基于深平均流预测模型的水下滑翔机路径优化

随着水下滑翔机在海洋调查及声学探测领域的广泛运用,精准、高效控制其路径对精细化海洋观测至关重要。针对水下滑翔机受海流影响产生较大偏航差问题,采用最小二乘支持向量机法(LSSVM)预测深平均流,以单剖面偏航差最小为目标函数,以实际航向与计划航向夹角不超过一定值为约束条件,构建非线性约束极值模型,确定预设剖面最优目标航向及出水点坐标,从而实现路径优化目的。采用“海燕-II”型水下滑翔机历史数据进行验证,结果表明:1) LSSVM法预测深平均流准确性较高,但当局部流向有明显变化时预测效果不佳,取前3个剖面数据作为训练样本时预测效果更好;2)采用文中方法优化后,水下滑翔机路径更稳定,各剖面偏航差平均为281.1 m。

刮板输送机中部槽结构的有限元分析及结构优化

中部槽结构的使用寿命直接影响刮板输送机的运行可靠性。以SGZ1000/3×1000型刮板输送机为研究对象,基于有限元方法分析了中部槽在直行割煤、斜切进刀、拉架和推溜4种工况时的受力情况。结果表明,在推溜工况时,中部槽槽帮部位的最大应力达到了3197.9 MPa,使得该区域容易出现塑形损伤,最终出现裂纹,与实际情况吻合。通过对槽帮区域的横向、竖向筋板进行闭合的方式实施优化,使得槽帮区域的应力分布更加均匀,最大应力降到了材料屈服强度738 MPa范围内。将优化后的中部槽部署到工程实践中,累计工作16个月、运输煤矿物料质量600万t,结构没有出现裂纹等困难问题,验证了优化方案的可行性。

结合不确定度与密度聚类算法的多波束异常值自动滤波算法

本文在复现CUBE滤波算法的基础上,借鉴其网格节点可吸收水深点选取模型,提出了一种结合不确定度与密度聚类算法的多波束异常值自动滤波算法。本文使用DBSCAN密度聚类算法对水深值加以聚类,使用卡尔曼滤波推估节点水深值,选取具有最小不确定的水深假设作为节点水深值,实现对多波束测深数据异常值的有效清理。实测数据和仿真试验结果表明:CUBE滤波算法不能将连续异常值完全剔除,而本文算法能够较好地去除连续异常值。本文算法流程明晰、参数简单、性能可靠,对数据质量较差的情况下较多异常值也能够进行清理,具有实际的工程应用价值。

基于AUV的声纳水下目标实时探测机制研究

针对传统船载声纳探测水下目标存在成像分辨率低、主观性强、耗时长、应用区域局限,以及自主式水下潜航器(autonomousunderwatervehicle,AUV)受水声通信限制导致数据无法实时回传、处理及目标实时探测的问题,提出了一种基于AUV的声纳水下目标实时探测机制。首先对基于AUV搭载声纳设备实施水下目标探测的系统进行了阐述;然后提出了基于AUV的声纳水下目标实时探测实施流程和关键技术;最后通过海上试验,验证了该机制在一定程度上克服了水声通信限制,实现实时、高效、智能的水下目标探测,具有较强的实际指导意义。

物化实验教学的教法探索

实验教学示范中心物化实验室对物化实验教学进行了一系列新的尝试:重新构建实验内容,增添综合研究型、设计型实验项目;改革教学模式,采用翻转课堂,并设立实验室开放项目;利用现有教学资源,引发学生认知冲突,培养学生的探究兴趣。这些创新教学方法取得了良好的教学效果。

标准化和精细化管理模式在环境实验室中探索

安全高效的实验室管理对高校实验教学和科研工作顺利开展至关重要。针对当前高校实验室相关管理要求,结合河北大学环境实验室教学科研实际情况,分析了环境实验室管理存在的问题,提出了“标准化和精细化”管理模式。从实验人员、仪器设备、实验材料、实验方法和实验环境5方面进行管理工作的标准化和精细化进行探索。实践表明,通过实施标准化和精细化管理模式,实验课程准备工作简化、试剂耗材管理更加高效合理、实验仪器故障率下降、实验教学效率明显提升、相关科研工作进展顺利、实验师生满意度增强、实验室安全得到保障。

K-均值聚类算法在多波束底质分类中的应用

针对海底采样点较少时,监督学习训练分类模型困难的问题,研究无监督学习的K-均值聚类分析算法在多波束海底底质分类中的应用。在探讨K-均值聚类分析算法原理的基础上,构建海底底质分类器,针对分类器需预先输入分类结果种类(K值)这一问题,提出了基于底质采样点和分类效果连续性为原则的K值确定方法。实验结果表明:基于K-均值聚类分析算法的海底底质分类器能较好的实现海底底质类型的自动划分,适用于海量多波束底质特征参数的分类。

FMEA在环境实验室安全管理的应用与实践

FMEA是一种具备防患未然功能的风险评估和解决问题的管理方法。以环境工程实验室为例,该文探讨了FMEA理论在实验室危险源识别、风险评价和预防控制方面的应用。实施过程包含失效分析、风险评估和制定预防措施三阶段。实践结果证实:采用FMEA管理方法,可以延长仪器使用寿命、缩短故障停机时间、提高仪器利用率、降低仪器维护成本等。此外,针对实验废弃物,采用FMEA作为危险评估手段,能够分析实验室废弃物安全管理的控制点,制定相应的预防措施,有助于提高实验室安全管理水平。

基于小波分析的海洋磁力测量数据调差方法

针对传统测线网平差法在测区检查线数据缺失或测线网不规则布设时,测线系统差难以调整的问题,研究了基于小波多尺度分析的海洋磁力测量资料调差方法,利用小波多分辨率分析的功能,从低频真实磁异常信息中分离出相对高频的测线系统差,并讨论了小波分解阶数的选择对调差效果的影响。仿真分析表明,当二维小波分解阶数为1,一维分解阶数为4时,调差效果最好,分离出的测线系统差与仿真误差差值的均方差仅为0.29nT,均值仅为-0.35nT,验证了小波多尺度分析法用于海洋磁力测量数据调差的可行性。

多波束测深系统海底目标探测能力评估方法

为了有效衡量多波束测深系统的目标探测性能,提高舰船水下目标搜寻、援潜救生和打捞能力等,对当前多波束测深系统目标探测问题进行分析,推导了多波束测深系统目标探测分辨率估计模型。以SONIC 2024型多波束测深系统为例,分析了不同水深下在多波束测深系统垂直航迹方向、沿航迹方向分辨率的变化规律及量级大小,对覆盖宽带和航速等参数指标设置提出了合理建议,为多波束测深系统目标探测能力的准确评估提供依据,具有一定参考价值。

表层声速误差对多波束测深数据的影响分析

针对多波束水深测量中未明确定义表层声速限差范围,导致在数据采集过程中无法实时监控表层声速误差的问题,结合多波束数据采集与归算流程,分析并推导了SSP误差影响下的波束指向角与点位归算误差模型。结合数值计算,研究了不同水深下测深误差随SSP之间的变化规律与量级大小,从而针对SSP限差范围提出合理化建议,对提高数据质量具有一定应用价值。

顾及横向分辨率的目标探测极限深度计算

横向分辨率是多波束系统探测分辨率的主要决定因素,当进行水下目标探测时,其直接影响着探测极限深度的选择。探讨了顾及横向分辨率的水下目标探测极限深度的计算,并以SeaBeam3030型多波束系统为例,给出了等角和等距两种模式的极限深度计算方法,通过仿真计算与分析,验证了计算方法的有效性。结论表明:无论是等角还是等距模式,横向分辨率由中央向外分辨率逐渐增大,并且在等距模式下,探测目标在横向上边缘失真明显,数据不能用于成图。给出的顾及横向分辨率的极限深度计算方法,可为不同类型的多波束测深系统进行水下目标探测提供依据参考。

基于环保理念的物化实验项目综合设计

近年来,高校实验室废液排放问题备受关注,各高校出台了相关的管理措施。该文结合示范中心物理化学实验项目的开设,设计了一个基于环保理念的本科综合实验项目——实验室废液中五水硫酸铜的回收及热分析。通过此综合实验项目的教学,不仅回收了五水硫酸铜,而且可以使学生巩固已有无机化学知识(沉淀、洗涤、固液分离、浓缩结晶)和分析化学的相关知识,掌握新的理论知识(热重分析谱图的认识),提高操作技能,培养环保意识,锻炼学生分析问题,解决问题的能力。同时,该实验的综合设计也可作为思政教育素材,宣传国家的生态文明建设。

测深误差度量模型和精度指标对比分析与评价

为确保海洋测深成果质量,实现不同涉海部门海洋测深数据成果的共享和融合,系统分析了不同规范测深误差的度量模型与方法,探讨了测深数据的精度评估模型和流程,定量比对了不同规范的精度评定指标。在测深实践中,明晰所采用的误差度量模型与方法,可避免概念混淆引起的成果失真;实例表明在测深数据后处理中,应同样重视先验式精度评估可减少引入系统误差。该研究有助于为国内各标准规范更新提供理论依据,有助于数据的统一利用和综合评估,加强不同行业部门数据的共享兼容性。

腹膜外腹腔镜疝气修补术与疝囊高位结扎疝修补术在腹股沟疝治疗中的应用对比

目的对比采用不同修补术治疗腹股沟疝患者的临床效果。方法回顾性分析2018年1月至2019年5月于本院行疝囊高位结扎疝修补术治疗的50例患者临床资料,作为A组,另选取2019年6月至2020年11月于本院行腹膜外腹腔镜疝气修补术治疗的50例患者的临床资料,作为B组。比较两组术后疼痛程度与术后恢复状况,记录术后3个月内并发症发生率。结果术后1、3 d,B组视觉模拟评分(VAS)评分[(3.86±0.71)分、(2.20±0.42)分]均低于A组[(4.69±0.64)分、(3.34±0.59)分],差异具有统计学意义(t=6.140、11.131,P均<0.001);B组肛门排气时间、首次下床活动时间、住院时间[(1.68±0.67)h、(12.48±3.22)h、(4.56±1.08)d]均短于A组[(2.73±0.60)h、(22.06±3.67)h、(8.12±2.55)d],差异具有统计学意义(t=8.255、13.875、9.090,P均<0.001);B组并发症发生率为4.00%,低于A组的16.00%(χ^(2)=4.000,P=0.046)。结论腹膜外腹腔镜疝气修补术治疗腹股沟疝的临床效果显著,可有效减轻术后疼痛,促进术后身体恢复,且并发症少。

联合小波和NLM滤波的侧扫声纳回波信号降噪

为进一步降低侧扫声纳回波信号中非高斯分布的乘性噪声,获取更佳效果的侧扫声纳图像,提出了一种利用小波和NLM(nonlocal means)滤波的组合降噪方法。首先采用同态变换将侧扫声纳回波ping信号中的乘性噪声转换为加性噪声,然后利用小波阈值和NLM滤波对侧扫声纳每ping回波数据实施降噪处理,最后经过小波反变换和指数变换获取降噪后信号和图像。仿真实验和实测数据验证结果表明,该方法适用于侧扫声纳回波信号处理,可以获取较好的图像降噪效果。

户外拓展训练与环境监测相融合的实训实验课初探

户外拓展训练是一种新型的体验式教学方式。开设基于户外拓展训练与环境监测相融合的实训实验课,不仅增强了学生身体素质,提高了学生野外生存和团队协作能力,还学习了大气、噪音、水质和土壤等环境方面的知识,更重要的是亲身实践活动培养了学生的环保意识,促进学生进一步树立人与自然和谐共生的理念,弥补了传统教学中的不足之处。

大型民用飞机燃油箱污染影响与控制要求

基于大型民用飞机燃油箱常见污染物,对其进行分类,研究其来源,分析其对飞机及系统功能、性能、安全、经济性等的影响。针对飞机研制、生产阶段,从材料选用、燃油箱结构、燃油系统及相关系统设计上提出污染防护设计要求,从生产制造各环节与要素上提出污染防护控制要求。针对飞机运营阶段,对其勤务与维护维修提出污染防护监控要求。通过对飞机生命周期内燃油箱污染物的持续监控管理,实现支持飞机高效生产、安全运行的目标。

基于本科生科研创新能力的探索性实验设计

实验室开放项目对培养本科生科研创新能力有重大作用。将科研成果转化成实验室开放实验,使学生对相关专业知识有更加细致深入的了解。设计了柔性电极制备及其电化学性能研究的综合性开放实验,包括实验设计思路、内容及方法。实践结果表明,该实验选题新颖、操作简单、学生自主参与度高,适合本科生完成。在文献调研、实验设计和实施过程中,巩固了学生理论知识,激发了自主设计新型柔性电极的科研意识,培养了学生创新思维,提高了学生自主学习和科研创新能力。

海底底质分类反向散射强度三维概率密度法

反向散射强度随入射角变化信息蕴含海底底质特性,是多波束海底底质分类的重要数据源。目前,多波束海底底质分类主要提取平均反向散射强度随入射角的变化信息或基于声呐图像,没有综合考虑两者的相关信息。本文综合考虑平均反向散射强度随入射角变化信息及其概率密度分布,绘制三维概率密度图,提出了基于反向散射强度三维概率密度图的海底底质分类方法。实例计算结果表明:该方法能直观表达多波束条带覆盖区内不同海底底质类型的数量,有效判断不同海底底质类型的边界,实现海底底质类型的快速识别。