山东大学学报 (工学版)

基于多目标驱动人工蜂群算法的疏散仿真模型

宗欣露,杜佳圆

2021, 51(3): 1-6. doi:10.6040/j.issn.1672-3961.0.2020.259

摘要 ( 1101 )

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提出一种基于多目标驱动蜂群算法的疏散仿真模型。在人工蜂群算法的基础上, 对跟随蜂设置视野搜索半径, 将视野范围内适应值最优个体作为其视觉引领蜂, 从而减少跟随蜂选择引领蜂的盲目性。提出多目标驱动人工蜂群算法, 即由惯性引领蜂、全局最优蜂、个体历史最优蜂、视觉引领蜂共同对跟随蜂的移动方向进行引导, 从而使跟随蜂的移动路径得到进一步优化。试验结果表明, 多目标驱动人工蜂群算法疏散效率较高, 在疏散总人数较多的情况下性能更优, 且人员分布更为合理。本研究的模型和算法能够有效提高疏散效率, 适合多障碍物场景下的疏散问题。

OLAP中基于GPU的中位数计算算法

吴振鹏,张健,范星奇,李翠平

2021, 51(3): 7-14. doi:10.6040/j.issn.1672-3961.0.2019.508

摘要 ( 1123 )

PDF (3119KB) ( 237 )

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针对联机分析处理(online analytical processing, OLAP)中的整体型聚集函数中位数,提出基于图形处理单元(graphics processing unit, GPU)的GPU-Median算法,通过对数据进行划分,分段排序,不断裁剪全局中位数之前的数据,对未裁剪的数据进行合并,得到最终的中位数,避免了全局的排序时间。提出GPU-Median+算法,对GPU-Median算法进行优化和扩展,使用CPU与GPU协同作业实现聚集操作,利用GPU处理每个队列的数据,CPU处理全局数据。试验和分析证明,相比CPU算法,GPU-Median+算法将中位数计算的时间复杂度从O(n²)降低到了O(n);相比GPU上的基数排序算法,GPU-Median+算法的计算时间减少了三分之一。该算法的应用使得GPU计算OLAP中的整体型聚集函数时,发挥出更加优良的并行计算能力,为提升OLAP的查询性能提供了新的思路。

基于知识蒸馏的自适应多领域情感分析

杨修远,彭韬,杨亮,林鸿飞

2021, 51(3): 15-21. doi:10.6040/j.issn.1672-3961.0.2020.249

摘要 ( 1126 )

PDF (2317KB) ( 352 )

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提出一种自适应多领域知识蒸馏框架,有效地加速推理和减小模型参数同时确保模型性能,采用知识蒸馏方法对情感分析问题进行研究。针对每个特定领域进行知识蒸馏,模型蒸馏涉及词嵌入层蒸馏、编码层蒸馏(注意力蒸馏、隐藏状态蒸馏)、输出预测层蒸馏等多个方面;针对不同领域,学生模型保持相同的编码器,即共享权重,通过不同的领域特定输出层拟合不同的教师模型。在多个公开数据集上的试验结果表明,单领域知识蒸馏使得模型准确度平均提升2.39%,多领域知识蒸馏使得模型准确度平均提升0.5%。与单领域的知识蒸馏相比,该框架增强了学生模型的泛化能力,提升了性能。

融合Gabor特征与卷积特征的小样本行人重识别

傅桂霞,邹国锋,毛帅,潘金凤,尹丽菊

2021, 51(3): 22-29. doi:10.6040/j.issn.1672-3961.0.2020.232

摘要 ( 1047 )

PDF (6150KB) ( 471 )

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针对视频监控环境下采集的可用行人图像数量有限,以及非可靠数据标注导致监督学习算法性能下降等问题,提出一种融合Gabor特征和卷积特征的无监督小样本行人重识别方法。采用Gabor变换提取多尺度、多方向行人纹理和边缘信息,实现小样本行人图像特征级数据增强,进一步通过特征编码消除冗余信息,提升相似度比对效率。采用卷积自编码网络提取行人非线性深度卷积特征,避免监督学习算法对数据标注的依赖性。融合两种异构特征用于行人相似度比对,实现小样本下行人特征数据的拓展,同时实现行人特征判别能力增强。在Market-1501和DukeMTMC-reID数据集的试验中rank-1准确度分别达到74%和67.1%,证明所提网络架构能有效提升小样本行人重识别的性能。

基于CNN-LSTM 混合模型的心律失常自动检测

陶亮,刘宝宁,梁玮

2021, 51(3): 30-36. doi:10.6040/j.issn.1672-3961.0.2020.445

摘要 ( 1769 )

PDF (3912KB) ( 923 )

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提出一种卷积神经网络(convolutional neural network, CNN)和长短时记忆(long short-term memory, LSTM)网络混合的心律失常自动检测算法,模型结构共由5层卷积层、5层池化层、1层LSTM层和1层全连接层组成。利用CNN能够自动提取特征和LSTM能够捕捉时间序列前后依赖关系的能力,将简单预处理后的心电信号数据直接输入到混合模型当中。整个模型将特征提取和分类器分类2个步骤结合,从而更加高效、准确地识别5种不同的心律失常疾病。在测试集上进行试验,准确率、敏感性和特异性分别为99.48%、99.47%和99.86%。试验结果表明,本研究提出的方法能够高效、准确地识别不同类型的心律失常疾病。

基于模型预测控制的四足机器人斜坡自适应调整算法与实现

梁启星,李彬,李志,张慧,荣学文,范永

2021, 51(3): 37-44. doi:10.6040/j.issn.1672-3961.0.2020.320

摘要 ( 1702 )

PDF (6868KB) ( 679 )

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为了实现四足机器人在有斜坡地形下的自适应稳定行走,在模型预测控制基础上进行扩展,设计四足机器人在斜坡上的足端位置调整与躯干姿态自适应调整策略。由惯性测量单元(inertial measurement unit,IMU)测得机器人运动时的姿态参数,通过推导的足端轨迹算法,得到足端位置的坐标映射,调整机器人在斜坡上的重心位置;通过设计的“虚拟斜坡”躯干姿态调整算法,实现机器人在上坡过程中躯干姿态的自适应调整。利用实验室的四足机器人物理平台和搭建的实际斜坡地形环境,验证了所提算法的可行性和有效性。机器人平台验证结果表明,所提出的斜坡自适应控制方法提高了机器人在坡面上的稳定裕度,优化了足端运动空间,实现了四足机器人的自适应爬坡调整。

复合地层全断面硬岩隧道掘进机下穿立交桥研究

王春国

2021, 51(3): 45-51. doi:10.6040/j.issn.1672-3961.0.2020.525

摘要 ( 1037 )

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针对全断面硬岩隧道掘进机(tunnel boring machine, TBM)在城市中掘进对既有物的变形问题, 依托青岛地铁4号线某区间隧道下穿立交桥的实际工程背景，采用数值计算的方法, 根据实际工程情况建立双隧道下穿立交桥, 综合分析隧道下穿市政桥梁的应变规律, 监测桥梁多点位移, 提出隧道正交下穿桥梁的薄弱点加固措施。结果表明: 右线隧道双向同时开挖与双隧道同时同向开挖对立交桥的影响几乎一致, 左线隧道先开挖后右线隧道开挖, 桥面板部分隆起的部分会随着右线隧道的开挖逐渐发生沉降。先左线隧道开挖后右线隧道开挖对桥面板的影响最大, 容易造成桥梁的不均匀沉降; 隧道开挖导致的桥面板不均匀沉降可对桥墩进行暂时支撑加固, 对桥墩周围环向的土体可进行换填混凝土, 以减小桥墩及桥面板的沉降。

硬岩隧道施工通风系统优化与抑尘效果评价

王春国

2021, 51(3): 52-60. doi:10.6040/j.issn.1672-3961.0.2020.468

摘要 ( 1358 )

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硬岩隧道掘进机(tunnel boring machine, TBM)在施工过程中会产生大量粉尘,粉尘是影响操作环境与工人身体健康的重要因素。为了进一步优化施工通风除尘效果,结合青岛地铁1号线双护盾TBM实际工况,使用Ansys-Fluent软件对隧道开挖过程进行数值分析。检测隧道各位置风速及粉尘质量浓度并与数值模拟结果进行对比,进而验证模型的有效性。针对TBM隧道施工过程中是否必要开启除尘系统,以及除尘风口位置和最优吸风流量选择等问题,开展数值模拟计算。研究结果表明:当关闭除尘系统或开启除尘系统但吸风流量在4 m³/s以下时,粉尘扩散到TBM掘进区大部分区域;在除尘风管距离掌子面15 m,吸风流量为12 m³/s时,除尘效果达到最佳,粉尘扩散全面距离降低至45 m,可以有效除尘。本研究结果可以为隧道通风除尘设计与施工提供科学依据。

近交叉口路中式快速公交站点选址优化

郭蓉蓉,张汝华,马信辉,郭森垚

2021, 51(3): 61-67. doi:10.6040/j.issn.1672-3961.0.2020.345

摘要 ( 993 )

PDF (1618KB) ( 473 )

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提出一种基于快速公交车辆和到站乘客综合时间效益最优的站点选址优化方法,建立时间效益模型,运用模糊层次分析法和遗传算法求解模型,选取济南市黄岗路站点进行案例分析。结果表明:一个测度单元中快速公交运行时间的权重越大,到站乘客通行时间的权重越小,满足时间效益最优时的缓冲区距离越大,当案例站点设置在交叉口下游25 m处时,综合时间效益最优,与现状相比时间效益提高20%。

TGS360pro超前预报地下水的地震波场正演模拟分析——以岩溶模型为例

张明财,巨广宏,熊章强,张大洲

2021, 51(3): 68-75. doi:10.6040/j.issn.1672-3961.0.2020.158

摘要 ( 1391 )

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为了避免隧道开挖过程中由对掌子面前方地下水赋存状态探测不准而发生涌水事故,通过隧道地质超前预报TGS360系统,利用地震波信号的瞬时幅度和瞬时频率与岩体结构面的关系,准确、高效地对掌子面前方的赋水体进行探测,同时基于TGS360pro隧道超前预报系统原理,采用谱元法对掌子面前方存在充水溶洞的地质模型进行数值正演模拟,在波场分析的基础上,对正演所得地震波场记录数据进行Hilbert变换,得到了应力变化曲线。数值分析结果表明:TGS360pro隧道超前预报系统可以有效地探测掌子面前方富水状况,在隧道开挖建设中具有推广应用前景。

气象灾害条件下电网应急物资预测方法

柴庆发,孙守晶,邱吉福,陈明,魏振,丛伟

2021, 51(3): 76-83. doi:10.6040/j.issn.1672-3961.0.2020.527

摘要 ( 1110 )

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PDF (2767KB) ( 381 )

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为提高电网应急物资调配响应速度和电网抢修效率, 提出一种案例推理与深度学习相结合的电网气象灾害条件下的应急物资预测方法。以气象信息、电网设备数据和地理环境数据为输入信息, 利用案例推理方法确定预测模型输入、输出结构, 并根据不同输入信息的特点进行处理和量化, 利用深度置信网络完成案例适配, 综合事故规模信息建立动态电网应急物资预测模型。分析结果表明, 本研究提出的预测方法能够综合分析各类特征因素, 并结合事故规模建立与应急物资需求的关联关系, 对气象灾害条件下电网应急物资需求进行准确预测, 从而为高效准确的电网应急响应提供依据。

基于超宽带技术的变电站施工用工器具安全管控方法

李英,吕学宾,李岩,孙守晶

2021, 51(3): 84-90. doi:10.6040/j.issn.1672-3961.0.2020.243

摘要 ( 853 )

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提出一种基于超宽带技术的变电站施工用工器具安全管控方法,利用超宽带技术的信息存储功能和高精度定位功能,在工器具安全信息管理方面贯通工器具管理的使用前、中、后等多个环节,消除工器具信息和安全管控盲区,防止工器具使用和处置不当对变电站安全运行带来隐患。利用超宽带技术的定位功能对工器具位置进行跟踪判断,防止工器具违规进入危险区域或工器具意外丢失对变电站运行带来安全隐患,从根本上提高工器具的安全管控水平。

用于低电压穿越性能评估的光伏降阶解析模型

牛拴保,霍超,陈春萌,柯贤波,王晓辉,张强,陈宁

2021, 51(3): 91-100. doi:10.6040/j.issn.1672-3961.0.2020.472

摘要 ( 979 )

PDF (3951KB) ( 310 )

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采取在每个并网单元层面降阶的思路,重点关注决定穿越成败的直流母线电压,提出用于低电压穿越性能评估的光伏降阶解析模型。该模型涵盖光伏低电压穿越的主要动态环节,包含逆变器控制和锁相环的响应环节,同时,考虑光伏发出的无功输出对并网点电压的支撑作用,反映了光伏并网系统对交流系统提供的无功支持。为验证所提出的降阶解析模型,对比了降阶解析结果和PSCAD仿真波形,证明了文中提出的降阶解析模型精度与可行性。

悬挂内筒烟囱风振控制

李旭,刘兵,陈瑛,王培军

2021, 51(3): 101-112. doi:10.6040/j.issn.1672-3961.0.2020.281

摘要 ( 844 )

PDF (4454KB) ( 280 )

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