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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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    航母编队一体化反导效能评估

    罗炜雷刚郑晓龙赖灿辉...
    2706-2714页
    查看更多>>摘要：对航母编队反导拦截能力评估的准确性将影响中方导弹突防作战效能分析及任务筹划,因此展开航母编队一体化反导的效能评估模型构建和仿真分析.以美军典型航母战斗群为研究对象,分析其防空反导系统架构以及作战流程,并基于关键参数对探测雷达、拦截弹、密集阵、干扰装置等重要环节进行了机理分析与模型构建、优化,同时结合蓝方来袭武器状态参数进行了子系统效能概率以及联合反导概率分析.最后以典型阵位下的航母编队反导效能评估为例,验证了模型的可行性.仿真结果表明当航母编队在200 km以上的距离有效探测到飞行速度低于12 Ma的来袭弹时,其反导成功率能够达到90％以上.

    航母编队一体化反导系统建模仿真评估

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    基于LCA碳总排放量的大型工业园区综合能源供应系统多目标优化

    郭朝泽胡林静王佳琛王睿...
    2715-2723页
    查看更多>>摘要：大型工业园区碳集中排放是导致环境恶化的重要原因之一.提出大型工业园区综合能源供应系统模型,包含能源输入、能源转换、能源存储三个模块,通过能源转换降低传统能源使用比例,为园区提供电、热、冷、气4种所需负荷.基于生命周期计算设备和能源的碳排放量,通过碳捕集技术对既有碳排放进行消纳,并将经济成本、碳排总放量和清洁能源利用率作为目标函数,利用改进的麻雀搜索算法(improved sparrow search algorithm,ISSA)对工业园区综合能源供应系统进行优化配置.算例结果表明,引入储能系统和电转气系统(power to gas,P2G)后,园区能源系统的清洁能源使用比例是之前的3.92倍,单位用电量下碳排放系数降低30.2％,综合单位电价降低0.38元,证明综合能源供应系统在满足园区能源需求的同时也可以降低碳排放量和经济投入.

    综合能源供应碳排放生命周期碳捕集优化配置

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    三相土壤分形导热系数模型

    李文岚婷苏顺玉
    2724-2733页
    查看更多>>摘要：土壤热导率的预测准确性对地源热泵和钻孔热能等地热相关结构设计至关重要,基于土壤复杂、随机、自相似性的微观结构特征,使用分形理论,考虑土壤的孔隙率和颗粒排列等参数对土壤弯曲度的影响,建立三相土壤有效导热系数毛细孔物理模型和对应的有效导热系数数学模型,将模型预测结果与已有实验数据进行了对比.结果表明:增加土壤颗粒排列等参数后的模型对孔隙率在0.21～1的土壤热导率预测有较高的准确性,且不同孔隙率的三相土壤热导率与土壤颗粒排列阻塞参数有关,孔隙率越大、阻塞参数越小模型预测越接近实验结果;弯曲度改变对热电比模型的串并联比例有直接影响,土壤颗粒排列对弯曲度的影响随孔隙率的增大而减小,弯曲度与三相土壤热导率的变化趋势成反比.相关结果有助于地埋管与管外三相土壤换热效率的研究.

    三相土壤弯曲度导热系数分形理论

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    基于改进YOLOv5s的指针式水表读数检测

    何月王丽颖包霞褚燕华...
    2734-2741页
    查看更多>>摘要：针对光照不均匀和水表表盘雾化的指针式水表在读数检测时出现漏检、误检等问题,提出一种基于改进YOLOv5s的指针式水表读数检测方法.首先,采用Mosaic、Mixup等数据增强方法,提高模型的泛化能力;其次,引入加权双向特征金字塔网络(bilateral feature pyramid network,BiFPN)实现更高层次的特征融合使得水表图像的深层特征图和浅层特征图充分融合,提高网络的表达能力;然后,嵌入卷积注意力机制(convolutional block attention module,CBAM),在通道和空间双重维度上强化指针式水表子表盘示数特征;最后将完全交并比损失函数(complete intersection over union loss,CIoU-Loss)替换为SIoU_Loss(scylla intersection over union loss),提升边界框的回归精度.改进算法的mAP@0.5达到97.8％,比YOLOv5s原始网络提升了 3.2％.实验结果表明:该算法能有效提高指针式水表的读数检测精度.

    指针式水表读数数据增强YOLOv5sSIoUCBAMBiFPN

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    光伏模组积灰与阴影特性分析及识别方法

    魏东代敏唐九龄冯炳赫...
    2742-2748页
    查看更多>>摘要：针对光伏模组积灰与阴影特性识别问题,详细分析了积灰和阴影的光伏特性曲线差异,揭示了阴影光伏曲线的拐点时变特性.提出由特性曲线的拐点数量及电流电压特性条件共同构成训练模型的输入特征量,基于CatBoost算法训练积灰和阴影识别模型.最后,利用光伏模组实测数据对CatBoost算法、ID3和GA-BP算法训练出的识别模型进行性能分析和对比测试,结果表明基于CatBoost训练出的识别模型输入量区分性强、诊断精度高,极具工程应用价值.

    CatBoost算法光伏模组积灰和阴影识别光伏特性曲线

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    基于DRNN-LSTM-IPSO的锅炉经济运行优化目标值

    钱虹王海心徐邦智
    2749-2758页
    查看更多>>摘要：锅炉作为火电厂的重要设备,提高其运行经济性直接影响电厂的生产效益,而锅炉运行参数优化目标值的合理确定是保障锅炉经济运行的关键.首先提出改进的高斯混合模型算法应用于工况划分,即通过划分数据的分散度作为依据并基于马氏距离来构建评价准则函数,以确定聚类数;其次通过构建具备长短时记忆功能的深度循环神经网络(deep recurrent neu-ral network with long-short term memory,DRNN-LSTM)建立各工况区间下的经济模型;最后在经济模型构建的基础上,针对传统粒子群算法容易陷入局部极值问题,通过对惯性权重和加速因子进行调整得到改进的粒子群算法(improved particle swarm op-timization,IPSO),可更加精准地在不同工况下进行区间范围内寻优,确定运行参数的优化目标值.实验结果表明,采用本文方法确定的优化目标值对应供电煤耗优于历史最优运行值,说明了该方法在挖掘锅炉优化运行潜力上具有一定的优势,按此方案调整锅炉运行可有效降低能耗水平,以达到锅炉经济运行的目的.

    工况划分改进的高斯混合模型DRNN-LSTMIPSO优化目标值

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    基于二次模态分解的LSTM短期电力负荷预测

    张淑娴江文韬陈玉花杨晓东...
    2759-2766页
    查看更多>>摘要：为进一步提高短期电力负荷的预测精度,需要更深层次发掘负荷数据中隐藏的非线性关系.提出一种基于信号分解技术的二次模态分解的长短期记忆神经网络(long short-term memory network,LSTM)用于电力负荷的短期预测.所提算法先对原始负荷序列进行自适应噪声的完全集合经验模态分解(complete ensemble empirical mode decomposition with adaptive noise,CEEMDAN),再将CEEMDAN分解后分量中的强非平稳分量进行变分模态分解(variational mode decomposition,VMD),同时用中心频率法对VMD分解个数进行优化,然后将两次分解后得到的负荷子序列送入LSTM中进行预测,并将所得分量预测结果进行叠加.结果表明,本文所提方法对短期电力负荷预测结果精度和模型性能都有较大提升.

    短期负荷预测二次模态分解自适应噪声的完全集合经验模态分解(CEEMDAN)变分模态分解(VMD)长短期记忆网络(LSTM)

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    灵活性负荷参与电网调度的经济优化运行

    崔喾张新燕何广渝王志磊...
    2767-2774页
    查看更多>>摘要：在"碳达峰、碳中和"的背景下,大规模新能源并网使系统出现了调峰压力大、新能源消纳难等问题.随着灵活性负荷占比的不断增大,根据灵活性负荷的不同特性,针对系统面临的问题提出了"源-网-荷-储"相协调的双层优化运行模型.首先,基于分时电价策略引导用户用电行为,建立提升源荷双方综合满意度以及净负荷波动最小的上层多 目标模型,利用粒子群算法对上层模型进行求解得到优化后的负荷需求响应并带入下层模型中.其次,根据源荷双方的供需关系,确定参与调度灵活负荷的运行方式,构建以系统调度运行成本最小为目标的下层模型,并采用Cplex求解器求解.最后,以某地区实际系统为例,结果表明了灵活性负荷参与电网调度可缓解电网调峰压力,提高了可再生能源消纳能力,并验证了本文所提模型的有效性.

    分时电价策略灵活性负荷系统调度源-网-荷-储

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    一种考虑储能的电力信息物理系统连锁故障阻断控制策略

    王岩李琰徐天奇
    2775-2781页
    查看更多>>摘要：电网信息物理高度融合背景下,为了降低电力信息物理系统发生跨空间连锁故障的风险,提出一种计及储能配置的连锁故障阻断控制优化策略.首先,基于电力系统可观可控性构建信息物理多重交互机理,并根据系统间交互阐明过载主导型连锁故障的演化过程.同时在现有调控手段基础上考虑储能入网对连锁故障阻断控制的影响.并将阻断控制表述成多阶段最优潮流问题,获得兼顾安全性与经济性的连锁故障控制方案.采用IEEE-118节点系统对不同控制策略进行对比,验证了所提控制优化策略的有效性,并分析了储能规模对阻断控制的影响.

    储能技术电力信息物理系统连锁故障阻断控制最优潮流

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    改进位姿估计环节的ORB-SLAM稠密建图算法

    刘畅党淑雯陈丽
    2782-2789页
    查看更多>>摘要：为提高 ORB-SLAM2(oriented fast and rotated brief,and simultaneous localization and mapping)系统的位姿估计精度并解决仅能生成稀疏地图的问题,提出了融合迭代最近点拟合(iterative closest point,ICP)算法与曼哈顿世界假说的位姿估计策略并在系统中加入稠密建图线程.首先通过ORB(oriented fast and rotated brief)特征点法、最小显著性差异(least-significant difference,LSD)算法和聚集层次聚类(agglomerative hierarchical clustering,AHC)方法提取点、线、面特征,其中点、线特征与上一帧匹配,面特征在全局地图匹配.然后采用基于surfel的稠密建图策略将图像划分为非平面与平面区域,非平面采用ICP算法计算位姿,平面则通过面与面的正交关系确定曼哈顿世界从而使用不同估计策略,其中曼哈顿世界场景通过位姿解耦实现基于曼哈顿帧观测的无漂移旋转估计,而该场景的平移以及非曼哈顿世界场景的位姿采用追踪的点、线、面特征进行估计和优化;最后根据关键帧和相应位姿实现稠密建图.采用慕尼黑工业大学(technische universität munchen,TUM)数据集验证所提建图方法,经过与ORB-SLAM2算法比较,均方根误差平均减少0.24 cm,平均定位精度提高7.17％,验证了所提方法进行稠密建图的可行性和有效性.

    位姿估计平面曼哈顿世界假说同步定位与建图稠密建图

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