数字孪生泵站三维智能巡检的研究与应用

基于数字孪生技术,深入探讨建筑信息化模型(building information modeling,BIM)与智能图像识别技术在智能巡检领域的集成挑战及其对泵站设备异常等异常事件快速响应能力的提升方法。将BIM轻量化后与网络地理信息系统(Web geographic information system,WebGIS)相结合,为三维智能巡检搭建数字孪生场景。在此基础上,集成视频融合技术与智能识别算法,构建BIM技术耦合图像识别技术的三维智能巡检系统,实现BIM与视频监控虚实交互,快速直观地展示告警信息,辅助值班人员快速响应设备异常等事件。结果表明:BIM技术耦合图像识别技术在数字孪生泵站中具有巨大的潜力,可以有效提高巡检质量,为泵站智慧化管理作依托。

融合多源空间数据的复杂场景真三维模型构建方法

城市三维模型已经在城市建设、社会服务等诸多领域得到广泛应用,为快速、精确地构建三维城市模型,满足城市精细规划和管理的需求,本文围绕快速、合理、准确地构建真三维模型这一主线,以城市地形和地物为研究对象,提出了由地形到地物、由概略到精细的城市三维模型快速构建方案,实现了城市基础地形、建筑物和其他三维场景的快速建模,并基于Skyline平台对提出的建模思路进行了具体的实现,形成了完整的操作流程。

基于LES模型的箱涵式进水流道水中消涡装置分析

为解决某泵站箱涵式进水流道内部水涡问题,以该泵站箱涵式进水流道为研究对象,基于LES模型,求解5种不同消涡方案对应的箱涵式进水流道内部水涡时空演变过程,定量对比喇叭口处旋涡中心平均涡量变化。结果表明:采用流线型消涡锥和后消涡板方案箱涵式进水流道消涡的效果最佳,相比原方案旋涡涡心的平均涡量降低96.53%,喇叭管进口面的轴向速度分布均匀度为95.7%,速度加权平均角为86.4°,消涡效果较好。

差异特征注意力引导的偏振图像高光移除

针对光照不均匀或者工件光滑反光材质导致的产生高亮光斑问题,提出差异特征注意力引导的偏振图像高光区域去除算法,采用两阶段式网络结构来获取高质量的高光去除结果。第一阶段利用U-Net网络提取多层次高低级特征;第二阶段设计差异特征注意力引导模块,在特征空间中建立镜面反射和漫反射间的相关性模型,补充增强漫反射层图像原始特征。此外,制作了用于偏振去高光的数据集来验证网络性能。定量和定性实验表明提出的算法去高光能力优于现有算法。

基于2种相位解缠方法的矿区地表沉降对比分析

相位解缠作为DInSAR技术的重要环节,对DInSAR的产品质量有着重要影响。分别选用最小费用流法(MCF)和统计费用流法(SNAPHU)对覆盖某煤矿4307工作面的8景Sentinel-1A SAR影像进行DInSAR技术处理,其监测结果分别与水准高程测量获得的4307工作面地表沉降数据进行对比分析。研究结果表明,采用上述2种相位解缠方法的DInSAR沉降监测均能较好反映矿区沉降范围;在沉降边缘区域,两者的监测结果相似,均与水准监测成果之间存在一定差异;在沉降中心区域,SNAPHU法比MCF法能监测到更大的沉降漏斗,但MCF法监测到的沉降漏斗的形状与水准结果更为拟合。

考虑管-土耦合的穿管堤防地震动力响应分析

以广东省某穿管堤防为例,考虑管道与土体间的相互作用,建立管道-堤防三维数值仿真模型,通过二次开发实现地基边界弹簧-阻尼器的模拟,探究地震作用下堤防与管道的动力响应规律。结果表明,在0.1g地震加速度作用下,堤防竖向位移沿堤防高度的增加而增大,沿轴线方向逐渐减小;管道顶部及底部位移最大值均大于左右两端;管道应力分布规律与位移变化相似,穿堤管道中部断面的各点Mises应力最大,管道应力最值与土体覆盖层厚度成正比,说明堤防和管道中间段位置抗震能力较薄弱,后续穿堤工程的抗震设计中应重点监测堤内管道中部断面附近应力和位移,为保障穿堤工程安全稳定运行有重要的现实意义。

IBIS-S干涉雷达技术在特大跨径桥梁动态形变规律监测中的应用

特大跨径桥梁的建设技术趋于成熟,但是对于特大跨径桥梁的变形规律却有待研究。本文利用干涉测量雷达技术对特大跨径桥梁进行监测,并分析其变形规律。实验以济南黄河凤凰大桥为例,在大桥南岸架设仪器呈水平5°的夹角,并采用20 Hz采样频率对桥梁的挠度进行监测。实验结果表明:最大形变在监测点位500 m处(跨中),竖向挠度达到了218.67 mm,并呈现出主跨中心形变较大,塔桥位置形变较小的特性,为以后特大跨径桥梁监测提供了思路。

穿堤管道主被动混合振动控制与分析

针对泵站机组运行引起的供排水穿堤管道振动问题,该研究提出一种磁流变阻尼器(magnetorheological damper,MRD)-谐调质量阻尼器(tune mass damper,TMD)有机融合(magnetorheological-tune mass damper,MRTMD)的主被动混合控制体系。利用基于线性二次型(linear quadratic regulator,LQR)最优控制算法,以结构响应加速度取最小为目标函数,优化得到主被动混合振动控制体系相关参数,以提高减振效率和稳定性。通过模拟泵站运行荷载与冲击荷载激励下的结构动力响应控制效果分析,探讨混合控制装置输出阻尼力的鲁棒性和减振效果。将MRTMD应用于穿堤管道工程,从时频域角度分析了所提出的主被动混合控制体系减振效率与有效减振频带范围,结果表明:MRTMD对结构振动耗能能力强,减振频带范围广,效果优于单一的TMD和MRD控制;针对穿堤管道结构振动响应的控制效果良好,加速度响应减振效率达到37.56%~38.07%,位移响应减振效率达到40.23%~41.38%;对机组主轴转动引起的转频、倍频等机械振动均可有效减弱,特别是对水流冲击、叶轮内形成的轴向漩涡造成的中低振动频率减振效果显著。该方法可为穿堤管道结构减振控制提供参考,保障穿堤管道结构安全运行。

水下结构状态观测中的悬浮杂质遮挡消除方法

水下结构状态视觉检测过程中,观测相机镜头易受到水体中枯叶、藻类等悬浮杂质遮挡,导致水下结构表观影像信息丢失,影响检测效果。针对该问题,利用水下视频序列中的帧内空间信息与帧间运动信息,提出一种悬浮杂质遮挡消除方法。根据相邻帧间的光流场分布信息,提出位移补偿策略,消除相机移动导致的帧间背景偏移;结合悬浮杂质成像特性,建立动态视觉感知模型,在对齐后的相邻帧基础上,实现不同形态悬浮杂质的准确检测;构建一种混合引导修复模型,确立帧间最优互补信息,还原悬浮杂质遮挡区域。在构建的真实与合成数据集上的测试结果表明,本文方法能够准确检测并消除悬浮杂质的遮挡,处理后的图像质量在多项指标上均得到明显提升。