山东大学学报 (工学版)

图像依赖的显著图融合方法

梁晔,马楠,刘宏哲

2021, 51(4): 1-7. doi:10.6040/j.issn.1672-3961.0.2020.266

摘要 ( 822 )

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提出基于脊回归的显著图融合方法以获得更好的检测效果。在训练集中寻找待检测图像的近邻图像集，对近邻图像集采用脊回归方法对多种显著性检测方法的融合系数进行估计，进而对不同检测方法的显著图进行融合。该方法充分考虑了检测方法的差异性，很好的解决检测图像在没有基准二值标注下显著图的融合问题。试验采用流行的显著性数据集和显著性检测方法，本研究方法在ECSSD数据集上的AUC为0.911，在HKU-IS数据集上的AUC为0.987, 在DUT-OMRON数据集上的AUC为0.953，结果验证了融合方法的有效性。

基于改进狮群算法和BP神经网络模型的房价预测

丁飞,江铭炎

2021, 51(4): 8-16. doi:10.6040/j.issn.1672-3961.0.2020.482

摘要 ( 1071 )

PDF (944KB) ( 327 )

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将狮群算法(lion swarm optimization, LSO)与海鸥算法的迁徙机制和螺旋搜索机制结合,增强算法的局部搜索能力;同时增加监督机制,提高算法的全局搜索能力。与粒子群算法和狮群算法对比,在常用的测试函数上验证改进狮群算法的优越性。采用改进后的狮群算法优化BP神经网络模型,对房屋价格预测问题进行研究,通过房屋的户型、面积等相关指标有效地对青岛市的二手房价格进行预测。改进后的狮群算法对BP神经网络的权值和偏置进行优化,提高BP神经网络的收敛速度和训练精度。试验结果表明,提出的螺旋搜索狮群和BP结合算法(spiral search lion swarm optimization-BP, SLSO-BP)模型在房价预测问题上预测效果更好。

基于狮群算法的数字孪生车间调度问题优化

黄澄,袁东风,张海霞

2021, 51(4): 17-23. doi:10.6040/j.issn.1672-3961.0.2021.091

摘要 ( 1021 )

PDF (2554KB) ( 290 )

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针对柔性作业车间调度问题,提出一种基于狮群算法的数字孪生柔性作业车间调度方法。基于实际生产过程的需求,使用狮群算法生成柔性作业车间调度初始方案,建立物理车间与虚拟车间实时交互的数字孪生柔性作业车间调度模型,在搭建的虚拟车间中对初始调度方案根据设备利用率进行方案优化。采用数字孪生模型解决设备故障等车间突发事件对生产进程的影响问题。通过使用真实车间数据对机加工车间生产调度过程试验,结果表明,采用狮群算法求解柔性作业车间调度问题,搜寻能力强,搜索速度快,可以在不同规模的问题中找到更优的解决方案;狮群算法结合数字孪生的柔性作业车间调度方案能够整体优化系统性能,有效处理扰动带来的延长生产时间问题。

自适应半监督邻域聚类算法

朱恒东, 马盈仓, 代雪珍

2021, 51(4): 24-34. doi:10.6040/j.issn.1672-3961.0.2020.398

摘要 ( 1110 )

PDF (9402KB) ( 203 )

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为了充分利用监督信息指导聚类过程,提出自适应半监督邻域聚类算法(adaptive semi-supervised neighborhood clustering algorithm, SSCAN)。引入监督矩阵与距离度量结合,构造合理的相似矩阵;充分利用监督信息,通过标签信息矩阵与流形正则项结合调整模型,改善聚类效果。在多种数据集进行试验,并与其他聚类算法作对比,结果表明,SSCAN可以充分利用监督信息,提高聚类的准确率。

FBMC-OQAM系统中一种改进的OPTS算法

王星,马天鸣,赵清华

2021, 51(4): 35-42. doi:10.6040/j.issn.1672-3961.0.2020.400

摘要 ( 804 )

PDF (1191KB) ( 151 )

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针对采用重叠部分传输序列(overlapping partial transmit sequence, OPTS)算法来抑制滤波器组多载波-偏移正交幅度调制(filter bank multicarrier-offset quadrature amplitude modulation, FBMC-OQAM)信号的峰均比(peak-to-average power ratio, PAPR)时会导致计算量过高的问题,在对现有的禁忌搜索算法进行改进后提出一种基于并行禁忌搜索的OPTS(parallel tabu search overlapping partial transmit sequence algorithm, parallel-TS-OPTS)算法,通过将h路传统禁忌搜索算法得出的各自最优解进行遗传交叉操作来优化传统禁忌搜索算法的初始解,从而进一步增大算法搜索到最佳相位因子向量的概率。理论分析与仿真结果表明,本研究的算法可以在获得接近于OPTS算法PAPR抑制效果的同时显著降低算法的计算复杂度,进一步提高FBMC-OQAM系统应用在5G场景中的鲁棒性。

加筋路堤下涵洞土压力分布规律及计算方法

宋修广,赵一民,张宏博,杨振宇,杨强

2021, 51(4): 43-53. doi:10.6040/j.issn.1672-3961.0.2021.125

摘要 ( 923 )

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基于缩尺模拟试验, 通过改变涵洞两侧地基压缩模量用于模拟堤-涵差异沉降, 揭示涵顶加筋作用机理, 确定路堤堆载条件下涵顶土压力分布规律, 并推导建立土压力计算公式。研究结果表明: 同等地基模量条件下, 加筋路堤下的涵顶土压力明显高于普通路堤, 且随格栅层数增加, 堤-涵相对位移减少; 同等加筋条件下, 地基压缩模量越小, 堤-涵相对位移及涵顶土压力均越大; 综合土拱效应与加筋作用机理, 建立加筋路堤下涵顶土压力计算公式, 并与模型试验结果进行可靠性验证。研究结果可为加筋路堤下涵洞结构设计提供依据。

砂土介质中废旧轮胎加筋条带拉拔特性

李晓亮,刘源,李玉鑫,江建宏,魏琨,张宏博

2021, 51(4): 54-60. doi:10.6040/j.issn.1672-3961.0.2021.036

摘要 ( 946 )

PDF (5049KB) ( 164 )

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为减少废旧轮胎大量堆放对环境造成的严重污染及潜在安全隐患,基于废旧轮胎良好的抗拉伸、耐老化及界面粗糙等特性,本研究提出将废旧轮胎切割成条,制成加筋条带,用作土工加筋材料的新型利用方法。通过调整砂土不同密实度条件,对比开展废旧轮胎条带及土工格栅拉拔特性试验研究。结果表明,砂土介质中废旧轮胎条带达到极限拉拔力之前,拉拔位移随拉拔力的增长而线性增长;极限拉拔力统计表明,加筋条带界面抗剪强度符合摩尔-库仑强度准则,并由此建立界面抗剪强度与界面摩擦角及似黏聚力的线性关系。通过对比土工格栅加筋性能,发现废旧轮胎条带的剪应力峰值约为土工格栅的2.5~3.2倍;达到剪应力峰值所需要的位移约为土工格栅的5倍。研究成果验证了废旧轮胎条带作为加筋材料的可行性,为进一步开展理论研究及工程应用奠定了基础。

浅埋偏压隧道进洞施工围岩稳定分析

卢光兆,周博,徐锋,上官伟,王刚,张书博

2021, 51(4): 61-70. doi:10.6040/j.issn.1672-3961.0.2020.523

摘要 ( 1105 )

PDF (11767KB) ( 157 )

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针对破碎岩体浅埋偏压隧道围岩稳定性问题和进洞工法的取选,选用ABAQUS有限元软件对广西岭顶隧道分别采用三层台阶法、中隔墙法和双侧壁导坑法施工进行数值模拟研究,分析不同施工方法下围岩及支护结构的应力、应变及塑性区分布变化等情况。结果表明:由于隧道存在明显的浅埋和偏压作用,进洞适宜采用中隔墙法和双侧壁导坑法施工作业,能较好地保证隧道的稳定性。在该工程条件下,中隔墙法对拱顶和地表的沉降变形控制较好,而双侧壁导坑法对拱腰处的变形控制更佳。中隔墙法支护结构的内力和弯矩主要集中在拱顶左侧。双侧壁导坑法支护结构的内力和弯矩左右两侧对称分布,隧道拱顶正上方锚杆受力较小。进洞开挖步距不宜过大,确定每次开挖在2 m以内即可。

双层格栅桨搅拌容器内气液两相混合

张翠勋,曹明见,杨锋苓

2021, 51(4): 71-76, 83. doi:10.6040/j.issn.1672-3961.0.2020.296

摘要 ( 745 )

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为了提高搅拌容器内的气液混合效果, 在标准Rushton桨的基础上, 用格栅圆盘代替实体圆盘, 设计一种格栅搅拌桨。采用计算流体力学的方法, 研究双层格栅桨的气液混合性能, 并与标准Rushton桨进行了对比。研究结果表明: 在所研究的工况条件下, 双层格栅桨搅拌容器内的流型仍为典型的双循环流动结构, 但搅拌桨附近流体的轴向速度和泵送能力得到了提高, 改善了搅拌桨附近、上下两层桨之间以及搅拌容器上方区域内气体的分散状态。就搅拌功率而言, 双层格栅桨通气前的功率准数比标准Rushton桨约低5%, 具有一定的节能效应; 通气后双层格栅桨的相对功率需求约大8%, 气液混合效率略高。

基于EBSILON仿真软件的联机供热负荷分配优化

宫卫平,管洪军,李宏伟,刘杰本,史月涛

2021, 51(4): 77-83. doi:10.6040/j.issn.1672-3961.0.2020.157

摘要 ( 1841 )

PDF (6365KB) ( 419 )

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针对某电厂供热能耗偏高,利用EBSILON仿真软件搭建了200 MW和300 MW机组的联机供热系统模型,获得机组最佳运行方式,有效缓解了联机机组能耗大、运行成本高的问题。在模拟过程中,对不同热电负荷进行计算模拟,得到机组总煤耗与发电标准煤耗随300 MW机组热电负荷占比的变化关系曲线。根据模拟结果得出:当300 MW机组发电量为250 MW至280 MW时,机组的经济性及安全性最佳。为确定联机机组最佳热电负荷分配提供了理论支持,实现了节能减排、能耗降低的目标。

无油双螺杆空压机的运行性能

李鹏,刘兆强,杨锋苓,刘欣

2021, 51(4): 84-90. doi:10.6040/j.issn.1672-3961.0.2020.267

摘要 ( 1162 )

PDF (1882KB) ( 243 )

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为了提高两级压缩无油双螺杆空压机的运行效率,研究两级压缩无油双螺杆空压机的运行特性。采用试验测试和理论推导的方法,研究两级压缩无油双螺杆空压机的多变指数、最佳中间压力、排气温度和排气压力等参数的变化规律。结果表明,空压机的一级压缩多变指数比二级低,两者均高于等熵指数,且随电动机负载率的增加先减小后稳定;将中间冷却器考虑在内后,一级多变指数略高于二级,两者均小于等熵指数,且随电动机负载率的增加略微上升。空压机的最佳中间压力较为复杂,不能简单的认为是压缩后的压力和初始压力乘积的根方。随电动机负载率的增大,一级压缩排气温度逐步下降,二级压缩排气温度逐渐增加,一级排气压力略有下降,二级排气压力略有上升。研究结果为更好的设计和使用无油双螺杆空压机奠定基础。

融合LSTM和SVM的钢铁企业电力负荷短期预测

亓晓燕,刘恒杰,侯秋华,刘啸宇,谭延超,王连成

2021, 51(4): 91-98. doi:10.6040/j.issn.1672-3961.0.2020.539

摘要 ( 1163 )

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PDF (5138KB) ( 302 )

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为了解决大型钢铁企业电力用电对地区负荷冲击大, 电力负荷短期预测准确率低的问题, 提出一种融合长短期记忆网络(long short-term memory, LSTM)和支持向量机(support vector machine, SVM)的负荷短期预测算法。对钢铁工业地区负荷特性进行分析, 根据系统负荷的组成部分将负荷细分为冲击性负荷和其他负荷, 采用协方差和皮尔逊算法分别对负荷影响因子进行相关性分析和差异化处理; 选取历史负荷、温度、日期类型、钢价、电价、铁矿石价格6个属性作为负荷预测影响因素, 通过模糊权值逻辑将LSTM和SVM融合, 得到最终负荷预测结果。仿真试验结果表明, 所提出的预测方法相对于单独的LSTM或SVM, 可以更准确地预测钢铁工业地区的短期负荷。

风荷载作用下输电塔-线体系不确定性分析

徐震,张涛,葛向东,高峰,张来仪,张欣,田利

2021, 51(4): 99-105. doi:10.6040/j.issn.1672-3961.0.2020.475

摘要 ( 830 )

PDF (4920KB) ( 182 )

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考虑输电塔-线体系结构参数的不确定性并进行倒塌分析,能够更准确地描述整体结构的倒塌过程。分析输电塔-线体系在风荷载作用下的倒塌过程对结构的材料和几何不确定性参数的敏感性;建立输电塔-线体系的倒塌准则,提出整体损伤指标,通过拉丁超立方抽样法建立关于结构参数的不确定模型,统计输电塔倒塌发生的节间及其倒塌概率。结果表明,6个不确定性参数中令结构倒塌临界风速变化幅度最大的是钢材的屈服强度;考虑结构参数不确定性对输电塔-线体系进行风致易损性计算时,结构的倒塌临界风速提高。

火电厂双管式烟囱内筒的流动特性

李旭,安春国,王兆阳,王湛,季万祥

2021, 51(4): 106-110. doi:10.6040/j.issn.1672-3961.0.2020.306

摘要 ( 828 )

PDF (4422KB) ( 171 )

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采用计算流体力学的方法,分析常规烟囱内筒的流动特征,包括流动角区的分布、流动压降的分布,以及横截面积和侧面积对流动阻力的影响。针对半圆形内筒压降较大的问题,提出一种优弧弓形内筒,可有效结合圆形内筒和半圆形内筒的优点,具有结构紧凑、横截面积小且流动压降低的特点。研究表明,当内筒横截面积相同时,优弧弓形内筒的压降小于半圆形内筒,略大于圆形内筒的压降。为确保与圆形内筒具有相同压降,半圆形内筒应增大横截面积约5%,而优弧弓形内筒应增大横截面积约3%。该结果可为电厂烟囱内筒的设计提供参考。

输电线路多分裂导线脱冰动力响应分析

翟彬,张思祥,刘凯铭,田利,张来仪

2021, 51(4): 111-117. doi:10.6040/j.issn.1672-3961.0.2020.487

摘要 ( 1057 )

PDF (3383KB) ( 252 )

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为探究输电线路在脱冰工况下的动力响应状态并对现有的脱冰跳跃经验公式进行改进,运用有限元软件ABAQUS建立四分裂导线有限元模型;基于隐式动力学方法对输电线路脱冰动力响应进行有限元分析,并将分析结果与经验公式计算结果进行对比,对现有的经验公式进行评价和改进,探究部分子导线单独脱冰对输电线路脱冰动力响应的影响,以找出子导线脱冰的最不利工况。研究结果表明:当导线覆冰厚度较小时,导线悬挂点处的支反力随脱冰率单调增加;而当导线覆冰厚度较大时,支反力随脱冰率先增加后减小;在脱冰跳跃经验公式中引入脱冰率作为参数可以提高计算公式的准确性;当部分子导线单独脱冰时,下部子导线脱冰会增加分裂导线发生翻转的风险,从而增加导线磨损和断股的概率。

一种计及空间相关性的光伏电站历史出力数据的修正方法

尹晓敏,孟祥剑,侯昆明,陈亚潇,高峰

2021, 51(4): 118-123. doi:10.6040/j.issn.1672-3961.0.2020.431

摘要 ( 1026 )

PDF (2198KB) ( 184 )

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针对光伏系统渗透率增高对电力系统稳定运行带来的严峻挑战,考虑到光伏功率预测技术精度高度依赖于数据精度的问题,提出一种基于人工神经网络的光伏电站历史出力数据修正方法。利用人工神经网络在建立复杂非线性映射关系的优越性,引入皮尔逊相关系数对数据进行降维处理,选择与目标光伏电站出力相关性高的电站作为基准光伏电站,并结合光伏出力的空间相关性特征与基准光伏电站的出力数据对目标光伏电站失准及缺失数据进行修正,以解决由人为因素或数据采集系统老旧带来的光伏数据失准问题,并通过山东省聊城市的光伏历史出力数据对所提方法进行分析验证。

基于LSTM的阀冷系统入水温度及冷却裕度预测

廖毅,罗炜,蒋峰伟,李亚锦,于大洋

2021, 51(4): 124-130. doi:10.6040/j.issn.1672-3961.0.2020.538

摘要 ( 808 )

PDF (1464KB) ( 275 )

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为解决换流站阀冷系统状态缺乏智能预测手段和极端工况下冷却能力是否充裕难以评估的问题,提出基于长短期记忆网络(long short-term memory, LSTM)的换流阀冷却裕度预测方法。在阀冷系统冷却裕度指标量化评估的基础上,考虑多源影响因素,通过相关性强弱选择特征量并构建数据样本集,利用长短时记忆网络建立预测模型,并基于大量实际样本数据进行训练,对入水温度和冷却裕度发展趋势做出预测、提前预警,同时提供极端工况下冷却裕度的分析模型,为现场处理决策提供依据。通过穗东换流站的实例分析,验证了算法的有效性和可行性。

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