- 王智慧;廖锐全;程阳;冯笑雅;袁旭;张兴凯;
由于油井中后期产量下降，注水开发技术得到广泛应用。为优化注入水水质、净化地层，需提高采出水中的油水分离效率。油水分离效率的高低取决于对油水两相运动规律的掌握及分离方法的正确应用。该研究在油滴运动理论的基础上，借助Fluent有限元模拟软件，对油滴在流场中的变形和聚并动态进行精细描述。通过实验测试重力场中黏度为5.7 mPa·s和54 mPa·s、直径为3.0～8.5 mm的油滴上升速度及其变形规律。研究结果表明：直径较大的油滴具有较大的加速度，并提前达到最大速度，其上浮过程中的变形系数随着油相黏度的增加逐渐增加。多个油滴的聚合及其速度主要受连续相的黏度变化影响。在原有油滴速度计算模型的基础上考虑了表面张力对油滴变形的影响，得到的新模型对油滴的速度计算误差为±7%，显著提高了油滴速度的计算精度。
2024年06期 v.50;No.311 10-19页 [查看摘要][在线阅读][下载 1740K] [下载次数：150 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：6 ] |[阅读次数：1 ] - 胡以怀;李从跃;沈威;崔德馨;张成;芮晓松;
船用机械振动信号存在非线性、非平稳性问题，故障特征难提取，通过变分模态分解(variational mode decomposition, VMD)多尺度排列熵(multiscale permutation entropy, MPE)与支持向量机(support vector machine,SVM)融合的故障诊断方法，对振动信号进行研究。以空压机为例，首先，模拟6种空压机工况，对各工况的热工参数进行测试，分析各工况热工参数的变化程度，并对采集的振动信号进行频域分析。然后通过VMD对振动信号进行分解，得到一系列固有模态分量，计算与原始信号的互相关系数筛选敏感固有模态分量。最后计算出敏感固有模态分量的多尺度排列熵，将其作为特征向量，输入到SVM中，进行故障辨识。实验结果表明：VMD多尺度排列熵与SVM融合的空压机故障辨识方法，能有效地识别故障类型，整体准确率可保持在98.666 7%，将此方法与其他方法进行对比，证明此方法有效。
2024年06期 v.50;No.311 20-27页 [查看摘要][在线阅读][下载 1970K] [下载次数：989 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：10 ] |[阅读次数：1 ] - 张墩利;周国栋;
针对电机磁瓦图像对比度低，噪声严重，存在亮条纹干扰，表面缺陷检测困难的问题，提出一种具有亮区抑制功能的各向异性扩散模型。首先设计出亮区特征描述算子用来区分缺陷和干扰，再构造出新的扩散系数函数。实验结果表明，相比同类算法，该模型在背景平滑、边缘检测、图像分割和缺陷识别上都有明显优势，对气孔和裂纹缺陷的检测准确率分别达到95%和89%。该研究有效增强磁瓦的低对比度图像，提高缺陷检测精度，具有较高的工程应用潜力。
2024年06期 v.50;No.311 28-34页 [查看摘要][在线阅读][下载 1596K] [下载次数：519 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：5 ] |[阅读次数：1 ] - 赵泽毅;周福强;王少红;徐小力;
针对交通标识识别问题，传统的LeNet-5网络结构对于交通标识识别准确率低，识别速度慢，并且忽略天气等自然因素的影响。通过卷积神经网络技术，提出一种基于LeNet-5改进的双通道、多尺度的网络结构模型。在双通道结构中每个通道包含两个分支结构，且每个通道的卷积个数和图像尺度不同，通过不同尺度图像的特征提取，使图像特征变得更为丰富。其次，改进后的网络结构大大增加卷积核的个数。最后，通过更改Sigmoid激活函数为ReLu激活函数，更改随机梯度下降算法为Adam算法，并添加Dropout层来防止过拟合，从而提高交通标识识别率。改进网络的识别率为98.6%，上下浮动0.5%，相对与传统的LeNet-5网络结构，识别率提高15%以上，验证得出改进的网络结构具有一定的鲁棒性。
2024年06期 v.50;No.311 35-41+48页 [查看摘要][在线阅读][下载 1303K] [下载次数：666 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：5 ] |[阅读次数：1 ] - 李睿智;杨芳华;张伟;周旗开;
滚动轴承信号是一种典型的非平稳、非线性数据，深度学习模型能够有效提取此类数据特征。为获得更高的精度，深度学习模型不断增加计算量和参数规模，而工程实际中计算机硬件能力和可供训练的数据有限，更注重较快的响应速度和泛化能力。为解决此类矛盾，提出一种基于ShuffleNet-DELM的轴承故障诊断方法。首先将一维的时序信号变换为二维频域张量，再使用改进的ShuffleNetV2模型提取特征，最后经由深度极限学习机(deep extreme learning machine,DELM)方法进行分类，在不同工况的滚动轴承数据集合上取得95.47%的平均准确率。结果表明：该方法响应速度快，能够进一步提高ShuffleNetV2模型对轴承故障的分类精度和泛化能力，有较好的实用价值。
2024年06期 v.50;No.311 42-48页 [查看摘要][在线阅读][下载 1448K] [下载次数：176 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：3 ] |[阅读次数：1 ] - 赵树昌;庞茂;张紫建;
针对苹果分级中的体积测量问题，提出一种基于机器视觉和积分法求苹果体积的方法。该方法将苹果轮廓细分为薄片进行积分求取其体积。并探究苹果位姿倾斜时，该方法的误差情况；通过仿射变换求出苹果垂向倾斜角度，采用投影变换对位姿倾斜的苹果进行位姿矫正。结果表明，该方法与实际苹果体积相对误差低于2%，最大绝对误差绝对值不超过6 cm~3，检测准确性较高；苹果沿垂向倾斜角度达到15°时，该方法与实际体积绝对误差绝对值大于6 cm~3，该方法失效；位姿矫正后误差小于6 cm~3，证明位姿矫正满足该方法测算体积。该文提出的方法可极大提高苹果体积测量精度，可为苹果分级提供有利的技术参考。
2024年06期 v.50;No.311 49-55页 [查看摘要][在线阅读][下载 1374K] [下载次数：391 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：2 ] |[阅读次数：1 ] - 李思超;艾学忠;徐艳玲;
针对电力系统精确测量谐波信号频谱特性这一技术问题，该文提出一种基于全相位FFT算法的高精度谐波测量方法。通过低漂移信号转换电路和程控滤波器对被测信号进行调理，再经高精度A/D转换器变换成数字量传至MCU进行全相位FFT变换，选择离散频谱中幅值最大的两根谱线进行校正得到信号精确测量结果。利用LTspice电路与Matlab算法协同仿真，结果表明：在输入信号为理想谐波、复杂谐波与间谐波、叠加白噪声信号的基波情况下，所提出的方法均可实现对信号频率和幅值的准确测量。在与传统FFT双谱线校正和加窗FFT双谱线校正相比，该文提出的测量方法精度更高、抗噪性更好，频谱泄漏抑制能力更强，适用于对电力信号的高精度测量。
2024年06期 v.50;No.311 56-61+130页 [查看摘要][在线阅读][下载 1328K] [下载次数：634 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：8 ] |[阅读次数：1 ]
- 陈棣湘;李自斌;杜青法;胡佳飞;周卫红;
小型化高性能磁传感系统在磁异探测、航空航天、生物磁测量等领域具有重要的应用前景。传统磁传感系统因体积大、功耗高等原因难以搭载于无人机平台，而隧道磁电阻（TMR）器件是构建小型磁传感系统的理想选择。该文在分析TMR器件磁滞特性及其灵敏度与工作点关系的基础上，提出一种通过稳定TMR器件工作点来实现磁滞补偿的方法，通过建立磁场反馈补偿回路并采用自适应磁场补偿算法，大幅提升磁传感系统的性能。测试结果表明所设计的磁传感系统的测量范围为–10 000～10 000 n T，线性度为0.016%，噪声水平为0.39 n T/■@1 Hz，带宽为60 Hz，可以满足水下磁异目标探测等应用需求。
2024年06期 v.50;No.311 93-97页 [查看摘要][在线阅读][下载 1441K] [下载次数：385 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：2 ] |[阅读次数：2 ] - 秦明伟;高永翔;李陈;侯宝临;王焕;
为实现信道编译码硬件算法物理性能的快速、准确验证，提出一种软硬件协同的通用化信道编译码算法物理性能快速仿真与性能评估系统。PC上位机软件主要实现模拟信源/噪声数据生成、仿真数据后分析、数据/控制指令传输以及与FPGA下位机交互等功能；FPGA下位机通过设计数据调度与系统控制、信道编译码算法架构、加噪信道以及数据统计等单元，构建通用编译码算法验证系统硬件系统架构，支持不同信道编译码算法物理性能的高效、准确验证。以系统当前支持的BCH码、LDPC码、删余卷积码、RS码及其串行级联码的性能仿真为例开展性能测试，性能恶化最大值低于0.4 dB，在10~(–7)误码率统计量级下，仿真时间低于12 s，验证仿真评估系统的准确性、可靠性与有效性。系统采用的通用级联架构还可支持其他信道编译码算法的快速移植与部署，可为信道编译码算法物理性能快速验证提供一种有效的解决方案。
2024年06期 v.50;No.311 98-105页 [查看摘要][在线阅读][下载 1363K] [下载次数：76 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：2 ] - 王鹏宇;高磊;程娟;刘翠兰;张英德;李兆杰;
选用NdFeB永磁体提供磁场以及高磁导率钢作为磁轭，设计旋转式室温磁制冷机用永磁系统，并利用有限元法计算磁场分布。设计的永磁系统可利用距离控制架调节NdFeB永磁体的位置，从而实现空间磁场范围内的连续可调。永磁系统中间部分由电机带动做定轴转动，以实现磁工质的励磁与退磁。利用COMSOL Multiphysics软件对磁工质所在位置的磁场进行数值计算。结果表明：距离L的减小导致磁感应强度的最大值B1增大，最小值B2减小，致使磁场强度范围变大，增强磁工质的磁热效应；当L为79 mm时，不同旋转角度α下，永磁系统所产生的磁场强度范围为32～1 265 mT；并且，磁感应强度值的实测结果和计算结果吻合程度较好，差值在30 mT以内。
2024年06期 v.50;No.311 106-110页 [查看摘要][在线阅读][下载 1351K] [下载次数：243 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：2 ] - 滕飞;
试验机专用改装系统成为开展民机适航、审定试飞的重要手段之一。为进一步提升系统性能，满足高精度高可靠性要求，该文提出一种基于轴向应变放大结构的谐振式温度传感器。基于应变放大结构建立频率-温度模型，推导频率温度系数作为衡量灵敏度的物理量。为降低理论模型与仿真模型的相对误差，该文进行仿真分析与误差修正，将二者误差降低至0.5%。测试结果表明，当外界温度在273～293 K范围内变化时，器件的频率温度系数为13 104×10~(-6) K~(–1)，仿真结果为12 935×10-6 K~(–1)，二者相比，相对误差为1.3%。与以往谐振式温度传感器比较，相对灵敏度最大提高了83倍。该结构可用于高灵敏度谐振式温度传感器的优化设计，满足试验机改装系统的应用需求。
2024年06期 v.50;No.311 111-116页 [查看摘要][在线阅读][下载 1887K] [下载次数：74 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：1 ] - 唐咸荣;高瑞贞;
针对人机交互过程中手动控制轮式移动机器人步骤繁琐且双手受到限制的问题，提出并实现基于深度学习算法的轮式移动机器人语音控制系统。系统选取树莓派4B开发板作为主控制器，科大讯飞6阵列语音模块作为语音采集器，STM32单片机作为底层轮式移动机器人的控制器。语音识别算法部分设计基于Transformer的端到端语音识别模型，并加入连续时序分类算法来辅助模型的训练，模型的收敛速度和鲁棒性都得到相应的提升。模型在AISHELL-1语音数据集上测试的字错率为5.57%，相对于Transformer单独训练，字错率相对下降5.1%。经过平台搭建和实验，实现轮式移动机器人根据用户语音指令完成相对应动作的目的，有利于提高工作效率和解放用户的双手。
2024年06期 v.50;No.311 117-123页 [查看摘要][在线阅读][下载 1413K] [下载次数：151 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：6 ] |[阅读次数：1 ] - 苗娜;张正东;林志丹;刘喆;王义旭;
为填补我国在动态剪切流变仪校准用黏度标准物质空白，对CANNON公司黏度标准物质N2700000SP进行成分分析、黏温性能、流变性能以及动力黏度测试方法研究。通过红外光谱分析，验证N2700000SP主要成分为聚异丁烯。为量化温度对黏度的影响，通过对标准物质的温度扫描，计算得到其在64℃附近黏温系数为–4.5%℃~(–1)；采用剪切速率、温度扫描模式测定其黏温性和流变性能，明确N2700000SP为假塑性非牛顿流体，测试时必须采用合适的剪切速率或角频率。对毛细管法测得的动力黏度结果与标准值进行比较，结果表明毛细管测量方法可靠。研究可支撑我国动态剪切流变仪检校用标准物质研制。
2024年06期 v.50;No.311 124-130页 [查看摘要][在线阅读][下载 1285K] [下载次数：350 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：1 ]
- 谢文举;薛贵军;史彩娟;李水清;
集中供热系统一次网热负荷预测对于换热站能源合理分配具有重大意义，针对换热站之间存在较强的耦合性，如何保证换热站实现节能减排的同时并保证热用户的舒适性是供热行业的首要任务，提出一种基于遗传粒子群的混合神经网络(GAPSO-CNN-BiLSTM)预测模型。首先，利用热负荷历史值、供水流量、供水温度以及回水压力构建模型输入；然后，利用完全噪声辅助聚合经验模态分解(complete ensemble empirical mode decomposition with adaptive noise,CEEMDAN)将供热负荷分解为不同子序列，以弱化供热负荷数据复杂程度，挖掘数据内部潜在特征；其次，为进一步减少模型计算时间，根据样本熵(sample entropy,SE)对子序列进行合并；最后，利用所提模型对不同子序列进行预测重构。实验表明所提模型相比LSTM、CNN-LSTM以及粒子群优化的混合神经网络（PSO-CNNLSTM）在供热负荷预测中精度分别提高42%,32%,30%拥有更出色的特征提取能力和精度。
2024年06期 v.50;No.311 131-138+147页 [查看摘要][在线阅读][下载 1666K] [下载次数：282 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：8 ] |[阅读次数：1 ] - 李练兵;康伟伟;范辉;梁纪峰;曾四鸣;
为解决新能源装机规模大幅提升带来的波动性和随机性对储能系统并网频率稳定性的影响，以及功角变化引起有功功率和无功功率的耦合从而造成功率振荡的问题，提出一种改进虚拟同步机(virtual synchronous generator,VSG)并网优化控制方法，通过在VSG有功-频率环节叠加功率前馈控制，在无功-电压环节加入功角变化对无功的补偿策略，并利用非线性变化惯性权重的改进粒子群(PSO)算法进行设计参数迭代求解，得到最佳控制参数优化并网性能。可解决功率波动对电网频率暂态性能的影响，改善大功角时无功功率的动态响应。在Matlab中建立VSG储能系统仿真验证并网性能优化，通过RT-LAB半实物仿真实验验证所提出改进VSG控制策略的可行性和有效性。
2024年06期 v.50;No.311 139-147页 [查看摘要][在线阅读][下载 2331K] [下载次数：359 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：8 ] |[阅读次数：2 ] - 江帆;许巍;张俊;仇念源;卢杨;叶晖;王明琨;
针对机轮磨耗、飞机尾喷等强外部作用对机场道面表层损坏严重的问题，提出采用纤维网格布对道面混凝土表层进行强化。为设计出最优配合比，以飞机尾喷和紫外线照射作为环境作用，采用响应面法设计耐磨耗试验和抗冻试验，对纤维网布尺寸、砂率和细度模数因素对强化混凝土耐磨耗和抗冻性能的影响进行分析，以此对混凝土配合比进行优化设计。结果表明：二次或三次模型拟合效果较好，模型较为显著；纤维网格布尺寸对强化混凝土性能影响最大，其次是细度模数，最后是砂率，尺寸和砂率、细度模数交互作用影响明显。当纤维网布尺寸为3 mm×3 mm，砂细度模数为2.8，砂率为0.28～0.31时，强化混凝土的性能最佳。
2024年06期 v.50;No.311 148-156+190页 [查看摘要][在线阅读][下载 2144K] [下载次数：136 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：3 ] |[阅读次数：1 ] - 缪欣;张忠锐;郭威;侯思祖;
配电网发生单相接地故障时，零序电流呈现较强的非线性与非平稳性，故障选线较为困难，针对此问题，提出一种基于信号图像化和卷积神经网络-残差网络的配电网单相接地故障选线方法。首先，利用排列熵优化变分模态分解算法的参数，将零序电流信号分解成一系列固有模态函数；其次，引入新的数据预处理方式，将固有模态函数转成二维图像，获得零序电流信号的时频特征图；最后，利用一维卷积神经网络提取零序电流信号的相关性和特征，利用残差网络提取时频特征图的特征，将两个网络融合，构建混合卷积神经网络结构，实现故障选线。仿真与实验结果表明，该方法能够在高阻接地、采样时间不同步、强噪声等情况下准确地选择出故障线路，可满足配电网对故障选线准确性和可靠性的需求。
2024年06期 v.50;No.311 157-166页 [查看摘要][在线阅读][下载 2109K] [下载次数：534 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：12 ] |[阅读次数：1 ] - 康利改;袁小雪;曹紫霖;高晓霞;沈仁东;赵军;
分布式综合能源系统是提高清洁能源使用比例，实现碳减排和碳中和目标的一种配套技术。因此，针对负荷密集区冷热电负荷供需矛盾问题，提出储能协调下的负荷密集区分布式综合能源系统，并构建数学模型。其次，确立考虑系统经济、能耗、环境性能的多目标优化模型，利用层次分析法确定不同优化指标之间的权重关系。建立由住宅、办公、酒店、商场四类建筑组成的负荷密集区建筑模型，分别对四类建筑全年的逐时冷热电负荷进行模拟。最后，对比分析四类建筑分别单独设置供能系统和考虑四类建筑负荷耦合互补设置一套供能系统时的系统容量配置优化以及在相关政策影响下的系统性能。结果表明：无论是否加入储能系统，考虑四类建筑负荷耦合互补设置一套供能系统时的系统性能优于四类建筑分别单独设置供能系统的性能。
2024年06期 v.50;No.311 167-175页 [查看摘要][在线阅读][下载 1142K] [下载次数：183 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：5 ] |[阅读次数：1 ] - 郭光;王海元;彭潇;王智;梁睿琪;赵景波;
现有的电能计量装置状态检测研究通常仅涉及故障的检测，未考虑故障严重程度的区分或排序问题。为解决这一问题，该文提出一种基于学习排序的电能计量装置故障严重程度的评估方法。首先，根据电能计量装置的运行监测数据，设计包含14个分量的特征向量；其次，选择sigmoid函数对特征进行概率和评分的转换；再次，采用RankNet神经网络计量装置故障程度的分级。最后，该文采用国家电网公司某省2020-2021年部分地区电能计量装置运行监测数据进行测试。训练集包含2万组样本。所提方法在测试集上判断正确和错误的样本对数分别为9 769和231，准确率达97.69%。此外，对于故障严重程度评分结果前50的故障样本，模型的平均排序偏移量为0.96，说明该文方法对于排序靠前的故障具有很好的排序效果。同时，模型仅需10次左右迭代即可收敛，能有效帮助工作人员提高电能计量装置检修效率。
2024年06期 v.50;No.311 176-182页 [查看摘要][在线阅读][下载 1172K] [下载次数：67 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：2 ] |[阅读次数：1 ] - 董莉娜;张志劲;王茂政;
随着社会经济的迅速发展，人们对电能的需要日益增加，但是在电网运行中，常常会出现电力产能过剩或者不足的情况，为保证电力系统安全稳定、经济运行，就必须掌握各种区域电网负荷的变化规律和发展趋势。论文对重庆市区供电分公司供电区域电网中长期负荷进行预测，提出一种预测区域电网中长期负荷的方法，即一种基于前12个月历史天气条件和区域电网负荷关联关系的多元非线性拟合的特征参数因子曲线的中长期负荷预测方法，建立基于不同算法的多种预测模型，通过归一化处理，得到的区域电网中长期负荷预测的精度高，与实际区域电网负荷之间的误差小，对于区域电网中长期负荷预测分析具有重要参考利用价值。
2024年06期 v.50;No.311 183-190页 [查看摘要][在线阅读][下载 1655K] [下载次数：780 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：3 ] |[阅读次数：1 ] - 潘昱辰;徐浩;钱夔;徐伟敏;徐腾飞;
现有通用目标检测算法在无人机工地识别任务中容易产生精度低下等问题，针对该问题，该文提出一种卷积神经网络模型，用于复杂环境下相似目标检测。该模型首先利用无人机高空拍摄图片作为数据集，通过高斯模糊、图像变换等方法进行数据增强，为模型泛化能力的提高提供数据支撑。然后基于Darknet-53特征提取网络实现多尺度特征融合，通过在网络模型中添加SPP-net(spatial pyramid pooling networks)应对模型中特征易消失问题。最后优化损失函数，解决模型正负样本不均衡问题。实验结果证明该模型mAP值达到84.94%，可为城市内土地规划、施工和违章搭建监管等领域提供技术支撑。
2024年06期 v.50;No.311 191-196页 [查看摘要][在线阅读][下载 1300K] [下载次数：266 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：1 ] |[阅读次数：1 ] 下载本期数据