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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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    轻量化YOLOv7-tiny的遥感图像小目标检测

    桑雨李立权李铁
    7726-7732页
    查看更多>>摘要：针对遥感图像小目标众多、目标检测器参数量大和检测效率低等问题,提出了一种改进的YOLOv7-tiny的轻量级遥感图像小目标检测模型.首先,针对原始模型中跨阶段局部空间金字塔池化网络复杂的碎片化操作,提出轻量级的空间金字塔池化结构来减少多余的卷积算子操作;其次,针对颈部网络冗余的模块化连接方式和小目标容易在深层特征丢失空间信息的问题,提出深层语义信息引导的单尺度预测头方法来进行小目标位置信息强化,并进一步减少颈部网络和头部网络的计算成本.在遥感图像数据集上展开实验,结果表明,改进后的模型比原始模型参数量降低49.6％,计算复杂度降低28.5％,推理速度提高73.1％,并优于现阶段其他主流轻量级目标检测器.

    目标检测YOLOv7-tiny轻量化遥感图像语义信息引导

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    分布式传感采集系统的远距离传输实现方法

    刘敏席尚宾
    7733-7738页
    查看更多>>摘要：为了解决分布式采集系统在强磁场、不同密封舱段的机体等特殊应用场景下的传感信号远距离传输问题,通过在测试点位置和主控采集端就近设计对应转换电路,提出了一种分布式传感采集系统采集数据高可靠的有线远距离传输方案.首先,在远离主控采集的被测点的测量端,数字传感信号直接经ⅡC/SPI远距离发送端电路输出,而模拟传感信号,先将其转变为数字量后再输出到发送端电路,在主控采集端经ⅡC/SPI远距离接收端电路解析后接入主控处理器,从而实现只需一个主控采集端即可完成分布式采集系统被测点传感器感知数据的远距离传输.该传输方法对于不同数据类型的传感器和传输协议,提出了针对性的解决方案,并对方案进行了测试与验证,结果显示传感信号传输稳定、质量良好.

    传感器远距离传输分布式采集ⅡC/SPI信号

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    面向多规格蒸发器传热管检修的新型机器人机构设计及其运动规划

    高厚秀林靖涵于璇张宽...
    7739-7745页
    查看更多>>摘要：面向核电站蒸汽发生器的管板爬行式检修机器人存在适应性差、检修效率低等问题.为实现蒸汽发生器多规格传热管的检修任务,设计了一款新型机构的四足爬行检修机器人,并对相关的步态规划展开了研究.首先,根据需要适应多规格管板的要求,提出机器人的构型以及整体方案设计,确定了爬行机器人的主要运动方式,并给出了工具工作空间;之后,根据不同类型管板开展了机器人步态规划相关研究,规划了三角形、正方形两种排布管板上的直线运动步态与转向运动步态;最后,利用V-REP与Python联合仿真进行机器人运动仿真实验,结果表明,爬行机器人能够完成多规格管板下的直线运动与转向运动,证明了机构的合理性与运动的可行性.

    蒸汽发生器检修机器人多规格管板适应性机构设计运动规划

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    工业生产设备故障领域问答系统的意图识别

    王雨萱万卫兵程锋
    7746-7759页
    查看更多>>摘要：为了解决工业生产设备故障领域的问答系统缺乏标注数据、意图识别槽位填充性能不足的问题,提出了一种基于Transformer 的多层双向自注意编码器(bidirectional encoder representations from transformers,BERT)的联合模型.利用 BERT 进行文本序列编码,并通过双向长短时记忆网络(bidirectional long short-term memory,Bi-LSTM)捕捉文本上下文语义关系.通过最大池化和致密层提取关键信息,同时使用条件随机场(conditional random field,CRF)增强模型泛化能力.构建了工业领域设备故障问答语料库,并提出了针对该领域的模型部署框架.在ATIS等公共数据集上进行实验,相对于基线模型,本文模型在句子级准确率、F1和意图识别准确率上,分别提高4.4、2.1和0.5个百分点.研究结果有效提升了问答系统性能,为缺乏工业生产数据的问答系统领域提供了数据集和部署框架.

    意图识别槽位填充工业制造领域问答系统

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    利用用户数据报协议数据驱动的液压六自由度并联机构虚拟现实技术

    王悦然孔屹刚李兆鹏张浩...
    7760-7768页
    查看更多>>摘要：针对复杂系统虚拟现实技术应用时实现精准描述系统的动态工作原理,复现真实系统的运动控制功能比较困难的问题,以具有高阶、非线性、强耦合等特征的液压六自由度并联机构为研究对象,提出了一种利用用户数据报协议(user datagram protocol,UDP)实现专业软件MATLAB与虚拟现实开发软件Unity3D的虚拟现实技术.首先利用三维建模软件SolidWorks构建并联机构三维模型,将模型导入Unity3D软件中并对其施加关节约束;其次对并联机构进行运动学反解,建立MATLAB与AMES-im联合仿真模型;最后通过UDP协议,实现MATLAB与Unity3D双向实时数据交互并驱动虚拟机构动作.仿真表明:虚拟机构动作完全符合真实物理系统的工作原理,基于UDP协议数据驱动的虚拟现实技术具有很好的准确性与实时性.

    液压并联机构六自由度UDP协议数据驱动虚拟现实

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    基于时频空多维融合特征的脑电情感识别

    杜扶遥姜囡刘浠辰
    7769-7775页
    查看更多>>摘要：脑电信号(electroencephalogram,EEG)包含丰富的时间,空间和频率信息,是最能准确反映情感状态的生理信号,在情感识别领域发挥着重要作用.由于单特征的脑电情感识别研究方法存在缺失信息的问题,因此提出了三维融合特征的脑电信息处理方法,将脑电信号的微分熵频域特征和8种时域特征进行融合,并按照电极片位置信息进行空间排布,构建脑电信号的三维融合特征.将注意力机制引入多任务卷积神经网络(multi task attention convolutional neural network,MTA-CNN),并将构造的三维特征作为输入进行测试分析.结果表明,所提出模型方法在DEAP数据集的效价维和唤醒维二分类问题准确率均有显著提升.

    脑电信号情感识别三维融合特征注意力机制多任务卷积神经网络

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    基于Inception-BiLSTM和迁移学习的结构损伤识别

    王二成肖俊伟李家豪吴雪...
    7776-7784页
    查看更多>>摘要：针对传统卷积神经网络(convolutional neural network,CNN)方法在时空特征提取存在不足,提出了一种改进的Incep-tion 与双向长短期记忆(bi-directional long short-term memory,BiLSTM)联合模型,以全面学习振动信号中的空间和时序信息.首先,构建具有多尺度感受野的Inception模块,自适应地提取不同尺度下的空间特征;其次,BiLSTM序列化处理时间特征,以深度挖掘时间相关性;最后,通过全局平均池化和Softmax分类器来实现钢框架结构的损伤识别.为评估该模型对噪声的鲁棒性,引入高斯白噪声作为干扰.此外,采用迁移学习策略来评估模型在不同强度激励和小样本下的泛化能力,确保适用于不同的损伤识别任务.结果表明,与传统的CNN方法相比,该模型在无噪声条件下及信噪比超过25 dB时保持了 100％的识别精度.该方法解决了土木工程应用中样本量不足和不同强度激励的实际挑战.通过微调预训练模型的参数,实现了在不同强度激励和小样本情况下的知识迁移与泛化,从而增强了模型的实际适用性.

    钢框架损伤识别InceptionBiLSTM迁移学习

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    基于野外监测的阿娘寨滑坡自愈合特征

    李磊阮冰清杨振刘道川...
    7785-7791页
    查看更多>>摘要：滑坡在地震、降雨和坡脚开挖时会发生慢速滑动,部分滑坡直接失稳破坏,但是部分慢速滑坡会慢慢变得稳定,呈休眠状态.目前,滑坡恢复稳定的自愈合过程外在表现和内在机制还研究较少,尤其是坡脚侵蚀型慢速滑坡的自愈合特征研究.2020年6月17日,四川省丹巴县梅龙沟爆发的泥石流堵塞小金川,形成泥石流-堰塞湖-溃决洪水灾害链,且溃决洪水掏蚀坡脚,导致阿娘寨古滑坡复活.通过对阿娘寨滑坡应急监测数据发现,阿娘寨古滑坡初期存在大变形,但后期变形逐渐稳定,存在强度恢复的自愈合现象.另外,数据表明滑坡的两次突然启动和小金川流量增大侵蚀坡脚相关,与地震和降雨关系不大.通过现场监测数据分析,滑坡刚发生时变形速率高达118 mm/h,本文建立的预测模型表明,在没有外在触发因素条件下,滑体会在8月21日左右变形速率低至1 mm/h.以阿娘寨滑坡为例,分析滑坡的变形过程和自愈合特征,并基于野外监测数据建立自愈合过程预测模型,该方法对于科学评估滑坡稳定性,减小滑坡防治设计成本具有重要意义.

    慢速滑坡坡脚侵蚀灾害链野外监测自愈合机制

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    减载伸长路径下棕榈纤维加筋砂力学响应

    刘昆钰唐玉肖刘问刘学彦...
    7792-7803页
    查看更多>>摘要：为探究棕榈纤维对石英砂力学性能的增强作用,采用减载三轴伸长试验方法测试了饱和状态下棕榈纤维加筋石英砂的剪切力学性能,计算了棕榈纤维加筋石英砂在不同纤维长度和掺量下的应力-应变曲线、初始弹性模量和割线模量,基于摩尔库伦准则分析了棕榈纤维加筋石英砂剪切强度随纤维配比的变化规律,通过对比素砂和加筋砂在剪切过程中的体积应变及孔隙得出了棕榈纤维对石英砂力学性能的增强作用.结果表明:纤维加筋会增强石英砂在伸长破坏中的应力应变强度,对石英砂峰值应力和残余应力提升效果最佳的纤维掺量和长度为0.9％和12 mm;棕榈纤维加筋石英砂的初始弹性模量和峰值割线模量均随有效围压的增大而增大,整体刚度与有效围压呈正相关关系;纤维对石英砂剪切强度的增强效果只能在低围压状态时显现;在石英砂中添加棕榈纤维减小了石英砂的临界孔隙比及剪胀性.研究结果有助于促进纤维加筋砂的工程应用并提供相应理论参考.

    棕榈纤维加筋砂减载伸长剪切强度孔隙比

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    多级线性加载下软土一维非线性固结分析

    张驿马轲宗梦繁王佳...
    7804-7811页
    查看更多>>摘要：多级加载是一种常见的加载形式,目前软土一维非线性固结方面的研究鲜有考虑多级加载.为研究多级加载下软土一维非线性固结规律,构建考虑多级线性加载和土体非线性的固结模型.利用有限差分法获得固结方程的解答,并通过与现有解答对比验证了所得解答的正确性.进而分析荷载形式和土体非线性对固结特性的影响,结果表明:与瞬时加载或单级加载相比,采用多级线性加载可以充分让土体超静孔隙水压力消散并且可以降低超静孔隙水压力峰值.第一级荷载对土体固结影响最大,工程中采用多级荷载时,应控制第一级荷载的加载量及加载速率,以避免土体发生破坏.

    一维固结非线性多级线性加载有限差分法

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