桥梁信息化及智能桥梁2020年度研究进展

以信息化、智能化为特征的数字化时代的到来推动了桥梁工程技术的发展与创新,有必要将云计算、大数据、人工智能、3D打印、机器人等战略性新兴产业技术与桥梁工程相融合,从智能设计、智能施工、智能运维等多个维度,推进桥梁工业化、数字化、智能化升级。本文从桥梁信息化、智能检测与安全运维、智能防灾减灾、智能材料等方面,综述了2020年该领域前沿技术和重要成果,总结了研究热点与前景展望。分析表明：BIM技术可以提升桥梁正向设计精细化水平、施工过程控制和管理准确化程度;无人机、机器人等智能检测技术与机器学习、卷积神经网络等人工智能技术提高了桥梁检测的精度和效率;高性能智能材料的应用促进了桥梁结构的自感知性、自适应性、自调节性和自诊断性;基于人工智能的自然灾害监测与预警为桥梁智能防灾减灾提供了新的发展思路。未来应将人工智能技术深度融合桥梁设计、建造和养护的全生命周期,顺应信息化、智能化的发展趋势,实现桥梁强国梦。     

新型防雷及抗干扰方法在电铲控制系统的应用

电铲是采区主要采掘设备,其弱电控制系统是电铲正常可靠运行的关键。由于雷击或电磁干扰造成弱电控制系统装置的损坏或工作异常等故障,已成为影响电铲安全正常运行的重要因素。针对现有电铲控制系统防雷抗干扰现状、存在的问题及影响,研究了一种新型防雷抗干扰方法,并分析了其在电铲弱电控制系统中的应用和实施效果。实际运行表明,新型防雷抗干扰方法能够有效提高电铲弱电控制系统防雷及抗干扰能力,对电铲及其他弱电控制系统防雷抗干扰的研究和应用具有积极的现实意义,且有着很好的推广价值。     

安徽省农业旱灾脆弱性综合分析与评价

旱灾是影响安徽省农业特别是粮食生产可持续发展的重要制约因素。在相同致灾强度下,灾情会随灾害脆弱性的增强而加重,因此,研究农业旱灾脆弱性对安徽省防灾减灾和农业可持续发展具有特别重要意义。根据影响旱灾脆弱性的因素和指标体系选取的原则,选择了旱灾面积比、森林覆盖率、农村人均收入等9个指标,采用加权综合评价方法对各市旱灾脆弱性进行分析,并利用聚类分析方法进行旱灾脆弱性区划。结果表明,除合肥市、阜阳市、池州市、宿州市和黄山市5个市需要采取措施降低旱灾脆弱度外,安徽省总体上农业旱灾脆弱性较弱,有较强的抗旱承灾能力。     

轴流压气机旋转失速建模与检测II: 基于北航低速压气机试验台的实验研究

轴流压气机旋转失速和喘振的提前检测对于提高压气机工作效率和稳定性具有重要的意义.本文以北京航空航天大学航空发动机重点实验室的低速轴流压气机实验台为研究对象,基于确定学习理论及动态模式识别方法,开展旋转失速初始扰动近似准确建模和快速检测研究.首先,在压气机机匣壁面周向布置多个动态压力传感器,获取压气机失速前和失速先兆的动态压力信号,基于确定学习理论对旋转失速初始扰动的内部系统动态进行建模;其次,基于以上建模,利用微小振动故障检测方法实现对旋转失速的离线和在线提前检测.实验结果表明,本文所提方法能够在不同转速情况下,提前0.3 s~1 s实现对旋转失速的实时在线检测.     

仪表联锁一体化控制单元(ITCC)在压缩机防喘振控制上的应用

介绍了基于PLC的压缩机一体化控制系统,PLC和现场总线系统(DCS)、安全仪表系统(SIS)、马达一体化控制系统(MCC)等信号之间的相互关系。主要论述了压缩机的防喘振控制理论,防喘振控制器的功能及防喘振控制在赛科乙烯装置裂解气压缩机的应用。     

基于需求更新的救灾品配送公平与效率协调模型

鉴于需求准确度与救灾品配送效率之间的悖反关系,研究了基于需求更新的救灾品配送效率与公平问题.通过对某市民政局进行调研,了解到台风灾害发生时的需求变化规律,设计一种通过已知需求灾区对未知需求灾区的需求进行贝叶斯更新的需求更新方式,由此建立救灾品配送模型.将该模型应用于某台风救灾实例,通过实例分析表明了该模型的求解速率与精度,并找到了最优"决策点",实现了救灾品配送公平与效率的平衡.     

基于广义预测控制的船舶编队

针对多船舶之间的编队合作问题,对船舶的编队控制进行研究。利用广义预测控制方法在船舶运行中对理想路径曲线进行预测,得出船舶的运动控制策略;通过运用领导-跟随者编队方法,在Cartesian坐标系下建立船舶编队控制模型,基于这种模型建立一系列船舶航迹约束,得到船队跟随者成员的控制策略。同时在船舶运行过程中,加入风浪的扰动,进行模拟仿真,得到船队的运行轨迹。     

基于多尺度特征融合的皮肤烧伤创面分级算法

为实现遭受重大火灾等灾害后,对伤员皮肤烧伤自动化分级,加快诊断效率,提出提出一种用于皮肤烧伤分类的轻量化模型BI-YOLOv5算法。替换Swish激活函数,提高模型收敛能力及检测效率;使用K-means++算法对anchors聚类分析,增强对不同尺度目标的适应能力;修改特征提取网络,提取多个尺度的特征信息,建立多尺度特征融合网络,提高模型对深层特征信息的利用率,提高小面积烧伤的识别精度。实验结果表明,BI-YOLOv5算法在检测并区分不同烧伤类别及环境干扰下烧伤检测有较高的精度和效率,mAP达到97.6,对比YOLOv5提升8.4个百分点。     

矿山地质环境保护研究综述

针对矿区地质环境保护问题,通过分析大量有关文献并结合实践研究,综述了国内外有关矿山开采制度、矿区环境评价与监测技术、矿区地灾防控与生态修复技术等方面的研究进展。对比分析发现:国外矿山地质环境保护着眼微观层面对土壤、水质等方面的修复,而我国矿山地质保护绝大多数尚停留在工程治理层面,法律保障、矿山恢复保证金、矿区绿色复垦技术是现有研究的薄弱环节。因此建议矿区地质灾害保护研究中应高度重视矿山地质环境保护政策、矿山灾变机理、矿山防灾与生态修复技术、矿山地质环境监测预警应急方法、系统与设备等方面,并解读了各研究方向主要思路。研究成果对推动我国矿山地质环境减灾理论研究与防治工程实践具有积极意义。     

城市内涝灾害居民出行困难度评价

城市内涝灾害给城市居民生命、财产安全造成了严重威胁。以长春市南关区为例,以二维非定恒定流为基本骨架,以不规则网格概化地形,用一维非恒定流描述排水管网,建立了城市暴雨内涝数值模型。该模型包含产流模型、汇流模型、排水模型及内涝模型。以30 a,50 a,100 a一遇的暴雨情景,对居民出行困难度进行了评价。验证结果表明,构建模型与实例结果吻合度较高。所得结果可为相关部门采取应急措施缓解内涝导致的交通堵塞提供参考。