机器视觉在林业中应用的研究进展

机器视觉技术的不断发展,为智能化林业的发展开拓了广阔的前景。介绍了国内外机器视觉技术在林火监测、林果采摘、木材缺陷检测等林业产业中的应用现状,研究了机器视觉在当前的林业发展过程中扮演的重要角色,指出林业技术必然是朝着智能化、高效化、低成本化方向发展,同时对机器视觉技术在林业不同领域的发展提出了合理建议。

仿生甲虫六足机器人结构设计与步态分析

在分析仿生甲虫生物原型的特点及运动机能的基础上,进行了仿生甲虫六足机器人的结构设计与样机设计,运用机器人的结构仿生和功能仿生原理,基于甲虫原型设计了六足机器人,给出了每足3自由度的机器人结构。原型样机是以身体纵向中心线为对称的八边形设计,6条腿均布身体两侧,所有腿关节均由伺服电机驱动,关节间连接构件采用性能良好的合成塑料代替金属构件,设计从结构上保证了仿生机器人能够有效地模拟甲虫的运动能力。通过对仿生甲虫机器人三足运动步态,特别是直线行走步态和定点转弯步态的分析,给出了直行和转弯动作时6条腿的末端位置矢量表达式,利用SOLIDWORKS和ADAMS软件进行了机器人运动仿真,结果证明仿生甲虫机器人运动平稳,满足设计要求。

竹炭材料的有效利用理论与应用研究进展

分析研究了中国竹类资源的应用历史、现状 ,根据中国竹资源的状况 ,提出了竹资源利用的研究方向及发展趋势。着重分析研究了竹炭及其制品的开发应用前景、竹炭产品存在的问题及开发我国竹炭市场的对策 ,并对竹炭的应用研究、基础理论研究作了论述 。

水库防洪预报调度的风险分析

本文从水文预报误差的不确定性分析出发,将短期洪水预报精度评定指标转化为入库洪水过程的随机特征值,并引入水库调洪演算随机数学模型,从而实现水文预报风险向预报调度风险的转化,为定量考察预报调度风险率、合理选择动态的汛限水位提供了科学的依据。通过这一方法论证了水文预报精度对水库防洪预报调度风险率的影响,表明提高水文预报精度将有利于降低水库调洪风险率。

大坝的允许风险及其运用研究

讨论了大坝的允许风险概念及其作为大坝防洪风险承受标准的阈值范围。在阐述大坝风险率和生命损失评估方法的基础上,介绍了运用允许风险进行大坝防洪安全决策的方法。

土石坝安全等级划分与防洪风险率评估

本文从土石坝安全等级评定和划分的有关规定出发,建立了防洪安全等级划分与风险概率的对应关系。根据风险率计算近似方法,校核率定了划分不同安全等级的风险率阈值和安全指数阈值,给出了不同安全等级土石坝的风险率区间,以实现大坝安全鉴定分级的定性评估与风险率定量计算的衔接。计算结果表明,土石坝的三种主要失事模式,包括洪水漫顶、滑坡失稳和渗流破坏,其安全等级划分的风险率阈值和安全指数阈值,大体维持在相同的水平上,略有差异。随大坝级别和安全等级的提高,风险率阈值减小,安全指数阈值相应增大。影响大坝安全的诸多不确定因素,包括水力、土力和水文等有关随机量的变异系数对安全阈值的影响较为显著。

堤防渗流风险的定量评估方法

从渗流风险的不确定性分析出发,分别考察了影响渗流风险的主要随机因素出逸比降和临界比降,着重分析了在一定水位差条件下的边界、地质等土力因子随机特性。在此基础上,建立了定量预测堤防渗流风险率的实用模型,给出了水位高程与渗流风险之间的关系。提出了通过实际的渗流险情原观资料对模型进行反馈率定的方法,讨论了非稳定渗流条件对模型精度的影响及改进方法。本文提出的模型可预测未曾发生过的高洪水位工况下的堤防渗流风险率。

时变效应对大坝防洪风险率的影响研究

在大坝的长期使用过程中,影响其防洪安全的许多不确定性因素具有明显的时变特性。本文分析了大坝的防洪随机时变特性,论证了缓变性和陡变性作用对大坝防洪安全的影响都极为显著。将非平稳的时变随机过程进行平稳化处理,建立了时变随机量量化的单因子函数模型和多因子综合模型。在此基础上,拓展了风险率的概念,将时变效应引入大坝工程老化的研究中,给出了大坝防洪时变风险率的计算公式。以某水库调洪能力的时变效应分析为例,定量评估了水库库容和坝顶高程的时变特性,讨论了其对大坝防洪风险率的影响,实现了对大坝设计基准期内防洪安全性的定量评估。

应用Bayes方法对土石坝安全等级的动态概率评定

本文从土石坝安全等级划分的有关规定出发,给出了动态的土石坝安全等级概率描述,利用Bayes方法,以有效挖掘和利用新信息,实现对土石坝安全性状更为合理的评估和预测。运用离散随机变量的Bayes表达式,将土石坝安全鉴定专家评级赋值的先验概率和实时检测信息的似然概率相综合,更新土石坝安全等级评定的概率信息,并将这一信息运用到土石坝除险加固排序等决策中。这一方法有利于减少大坝安全性定量评估的难度和不确定性,有利于实现与现行安全决策准则的衔接,从而使目前的大坝安全风险分析方法更趋实用。

六足仿生森林消防机器人机构设计与分析

森林火灾给生态环境和经济建设造成巨大威胁,基于森林地形环境下的消防作业要求,设计了一种六足森林消防机器人。分析了机器人的躯体和腿部结构特点以及执行机构的空间运动范围。利用Solid Works三维软件建模并导入ADAMS仿真软件,分别进行了机器人运动机构不同工作模式下三种运动姿态的切换、前进和斜坡的爬行仿真以及执行机构的运动仿真。分析了复杂地形条件下机器人的质心位移、运动平稳性、腿关节驱动力和末端执行器运动范围等参数。仿真结果验证了机器人设计的合理性与正确性,旨在为森林消防机器人后续的研究工作提供参考依据。

试论某些小型水库的负面效应及其对策

众多的小型水库在我国社会、经济生活中发挥了重要的作用,但随着使用寿命期的接近,一些小型水库已不能发挥应有的效用,它们对河流及其两岸产生的种种负面效应已超过了效益。从可持续发展的观点出发,逐步拆除一些经济效益差、安全隐患多、生态环境影响大的小型水库,应是合理的选择。可以说,水库的被拆除也是河流科学研究和管理政策的一个基本方面。我国过去在这方面的经验较少,亟待开展一些深入的研究,为科学拆除小型水库及相应技术问题提供决策支持。

基于Bayes方法的堤坝时变渗流风险率评估

随着工程的老化,影响堤坝防洪安全的各种不确定性因素将发生缓慢变化。定量评估各种随机量的时变特性,对确定时变的防洪风险率至关重要。Bayes方法提供了对随机量概率分布进行推断的框架,利用一切可以利用的先验信息,并通过不断的实时采样信息,修正和改进原有的概率分布规律假设,以减少所考察随机量的时变不确定性。本文以渗流随机量的时变特性分析为例,论证了采用Bayes方法对时变随机量进行定量评估的可行性和适用性,并建议以正态共轭分布模拟数据的采样过程并计算其后验分布。在此基础上,讨论了渗流风险率计算的实测法模型,分析了随机变量的时变特性对渗流风险率的影响。

Bayes方法在水工泄洪闸门事故率分析中的运用

泄洪闸门事故率λ受设计制造、运行管理等各种复杂的不确定因素影响。随着工程的老化,影响闸门安全运行的各种随机因素的时变特性更为明显。采用Bayes方法,可以利用适时的闸门运行抽样检查结果,修正和改进已积累的原观统计信息,从而将闸门老化的时变特性引入事故率λ的定量分析中,为全面、准确地评估漫坝风险率创造条件。文中根据Bernoulli模型的假设,按“等值样本”概念,认为λ的先验信息等值于来自实际运行过程的样本信息,其分布符合Beta共轭分布簇条件,从而简化了λ后验分布的计算。

六足减灾救援仿生机器人机构设计与仿真

针对森林火灾巡检与防控装备的现状,开展了六足减灾救援仿生机器人机构设计与仿真研究,以期解决恶劣的复杂地形作业环境下的灾难救援问题。基于仿生甲虫的结构和功能设计了六足减灾救援仿生机器人的躯体和腿部机构。腿机构由六条腿组成,沿躯体中轴线两边对称分布,每腿由三个旋转关节组成的三自由度串联机构。给出了六足减灾救援仿生机器人的物理模型,搭建了机器人仿真的复杂环境,进行仿真,给出了基于三角步态的六足减灾救援仿生机器人直行和转弯的运动仿真,得到了质心的位移、速度、角速度和各个关节的动能和驱动力矩的曲线。仿真结果表明,六足减灾救援仿生机器人机构设计满足设计要求。

随机微分方程在泄洪风险分析中的运用

本文根据调洪过程中水库蓄洪量具有Ｗｉｅｎｅｒ过程特性的分析，建立了带有随机作用项的Ｉｔｏ随机微分方程，以描述和分析调洪过程中库水位的随机变化规律．在此基础上，给出了动态的泄洪风险表述，并通过Ｆｏｋｋｅｒ－Ｐｌａｎｃｋ向前方程，求解了与泄洪风险率紧密相关的库水位过程的概率密度分布．计算实例表明，运用随机微分方程进行水库的调洪演算，能够全面、正确地反映各种不确定性因素对库水位过程的影响，从而使泄洪风险分析建立在科学的基础上．

可靠性分析方法在反滤层设计中的运用

本文在分别考察被保护土和反滤料颗粒组成以及经验计算公式中主要参数随机特征的基础上,根据太沙基的反滤设计原则,给出了同时满足滤土和减压要求的反滤层设计的可靠性表述,建立了相应的实用计算公式。算例计算表明,可靠性分析方法的运用有利于反滤层的优化设计。优化选择反滤料特征粒径的均值和提高试验精度以控制各随机量的变异性,将能大大降低反滤层失效的风险率。

大坝防洪安全的评估和校核

洪水漫坝风险失事，是影响大坝安全的主要原因之一．本文寻求一种既能反映大坝防洪系统随机性和模糊性，又能合理描述大坝防洪能力的风险模型，以实现对大坝防洪能力的定量化，进而为已建大坝和待建大坝的防洪安全评估和校核创造条件．

林业机器人研究动态

机器人作为高科技的产物在世界范围内已经得到了迅猛发展.林业机器人领域也取得了许多研究成果。本文对机械人进行了定义、分类。并就其应用、国内外研究现状及发展趋势做了论述。

水库调洪演算的随机数学模型

以介于微分方程和概率论之间的边缘数学分支随机微分方程的数学模型,对水库调洪过程中的随机现象和规律进行数学描述和分析,试图全面正确地综合各种不确定性因素对库水位随机过程的影响.根据水库蓄洪量具有Wiener过程特性的分析,推导了带有随机输入项和随机初始条件的调洪演算Ito方程。在此基础上,运用Fokker-Planck向前方程,求介了调洪过程库水位的概率密度分布。计算成果表明,运用随机微分方程进行水库的调洪演算,有利于正确分析水库调洪的随机过程和进一步开展水库泄洪风险分析.

防洪设计标准和大坝的防洪安全

防洪设计标准的选择就其本质而言是风险决策问题．本文着重分析了这一标准的内涵及其对大坝防洪安全的影响．采用事故树分析方法，逐层顺序讨论了漫坝失事事故的形成，定量给出了相应的防洪风险率，校核了现有大坝的总体设防水准．在此基础上，论证了合理选择大坝防洪设计标准的原则和方法．