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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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    特高压输电系统用同步调相机故障诊断方法

    赵文强周军王正伟石生超...
    3683-3690页
    查看更多>>摘要：同步调相机故障诊断过程中,受噪声信号的影响,容易造成诊断精度不佳,加重了电网运行负担.为此,提出特高压输电系统中的同步调相机故障诊断方法.该方法通过分析调相机轴承机械振动,采集故障状态下调相机轴承机械振动超标产生的振动信号,并利用集合经验模式分解消除信号噪声,获取波形更为平滑的优化信号.通过计算信号模态分量中心频率对应的能量熵获取振动信号特征,并将信号特征作为训练样本输入支持向量机中,实现特高压输电系统用同步调相机故障诊断.实验结果表明:应用所提方法后的断路点α、断路点β和断路点γ的诊断结果与对应点位的电流和电压实际波形基本吻合;所提方法在a、b、c三组短路点检测到的谐波电流幅值与实际谐波电流幅值在各峰值处的重合率较高.说明所提方法断路故障和短路故障的诊断性能均较好,有利于确保特高压输电系统的稳定运行.

    特高压输电系统同步调相机振动信号噪声支持向量机

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    基于改进孤立森林算法的风电机组异常数据清洗

    魏泰贺少雄胡子武曹立新...
    3691-3699页
    查看更多>>摘要：风电机组的风速、功率数据是衡量风电机组正常运行的关键参数,然而其中包含大量的异常数据,需要进行清洗.提出了 一种改进的孤立森林算法,先使用四分位法确定孤立森林正常数据评分与异常数据评分的分界线,再划分风速区间改变边缘数据的异常性,最后使用最小二乘法曲线拟合去误差去除小概率离散型和小概率堆积型异常数据的改进方法来对风速、功率的异常数据进行清洗.结果表明:与传统的孤立森林算法相比,改进的孤立森林算法能够正确界定正常数据评分与异常数据评分的分界线,可以去除堆积型异常数据,且对于数据主带边缘的离散型异常数据具有更好的清洗效果.

    风电机组孤立森林异常数据四分位法

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    适应多流融合仿真的交互同步接口算法

    刘科研李昭龙江毛润宇...
    3700-3709页
    查看更多>>摘要：为研究分析当前新形态复杂配电网系统可靠性、电压稳定和高效运行的有效手段,综合考虑能量流、信息流、控制流及业务流的多流融合仿真的同步接口算法研究,通过对比研究了 4种典型接口算法,研究了基于反馈电流滤波的理想变压器模型(ideal transformer model,ITM)改进接口算法.结果表明该方法通过将物理侧测到的电流经过滤波器反馈给数字侧,优化了 ITM算法的稳定条件,减小了数模两侧的延迟,提高了多流融合仿真系统的稳定性和精确性,可见基于反馈电流滤波的ITM改进接口算法有效平衡了配网多流融合实时仿真中同步接口的稳定性和精度的要求.

    配电网多流融合接口算法滤波器交互同步

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    基于变更设计的数据驱动产品供应链系统预测控制

    魏恒宇李庆奎
    3710-3718页
    查看更多>>摘要：针对突发事件导致的产品供应链系统设计变更问题,设计一种基于数据驱动的预测控制算法,使产品生产满足用户的不确定需求.首先,根据产品供应链系统各部分之间的协作关系,将系统建模为多智能体系统,供应链系统设计变更描述为多智能体系统的拓扑结构切换.其次,设计了一种分布式无模型自适应预测控制方法,使供应链系统中的生产率水平能够满足用户需求.再次,引入了未来时刻的输入输出,算法设计可以使产品供应链系统预测未来一段时间内生产满足的库存水平.最后,对算法的稳定性进行了分析,并通过数值模拟仿真验证了所提出算法的有效性.结果表明,该方法可以有效控制产品供应链系统的生产供应,使得变更发生后的生产水平满足市场需求.

    产品供应链系统切换拓扑数据驱动无模型自适应预测控制

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    基于密集残差网络的图像隐藏方案

    陈立峰刘佳潘晓中孙文权...
    3719-3726页
    查看更多>>摘要：针对基于编-解码器网络的图像隐写方案生成的含密图像和消息图像质量不高的问题,提出了一种新的基于密集残差连接的编码器-解码器隐写方案,与现有的端到端图像隐写网络不同,所提方案无须对图像进行预处理,采用密集残差连接,将浅层网络的特征输送到深层网络结构的每一层,有效地保留了特征图的细节信息,并使用通道和空间注意力模块对特征进行筛选,提高了编-解码器对图像复杂纹理区域的关注度.在LFW、PASCAL-VOC12和ImageNet数据集的实验结果表明,在保证算法安全性的前提下,所提方法能够有效提高图像质量,含密图像和载体图像的峰值信噪比(peak signal-to-noise ratio,PSNR)和结构相似性(structural similarity,SSIM)的平均值最高达到了 36.2 dB和0.98.

    信息隐藏深度学习注意力机制编码-解码结构密集残差网络

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    基于深度学习的砂岩组分显微图像识别

    任书杰胡勇何文祥高小洋...
    3727-3736页
    查看更多>>摘要：识别砂岩中的石英、长石和岩屑对判断沉积环境具有重要意义,但传统的人工识别方法存在主观性强、对经验依赖程度高等问题.利用深度学习、卷积神经网络等技术构建了一种基于Faster R-CNN目标检测算法的砂岩显微组分图像识别方法,实现了正交偏光下对薄片图像中石英、长石、岩屑3种组分的智能识别,3种组分平均识别准确率为89.28％.为了验证模型的可靠性,实验对比了不同算法和特征提取网络,结果表明:Faster R-CNN目标检测算法的识别效果优于YOLOv3、YOLOv4、YOLOv5s,ResNet50特征提取网络的表现效果优于VGG16.采用ResNet50特征提取网络的Faster R-CNN目标检测模型优势显著,它可以更好满足岩石薄片的识别要求,为传统的人工方法提供智能化技术方案.

    深度学习卷积神经网络FasterR-CNN图像识别ResNet50岩石薄片

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    基于改进Mask R-CNN的高密度砂岩颗粒的分割识别

    江佳霖钟宝荣
    3737-3746页
    查看更多>>摘要：针对高密度颗粒密度大,数量多,形态不一,且颜色相近的情况,通过传统方法对砂岩颗粒分割难度存在检测不准和漏检的不足.想要在少量样本中获取更好的效果,变得更加困难.基于上述问题提出一种基于改进Mask R-CNN的DGC-Mask R-CNN检测模型,针对少量样本、高密度砂岩颗粒的分割与识别.首先收集了 128张超高分辨率的图片,每张图片有近200个砂岩颗粒实例,共26 200个实例对象.为了使模型拥有更好的泛化能力,防止少量样本下的过拟合,使用Albu进行图像增强.用自监督预训练模型Barlow Twins来对砂岩颗粒的特征进行初步提取.在DGC-Mask R-CNN中,构建ResNet50模型作为骨干特征提取网络,在ResNet50的BottleNeck的C3、C4、C5特征卷积层中改进传统卷积方式,使用可变形卷积神经网络(deformable convolutional neural network,DCN),并添加全局上下文建模框架(global context block,GCB)注意力机制.在上采样器的多个级联上采样模块中,结合改进的上采样算法CARAFE.实验结果表明,改进后的DGC-Mask R-CNN,使得检测与分割识别的平均精度达到 88.9％和 88.8％,与传统的 Mask R-CNN、Cascade-Mask R-CNN、Mask Scoring R-CNN、HybridTaskCascade相比检测精度更高.在均值平均精度方面,与其他模型相比提升较为明显.将模型分割后得到的结果,进行砂岩颗粒的统计以及长短轴的计算,可实现对该部分砂岩颗粒的溯源,计算地壳运动导致的砂岩迁移的距离,进而评估地下油藏.

    MaskR-CNNBarlowTwinsDCN注意力机制CARAFE砂岩颗粒

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    面向庭院式住宅的周界入侵综合识别技术

    陶晶吴浩金钟杨倪之昊...
    3747-3755页
    查看更多>>摘要：针对现有周界入侵检测技术应用于私人住宅时面临的几个问题,提出一种面向庭院式住宅的周界入侵综合识别算法,该算法以YOLOv5为基础,将周界入侵检测任务分为异常目标检测与入侵检测两部分.在异常目标检测部分,针对YOLOv5在复杂户外场景下对小目标检测效果不佳等问题对其网络结构进行三点改进,然后应用改进YOLOv5对监控范围内人员穿戴与所持工具是否异常进行检测,并根据结果判断是否存在潜在入侵行为;在入侵检测部分,提出一种点线式区域入侵检测方法,巧妙地将区域入侵检测问题抽象成点与多条直线围成区域的位置关系判断问题.实验结果表明:本文算法在异常目标检测阶段平均精度(mean average precision,mAP)为85.4％,相较于YOLOv5与其他目标检测算法精度更高;模型检测速度可达23.4帧/s,实时性良好;在入侵检测阶段,点线式区域入侵检测方法相较于现有基于视频的入侵检测方法具有更高的入侵检测灵敏度且不存在误检现象;基本满足对庭院式住宅进行周界入侵检测的任务需求.

    周界入侵检测异常目标检测区域入侵智能分析

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    1000kV特高压变电构架风荷载及风致响应

    唐浩李方慧赵杰支旭东...
    3756-3765页
    查看更多>>摘要：1 000 kV特高压变电构架高度大、频率低,其风荷载及风致响应对结构设计起控制作用.通过高频天平测力风洞试验获得1 000 kV特高压变电构架塔架节段(A～D节段)、横梁和整体模型的基底剪力和弯矩,分析地貌类型和风向角对体型系数的影响规律,并与国内外相关规范进行对比分析,利用有限元方法计算结构风致响应并详细考察不同地貌下结构位移响应及风振系数随风向角的变化规律.研究结果表明:0°风向时,模型节段A～D三类风场(均匀流、A类和B类)体型系数之比分别为1∶0.93∶0.42、1∶0.86∶0.36、1∶0.84∶0.41和1∶0.60∶0.23.90°风向时,整体模型在三类风场下的体型系数均取得最大值3.40、2.42和0.97,比DL/T 5154-2012和ASCE7-16规范值大24％～40％.此外,结构塔顶位置X和Y方向位移响应均方根值分别在90.和0.达到最大值69.66 mm和61.51 mm,塔顶典型节点X和Y方向风振系数分别在0°和90°风向取得最大值 2.61 和 3.27.

    变电构架高频测力天平体型系数风致响应风振系数

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    交叉裂隙砂岩样单轴力学特性与扩展破坏

    沈顺超肖桃李折海成陈祥...
    3766-3772页
    查看更多>>摘要：天然岩体中存在大量交叉裂隙,严重影响岩体构筑物的变形、破坏和失稳规律.以类砂岩材料制作主、次不同裂隙倾角岩样为研究对象,通过采用单轴压缩和数字图像处理(digital image processing,DIC)摄像等试验方法,研究交叉裂隙产状对岩样的力学特性和破坏模式的影响.结果表明:与单一裂隙相比,单裂隙岩样的峰值强度和弹性模量总体上大于含交叉裂隙,表明交叉次裂隙会进一步削弱岩样力学性质.当α≤45°和α=60°且β≤45°时,次裂隙尖端裂纹萌生基本上早于主裂隙,次裂隙尖端裂纹未发生扩展贯通,主裂隙尖端裂纹发生贯通;在α=60°且β≥60°和α=90°时,主裂隙尖端裂纹萌生基本上早于次裂隙,次裂隙尖端裂纹扩展贯通,主裂隙尖端裂纹未发生贯通;裂纹主要沿上下方向扩展,水平向裂纹较少.其中α为交叉裂隙主裂隙与水平方向倾角,β为次裂隙与主裂缝方向倾角.岩样以张拉破坏为主,α为0°和90°时,岩样全部表现为张拉破坏,α为30°、45°和60°时,岩样随β增大表现为从剪切破坏—拉剪复合破坏—张拉破坏的变化,主破坏裂纹受主、次裂隙水平向投影较长的一条控制.

    单轴压缩交叉裂隙裂纹扩展破坏模式

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