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期刊信息/Journal information
科学技术与工程
科学技术与工程

明廷华

旬刊

1671-1815

ste@periodicals.net.cn

010-62103284

100081

北京市海淀区学院南路86号

科学技术与工程/Journal Science Technology and Engineering北大核心CSTPCD
查看更多>>本刊向社会介绍科技界、工程界进展情况和为科学家、工程技术专家开展学术交流服务的一份学术性、知识性和动态性杂志。主要内容包括科学技术发展前景和重大建设工程进展情况，科学技术与工程方面的新成果、新知识、科技界和工程界的热点问题等。适合科技工作者、工程技术专家、领导同志、管理干部和图书资料馆（室）订阅。
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    基于椎板减压手术机器人的信息交互界面评价

    郭博文秦华王丽赵宇...
    6217-6224页
    查看更多>>摘要：为提升手术机器人的安全性及操作绩效,以椎板减压手术机器人为研究对象,对其交互界面进行用户评价.采用层次分析法计算各维度评价指标权重,并对骨外科医生展开问卷调研,收集界面内操作按键、实时磨削信息和机器人运行信息的有用性、易学习性、易理解性、平衡度及整体度评分.通过加权求和,得出界面内各按键及信息的加权评分.结果表明,操作按键、实时磨削信息的易学习性和平衡度评分及机器人运行信息的平衡度评分较低;界面内操作按键的加权评分高于均值,但实时磨削、机器人运行信息的加权评分低于均值.可见未来设计手术机器人界面时,需注重界面内按键及信息的辨识度,避免出现易混淆的按键或信息.统一界面语言、使用医用专业领域词汇、添加界面操作提示或功能说明是提升手术机器人安全性及操作绩效的必要设计.

    手术机器人人机交互界面界面评价层次分析法

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    放顶煤工作面以孔代巷合理布孔参数

    李杰
    6225-6233页
    查看更多>>摘要：为了解决刘家梁矿2号煤层低含量赋存高强度开采引发工作上隅角瓦斯问题,缓解矿井因岩巷掘进造成采掘接替紧张的局面,提出了采用大直径高位走向长钻孔代替工作面低位岩石抽采巷的瓦斯治理技术,结合矿井2号煤层顶板煤岩物理力学参数,通过理论分析、UDEC、FLUENT数值模拟的方法,分别从工作面裂隙带发育、工作面采空区流场分布等不同的专业角度,分析、研究了瓦斯流通通道及赋存规律,为定向高位钻孔合理布孔层位选择提供理论支撑;结合1号钻场瓦斯抽采效果,修正工作面煤岩赋存资料,优化2号钻场抽采设计,调整钻孔布置参数,以工作面瓦斯抽采纯量、上隅角瓦斯浓度为指标,对不同条件下瓦斯治理效果进行对比,实践证明:走向高位长钻孔能够取代低位岩石抽采巷,用于低含量赋存、高强度开采的放顶煤工作上隅角瓦斯治理,治理效果显著,上隅角瓦斯浓度维持在0.6％以下.

    高位定向钻孔以孔代巷上隅角水平布孔范围钻孔参数

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    基于突变理论的深部煤柱稳定性

    亓轶朱向阳王承亮宋永威...
    6234-6240页
    查看更多>>摘要：针对神华新街矿区盾构工法建设煤矿长距离斜井,研究了深部条件下保护煤柱的自身稳定性.研究发现,根据煤柱不同区域受力特征的差异性,可将其分成弹性核区和边缘塑性区,在此基础上建立了煤柱尖点突变模型,并经推导得到了煤柱的失稳判别公式.尖点突变模型可有效描述煤柱失稳演化的宏观过程.通过数值计算分析了深部盾构斜井保护煤柱在开采过程中的稳定状态.试验结果表明,随着煤层的开采能量缓慢释放,120 m煤柱自边缘向内部逐渐屈服,并在单侧出现4.5 m的塑性区.经公式判别,该工程中保护煤柱可以在深部开采条件下保持稳定,研究结果对相似工程中合理煤柱的留设提供了借鉴.

    突变理论煤柱盾构斜井稳定性

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    涠西南流沙港组页岩储层地质特征及可压性评价

    姜洪丰柳兵高永德申颍浩...
    6241-6253页
    查看更多>>摘要：摘 要 涠西南凹陷流沙港组页岩油资源丰富,但该储层地质条件复杂,储层可压性评价难度较大,亟需开展相关研究.综合岩心物性分析、核磁共振、扫描电镜、岩石热解、X射线衍射和力学实验等资料,分析了流沙港组页岩油储层地质特征,采用耦合脆性指数、水平应力差异系数和裂隙密度的可压性评价模型对不同类型油页岩进行可压性评价.研究表明,流沙港组页岩孔隙度主要集中在1％～5％,渗透率多小于0.1 ×10-3 μm2,储层表现为低孔低渗特征.孔径以微孔、介孔为主,主要集中在0.001～0.05 μm,页岩储集空间类型包括晶间孔、有机质孔、粒间孔和微裂隙4种孔隙类型.流二段泥页岩、油页岩的有机质类型分别为Ⅱ1-Ⅱ2型、Ⅰ-Ⅱ1型,普遍处于成熟阶段.储层岩石主要由长英质矿物组成,平均黏土矿物含量为33.24％.夹层型和互层型油页岩脆性较基质型和纹层型油页岩好,岩石储层各向异性较强.可压性评价结果显示:基质型和纹层型油页岩可压性指数较低,页岩油动用难度大;夹层型油页岩可压性指数为51.16％,具有一定的压裂改造潜力;互层型油页岩可压性指数最高,达到了 57.03％,建议优先进行储层压裂改造.本研究对深入理解流沙港组页岩油储层地质特征和后期压裂施工具有重要意义.

    流沙港组页岩油地质特征可压性评价涠西南

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    基于测井曲线包络面积预测油气藏产能

    韩鸿来刘之的张志强王猛...
    6254-6262页
    查看更多>>摘要：为了准确预测油气藏产能,解决复杂孔隙结构致使测井响应特征弱化,常规测井手段预测产能精度低的问题,通过采用交会图手段研究了东海盆地西湖凹陷碎屑岩储层测井曲线包络面积与产能间的关系,并优选了产能敏感性包络面积作为产能预测指标,借助波叠加性原理构建了包络面积产能预测指数,利用熵权法确定了各预测指标的权值,进而分储层类型建立了产能预测模型.结果表明:补偿中子-渗透率、电阻率-密度、电阻率-视波阻抗和视波阻抗-声波时差四组包络面积对产能的敏感性较强;本文所构建的产能预测模型精度较高,平均误差为19.4％.可见基于包络面积的产能预测模型可用于未开展动态测试的油气藏产能预测,为油气藏产能预测方法提供了新思路.

    油气藏产能预测测井包络面积熵权法

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    鄂尔多斯盆地长8层致密砂岩平板注水实验

    孙欣华张鸣党海龙康胜松...
    6263-6271页
    查看更多>>摘要：为了探索致密砂岩油藏有效注水开发方式,采用鄂尔多斯盆地长8层露头岩心分别制作长宽高为40、40、5 cm的平板模型6个,通过平板实验研究了周期注水、水平井同井异步注采、水平井异井异步注采对油水分布、压力分布、最终采出程度的影响.结果表明,周期注水平板初期注水流线向采出端均匀推进,形成扇形水驱前缘,在裂缝处形成窜流,注水半周期越长,裂缝水窜越明显,适当缩短注水半周期有利于提高采出程度.水平井同井异步注采实验由于裂缝间距小,注入水易水窜,剩余油呈块状富集在靠近采出端边角及平板中下部,水驱范围窄,最终采收率低.水平井异井异步注采实验注入水由注水缝向同井相邻的采油缝以及对面的采油缝同时流动,以相对缝间流动为主;水平井异井异步裂缝正对注采实验剩余油呈条状富集在靠近生产井边角处及平板中部,水平井异井异步裂缝错开注采实验剩余油呈折线状富集在靠近生采出端边角处及平板中部,二者水驱范围均较广,注采裂缝相互错开有效避免了过早水淹,提高了采出程度.

    致密砂岩平板实验周期注水水平井同井异步注采水平井异井异步注采

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    基于系统论事故分析模型的油气智慧管道系统信息物理风险辨识

    胡瑾秋李瑜环张来斌李馨怡...
    6272-6280页
    查看更多>>摘要：为了辨识油气智慧管道系统中存在的信息安全风险,通过基于系统论事故分析模型(systems-theoretic accident model-ing and process,STAMP)的方法,对油气智慧管道系统的信息物理安全进行全面评估与分析.首先,系统综合分析了油气智慧管道涉及的设备、设施、工艺、元件,评估其安全性.其次,通过建立STAMP模型,深入分析了各层级、元件之间的反馈信息与控制动作,形成了明确的控制反馈回路,突显了元件之间的关联与控制关系.在此基础上,系统辨识出了潜在的信息风险因素,推导并构建了可能发生的系统失效场景.以天然气输气首站油气智慧管道系统为例,研究验证了基于STAMP模型的可行性和有效性.结果显示,该方法不仅直观地描述了元件之间的关联与控制关系,而且从物理层功能安全的角度全面考虑了信息风险,特别凸显了过程控制系统(process control systems,PCS)及易受攻击的操作员站.与传统方法相比,本研究所提出的方法将信息物理安全风险因素的识别率提升至80％以上,提高了 40％以上,有助于避免不必要的安全措施冗余设计,提高了安全风险管控的准确性.

    油气智慧管道系统信息物理安全智能化风险辨识STAMP天然气输气首站

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    基于失效物理的风电机组多故障可靠性建模方法

    葛新宇毕俊喜王妍王柳璎...
    6281-6289页
    查看更多>>摘要：风电机组由于功能结构复杂且工作环境恶劣导致其退化状态呈现多样性特点,失效形式往往是多种故障耦合作用的结果,因此单独采用某一变量的性能退化过程作为评估风电机组寿命及可靠性模型是不全面的.为了更精确反映系统内部和外部性能指标的相关性,提出了 一种基于失效物理的风电机组多故障可靠性建模方法.首先分析了风电机组多应力耦合下的工作环境和故障特性,通过基于失效物理的可靠性仿真分析方法获得寿命分布函数,并将其作为边缘分布函数;其次在考虑故障模式相关性时,引入两阶段估计法对Copula函数的模型进行参数估计.通过对比不同类型Copula函数的秩相关系数和平方欧氏距离,确定最优Copula函数.最后利用Skla定理和逐步分析的思想,建立多故障模式耦合下的简化风电机组可靠性模型.结果表明,考虑可靠性指标相关性时得到的可靠性结果更加合理,同时该方法避免了风电机组寿命预测和可靠性评估的保守估计,具有较好的实用性和可操作性.

    风电机组失效物理故障相关性Copula函数可靠性建模

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    考虑多种工业负荷参与的多时间尺度源荷储优化调度

    王小庆王海云范添圆闫斯哲...
    6290-6299页
    查看更多>>摘要：为解决大规模新能源接入导致传统电网中常规机组调节压力不断增大的问题,提出了一种考虑储能和多种工业负荷参与的多时间尺度优化调度策略.该策略通过协调荷侧电解铝、水泥、钢铁、非生产性负荷与储能以及源侧常规机组调用计划,有效缓解电网调节压力.首先,分析储能和多种工业负荷的调节特性,建立风-光-荷-储的滚动调节框架.然后,针对源荷不确定性,采用多场景随机规划与模糊机会约束目标规划相结合的方法,建立日前和日内阶段以系统经济性最优为 目标、实时调度阶段兼顾安全性和经济性的多时间尺度调度模型.最后,通过新能源充足与不足典型日算例可知,本文所提调度策略能够充分发挥可调控资源的调节能力,在两种典型日的总成本较日前最优调度分别降低了 17.08％、44.13％,弃新能源量降低39％、失负荷量降低23％,有效提高了电网运行经济性和安全性.

    工业负荷储能多时间尺度多场景随机规划模糊机会约束目标规划

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    调峰/调频模式下储能电池热仿真与实验

    朱沐雨马宏忠陈悦林杨启帆...
    6300-6305页
    查看更多>>摘要：为探究储能电池参与电网调峰/调频时的运行状态,根据江苏镇江储能电站的实际运行工况,通过有限元仿真的方法建立了磷酸铁锂储能电池模组热模型.进一步设计了电池调峰/调频循环老化实验,分析早期容量衰减和温度变化数据,验证仿真的温度分布,并得出调峰/调频模式下的运行规律.结果表明:调峰模式平均电流倍率大,电池温度维持在更高的区间,最大温差远高于调频,在同等放电容量下电池寿命衰减更明显;仿真能较好地反映模组内部均温变化趋势,误差均低于1.8 ℃,满足预测精度,可为储能电站的初期投运提供安全设计基础.

    磷酸铁锂储能电池调峰调频有限元仿真温度场

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