结合跨层特征融合与级联检测器的防震锤缺陷检测

目的 防震锤可以减少输电线路的周期性震动以降低线路的疲劳损害,定期对防震锤进行巡检非常必要。针对目前无人机巡检输电线路所得航拍图像背景复杂,而种类较多、形状各异以及特性不一的防震锤在航拍图像中占据像素面积很小,导致防震锤检测过程中出现的检测精度低、无法确定缺陷类型等问题,提出了一种结合跨层特征融合和级联检测器的防震锤缺陷检测方法。方法 本文使用无人机对防震锤部件巡检的航拍图像进行数据扩充建立防震锤缺陷检测数据集,并划分了4种缺陷类型,为研究提供了数据基础。首先,以VGG16（Visual GeometryGroup 16-layer network）为基础对1、3、5层特征进行特征融合得到特征图,平衡了语义信息和空间特征;其次,使用3个级联检测器对目标进行分类定位,减小了交并比（intersection over union,IoU）阈值对网络性能的影响;最后,将非极大值抑制法替换为Soft-NMS（soft non-maximum suppression）算法,去除边界框保留了最佳结果。结果 在自建数据集上验证网络模型对4种防震锤缺陷类型的检测效果,与现有基于深度学习的其他6种先进算法相比,本文算法的平均准确率比Fast R-CNN（fast region-based convolutional network）、Faster R-CNN、YOLOv4（you only look onceversion 4）分别提高了13.5%、3.4%、5.8%,比SSD300（single shot MultiBox detector 300）、YOLOv3、RetinaNet分别提高了9.5%、8.5%、8%。与Faster R-CNN相比,本文方法的误检率降低了5.61%,漏检率降低了3.01%。结论 本文提出的防震锤缺陷检测方法对不同背景、不同光照、不同角度、不同尺度、不同种类和不同缺陷种类的防震锤均有较好的检测结果,不但可以更好地提取防震锤的特征,而且还能提高分类和位置预测网络的定位精度,从而有效提高了防震锤缺陷检测算法的准确率,在满足防震锤巡检工作实际检测要求的同时还具有较好的鲁棒性和有效性。     

基于XGBoost的管道防腐层裂纹损伤识别算法研究

埋地管道因为在长期服役后防腐层产生的裂纹易导致管道金属层受到损害,为了避免损伤造成管道泄漏,有必要建立管道防腐层裂纹损伤识别智能化平台。通过引入集合经验模态分解,提取管道防腐层结构在裂纹损伤状态下的频域特征值并构建裂纹损伤数据系统。依次利用孤立森林、缺失森林和核主成分分析对损伤数据进行异常检测、数据补全和特征降维优化,构建适于管道防腐层裂纹损伤识别的extreme gradient boosting（XGBoost）模型。研究表明：基于XGBoost的管道防腐层裂纹损伤识别模型可准确地对裂纹长度进行有效检测,与gradient boosting decision tree（GBDT）和随机森林算法相比,其决定系数最大且均方误差最小,裂纹长度识别误差保持在4.37厘米以内,为管道防腐层结构健康检测和安全运输提供了有效的识别方法。     

CRH５型动车组用IGBT器件寿命评估∗

半实物仿真计算结果表明,CRH５型动车组四象限整流侧IGBT器件寿命长于逆变侧,机车频繁进站会降低 IGBT器件寿命.典型线路计算时,最小寿命约为７８０万 km.与寿命相关的测试表明,与全新同型号IGBT器件相比,运行４８０万km 的IGBT器件芯片及 DBC焊层超声波扫描未出现分层现象.饱和压降及键合点推力测试表明,键合线根部已经出现裂纹,导致饱和压降平均值比全新增加０．１９６％,IGBT芯片键合线推力均值由全新的２８００g降低 到２４００g,FRD芯片键合线推力均值由全新的２８００g降低到２６００g及２３００g,退化后的测试电学参数均在额定值以内,未达到寿命失效标准.这些研究结果对寿命预测结果进行了初步的验证。     

进/出水口出流扩散脉动流速规律试验研究

侧式进出水口出流工况水流呈现扩散态,拦污栅断面脉动流速很大,可能危及拦污栅安全,其脉动流速变化规律及产生原因有待进一步探讨。本文建立了典型进出水口试验装置,利用激光多普勒流速仪与声学多普勒流速仪开展试验研究。结果表明：在靠近扩散水流末端的拦污栅断面脉动流速很大,流速脉动值可达时均值的1.8倍,平均紊动强度为0.724,该断面流速脉动呈现出明显的正态性,其概率密度分布基本服从正态分布;水流自输水隧洞段经扩散段、调整段、防涡段、向库区流动的过程中,紊动强度沿程呈现先增大后减小的变化规律,水流在输水隧洞段脉动流速小,在扩散段及调整段内脉动流速沿程均较大,脉动流速值接近时均值,甚至大于时均值,进一步解释了拦污栅断面脉动流速很大的原因。拦污栅断面及进出水口沿程的脉动流速规律有别于对脉动流速的一般认知规律。研究成果将为进出水口体型参数优化及分析引起拦污栅振动破坏提供理论依据。     

水系锌离子电池无枝晶锌金属负极研究进展

水系锌离子电池由于具有较高的能量密度、成本低廉、安全性高和环境友好等优势,因此在智能硬件、小型电动车、大规模储能等领域具有广阔的应用前景。然而,锌金属负极存在的枝晶问题导致电池循环寿命缩短,严重制约了其实际应用。通过分析锌负极的沉积/溶解过程及其可能出现锌枝晶的路径,从人工界面层构筑、基底结构设计及电解液优化三个方面综述了无枝晶锌金属负极的近期研究进展,系统阐述了其主要设计策略及作用机制。最后,对锌金属负极未来发展方向进行了展望。     

考虑阶梯型风机容量的风电场双层规划

随着我国 “碳达峰、碳中和”发展策略的提出,以风电为代表的新能源发电是未来电力系统的重要发展趋势.针对此问题,以长期的风电场容量投资成本和运行成本之和的总成本为上层优化目标,以短期系统运行成本为下层优化目标,构建了考虑阶梯型风机容量的风电场双层规划模型,使规划结果更贴近实际工程应用.最后以某新能源发电系统为例,验证了所提方法的有效性和可行性.     

铜铟镓硒薄膜太阳电池研究进展和挑战

铜铟镓硒(Cu（In,Ga）Se₂,CIGS)太阳电池产业化受到全世界广泛关注。作为高转换效率薄膜电池,其效率可与晶硅电池相比,目前最高效率达到23.35%。对于小面积实验室电池而言,研究重点是精确控制吸收层的化学计量比和效率;对于工业化生产而言,除化学计量比和效率外,成本、重现性、产出和工艺兼容性在商业化生产中至关重要。重点介绍了不同制备工艺、吸收层组分梯度调控、碱金属后沉积处理、宽带隙无镉缓冲层、透明导电层和柔性衬底等研究进展。从CIGS电池的效率来看,将实验室创纪录的高效电池技术转移到平均工业生产水平带来显而易见的挑战。     

三维显微图像的分辨率评估方法及应用

现有分辨率评估方法,如瑞利判据、阿贝判据、半峰全宽方法等都具有一定的应用局限性。本文采用基于切片傅里叶壳层相关(sFSC)的频域分辨率评估方法来评估系统的实际成像能力,该方法对分辨率的评估结果仅取决于图像质量,不受系统成像理论的影响,是一种客观、直接的计算方法。它将傅里叶壳层分成楔形壳层对,每个选择器都是一对镜像楔形,以改善由三维荧光成像各向异性带来的分辨率评估问题。实验结果表明,sFSC可作为一种无参考三维图像分辨率评估方法,且利用sFSC方法的分辨率结果所拟合的三维高斯点扩展函数(PSF)进行图像反卷积操作,能有效恢复图像纹理细节,提高图像信噪比,且相比于其他PSF估计方法,sFSC方法具有更好的性能。     

1 532 nm全光纤Er/Yb共掺杂激光器

近年来,相干探测激光雷达是测量远距离低空风切变的有效手段,1.6 μm波段固体激光器以其人眼安全、探测器件成熟等优势成为相干雷达主要光源。其增益介质Er:YAG晶体在1532 nm波段有较强的吸收峰,但吸收谱较窄,因此通过使用1 532 nm光纤激光器进行谐振泵浦可以有效提高晶体输出效率。为此,文中以Er/Yb双包层光纤为增益介质,1532 nm光纤光栅为反射腔镜,976 nm半导体激光器为泵浦源,实现了全光纤化1532 nm激光输出。输出激光最大功率73.44 W,波长可调谐范围为1531.35~1532.14 nm,波长谱宽为0.06 nm,x和y方向的光束质量M2分别为1.38和1.26,是1.6 μm固体激光器的理想泵浦源。并采用此激光器泵浦Er:YAG非平面环形腔获得1.3 W单频激光输出,斜率效率为31.76%。