山东大学学报 (工学版)

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1. 驾驶员疲劳驾驶检测研究综述

杨巨成, 魏峰, 林亮, 贾庆祥, 刘建征

山东大学学报 (工学版) 2024, 54 (2): 1-12. DOI: 10.6040/j.issn.1672-3961.0.2023.279

摘要（2149）

PDF（pc）（1359KB）（3093）

司机疲劳驾驶检测对于交通安全至关重要,有效的疲劳识别技术可以降低因疲劳引起的交通事故。对司机疲劳驾驶检测方法进行系统综述。介绍司机疲劳的概念及其检测的必要性,阐述疲劳驾驶行为特征并进行分类。详细总结目前广泛使用的几种疲劳驾驶公开数据集,通过归纳分析各数据集特点,对比其适用性和局限性,为后续研究提供宝贵资源。综合分析基于面部特征、生理信号特征、车辆特征以及多特征融合的司机疲劳驾驶检测方法,对比各类方法的优劣。总结司机疲劳驾驶检测领域面临的问题与挑战,对未来的发展方向进行展望。

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2. 光纤传感技术在道路交通中的应用

宋修广, 赵涛, 毕研美, 张紫豪, 杜聪, 田源, 孔晓光

山东大学学报 (工学版) 2024, 54 (2): 13-26. DOI: 10.6040/j.issn.1672-3961.0.2023.252

摘要（1070）

PDF（pc）（1745KB）（851）

光纤传感技术作为当前交通领域的研究热点,是交通基础设施和交通安全的重要监测手段。围绕光纤传感技术检测与监测应力应变信号、温度信号及振动信号的能力,从交通基础设施及交通信息两方面入手,系统阐述国内外相关研究成果。分析总结当前光纤传感技术在交通领域研究和应用的不足之处,并对该技术未来在交通领域中的发展和实际工程应用做出展望。

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3. 月球基地的建设远景与挑战

蒋明镜, 王思远, 姜朋明, 华亦雄, 石安宁, 杨越群, 薛桥斌, 戴婉婷, 仇淞

山东大学学报 (工学版) 2024, 54 (2): 114-125. DOI: 10.6040/j.issn.1672-3961.0.2023.305

摘要（1001）

PDF（pc）（13427KB）（541）

基于对月球资源和环境条件的调研及国内外月球基地建设方案的相关研究与发展现状,综合考虑月球纬度、复杂地形地貌以及月壤/月岩矿物等原位资源利用因素,以传统土木工程为框架,结合当下物联网、大数据、人工智能等研究方法,提出以月表、月海、月岩等地貌特征与不同阶段下月球开发探索的研究目标相结合,分阶段构建“月表之上”“月海之中”“月岩之下”的月球综合体建造基地的设想。对不同阶段的基地建设选址、设计方案、结构特征以及智慧基地的建设要点进行分析,总结面对复杂月面地貌特征条件下构建月球基地综合体所面临的技术挑战和关键科学问题,为未来建设高级月球基地及功能分区部署提供参考。

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4. 混凝土单箱三室箱梁水化热温度场及应变场模型试验

王鹏, 黄成, 赵国浩, 张峰

山东大学学报 (工学版) 2024, 54 (1): 109-122. DOI: 10.6040/j.issn.1672-3961.0.2022.363

摘要（903）

HTML （20）

PDF（pc）（23691KB）（247）

为研究单箱三室混凝土箱梁水化热温度场及应变场分布规律, 在广西来宾浇筑混凝土箱梁缩尺(1∶2)模型, 埋置148个温度传感器和20个应变传感器, 并布置气象传感器, 通过现场实测数据分析, 得到C60高强混凝土箱梁水化热温度场分布规律。单箱三室箱梁水化热共分为3个阶段: 温升阶段(0~24 h)、快速温降阶段(24~96 h)和平稳温降阶段(96~240 h)。箱梁截面平均温度需179 h才低于入模温度, 说明箱梁水化产生的热量至少需要7 d才能完全消散。全截面温度峰值为浇筑后24 h, 最高区域为梗腋位置处, 最高温度达90.2 ℃, 此时顶板最大横向温差达32.2 ℃。受分层浇筑影响, 浇筑后12 h, 边腹板最大竖向温差达40.1 ℃, 现场可观察到施工冷缝。梗腋处温度场分布复杂, 梗腋最大横向温差为22.5 ℃, 最大竖向温差为29.9 ℃, 梗腋表面横向收缩应变小于竖向。梗腋外表面温度较低且受模板约束, 应变小于梗腋内部, 有6个梗腋存在竖向开裂风险, 最大收缩拉应力为抗拉强度的1.51倍。

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5. 粉质黏土地层桩侧劈裂注浆参数设计与效果评价

王钰鑫,吕思忠,姚望,林春金,张明,李召峰,张健,王衍升

山东大学学报 (工学版) 2023, 53 (6): 70-81. DOI: 10.6040/j.issn.1672-3961.0.2023.093

摘要（892）

HTML （22）

PDF（pc）（11669KB）（119）

针对粉质黏土地层在役桩基础承载力不足问题，采用数值模拟和现场试验相结合的方法实现在役桩基注浆加固参数设计与加固效果评价。通过浆脉施加体积应变的方法建立注浆压力传递有限元模型，研究不同注浆工况下粉质黏土地层桩侧径向压力的分布规律，提出注浆参数设计方法。土压力随距离的衰减是非线性的，在一定的土体参数下注浆压力为2.0 MPa, 注浆孔与桩侧距离为0.5 m时，传递到桩侧的径向压力较大。以京台高速改扩建现场桩基为模型，绘制不同工况下桩基承载力提升幅度等值线图，注浆加固后桩基承载力提高了30.3%~89.4%，为在役桩基加固效果提供参考。

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6. 在线动态订单需求车辆路径规划

李二超, 张智钊

山东大学学报 (工学版) 2024, 54 (5): 62-73. DOI: 10.6040/j.issn.1672-3961.0.2023.139

摘要（857）

PDF（pc）（6121KB）（233）

针对客户满意度和时间窗时域单一的问题,提出一种多时域分级方式衡量车辆配送进度,该设计细化普通时间窗时域,分成多个时域衡量车辆行进位置,算法方面,遗传算法(genetic algorithm, GA)与变邻域下降搜索算法(variable neighborhood descent, VND)的组合优化形式得到静态预优化路径最优车辆行进线路。动态调度周期中,现有贪婪订单插入算法(greedy order insertion algorithm, GOIA)搜索效率不高,提出一种改进后的贪婪订单插入算法(improved new greedy insertion algorithm, IGOIA),摒弃了GOIA随机插入路径的方式,最有原则的将订单插入到配送路径中去,将其与变邻域下降搜索算法组合优化(Genetic algorithm-Variable Neighborhood Descent, GAVND),对未服务的客户点进行局部优化。通过数学模型优化和求解算法改进,在统一平台上与IGOIA-GAVND、GOIA-GAVND与GOIA-GA2-opt的遗传算法改进形式进行对比试验,改进后的动态订单插入算法在不同规模的Solomon算例下,平均目标值降低了11%,算法平均计算时间降低了2.74 s,实例分析中,成本解分别节约了23%、31%、21%,研究结果证明了原则订单插入算法在滚动周期策略作用下可以获得较高质量的解。

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7. 一种高效且轻量的RGB单帧人脸反欺诈模型

李家春,李博文,常建波

山东大学学报 (工学版) 2023, 53 (6): 1-7. DOI: 10.6040/j.issn.1672-3961.0.2023.132

摘要（709）

HTML （22）

PDF（pc）（2618KB）（565）

针对在仅具有三原色(red-green-blue，RGB)摄像头的通用消费设备上部署基于深度学习的人脸反欺诈(face anti-spoofing，FAS) 算法时存在的挑战问题，提出一种高效且轻量的RGB单帧FAS(efficient and lightweight RGB frame-level face anti-spoofing，EL-FAS)模型。探索一种新的全局空间自注意力机制捕获全局上下文信息的依赖关系，以提高模型泛化能力并在受限条件下实现高检测性能；设计一种等通道像素级二元监督方法，强制模型从不同的像素中学习共享特征；采用Bottleneck模块搭建骨干网络以减少模型参数。试验结果表明，EL-FAS模型在OULU-NPU数据集的大多数协议上平均分类错误率R_ACE最低，取得较好的人脸欺诈检测效果，在SiW数据集和跨数据集测试中也取得较好的性能，并且模型轻量，参数只有1.34×10⁶个。

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8. 雷暴冲击风作用下风力发电机动力响应参数

刘春城,滕庆训

山东大学学报 (工学版) 2023, 53 (6): 108-121. DOI: 10.6040/j.issn.1672-3961.0.2023.080

摘要（675）

HTML （323）

PDF（pc）（16876KB）（235）

为了研究移动雷暴冲击风的时域特征及其作用下风力发电机动力响应参数的特点, 利用谐波叠加法模拟得到移动雷暴冲击风的风速时程; 建立考虑叶片和塔筒耦合作用的风机结构有限元模型, 得到沿塔筒高度方向加速度、位移、截面应力、剪力的响应分布规律; 考虑风机停机状态下不同叶片的停摆角度, 进一步分析叶片及塔筒的加速度、位移响应; 考虑不同风向角对风机影响, 分析动力响应的频域特性, 给出振型参与系数、塔顶位移及加速度和塔底弯矩的幅值随频率的变化规律。研究表明, 移动雷暴冲击风的风速时程包括2个明显的波峰(0~T/3、T/3~T/2), 不同叶片停摆角下位移响应峰值的变化与所在位置高度密切相关, 雷暴冲击风荷载频率和一阶主频(0.230 Hz左右)对结构位移和截面弯矩幅值影响明显。

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9. 基于节点多阶邻居递阶关联贡献度的重要性辨识

胡钢, 王乐萌, 卢志宇, 王琴, 徐翔

山东大学学报 (工学版) 2024, 54 (1): 1-10. DOI: 10.6040/j.issn.1672-3961.0.2022.390

摘要（589）

HTML （34）

PDF（pc）（5411KB）（907）

为更精细化地辨识节点重要性, 扩展节点有效信息集聚范围和类别, 对网络节点的空间位置属性信息与其直接及间接邻居节点间关联结构信息进行融合、集结, 提出复杂网络多阶邻居递阶关联贡献度的节点重要性辨识方法。依据网络节点空间位置层级差异及层间交互信息给出节点层级位置属性贡献度定义; 构建复杂网络目标节点多阶邻居递阶关联贡献度矩阵, 表征直接邻居节点、间接邻居节点与目标节点间关联度对其影响力的递阶贡献; 提出节点跨层跨级空间拓扑位置贡献度与多阶邻居递阶关联贡献度融合的节点重要性辨识方法。仿真试验表明: 在6个真实网络上所提方法有效提升节点重要性辨识的精细性和准确性。本研究通过探究网络节点间多阶递阶交互行为, 为深入探索网络背后的动态演化机理, 进而做出预测和调控提供科学的理论基础。

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10. 基于冲击波模型与YOLOv5-DeepSORT单向耦合的排队长度感知方法

王佳如, 吕斌, 吴建清, 王志勇

山东大学学报 (工学版) 2024, 54 (5): 42-49. DOI: 10.6040/j.issn.1672-3961.0.2023.314

摘要（548）

PDF（pc）（7944KB）（174）

针对交叉口排队长度实时感知的问题,提出一种结合交通数学模型与智能感知设备检测的排队长度感知方法。通过冲击波模型确定道路最大排队长度,将其作为以YOLOv5-DeepSORT为基础的视频感知模型的输入,实现交通数学模型与智能感知模型的单向耦合。为验证该方法的有效性和优越性,以兰州市某交叉口为例进行排队长度的实时感知,并在选定交叉口调查不同时间段的感知数据,模拟不同交叉口交通流量的差异对本研究方法感知精度的影响进行探究。研究结果表明,基于冲击波模型与YOLOv5-DeepSORT单向耦合的排队长度感知方法确定的排队长度检测区域在整体感知精度上优于对照组,平均绝对误差、均方根误差以及平均绝对百分比误差等均得到了有效降低,部分工况下精度提高40%以上。

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11. 海洋温差循环满液式换热器传热计算方法及试验研究

张天旭, 刘延俊, 陈云, 薛钢, 王一铭

山东大学学报 (工学版) 2024, 54 (6): 167-175. DOI: 10.6040/j.issn.1672-3961.0.2023.235

摘要（523）

PDF（pc）（6673KB）（206）

为解决海洋温差能发电中换热器的计算问题,基于MATLAB软件,提出一种应用于海洋温差能发电(ocean thermal energy conversion, OTEC)满液式换热器沸腾传热与凝结传热的传热计算方法,并建立海洋温差能满液式换热器数学模型。在此模型的基础上,针对表层25~30 ℃温海水、深层4~6 ℃冷海水的OTEC循环工况,分析不同循环工况下换热器传热系数的变化情况;针对进水温度、进水流量、壳程压力对换热效率的影响进行数值计算,得出OTEC循环工况下不同因素对满液式换热器传热系数的影响。研究表明,OTEC循环工况下蒸发器传热系数与温海水的进水温度、流量、壳程压力呈正相关;冷凝器传热系数与冷海水的流量呈正相关,与进水温度、壳程压力呈负相关。通过海洋温差循环试验平台进行试验,将试验结果与数学模型相对比,验证了数学模型的准确性。

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12. 基于弧长参数的自由曲线实时误差估计算法

路勇良,张伟,赵军,张振,张自健

山东大学学报 (工学版) 2023, 53 (6): 143-151. DOI: 10.6040/j.issn.1672-3961.0.2023.009

摘要（508）

HTML （12）

PDF（pc）（5463KB）（791）

针对复杂型面零件加工精度要求提高以及在自由曲线跟随任务中实时精确计算轮廓误差难度较大等问题，提出一种基于弧长参数的自由曲线实时误差估计算法。在MATLAB/Simulink中利用非均匀有理B样条(non-uniform rational B-spline, NURBS)插补对椭圆轨迹和双纽线轨迹进行规划，将基于弧长参数的自由曲线实时误差估计算法与切线法、圆近似法、平均速度法和三点圆法的轮廓误差估算精度与执行时间等性能评价指标进行对比分析。仿真试验结果表明，基于弧长参数的自由曲线实时误差估计算法较现有常用的轮廓误差估计算法具有更好的轮廓误差估算精度，并且适用于大曲率自由曲线的情况。利用该方法可以更进一步设计出先进的交叉耦合控制(cross-coupled control, CCC)运动控制方案。

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13. 结合自训练模型的命名实体识别方法

肖伟, 郑更生, 陈钰佳

山东大学学报 (工学版) 2024, 54 (2): 96-102. DOI: 10.6040/j.issn.1672-3961.0.2022.353

摘要（496）

PDF（pc）（1009KB）（419）

针对命名实体识别数据集中存在某些实体类别样本过少,使模型学习该类别特征能力较差,导致整体性能较低的问题,提出结合自训练模型的命名实体识别方法。利用已有的命名实体识别数据集训练一个教师模型,通过改进的文本相似度函数搜寻与原数据集最相似的无标签文本,利用教师模型对无标签文本生成伪标签,并将伪标签与有标签数据集混合重新训练一个学生模型用于下游的命名实体识别任务。试验结果表明,相较基线模型,该方法在公共数据集MSRA、CONLL03和法律实体识别数据集上取得更优的性能。

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14. 循环管道加热桥面融雪效能数值模拟

陈文举, 陈俐企, 包春波, 朱启银, 惠冰, 庄培芝

山东大学学报 (工学版) 2024, 54 (6): 100-110. DOI: 10.6040/j.issn.1672-3961.0.2023.212

摘要（438）

PDF（pc）（9581KB）（103）

为了优化桥面流体加热系统的结构布设及运行参数设计,进一步提高融雪效能,基于COMSOL Multiphysics多物理场耦合仿真平台,以相变过程表征桥面雪层融化成水的过程,构建循环管道加热桥面融雪效能分析的三维计算模型。通过文献试验数据对新建数值模型的准确性进行验证,采用该模型模拟分析管道进口流体温度、地热管埋深、管间距、管直径、积雪层厚度以及流体温度沿程损失等因素对桥面无雪率、融雪速率和温度场分布的影响规律。模拟结果表明积雪层厚度超过0.04 m会显著降低热管融雪系统的融雪速率,管道进口流体温度的提升使得融雪速率的增长率逐渐减小,管内流体与桥面结构在热量传递过程中温差不断减小,表现出一种非线性的温度衰减效应。研究结果可为相关桥面流体加热系统的效能分析和优化设计提供数据支撑和技术参考。

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15. 快速溶剂-固相萃取法测定土壤中多溴联苯醚

龚飞杰, 齐安安, 李一凡, 张雄飞, 黄琦, 杨凌霄

山东大学学报 (工学版) 2025, 55 (1): 149-156. DOI: 10.6040/j.issn.1672-3961.0.2023.327

摘要（328）

PDF（pc）（4087KB）（125）

为建立快速、简便地分析土壤中12种多溴联苯醚(polybrominated diphenyl ethers, PBDEs)质量分数的检测方法,对仪器的参数和样品净化过程进行了优化。通过对比不同仪器参数组合、固相萃取柱种类、活化和洗脱溶剂组合及溶剂洗脱量对样品中12种PBDEs回收率的影响,确定了最优条件。在最优条件下,对实际土样进行加标验证,12种PBDEs的平均加标回收率为90.36%~121.40%,回收率相对标准偏差为4.11%~8.76%,东营油田土壤中PBDEs的质量分数为6.68×10^-9~105.68×10^-9。本方法使用C18固相萃取柱替代传统复合硅胶柱,简化了样品处理过程,具备操作便捷、稳定性好的优点,适用于大规模土壤样品中PBDEs的检测。

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16. 基于低pH一相注浆法的微生物固化土体试验研究

崔广芹, 张航, 朱巩硕, 张成志, 公衍德

山东大学学报 (工学版) 2025, 55 (1): 117-124. DOI: 10.6040/j.issn.1672-3961.0.2023.302

摘要（275）

PDF（pc）（7492KB）（46）

针对微生物诱导碳酸钙沉淀(microbial induced calcite precipitation, MICP)技术在固化土体的过程中存在碳酸钙分布不均匀的问题,采用低pH一相注浆法对微生物固化土体试样过程中碳酸钙的分布情况开展试验研究。通过正交试验,确定最优培养方案为:pH=3.0、O_D600=4.0、胶结液浓度c_s=2.00 mol/L。基于最优注浆方案研究微生物固化土体试样中碳酸钙的分布情况和试样强度变化特性,并通过扫描电镜测试,观察固化试样的微观结构特征。结果表明:低pH一相注浆法有助于促进微生物反应过程中碳酸钙的均匀性分布,相较于两相注浆法,低pH一相注浆法固化试样的内摩擦角增大17.9%,黏聚力增大46.3%,压缩模量增大22.4%。

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17. 基于云边协同和图神经网络的电动汽车充电站负荷预测方法

邓彬, 张宗包, 赵文猛, 罗新航, 吴秋伟

山东大学学报 (工学版) 2025, 55 (5): 62-69. DOI: 10.6040/j.issn.1672-3961.0.2024.219

摘要（46）

PDF（pc）（2415KB）（10）

针对电动汽车充电站预测方法在隐私保护、计算效率和预测精度方面的问题,提出一种基于云边协同和图神经网络的电动汽车充电站负荷预测方法。在云端开发一个基于嵌入的隐私保护模块,通过嵌入变换重构输入数据以预防潜在隐私泄露风险;开发一种基于聚类的图结构表征生成方法,以提供额外时空信息,实现更为精准的预测;基于云端的图结构表征,为客户端设计个性化图神经网络预测模型,在保护隐私前提下实现不同地区电动汽车充电站协同训练。在Perth数据集的试验结果表明,模型和基准方法相比具有更高预测精度,本研究提出的云边协同框架能够有效提升基于图神经网络的算法在电动汽车充电站负荷预测任务上的表现。

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18. 计及气-热网络动态特性的多能耦合系统鲁棒机组组合模型

张玉敏, 李竞锐, 杨明, 吉兴全, 孙东磊, 徐波, 吴福成

山东大学学报 (工学版) 2025, 55 (5): 18-29. DOI: 10.6040/j.issn.1672-3961.0.2024.163

摘要（28）

PDF（pc）（10507KB）（13）

针对可再生能源固有的间歇性、不确定性造成系统调度决策困难的问题,提出一种计及气-热网络动态特性的多能耦合系统鲁棒机组组合模型。建立表征气网和热网动态特性的数学表达,将其融入多能耦合系统的鲁棒机组组合优化模型中;从区间、时间、空间3个角度构造多维不确定性集合,实现对风电消纳边界的灵活调整,同时利用光热电站替代部分火电机组的出力,进一步提高可再生能源利用率;通过列与约束生成算法将建立的最小-最大-最小结构的优化模型转换成具有混合整数线性规划形式的主子问题进行优化求解,提高模型求解速度。以电-气-热6-6-8系统和电-气-热118-20-16系统进行测试分析,结果表明气-热网络动态特性可以提升系统运行的经济性和可再生能源的利用率。

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