可解释人工智能在电力系统中的应用综述与展望

可解释人工智能(XAI)作为新型人工智能(AI)技术,具有呈现AI过程逻辑、揭示AI黑箱知识、提高AI结果可信程度的能力。XAI与电力系统的深度耦合将加速AI技术在电力系统的落地应用,在人机交互的过程中为电力系统的安全、稳定提供助力。文中梳理了电力系统XAI的历史脉络、发展需求及热点技术,总结了XAI在源荷预测、运行控制、故障诊断、电力市场等方面的电力应用,并围绕解释含义、迭代框架、数模融合等方面展望了电力系统XAI的应用前景,可为推动电力系统智能化转型与人机交互迭代提供理论参考与实践思路。

丙烯酸硅烷酯柔性自抛光防污涂料制备及性能

以甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯、丙烯酸异辛酯、丙烯酸甲氧基乙酯、丙烯酸三异丙基硅酯为单体,制备了丙烯酸硅烷酯基体树脂,将其与韧性树脂(液态聚丁二烯)共同作为成膜共混树脂,并以Cu_(2)O作为主要防污剂组分、吡啶硫酮铜(CuPT)和代森锌(Zineb)为辅助有机防污剂组分,配制了柔性自抛光防污涂料。对丙烯酸硅烷酯基体树脂进行了FTIR表征和玻璃化转变温度(Tg)测定,对成膜共混树脂进行了SEM测试,对柔性自抛光防污涂料进行了柔韧性、附着力、吸水率和防污性能测试。结果表明,丙烯酸硅烷酯基体树脂的Tg=–20.54℃时,具有较好的物理机械性能;韧性树脂可以作为外增塑手段增加丙烯酸硅烷酯基体树脂的柔韧性,当m(丙烯酸硅烷酯基体树脂)∶m(韧性树脂)=7∶3时,成膜共混树脂的相容性最好;柔性自抛光防污涂料柔韧性为1级,在弹性体基材表面附着力达到4.0 MPa;经过60 d测试,吸水率为1.1%~1.2%;浅海浸泡挂板36个月显示出明显的防污效果。

台阶式沉井等效墩宽计算方法探究

桥梁工程中存在形状各异的桥墩,在研究不同截面桥墩的局部冲刷特性时,桥墩尺寸的定量描述非常重要。以台阶式沉井结构为研究对象,梳理并分析了国内外相关等效桥墩宽度计算方法,发现各类公式本质上为计算不同条件下的桥墩平均阻水宽度。开展了台阶式沉井局部冲刷试验研究,基于试验数据对比分析了各类等效墩宽计算方法的计算结果,发现Melville和Raudkivi的等效墩宽计算公式能够较好地估算考虑动床条件下台阶式沉井的平均阻水宽度;进一步收集了国内外193组台阶式沉井类结构的局部冲刷试验数据,数据集统计分析结果显示Melville和Randkivi的等效墩宽计算公式能够较为准确且保守地量化大多数台阶式沉井类结构的截面非均匀性;最后基于数据集冲深墩宽比统计结果对该公式近似方法的合理性进行了讨论。

TMAD评价保留射血分数无症状SAS病人左室功能受损及预后

目的:探讨组织追踪二尖瓣环位移(TMAD)技术评价保留射血分数无症状重度主动脉瓣狭窄(SAS)病人左室纵向运动功能及其对预后的预测价值。方法:入选60例保留射血分数无症状SAS病人,依据随访结果分成2组,其中有心血管相关事件定义为A组(21例),未发生心血管相关事件定义为B组(39例)。收集研究对象临床资料,所有入选病人检查后进行24个月随访。采集病人连续4个心动周期心尖四腔、三腔及两腔切面动态图像,双平面辛普森法测量左室射血分数(LVEF)。利用二维斑点追踪超声心动图技术获取左室整体纵向应变(LVGLS),四腔心获取间隔与侧壁瓣环连线中点的纵向平均位移(TMAD Midpt),设备并可自动获取TMAD占舒张末期左室长径的百分比(TMAD Midpt%)。比较2组上述各参数的差异,并分析TMAD Midpt%预测SAS病人发生心脏相关事件的价值。结果:60例病人中A组TMAD Midpt%及LVGLS低于B组(P<0.01),2组LVEF差异无统计学意义(P>0.05);A组病人心肌质量指数(MI)与B型脑钠肽(BNP)明显高于B组(P<0.01),2组其他临床资料及超声心动图参数比较差异均无统计学意义(P>0.05)。60例病人TMAD Midpt%随着LVGLS的降低而降低,两者呈正相关关系(r=0.696,P<0.01)。ROC曲线分析显示,TMAD Midpt%预测心脏事件与LVGLS具有相当的价值,曲线下面积分别为0.897、0.901(P<0.01)。结论:TMAD Midpt%在预测心脏事件发生方面与LVGLS具有相同的价值,而技术简便,可以快速地评估左室射血分数保留的无症状SAS病人左室功能损害及预测心脏事件的发生,值得临床推广应用。

TMAD技术在无症状重度主动脉瓣狭窄患者预后评估中的价值

目的 探讨组织追踪二尖瓣环位移(tissue-tracking mitral annular displacement,TMAD)技术对保留射血分数(LVEF)无症状重度主动脉瓣狭窄(severe aortic stenosis,SAS)患者预后评估中的预测价值。方法 选取60例保留LVEF≥50%无症状SAS患者,依据随访有无发生主要心血管不良事件(MACE)分成A、B两组。采集患者连续4个心动周期心尖四腔、三腔及两腔切面动态图像,双平面辛普森法测量左心室LVEF。利用二维斑点追踪超声心动图技术获取左心室整体纵向应变(left ventricular globe Longitudinal straing,LVGLS),四腔心获取间隔与侧壁瓣环连线中点的纵向平均位移(TMAD),设备并可自动获取TMAD占舒张末期左心室长径的百分比(TMAD Midpt),检查后进行24个月的随访。比较两组上述各参数的差异,并分析TMAD Midpt预测SAS患者发生心脏相关事件的价值。结果 60例患者中A组21例,占35.0%,B组39例,占65.0%。A组TMAD Midpt及LVGLS显著低于B组,差异有统计学意义(P<0.01),两组间LVEF差异无统计学意义(P>0.05);A组患者心肌质量指数(myocardial mass index,MI)与B型脑钠肽(BNP)高于B组,差异有统计学意义(P<0.01),其他临床资料及超声心动图参数比较差异无统计学意义(P>0.05)。60例患者TMAD Midpt随着LVGLS的降低而降低,两者呈显著正相关(r=0.696,P<0.01)。ROC曲线分析,TMAD Midpt预测心脏事件与LVGLS具有相当的价值,曲线下面积分别为0.897、0.901(P<0.01)。结论 TMAD技术可以简便、快速地评估左心室射血分数保留的无症状SAS患者左心室功能损害,评估该类患者预后具有重要价值,值得临床推广应用。

546名三甲综合医院护士核心能力调查及其影响因素分析

目的:调查宁夏银川市三甲综合医院护士的核心能力,分析影响护士核心能力的因素,为进一步完善临床护理培训计划提供参考。方法:采用“中国注册护士核心能力量表”对银川市4所三甲综合医院的546名护士进行调查,分析影响护士核心能力的相关因素。结果:银川市三甲综合医院护士核心能力平均总分为(142.05±51.01)分,处于中等水平。其中,伦理法律实践能力和领导能力得分较高,评判性思维、科学研究和职业发展得分较低。不同护理年龄、职称和工作编制护士的核心能力水平比较,差异有统计学意义(F=2.325、1.613、4.617,P<0.05)。结论:宁夏银川市三甲综合医院护士的整体核心能力处于中等水平,尤其是评判性思维能力、科研能力和专业发展能力偏低下。护理管理者需要科学设计临床护士的培训方案,提供多样化、个性化、人性化的培训模式,增强护士的职业竞争力,促进护理事业的发展。

“大思政课”背景下“生物分离工程”课程思政教学实践探索

课程思政是深刻体现习近平总书记大思政课理念的育人改革措施。为了适应新形势下对人才培养的育人要求,“生物分离工程”课程团队通过学习不断提高自身思政理论水平,根据课程内容确定课程思政目标,在课程教学过程中从思政元素的挖掘和融入、课程教学方法和手段、考核方式等多方面探索思政教育的融合实践。从考核结果可以看出价值引领对知识传授、能力培养起到了正向的作用,提高了课程目标的达成度,达到了良好的教学效果。

中职生同伴关系对班级凝聚力的影响研究——以新乡市S中职学校为例

随着我国职业教育的不断发展,班级凝聚力不足已成为中职学校发展和人才培养质量的关键问题。同伴关系作为影响班级凝聚力的核心要素,对提升班级凝聚力起到了关键作用。基于群体凝聚力理论,在对新乡市S中职学校440名中职生进行问卷调查的基础上,使用SPSS 23.0软件对获取的数据进行统计分析。研究发现:同伴接纳、友谊关系对班级凝聚力具有显著正向影响。据此,可通过加深中职生相互认识、加强同伴关系正面引导、鼓励学生积极参与班级管理与决策等方式,提升班级凝聚力水平及班风学风建设。

一种基于Polar译码度量选择的第三方高效PDCCH盲检方法

为研究和设计面向第三方场景的高效盲检方法,提出了一种基于Polar译码度量选择的第三方高效PDCCH盲检方法,其技术路线包括Polar译码算法与物理的下行控制信道(PDCCH)盲检算法2个板块.基于Polar译码盲检算法,引入一种基于下行控制信息(DCI)长度的Polar译码度量,提出了改进的基于Polar译码度量选择的第三方盲检方法.基于PDCCH盲检算法,引入一种重排序盲检算法.将改进的Polar译码算法与重排序盲检算法有机结合,提出面向第三方场景的高效PDCCH盲检方法.基于MATLAB平台搭建5G PDCCH盲检仿真链路,对所提方法进行验证与分析.结果表明,该方法能够同时有效减小PDCCH盲检次数与DCI候选长度数量,在保证目标捕获准确率的前提下提高盲检效率.

PMF+双门限Tong检测的北斗B1I信号捕获算法

针对传统Tong检测算法检测时间长、漏警概率大的问题,提出将PMF+双门限Tong检测算法应用于北斗B1I信号的捕获中。首先,将射频前端模块处理得到的中频信号下变频至基带,对基带信号进行降速等预处理;然后,利用部分匹配滤波(PMF)算法计算相关值,通过PMF算法将数据信号分成几个均等片段,对每一段信号都分别计算相关值,会出现三组具有同相位的相关结果;最后,利用双门限Tong检测算法对PMF算法计算得到的相关结果检测,达到捕获B1I信号的目的。仿真结果表明,利用该算法捕获北斗B1I信号,有效提高了捕获时的检测概率并缩短了检测时间,提高了捕获B1I信号的速度。

智能魔方仓库出入库作业虚拟仿真实验系统建设

智能魔方仓库具有存储密度大、集成度高等优点,在小件订单拣选领域发展迅速,但因其特殊的堆存形式使得出入库较之传统仓库多出一个翻箱的环节。为了直观展示出入库作业过程,在研究出入库、翻箱规则及机器小车调度策略的基础上,基于Unity 3D开发了智能魔方仓库出入库作业虚拟仿真实验系统。学生通过交互操作实现不同仓库规模、存储水平及订单数的出入库调度,对智能魔方仓库运作有更深切的认识。该系统可为仓储系统、机器小车调度等课程开展提供虚拟仿真实验环境,也是对现有仓储仿真软件的有效拓展。

基于渐进式认知发现的新型配电网故障定位方法

在“双碳”目标下,持续接入分布式电源的新型配电网对运行可靠性提出了更高的要求,如何在渗透率变化的场景下提高现有故障定位方法的适应能力成为亟需解决的问题。为此,采用元学习特有的学会学习机制,提出了一种基于渐进式认知发现的新型配电网故障定位方法。首先,基于现有场景数据采用网络结构搜索算法构建当前场景个性化定位模型;然后,利用元学习算法提取模型构建过程中的知识因子,组成故障定位认知发现库;进而,在数据流和知识流的共同作用下,故障定位模型渐进地实现场景持续变化下的自主进化;最后,在PSCAD仿真平台对所提方法进行了验证。结果表明:所提方法具有定位精度高、鲁棒性强的优点,且在不同渗透率的故障场景下有着良好的泛化能力。研究结果可为基于人工智能的定位方法在实际系统中的应用提供技术支持。

能源互联网中的数字孪生技术体系、应用与挑战

随着传统能源互联系统逐步向能源互联网升级转化,仅基于机理建模的方法难以描述其高维性、非线性以及多能耦合性等特征。数字孪生技术可将真实系统精准映射到虚拟空间,对实现能源互联网的特征描述、运行分析、监控优化以及智能决策具有重要意义。首先,从数字孪生技术的发展出发,对能源互联网中的数字孪生技术体系进行分析,提出了涵盖“多源数据采集-模型构建-平台支撑-智能交互”的分层技术体系框架,细化了数字孪生技术在能源互联网中的应用价值;其次,详细阐述了数字孪生技术在能源互联网中的典型应用以及需要突破的难点,并给出了其当前的发展瓶颈;最后,对数字孪生技术在能源互联网中的发展路线进行了总结与展望。

松辽盆地北部下白垩统扶余油层源下致密油富集模式及主控因素

基于地球化学、地震、测井和钻井等资料,对松辽盆地北部下白垩统泉头组扶余油层地质特征、致密油富集主控因素及富集模式等进行系统分析。研究表明:①泉头组上覆上白垩统青山口组优质烃源岩,环凹鼻状构造发育,沉积砂体大面积连续分布,储层整体致密;②优质烃源岩、储层、断裂、超压和构造等多要素配置联合控制扶余油层致密油富集。源储匹配关系控制致密油分布格局;源储压差为致密油富集提供充注动力;断砂输导体系决定油气运移和富集;正向构造是致密油富集的有利场所,断垒带是向斜区致密油勘探重点突破区带;③基于源储关系、输导方式、富集动力等要素建立扶余油层致密油3种富集模式,一是源储对接油气垂向或侧向直排式:“源储紧邻、超压驱动、油气垂向倒灌或源储侧向对接运聚”;二是源储分离断裂输导式:“源储分离、超压驱动、断裂输导,油气通过断层向下运移到砂体富集”;三是源储分离断砂匹配式:“源储分离、超压驱动、断裂输导、砂体调整、油气下排后通过砂体侧向运移富集”;④油源条件、充注动力、断裂分布、砂体以及储层物性等方面的差异性造成扶余油层致密油的差异富集,齐家—古龙凹陷扶余油层具有较好富集条件,勘探程度低,是未来致密油探索重要新区带。

高温大曲中功能红曲霉菌株的筛选与功能浅析

该研究采用可培养技术从呈粉红色的高温大曲中分离红曲霉(Monascus)菌株,结合多元统计分析方法研究其在纯培养麦曲、模拟白酒固态发酵及强化大曲中的代谢特征,进而筛选优良的功能红曲霉菌株,并通过形态学观察和分子生物学技术对筛选菌株进行鉴定。结果表明,共分离筛选得到3株优良的功能红曲霉菌株,编号分别为H14、H26和H30。其中,菌株H14具有提高基酒产率(7.5%vol)、改善糟醅挥发性风味物质含量(33.12 mg/kg)和轮廓的潜力;菌株H30改善了高温大曲的酯化活性;菌株H26具有产特征风味化合物(吡嗪类物质)的潜力,其强化高温大曲中2,3,5,6-四甲基吡嗪的含量达0.27 mg/kg。经鉴定,菌株H14、H26和H30均为佛罗里达红曲霉(Monascus floridanus)。

基于耦合约束解耦的虚拟电厂动态可行域求解方法

构建以新能源为主体的新型电力系统需深入挖掘需求侧灵活性资源的调度潜力,使其参与电网调度调节任务以提升电网平衡调节能力。灵活性资源的海量异构特性使其聚合可行域的求解计算复杂度提升、约束满足难度增大。该文基于顶点搜索法,建立计及分布式电源出力不确定性的虚拟电厂动态可行域求解模型,进而通过李雅普诺夫优化将求解模型内部耦合约束松弛解耦为虚拟队列稳定性问题,提出以顶点搜索与队列稳定为目标的数学模型,最终通过建立虚拟时间队列形成求解算法。所提算法通过耦合约束解耦以提高求解效率;通过满足调度能力约束以提升资源调度能力。算例结果表明,在日前与日内场景下,所提算法具备提升计算效率与约束满足能力等方面的优势。

考虑隧道掘进过程的新建隧道下穿既有隧道力学响应研究

为有效评估新建隧道下穿施工对既有隧道的影响,确保既有隧道运营安全,将既有隧道简化为放置在Pasternak地基模型上的Euler-Bernoulli梁,基于两阶段分析法提出新建隧道下穿施工引起既有隧道力学响应的计算方法。通过与现场监测和既有方法的结果进行对比,验证了本文方法的准确性。研究结果表明:当新建隧道开挖面位于既有隧道中点时,既有隧道差异沉降达到最大值,转角曲线关于既有隧道中心线对称;在新建隧道掘进过程中,既有隧道的最大正弯矩和最大负弯矩分别出现在既有隧道长度的2/5和3/5位置附近,最大负剪力出现在既有隧道中点处;当新建隧道开挖面到达既有隧道长度的1/4和3/4位置时既有隧道产生最大正剪力;随着隧道轴线夹角和相对弯曲刚度增大,既有隧道的内力显著增大;增大隧道竖向净距有利于控制既有隧道的力学响应。本文方法考虑了新建隧道掘进过程和新建隧道与既有隧道的不同相对位置,可为类似穿越工程风险防控提供理论依据。

基于8760h生产模拟的离网风光储氢系统规划方法

建设离网型风光可再生能源制氢系统,能够有效实现可再生能源的就地消纳,降低电网建设压力,是符合我国“双碳”目标、促进绿色工业发展的重要技术路径。在缺乏大电网支撑的离网园区规划中,实现基于全年8760h生产模拟的规划求解,合理配置碱液与质子交换膜两种类型制氢设备,是应对风光波动、高效经济制氢的重要技术问题。因此,该文针对离网风光储氢园区规划方法展开研究,提出基于8760h生产模拟的规划模型,并通过模型转化与改进Benders分解实现模型求解。首先,建立考虑不同电制氢设备动态特性差异的离网风光储氢系统运行规划一体化模型。进一步,对上层规划主问题模型引入公共运行变量,对运行层子问题进行逐月拆分,降低原始规划模型求解难度,基于改进Benders分解法实现模型求解。最后,通过山东潍坊地区实际算例,验证所提离网风光储氢系统规划方法能够实现基于8760h生产模拟的设备容量规划,合理配置具有不同运行性能的制氢设备,提高离网制氢系统的经济性。

基于转像激光立体视觉的油管接箍内螺纹参数检测

油管接箍是油田钻井用重要连接工具,其内螺纹质量对于油气安全开采至关重要。针对现有油管接箍内螺纹接触式检测方法效率低、磨损大、光谱共焦等非接触式方法测量可达性差的问题,提出基于转像激光立体视觉的油管接箍内螺纹参数检测系统与方法,利用激光和反射镜实现内螺纹牙型轮廓的强化和转角窥视,借助已标定的相机模型参数,通过立体视觉和旋转进给重构纵截面中双侧牙型的三维点云,经进一步处理,从三维点云中计算出内螺纹螺距、齿高和锥度三项几何参数。依据美国石油协会(API)标准规定的参数容限范围实现油管接箍内螺纹质量的判定,研制出视觉系统,并与传统量具在相同工况下测量27/8与31/2英寸两种规格的油管内螺纹几何参数,结果表明,提出的视觉系统可实现内螺纹多项参数的一体化高精、高效测量,满足工业现场需求。

考虑运行状态信息的综合能源系统图强化学习优化调度

“双碳”背景下,异质能源的耦合加剧迫使综合能源系统(integrated energy system, IES)拓扑朝着更复杂、更灵活的方向不断演变。然而,现有优化调度方法对非欧网络拓扑知识及其异质潮流约束考虑不足。针对这一问题,提出一种基于图强化学习的综合能源系统优化调度方法。首先,基于图理论在保证节点多样状态的情况下,将异质能源网络拓扑转换为网络图模型。其次,通过建立基于真实图映射的状态-动作-奖励的框架,利用图强化学习的方法学习图模型的非欧拓扑信息,将异质潮流知识加入系统节点运行状态,从而实现IES的安全优化调度。最后,利用某工业园区的真实数据进行仿真验证,所提方法相对于传统方法有效缓解了节点电压越限的问题。结果表明,所提方法能够在考虑IES真实拓扑运行状态信息和异质潮流安全的情况下实现IES的优化调度。