播准确性差的问题,提出基于节点影响值的社区网络稳定标签传播算法。该算法重设社区网络相邻节点相似度,结合链路加权思想将其变换为链路无向带权图;利用节点K-shell分解值判断节点影响力,计算种子节点的中心性度量值,升序排列节点更新顺序;根据越重要节点标签影响越大的规则,修正高频数标签,获取最佳社区网络划分结果。结果表明:该算法模块度在0.320以上,准确率达到99％,因此,经该方法划分后的网络结构清晰、准确,稳定性高。
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  信息科学与工程

  基于蝙蝠优化算法的智能机器人路径规划方法

  罗育林, 胡长江, 邓敦杰

  2024, 46(2): 191-196. https://doi.org/10.7688/j.issn.1000-1646.2024.02.12

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  为了解决智能机器人规划路径时,由于未能获取机器人信号目标强度,路径规划存在适应度值低和规划时间长的问题,提出基于蝙蝠优化算法的智能机器人路径规划方法。建立机器人模型并获取机器人目标信号强度,利用粒子群算法搜索机器人移动目标,结合蝙蝠算法和黄金正弦算法获取种群平均位置,通过分阶段搜索流程,实现机器人移动路径规划。结果表明:所提方法的路径规划时间仅为2.0 s,适应度达到了24.1,不可行解个数为零,该方法有效提高了适应度值,降低了规划时间,具备可行性和实际应用价值。
控制工程
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  控制工程

  优化随机森林模型的工控网络异常检测

  宗学军, 王润鹏, 何戡, 连莲

  2024, 46(2): 197-205. https://doi.org/10.7688/j.issn.1000-1646.2024.02.13

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  针对现有Modbus TCP协议的异常检测效率和准确率低的问题,提出了一种基于混合鲸鱼算法优化的随机森林异常检测模型。该模型将柯西变异和自适应动态惯性权重相结合,利用柯西变异算子增加种群多样性,避免算法陷入局部最优;引用自适应动态惯性权重因子提高种群的全局搜索能力,使算法的收敛速度加快。仿真实验结果表明,该模型相较于其他分类算法有着更高的准确率和较强的适应性,证明了模型在实际应用中具有较高的检测精度。
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  控制工程

  基于强化学习的激光导航无人车路径跟踪控制

  母军臣, 何洪辉

  2024, 46(2): 206-211. https://doi.org/10.7688/j.issn.1000-1646.2024.02.14

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  针对智能仓储无人车运动轨迹控制精度的问题,提出了一种基于强化学习的激光导航无人车路径跟踪控制算法。建立了智能仓储无人车的数学模型,设计了一种激光导航定位算法,提出了一种Actor-Critic强化学习路径跟踪算法,最终实现对无人车路径跟踪的高精度控制。通过对比仿真验证了设计的路径跟踪算法具有更优的控制效果和更高的控制精度,最大路径跟踪误差仅为0.3 m,最大x坐标跟踪误差仅为0.1 m,最大y坐标跟踪误差仅为0.29 m,大幅提高了对仓储无人车运动轨迹的跟踪精度。
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  控制工程

  基于注意力特征融合的漏磁缺陷识别方法

  郭磊, 丁疆强, 李智文, 李洪伟

  2024, 46(2): 212-218. https://doi.org/10.7688/j.issn.1000-1646.2024.02.15

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  针对漏磁缺陷识别率低、检测速度慢等问题,提出了一种基于注意力特征融合的漏磁缺陷识别方法。所提算法以CenterNet为基础进行修改,主干网络选取了一种轻量级网络PP-LCNet,相较于现在流行的主干特征提取网络既保证了低计算量又保证了高精度。采用注意力网络CBAM主动学习低层特征中的重要信息并与高层特征进行融合,使模型同时获得低层细粒度信息与高层语义信息,进而提升小缺陷识别的准确率。结果表明,当IOU大于0.5时,所提算法的准确率为94.3％,推理时间为9.6 ms。
建筑工程
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  建筑工程

  碱激发铁尾矿泡沫混凝土的制备及其性能

  刘剑平, 迟浩峰, 刘朋, 胡子扬

  2024, 46(2): 219-224. https://doi.org/10.7688/j.issn.1000-1646.2024.02.16

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  为了资源化利用铁尾矿,以铁尾矿、粉煤灰、矿渣为原料,通过碱激发胶凝材料部分替代水泥制备泡沫混凝土,分析了碱激发胶凝材料、泡沫、水胶比、聚乙烯醇等对泡沫混凝土抗压强度和导热系数的影响,并利用电镜扫描、X射线衍射分析其微观结构及反应机理。结果表明,当碱激发胶凝材料掺量为40％、水胶比为0.40、聚乙烯醇为1％时,28 d最大抗压强度为4.99 MPa,干表观密度为784 kg/m³,导热系数为0.190 9 W/(m·K),满足规范要求。
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  建筑工程

  铁尾矿基多固废混凝土抗压性能及微观结构分析

  张延年, 林吉森, 陈昊, 刘剑平, 程祥, 余靖玟

  2024, 46(2): 225-232. https://doi.org/10.7688/j.issn.1000-1646.2024.02.17

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  针对铁尾矿堆存困难、综合利用率低和活性低的问题,以铁尾矿钢渣脱硫灰为复合掺合料制备多固废混凝土。通过抗压性能测试,研究复合掺合料掺量、铁尾矿细度对混凝土抗压强度的影响,并利用压汞法(MIP)和背散射电子成像技术(BSE)探究混凝土的微观结构。结果表明:复合掺合料的掺入对混凝土早期抗压强度影响较大,掺量小于20％的混凝土28 d抗压强度与无掺合料组抗压强度基本持平,30％掺量的混凝土抗压强度随铁尾矿比表面积的增大而先增大后减小;掺入复合掺合料和减小铁尾矿细度能够改善混凝土孔结构和提高界面过渡区的密实度。
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  建筑工程

  锚杆倒肋式风机基础受力性能的数值模拟

  海洪, 赵春雨, 张延年, 杨博涵

  2024, 46(2): 233-240. https://doi.org/10.7688/j.issn.1000-1646.2024.02.18

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  为了解决风机基础施工成本高、施工难度大等问题,提出了一种新型锚杆倒肋式风机基础。利用有限元分析软件ABAQUS对该新型风机基础与传统梁板式风机基础在极端运行荷载工况下的混凝土应力、钢筋应力、基础位移以及基础倾斜率进行数值模拟分析,并进一步讨论二者的混凝土用量、钢筋用量、土方开挖量。结果表明,锚杆的添加以及倒肋的结构设计使锚杆倒肋式风机基础的受力性能、经济性等方面明显优于传统梁板式风机基础,具有较好的应用前景。