机械·电气·电子

• 基于STFF-ShuffleNet的掘进机截割头故障诊断

  马天兵;陈旭升;童玮;李长鹏;许吉禅;

  目的 为了解决掘进机截割头故障振动信号信息量大且难以充分提取和现有的掘进机截割头故障诊断模型参数量多且计算量大，训练需要耗费大量时间，部署和使用对硬件设备的性能要求严苛的问题。方法 提出一种小体积和运行速度快的轻量化网络模型时空特征融合(STFF)-ShuffleNet用于掘进机截割头故障诊断研究。ShuffleNet在模型进行时空特征提取时引入深度可分离卷积提高模型的运算效率，再对融合后的时空特征做通道混洗和分组卷积，既解决了通道分组的问题又提高了诊断精度。通过悬臂式掘进机截割头实验台模拟不同故障条件，将采集到的振动信号输入模型中进行测试。结果 实验表明，STFF-ShuffleNet模型对掘进机截割头的诊断与其他传统模型相比参数量少，收敛速度快，运行效率更高，更容易满足掘进机截割头故障诊断高实时性要求，准确率达到99.3%。结论 STFF-ShuffleNet模型对提高掘进机截割头故障诊断效率和降低硬件要求提供了一种新的解决思路

  2024年04期 v.44;No.193 1-10页 [查看摘要][在线阅读][下载 1504K]
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• 基于消失点引导透视变换的车道线检测算法

  姚善化;李士杰;王仲根;

  目的 为解决车道线的位置会随着车辆或相机的偏移发生变化而导致车道线检测准确率低和适应性差的问题，提出了一种基于消失点引导透视变换的车道线检测算法。方法 首先，采用自适应消失点坐标引导更新透视变换矩阵，将车道图像转换为车道线保存完整的鸟瞰图；其次，将其颜色特征和边缘特征进行融合，得到精准的二值化图像；最后，根据直方图分析定位车道线的基点，采用滑动窗口搜索的方法提取候选的车道线像素，然后对搜索到的车道线像素进行多项式拟合。在不同的道路场景下测试算法的性能，并与其它同类算法进行对比分析。结果 仿真结果表明，算法的准确率为94.12%,平均每帧耗时85.35ms,在检测精度和速度方面优于对比的算法。结论 该算法能有效解决车道线位置的改变对车道线检测性能的影响，具有更高的准确率和较好的适应性，在阴影遮挡、车道破损、恶劣天气等复杂道路环境的检测下，表现出良好的鲁棒性。

  2024年04期 v.44;No.193 11-19页 [查看摘要][在线阅读][下载 1219K]
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• 基于Sage-Husa的WMI-SARCKF的锂电池SOC估计

  凌六一;张婷;张虎;杨翀;祁靓;

  目的 为能够精确估计锂电池的荷电状态(SOC),避免容积卡尔曼滤波计算过程中矩阵易负定的问题，提高算法的鲁棒性和精度。方法 提出了一种基于Sage-Husa的加权自适应鲁棒容积卡尔曼滤波(WMI-SARCKF)算法，并结合遗忘因子递推最小二乘法(AFFRLS)形成联合算法，实现了模型参数和SOC的交替更新。AFFRLS在线算法能够自适应调节遗忘因子大小，解决了离线参数辨识因难以适应复杂工况而导致辨识精度下降的问题。在传统的容积卡尔曼滤波基础上，使用对角化变化取代Cholesky分解，采用噪声自适应算法来降低观测噪声对SOC估计精度的影响，通过粒子滤波的权重的思想赋予每个新息不同的权重，提高算法收敛速度。为保证输出的残差序列正交，在时间方程和量测方程中引入渐消因子，增强了容积卡尔曼滤波对电池突变状态的跟踪能力。结果 将改进的容积卡尔曼算法(Improved-CKF)与离线CKF和AFFRLS-CKF算法分别在DST和FUDS工况下进行对比，改进后算法的SOC估计平均绝对误差(MAE)和均方根误差(RMSE)均明显降低。结论 仿真结果表明，改进后的算法具有更高的滤波器稳定性和SOC估计精度，在实际中具有较高的应用价值。

  2024年04期 v.44;No.193 20-28页 [查看摘要][在线阅读][下载 1683K]
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• 基于超分重建与Dy-YOLOv7的茶叶分级识别

  李龙;孙雅;

  目的 通过对优质茶叶嫩芽不同姿态的识别，为一体化的选择性采收提供技术支持。方法 通过Real-ESRGan网络对部分茶芽图像进行重建，丰富图像中包含的特征信息；后使用Dy-YOLOv7网络检测茶叶嫩芽，首先，在Backbone和Neck侧分别嵌入SE、CBAM和EMA3种注意力机制，探索注意力机制的最佳嵌入点，最终构建SE-ELAN-H模块，提升层内特征的提取能力；其次，将检测头部IDetect＿Head替换为具有统一尺度感知、空间感知和任务感知的DyHead(Dynamic Head),以获得更强的特征表达能力；最后，使用MPDIoU(Maximum Partially Differentiable IoU)作为模型边界框损失函数，克服IoU损失函数的不可导性以及局部最优问题，让模型预测边界框更聚焦于嫩芽目标。结果 Dy-YOLOv7算法对于茶叶单芽的平均精度均值为91.6%,一芽一叶为92.5%,一芽二叶为94.6%,与原始YOLOv7相比，精度分别提高了5.5%、2.1%和3.8%。结论 该方法在兼顾准确率的前提下，实现了对优质茶苗不同姿态的识别，可为茶叶嫩芽分级识别、智能化采摘提供重要的理论基础。

  2024年04期 v.44;No.193 29-39页 [查看摘要][在线阅读][下载 1854K]
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土木·力学·爆破

• 夏热冬冷地区Low-E玻璃节能效果研究

  杜传梅;宋鹏;徐志源;

  目的 为了解决夏热冬冷地区民宿玻璃幕墙节能设计过程中，对于性能接近的玻璃种类的选择问题。方法 采用DeST模拟软件建立一个二层民宿的物理模型，依据《河南省公共建筑节能设计标准》选择满足要求的双玻Low-E玻璃和三玻Low-E玻璃。通过控制对负荷影响较大的3个参数：传热系数、太阳能总透射比、红外热能总透射比，来保持其控制参数相同或近似相等，再基于当地典型气象年的实测数据，采用DeST模拟软件对该民宿建筑进行全年能耗计算，并通过加拿大采暖季能耗评价体系(ER)与制冷季能耗评价体系(ERC)进行能耗分析，观察节能效果。结果 表明将双玻用三玻进行改造后，ERC值为3.57,说明三玻两腔单Low-E中空(空气)玻璃在制冷季节能效果更好；ER值为-1.83,说明双玻单Low-E中空(氩气)玻璃在采暖季节能效果更优。三玻两腔单Low-E中空(空气)玻璃相对于双玻单Low-E中空(氩气)玻璃成本贵了60元/m~2,每年带来的经济效益为1.92元/m~2,需要至少30年才能完成成本回收，综合考虑各种因素，双玻单Low-E中空玻璃才是首选。结论 研究结果为夏热冬冷地区民宿建筑玻璃幕墙种类的选择提供了一种新的方法，具有重要的参考价值和借鉴意义。

  2024年04期 v.44;No.193 40-49页 [查看摘要][在线阅读][下载 1385K]
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• 基于WOA-LSTM和微震监测的岩爆等级预测模型

  张强;申超飞;李永超;常峰;

  目的 为准确预测岩爆等级，确保高应力隧道施工过程人员及设备安全。方法 提出一种结合鲸鱼优化算法(WOA)和长短时记忆神经网络(LSTM)优势的岩爆等级预测模型，依托典型岩爆隧道工程，建立了包含268个不同岩爆等级的微震信息数据库，采用皮尔逊相关系数法筛选了岩爆孕育过程中相关性较高的指标，包括累积微震事件数、累积微震释放能、累积微震视体积、微震事件率，按照6∶2∶2的比例将微震数据分为训练集、验证集和测试集，并与LSTM和RNN模型的岩爆等级预测结果进行比较分析。结果 通过对3种模型的测试与验证，本文所提出的WOA-LSTM模型相较于LSTM和RNN模型能够更快得到最优解，收敛效果更好，模型的预测误差MAE为0.186,RMSE为0.0534,在岩爆等级的预测准确率A、精确率P和召回率R明显高于其它模型，在相似的高应力隧道工程中，WOA-LSTM模型能将6组输入的不同等级岩爆微震数据全部预测正确。结论 WOA算法优化后的LSTM模型超参数选择更加容易，模型预测准确率显著提高，在高应力隧道岩爆等级预测上可行且有效。

  2024年04期 v.44;No.193 50-59页 [查看摘要][在线阅读][下载 1712K]
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• 不同地震波对浅埋隧道下穿桥梁的影响

  冯志文;晏长根;

  目的 为了深入分析不同超越概率地震波作用下新建浅埋隧道下穿高铁桥墩的对桥墩及其桩基的影响。方法 以实际项目为依托，利用数值模拟手段分析研究了隧道下穿过程对既有高铁桥墩的影响以及当遭遇50年不同超越概率的地震加速度时隧道下穿桥墩前后各结构的力学响应。结果 浅埋黄土隧道下穿桥墩施工过程中桥墩前后的1.5倍隧道埋深范围内墩顶的变形最大，在50年超越概率为10%和50年超越概率为2%的地震作用下隧道开挖后墩顶的位移是隧道未开挖墩顶位移的2～4倍，隧道的开挖一定程度上可以减轻桩基的震害，地震作用下隧道衬砌受力的最大位置为拱脚处，同时在一定深度范围内隧道开挖会增强土体的加速度放大效应。结论 在遭遇50年超越概率为10%和2%的地震波时，隧道的建设与否对于桥墩的形变影响十分明显，对实际工程建设过程中具有一定的指导意义。

  2024年04期 v.44;No.193 60-67页 [查看摘要][在线阅读][下载 1590K]
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地质·测绘·环境

• 钙源厨余垃圾制备羟基磷灰石的可行性研究

  郑永红;周新伟;张治国;欧祥鹏;马庆斌;孔自豪;吴月;

  目的 为了提高钙源厨余垃圾利用率，改善水热合成法制备羟基磷灰石的工艺条件，更好的满足在水体和土壤污染中的修复应用。方法 以典型的钙源厨余垃圾鸡蛋壳作为制备材料，采用水热合成法制备羟基磷灰石。通过正交实验筛选羟基磷灰石制备最佳工艺，并利用X-射线衍射(XRD)、傅里叶变换红外光谱(FTIR)、扫描电镜(SEM)、及比表面积检测(BET)对其结构和合成产率进行表征分析，并探讨了羟基磷灰石制备主要影响因素钙磷摩尔比和陈化时间对合成产率的影响。结果 鸡蛋壳制备羟基磷灰石的最佳工艺条件为pH值9.5,振荡时间3h,振荡温度70℃,煅烧时间1h; XRD与FTIR分析明确了制备得到的产物为羟基磷灰石，SEM表明羟基磷灰石微观形貌主要为棒状和片状，BET表明羟基磷灰石的比表面积、孔容和孔径分别为12.4m~2/g、0.18cm~3/g和58.12nm;通过调整钙磷摩尔比可以提升羟基磷灰石的合成产率至70.4%,延长陈化时间可以改善羟基磷灰石表面的晶体形貌和团聚现象。结论 鸡蛋壳作为典型的钙源厨余垃圾，可以实现低成本地制备羟基磷灰石，应用到环境污染修复中。

  2024年04期 v.44;No.193 68-76页 [查看摘要][在线阅读][下载 1850K]
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控制·计算数学·人工智能

• 基于文本超图构建的中文仇恨言论检测模型

  张顺香;王琰慧;李冠憬;周渝皓;李嘉伟;

  目的 仇恨言论检测可以判定文本是否具有仇恨倾向，有助于筛除网络上的不当言论，维护网络环境的安全与秩序。为有效解决现有的仇恨言论检测方法依赖单一特征的图结构，难以捕捉文中由于对目标对象的隐性提及以及修辞手法的使用所带来的复杂语义，从而导致仇恨言论检测准确率不高的问题。方法 提出一种基于文本超图构建的中文仇恨言论检测模型，通过分析文本中的语序和语法信息，及利用大语言模型针对目标对象所获取的语义扩展信息来构建文本超图，从而提升仇恨言论检测的效果。首先，构建提示模板引导大语言模型识别文本中的目标对象，并对其进行知识补充作为文本的语义扩展信息；然后，构建文本超图，以挖掘文本中隐含的语义结构和关联关系，并通过超图注意力机制聚合超图信息得到全局特征；同时，利用roberta-wwm-ext对原始文本进行动态特征提取，得到文本特征；最后利用交叉注意力机制实现文本特征与全局特征的融合，并通过sigmoid计算仇恨倾向检测仇恨言论。结果 在COLDataset数据集上进行实验，该方法在实验中取得了较好的效果，可以提高检测的精确率和F1值。结论 实验结果表明，该模型能够有效地提升中文仇恨言论的检测效果。

  2024年04期 v.44;No.193 77-88页 [查看摘要][在线阅读][下载 1373K]
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医学·职业健康

• 广域SS-OCTA下早期糖尿病性视网膜病黄斑区的改变

  蔡亚珍;方严;崔腾;徐玥;谢驰;

  目的 基于广域扫频光学相干断层扫描血管成像(SS-OCTA)观察早期糖尿病性视网膜病变(DR)黄斑视网膜微循环的改变及神经节细胞内丛状层(GC-IPL)结构的变化及其相关性。方法 于2023年07月至2023年08月在安徽理工大学第一附属医院眼科共招募105例105眼DR患者，分为无DR组(NDR)53眼和轻至中度非增殖性DR组(NPDR)52眼两组，53例健康受试者作为对照组。采用SS-OCTA以黄斑为中心的12mm×12mm扫描成像并自动定量测算黄斑不同分区的浅层血管复合体(SVC)、深层血管复合体(DVC)的血管密度(VD)、灌注面积(PA),SVC的小血管密度(SVD)以及神经节细胞内从状层(GC-IPL)厚度，并进行相关性分析。结果 与对照组相比，NDR组DVC中只有鼻侧象限PA差异有统计学意义(P=0.035);NPDR组除了SVC中VD的上、颞侧象限、PA的上象限、DVC中VD的鼻侧象限差异没有统计学意义(P=0.443、P=0.302、P=0.644、P=0.129),其余均有统计学意义(P<0.05)。与NDR组相比，NPDR组的SVC、DVC中平均VD、总PA以及各象限的和SVC中SVD平均以及各象限的差异均有统计学意义(P<0.05)。与对照组、NDR组相比，NPDR组鼻侧象限GC-IPL的差异均有统计学意义(P=0.020、P=0.003);与对照组相比，NDR组GC-IPL中的差异以及各象限无统计学意义(P=1.000)。在Spearman相关分析中，鼻侧象限GC-IPL与SVC中平均VD、总PA、SVD呈正相关性(r=0.438,P<0.001;r=0.417,P<0.001;r=0.439,P<0.001),中等相关；与DVC中平均VD、总PA呈正相关性(r=0.247,P=0.002;r=0.360,P<0.001),弱相关。结论 随着DR进展，广域SS-OCTA可观察到视网膜微循环先代偿性增加后下降。浅层小血管的密度可作为临床前糖尿病视网膜病变早期客观检测影像学标志。早期DR视网膜微循环的改变和视网膜神经改变存在相关性。

  2024年04期 v.44;No.193 89-98页 [查看摘要][在线阅读][下载 1376K]
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• 左心耳封堵术在持续性房颤患者中的预后研究

  吴家宇;郭艾武;郭荣;任重远;赵冬冬;

  目的 研究接受冷冻消融联合左心耳封堵术及单纯封堵的非瓣膜性持续性房颤患者的术中情况，以及远期预后的安全性与有效性。方法 回顾2017年6月至2022年10月在同济大学附属第十人民医院心内科接受冷冻消融及左心耳封堵术治疗的非瓣膜性持续性房颤患者，收集并分析了住院及术后随访数据。根据联合冷冻消融和单纯封堵分为两组，并采用倾向性匹配评分法(propensity score matching, PSM)进行匹配，比较两组术中及术后不良事件随访情况。结果 共290例非瓣膜性持续性房颤患者纳入研究，其中联合组161人，单封堵组129人，PSM匹配后两组各纳入患者92例。匹配后两组患者基线比较差异均无统计学意义(P>0.05)。联合组与单封堵组在围术期的并发症及后期随访结果没有显著差异(P>0.05)。经过平均49.3±20.4个月的随访，匹配前联合消融组与单独封堵组术后不良事件包括房性心律失常症状发作再入院治疗(P=0.46),心力衰竭再入院治疗(P=0.05)和脑卒中(P=0.50)的生存时间均没有显著差异(P>0.05),且PSM匹配后进一步发现两组的房性心律失常症状发作再入院治疗(P=0.88),心衰发作再入院(P=0.75)和脑卒中(P=0.98)不良事件发生率也没有显著差异(P>0.05)。结论 与单纯封堵相比，冷冻消融联合左心耳封堵术在持续性房颤患者中可能同样安全，但联合术式对主要结局的改善并不显著。

  2024年04期 v.44;No.193 99-108页 [查看摘要][在线阅读][下载 1191K]
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  2024年04期 v.44;No.193 10页 [查看摘要][在线阅读][下载 721K]
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• 欢迎订阅《安徽理工大学学报(自然科学版)》,欢迎投稿

  <正>《安徽理工大学学报（自然科学版）》1981年创刊，双月刊，每期定价5.00元，全年定价30.00元。《安徽理工大学学报（自然科学版）》为安徽理工大学主办的综合性学术刊物，主要刊载地质工程、环境工程、测绘工程、采矿工程、安全工程、信息管理与信息系统、土木工程、建筑学、机械工程、测控技术与仪器、自动化、电子信息工程、计算机科学与技术、矿物加工工程、化学工程与工艺、弹药工程与爆炸技术、制药工程、信息与计算科学、应用物理学、医学以及相关基础学科的学术论文和最新研究成果等。

  2024年04期 v.44;No.193 108页 [查看摘要][在线阅读][下载 719K]
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  <正>《安徽理工大学学报(自然科学版)》为安徽省教育厅主管、安徽理工大学主办的综合性自然科学学术刊物,双月刊,国内外公开发行,主要刊载地质工程、环境工程、测绘工程、采矿工程、安全工程、信息管理与信息系统、土木工程、建筑学、机械工程、测控技术与仪器、自动化、电子信息工程、计算机科学与技术、矿物加工工程、化学工程与工艺、弹药工程与爆炸技术、制药工程、信息与计算科学、应用物理学、智能工程、医学以及相关基础学科的学术论文和最新研究成果。欢迎各界人士垂询、赐稿。为保证刊物质量,根据国家有关标准和办刊要求,特制定本规定。

  2024年04期 v.44;No.193 109页 [查看摘要][在线阅读][下载 771K]
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