大坝安全监测智能感知与智慧管理技术研究及应用

水库大坝安全监测是工程安全的重要保障措施,亟需结合新一代信息技术,提升大坝安全监测能力。系统总结了长江科学院近年来在大坝安全监测智能感知与智慧管理技术方面的研究及应用工作,通过研发系列化智能传感器、智能采集单元和物联网感知平台,建设统一的大坝安全监测数据资源池,开发通用化安全监测云服务系统,搭建专业数据挖掘平台和综合可视化应用,实现了大坝安全监测数据感知、传输、管理、分析及展示全链路应用,形成了大坝安全监测全生命周期智慧解决方案。研究成果已在乌东德、溪洛渡、向家坝、大藤峡等100余项水利水电工程中成功应用,为保障工程建设及运行安全发挥了重要的支撑作用,具有很好的推广应用前景。     

推力轴承在线监测系统在仙游抽水蓄能电站的应用

通过在仙游抽水蓄能电站加装GMH550推力轴承在线监测系统,实现了对推力轴承运行状态、健康状况实时在线监测,并对推力轴承运行中存在的潜在缺陷和问题进行评估和预判,确保推力轴承运行的稳定性和安全性。主要功能涵盖了对推力轴承运行状态的全面监测、对推力瓦与镜板间油膜厚度的实时监测及报警、推力轴承运行状态自动评价及故障诊断和推力轴承检修状态自动评价。介绍GMH550推力轴承在线监测系统与功能和在仙游抽水蓄能电站的实际应用与效果,为推广推力轴承在线监测系统在行业的发展做出一份贡献。     

基于模糊控制的BP算法

本文首先从数学上分析了BP算法的优化机制,同时指出了梯度算法的一些缺陷及改进之处,尤其是在训练速度和学习速率方面的改进比较有效。然后介绍了模糊联想记忆系统产生原由,及其结构和隶属函数的基本概念。最后讨论了一种基于模糊控制的BP算法,尝试把模糊联想记忆系统引入到学习率与动量因子的动态调节中,为模糊逻辑控制引入学习机制。     

碳纳米管表面处理技术的研究

对催化裂解法制备的碳纳米管（CNTs)分别进行了酸处理，高温石墨化及酸处理结合高温石墨化的综合处理。利用透射电镜，拉曼光谱仪，红外光谱仪等手段对处理前后的CNTs进行了分析。结果表明，石墨化和酸煮对CNTs表面的去除非晶碳，提高晶态化程度的作用都具有明显的效果，而2种方法相结合则对碳纳米管晶化程度的提高作用效果更加显著。     

从铜镉渣中回收镉的试验研究

本文介绍了从铜镉渣中回收镉的试验研究情况，采用酸浸-铜镉渣中和-锌粉除铜法处理铜镉渣，工艺简单合理，镉直收率高，有一定的推广价值。     

高温混合障碍空间中的移动机器人路径规划

为了解决高温场景中移动机器人全局路径规划所面临的安全与效率问题,提出高温热源虚拟障碍的定义,建立混合障碍空间模型,将高温场景中的路径规划问题转化为高温混合障碍空间中考虑路径温度代价和长度代价的多目标优化问题. 改进NSGA-Ⅱ算法,通过选取优秀非可行解扩展种群,提高了种群多样性和进化效率,提出新的交叉和变异概率计算方法. 根据种群进化进程和个体代价函数值调整概率,实现了种群前期搜索能力和后期收敛性的平衡. 仿真所得的最优路径结果表明,该改进算法的路径长度代价虽然比原算法和其他改进算法略有增加,但温度代价大幅降低,更有效地避免了陷入局部最优.     

微表处技术的应用研究

微表处技术在公路建设和养护中的应用已十分普遍,其中有成功的经验,也有失败的教训,为了微表处技术的合理应用和更好发展,介绍了微表处技术的起源,分析了微表处结构的特殊性及优点和缺点,指出了合理运用微表处技术的方法、措施、范围以及容易出现的问题,并在此基础上开发了预热拌稀浆表处施工工艺、稀浆表处减噪技术和超粗型稀浆表处设计方法,以适应公路工程建设和养护的需要.分析结果表明:稀浆表处的成型厚度不得大于最大碎石粒径;当稀浆表处用于填补车辙时,车辙深度应与稀浆表处型号即最大碎石粒径相匹配;预热拌施工工艺能够使稀浆表处的使用寿命显著延长;掺加废胎胶粉可以减小行车噪音.     

离心铸造用A型接口金属模组合成形探索

本文介绍了适合于制作离心铸造用金属模的材料和A型接口金属模的结构特点及其对模具的影响。提出了模具制作采用组合成形的加工方法。探索表明，组合成形法既省材省工，又有利于旧模具的再生回用，从而大大降低了离心铸造的生产成本。     

弧焊逆变器的综合控制

本文介绍了一种以焊接电流和电弧电压组合为反馈量，采用线性和非线性开关分段控制的弧焊逆变器综合控制系统，对其性能特点进行了分析，并用该控制系统研制了新型弧焊逆变器。     

半空间扭转刚架内力的分析

简要回顾了国内扭转刚架内力计算方法的进展,对存在的问题作了说明。以摩擦压力机机架为例子,导出了求解半空间扭转刚架内力的另一表达式。同,外侧的剪应力大,二者方向相反并平行,其剪应力合力的作用点在横梁轴线延长线上的C点。设特征量r~*=(?)C,合力X_1用虚线力矢表示,由力的平移规则,在立柱端作用有力X_1和力偶距M_n。考虑到横梁对立柱弯曲的约束作用,在垂直立柱端截面平面内还应有集中力偶X_2。图示内力素间的关系为: 式(4)中特征量r~*等式右边的第二项是由剪力引起的。由力的平衡条件及式(4)得: x_1=M_k/(2(1_2/2+r~*)) (5) 式(4)、(5)的详细导出,可参看文献[3]。至此,立柱任意截面上的内力都已能求得。为了与文献(1,2)的结论相比较,将文献[3]中的力学计算模型统一到图1的计算模型上去。这时K值趋于无穷大,则η也趋于无穷大,X_2值趋于零(实际上K值并不为无穷大,X_2也不为零)。则式(5)变为: 文献[3]比文献[1,2]得出立柱上的扭矩M_n要大[3],故前者比较接近实测值。其原因很显然,式(1)的正则方程是一线性叠加方程,把各变形量看成是独立的。而实际半空间扭转刚架对立柱是一约束扭转,各变形量间并非是线性的关系,而文献[3]把立柱的弯曲变形与扭转变形看成是相互依存关系,较好地表达出约束扭转的特点,自然计算值就较好地逼近实测值。二、扭转刚架内力的进一步分析由式(6)得出立柱端部相应的受力情况如图3所示。从刚架整体看,立柱B截面并不绕自身轴线转动,而是绕刚架对称轴旋转。故在X_1力作用下,AB梁受弯曲变形的同时,还要引起附加扭矩M_n′、弯曲扭转双力矩B及弯曲扭转力矩M_w,各量的表达式为: 同理在M_n作用下,也要引起弯曲扭转双力矩B′及弯曲扭转力矩M_w′,其表达式为: 式(7)吸式(8)中,M_n′、M_w′的符号规定从座标原点沿x方向看,逆时针转向为正;而扭转双力矩B的符号规定从极点O看到的双力偶反时针转向为正。参数α为弹性弯曲扭转特性: α=GI_(n1)/(EJ_w)~(1/2) 式中J_w为扇形截面惯性矩,将立柱截面看成如图4a的相当工字形截面,而翼缘的厚度等于立柱两侧壁的厚,则求得: J_w=integral from s ω~2dA=integral sω~2tds 由图4b得: J_w=4×1/2×l_2h/4×h/2×2/3×l_2h/4 =(h~3l_2~2t)/24 (10) 由M_w导起的剪切应力很小,这里略去。由纯扭转引起的剪切应力近似采用等厚薄壁公式,则: τ_(n_(max))=M_n+M_n′/2Ωδ (11) 正应力为: σ=Mz/I_(?)+Bω/J_w+B′ω/J_w (12) 至于横梁的内力,只要把立柱端截面上的内力改变符号作用在横梁两端即可求得。从上述讨论可知,对半空间扭转闭式刚架进行简易计算时,必须注意约束扭转问题,否则计算值与实测值差距很大。