最新刊期
2025年第57卷第1期
- “在暗网治理领域，专家建立了普适性安全理论体系，为提升抑制暗网效率提供解决方案。”摘要：近年来，匿名网络及其架构上的“暗网”因其强隐蔽、高匿名、抗追溯的特性，成为传递敏感信息、实施网络攻击及开展网络犯罪的重要工具，给国家安全和社会稳定带来严重威胁。为应对暗网治理中通信行为隐蔽难识别、网络拓扑跳变难绘制、陷阱节点部署难伪装等挑战，本文旨在研究面向暗网抑制的普适性安全理论。本研究的关键科学问题凝练为：强对抗机制下结构信息缺失的动态时变网络行为刻画与推理问题。为突破以上问题，拟从基础理论、应用技术和示范系统3个层面开展研究，实现1个框架、3个方法、1个系统等五大研究内容。具体为：一是，建立面向暗网流量差异性与行为共性的协同量化理论框架，提出异构暗网普适性特征与差异化要素表征、统一安全量化、生态脆弱图构建及推理理论，解决网络结构复杂多样、通信行为动态多变的暗网可抑制性量化评估问题；二是，提出基于凸优化问题求解的流量实时轻量化识别方法，通过构建基于自身相似性关联的小流抽样模型与基于高斯核函数和多模态优化的暗网流量识别与业务分类模型，实现对暗网流量的实时、轻量化精准识别与分类；三是，提出基于行为不变性的多网络全时域连接预测与通连关系绘制方法，在统一安全量化理论的基础上，对跨位点连接进行表示，在动态网络中过滤无关连接后进行多网络全时域连接预测，并绘制通连关系，实现局部观测条件下暗网通连的多点全局关联；四是，提出基于局部观测暗网通连最优化的陷阱节点部署与溯源方法，实现部分可控节点条件下的暗网追踪溯源；五是，研发面向真实暗网场景的实时流量检测与溯源示范应用系统，并在相关执法单位进行落地应用，实现对暗网犯罪的精准治理。并且，详细阐述了协同量化理论构建、轻量化暗网流量识别、连接预测与通连关系绘制、陷阱部署与溯源机理、示范应用系统等五大任务的技术路线。通过本文的基础理论研究、技术应用和系统示范验证，推动暗网治理的理论发展，提升抑制暗网的效率，具有重要的社会与经济效益。关键词：暗网治理;流量检测;行为识别;安全量化;陷阱节点部署709|189|0更新时间：2025-01-17
聚焦国家重点研发计划
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山区河流推移质泥沙监测技术研究进展 AI导读
“在山区河流推移质监测领域，专家全面整理了监测技术研究进展，指出了未来研究重点和亟待解决的科技问题。”摘要：受推移质监测技术的限制，高精度瞬时监测和分析天然山区河流的推移质输移特征变化存在困难，形成技术瓶颈。全球气候变化导致河流水沙变化巨大，加剧了中国的山区河流保护与治理事业的挑战。本文按照直接监测和间接监测分类对近年国内外推移质监测技术研究进展进行了全面整理。直接监测法包括了器测法和坑测法，其中器测法发展较为成熟，但直接监测法在高洪条件下的可操作性及安全性问题仍然突出。间接监测法可连续、长期地记录包含河床变化、推移质输移等信号，主要分为主动监测法和被动监测法，其中被动监测法又分为接触与非接触式，包括了推移质击板/柱/管、地震检波器、水听器等。但间接监测法传感器所记录的信号通常非常复杂，对信号的有效解译及量化标定关系成为该类研究的热点及难点。据此，本文指出了原型观测站点的建设、多源信号监测技术的融合、流域推移质泥沙监测装备体系的构建是未来研究的重点和亟待解决的科技问题。关键词：山区河流;推移质泥沙;监测技术;研究进展219|293|0更新时间：2025-01-17 -
漂浮植被作用下河道水流流速沿程变化研究 AI导读
“科技媒体新闻记者报道：专家基于指数衰减函数，建立了漂浮植被区水流流速沿程分布预测方法，并联立水流连续方程，提出了无植被区流速沿程分布预测方法，为河道水环境治理与生态修复提供技术支撑。”摘要：漂浮植被常见于明渠河道水面。漂浮植被可改变河道水流流速，影响植被吸收营养物效率。本文将漂浮植被作用下的明渠河道沿垂向划分为漂浮植被区和无植被区。在植被阻力作用下，水流进入漂浮植被区后不断调整，流速不断降低，直至水流充分发展后，水流流速稳定不变。将漂浮植被区的水流调整长度定义为漂浮植被前端至水流充分发展处的长度。基于指数衰减函数，建立了漂浮植被区水流流速沿程分布预测方法；在此基础上，联立水流连续方程，提出了漂浮植被下方无植被区的水流流速沿程分布预测方法。所提计算模型结构简单、易于应用，所有输入参数可由水流和植被条件确定。采用已有的试验资料检验计算模型，发现本文模型能够准确预测漂浮植被区和无植被区的流速沿程分布。研究可为河道水环境治理与生态修复提供技术支撑。关键词：漂浮植被;流速分布;预测模型;营养物去除161|206|0更新时间：2025-01-17 -
植被影响下的弯曲分汊河道水沙特性 AI导读
“最新研究揭示了植被对弯曲分汊河道冲刷与再造过程中水流和泥沙输移特性的影响，为河道整治和生态修复提供理论支持。”摘要：弯曲分汊河道由于其特殊的地形和复杂的水沙运动特性，对河势稳定、防洪、航运及沿岸经济发展都有着深远的影响。植被作为河流生态系统的组成部分，对河床演变形态具有重要影响，且植被往往分布在弯曲分汊河道的凸岸淤积段或洲滩。本文基于物理模型试验，开展系列不同来流及不同植被密度影响下的弯曲分汊河道动床非恒定流概化试验，分析植被影响下弯曲分汊河道冲刷与再造过程中的水流和泥沙的输移特性。结果表明：非恒定过程条件下，左汊分流比受植被影响较为显著，且随着支汊植被密度的增加呈现增大的趋势；分流比对右汊有无植被布设较为敏感，但植被布设密度的大小对分流比影响较小。对于推移质输移，支汊植被的存在增大了弯曲分汊河段推移质的输沙率和输沙级配，随着右汊植被覆盖密度的增加，推移质输沙率峰值有所增大，同时推移质输沙波动亦增大，流量较大时波动性表现更为显著。汊道相互影响量化参数的变化表明弯曲分汊河道再造过程中汊道间的影响随着支汊植被密度的增加呈现出较大的增加幅度。研究成果一定程度上可为相关的河道整治、河流生态修复等提供理论支持。关键词：弯曲分汊河道;植被影响;水流特性;推移质输移;非恒定流117|172|0更新时间：2025-01-17 - “黄河多沙粗沙区重要支流来沙变化研究取得进展，分析了产沙输沙变化的多时空属性特征，为调控治理黄河水沙灾害提供思路。”摘要：巨大的来沙量是造成黄河水沙灾害的重要原因。近年来，黄河及其主要支流实测输沙量明显减少，但产沙输沙的多时空尺度特征仍不明确。以多沙粗沙区的重要支流皇甫川和窟野河为例，利用现代水文资料和碎屑锆石物源结合的方法，分析产沙输沙变化的多时空属性特征。通过统计检验方法对实测水文资料进行分析，发现年径流量和年输沙量均呈显著的减小趋势，其中：皇甫川径流、输沙序列的突变点发生在1978年和1998年，且均发生明显减小；窟野河径流的突变点发生在1979年、1997年和2011年，前两个突变点明显减小，最后一个突变点明显增加，而输沙的突变点发生在1979年和1997年，均明显减小。对皇甫川和窟野河现代河流沉积物（2020年）和几千年前的河流阶地沉积物分别进行了碎屑锆石测试分析，得出两条河流的泥沙主要由黄土和基岩组成，而现代河流泥沙中黄土的贡献率比阶地更大。造成这种输沙量急剧减小、黄土比例增加现象的原因是人类扰动加速了黄土侵蚀，但流域地表水和地下水资源的开采及水土保持措施减少了水量，使得泥沙的输移比减小，大量从坡面上侵蚀的黄土沉积在沟道之中，没有被输送到流域的出口，为极端天气下的来沙提供了物源。本文采用现代尺度的水文观测资料分析与地质沉积学的方法，结合不同尺度的方法，对黄河多沙粗沙区重要支流的来沙变化进行分析，可为调控治理黄河水沙灾害的相关研究提供一定的思路。关键词：黄河;径流量;输沙量;碎屑锆石物源119|97|0更新时间：2025-01-17
- “在河道植被区悬沙沉积研究领域，专家提出了基于随机位移方法的计算模型，为预测河道植被区悬沙沉积沿程分布提供解决方案。”摘要：天然河道中，水生植被影响水流特性与悬沙输移规律，使得河道植被区的悬沙沉积分布相比于无植被区更加复杂，模拟难度更高。为探究河道植被区悬沙沉积分布，本文将改进边界条件后的随机位移模型引入植被作用下的水沙输移研究，融合真实形态植被对水流特性的影响，提出了适用于真实形态植被（以芦苇为例）下的悬沙沉积分布计算模型。为验证计算模型的准确性，本文选用具有真实外形的仿真芦苇开展水槽试验，详细测量了不同泥沙粒径、水流条件和植被密度下的芦苇区悬沙沉积沿程分布。试验结果发现：泥沙粒径、上游平均流速和植被密度均影响河道芦苇区的悬沙沉积分布，其中，对植被区前端的悬沙沉积量影响尤为显著。植被区泥沙补给是否受限会导致悬沙沉积呈现两种截然不同的分布。本文提出的数值计算模型可较好地模拟泥沙补给不受限条件下河道植被区的悬沙沉积分布，模拟结果与试验结果的量级和变化趋势均吻合较好；但该模型不能捕捉泥沙补给受限条件下植被区的悬沙沉积分布。综上，本文提出的基于随机位移方法的计算模型可较准确地预测河道植被区的悬沙沉积沿程分布，但仅适用于植被区泥沙补给不受限的情况。关键词：河道植被区;随机位移模型;仿真芦苇;悬沙沉积分布135|123|0更新时间：2025-01-17
山区河流变化科学
- “在水下定位领域，专家提出了LDIABC算法，有效提升了节点定位精度，为水下定位研究开辟了新方向。”摘要：水下节点定位时通常采用距离估算法，在节点之间利用点到点的距离来估计或基于角度估计来完成节点定位。然而，这种算法存在较大的定位误差。为了提升定位的精确度，引入了人工蜂群（ABC）优化算法，该算法通过将节点定位结果优化问题转化为对节点目标函数的优化问题，有效地提高了水下节点的定位精度。尽管如此，ABC算法在迭代过程中仍存在收敛速度慢、易陷入局部最优的问题。针对这些问题，提出了一种通过Logistic混沌映射与差分进化改进的人工蜂群优化水下定位算法（improved artificial bee colony optimization underwater localization algorithm by Logistic chaos mapping and differential evolution，LDIABC）。首先，在算法种群初始化阶段，引入了Logistic混沌映射，利用该映射函数产生的混沌序列代替随机数生成器，从而使种群在初始化分布时蜜源位置更均匀，并从理论上证明了Logistic混沌序列的互异性，从而避免由于种群分布过于密集导致算法在迭代过程中陷入局部最优；其次，提出了适应度方差这一标准来验证在算法迭代过程中未陷入局部最优，进一步证明其有效性；然后，在引领蜂搜索阶段，基于差分进化的变异策略，提出了权重因子改进引领蜂邻域搜索方式，提高了引领蜂的全局搜索效率，加快了算法的收敛速度。仿真实验表明，LDIABC算法能够有效避免传统ABC算法收敛速度慢和易陷入局部最优的问题。相较于Tent-IABC算法、ELOABC算法、CODEGWO算法以及SAPSO算法，LDIABC算法在收敛速度和节点定位成功率上均有显著提升，并且优化定位精度分别提升了6.36%、13.33%、14.16%和16.88%。这些结果证明LDIABC算法能够有效提升水下节点定位精度，具有良好的优化效果。关键词：人工蜂群优化;水下定位;Logistic混沌映射;适应度方差;权重因子62|55|0更新时间：2025-01-17
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基于多通道特征融合的人体动作识别方法 AI导读
“在基于WiFi的人体动作识别领域，专家提出了一种新的动作识别方法，有效提高了识别精度，为该领域研究提供了新方向。”摘要：现阶段，深度学习已在基于WiFi的人体动作识别领域得到广泛应用且取得显著成果。然而，在利用多输入、多输出（MIMO）系统强大的空间分集特性进行动作识别时，受多径效应影响，获得信道状态信息（CSI）存在对相同动作的特征描述存在差异、不同动作的特征描述存在类似、特征提取不完整和动作分类复杂的问题。为解决上述问题，本文提出一种基于双重注意力机制和多通道、多尺度的时间卷积网络的动作识别方法。首先，根据MIMO系统的空间分集特性，构建多通道信息提取模型，从各个天线接收到的信道中提取出有关动作的特性信息。然后，设计多尺度的统合机制，强化同一动作在不同通道接收数据的表征，通过整合不同尺度的动作特征，增强对动作的表征能力。再次，采用特征图融合注意力机制和特征通道注意力机制对各通道的动作特征进行聚合。注意力机制能有效地找出对最终动作识别有重要贡献的特征，使模型可以更好地进行特征聚焦。与此同时，将时间卷积网络应用于特征处理过程，使不同时间步的动作特征间的长期依赖关系得以维持，增加对复杂和连续动作的识别能力。最终，利用全局平均池化层（GAP）将各通道的特征图与动作分类器进行连接，以便多通道的动作特性能有效聚合在一起，进一步提高动作识别的精度。本文提出的模型在公共数据集7种动作测试中，实现98.72%的平均准确率。同时在自行搭建的实验室、教室和走廊等真实环境下进行测试时，10种不同的动作分别获得97.94%、97.28%和95.66%的识别准确率。实验结果充分证明了本文所提出的基于WiFi的人体动作识别模型在不同环境的有效性和优越性。关键词：动作识别;深度学习;信道状态信息;TCN;注意力140|176|0更新时间：2025-01-17 - “在教育研究领域，同行互评面临批改大规模主观题作业的挑战。研究人员基于概率图模型，结合学生评分偏差，提出RPG6和RPG7模型，有效提升了作业真实分数的估计准确性。”摘要：随着大量中文MOOC平台的兴起，批改大规模学生提交的主观题作业成为教育研究领域亟待解决的问题。同行互评要求学生作为同行评价者来批改同伴的作业，是解决该挑战问题的主流方法。近年来，研究人员基于概率图模型对同行评价者的评分可靠性和偏见建模，有效提升了基于同行评价打分估计主观题作业真实分数的准确性。然而，现有概率图模型只考虑学生在本次作业上的得分对其评分可靠性的影响，未对可以直接衡量评价者评分可靠性的学生评分偏差进行建模，存在局限性。鉴于此，本文结合教师抽查的方式，基于学生评分偏差对评价者评价能力进行有效量化，并以此为基础提出两种新颖的同行互评概率图模型，即RPG6 （reliability-aware peer grading 6）和RPG7 （reliability-aware peer grading 7）。这两个模型在现有概率图模型的基础上，在学生的评分可靠性建模中添加了基于评分偏差感知的学生评价能力，以提高模型对作业真实分数的估计准确性。真实课堂实验表明，本文提出的RPG6和RPG7模型在同行互评活动中对作业真实分数的估计更为准确，比现有最好技术在均方根误差方面平均降低了11.75%。关键词：同行互评;概率图模型;真实分数估计;评分偏差;评价能力;抽查115|115|0更新时间：2025-01-17
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基于异构数据的患者术后非计划内再入院预测 AI导读
“在医疗质量领域，专家提出了基于CTFN异构数据融合方法，结合患者出院小结文本与横断面数据预测再入院风险，为医院风险管理提供解决方案。”摘要：非计划内再入院是医院风险管理的重要信号，也是医疗质量的重要指标。目前，再入院预测已经成为医疗系统的一项重要任务，大量学者结合机器学习技术提出非常多有效的预测方法，但大多仅以单一结构数据为研究对象或仅使用串联方法融合异构数据。前者未能充分利用电子病历中丰富的数据与信息，后者则未能更好地融合异构数据的信息。基于上述问题，本文提出了一种基于CTFN异构数据融合方法，结合患者出院小结文本与住院期间产生的横断面数据预测患者再入院风险。预测模型的构建分为3个步骤。首先，利用RoBerta模型提取患者出院小结中的特征信息并得到表征矩阵；其次，使用CNN模型学习患者横断面特征信息，得到表征矩阵；最后，通过CTFN方法融合两个表征矩阵，得到异构数据的表征矩阵并通过线性层分类器得到最后的预测结果。CTFN融合方法利用张量外积融合多个单模态表征矩阵，并增加CNN模型及残差结构设计加强异构数据模态内与模态间的信息学习。根据某公立医院的临床数据对上述方法进行验证，实验结果表明其表现出色，其中，召回率达到了76.1%，ROC曲线下面积达到了71.5%，均高于所对比的基线模型。证实了异构数据能提升分类器预测效果，且CTFN融合方法能够更好地融合异构数据间的信息，进一步提升分类器预测效果。关键词：异构数据;深度学习;张量融合;再入院;卷积网络;残差结构102|177|0更新时间：2025-01-17 -
基于细节特征提取融合的中国山水画风格迁移 AI导读
“在图像处理领域，研究者提出了SSTR网络，有效解决了中国山水画风格迁移中的图像质量低和细节特征丢失问题，为图像生成任务提供了新方案。”摘要：中国山水画风格迁移的目标是在保持原有山水真实场景图像内容的前提下，引入传统中国画作特征，以生成具有中国山水画艺术特征的图像。近年，由于深度学习的快速发展，卷积神经网络（CNN）和对抗生成网络（GAN）几乎主导了包括风格迁移在内的大部分图像生成任务，但也存在一些问题，如真实场景在风格迁移过程中易丢失语义，GAN网络训练出现模型坍塌，CNN风格迁移方法出现棋盘效应等。视觉Transformer模型为图像处理任务提供了新的解决方案，但训练需大量数据且计算复杂。为了解决生成中国画过程中由上述因素引起的图像质量低及细节特征丢失等问题，本文提出一种能基于细节特征提取融合的中国山水画风格迁移网络，即SSTR（swin style transfer transformer）。该网络在StyTr2网络的基础上，引入了Swin–Transformer模型，利用视觉Transformer的强语义性保留山水场景的特征；同时利用Swin–Transformer模型的分层体系结构及滑窗操作计算注意力机制，提取更多的山水画艺术风格细节，同时降低模型训练复杂度；最后，引入一个CNN解码器细化生成目标图像。本文利用公开视觉数据集COCO 2014与公开山水画数据集进行训练、验证与测试，并将结果与基线方法进行比较。结果表明，SSTR在处理中国山水画风格迁移任务中，风格损失和内容损失分别为1.35和1.88，在风格损失上优于StyTr2，表现出了优异的特征提取能力和图像生成能力。关键词：计算机视觉;风格迁移;视觉Transformer模型;Swin–Transformer模型;中国画;孪生编码器73|42|0更新时间：2025-01-17
智能交叉科学与工程
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基于物理模型试验的库岸散粒体滑坡涌浪特性 AI导读
“在地质和工程领域，专家通过三维物理模型试验，揭示了库岸滑坡涌浪的传播规律，为滑坡涌浪灾害防治提供科学依据。”摘要：滑坡涌浪灾害具有历时短、地形条件复杂、规模大的特点，是国内外研究的重要地质和工程问题之一。本文以库岸滑坡失稳入水涌浪过程为研究对象，考虑水上滑坡与淹没滑坡两种情景，设计并开展散粒体滑坡涌浪3维物理模型试验，量测滑坡入水运动堆积过程及涌浪产生、传播过程特征，并进一步分析沿滑坡运动方向传播的离岸波与沿河道上下游传播的侧向波波幅、传播规律特性等。结果表明：当滑坡从淹没工况到水上工况时，涌浪波幅最大值特征逐渐从波峰小于波谷转向波峰大于波谷；沿滑坡运动方向产生的涌浪波幅大于沿库岸传播的涌浪波幅，侧向波传播过程中波幅高度衰减程度小于离岸波；进一步分析发现，涌浪沿河道上下游传播时，侧向波最大浪高为其首浪高度的2.5倍；散粒体滑坡涌浪最大高度与散粒体质量成正相关，与散粒体初始淹没率成负相关；受滑坡体入水时相对厚度的影响，涌浪最大高度与入水高差成负相关；在此基础上，利用无量纲分析方法与多元非线性回归方法，推导出散粒体滑坡涌浪最大高度经验公式，并采用提出的经验公式对三峡库区巫山红岩子滑坡与加拿大切哈利斯湖滑坡涌浪案例最大浪高进行计算分析，验证该公式具有较好的适用性和准确性。关键词：滑坡涌浪;散粒体;物理模型试验;传播特性;涌浪最大高度;经验公式92|168|0更新时间：2025-01-17 - “在滑坡涌浪灾害应急决策领域，专家提出了基于改进SPH的流固耦合分析模型，有效分析涌浪对大坝结构冲击响应规律，为大坝设计施工及灾害防控提供重要参考。”摘要：合理的模拟方法对滑坡涌浪灾害应急决策的制定至关重要，本文提出一种基于改进光滑粒子流体动力学方法（SPH）的流固耦合分析模型。该模型采用弹簧–阻尼的形式处理伸缩变形体的流固耦合计算，有效地解决了复杂流体现象与大变形体的耦合及粒子相互穿透的问题，从而分析滑坡涌浪对大坝结构冲击响应规律。结果表明：当滑坡产生的涌浪波到达大坝结构时，坝体不仅受到孤立波的影响，还会受到破碎波前段波和破碎波段波的影响，破碎波前段波对大坝稳定性的影响尤其显著，其影响力为孤立波的10～12倍；随着滑坡与大坝距离的增加，在一定距离范围内滑坡涌浪对大坝结构稳定性的影响显著，同时涌浪冲击角度的增加会导致作用于大坝的波压下降，冲击角度在0～30°时波压最大，超过30°时其影响力开始减小；改进SPH方法的计算结果与试验结果一致性较好，能够很好地再现滑坡—崩塌破碎—涌浪—大坝结构大变形的整个灾害链过程，不仅能模拟大坝在冲击波下的大变形行为，也能模拟大坝动态响应的衰减行为。研究结果为大坝结构设计、施工及灾害应急防控提供了重要的参考价值。关键词：大坝;SPH方法;弹簧–阻尼模型;滑坡涌浪;冲击响应116|311|0更新时间：2025-01-17
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动水头作用下花岗岩风化土内部侵蚀试验研究 AI导读
“最新研究揭示了花岗岩风化土内部侵蚀特性，为边坡失稳预测提供理论依据。”摘要：风化土作为花岗岩二元结构边坡的主要物源，厘清其内部侵蚀特性是开展该类边坡破坏模式与促滑机理研究的基础。地下水渗流作用下花岗岩风化土的内部侵蚀包括细颗粒迁移、淤塞等过程，本文设计制作侧向渗透模型，开展不同动水头与坡度条件下花岗岩风化土的侧向渗流试验，并结合精细化数值模拟研究内部侵蚀发展特征与细颗粒的运移规律。结果表明：花岗岩风化土的内部侵蚀是渐进发展的过程，倾斜角度越陡、水头变化幅度越大，则土体内部侵蚀越强烈，细颗粒的流失量就越大；风化土流失的细颗粒与软弱带土层的矿物组分基本一致，表明差异风化界面的软弱带是渗流作用下花岗岩风化土中细颗粒迁移沉积形成；细颗粒迁移导致的土体颗粒粗化、细颗粒沉积导致的基覆界面软化是花岗岩二元结构边坡失稳的主要原因。厘清花岗岩风化土内部侵蚀的作用机制，研究结果可为花岗岩边坡失稳预测与防灾减灾提供理论依据。关键词：模型试验;花岗岩风化土;动水头;内部侵蚀100|163|0更新时间：2025-01-17
滑坡堰塞湖灾害机理与防控
- “在乡村住宅建筑领域，专家建立了螺栓连接装配式墙板结构体系的抗震设计方法，验证了其优越的抗震性能，为该结构体系的推广奠定了理论基础。”摘要：螺栓连接装配式墙板结构体系具有建造快速、施工便捷、连接可靠、可拆卸和可修复等优势，适合低多层乡村住宅建筑，近年来工程应用逐渐增多。该体系预制墙板之间采用离散的干式螺栓连接，受力时接缝处产生滑移变形，与传统的现浇剪力墙结构或湿法连接的剪力墙结构存在本质区别，为了分析结构体系的整体性，建立适合该结构体系的“非等同现浇”的抗震设计方法具有重要意义。本文结合已进行的螺栓连接节点轴向拉伸试验和剪切试验，提出螺栓连接节点拉伸和剪切的本构模型。在此基础上，将单个螺栓连接节点简化为3个平动自由度（x、y、z）的非线性弹簧，模拟连接节点的力学行为，建立简化计算模型。借助螺栓连接预制墙板的拟静力试验结果验证了螺栓连接节点简化模型的有效性，显示可用于分析结构体系的抗震性能。基于节点简化模型，依托Midas Gen软件，提出了螺栓连接装配式墙板结构体系的建模方法。以实际工程为例，建立了该结构的设计模型，并进行在小震、中震作用下的弹性分析及大震作用下的弹塑性时程分析。结果表明：在各地震工况下，螺栓连接装配式墙板结构体系侧向位移较小，层间位移角分别小于弹性位移角限值的1/1200和弹塑性层间位移角限值的1/120，符合规范要求，螺栓连接节点承载力满足抗震需求，墙板角部混凝土没有被压溃，说明螺栓连接装配式墙板结构体系抗震性能优越。研究成果可为螺栓连接装配式墙板结构体系的工程建设提供设计依据，为该新型结构体系的推广奠定理论基础。关键词：装配式混凝土墙板结构;螺栓连接;本构模型;体系建模方法;抗震设计125|360|0更新时间：2025-01-17
- “在建筑领域，研究了现浇与套筒连接方式对陶粒混凝土复合墙板节点抗震性能的影响，发现套筒连接方式有效，整体工作性能良好。”摘要：装配式建筑的关键问题是连接，因此，为了解现浇与套筒不同连接方式对陶粒混凝土复合墙板节点抗震性能的影响规律，本文设计了3个现浇构件和1个装配式套筒连接构件。此类构件保温隔热性能良好，解决了外墙保温板易脱落问题。通过低周反复试验分别研究了构件的破坏模式、滞回及骨架曲线、承载能力、刚度、耗能、残余变形等抗震性能。结果表明：两类构件的破坏区域主要发生在翼缘板和腹板上，尤其是在腹板脚部的混凝土被拉裂或压碎，钢筋被拉长或压弯；构件的节点核心区相对完好，符合“强节点，弱构件”设计要求，破坏模式均属于弯剪破坏。装配式套筒连接构件的正负向峰值荷载与现浇构件相比分别提升了12.71%和4.95%，承载力表现相对良好。套筒连接构件的整体刚度曲线高于现浇构件，初始刚度与现浇构件相比提高了7.53%，抗侧刚度明显加强。套筒连接方式在加载后期能较好地减小墙板构件的残余变形，可恢复性能好；两类构件的强度退化曲线较接近，强度变化相对稳定；套筒连接构件和现浇构件的强度退化系数及曲线发展趋势相似，两类构件基本能等同。因此，陶粒混凝土复合墙板节点采用套筒连接方式有效，整体工作性能良好，可为此类构件在实际工程中的应用提供参考。关键词：低周反复试验;装配式;抗震性能;墙板节点;套筒连接71|84|0更新时间：2025-01-17
- “在建筑节能领域，专家提出了预制混凝土夹心墙板轴心受压承载力计算公式，准确预测螺栓连接墙板的轴向承载力，为墙体节能效率提升提供解决方案。”摘要：预制混凝土墙板结合夹心保温技术可大幅提升墙体的保温隔热性，提高建造速度和节能效率。本文设计了螺栓钢板拼接预制混凝土夹心墙板试件，开展试件的轴向压力荷载试验，研究其轴压性能，提出了考虑螺栓钢板拼接影响下的墙板轴心受压极限承载力计算公式。试验结果表明：夹心墙板破坏模式主要为螺栓钢板节点上方以及墙趾两端混凝土的压溃，混凝土面板与夹心保温层在墙体底部轻微分层，墙体侧面出现较大竖向裂缝。将试件的试验轴向荷载承载力与本文提出的公式及现有的公式进行了对比，结果表明：国内现有公式计算值与试验值的差值百分比为5%，国外现有计算公式与试验值的差值百分比为45.7%～77.2%，然而本文提出的公式与试验值差值百分比仅为0.4%。国外现有的公式非常保守，本文提出的公式能够准确预测此种螺栓连接墙板的轴向承载力。在试验研究基础上，考虑了长细比、墙体厚度、连接件布置、混凝土边肋等参数，进一步建立有限元模型验证本文提出的公式。分析结果表明：数值模型的计算结果与本文提出的计算公式误差在–8.05%～2.65%之内，国内现有公式和国外现有公式与计算值误差分别在–2.25%～8.58%和41.61%～78.41%范围内，本文公式预测结果较为准确。最后，分析了各个参数对螺栓钢板拼接预制混凝土夹心墙板轴向承载能力的影响，发现墙板的配筋率对极限承载力无明显影响；合理布置GFRP连接件、设置竖向混凝土肋、减小墙板长细比和增加混凝土板厚度可以提高墙体承载性能。关键词：预制混凝土夹心墙体;螺栓钢板连接;轴压性能;有限元分析;承载力计算公式112|194|0更新时间：2025-01-17
装配式乡村住宅
- “据最新报道，专家研究液氮压裂技术对高温煤层气储层的影响，发现液氮冷却导致煤样力学性能劣化，为深部高温煤层液氮压裂设计提供理论参考。”摘要：采用压裂技术提升煤层气储层渗透性是强化煤层气开发的重要途径。对于深部高温煤层气储层，液氮压裂技术通过在煤层中注入低温液氮形成显著热应力，基于冷冲击作用可实现对煤层气储层的致裂增渗。为研究液氮作用对高温煤岩的力学特性及损伤破裂特征的影响机制，对加热至不同温度条件下的煤样进行液氮冷却处理，通过波速测试和巴西劈裂测试，研究液氮对高温煤样波速、强度、声发射和裂纹演化等特征及破裂模式的影响机制。结果表明：高温煤样在液氮冷却作用后，力学性能出现了显著劣化，P波波速降低，超声频率分化严重，主频由51.10 kHz降至40.88 kHz。煤样逐渐由脆性破坏向延性破坏转变，巴西劈裂模量和脆性指数降幅最高分别为67%和75%。在巴西劈裂荷载下，煤样内部声发射信号均表现为低RA值、高AF值；煤样内部破坏形式主要为拉伸破坏，其次为剪切破坏。随着煤样初始温度的增加，煤样断裂面上形成多个起伏区域，3维形貌扫描的最大波峰与最大波谷高度差最高可达37.60 mm。液氮冷却诱导的微裂隙交叉扩展形成复杂的裂纹网络，进而导致局部失效区域的形成和煤样断裂面复杂化。表观裂纹分形维数在初始加热温度为100 ℃时达到最大值，由初始20 ℃时的0.50增加到1.83。研究结果可为深部高温煤层液氮压裂设计提供理论参考。关键词：液氮;煤岩;热应力;巴西劈裂;损伤66|145|0更新时间：2025-01-17
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浸水煤体单轴压缩能量破坏机理及层理效应 AI导读
“煤矿地下水库煤柱坝体浸水灾变力学响应研究取得新进展，揭示了煤体单轴压缩能量演化特性的层理效应，为煤柱坝体设计优化及安全控制提供参考和依据。”摘要：煤矿地下水库煤柱坝体存在显著的浸水渐进灾变力学响应，揭示浸水煤体单轴压缩能量演化特性的层理效应对煤柱坝体设计优化及安全控制具有重要意义。采用岩石多轴加载力学试验系统TEST 60，开展垂直及平行两种层理在不同浸水时间（0、2、4、16 d）下煤样的单轴压缩试验，获取浸水煤样单轴压缩全应力–应变曲线及物理力学参数，探究煤样单轴压缩加载全过程能量演化特征，分析不同层理浸水煤样单轴压缩能量演化机理。结果表明：1）长时间浸水后，垂直层理和平行层理煤样均发生了明显的水软化，抗压强度明显变小，且各能量指标均较未浸水时有明显降低；浸水16 d的平行层理、垂直层理煤样峰值应力处对应的总能量分别为未浸水时的56%、53%。2）浸水4 d内，平行层理煤样受水软化作用的影响不显著；垂直层理煤样的抗压强度先增加后降低，弹性能变化趋势与抗压强度保持一致，总能量、耗散能随着浸水时间的增加逐渐降低。3）相同浸水时间下，垂直层理煤样的强度及变形破坏过程中的各能量指标均高于平行层理煤样；未浸水垂直层理煤样的峰值总能量约为平行层理的2倍。4）由于不同层理方向煤样的吸水能力及其破坏面与层理面的关系有差异，导致在短时间浸水作用后不同层理煤样单轴压缩能量演化存在差异。研究结果丰富了已有对浸水煤体受载破坏过程能量演化规律的认识，为指导煤矿地下水库的安全建设与稳定运行提供参考和依据。关键词：浸水时间;层理;煤样;单轴压缩;能量演化120|232|0更新时间：2025-01-17
深地科学与工程
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基于流的文本风格迁移模型 AI导读
“在文本风格迁移领域，研究人员提出了基于流模型的新方法，有效改善了内容保留问题，并降低了内容与风格的不匹配度。”摘要：近年来文本风格迁移（TST）任务受到了研究人员的广泛重视。现有研究使用变分自编码器、生成对抗网络等方法，先从输入文本中提取与风格属性无关的内容表示，再通过添加约束条件或结合风格嵌入向量的方式使解码器生成目标风格文本。已有的方法在情感迁移、形式迁移等任务上都取得了良好的进展，有效地提高了非平行数据集下文本风格迁移的准确度，但仍存在迁移后文本的内容和风格之间不匹配、迁移后原核心语义难以保留等问题。本文提出了一种基于流模型的文本风格迁移方法。该方法将文本进行初步编码后，提出利用神经样条流构造一系列可逆映射。通过流的正向过程将序列从原有隐状态编码空间整体映射到潜在分布，在此分布下将序列通过仿射耦合变换修改其风格特征，再将重组序列通过流模型的逆过程重新映射回初始隐状态编码空间。最后，通过初始隐状态序列和重组隐状态序列联合训练解码器以生成目标文本。基于流模型所构建的转换函数为可逆函数，因此，在转换隐状态时不会损失原有的分布信息，从而改善了TST任务过程中文本内容保留的问题。同时，由于训练解码器的重组隐状态序列由初始隐状态序列变化而来，故降低了TST任务迁移后内容和风格的不匹配度。此外，本文还提出了新的内容保留度评价指标，同时考虑迁移准确与内容保留，综合评判模型的整体效果。在迁移任务常用数据集上的实验结果证明，本文提出的方法在保证较高风格迁移准确率的同时，在内容保留度上取得了较好的效果，在整体性能上展现了一定程度的优势。关键词：文本生成;文本风格迁移;神经网络;神经样条流150|224|0更新时间：2025-01-17 - “在物流行业，无人机技术应用广泛，但通信安全面临挑战。专家提出了一种基于无证书密钥体系的群组认证密钥协商协议，有效保障了无人机网络通信中的身份认证及数据隐私。”摘要：随着无人机技术在物流行业等场景下的应用越来越广泛，在一些需要多无人机协同工作的场景下无人机之间需要对收集的数据进行交换，使用对称密钥进行加密和解密操作时，由于网络的通信环境是开放的，极易遭到第三方的窃听，通信前无人机协商的会话密钥也容易遭到泄露。因此，本文面向无人机网络通信中的身份认证及数据隐私需求，提出一种基于无证书密钥体系的群组认证密钥协商协议。本文协议将无人机群组分为一个高算力的中心节点和多个低算力的节点，以降低通信开销及计算开销。协议共分为注册、协商、加入/退出3个阶段。注册阶段会为每个节点生成密钥对；协商阶段进行会话密钥的计算，群组中高算力中心节点是中枢节点，承担大部分的计算与通信任务，所有节点在注册阶段计算好密钥对后，只需进行高算力的中心节点与低算力节点的两轮交互即可完成密钥协商；此外，在有无人机退出或加入群组的情况下，该协议支持无人机单元及群组密钥的动态变更。 本文对所提协议进行了安全性分析并在eCK模型下进行了安全证明，分析结果表明，该协议满足不可否认性、前后向保密性以及抗公钥替换攻击。在模拟实验中与同类型协议进行了计算开销和通信开销的对比，实验结果表明，该协议具有较低的计算开销和通信开销。由于该协议不基于双线性配对构造，所以更适合轻量化的无人机通信场景。关键词：无人机;无证书公钥体系;身份认证;群密钥协商;椭圆曲线加密62|65|0更新时间：2025-01-17
网络空间安全
- “在环境治理领域，研究人员利用金属有机框架模板配体交换策略，构建了Co3S4/PES催化膜反应器，有效提高了过硫酸氢钾活化效率和活性氧物种利用率，为有机污染物降解提供了新方案。”摘要：基于过硫酸氢钾（PMS）的非均相高级氧化工艺（AOPs）在实际应用中一直受到PMS活化效率与活性氧物种（ROS）利用率低下的限制。本文以ZIF-67为前驱体、聚醚砜（PES）多孔膜为基底，采用金属有机框架（MOFs）模板配体交换策略，流动合成构建了Co3S4/PES催化膜反应器（CMR）。通过场发射电子显微镜（FESEM）、X射线衍射（XRD）等方法对催化膜进行了表征。结果显示，平均粒径为23 nm的Co3S4纳米颗粒被原位合成固载在PES膜孔中，负载量为15.9%，并沿膜厚度方向均匀分布。以活化PMS降解典型芳香族有机化合物罗丹明B（RhB）为例，研究了该催化膜的催化性能及反应机理。实验结果表明，浓度为20 mg/L的RhB溶液，在初始溶液pH为7、温度为25 ℃以及膜通量为0.80 mL/(min·cm–2)（对应于停留时间0.68 s）的条件下，Co3S4/PES催化膜具有90%以上的降解率，表观反应速率常数为97.83 min–1，转化频率达到了489.15 L/(min·g–1)，均高出Co3S4粉末传统悬浮间歇处理模式两个数量级，并且Co3S4/PES催化膜能够保持良好的稳定性。膜孔道的分散性有效防止了Co3S4纳米颗粒的聚集，过膜流动反应限域在微纳尺度的膜孔道内，强化了反应物与催化剂之间的质量传递与接触，加快了PMS的活化，从而实现了单线态氧（1O2）的高效生成，并在RhB的快速降解中起主导作用。关键词：催化膜反应器;高级氧化;罗丹明B;过硫酸氢钾;流动反应;ZIF-67;Co3S443|22|0更新时间：2025-01-17
- “在环境修复领域，研究人员开发了电动导排孔隙水技术，有效抑制泥水界面氮磷释放，为氮磷污染沉积物修复提供新途径。”摘要：孔隙水是沉积物和上覆水之间物质交换的重要媒介，污染物可以通过孔隙水对流、扩散等方式向上覆水中迁移，加剧上覆水体的污染。采用自制电动导排孔隙水装置，设置5组对照实验，模拟了导排沉积物孔隙水对氮磷污染沉积物的修复，分析了泥–水界面氮磷释放通量，探讨了不同实验条件对沉积物内源释放与微生物多样性的影响。结果表明：导排孔隙水可以显著抑制泥–水界面氮磷释放，但是氮磷的响应存在差异。通电导排孔隙水后泥–水界面总氮（TN）释放通量总体呈逐步下降趋势，变化范围为–15.698～79.903 mg/(m2·d)，实验进行14 d即可使TN释放通量降低为最大释放通量的10%以内。与对照组相比，仅导排孔隙水可以使泥–水界面氮释放通量减低76.72%，通电后界面释放通量最终降幅可达95.53%以上。泥–水界面总磷（TP）释放通量在实验进行28 d内呈波动变化，其范围为–3.558～4.279 mg/(m2·d)，当实验时间超过70 d以后，除对照组以外，泥–水界面磷释放通量均为负值，最终沉积物从磷的“源”转为“汇”。实验结束后，沉积物中pH值、有机质含量（LOI）没有发生显著变化。导排孔隙水后沉积物中TP降低约1.06%～5.02%。TN含量减少主要发生在阳极，相对于初始状态减少了2.65%～13.63%。电动导排孔隙水对沉积物中微生物α多样性影响较小，在电场作用下沉积物中微生物的Chao1指数、ACE指数略有降低，但在统计学上无显著差异。沉积物中微生物群落组成相似，在门水平上，均以变形菌门（13.41%～24.40%）、拟杆菌门（12.77%～29.71 %）和绿弯菌门（5.01%～18.64%）为主。冗余分析表明，对微生物群落结构影响较大的因素为沉积物pH值、含水率，其次为沉积物LOI和电导率，沉积物中总磷含量的影响最小。研究表明，通过电动导排孔隙水修复氮磷污染沉积物是一种具有应用前景的技术选择。关键词：孔隙水;沉积物;电动修复;释放通量;微生物多样性36|32|0更新时间：2025-01-17
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贵州某酸性矿井涌水的生物氧化治理中试试验 AI导读
“在酸性矿井涌水处理领域，专家提出了细菌氧化—pH分段沉淀—循环沉淀新技术，有效去除铁铝，为环境治理提供新方案。”摘要：酸性矿井涌水（AMD）酸性强、重金属含量高，对其进行妥善处理已然成为亟待解决的重大环境问题之一。然而，目前生物法处理AMD在实际应用和资源化利用方向的研究仍在探索阶段。针对这一现状，本文提出了一种细菌氧化—pH分段沉淀—循环沉淀处理AMD的新技术，在贵州污染源地构建中试装置并进行了半工业试验。结果表明：该酸性矿井涌水中的主要污染因子为铁和铝。温度是影响生物反应器效率的关键因素，反应温度25 ℃相比10 ℃时氧化效率提高了1倍以上。结合运行成本和处理效率得出最佳反应条件为曝气量16 Nm3·h−1、中和pH=5；中试系统对Fe2+和Al3+的去除率均在99%以上，对Fe2+的氧化速率高达410 g·h−1。经微生物分类测序表明，变形菌门在各个时期的门水平中都保持绝对优势，属水平上的铁氧化细菌是生物反应器内的最终优势菌群。经pH分段沉淀—循环沉淀8次后，沉淀渣中铁品位最高可达41.15%，有望作为肥料、水泥、絮凝剂等原材料。本文证实了以氧化菌群为核心高效处理AMD的可行性，同时对各类中试试验参数进行了有益的探讨，可为将来AMD生物治理的规模化工业应用提供可信的依据和参考。关键词：酸性矿山废水;生物氧化治理;资源化利用76|88|0更新时间：2025-01-17
环境工程
- “在近海工程建设领域，研究者利用纳米SiO2改良水泥土，有效提升其力学性能，为沿海工程提供参考。”摘要：近海地区工程建设项目大多受海水腐蚀和动荷载影响，为改善近海地区水泥土基础的力学性能，选取广州某沿海工程黏土制备纳米SiO2改良水泥土试样，利用GDS真（动）三轴仪对改良水泥土进行循环加载试验，探究腐蚀状态下纳米SiO2对水泥土力学性能的影响，分析不同腐蚀天数、不同海盐腐蚀浓度下改良水泥土的动弹性模量及阻尼特性。结果表明：纳米SiO2改良水泥土动弹性模量随海盐腐蚀溶液浓度增大逐渐减小，其增长速率随海盐腐蚀时间增长逐渐减弱；与普通水泥土相比，在水泥土中掺入纳米SiO2可明显增大水泥土动弹性模量，提高土体抗腐蚀能力；利用Konder模型得出水泥土动弹性模量倒数与动应变呈良好的线性关系，且纳米SiO2改良水泥土最大动弹性模量Ed0相比于普通水泥土有明显提高；采用Darendeli模型对水泥土动弹性模进行分析，得到纳米SiO2改良前后水泥土动模量比衰减模型，该模型能较好地描述海盐腐蚀环境下水泥土动弹性模量随动应变的变化规律；在海盐腐蚀时间相同的条件下，纳米SiO2改良水泥土滞回圈面积S、阻尼比λ随海盐腐蚀溶液浓度增加不断增大，且均小于普通水泥土，水泥土经纳米SiO2改良后，阻尼比λ的增长速率及增长量明显减小。在沿海腐蚀环境下，纳米SiO2可有效提高水泥土力学性能，探究如何改良水泥土动力特性可为实际工程建设提供有效参考。关键词：海盐腐蚀溶液;水泥土;纳米SiO2;动三轴试验;动弹性模量;阻尼比104|124|0更新时间：2025-01-17
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联络巷防水密闭墙稳定性评价与位置优化研究 AI导读
“在煤矿安全领域，专家通过理论分析和数值模拟，确定了联络巷防水密闭墙的最大安全水头高度，为矿井防水密闭墙稳定性评估与位置优化提供理论基础。”摘要：联络巷防水密闭墙受两次采动的影响，其稳定性关系到相邻工作面的安全回采。针对联络巷防水密闭墙稳定性难以确定这一关键问题，以察哈素煤矿联络巷防水密闭墙为例，采用理论分析，计算分析了不受采动影响下防水密闭墙承受的最大安全水头高度，阐明了防水密闭墙与煤岩柱易失稳的结构弱面；采用数值模拟，分析了一次、两次采动和不同水头高度（6.0、9.0、12.0和15.0 m）下防水密闭墙的受力状态、位移情况以及接触面滑移状态。基于结构弱面分析，采用自主研发的井下采空区防水密闭墙应力、位移监测系统，对密闭墙测点进行了合理布设和监测，最终确定了采动和水压作用下防水密闭墙的最大安全水头高度。在此基础上，对3–1工作面开采侧向支承压力分布规律进行了实测，并对防水密闭墙的位置进行了优化。结果表明：不考虑采动影响，防水密闭墙的最大安全水头高度为12.4 m，防水密闭墙体顶底角以及与煤柱相嵌的接触面为结构弱面，易发生破坏；采动对防水密闭墙有一定的损伤，水压作用加剧了密闭墙与煤柱接触面间的滑移；采动和水压作用下防水密闭墙所能承受的最大水头高度为9.0 m，警戒水位线的水头高度为7.2 m；工作面侧向压力峰值区约在10.5～12.5 m处，建议防水密闭墙布置在距离采空区侧大于15.0～20.0 m，以避开支承压力峰值。研究结果可为类似矿井防水密闭墙的稳定性评估与位置优化提供理论基础与应用参考。关键词：矿井水害;联络巷防水密闭墙;抗水压能力;侧向支承压力;位置优化77|211|0更新时间：2025-01-17 - “在地下工程领域，专家通过模拟试验和数值模型，揭示了天然破裂砂岩强度特性与冲击方向的关联，为保障工程结构稳定提供新思路。”摘要：研究冲击方向影响下“天然”破裂砂岩强度特性保障地下工程结构的长效稳定具有重要意义。首先通过双轴压缩模拟试验获取“天然”分布的裂隙，并分析不同围压下裂隙的分布特征；然后，对“天然”分布裂隙进行提取，对其整体旋转0、90°、180°及270°并移植至SHPB（split hopkinson pressure bar）颗粒流数值模型；最后，通过模拟动力加载研究“天然”破裂砂岩的冲击强度与双轴压缩强度、裂隙分布信息、冲击方向等因素之间的对应关系。结果显示：1）当双轴压缩围压较低时，试件滑移面相对清晰；随着围压的增加，滑移面的识别难度加大。2）随着双轴压缩轴压水平及围压的增加，试件冲击强度及其对应的时间基本均呈减小趋势；冲击强度大于20 MPa的试件，其应力–时间曲线在峰前弹性阶段的切线斜率基本一致。3）当冲击方向与双轴压缩最大主应力方向垂直时，裂隙数量对冲击强度的影响更显著；当冲击方向与双轴压缩最大主应力方向平行时，裂隙数量对冲击强度的影响相对较弱。4）为深入分析裂隙数量对试件冲击强度的影响，提出分布裂隙数量反值的概念；在不同冲击方向下，分布裂隙数量反值与冲击强度随试件双轴压缩强度的变化基本同步。5）冲击强度对冲击方向的依赖性与宏观破裂面具有重要关联；宏观破裂面的存在能够有效阻隔应力在试件中的传递，从而在不同冲击方向下改变冲击应力的传播路径及范围。关键词：冲击方向;“天然”分布裂隙;强度特性;颗粒流数值模拟;裂隙提取、旋转及移植44|38|0更新时间：2025-01-17
- “在建筑结构领域，专家提出了基于各向异性混合核函数高斯过程回归的RC柱概率抗剪承载力预测模型，有效描述了抗剪承载力的不确定性，并校准了传统模型的预测精度。”摘要：针对钢筋混凝土（RC）柱抗剪承载力传统预测模型的非线性逼近能力不足且无法合理描述不确定性所存在的缺陷，提出一种基于各向异性混合核函数高斯过程回归的RC柱概率抗剪承载力预测模型。首先，基于核函数相加性和自动相关性，构造出一种新型的各向异性混合核函数；然后，结合高斯过程回归原理和各向异性混合核函数，建立了RC柱的概率抗剪承载力模型；进而采用极大似然估计法，确定了RC柱概率抗剪承载力模型的超参数；最后，基于91组剪切破坏RC柱的试验数据，通过与传统核函数形式和传统模型进行对比分析，验证了该模型的有效性。结果表明：与传统核函数相比，各向异性混合核函数的确定性预测指标均方根误差RMSE和平均绝对误差MAE分别降低约16%和19%，概率性预测值指标负对数预测密度NLPD和平均标准化对数损失MSLL分别降低约15%和23%；与传统机器学习模型相比，本文模型的均方根误差RMSE和平均绝对误差MAE分别降低约38%和39%；根据所提出的概率模型能够建立概率密度函数曲线和置信区间，从而合理描述抗剪承载力的不确定性并校准分析传统模型的预测精度。关键词：钢筋混凝土柱;各向异性混合核函数;高斯过程回归;概率抗剪承载力模型;不确定性104|119|0更新时间：2025-01-17
土木工程
- “综合能源系统灵活性调节能力下降，需求响应是提升系统调度灵活性的重要途径。专家综述了基于需求响应的电热综合能源系统调度研究现状，为优化调度提供参考。”摘要：随着能源需求和能源结构的变化，综合能源系统在满足用户需求和保障能源供应的同时，面临着灵活性调节能力明显下降的问题。需求响应是需求侧参与电网灵活性互动的重要途径，通过需求侧对耦合互补、形式各异的多能进行协同优化，将有利于提高综合能源系统调度的灵活性，弥补系统灵活性的匮乏。本文针对近年来基于需求响应的电热综合能源系统调度的研究现状、调度模型分类、模型求解方法进行了综述。首先，对国内外需求响应机制的研究现状进行分析。根据当前需求响应机制不同分类标准，需求响应机制可按照引导方式和按照用户对系统贡献的评价方式两类划分。按照引导方式可分为电价型和激励型需求响应；按照用户对系统贡献的评价方式可分为非直接评价的电价型和直接评价中的基线、准线型需求响应。其中：电价型需求响应虽可通过制定相关电价引导用户的用电，实现削峰填谷，但其响应效果依赖于电价的制定，具有一定的不可预测性；激励型需求响应不涉及电价的制定，通过激励补偿可调动大量用户积极性，但由于目前的激励方式较单一，不能充分发挥其巨大的调节潜力；基线型主要适用于用户规模较小的情况，存在一定的局限性；准线型需求响应通过为用户提供自主优化的目标，虽然处于理论研究初步阶段，但其削峰填谷、消纳效果明显优于其他需求响应机制，在大规模多元用户参与需求响应的背景下参与多源协同调度时，可更有效促进源荷双侧的良性互动，但目前尚未考虑到风光出力等不确定性因素对负荷准线的影响，后续仍需进行深入研究。其次，对电热综合能源系统的构成、主要特征进行分析。由分析可知，电热综合能源系统是一种多能耦合紧密的电力系统，并根据应用情景的差异划分为基本模型、系统灵活性模型、系统随机性模型3种电热综合能源系统调度模型，并对3种模型的研究现状进行阐述。再次，针对目前基于需求响应的电热综合能源系统优化调度模型求解方法的适应场景、优缺点等进行对比分析。目前的调度模型求解方法主要可分为解析法和人工智能法两种。其中，按调度方式求解可将解析法分为统一求解法和分层求解法。统一求解法主要适用于需快速计算且对精度要求不高的场合；相较于统一求解法，分层求解法不仅可以保持各子系统的独立性，而且可得到全局的最优解，但因其求解时需反复迭代，导致其求解效率仍有待提高。由于人工智能法较简单直接，便于实现和调整，常被用于求解解析法中难以解决的问题。人工智能算法可分为基于群优化问题的算法和机器学习算法两大类。虽然二者均可实现全局最优，但前者需对所有群体进行逐一检查，以完成每次迭代的优化过程，导致其收敛速度较慢；相较于基于群优化问题的算法，机器学习算法具有较高的求解速率和鲁棒性，是目前较常见的一种求解算法，但由于其离线训练时间较长，仍需进一步优化。最后，总结了目前需求响应机制现存问题，并对需求响应参与电热综合能源系统的优化调度进行展望，旨在为未来基于需求响应的电热综合能源系统优化调度研究提供参考。关键词：需求响应;综合能源系统;灵活性;优化调度;新能源消纳517|252|0更新时间：2025-01-17
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智能轨道列车动态无线供电系统无源控制研究 AI导读
“智能轨道列车动态无线供电系统研究取得新进展，专家基于无源控制理论提出恒功率控制策略，有效提高系统稳定性和可靠性。”摘要：互感变化会引起智能轨道列车动态无线供电系统输出功率波动，影响系统的稳定性和可靠性，而传统的线性控制策略动态性能差，不能很好地适应动态无线供电系统。为此，本文基于无源控制理论（PBC）提出了一种适用于智能轨道列车动态无线供电系统的恒功率控制策略。首先，介绍了智能轨道列车DWPT系统结构，建立了系统等效电路模型，分析了传输特性与启动特性，得到了实现系统恒功率输出所需条件。然后，在此基础上，推导出了DC–DC变换器的EL方程，验证了变换器的无源性；基于无源控制理论，通过能量塑造与虚拟阻尼注入设计了无源控制器，并通过控制流入副边DC–DC变换器电流期望值实现系统输出功率恒定。同时，设计了预充回路保护电气设备，利用车载储能设备反向对DC–DC变换器中的储能元件进行预充电，以防止启动瞬间冲击电流过大。在MATLAB/Simulink中搭建相应的仿真模型进行仿真，并搭建300 kW智能轨道列车动态无线供电系统实验平台进行实验。仿真和实验结果表明：相对于传统控制策略，本文提出的PBC策略可使得DWPT系统输出功率不受互感波动的影响，平均功率维持在298.2 kW，且预充回路能抑制启动瞬间的冲击电流，证实了本文所提控制策略的有效性与正确性，具有响应速度快和鲁棒性强等优势。关键词：智能轨道列车;动态无线供电;无源控制;恒功率输出118|103|0更新时间：2025-01-17 - “在综合能源系统领域，专家提出了基于连续锥规划方法的多区域电气互联系统分布式协调调度模型，有效解决了新能源消纳问题，为综合能源系统协调调度提供了参考。”摘要：跨区域能源交互可以通过资源共享和风险分担解决各地区能源资源和需求逆向分布的现状，异质能源间的互补互济能有效缓解风电装机速度与消纳水平不平衡的问题。基于此，本文在综合能源系统的背景下，提出一种基于连续锥规划方法（SCP）的多区域电气互联系统（IEGS）分布式协调调度模型。首先，考虑到日前调度经济效益，以能源消耗成本之和最小为目标函数，建立了IEGS经济调度模型；其次，考虑到直流联线功率灵活调整特性对新能源消纳的正向影响，将直流联络线和联络管道作为区域间能流传输、资源共享的载体并进行建模分析；再次，提出了基于SCP的2阶锥松弛方法对IEGS经济调度模型中的气网潮流进行处理，使该潮流约束线性化的同时，减小了优化处理引起的松弛间隙；最后，为体现区域的自治能力，将区域间共享变量解耦并建立分布式协调调度模型，采用目标级联分析法（ATC）对分布式调度模型进行求解。针对2区域IEGS和3区域IEGS互联场景，验证了区域间不同互联方式及不同气网潮流处理方法对调度结果的影响，并对比了本文基于ATC的分布式方法与集中式方法在处理多区域互联问题的结果。算例仿真结果表明：基于SCP的2阶锥松弛法极大改善了松弛间隙；直流联络线+联络管道方式用于区域间交互，提高了电网运行经济性并降低了弃风率；基于ATC的分布式法求解效果接近集中式方法的全局最优解。本文所提出的分布式协调调度模型设计合理，可为建立考虑新能源接入的综合能源系统协调调度模型提供一定的参考。关键词：综合能源系统;连续锥规划;直流联络线;分布式协调调度30|32|0更新时间：2025-01-17
电气工程
- “在数控工艺设计领域，专家提出了基于相似实例重用的铣削类零件数控工艺决策方法，有效降低生产成本，缩短研制周期，提升设计效率和智能化水平。”摘要：为了充分重用已有数控工艺设计成果，克服现有工艺优化方法柔性差、效率低、人工依赖性强的不足，提出一种基于相似实例重用的铣削类零件数控工艺决策方法。首先，建立以生产耗费最低为优化目标的数学模型，包括机床、刀具、装夹等因素，给出生产耗费的计算公式；其次，综合考虑生产车间资源的动态变化，通过重用已有相似实例的加工操作自适应获得新局部结构的多份备选数控工艺；然后，依据各备选数控工艺的相似度，采用轮盘赌算法进行选择，映射为工艺方案有向图的顶点；随后，分析加工操作顺序约束规则，确定各顶点之间有向边的方向，构建完整的工艺方案有向图作为零件数控工艺方案的有效表征；最后，提出一种混合蚁群模拟退火算法，采用蚁群算法结合图论理论对工艺方案有向图进行自动优化搜索，获得若干较优路径后输入模拟退火算法进行全局搜索获得最优解。以某典型零件MBD模型为例，基于CATIA平台对本文所提方法进行加工仿真验证。实验结果表明，相比于现有基于CAPP软件的工艺设计方法，本文方法决策结果能够满足实际数控加工要求，人工交互次数及时间减少84.6%，生产耗费降低16.6%。因此，本文方法能够合理且自动生成零件整体最优数控工艺方案，降低生产成本，缩短研制周期，提升企业数控工艺设计效率和智能化水平。关键词：数控工艺决策;重用;局部结构;工艺方案有向图114|120|0更新时间：2025-01-17
- “在重离子同步加速器领域，专家研究了超高真空系统的实现方法，通过降低束流管道材料的比放气率和增大真空泵组的抽速，为提高束流寿命提供解决方案。”摘要：在重离子同步加速器运行过程中需要维持超高真空，降低束流与残余气体的碰撞概率，从而提高束流寿命。具体要求一般为：真空管道内的平均真空度达到超高真空度（10–10 Pa量级），并且管道内各处真空度均优于设计值。本文研究了重离子同步加速器中超高真空系统的实现方法，即使真空泵不能均匀分布在束线上，也可以实现真空管道内各处真空度均优于设计指标。采用的主要技术路线是，降低束流管道材料的比放气率，同时增大真空泵组的抽速。具体实施方案是：通过在真空管道内表面镀非蒸发型吸气剂（NEG）薄膜及高温烘烤真空管道降低束流管道材料的比放气率；设计使用大抽速钛升华泵（TSP）以增加真空泵抽速。其中，NEG镀膜技术既可以阻隔真空管道内壁的放气，又有吸气的效果，可以提高真空管道内各处的真空度。以上超高真空系统实现方法已应用于西安200 MeV质子应用装置（XiPAF）重离子升级工程中的重离子同步加速器的真空系统设计。真空管道内表面的NEG薄膜的吸速为0.5 L/(s·cm2)；在重离子同步加速器上配置36台钛升华泵，每台钛升华泵对氢气的有效抽气量为2200 L/s；应用Molflow+软件模拟XiPAF重离子同步加速器真空管道内部的真空度分布。通过设计优化，计算表明该加速器在运行时预计平均真空度可以小于5×10–10 Pa，沿环形管道各处的真空度也均小于5×10–10 Pa，满足同步环物理设计要求。关键词：重离子同步加速器;超高真空系统;钛升华泵;比放气率;NEG薄膜75|249|0更新时间：2025-01-17
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双阀芯增量式高水基数字阀的设计及实验研究 AI导读
“在煤矿智能化领域，专家提出了新型双阀芯增量式高水基数字阀结构，有效解决了综采工作面直线度自适应控制难题，为煤矿智能化建设提供了新方案。”摘要：刮板输送机的直线度控制，是实现煤矿智能化的关键技术，但由于井下工作面通断式支架电液阀的不连续性，难以满足综采工作面直线度的自适应控制需求。此外，由于支架液压系统采用乳化液作为介质，用于油介质的比例阀难以直接用于支架液压系统。针对上述问题，提出了一种新型双阀芯增量式高水基数字阀结构，其主要由电机丝杠驱动部、双阀芯组件和阀块组成。首先，对双阀芯增量式数字阀的结构和工作原理进行了分析，其新型的双阀芯结构形式，可实现负载口独立控制，兼具开环与闭环两种工作方式。其次，对阀芯阀座处的关键密封副进行数学建模，综合考虑密封比压与密封接触宽度，发现采用“硬对软”材料配对时，可兼顾密封副的密封性与使用寿命，且在阀座半锥角为0.61 rad时达到最佳效果。再次，对电–机械转换器进行建模并采用滑模控制算法进行仿真分析，正弦响应时，滑模控制算法经过0.08 s能稳定跟踪参考信号，响应性能明显优于PID。最后，搭建xPC Target实时控制平台进行样机实验，测试了密封副的密封性，以及不同电机细分控制下和不同阶跃幅值下的性能。结果表明：在21 MPa压力下密封副能可靠密封；采用1 600 脉冲/转的细分控制性能最佳；0.2 mm阶跃响应时，其响应时间为0.25 s，稳态误差为3 μm，流量为13 L/min，具有较优的控制性能。关键词：液压支架;高水基;增量式数字阀;滑模控制;细分控制33|35|0更新时间：2025-01-17
机械工程
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