基于多尺度双注意力网络的植物病虫害识别

植物病虫害问题是农业上的重大难题,准确识别植物病虫害是农业病虫害预防和治理的关键步骤。经验丰富的植物病理专家通过观察叶片状态来进行诊断,不仅费时、费力,对于农民来说还需要付很大的成本来联系专家。因此,在ResNet模型的基础上设计了一种高效的多尺度双注意力模型(Multiscale Dual Attention Network)的植物病虫害识别方法。首先,通过多尺度卷积获取不同尺度的子特征图,然后,使用空间注意力和通道注意力对输入叶片重要特征进行加权处理。深度提取叶片图像中重要的全局特征和局部特征,快速准确的对植物病害进行识别。实验结果表明,在AI Challenge2018的植物病害数据集中,MDANet获得了90.2%的准确率,与其它卷积神经网络模型相比有着明显的优势。

青藏高原降雨增加和气温升高对多年冻土水热动态贡献研究

在人类活动和全球气候变化驱动下,青藏高原气候整体呈现暖湿化变化趋势,由此引发的多年冻土活动层水热变化对寒区生态环境和寒区工程稳定性产生显著影响。目前,温度升高对多年冻土的影响机制较为明确,但降雨增加、降雨增加与气温升高共同作用下的多年冻土水热响应过程和机制尚不明确。在考虑雨水感热作用的地表能水平衡-冻土水热耦合模型的基础上,对比研究气温升高、降雨增加单一作用及其共同作用对活动层水热影响机制。结果表明:相比气温升高和降雨增加单一作用,暖湿化复合作用导致地表净辐射通量和蒸发潜热通量增长显著,地表感热降低更加明显,雨水感热影响较小,地表土壤热通量呈增加趋势;暖湿化复合作用下温度梯度液态水通量增长显著,基质势梯度液态水通量在浅层增幅也大于单独升温作用,但小于单一降雨增加作用,暖湿化导致暖季土壤含水率增幅小于单独降雨作用;暖湿化作用下活动层热传导通量在冷季增加显著且增幅小于单独升温作用,而液态水对流传热在暖季增加明显且增幅小于单独湿化作用;降雨增加促使土体暖季降温显著,暖湿化与单一气温升高均导致土体在冷季升温效果高于暖季;气温升高1.0℃引起多年冻土上限下移10cm,降雨增加100 mm促使上限抬升8 cm,暖湿化共同作用导致冻土上限下移6 cm;在暖湿化作用下,降雨增加对冻土降温作用较小,气温升高对冻土的升温效应仍占据主导。

湿空气对开放块石层湿热特性影响的试验研究

青藏高原暖湿化趋势日益加剧,空气中的水汽质量分数随季节变化差异较大致使空气物性参数、焓值等产生变化,可能会间接影响块石路基的换热过程。本文基于模型试验及空气热力学理论,对等压条件下干、湿空气中块石层内湿热特性进行了分析。结果表明:在等压条件下干、湿空气温差与水汽质量分数呈正相关关系,且水汽质量分数变化速率低于温差变化速率8%。基于地表能量平衡方法计算了考虑水汽影响的块石表层感热通量,发现两种空气条件下的感热通量差值与水汽质量分数也呈正相关关系,此时水汽质量分数变化速率高于感热通量差值变化速率9.8%。日出后干、湿空气与深层块石的对流换热差值主要受空气相对湿度控制,日落后由于干、湿空气温差较大则受空气温差影响。水汽质量分数较低时,干、湿空气焓值差变化速率高于水汽质量分数变化率约87%,焓值差变化率高于水汽质量分数变化率约21%,该现象随着水汽质量分数下降而愈加明显。研究结果对于评价和预测湿空气条件下块石结构路基的长期热稳定性具有重要工程意义。

青藏铁路碎石护坡-热管复合措施的补强效果研究

青藏铁路高温冻土区的普通路基和保温材料路基均处于热不稳定状态,需要对它们增设碎石护坡-热管复合措施来强化处理,新增设的补强措施对路基下部冻土的保护效果如何是人们极为关心的问题.因此,对北麓河高温高含冰量路段增设了碎石护坡及热管的复合补强措施后路基下部土体的热状态进行观测.结果显示:普通路基在增设补强措施后,人为冻土上限进一步抬升,阴阳坡下均出现显著的降温趋势,且路基下温度场逐渐趋于对称,降温范围逐渐向路基中心及深部发展,路堤中心深部地温仍处于增温状态,但增温趋势明显缓减;保温材料路基在增设补强措施后,人为冻土上限也进一步的抬升至保温板附近,融化夹层在2个冻融周期后消失,路堤中心温度在2个冻融周期后出现了降温趋势.这些效果说明,补强措施在调控路基内部及下部多年冻土温度时发挥了积极作用.

多传感器故障检测与隔离的残差产生器设计方法研究

为了解决多传感器故障检测与隔离这一难题,建立了包含卡死、增益时变和偏差时变等三种典型传感器故障的数学模型.借助输出方程,将待检测的传感器故障转换到系统状态方程中进行处理.设计出既能检测出故障,又能将各个故障进行有效隔离的残差产生器,同时还要给出设计残差产生器过程中未知参数的求解方法.用算例对上述设计结果的有效性进行计算机仿真验证.

多传感器故障检测与隔离算法

在系统状态、执行器及传感器故障检测与隔离的问题研究过程中,对传感器故障的检测与隔离难度最大,而针对欠量测系统和传感器冗余系统中传感器故障检测与隔离问题难度更大。为此,首先建立了包含卡死、增益时变和偏差时变3种典型传感器故障的数学模型;其次,借助输出方程,将待检测的传感器故障转换到系统状态方程中进行处理,对欠量测系统转换结果不唯一这一问题,分别采用最小二乘和基础解系的方法进行处理,对传感器冗余系统,通过两次利用系统状态,分别构造两个并行运行的残差产生器;然后,设计出既能检测出故障,又能将各个故障进行有效隔离的残差产生器;最后,用算例对上述设计结果的有效性进行计算机仿真验证。

一种改进的可变学习速率的BP神经网络算法

针对可变学习速率反向传播算法(VLBP)对误差曲面变化不敏感而且收敛慢等不利因素,提出一种改进的可变学习速率反向传播算法(IVLBP),通过引入均方误差增加量和减小量两个阈值参数,使得学习算法对误差曲面变化敏感且收敛速度快.最后,通过对VLBP和IVLBP算法的仿真比较证明了IVLBP算法的有效性.

一种异类系统中多种故障检测与隔离的空间几何方法研究

针对量测干扰下一种异类过驱动系统中残差与干扰存在耦合关系的问题,提出一种运用空间几何方法实现残差对干扰解耦的新算法.通过设计残差生成器并实现残差对系统输入和量测干扰的解耦,由残差值反馈故障检测情况,根据不可观测子空间中的空间分割建立结构化残差集,使得残差集与故障集满足完全对应关系,完成故障的隔离.最后通过提出对比仿真算例验证了我们所提算法的可行性和有效性.

基于测量分量加权融合的GPS／SINS船舶组合导航算法

具有执行简便和高精度优点的测量值融合技术已经在船舶组合导航中得到了广泛应用。但由于船舶组合导航系统中各子系统通常提供的是不等同维的测量数据,加之传统测量值加权融合存在各传感器测量等同维数的约束,使得该类算法在船舶组合导航中的应用能力和使用范围受到了很大的限制。针对上述问题,以GPS和SINS组成的、具有不同维数测量的船舶组合导航系统为研究对象,提出了一种新的基于测量分量加权融合的船舶组合导航算法。该算法的基本思想是寻找一个变换矩阵将具有不等同维数的测量扩维成满状态维数的矩阵,然后考虑扩维后的噪声方差是奇异矩阵,从而采用测量分量对应加权进行融合。与传统的测量加权融合方法相比,该方法不仅具有更广的应用范围,而且保持了与传统的集中式扩维融合相同的高精度性能。算法的性能分析和计算机仿真证明了新算法的有效性和优越性。

考虑雨水感热的降雨对多年冻土水热变化影响模型研究

青藏高原暖湿化诱发的多年冻土和寒区工程水热变化是第三极冻土生态与地质演化问题的关注焦点。目前降雨影响下的多年冻土地表能量收支建模未考虑雨水温度的影响,忽略了降雨能量脉冲作用。在已有的冻土水热耦合理论的基础上,通过引入考虑雨水感热的地表能量平衡理论,完善了考虑降雨能量的冻土水热耦合模型,基于青藏高原北麓河现场监测验证了模型的有效性,并分析了夏季降雨对地表能量平衡和活动层水热的影响机制。结果表明:考虑雨水感热的修正模型模拟土壤体积含水率、温度和热通量的平均偏差误差分别在±1.198%、±0.704℃和±1.66 W/m^(2)之内,一致性指数分别大于0.877、0.929和0.937;优化后的模型提升了对地表吸放热状态的评估,能够较好地预测了雨后活动层水热的变化;夏季降雨增加地表蒸发潜热和雨水感热,降低地表净辐射、感热和土壤地表热通量使地面降温,降温效果与降雨强度正相关;同时受降雨时段影响,白天降雨事件的降温效果显著,雨水感热促进地表冷却,而夜间雨水短暂加热地表,蒸发潜热的显著作用使地表依旧持续降温。在地表温度梯度降低和雨水入渗的作用下,温度梯度水汽通量减少,液态水通量增加,在强降雨和连续降雨下出现液态水的向下输送和累积。但相比增加的液态水对流传热,活动层热传导、水汽扩散潜热和水汽对流传热的降低更显著,使土壤总热通量减少而导致土壤降温,延缓活动层温度的升高。

基于电力载波的以太家庭网络通信系统研究

提出一个基于电力载波的以太家庭网络通信系统的总体方案与系统构成,详细介绍了系统的硬件组成及工作原理、软件组成与实现方法.

过驱动系统故障检测与隔离方法研究

由于过驱动系统具有故障特征之间严重耦合的特点,传统的故障诊断方法不能有效对其进行故障检测与隔离.针对这一问题,基于几何理论中的不变子空间理论,通过空间投影运算,提出一种新的故障检测与隔离方法,解决了过驱动系统故障检测与隔离问题.该方法不仅对单个故障可以实现检测与隔离,而且对并发故障同样具有很好的检测与隔离效果.仿真结果验证了该方法的有效性.

小样本下基于特征子空间估计的故障诊断算法

为解决PCA(Principal Component Analysis)因样本数目少而无法得到稳健协方差矩阵问题,根据主元分析的几何意义,引入CS分解贝叶斯空间估计的思想,将协方差矩阵问题转化成特征子空间估计问题.首先根据大量历史数据运用PCA离线建立SPE(Squard Prediction Error)统计量阈值和故障模式特征子空间矩阵库,当在线检测到系统存在异常情况时,由于受一定的环境影响只能得到小样本故障数据,利用本文方法可估计出小样本数据的特征子空间矩阵;然后通过对比特征子空间与故障模式特征子空间的相似性,完成故障诊断.最后通过仿真验证了此方法的可行性和有效性.

思政背景下高等土力学课程教学改革探索与实践

高校是课程思政的“主战场”,如何在有限的时间内既讲授复杂的科学知识又开展思政教育,达到“立德树人”的目的,是高校课程思政面临的关键问题。以高等土力学课程为例,列举在课程思政背景下,课程科学知识底层的哲学逻辑、工匠精神及科学家精神引领的学术道德教育中涉及的思政元素挖掘点。同时,为了提升思政教育效果,提出考虑时代元素的混合式思政教学模式、发挥党支部组织优势的课程团队思政建设举措,旨在为工科专业研究生课程思政的建设提供思路。

多尺度分析方法在土力学教学中的应用探讨

土力学作为一门土木工程相关专业十分重要的专业基础课程,其课程内容具有学科综合性强和地域实践性强的显著特点。与逻辑严密的连续固体力学相比较,土体的多孔多相性和散粒性使得土力学课程的概念繁多,内容连续性相对较差。为进一步提高土力学课程的教学质量,从理论教学和实验教学改革的角度对多尺度分析的教学方法进行应用探讨。通过对土体微细观特性到宏观现象的耦合关联,从不同尺度层次分析土的物理力学特性,以期使学生能够从不同维度去理解土力学各个知识点之间的内在联系。

高校工科教育理论实践一体化教学模式研究——嵌入式专业教学改革的探索与实践

针对目前高等院校工科传统教育存在的问题,结合实际教学经验,以嵌入式专业理论实践一体化教学模式研究为实例,探讨了其实现方式、条件及注意问题。

一种欠量测系统传感器故障检测与隔离方法

为了解决欠量测系统传感器故障检测与隔离这一难题,在对传感器故障进行合理建模的基础上,首先,借助输出方程,利用最小二乘和基础解系的方法,将传感器故障特征转换到系统状态模型中;然后,提出一种残差产生器的设计方法并给出其参数求解方法;最后,用算例对上述设计结果的有效性进行计算机仿真验证。

有效值多功能数字表的一种实现方法

介绍了一种有效值多功能数字表的实现方法 .设计采用软件与硬件相结合的方式 ,并结合模块化设计思想 。

块石基底路基中局部非热平衡效应研究

块石作为一种高孔隙率、大粒径的多孔介质,因其可通过调节内部冷暖季节对流方式实现多年冻土路基降温,而被广泛应用于青藏铁路工程以减弱气候变暖及工程扰动对多年冻土路基的影响。因此,精准描述块石路基结构换热机理并模拟其长期热防护效应十分重要。在一些领域内,已经证明使用局部非热平衡(LTNE)可以提升多孔介质的计算精度,但在块石结构孔隙尺度下的传热效能计算中仍较少使用。其中,多孔介质内部流固换热系数(hsf)是LTNE能量方程中重要的参数,该系数如何选取也决定着模型计算的准确性。本文以块石基底路基为例,通过数值模拟方法,将传统路基使用的局部热平衡(LTE)模型与LTNE模型的模拟结果与实测数据进行对比,并分析了不同经典hsf对块石结构换热的影响。研究结果表明,块石基底路基局部非热平衡效应明显:模拟结果显示LTNE模型中,同一时间内块石与空气温度不相等,空气与块石在夏季和冬季的最大温差高达1.54℃和0.80℃;LTNE的模拟结果与实测数据更为接近,且LTE模型的降温幅度略高于预期,二者在2 m、5 m、10 m处的年平均误差百分数分别相差6%、1%和8%;不同研究者(Achenbach、Wakao、Dixon等、Pallares等)得出的hsf在块石路基中变化趋势相近,峰值差异明显,但对块石路基下部土体温度的影响较小。

稀疏表示分类人脸识别方法综述

本文对稀疏表示分类人脸识别方法进行了综述,着重探讨了其中的稀疏分解算法、字典学习、分类器设计三方面内容。最后,本文对稀疏表示分类人脸识别方法进行了总结,并指出需要进一步研究的问题。