期刊,科学技术与工程 2024年卷27期_国家学术搜索

期刊信息/Journal information

科学技术与工程

主　　编：明廷华

出版周期：旬刊

国际刊号：1671-1815

电子邮箱：ste@periodicals.net.cn

电　　话：010-62103284

邮政编码：100081

地　　址：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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改进YOLOv5s的番茄钵苗分类识别模型

赵晓燕房建东赵于东

11774-11785页

查看更多>>摘要：番茄钵苗分类识别对自动移栽机精准和高效完成钵苗移栽作业具有重要意义,目前钵苗检测存在精度较低,检测实时性较差,有误检和漏检的问题.为建立番茄钵苗监测系统,保证检测实时性,提高钵苗识别精准度,基于改进YOLOv5 s目标检测算法提出一种番茄钵苗分类识别模型.研究工作包括构建番茄钵苗数据集;引入全局注意力机制(global attention mecha-nism,GAM)注意力机制;采用动态非单调聚焦机制损失函数(wise IoU,WIOU)损失函数策略;运用可变形卷积DCN V3;采用上下文信息模块(context augmentation module,CAM)模块.改进后模型平均检测速度约为12 ms,平均精度(average precision,AP)较基础模型上升3.8个百分点,MAP@0.5提高1.9个百分点,召回率提升3.2个百分点.相同实验条件下,将改进后YOLOv5s模型与当下常用模型对比,其检测速度更快,符合钵苗检测要求,精度更高,总体效果更优,保证实时性的基础上有效提高番茄钵苗的识别精度.

关键词：

目标检测番茄钵苗检测YOLOv5s注意力机制WIOU可变形卷积

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基于轻量化YOLOv7-tiny的铝材表面缺陷检测方法

席凌飞伊力哈木·亚尔买买提

11786-11794页

查看更多>>摘要：为了提高铝材表面缺陷小目标检测效率,轻量化检测网络,提出一种基于改进YOLOv7-tiny的铝材表面缺陷检测算法.首先,在网络中加入SimAM(similarity-based attention module)注意力机制,使网络更多的注意到有用的信息,抑制图像中无效样本的干扰.其次,将主干网络中的sppcspc结构改进为Ghostsppcspc,减少的模型训练时的参数冗余,同时在检测层用GSconv代替普通卷积,轻量化网络的同时加强特征融合,提升网络检测精度,最后引入NWD(normalized wasserstein distance)结合原有的CIOU(complete intersection over union)损失函数,提升网络对小目标检测精度.将改进算法应用到天池铝材数据集中进行验证,实验结果表明,该模型能够有效识别铝型材表面不同种类的缺陷,较原YOLOv7-tiny算法mAP提高10.1％,参数量较原模型下降6.4％,计算量较原模型下降12.2％.所提方法实现了轻量化网络模型的同时,能够满足目前铝型材工厂生产现场缺陷检测要求.

关键词：

缺陷检测YOLOv7-tiny注意力机制NWDGSconvGhostsppcspc

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基于相似理论的钢结构模型实验结果修正:以空腹梁为例

郑刚肖建春沈睿麟陈顺云...

11795-11804页

查看更多>>摘要：以相似理论设计大跨度钢结构缩尺模型试验时常因材料及尺寸等多参数同时畸变的问题而无法正确反映原型结构力学性能.提出了基于响应面法的响应面预测模型对畸变参数进行修正,并考虑材料加工难度及制作成本,基于相似理论设计了三种不同材料制作的1/2空腹梁缩尺模型且梁截面厚度产生畸变,对多参数畸变模型修正前后的误差进行分析.结果表明:建立的响应面方程具有很好的拟合精度和对未知参数的预测能力,在各级均布荷载作用下,多参数畸变的钢空腹梁缩尺模型通过数值模拟及等效刚度理论计算后,未经修正的缩尺模型映射原型结构的力学性能误差较大,而经过建立的响应面模型修正后,误差显著减小,多参数畸变的缩尺模型能够有效地预测原型结构的力学性能.

关键词：

空腹梁相似理论不同材料畸变模型响应面法

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隔震橡胶支座力学性能的损伤评估

杨静潘文赖正聪

11805-11816页

查看更多>>摘要：在遭遇罕遇和极罕遇地震时,采用螺栓连接的隔震橡胶支座可能会因为局部橡胶损伤而导致整体屈曲或失稳.这种支座的力学性能深受其构成材料-钢和橡胶的物理属性的影响.橡胶的特点包括低模量、高延展性、超弹性以及弱压缩性.通过解析解和试验非线性响应结果表明:当水平力较小时,支座纯压下的最大和平均剪应变较大,随水平力增加,其纯剪下的最大和平均剪应变以及弯曲平均剪应变增加显著,因此,在评估支座最大和平均剪应变时,必须同时考虑压缩、剪切和弯曲效应的综合影响.此外,美国规范中最大剪应变限值可作参考,英国规范的名义压应变偏大.支座中橡胶的体积膨胀可能引起内部破裂,因此,在大应变和高轴压下,准确确定隔震支座的剪切模量和剪应变对于描述其力学行为和局部拉、压应力,以及预测内部损伤和破坏程度具有重要意义.

关键词：

隔震橡胶支座最大剪应变平均剪应变内部破裂损伤评估

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多排大跨度光伏柔性索桁架结构设计的差异化

杨晶晶何卓威朱虎霸李宗伦...

11817-11825页

查看更多>>摘要：山地光伏电站建设的发展势头迅猛,光伏柔性索桁架结构应运而生.这种结构在原有单层悬索的柔性支架基础上增加了防风结构,能更好地适应复杂地形.但索桁架结构和受力更为复杂,目前缺少统一的设计规范,为研究光伏柔性索桁架两种典型结构的结构性能,采用有限元的方法对不同拱形矢高多排大跨度光伏柔性索桁架进行仿真分析,从结构模态、风振系数以及极限工况多角度开展研究.结果表明,增大防风索拱形的矢高,有利于抑制倒拱和正拱两种结构的风致振动;分析四种极限工况,矢高每增加100 mm,倒拱Z向位移平均减小率最小为10.07％,正拱最小为2.79％.同时倒拱结构的挠度变形和轴力等力学性能优于正拱结构,更具市场应用价值.

关键词：

光伏柔性索桁架有限元仿真风振系数脉动风荷载极限工况

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湿陷性黄土卸荷试验及其微结构

刘昌旺郅彬任毅龙

11826-11833页

查看更多>>摘要：湿陷性黄土在卸荷状态下的湿陷量与恒压下不同,通过试验从宏观与微观角度研究了卸荷作用下黄土湿陷量与微观结构变化情况.对铜川地区黄土进行湿陷性试验,测得不同埋深处恒压与卸荷的湿陷性系数,对比恒压与卸荷、湿陷系数的差异性,并结合电镜扫描(scanning electron microscope,SEM)与图像分析系统 PCAS(particles and cracks analysis system)观测分析湿陷性黄土微观结构变化,得到不同埋深、卸荷量下微观参数孔隙面积占比、概率熵与平均形状系数等变化特征.结果表明:卸荷将有效提高湿陷起始压力,减少湿陷性的发生,相较于恒压条件下改变了湿陷性黄土孔隙面积、颗粒分布、排列方式等;微观结构主要以片状和蜂窝结构为主,随埋深与卸荷量增加,孔隙由疏到密、细小孔隙占比增加;概率熵逐渐增大、颗粒排列混乱且定向性变差,均一化程度降低;卸荷作用下黄土的湿陷系数、埋深与卸荷量有很强的相关性.

关键词：

湿陷性黄土卸荷湿陷系数微结构

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考虑电池充电的无人机车辆物流配送模型

王莉莉欧俊杰

11834-11841页

查看更多>>摘要："最后一公里"物流配送是物流终端面对客户的最后一环.车载无人机的配送模式克服了道路对车辆的限制,但由于无人机的电池容量有限导致续航时间短,而每次完成配送任务回收无人机需要更换电池,使得人力成本以及配送时间的增加.基于这种无人机车辆的协同配送模式,考虑了无人机的电池电量消耗和在车辆上的充电速率限制,提出无人机在无配送任务时在车辆进行充电的配送路径规划模型.设计了一种结合遗传算法和邻域搜索算法的改进GRASP(greedy randomized adaptive search procedure)算法来求解模型.基于设计测试集进行测试实验,并对影响路径规划的主要因素进行灵敏度分析,以充分利用无人机的配送能力.

关键词：

车机协同配送GRASP算法路径规划无人机充电

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软弱富水地层超大直径盾构下穿长江堤防变形分析

江浩刘武程锦尚金行...

11842-11850页

查看更多>>摘要：软弱富水地层上长江堤防变形受浅埋超大直径盾构隧道施工扰动影响大.以盾构开挖直径为15.07 m的某双线隧道工程为背景,基于现场监测资料,研究盾构过堤时无为长江堤防沉降的时空演化规律,并对掘进参数与堤防加固措施的合理性进行分析.研究结果表明,压密注浆加固处理可有效减小堤防地表沉降幅度.右线隧道过堤时,中轴线上方堤防沉降变形总体随着盾尾离开天数的增加而增大,最大沉降位于堤前段,为20.37 mm,远离中轴线部位普遍产生轻微隆起.左线隧道下穿堤防后,堤防竖直变形整体呈"左线堤前段与堤后段隆起、堤坝段沉降,右线整体沉降,幅度从堤前段往堤后段沉减小"的分布规律.盾构下穿长江堤防时,切口压力、推力、扭矩等掘进参数的调整受堤坝超载效应影响.

关键词：

富水地层盾构隧道掘进参数长江堤防沉降规律

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基于公交车停靠特征与轨迹分析的港湾车站优化:以青岛市滨海大道公交港湾车站为例

杨金顺林晓喻于冉冉孙成玲...

11851-11860页

查看更多>>摘要：针对公交车进出港湾车站停靠不顺畅,车站几何尺寸设置与公交车运行轨迹不完全相符等问题,通过研究青岛市主干路滨海大道相同规格港湾车站公交车停靠过程,分析港湾车站车辆进出站速度、加速度、轨迹等交通要素变化特性及其相互关系,基于公交车实际进出站轨迹数据构建Gauss轨迹模型,并对港湾车站的几何设计参数进行优化.结果表明:公交车速度在车站的减速段呈现两阶段变化趋势,在加速段呈现单阶段变化;公交车进出站期间的综合加速度平稳变化,纵向加速度由负值变正值,横向加速度基本不变;轨迹模型与实际拟合轨迹相似度达到0.991 3;港湾车站进出站过程中的转弯曲线半径大于现行规范中的曲线半径,在准备进出停靠段时的转弯曲线半径小于现行规范中曲线半径,加减速段长度相等.相比于传统车站设计,优化后的车站设计使公交车进站过程更加流畅,可提高公交车进站过程运行效率并节约用地面积.

关键词：

港湾车站进出站轨迹交通设计速度加速度

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考虑时序特征的深圳港集装箱吞吐量组合方法预测

贾红雨李昊林杨浩浩李一...

11861-11868页

查看更多>>摘要：集装箱吞吐量预测对港口企业运营及决策具有重要的作用.传统集装箱吞吐量预测方法存在预测精度不高的缺点.为解决这一问题,提出了一种考虑季节性和不确定性的SARIMA-XGBoost组合预测方法.针对集装箱吞吐量的季节性特征,选取季节性自回归移动平均模型(seasonal autoregressive integrated moving average model,SARIMA)捕捉周期性特征和线性特征;针对集装箱吞吐量中的不确定性因素,选取极致梯度提升树算法(extreme gradient boosting,XGBoost)自适应学习时间序列数据中的复杂模式和非线性特征.通过选取优化指标并计算分配权重的方式实现了预测模型中线性和非线性特征的有效融合,从而提升预测精度.通过对深圳港2013-2022年集装箱吞吐量月度数据进行实证研究和对比分析,结果表明SARIMA-XGBoost 组合方法预测精度最高、稳定性好,验证了该组合方法在集装箱吞吐量预测中的有效性.

关键词：

集装箱吞吐量组合预测时序特征SARIMA模型XGBoost算法

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