在碳达峰和碳中和目标的推动下, 高比例可再生能源接入导致新型电力系统的低惯量特征突出。为保障电网安全稳定运行、支撑可再生能源消纳, 对电力系统惯量相关领域的研究进行综述与展望。阐述电力系统惯量的内涵, 探讨传统惯量、虚拟惯量和等效惯量间的关系, 剖析虚拟惯量控制的物理意义。从惯量来源的角度总结风机、光伏和储能等虚拟惯量控制技术的研究动态及成果, 并对电力系统惯量评估方法进行归纳梳理。总结电力系统惯量相关领域中亟待研究的重点内容并给出建议。
以我国主要代表性城市为研究对象, 分析高速铁路网络特性与拓扑特征, 识别高铁网络中的节点城市及其功能作用。运用Space-P方法构建高铁网络模型, 利用复杂网络理论及Pajek分析软件, 从度值、平均路径长度、聚集系数及节点城市中心性等方面研究我国高铁网络的拓扑结构及节点中心性, 结果表明: 我国高铁网络整体聚集性较高、连通性较强, 东中部及沿海城市表现出高聚集性, 西部城市高铁网络连通性低, 聚集性较弱; 高铁网络具有小世界特征, 任意两节点之间通过较少的中转次数即可连通, 少数城市间需中转三次才能连通; 在高铁网络中, 度值较大的城市主要集中在我国东中部及沿海地区, 西部及东北地区城市度值较小且度中心性较大, 其接近中心性也较大; 而度值较小且介数中心性较大的城市具有较强的中转能力。
围绕数据采集、交通冲突相关指标及冲突风险预警方法, 从适用范围、工作原理及优缺点方面, 介绍风险冲突识别与预警技术的各个环节及国内外相关研究成果。基于实时多传感器数据融合及路侧预警方式, 对城市互通式立交风险冲突识别与预警技术的未来发展趋势及实际应用做出展望。
对近年来提出的多场耦合数值方法展开梳理与总结，从简单的热-力两场弱耦合到复杂的热-水-气-化学多场强耦合，从连续体的多场耦合作用到连续-非连续体的多场耦合计算。按照场数量增多、耦合作用增强、连续到非连续的逻辑逐渐深入讨论。本研究对多场耦合数值计算今后的发展作了展望。
学生成绩预测作为教育数据挖掘领域重要的研究分支之一, 学者们已开展了大批卓有成效的研究工作, 但对现有文献进行调查、梳理的综述性研究仍相对缺乏。立足于不同的应用场景, 以学生成绩预测研究的任务粒度为视角, 从答题表现预测、课程成绩预测、综合学习表现预测等3个方面, 详细介绍学生成绩预测研究所采用的技术和方法, 并介绍目前学生成绩预测研究在真实教学场景中的应用情况, 从而为科研和教育管理工作者提供更有针对性的参考信息。
随着纳米技术和生物化学领域的发展, 对微观粒子的粒径和制造工艺提出更高的要求。气溶胶作为常见的工程纳米材料颗粒物, 在社会各行各业应用广泛。从气溶胶制备方法出发, 通过对大量相关文献的系统梳理, 综述气溶胶常用制备方法的研究进展, 对比分析不同气溶胶制备方法的适用场景, 明确不同气溶胶制备方法的使用要求, 归纳概述不同气溶胶制备方法的优缺点。在此基础上, 进一步综述不同时期国内外学者对各类方法的优化和完善, 深入剖析国内外学者的试验和研究成果, 对超临界流体技术在气溶胶制备中的应用进行分析与展望。
为提高风电功率的预测精度, 提出基于数据分解和输入变量选择的短期风电功率预测方法。利用自适应噪声完备集成经验模态分解(complete ensemble empirical mode decomposition with adaptive noise, CEEMDAN)对原始风电功率和风速数据进行分解, 平缓数据波动以提取内部隐藏信息。通过排列熵算法(permutation entropy, PE)将风电功率分量简化重构以降低模型复杂度。为提升输入变量与风电功率之间的关联程度, 剔除冗杂信息, 降低输入数据维度, 结合Pearson相关系数(Pearson correlation coefficient, PCC)和灰色关联分析(grey relation analysis, GRA)对各风电重构功率分量的输入变量进行选择。最后利用基于注意力的时序卷积网络(attention-based temporal convolutional network, ATCN)对各重构功率分量进行预测, 将各预测值叠加得到最终结果。试验结果表明, 基于CEEMDAN-GRA-PCC-ATCN的短期风电功率预测方法能够提取更多风电数据内部的关键信息, 降低输入数据的维度, 强化输入变量与风电功率之间的关联性, 有效提高预测精度。
为解决接触式测量方式损伤工件以及测量设备造价昂贵的问题, 设计一种基于机器视觉的低成本、高精度的丝杠螺距测量系统。该系统依靠MATLAB平台搭建, 由图像采集系统、机械系统、步进控制系统、图像和数据处理4个子系统构成。利用亚像素图像拼接算法拼接丝杠子图像从而获得完整的丝杠图像, 通过图像增强、降噪等预处理方法改善图像质量, 采用形态学边缘提取和亚像素边缘定位的组合算法精确提取丝杠边缘, 并由数据处理程序自动测量螺距误差。试验结果表明, 机器视觉系统和标准仪器(JCS-040A)对3种型号滚珠丝杠螺距测量结果的相对误差分别不超过0.04%、0.06%、0.09%, 该方法应用于丝杠工业测量中的可行性得以验证。
在复合地层中, 全断面硬岩隧道掘进机(tunnel boring machine, TBM)在施工时由于隧道埋深较大, 开挖后的隧道周围土体应力重分布, 导致周围岩石会产生向洞内挤压而使管片受到破坏。利用大型有限元数值软件ANSYS和有限差分软件FLAC3D对下穿地层段进行模拟, 综合分析隧道施工管片的应力、应变等, 提出合理的监测方法和保护措施。研究表明: 在仅考虑双隧道施工后地层应力重分布对衬砌管片的影响时建议双隧道同时施工, 管片位移受隧道施工的方向影响较小; 在施工过程中双隧道管片两相邻侧会发生较大水平位移, 必要时需要对管片内侧进行监测和加固等措施。
针对识别学习中的多维信息融合问题, 提出一种基于多元函数主成分表示识别方法。给出多元函数主成分的数值计算方法, 利用联合协方差算子计算特征值与特征向量, 提取关键区分特征。基于这些综合特征应用随机森林方法对多元函数型数据进行识别学习。在模拟数据和真实数据上比较多元函数主成分表示方法与其他几种表示方法的识别性能。试验结果表明, 在模拟数据集、英文手写体数据集和中文手写体数据集中, 准确率为1, 在运动数据集中, 准确率为0.954 4。相较于其他方法, 多元函数主成分分析这一特征抽取方法的识别效果更好, 有效地提高了识别准确率。
聚焦赤泥的资源化利用与筑路材料紧缺问题，提出采用赤泥替代石灰岩矿粉制备沥青混合料。针对赤泥-沥青界面遇水强度衰减问题，提出无机粉体共混(水泥、消石灰)和有机偶联剂表面修饰(硅烷偶联剂KH-550、KH-560)的改性工艺，并研究改性前后的赤泥对沥青混合料性能的影响规律。通过动稳定度试验、马歇尔试验、汉堡车辙试验、动态模量试验和两点弯曲试验对改性前后的赤泥沥青混合料进行系统评价，发现普通赤泥可以提高沥青混合料的高温稳定性，但是对水稳定性、低温抗裂性与疲劳性能有不利影响。通过对赤泥改性处理，赤泥沥青混合料的高低温性能、水稳定性与长期耐久性均得到不同程度提高，而采用硅烷偶联剂表面修饰改性效果更好。证实了使用赤泥进行沥青混合料生产的可行性，为赤泥的资源化利用开拓了方向。
基于纳米材料悬浮液的雾化法，设计一种流量和质量浓度可调节的碳纳米颗粒气溶胶制备系统。该系统将洁净的空气与碳纳米管材料分散液喷雾混合在不锈钢雾化室中，得到不稳定的气溶胶，配合嵌入式温控系统、流量控制系统和质量浓度控制系统，使不稳定的气溶胶在加热膨胀室中恒温加热，膨胀并达到均匀，通过控制可调开度的阀体得到较为稳定均匀的纳米颗粒物气溶胶流。试验表明，在温控系统表现理想的情况下，设计流量与设定流量的最大误差为9.312 mL/min，设计质量浓度与设定质量浓度的最大误差为0.206 mg/m3，基本可以产生流量和质量浓度相对稳定的纳米颗粒气溶胶。
受到空洞卷积的启发提出面向二维文本嵌入的列式空洞卷积，设计空洞卷积块架构，基于此架构提出命名实体识别模型并开展进一步试验。在命名实体识别试验中，提出的模型的精密度、召回率和F1超越了其他基线模型，分别达到了0.918 7、0.879 4和0.898 6，表明空洞卷积块架构能够获取包含更多上下文信息的文本特征，从而支持模型对上下文长距离依赖特征的捕获和处理。感受野试验表明需要适当调整空洞率以减轻空洞卷积给模型带来的“网格效应”。提出的基于空洞卷积块架构能有效执行命名实体识别任务。
分析混凝土梁内部既有裂隙的位置及角度对无腹筋梁抗剪承载力的影响, 制作多组含既有裂隙的试验梁, 进行梁的三点弯曲试验, 研究位于梁跨中和梁侧基本拱体范围内既有裂隙对无腹筋梁抗剪承载力的影响及裂缝扩展规律。结果表明: 梁上的既有裂隙对梁的抗剪承载力有削弱作用; 在其他条件相同的情况下, 梁跨中既有裂隙的裂尖距离梁底中部越近, 对无腹筋梁抗剪承载力的削弱作用越大; 梁侧既有裂隙的角度与基本拱体重合度越高, 对无腹筋梁抗剪承载力的削弱作用越大；梁侧既有裂隙的角度与基本拱体重合度越高, 梁底裂缝越容易扩展通过既有裂隙的两个裂尖, 反之, 梁底裂缝可扩展至既有裂隙中部。
针对非饱和城乡交通干道上存在通行能力余量和高燃油消耗的问题, 提出一种利用通行能力余量的智能网联车队生态驾驶模型, 该模型兼顾燃油经济性和通行能力两个目标, 通过优化求解获取最优速度曲线, 引导一系列小型车队平滑地通过非饱和城乡交通干道。提出近似的速度优化模型并采用遗传算法对其求解。定义3种控制方案对模型进行测试, 仿真结果表明: 与方案1相比, 方案2燃油消耗量减少49.4%, 通行能力增加200%, 绿灯剩余时间减少14.7%;方案3燃油消耗量减少59.5%, 通行能力增加200%, 绿灯剩余时间减少23.5%。与方案2相比, 方案3可以在不影响通行能力的前提下, 通过绿灯剩余时间缩短10.3%和平均速度降低5.2%, 燃油消耗量可以减少20%。结果表明, 当信号交叉口存在通行能力余量时, 可以通过调整车辆的行驶速度曲线以充分利用通行能力余量, 明显改善燃油经济性。
围绕制定科学合理的差异化收费方案, 对高速公路差异化收费的出现背景、实现方式以及相关理论与关键技术进行系统阐述, 简要介绍了广西、天津、河北高速公路差异化收费升级改造的案例及各自的设计要点与应用效果, 并对高速公路差异化收费的研究趋势做出展望。
交通事故具有突发性、复杂性和严重性, 如何高效合理地调度应急救援车辆, 对减少人员伤亡和财产损失起到至关重要的作用。介绍救援路径规划的各个影响因素, 并从单目标模型和多目标模型两个角度对模型进行阐述。结合突发交通事件紧急救援的特点, 从精确算法和元启发式算法两个方面综述应急救援车辆路径优化算法。对当前的应急救援车辆调度技术和发展趋势进行总结和展望。
为理清中国“双碳”目标的政策体系，对2011年至今中国“双碳”领域的多篇文献进行计量分析，系统梳理我国2020年9月22日首次提出“双碳”目标以来的多项国家政策和省级政策，解析碳达峰碳中和政策的发展脉络。在完善法律法规、优化碳排放交易权制度、做好标准化引领、实现科技创新驱动、促进区域协同减排和推动能源体系转型等方面提出政策建议。研究成果对于我国碳达峰碳中和政策的修订和完善，以及其他国家碳减排政策的制定均具有参考意义。
为减轻装配式水泥混凝土路面板块的质量, 采用有限元软件ABAQUS研究水泥混凝土空心板, 推荐装配式水泥混凝土实心板块的最佳长、宽、厚和圆形空心类型, 设计和优化圆形截面的局部尺寸, 分析圆形半径、圆形个数和圆心高度对板底最大弯拉应力、板块最大竖向位移、薄壁处最大压应力和剪应力的影响规律。采用熵权法和优劣解距离法进行多指标优选, 得出最佳空心组合为10个半径为60 mm、圆心高度为160 mm的圆形; 对比空心板与实心板, 发现空心板的性能与实心板差异很小, 且空心板质量可减轻970 kg。本研究提出的装配式水泥混凝土空心板以及相应的圆形空心类型和空心局部尺寸均是可行的。
通过批式吸附试验, 考察球黏土对Cu(Ⅱ)的吸附效果, 重点分析吸附时间、吸附剂用量、pH值以及初始质量浓度的影响。结果表明, Cu(Ⅱ)在球黏土上的吸附是一个先快速而后缓慢的过程, 在60 min基本达到吸附平衡, 且吸附量和吸附率随球黏土用量和Cu(Ⅱ)初始质量浓度的升高而提高。pH值对球黏土的吸附量有较大的影响, 当pH值为6时, 球黏土的吸附量可达97.93 mg/g。球黏土对Cu(Ⅱ)的吸附符合Langmiur等温吸附模型, 拟合得到的最大吸附量为202.383 mg/g, 准二阶动力学模型更适合描述球黏土对Cu(Ⅱ)的吸附过程, 说明控制吸附速率的主要是化学吸附。与其他常见的黏土吸附剂材料相比, 球黏土对Cu(Ⅱ)具有良好的吸附性能, 可以作为天然矿物吸附剂来处理含Cu(Ⅱ)废水。
针对轨迹预测的网络资源管理方法研究中普遍存在的轨迹特征学习不充分、轨迹预测结果精度低、颗粒粗单等问题，提出双向循环神经网络的轨迹预测算法。通过深度挖掘用户的移动规律，实现对用户的移动预测。根据用户的移动预测信息设计网络资源预分配方案、移动行为划分网络资源，实现对多小区的协作式资源优化管理。仿真试验结果表明，在轨迹预测问题中，双向循环神经网络的轨迹预测算法比普通神经网络算法有更好的综合性能。在网络资源管理中，轨迹预测的网络资源管理预分配方案能够较准确地预测用户所连接的基站，使基站具有较高的资源利用率。
针对现有入侵检测算法中特征提取不充分、未考虑特征权重的影响、模型分类不够精确等问题，提出一种基于改进ReliefF算法的入侵检测模型。通过优化入侵数据特征权重计算，提出改进的ReliefF算法；根据计算特征的Pearson相关系数，建立特征相关性量表。只保留其中一个相关性高的特征，以实现特征的二次优化；对最优特征子集分别使用决策树(decision tree，DT)、k-最近邻(k-nearest neighbor，KNN)、随机森林(random forest，RF)、朴素贝叶斯(naive bayes，NB)和支持向量机(support vector machine，SVM)5种分类器评价该方法的分类性能和准确性。在NSL-KDD和UNSW-NB15两个数据集上的试验结果表明，该方法不仅具有较好的检测性能，还能有效降低特征维度，对分类器的计算复杂度有积极的影响。
为研究螺旋挤压机构中各参数对餐厨垃圾脱水效率的影响, 构建一种联系物料特性与螺旋挤压装置参数的微元离散模型, 结合数值模拟方式, 对物料初始含水率、物料填充程度、螺旋叶片形式以及螺旋转速4个影响装置脱水效率的因素进行理论计算。在构建模型过程中, 利用正交试验分析方法, 筛选出脱水效率相对最优的参数方案, 为螺旋挤压机构的设计选型提供了理论依据。计算结果表明: 螺旋转速和物料填充程度对装置脱水效率的影响显著, 最高脱水率高达40%和40.6%;物料初始含水率和螺旋叶片形式对装置脱水效率影响较小, 最高脱水率仅为16.6%和14.8%。正交试验结果表明: 物料初始含水率为80%, 物料填充系数为75%, 螺旋转速为15 r/min的变螺距螺旋叶片结构, 物料末端含水率为69.7%, 综合考虑能源消耗、工作效率以及性价比等因素, 该参数在实际工况中最有优势。
依托某跨断层隧道工程, 建立断层-隧道-围岩的精细化三维数值模型, 考虑实际盾构施工中的注浆压力、顶推力、注浆时效硬化和材料的非线性行为。通过数值模型分析盾构隧道穿越不同宽度、倾角、倾向的断层破碎带时的变形机制、力学特性及损伤演化, 利用控制变量法分别改变断层的宽度、倾角和倾向来研究单一变量的影响。研究结果表明：隧道拱顶的变形和损伤面积与断层宽度的增加呈现正相关, 随着断层宽度的增加拱顶挤压现象更加明显, 但当断层宽度增加至一定限值时, 衬砌拱顶将脱离围岩向洞内凹陷, 拱顶的应力呈现先增大后减小的趋势；随着断层倾角的增加, 衬砌拱顶向洞内收敛量先增后减小, 初始损伤位置与断层倾角相关; 断层倾向增加使隧道的损伤范围和程度不断减小, 环向应力集中受断层倾向影响较明显, 随断层倾向的增加, 雷达应力图由“X”逐渐转变为“十”字形。在隧道选址阶段, 应尽量让隧道正交穿越断层且在穿越较宽的断层时提前采取预加固措施来保证隧道的安全稳定性。
针对土与结构接触渗流过程中颗粒流失问题, 基于渗流和围压联合作用下接触渗流破坏试验装置, 试验研究黏粒质量分数、围压、接触面粗糙程度3种因素对该条件下颗粒冲蚀过程的影响效果。渗流和围压联合作用下土-结构接触面颗粒冲蚀呈现渗流稳定阶段、颗粒迁移阶段、颗粒冲蚀阶段3个阶段。通过多因素方差分析计算3种因素对土-结构接触面颗粒冲蚀各条件指标的影响, 在95%置信区间内黏粒质量分数的影响性最大, 围压次之, 粗糙度最小; 采用准牛顿法进行公式拟合后, 提出接触面颗粒冲蚀条件影响公式。本研究成果可为含接触面基础设施设计提供数据支撑。
山东大学
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