葵花-8卫星AOD资料在CMA-MESO/CUACE CW 3DVar同化系统中的个例应用研究

CMA-MESO/CUACE CW化学天气耦合模式是自主研发的大气化学耦合模式,目前CMA-MESO/CUACE CW3DVar同化系统实现了地面气溶胶观测可吸入颗粒物PM_(2.5)和PM10的同化,为增强耦合同化系统非常规观测的同化能力,文中在CMA-MESO大气化学天气耦合三维变分同化框架基础上,利用查表法获得气溶胶消光系数,然后建立气溶胶光学厚度(AerosolOpticalDepth,AOD)和气溶胶组分之间关系的观测算子、切线性观测算子和伴随观测算子,实现AOD观测资料的同化应用。针对2016年12月18-20日华北、黄淮地区一次污染天气过程进行同化预报试验,试验结果表明同化葵花-8卫星(Hi‐mawari-8)气溶胶光学厚度观测后,PM_(2.5)分析的重污染区范围有所扩大,山西东南部分析与实况分布更为接近,但是山东大部地区PM_(2.5)分析偏强,与观测相比PM_(2.5)质量浓度存在高估。同时同化Himawari-8 AOD观测和地面气溶胶站点观测的PM_(2.5)分析最优,分析与观测距平相关系数最高,平均偏差、均方根误差及标准差最小。重污染区的PM_(2.5)预报检验结果表明,同化Himawari-8AOD观测对大于350µg·m^(-3)量级PM_(2.5)预报正贡献可以持续到48 h,但整体来说,同时同化Himawari-8AOD观测和地面气溶胶站点观测对各个量级的PM_(2.5)质量浓度预报质量最优。

AOD炉钼精矿直接合金化钼收得率影响因素分析

以钢液中C、Si、Mn、Fe等元素还原MoO_(3)的冶金热力学为基础,在AOD炉中进行钼精矿直接合金化试验,并分析加入时机、加入方式、熔炼温度、钢液成分对AOD炉钼的收得率影响。结果表明:采用加氧化钼矿球后其上覆盖碱性炉渣的加料方式钼元素收得率最高,可达到98.33%;在加入量相同的情况下,C质量分数为0.8%时加入钼精矿,钼元素的收得率较高;[C]质量分数为4.00%的纯铁液中,1600℃时[C]还原氧化钼的速率明显高于1500℃,纯铁液中不同质量分数的[Si]还原氧化钼的速率均高于碳元素。

基于AOD-Net的雾天高速公路能见度动态检测方法

单纯以图像帧差特征为主的公路能见度动态检测方法,缺乏足够多样且具有代表性的真实数据集,使得能见度的智能检测精度下降,为此,利用生成对抗网络的博弈迭代计算优势,设计一种基于AOD-Net(An All-in-One Network)的雾天高速公路能见度动态检测。首先,采用生成对抗网络中的带雾图像生成算法,主要是判断生成的带雾图像的真实程度,旨在使判别器准确地区分真实图像和生成的图像。然后,捕获不同尺度下的特征,从而更准确地估计雾霾参数,利用AOD-Net完成雾霾动态识别与能见度检测。最后,构建团雾分级预警模型,以实现团雾智能预警。通过对比实验证明,所提检测方法可以实现对雾天高速公路能见度动态高精度检测,检测结果与实际能见度偏差不超过5m,具备较高的应用价值。

基于改进AOD-Net的图像去雾算法

为了更好解决图像去雾后颜色失真、去雾不彻底和耗时等问题,提出了一种基于改进AOD-Net的图像去雾算法。首先,在原有的卷积模块中引入残差连接,并保留了第二个特征融合层第一层的特征信息,以增强网络的特征提取能力。其次,在第三个特征融合层后引入注意力模块,强化雾图中的关键特征信息,抑制无关背景干扰。最后,采用新的复合损失函数进行训练。实验结果表明,改进算法在公共数据集上的峰值信噪比提高了3.8 dB,结构相似性达到了93.6%。相较于其他去雾算法,该算法在去雾精度和处理效率方面均表现出色。

基于Stacking模型融合的AOD终点碳温预测

为提高AOD不锈钢冶炼终点碳温预测的准确性和可靠性,提出一种基于多个机器学习算法(RF、XGBoost、AdaBoost、KNN、SVR和岭回归)嵌入的Stacking模型融合的AOD终点碳温预测方法。基于理论基础和相关性分析确定了模型的输入特征变量,利用箱线图法对历史数据进行预处理,结合5折交叉验证和贝叶斯优化算法确定了模型的最优参数,通过对上述6种机器学习算法的逐层筛选,构建了RF+XGBoost+KNN—RF二层Stacking多模型融合的终点碳含量预测模型、RF+AdaBoost+KNN—RF+XGBoost+KNN—XGBoost三层Stacking多模型融合的终点温度预测模型。预测结果表明,RF+XGBoost+KNN—RF二层Stacking模型在终点碳质量分数误差为±0.01%的命中率为87.86%,RF+AdaBoost+KNN—RF+XGBoost+KNN—XGBoost三层Stacking模型在终点温度误差为±15℃的命中率为94.22%,相较于单一的机器学习模型,预测精度显著提高。

基于Prophet-LSTM+P-Bshade融合模型的中国陆地MAIAC AOD补值研究

因受云层等气象条件干扰和卫星传感器性能影响,卫星获取的气溶胶光学厚度(aerosol optical depth,AOD)存在数据缺失的情况,为了提高AOD数据的覆盖度,利用AOD的时空相关性,提出Prophet-LSTM+P-Bshade融合模型,对2016年3月—2021年2月我国1 km×1 km分辨率的多角度大气校正算法(multiangle implementation of atmospheric correct, MAIAC) AOD数据进行时空补值,并与地面监测站点AERONET AOD进行对比验证。结果表明:提出的融合模型补值成果精度明显优于其他对比模型,验证精度指标R、MAE和RMSE分别为0.905、0.237和0.375。2016年3月—2021年2月中国陆地AOD值分布时间上季度性变化较明显,整体呈现冬季>春季>夏季>秋季的季节分布特征,空间上总体呈现东高西低和塔里木盆地局部较高的特点。

AOD脱铁提镍工艺用镁碳砖的侵蚀机制

为了探究AOD(氩氧精炼)脱铁提镍工艺用镁碳砖的损毁原因,从AOD脱铁提镍炉下线炉衬渣线镁碳砖取样,分析了AOD脱铁提镍工艺用后渣线镁碳砖的化学和物相组成及显微结构,并采用FactSage热力学软件模拟了脱铁渣对镁碳砖的侵蚀,并对比其与镁钙砖炉衬对钢水纯净度的影响。结果表明:在冶炼机械应力和耐火材料毛细管力的双重作用下,高FeO含量脱铁渣进入方镁石相界面;由于FeO和MgO可以无限固溶,相界面的黏结相和部分方镁石相会溶解进脱铁渣中,导致耐火材料中方镁石骨料剥落,且高温液相黏度降低,耐火材料缓冲应力能力下降。在机械应力的作用下,脱铁渣对耐火材料剧烈扰动,形成机械剥落,造成用后耐火材料工作面较为平缓且光滑,分形维数在1.1~1.2。高温液相进入脱铁渣过程中,使得镁碳砖中石墨相在强氧化环境下得以大量保存,同时降低了耐火材料对镍铁水的影响;与使用镁钙砖相比,镁碳砖炉衬寿命大幅提升,镍铁水纯净度方面达到了镁钙砖相同的效果。

降低太钢AOD炉和钢包用耐火材料单耗的控制措施

介绍了在耐火材料区域整体承包模式下,钢铁企业关注的指标不仅仅只是耐火材料吨钢成本,更要重点关注耐火材料吨钢消耗指标,降低耐火材料吨钢消耗,既能提高炉包寿命,降低耐火材料吨钢成本,又能保证耐火材料产品不污染钢水,提高钢水纯净度,实现耐火材料企业和钢铁企业双赢。以太钢不锈钢冶炼耐火材料消耗占比较大工序AOD炉和钢包为例,对不锈钢冶炼用AOD炉和钢包冶炼环境进行了分析,对降低耐火材料单耗的方法进行了介绍。通过采用优质耐火材料原料改进材质、加强砌筑管理、优化生产节奏、采用在线热态喷补技术、提高透气砖寿命等,使不锈钢冶炼用耐火材料单耗和成本最低。

基于MAIAC AOD时空补值数据的PM2.5浓度估算研究

气溶胶光学厚度被广泛应用于PM2.5浓度估算中,受极端气候影响以及卫星传感器影响,AOD数据存在大量缺失,本文提出Prophet-LSTM + P-Bshade时空补值模型对MAIAC AOD数据进行补值并使用Catbooost模型结合AOD数据以及ERA5气象数据对中国2020年陆地区域的PM2.5浓度进行估算。结果表明:① Prophet-LSTM + P-Bshade时空补值模型精度明显优于传统补值方法,R、MASE和MAE分别为0.891、0.275和0.183。② Catboost模型在PM2.5浓度估算中比常用的其他机器学习等模型显示更高的估算精度,R、MASE和MAE分别为0.93、15.89 μg∙m−3和10.54 μg∙m−3。③ 中国陆地区域2020年的PM2.5浓度在季节尺度分布上明显,整体呈现冬季 > 春季 > 秋季 > 夏季的季节分布特点。在空间分布上,PM2.5浓度整体呈现东部地区较高,塔里木盆地区域局部较高的特点。

改进AOD-Net的道路交通图像去雾算法

针对现有图像去雾算法在处理道路交通图像时无法同时兼顾去雾效果和实时性的问题,本文以快速一体化网络去雾算法(AOD-Net)为基础进行改进.首先,在AOD-Net中添加SE通道注意力,以自适应的方式分配通道权重,关注重要特征;其次,引入金字塔池化模块,扩大网络的感受野,并融合不同尺度特征,更好地捕捉图像信息;最后,使用复合损失函数同时关注图像像素信息和结构纹理信息.实验结果表明,改进后的AOD-Net算法对道路交通图像去雾后的峰值信噪比提升了2.52 dB,结构相似度达到了91.2%,算法复杂度和去雾耗时略微增加,但仍满足实时要求.

缩短AOD炉冶炼300系不锈钢周期的探讨

对影响AOD炉冶炼300系不锈钢周期的因素进行了探讨,并针对各影响因素提出了相应的缩短冶炼周期的措施。缩短AOD炉冶炼周期是降本增效的途径之一,影响AOD炉冶炼300系不锈钢周期的主要因素包括热值不足,加入冷料过多、生产协调性欠缺,设备方面的除尘系统、余热锅炉、下料系统。提出了增加母液供应、原料采购选择、高镍铁水生产要求三个提高入炉原料热值的措施,提升配气人员技术水平、操作制度、现场管理三个生产协调问题解决办法以及除尘系统、余热锅炉系统、下料管改造等三个设备改造方法。期望通过提出的九项解决措施缩短AOD炉冶炼周期,助力钢厂降本增效。

AOD法冶炼护环用奥氏体不锈钢1Mn18Cr18N

通过对1Mn18Cr18N护环钢中氮的溶解度进行热力学计算分析,发现增加钢水中Cr、Mn的含量,能够显著提高氮的溶解度。同时,随着钢水温度的降低,氮的溶解度也会提高。阐述了采用非真空感应炉和电弧炉、AOD与LF精炼等冶炼工艺生产1Mn18Cr18N护环钢的过程,并利用底吹氮气进行合金化处理,缩短了生产时间,同时成分控制也相当稳定。在使用AOD精炼底吹氮气进行合金化时,钢水中氮含量可达到0.547%,氮的溶解度趋于饱和。LF精炼过程在使用氮气底吹和含氮合金的情况下,钢中氮含量可达0.68%。

基于Zynq新型AOD-Net算法的图像去雾系统设计

针对雾霾天气下视频监控图像出现的细节缺失、色彩暗淡和亮度降低等问题,目前现有的图像去雾算法在视频监控场景中往往难以同时满足去雾效果和实时处理的要求。为了恢复出质量更高的无雾图像,文章在传统AOD-Net算法中引入Squeeze and Excitation机制,以自适应的方式分配通道权重,同时引入金字塔池化模块,扩大网络感受野,最终采用复合损失函数,以均衡考虑图像的边缘特征及纹理细节。同时,此系统以Zynq作为实现平台,使用Vivado HLS进行接口为AXI4-Stream的新型AOD-Net算法IP核的开发,使用PL端作为算法的实现单元,PS端作为控制核心,充分发挥异构SoC的架构优势。实验结果表明:基于Zynq平台下的新型AOD-Net算法,图像去雾效果显著,信噪比极值优化了2.45 dB,结构匹配度提升至91.2%,降低了雾霾天气对视频监控图像的影响。

AOD冶炼不锈钢的废钢预处理技术及其对钢水纯净度的影响

AOD冶炼是不锈钢生产的主要工艺之一,废钢是AOD冶炼的主要原料之一。废钢的质量和成分直接影响AOD冶炼的效率、质量和成本。废钢预处理技术是指在AOD冶炼前对废钢进行的清洁、分选、剪切、破碎等操作,以提高废钢的利用率和降低废钢的杂质含量。废钢预处理技术对AOD冶炼钢水的纯净度有重要的影响,主要体现在以下几个方面:一是降低钢水中的非金属夹杂物,提高钢水的洁净度;二是降低钢水中的碳、硅、锰、磷等元素的含量,减少AOD冶炼的氧化损耗和合金补偿量;三是降低钢水中的氮、氢、氧等气体的含量,改善钢水的气体溶解度和钢的抗气孔性能;四是降低钢水中的铁素体、奥氏体、马氏体等相的含量,控制钢水的相变温度和钢的组织性能。本文综述了废钢预处理技术的分类和特点,分析了废钢预处理技术对AOD冶炼钢水纯净度的影响,探讨了废钢预处理技术的优化和控制方法,展望了废钢预处理技术的发展趋势和前景。

改进AOD-Net的轻量级去雾算法

为了提高雾天条件下交通目标识别的准确率并降低交通事故风险,文章对自动驾驶系统中用于雾天环境的去雾算法进行了研究与改进。主要工作如下:针对车载摄像头受雾气影响导致成像质量下降,从而影响检测算法精度的问题,提出了一种基于AOD-Net的改进去雾算法。首先,在AOD-Net架构中集成了金字塔池化模块(Pyramid Pooling Module,PPM),旨在网络训练阶段更好地整合特征信息,减少特征提取过程中上下文信息的损失,从而实现更好的去雾效果。其次,为解决AOD-Net去雾后图像亮度不足的问题,引入了轻量级的Zero-DCE++图像增强算法。在合成雾天数据集和真实雾天数据集上进行了对比实验,并使用多个评价指标对算法进行了评估,验证了改进方法的有效性。

阜新市MODIS AOD与大气PM_(2.5)浓度相关性研究

利用卫星遥感MODIS数据研究区域大气PM_(2.5)浓度分布是环境管理的有效方法。获取美国国家航空航天局MODIS L1B1KM数据,采用暗目标法反演阜新市大气气溶胶厚度AOD数据;提取阜新市5个大气监测站点位2014年3月至5月、2015年3月至4月期间PM_(2.5)浓度数据进行相关性分析,建立PM_(2.5)浓度-AOD之间的线性、一元二次、对数函数、幂函数及指数函数5种相关性模型;引用湿度影响因子建立大气PM_(2.5)浓度订正模型,采用PM_(2.5)浓度订正模型、Peterson模型分别订正PM_(2.5)浓度及AOD标高,应用阜新市环保局5个监测点位2014年6~12月、2015年5~12月期间PM_(2.5)的月平均浓度进行模型检验。对比分析订正后的5种相关性模型拟合优度,检验结果表明:订正方法提高了PM_(2.5)浓度-AOD相关性;线性相关性模型R2为0.633 6,相对误差为12.41%,相对其他4种模型相对误差较小。利用阜新市大气AOD预测PM_(2.5)浓度具有良好环境指示意义。

不锈钢的侧顶复吹AOD精炼过程

综述了不锈钢侧顶复吹AOD精炼的发展现状;阐述了该工艺的基本原理、过程和效果;基于该工艺过程的物理模拟研究,分析了有关参数对精炼过程的影响。

AOD法在铸造不锈钢中的应用

介绍了ＡＯＤ精炼炉的工艺过程及主要设备特征，肯定了该技术在国内中小型铸钢企业的发展优势。

基于卫星遥感数据(AOD)估算PM_(2.5)的研究进展

雾霾天气的频繁出现,不断向人们警示中国大气环境污染的严重性。细颗粒物PM2.5作为空气质量评价指标之一,由于粒径小、为有毒性物质提供载体的特性,对人们的健康和生活产生很大的负面影响。近年来,PM2.5的相关研究引起了世界各国研究者的广泛关注,通过地基手段获得PM2.5质量浓度受到环境、地理等因素的限制,而利用卫星遥感技术估算地面PM2.5质量浓度,覆盖面广、估算精度可靠,对环境污染监测和治理具有重要意义。在综合了国内外关于气溶胶光学厚度(AOD)估算PM2.5文献的基础上,对AOD和PM2.5的数据源和估算的方法及手段作了简要介绍,分析总结了AOD与PM2.5相关性与PM2.5遥感估算的模型,并展望了未来PM2.5研究的发展方向。

侧顶复吹条件下AOD转炉熔池内流体的混合特性

基于气体搅拌和流体流动的水模拟,在120tAOD炉的水模型装置上研究了侧顶复吹AOD过程中熔池内的混合.结果表明,侧顶复吹AOD过程具有良好的混合效果.侧吹主枪气量对熔池内的混合有决定性作用,适当增大副枪气量可使混合效率提高,顶枪气流使混合时间延长.给定的侧枪数和吹气量下,增大枪间夹角使混合时间缩短;给定的枪间夹角和吹气量下,增加侧枪数未必有类似效果,且会使单枪气量减小,使侧吹气流水平穿透距离变短.对应于6600m3/h的实际顶吹氧量,5枪、22.5°或6枪、27°能提供大体相当的良好混合效果.对120tAOD炉,在实际精炼条件下,7枪、18°并非合宜的侧枪配置,6枪、27°可在各精炼期提供良好的熔池混合.确定了混合时间与有关参数的关系.