基于时空动态检测的核电厂堆外中子探测器故障检测方法

在核电厂安全监控体系中,堆外中子探测器扮演着关键角色。然而,现有针对探测器的故障检测方法侧重于提取时序特征,以及采用固定阈值方式加以辨识故障,未充分利用探测器之间蕴含的空间耦合关系且缺乏灵活性。为此,该文提出1种针对堆外中子探测器的时空动态检测模型(STDDM)。该模型由时序卷积网络(TCN)、图卷积网络(GCN)和动态阈值3个模块构成。其中,将TCN和GCN模块相组合,用于提取探测器间隐含的时空关系以重构探测器信号。在此基础上,计算重构与真实信号间的残差,根据个体探测器的残差均值以及整堆探测器残差标准差,设计动态阈值检测策略,使模型能够自适应于反应堆运行工况的变化。通过某地区核电厂真实数据加以验证,所提STDDM不仅能实时且精准地重构探测器信号,而且在不同故障情况下依然具有较强的故障容错能力,证明其在核电厂堆外中子探测器故障检测中的有效性和实用性。

基于时空特征挖掘的特高压变压器热状态参量预测方法

热状态参量预测是特高压变压器绝缘老化评估及故障预警的重要技术方法。然而,现有预测方法侧重高维时间序列分析以构建数据驱动模型,未计及设备内部温度潜在的空间变化规律,为此,提出一种基于时空特征挖掘的特高压变压器热状态参量预测方法。首先,综合考虑多源数据间的相关度与冗余度,提出组合特征筛选策略寻找最优特征子集;其次,结合热状态参量的最优特征子集及相关系数,构建面向热状态参量预测的时空图数据;最后,建立双重自适应图卷积门控循环单元(dualadaptivegraphconvolutiongate recurrent unit,DA-GCGRU)模型,采用节点自适应模块强化油箱内不同部位温度变化趋势的拟合,以适应特定温升趋势;采用图自适应模块自主学习热状态参量的空间温度分布关联性,以推断空间映射关系。实验结果表明,该方法可深度挖掘特高压变压器内部温度的时空变化特性,准确预测绕组温度和顶层油温的变化趋势,具有较好的鲁棒性和泛化性。

时空信息融合的堆芯自给能中子探测器故障检测与隔离方法

自给能中子探测器(self-powered neutron detector,SPND)作为新一代核电厂的重要核测设备,其健康状态关乎反应堆安全运行。鉴于现有故障检测方法侧重于时域分析以构建数据驱动模型,未充分考虑SPND在堆芯内的全局空间耦合关系,为此,该文提出一种时空信息融合的堆芯SPND故障检测与隔离方法。首先,结合SPND运行数据与堆内探测器组件布局,构建面向SPND故障检测的时空图数据;其次,结合图卷积网络-门控循环单元(graph convolution network-gate recurrent unit,GCN-GRU)与故障隔离(fault isolation,FI)策略,设计SPND实时故障检测模型;最后,利用某地区压水堆历史监测数据与模拟故障样本进行算例分析,表明该方法可有效融合整体SPND的时空联合信息以重构个体SPND的电流信号,进而准确检测与隔离故障SPND,且具有较好的精确性和普适性。

Stacking相异模型融合的实验室异常用电行为检测

针对当前高校实验室异常用电行为,提出一种基于Stacking相异模型融合的异常行为检测方法。考虑相异基学习器挖掘实验室用电行为规律的差异性,对相异基学习器进行优选。利用随机森林作为元学习器,充分融合相异基学习器的优势,弥补各基学习器的缺陷,构建基于Stacking相异模型融合的集成学习模型。通过算例对比分析,验证了基于Stacking相异模型融合的集成学习模型能有效提升单一分类器的异常检测效果,在准确率、F1分数、ROC曲线下面积和误检率上均优于Bagging、Voting、Adaboost等集成学习方法并能适应样本不平衡的情况。

基于Wi-Fi信道状态信息的坐姿监测方法

[目的]针对现有的坐姿监测方法存在的接触式、隐私性低、成本高、部署不方便等问题对坐姿监测方法进行研究.[方法]提出基于Wi-Fi信道状态信息的坐姿监测方法.该方法在不同坐姿下采集商用路由器的Wi-Fi信道状态信息,结合卷积神经网络和长短期记忆神经网络建立坐姿分类模型,融合采样窗口内信道状态信息的幅值和相位数据,并充分提取数据的空间和时间特征,提高坐姿分类精度.在对原始相位数据进行预处理时,提出了近邻子载波差值阈值补偿方法,有效地解决了不同子载波的相位旋绕不同步的问题.[结果]搭建坐姿监测环境,对办公或学习场景下的5种常见坐姿进行分类.实验证明,该坐姿监测方法对坐姿分类有较高的准确率,对所有坐姿分类的平均准确率达到91.23%.[结论]本文提出的基于Wi-Fi信道状态信息的坐姿监测方法,具有非接触式、隐私性高、成本低、部署方便等特点,且对坐姿分类准确率高,在坐姿监测系统的研究上具有一定的实用价值.

藏北高原紫外辐射的变化特征

对藏北高原五道梁站及其邻近地区以及一些平原地区站点的太阳紫外辐射观测资料进行了分析，并与青藏高原其它地区的观测结果进行对比，讨论了紫外辐射的变化特征及其影响因子。结果表明：１）紫外辐射的基本变化主要受天文因子的影响，其一般变化特征与总辐射有良好的对应关系。２）紫外辐射受大气臭氧含量的影响，其在太阳总辐射中所占比例的变化是由大气臭氧含量南北不同的空间分布和季节变化造成的。３）紫外辐射受测站海拔高度的影响，其相对变化随测站海拔高度的增加而加速增长。紫外辐射在太阳总辐射中所占比例也有明显的类似变化。４）高原地区Ｂ波段紫外辐射较强，在到达地表的紫外辐射中所占的能量比例较小，其辐射值和比例值都有明显的日变化。

河西走廊沙尘暴的时空变化特征与其环流背景

利用近50年来的气象台站观测资料和NCEP/NCAR再分析气候资料,分析了河西走廊沙尘暴频数的空间分布特征和时间变化规律以及有利于中国北方沙尘暴多发/少发的环流气候背景。结果表明:河西走廊沙尘暴的分布主要是沙漠边缘干旱化不稳定过渡带的产物,即在同样的大气条件下,下垫面条件决定沙尘暴的空间分布;河西走廊沙尘暴的时间分布主要与大风有关,在日变化、年变化、年际变化和年代际变化中都是如此,即在确定的下垫面条件下,大气(风)状况决定沙尘暴的时间变化;蒙古低(槽)、乌拉尔高(脊)的环流形势配置是沙尘暴过程中的典型背景条件,不仅在天气尺度是如此,在年际、年代际尺度也是如此;河西走廊沙尘暴的EOF分析表明,沙尘暴频数在20世纪末到本世纪初有一个明显的回升趋势,上升幅度已接近总下降幅度的四分之一至三分之一。

青藏高原地表温度的比较分析

利用青藏高原改则、甘孜、拉萨和那曲气象站的地面水银温度计观测的地面0cm温度和地面向上、大气向下长波辐射观测资料,计算和比较分析了地面水银表温度与地表辐射温度的差异.分析表明,由于地面水银温度计接触式测温方法的局限性,使得气象台站观测场地的地面水银表温度存在较大的误差:在裸露地表,夏季白天的正偏差可达4℃以上,夜间的负偏差在-2℃左右;在稠密植被地表,白天正偏差最高可达16℃以上,夜间的负偏差可达-3℃.由于偏差的不均衡性和离散性,即使对地面水银表温度作简单平均或积分平均处理,其代表性仍然很差.在对地表温度准确性要求较高的定量化研究与应用中,应避免直接采用地面水银表温度资料,即使由于资料缺乏而以其代之,也应对其采取适当的订正补偿等处理措施.随着科学研究对地表温度准确性的更高要求,推广使用地表辐射测温的观测方法是必要的.

黑河流域水汽输送及收支的时空结构分析

利用NCEP/NCAR再分析气候资料和气象站地面观测资料,分析了黑河流域水汽输送及收支的时空结构变化.结果表明:在水汽输送的年变化中,6-9月为高输送时段,中层700~500 hPa为强输送层,大气水汽含量的年变化是主要影响因子;在水汽输送的年际变化中,1960年代中期和1970年代后期有两次较明显的转折,总体呈下降的长期变化趋势,水汽输送仍以中层输送为主,风速的年际变化是主要影响因子,大气水汽含量下降则提供了长期变化趋势背景.水汽输送的空间结构主要受气流分布的影响,多年平均6-9月的状况为:在低层为南北辐合状,中层为西风辐合状,高层为平直西风辐散状.水汽净收入以低层为主,占整层水汽净收入的85%以上.在黑河主流区2°×5°的范围内,大气水汽输入为2484×108m3,输出为2196×108m3,水汽净收入为288×108m3.

青藏铁路沿线地表和路基表面热力学模式(Ⅲ):参数化方案

以物理过程分析为基础,根据野外实测资料设计了青藏铁路沿线地表和路基表面热力学模式中的大气辐射参数化方案,对直接太阳辐射、大气散射辐射、大气向下长波辐射参数进行处理,得到了较好的结果.在无云大气条件下,对直接太阳辐射透过率和大气散射辐射以太阳天顶角进行参数化;对大气向下长波辐射以大气等效辐射率及气温进行参数化;在云天条件下,基于晴阴比的云量参数化和基于气候资料的云天系数参数化都各有较好的效果.对土壤热通量的参数化方法和拖曳系数的取值问题进行了讨论,更完善的方法还有待于与实验测量工作相结合.

HEIFE绿洲区的太阳紫外辐射

本文利用１９９０年１０月—１９９２年１０月ＨＥＩＦＥ区张掖站和临泽站的紫外辐射观测资料，分析了ＨＥＩＦＥ绿洲区太阳紫外辐射的气候学特征。结果表明：ＨＥＩＦＥ绿洲区的太阳紫外辐射年平均日总量为０４８ＭＪ／ｍ２，小于青藏高原地区，约为拉萨地区的一半；紫外辐射在总辐射中所占比例较小，年平均值为２９％，其年变化形式为两段台阶形，形成的原因是水汽和气溶胶的共同作用；在紫外辐射与总辐射的关系中，日总量的关系要好于瞬时值的关系；紫外辐射时值，在总辐射中所占的比例总辐射较强时变化较规则，在总辐射较小时，冬季和夏季有不同的变化趋势；

我国地震、地温、降水之间的动态统计特征

根据的地震、地温和降不资料，分析了数十年的统计特征。3种资料显示出相互一致的图像结构，并且与岩石圈壳-幔组合结构资料所显示的图像结构一致。统计显示，在我国境内的地震高频圆形区构成4条准东西带，各圆心间的距离基本相等，圆心是地震低发区；3.2m地温均方差的大值轴线也有4条，其高值中心与地震图的圆心几乎完全重合；降水距平大于50%的出现频率也呈4条带分布，它们与4条地温方差高值带基本相合。据此对我国地壳、地表、大气三圈的快速（<1a）互动作了初步探讨。

基于UWB-PDOA的少基站自适应定位系统研究

超宽带(Ultra-Wideband,UWB)技术在室内外定位中应用广泛,针对传统多基站定位方案的局限性,提出了一种基于超宽带信号到达相位差(Ultra-Wideband Phase Difference of Arrival,UWB-PDOA)的少基站自适应定位系统。该系统利用UWB-PDOA技术和基于ESP32信号强度的权重自适应定位技术,大幅降低了对环境部署的依赖性,提高了定位的精度和稳定性。结合环境先验信息和目标高度的先验知识,构建了先验知识库,采用自适应定位技术,利用多个传感器的信息来调整对不同定位基站的置信度权重,进一步提高了定位精度和鲁棒性。实验结果表明,所提出的系统在视距(Line of Sight,LOS)和非视距(Non Line of Sight,NLOS)环境下都具有较高的定位精度和稳定性,并且仅需要不超过3个基站便可以满足室内环境定位的需求。

青藏高原地表热状况的卫星资料分析

在云辐射强迫→地表热力强迫→气候变化→云辐射强迫这一反馈过程中 ,地表热力过程是一个重要环节。青藏高原地表热状况集中体现了青藏高原热力作用的基本状态 ,因而也与热力强迫作用下的气候变化如降水、季风等密切相关。因此 ,研究青藏高原地表热状况的变化 ,对深入了解青藏高原热力作用及其对周边气候环境的影响 ,进而对气候变化预测有重要意义。本文利用 1 983年 7月至 1 990年 1 2月共 90个月的ISCCP C2卫星观测地表温度资料 ,分析研究了青藏高原地表热状况的时空分布特征及对降水和季风等气候变化的影响和响应 ,并分析了高原测站的区域代表性 ,得到了一些有意义的结果。

青藏高原地区地表温度及其取值对大气长波辐射冷却的影响

针对辐射传输模式在青藏高原地区的应用问题，使用Ｌｉｏｕ－Ｏｕ一维辐射传输模式及１９８２年８月～１９８３年７月青藏高原热源观测实验期间青藏高原地面、高空与卫星观测资料，在高原辐射传输模式中区分了下垫面温度与地表空气温度的作用，并利用卫星观测资料对模式改进后的实际效果进行了验证；分析了地表温度的日变化和季节变化幅度，得到了下垫面温度的简单参数化方法。

五道梁地区的太阳紫外辐射

该文利用１９９３年９月—１９９４年８月五道梁站的太阳辐射观测资料，分析了该地区太阳紫外辐射的气候学特征。结果表明：该地区的太阳紫外辐射年平均日总量为０．７３ＭＪ／ｍ２，小于拉萨地区，而大于高原东北侧的河西走廊地区；紫外辐射的瞬时极大值较大，７月份可达５６Ｗ／ｍ２，大于河西地区而略小于拉萨地区。其季节变化主要受大气相对质量和大气自氧总含量的影响。紫外辐射在总辐射中所占比例年平均值为４．３％，比河西和拉萨地区均大；其年变化特征与河西地区相反，但与高原其它地区相同。

青藏铁路路基表面温度及融冻指数预测

利用青藏铁路沿线沱沱河和那曲气象站的历史气温资料,采用趋势和波动外推方法预测2010年代两站气温,以此作为青藏铁路路基表面热力学模式的输入,计算输出路基表面辐射温度,然后采用年振幅方法计算2010年代融化指数和冻结指数及融冻比.结果表明:与1990年代相比,2010年代除沱沱河冬季月平均路基表面温度稍有下降外,沱沱河和那曲地区路基表面温度预测值都有较大幅度的上升.其中,沱沱河地区是夏季温度上升较大,升幅达到0.8℃;而那曲地区则是冬季温度上升较大,升幅达到0.6℃.沱沱河夏季路基表面融化指数明显增大,冬季冻结指数略有减小,预测融冻比的升幅在8%以上,达到0.85;融冻比目前仍然保持在1以下,表明其冻结能力依然占优势,但其优势已经在明显减弱,即多年冻土在向退化的方向发展.那曲路基表面融化指数增大而冻结指数减小,使得融冻比大幅度跃升,融冻比的升幅超过10%,达到1.79.总之,与1990年代相比,2010年代沱沱河和那曲地区路基冻土有明显向融化方向发展的趋势.

青藏高原温泉群对高原平均温度场的贡献

用线性回归法消除青藏高原地面气温场中的背景场后,发现雅鲁藏布江和川西高原是两块高温区,它与高原温泉密集区相合。根据地面能量平衡方程估算的地热通量与羊八井地区实测地热释放参数估算的结果均支持温泉群的地热释放可维持全年1～2℃的附加增温。

1992年冬季兰州城市污染大气的辐射状况

利用１９９２年１２月在兰州进行的辐射观测资料，特别是使用了以前未有的空中辐射观测资料，分析了冬季城市污染大气的辐射状况。分析表明，直接辐射在大气中的减弱较大，其中６００ｍ以下所占的比例尤为显著，最大可达４２％，平均为２４％；低层大气浑浊度比１９８０年稍有减小，但最大值仍较大；总辐射在大气中的减弱主要集中在２００—４００ｍ高度；低层大气的短波辐射加热率约为３６℃／ｄ；空中测得的城市反射率平均为０１４。

拉萨地表净辐射的年际变化

本文利用1982—1983年青藏高原野外热源试验期间的资料,建立地面气象要素与地表净辐射之间的关系,并以此推算出拉萨站1953—1980年共28年的地表净辐射值。分析了其年变化特征及其与500 hPa高度的关系。分析表明:净辐射的年际变化以准三年周期为主。500 hPa高度场对地表净辐射有落后一个月的滞后响应。