欢迎订阅《天津职业技术师范大学学报》

《天津职业技术师范大学学报》是天津职业技术师范大学主办的面向国内外公开发行的综合性学术期刊,刊号CN 12-1423/Z,ISSN 2095-0926。本刊主要刊登机械工程、自动化工程、电子工程、计算机科学与技术、工程教育科学及基础学科的论文,包括理论与应用研究论文、综述报告等。欢迎校内外师生及科研人员踊跃投稿和订阅。

基于低代码平台搭建校园统一数据中台的研究

针对前期“按需、逐个、独立”的数字校园信息化建设导致学校间资源无法共享,进而形成“孤岛架构”的问题,提出将低代码平台和数据标准化嵌入融合,构建可以灵活搭建业务管理模块的数据中台,以实现数据的统一标准、统一采集、统一处理、统一分析,旨在为学校数据应用服务提供准确的数据支撑,并为高校的信息化发展降本增效。

一种基于云端的老人摔倒告警系统

老人摔倒可能导致严重后果。鉴于此,开发一种基于云端的老人摔倒检测和告警系统或可避免此类问题。该系统采用STM32F103C8T6单片机作为主控,用传感器MAX30100采集老人的心率和血压值,传感器MPU6050采集老人摔倒的角度及加速度,A/D转换器转化为数字量,借助I2C总线把数字量送至微控制器,用ATK-1218-BD模块实现老人定位,ESP8266-01模块将采集的数据上传至云端,通过手机APP显示。系统可以监测老人当前状态,快速辨别其身姿,获取位置信息,满足实时监测和摔倒报警的要求。测试结果表明:系统总体布局合理,方案可行,运行稳定,误差不超过1%,实现了较精准的身姿识别,达到摔倒报警及远程监测的目的。

自适应可调恒定导通时间Buck型直流电压变换器设计

为提高开关电源输出纹波电压、负载调整率、线性调整率和瞬态响应时间等性能指标,采用纹波控制的方法,研究出一款自适应可调恒定导通时间(adjustable-constant-on-time,ACOT)Buck型直流电压变换器。基于TSMC0.18μmCMOS工艺完成了电路设计,并用Cadence平台Spectre仿真器进行了仿真验证。结果表明:该电路的恒定导通时间可以精准灵活调节,纹波电压、线性调整率和瞬态响应时间均较低,与相关文献对比可知,本文设计在负载调整率上具有明显优势。

基于ECA和YOLOv5的隧道渗水检测方法

针对现有方法存在的隧道渗水检测精度不高和特征融合过程中信息丢失的问题,提出了一种基于有效的通道注意力(efficient channel attention,ECA)和YOLOv5的隧道渗水检测方法。该方法融合ECA注意力模块设计瓶颈结构,加强挖掘浅层特征表征的几何结构信息,充分提取水迹特征信息的同时抑制背景特征,提高水迹检测精度。在建立的隧道渗水水迹数据集上进行实验,结果表明:对比原YOLOv5模型,所提出的隧道渗水检测方法的平均精度均值提高了10%,准确率提高了17%,召回率提高了6%。实验结果验证了该方法的有效性。

单目结构光在异形工件三维重构及测量中的应用

针对工业生产中异形工件尺寸在线测量的难题,将单目相机与线激光相结合,以突破传统测量技术在复杂几何形状、成本、避免表面损伤和测量精度方面的局限性。针对线结构光条纹中心提取的挑战,对传统的Steger算法改进提出双重调节优化算法,优化Steger算法中的二值化阈值参数和光条宽度参数,以提高算法在检测条纹中心时的准确性和鲁棒性。实验结果表明:采用基于线结构光和单目相机的测量方法以及改进的结构光条纹中心提取技术,对异形工件进行了三维重构,测量误差在0.10 mm以内,处于可接受的范围。相较于传统方法,基于线结构光和单目相机的新测量方法提取的条纹中心位置更准确,能实现对异形工件的高精度测量。

国家翻译实践研究体系建构

从理论基础、研究对象与研究方法3个方面构建国家翻译实践的研究体系。分析并阐述了机构翻译学说的分类观、本质观、决定因素、存在特征和国家翻译实践的自发、自利、自主特征、主体观、文化政治观等国家翻译实践研究的理论基础;研究对象兼顾翻译过程的整体性与分对象的关联度,具体分为主体与过程、传播与影响、模式与话语、规范与制度、风险与安全5个类别;研究方法主要为话语分析、外交学和民族志学。此研究体系尚属初步建构,未来还需在案例资源拓展、相关理论深挖和研究路径探索方面进行深入研究。

柔性电容传感在可穿戴健康监测中的应用

与传统刚性电子技术不同,柔性电子在柔性、可延展衬底上制备有源层,具有高柔韧性和一致性,适合于可穿戴健康监测应用。柔性电容传感具有低功耗、高灵敏度等优点,在可穿戴电子应用具有潜力。文章分析了柔性电子器件的结构、制备技术,以及柔性电容传感器的工作机理、测量电路。探讨了柔性电容传感在生理特征信号检测、基于微流体系统的原位汗液成分测量中的应用。结果表明,柔性电容传感不仅能用于生命体征信号、个体运动的物理感知,也可用于分子级的更精准健康监测。

脉冲偏压占空比对电弧离子镀AlCrSiN涂层结构和性能的影响

为优化电弧离子镀AlCrSiN涂层的制备工艺,获得最佳的脉冲偏压占空比,采用全自动脉冲电弧离子镀技术,在不同脉冲偏压占空比下分别制备AlCrSiN涂层,利用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、划痕仪、球-盘式摩擦磨损试验机等对涂层物相组成、表面形貌、力学性能及摩擦学行为进行表征。结果表明:当脉冲偏压占空比从60%上升到80%时,制备的AlCrSiN涂层表面微坑缺陷和大颗粒数量逐渐减少,涂层结构变得更加致密;当脉冲偏压占空比增大到90%时,涂层表面粗糙度增加。当脉冲偏压占空比为70%时,AlCrSiN涂层硬度最高,约为11.35 GPa;当脉冲偏压占空比为80%时,涂层临界载荷Lc3达最大值98.5 N。当脉冲偏压占空比为80%时,涂层摩擦系数最低,约为0.50。涂层磨损率随脉冲偏压占空比增加,先上升后下降,当脉冲偏压占空比为60%时,制备的AlCrSiN涂层磨损率最低,约3.21×10^(-3)μm^(3)/(N·μm)。经比较,当脉冲偏压占空比为70%时,制备的涂层具有最佳的综合性能。

基于改进Yolov8的摔倒行为检测算法

为防止发生摔倒行为后得不到及时救助而产生危害生命的风险,提出一种改进Yolov8的摔倒行为检测算法Yolov8-DCN-WIoU-C3P。通过使用可随目标形态进行自适应采样的可变卷积(Deformable Convolutional Networks,DCN),来提高C2f模块(CSP Bottleneck with 2 convolutions,C2f)对不规则摔倒目标的特征提取能力;引入针对交叉熵的单调聚焦机制的损失函数WIoU,来提高算法对低质量摔倒数据的泛化能力;采用减少冗余计算和内存访问的部分卷积Pconv,来解决像素损坏导致计算量上涨的问题,进而使算法识别摔倒行为的性能得到提升。实验结果表明:本文提出的改进算法能有效识别出摔倒行为,对比原始算法(Yolov8算法)在准确率以及平均精度上分别提高了1.6%和2.1%。

配电网无功优化的数据驱动方法研究

大批分布式新能源接入,使得配电网运行环境日趋复杂,对无功优化提出了更高要求。为应对该挑战,提出了一种数据驱动的无功优化新方法。使用带残差结构的改进卷积神经网络提取配电网负荷和新能源出力数据的高维特征;进行特征位置编码并引入自注意力机制进一步处理,建立数据驱动模型。利用历史运行数据和无功优化最优策略库训练所提无功优化模型,发掘配电网节点数据和无功设备补偿策略间的非线性映射规律。通过IEEE 33节点算例验证了本文所提方法的有效性。

改进PSO-BP算法的短期电力负荷预测方法

针对电力负荷的周期性、随机波动性等复杂特点易造成预测精度低等问题,提出一种基于相似日分析、混沌映射优化粒子群算法(particle swarm optimization,PSO)和BP神经网络相结合的短期电力负荷预测方法。采用乘积法量化气象因素与时间因素间的综合相似度,选出综合相似度高的若干历史日作为相似日集;采用相似日集与非相似日集分别训练PSO-BP模型,相似日集的平均绝对百分比误差(mean absolute percentage error,MAPE)降低3.9%;利用Sine映射对PSO中粒子的速度和位置进行优化,增强PSO算法的全局搜索能力和寻优精度,采用2个集合分别训练SPSO-BP模型,相似日集的MAPE降低19.4%。结果表明,基于相似日分析和SPSO-BP模型的短期电力负荷预测方法可有效提高电力负荷的预测精度。

基于稀疏约束TV最小化的CT图像重建

稀疏角度计算机断层扫描成像(computer tomography,CT)图像重建是一种降低CT扫描辐射剂量的重要方式。而经典的用于稀疏角度CT图像重建的广义迭代软阈值(generalizationoftheiterativesoft-thresholding,GIST)算法收敛速度慢,不能满足临床对检查结果实时性的要求。全变分(totalvariation,TV)最小化算法在稀疏角度下既能减少条纹伪影又能较好地保留目标边界。文章提出稀疏约束的全变分算法,利用交替方向乘子法(alternatedirectionmultipliermethod,ADMM),将重建优化问题分解为2个子问题之和,有效提升了重建效果的同时提高了重建速度。实验结果表明:所提出的方法对数字模型图像和实际临床腹部图像都实现了高质量的图像重建,收敛速度较传统的同步迭代方法有大幅提升。

磁化等离子体交替隐式时域有限差分法

针对传统显式时域有限差分法仿真各向异性磁化等离子体时,时间步长会受到柯朗-费里德里希斯-列维(Courant-Friedrich-Levy,CFL)条件限制的问题,采用拓展的无条件稳定交替隐式时域有限差分方法(alternating-direction-implicit finite-difference time-domain,ADI-FDTD)对无限大磁化等离子体进行数值仿真。该方法在传统两步法基础上增加2个子时间步,同时仍保持无条件稳定的特性。实验结果表明:反射和透射系数与理论值吻合较好。与普通时域有限差分方法相比,该方法能够高效仿真等离子体光子晶体,并且具有较高的精度和无条件稳定的特性。

基于IFGM-IDWA融合算法的智能小车路径规划

针对动态窗口法在动态障碍物环境下避障效果差、路径非最优等问题,将改进间隙跟踪法(improved follow the gap method,IFGM)与改进动态窗口法(improved dynamic window approach,IDWA)进行融合。改进间隙跟踪法的效用函数考虑障碍物间的间隙大小和智能小车与目标坐标的夹角来寻找可行间隙及合理的航向角;在DWA原有评价函数中引入动态避障函数,使智能小车在面对多个动态障碍物时能灵敏地控制速度,以达到敏捷避障目的。实验结果表明:与传统DWA算法相比,IFGM-IDWA融合算法减少了15%~25%的碰撞率,能够更加灵活地控制智能小车的平移速度和旋转速度,更加有效地保证智能小车运动过程中的安全性,且减少了时间消耗,提高了运动效率。

考虑外部因素的MCNN-ABiLSTM交通流量预测模型

针对交通流量序列的时间依赖性、空间相关性及易受外部因素的干扰等问题,提出一种基于多尺度卷积神经网络和融合注意力机制的双向长短期记忆神经网络自适应融合预测模型(MCNN-ABiLSTM模型)。通过串联的多尺度结构增强卷积神经网络的特征提取能力,融合注意力机制的双向长短期记忆网络提升对时序特征的连续性、周期性的挖掘能力,将2个分支特征自适应融合以提升交通流量预测的准确性。同时,通过计算各路口时序流量的皮尔逊相关系数分析交通流量的空间相关性,并提出改进粒子群算法(IPSO)设置外部因素标签值。实验结果表明,MCNN-ABiLSTM模型比其他基线模型预测准确性更高,RMSE、MAE以及MAPE均有明显下降。

基于CiteSpace的薄壁件加工研究进展与趋势分析

为了宏观掌握和挖掘薄壁件加工领域的研究动态、热点及前沿趋势,采用文献计量与知识图谱分析方法,以中国知网为检索平台梳理了2010-2022年关于薄壁件加工的研究成果,运用可视化分析软件CiteSpace对该领域的文献数据进行了发文量统计、关键词共现、关键词的聚类/突现/时间线、发文核心作者的分析。通过分析结论并结合国内外薄壁件加工的研究,从薄壁件的加工参数优化、装夹方式优化、低温切削技术角度等归纳总结当下的最新研究进展,展望了薄壁件加工领域的发展前景。

基于微分控制器的分数阶Lorenz-Stenflo系统混沌控制

针对含有不确定项和随机噪声的分数阶Lorenz-Stenflo混沌系统控制问题,提出了一种结合神经网络和鲁棒微分控制器技术的滑模控制方法。为了应对系统中的不确定性和随机噪声,采用神经网络对不确定项进行逼近处理,采用鲁棒微分控制器消除随机噪声的影响。通过滑模控制策略,确保系统达到收敛状态。使用李雅普诺夫稳定性定理验证了系统的稳定性。Matlab数值仿真结果证实了该方案的可行性和显著效果。

一种基于B样条曲线拟合的带式输送机煤流量激光检测方法

针对带式输送机运输煤炭过程中煤流量检测难度较大且精度较低的问题,提出了一种基于B样条曲线拟合的带式输送机煤流量激光检测方法。利用激光测距仪获得了输送带上煤流的横向轮廓数据,将数据预处理后,使用三次准均匀B样条曲线拟合方法进行拟合,再通过梯形面积累积法计算出煤流轮廓截面积的瞬时值,并通过面元积分法,结合输送带的运行速度、煤炭密度等参数,实现对输送带煤炭流量的实时检测。搭建了基于LabVIEW2018的数据传输系统和煤流量计算系统,并进行了仿真实验。实验结果表明:该方法能在保证测量稳定的情况下有效减小数据噪声,测量精度达到92%以上,具有较强的可行性和有效性。

质子交换膜燃料电池阴极催化剂研究进展

针对目前质子交换膜燃料电池(proton exchange membrane fuel cells,PEMFC)商业化应用受限于价格高昂的贵金属碳载铂(Pt/C)催化剂成本以及缓慢的阴极氧还原反应(oxygen reduction reactions,ORR)动力学特性等问题,综述了氢燃料电池阴极催化剂的最新研究进展。从开发高活性、高稳定性且低成本的催化剂是PEMFC的研究重点;在保证稳定性的基础上,开发具有抗腐蚀、高催化性能和高电导率的新型载体来代替碳载体是未来的发展方向;以有序膜电极为代表的新型催化剂层结构是未来的商用目标等方面进行了分析。对提升氢燃料电池阴极催化剂层的活性和稳定性的途径进行了总结和展望。