专家谈苹果套袋焦点问题——刘志坚研究员答果树报刊记者问

记者:刘先生,去年4月中国农业出版社出版了您主编的《苹果全套袋栽培》一书。今春我们接到不少读者的来电来信,询问苹果套袋方面的一些问题,特请您给予解答。 刘研究员:我也常接到一些问询电话和来信。

基于改进ResNet34网络的变电站设备巡检图像分类识别的方法

针对变电站设备巡检图像识别领域中存在的图像规模有限和识别准确率低等问题,提出了一种基于改进ResNet34网络的图像分类识别方法。采用Seam Carving算法对图像中的低能量区域进行压缩以保留关键特征;同时使用弹性变换、高斯噪声等6种图像增强技术来增强图像的多样性。将基础ResNet34网络与卷积注意力模块结合,增强模型对设备巡检图像关键特征的提取能力。使用在ImageNet数据集上的预训练模型作为迁移学习的特征提取器来解决样本数量不足的问题。在Adam优化器中引入余弦退火策略来动态调整学习率使改进的ResNet34网络更快收敛至最优解。试验结果表明所提方法比基础ResNet34网络的准确率提升了0.0733,损失率降低了0.2019,为变电站设备巡检图像识别领域提供了一种可靠的解决方案。

基于双通道生成对抗网络的城市用电负荷缺失数据补全方法

用电负荷数据的完整性与有效性在负荷预测等应用中具有重要意义。传统的缺失数据补全方法缺乏对用电负荷和多种外部时空关联信息的挖掘,难以获得高精度的补全结果。文中提出了一种双通道生成对抗网络,对缺失的负荷数据进行补全。首先,根据负荷的周期性变化特征和时空关联性构建三阶负荷张量,并将影响负荷变化的多种外部因素构建为三阶辅助信息张量。然后,为满足两种张量的双输入需求,在生成对抗网络的输入层引入双通道机制,通过卷积与反卷积运算提取张量的特征;为提升网络对张量数据的训练效果和补全精度,将张量分解损失引入原始损失函数,并采用改进的混沌映射粒子群优化算法联合优化超参数和网络。最后,在真实负荷数据集上开展数据补全实验。结果表明,所提方法能够对随机缺失率不超过50%、连续缺失不超过3天的负荷数据进行准确补全。

考虑电力-交通耦合网动态协调的EV集群灵活性挖掘与优化调度

电动汽车(EV)作为兼具交通与能量双重属性的跨域主体,发挥其时空灵活性将助力电力-交通耦合网的协调运行。为此,文中考虑电力-交通耦合网综合效益,提出了EV集群调控策略。首先,基于弧阻抗函数构建了动态交通网络加载模型。其次,考虑EV用户的各特征参数存在的差异性与耦合性,构建了单体EV灵活运行域模型,并采用基于zonotope线性近似的闵可夫斯基和算法对其聚合,得到EV集群的时变灵活运行域。在此基础上,提出了动态交通流最优分配下EV集群灵活性调控的双层模型,迭代求解得到上下两层耦合变量构成的瞬时单位流量出行成本,从而引导EV的出行与充放电行为。最后,通过与最短路径引导策略进行比较,验证了所提EV集群调控策略的有效性。

含高比例新能源的异步互联送端系统直流FLC的阶跃死区控制策略及优化

针对含高比例新能源的异步送端系统直流频率限制控制器(FLC)死区控制及参数优化问题,提出了一种直流FLC阶跃死区控制策略。基于考虑含高比例新能源的多机系统频率响应模型,分析了直流FLC死区参数以及高比例新能源装机容量对送端系统频率响应的影响。加入阶跃决策系统,构建改进型直流FLC阶跃死区控制策略。搭建兼顾直流FLC动作特性以及对送端系统频率偏差抑制效果的改进型直流FLC阶跃死区控制策略参数优化模型。使用群智能算法求解出改进型直流FLC阶跃死区控制器最优参数。仿真结果表明优化后的直流FLC死区控制方法可以显著改善送端系统的频率稳定支撑能力。

基于STFT图像和迁移学习的次同步振荡源定位方法

直驱风机与电网交互引发次同步振荡,严重威胁电网的安全稳定运行。为快速定位诱发机组,提出了一种基于短时傅里叶变换(STFT)图像和迁移学习的次同步振荡源定位方法。首先,采用压缩感知技术将出口数据转化为观测信号,再对观测信号进行STFT得到具备振荡特征的映射图,构建映射图与振荡源机组之间的联系;然后,采用对抗式迁移学习架构,结合电力系统,实现对目标域无标签振荡数据的快速泛化;最后,与传统迁移学习方法进行比较,结果表明所提方法在定位准确率和效率方面表现更优,且具备较强的抗噪能力。

基于MPC的虚拟同步双馈风机并网系统次同步振荡抑制策略

【目的】虚拟同步控制的引入使得双馈风机(DFIG)与线路补偿装置间的次同步振荡更为复杂。针对此问题,提出了一种基于模型预测控制(MPC)的虚拟同步双馈风机并网系统次同步振荡抑制策略。【方法】首先,从虚拟同步发电机(VSG)阻抗模型中得到虚拟惯量和阻尼二阶表达式,从阻抗特性的角度探究参数变化对并网系统次同步振荡的影响;其次,利用三相两电平含开关函数的电压方程推导换流器输出有功和无功功率的预测函数,建立基于MPC的直接功率预测内环控制,实现功率波动最小的最优控制;最后,利用扫频法对MPC_VSG控制策略进行分析。【结果】通过基于RT-LAB的硬件在环测试对所提MPC_VSG控制策略进行验证,结果表明在不同串补度、不同风速下,MPC_VSG控制策略均能够在0.5 s内抑制次同步振荡,且具有良好的鲁棒性。【结论】本文设计的MPC_VSG控制策略,通过以最小功率波动为目标选取最优开关状态,实现了对次同步振荡的有效抑制。

基于WRLS-ARMAX系统辨识的新能源电力系统惯量评估

随着高比例新能源机组并入电网,电力系统低惯量特性愈加显著,严重影响了系统运行稳定性。为了准确估计新能源电网实际运行状态下的惯量大小,提出了一种基于加权递推最小二乘(WRLS)-受控自回归滑动平均(ARMAX)系统辨识的新能源电力系统等效惯量评估方法。首先,以发电机为对象,建立不同扰动情况下发电机功频响应特性的通用惯量解析模型;其次,以发电机并网母线有功功率和频率扰动作为输入和输出,建立ARMAX模型,考虑到实际电网运行过程中受大、小扰动共同影响,实际测量数据具有异方差性,采用WRLS求解模型中的待辨识参数;然后,提取辨识模型中包含惯量响应的传递函数模型,利用阶跃响应计算惯量源的惯性时间常数,进而计算得到系统等效惯量大小;最后,通过Matlab/Simulink仿真算例验证了所提方法的准确性和实用性。

水电高占比下风电接入对系统稳定性影响

随着绿色清洁高效能源基地的构建,以水电为主体的水风互补成为我国西南能源开发的重要特征。为研究在典型水电系统中接入风电对系统稳定性带来的影响,首先,针对水风互补系统以转矩分析法分析了风电接入对系统频率和功角稳定性的影响,并通过算例和Prony分析验证了风速与风电渗透率对系统稳定性的影响。结果表明,风电的接入在一定程度上可以削弱传统水电系统的超低频振荡,而风电接入互联送端系统会导致区域等值惯量的下降,进而使系统区域间低频振荡风险加剧。其次,考虑风电的接入会诱发区域间低频振荡,在风电系统中引入风电的附加综合虚拟惯性与阻尼控制。算例与Prony分析验证了该控制策略能有效提高系统稳定性。最后,在区域间大规模风电接入场景下,利用改进的鲸鱼算法对风电的附加控制器参数进行了优化;结果表明,参数的整定有效提高了系统的频率以及功角稳定性。

基于附加阻尼的水轮机调速系统优化控制研究

针对水轮机调速系统引发电力系统发生超低频振荡的问题,提出一种调速侧附加阻尼控制策略。首先,基于阻尼转矩法,分析得出水轮机调速系统产生的负阻尼是造成电力系统发生超低频振荡的主要原因;其次,推导调速系统的阻尼转矩系数表达式,证明该系数与水锤效应时间常数及调速器PID参数密切相关;然后,依托附加阻尼控制策略,在系统调速侧引入正阻尼补偿,并采用灰狼优化算法整定调速器PID参数,以进一步改善系统阻尼特性;最后,在Matlab/Simulink仿真平台搭建单机、四机两区域系统进行仿真验证,结果表明所提控制策略能够明显改善调速系统的阻尼特性,有效抑制超低频振荡。

科技社团赋能科技经济融合发展的多元协作机制

科技社团赋能科技经济融合发展是科技社团发展的重要方向,但是目前大都局限于实践活动的宣传和工作总结,实践先于理论建构。科技经济融合发展是一个多元合作的过程,但是科技社团赋能科技经济融合发展又呈现出碎片化困境。基于此,可以从构建不同地区、不同种类科技社团的合作机制、构建科技社团与企业的协作机制、构建科技社团与政府的协作机制、构建科技社团与高校、科研院校的合作机制、构建科技社团与村委会的合作机制等方面来构建科技社团赋能科技经济融合发展的多元协作机制,形成系统的路线图。

洁净手术室气流组织效果的影响因素综述

我国医院建设规模庞大、分布广泛,就医人数居世界第一,医疗洁净手术室空气洁净技术发展迅速。手术室的气流组织是其空气洁净技术的重要方面,与手术部位感染的关系一直存在争议。本文对手术室中的气流组织形式进行了综述。研究表明,层流通风和温控气流通风在去除携带细菌的颗粒方面具有优势,且层流通风对飞沫的控制能力更强。本文梳理了手术室内人员数量和位置、手术人员的动作和流动、医用设备的数量和发热量、人员着装和手术台次等因素对气流组织效果的影响。发现手术人员的动作和流动是相关研究的热点,气流组织与手术人员、患者热舒适的关联仍有待深入。未来研究方向包括手术室内局部气流组织与手术微环境空气质量的定量关系、新型气流组织形式和末端、个性化通风与手术人员热舒适等。

云边端协作的架空线路鸟巢检测与定位算法研究

针对云端单一集中数据处理时效性低、架空线路上鸟巢检测精度不高、模型对边缘计算设备算力高消耗以及目标定位不准确的问题,提出了一种基于云边端协作的架空线路鸟巢检测与定位算法。该算法通过云、终、边缘3端的协作,解决了云端集中处理效率低的问题,并通过云边数据可视化协作解决由于角度及光线引起的图像不清晰问题。为了提高架空线路鸟巢检测的精度,该算法在YOLOv5x模型基础上进行了优化。首先,通过将主干特征提取网络中的C3模块替换为C2f模块,并在最后一层加入SE(squeeze and excitation)注意力模块,以提升模型对小目标的检测能力。其次,将激活函数替换为Mish函数,解决训练梯度饱和导致神经元停止学习的问题。为了降低模型对边缘计算设备算力的消耗,对改进后的模型进行剪枝微调以降低模型参数规模。基于此优化模型,提出了三维目标定位算法,结合GIS(geographic information system)系统对定位结果进行修正,实现了对检测目标的精准定位。实验数据显示,改进后的模型平均精度均值达到93.25%,比原YOLOv5x模型提升了3.44%,优化后的模型剪枝率达到45%。检测目标经过三维空间建模计算并通过位置修正能够定位到相应的杆塔,有效指导工作人员快速准确排除隐患。

基于轻量化混合门结构神经网络的变压器电磁场仿真方法

针对传统电力变压器电磁场仿真模型需要占用大量磁盘空间,运行功耗大,运算极为消耗计算资源等问题,提出一种基于轻量化混合门结构网络(lightweight hybrid gate recurrent unit network,LH-GRUNet)的变压器电磁场仿真方法。首先针对单相E芯变压器设计了一种混合门结构网络模型,实现了变压器铁芯和绕组的电磁场仿真;进一步,提出一种神经网络轻量化方法,通过删除模型全连接层中的冗余参数以压缩模型所需的存储空间与计算资源,最终实现变压器电磁场的低功耗、快速仿真。此外,基于LH-GRUNet的变压器电磁场仿真模型能够有效降低其运行所需的存储空间与计算资源,使其能够在几乎不损失模型精度的前提下应用于体积小、功耗低的边缘计算平台。

虚拟同步控制对风电并网系统次同步振荡阻尼影响分析

为厘清虚拟同步发电机(virtual synchronous generator,VSG)对风电并网系统次同步振荡的影响机理,建立了含VSG的风电并网系统全阶状态空间模型。以振荡频率及阻尼比为量化指标,定量评估了在次同步振荡模态下VSG的阻尼特性,并通过求解参与因子得到VSG控制参数对次同步振荡的灵敏度。最后,通过时域仿真验证了建模方法的有效性和机理分析的准确性。结果表明,尽管VSG削弱了转子侧换流器内环比例系数对次同步振荡的影响,但是该系数对次同步振荡的影响仍然最大,且VSG励磁控制积分系数对次同步振荡的影响程度高于阻尼系数。

基于格拉姆角场变换和深度压缩模型的变压器故障识别方法

提出了一种基于格拉姆角场和深度压缩模型的变压器故障识别方法。针对故障样本稀缺和VGG(visual geometry group)网络一般不能直接读取一维数据的问题,首先提出了格拉姆角场变换方法将一维故障样本转换为三维特征图像,并使用数据增强方法进行样本扩充,使其满足故障识别方法的输入需求。进一步,针对VGG网络层数深、参数多以及结构复杂的缺点,提出了一种改进深度压缩模型。使用NiNNet(network in network)网络的全局平均池化层替换VGG网络的全连接层,减少VGG末端网络的层数和参数规模;提出了一种结构化剪枝方法对VGG网络的多层卷积核进行剪枝,进一步减少VGG前端网络的参数规模,实现网络的深度压缩。由变压器油色谱故障数据上开展的数值实验和性能评估结果表明,所提方法在不损失变压器故障识别结果精度的前提下实现了VGG网络的深度压缩和结构简化:此外,深度压缩模型能够有效降低模型存储所需的存储空间和运行所需的计算资源,使其能够应用于体积小、功耗低的边缘计算平台。

考虑碳排放金融市场的风-氢-火多能耦合系统交易模型

为适应碳排放权市场交易模式的多样化,提出基于现有碳排放权交易市场规则的风-氢-火多能耦合系统交易模型。基于配额和核证自愿减排量价格差,建立即期市场下多能耦合系统碳排放权即期交易模型。针对配额和核证自愿减排量的可积累性,结合欧洲能源交易所碳期权市场交易规则,提出远期市场下碳排放期权交易模型;基于广义自回归条件异方差模型改进B-S欧式期权定价模型,对国家核证自愿减排量看涨期权进行建模。算例将碳金融市场与电力调度进行有机结合,并针对现有模式、即期和远期碳排放权交易市场3种情况进行评估和分析,验证模型的有效性,为碳金融市场建设提供参考。

一种基于振荡退火算法的云任务放置方法

介绍了一种利用振荡式冷却参数模拟退火算法解决云任务放置的方法,随着互联网的快速发展,云端拥有了强大的处理能力,连接在其上的用户越来越多。本文结合元启发式算法能够较好解决NP-hard难题的优势,研究并分析了云环境下虚拟机对任务的放置方法,根据模拟退火算法中降温函数中冷却参数的特性,提出了一种基于振荡退火算法的云任务放置方法。经实验证明,该方法所得结果优于经典模拟退火算法,缩短了系统完工时间。