腐蚀管道剩余寿命概率密度分布预测

油气管道由于多种因素的作用在服役期间会不断发生性能退化,管道的可靠性也会随着降低,提出通过维纳(Wiener)过程描述管道退化过程,采用无迹粒子滤波(Unscented Particle Filter,UPF)估计模型未知参数,预测管道剩余寿命(Remaining Useful Life,RUL)。根据历史数据和管道腐蚀机理建立维纳退化模型,利用UPF更新漂移参数和扩散参数,估计管道的腐蚀状态,获得RUL概率密度函数及预测值。以某腐蚀油气管道为例,验证Wiener-UPF模型的可靠性和精确性。结果表明:Wiener-UPF模型预测管道剩余寿命在各检测时刻的相对误差均低于其他预测模型,为油气管道制定维修策略提供依据。

基于ISOA-RBPNN的埋地管道剩余强度预测

为提高腐蚀管道剩余强度的预测精度,提出引入弹性梯度下降法改进BP神经网络,并融合改进海鸥优化算法(ISOA),构建腐蚀管道剩余强度预测模型。关于改进BP神经网络模型的参数寻优,首先采用Cat混沌映射初始化改进海鸥优化算法(SOA)初始种群的分布,提升寻优能力,优化SOA的搜索方向和攻击形式,增强其全局搜索能力并提高收敛速度,然后用ISOA对弹性BP神经网络(RBPNN)模型中的权值和阈值进行寻优,最后构建ISOA-RBPNN预测模型。以管道爆破数据为例,利用MATLAB进行仿真模拟,并与PSO-BPNN模型和IFA-BPNN模型预测结果进行对比分析。研究结果表明:ISOA-RBPNN模型的各项评价指标均优于其他2个模型,预测结果较实际值误差更小,在预测腐蚀管道剩余强度领域具有更好的性能,可为后续研究腐蚀管道剩余寿命和制定维修策略提供参考依据。

腐殖酸对水泥土的腐蚀性初步试验研究

为了初步探究腐殖酸对水泥土的腐蚀性规律,试验采用向有机质含量较低的冲洪积黏性土中添加胡敏酸(Humic Acid,HA)和水泥的方法(掺入法)制成水泥土试样,并将其置于富里酸(Fulic Acid,FA)溶液和去离子水中浸泡(浸泡法)以模拟水泥土实际工作环境。当达到既定浸泡时间后,对水泥土进行表观现象观测试验、无侧限抗压强度试验和离子浸出试验,结果表明:1)HA掺入质量分数的增加会使水泥土强度(qu)逐渐降低,水泥土qu随浸泡时间的增长而增加。2)FA对水泥土初期qu具有增强作用,且水泥掺入质量分数越大,增强作用越明显。但随浸泡时间增长至180 d,试样qu逐渐降低,水泥土表面变得松散进而逐渐剥落。3)腐殖酸使水泥掺入质量分数较低的水泥土qu随浸泡时间的增长而降低,且HA与FA对试样的腐蚀表现出明显的协同作用,但随着水泥掺入质量分数的增加,其抗腐蚀性能有所提高。

盾构施工地表沉降的无监督学习预估方法

随着城市轨道交通建设的逐年增多,盾构施工引发的地表沉降问题愈发突出,传统方法难以对高原湖相沉积软土场地盾构施工沉降进行准确预测。基于无监督学习思想,结合工程经验优选10项表征指标作为输入集,据主成分分析(Principal Component Analysis, PCA)处理多参交互、非线性问题的能力,实现样本多参数去耦合的降维处理,得出表征指标敏感性序列,以指导控制措施的实施。利用K-means算法搜寻最优初始聚类中心,并采取多种内部评价指标优化模糊C-均值聚类(Fuzzy C-Means clustering, FCM)中心数,旨在缩短模型收敛时间并提升预测准确率。基于此优化聚类算法建立盾构施工地表最大沉降的无监督预估模型,度量样本数据的空间相似性并进行沉降值类别划分,实现工后沉降等级精准预估与施工参数调整,从而有效控制地表沉降。应用该模型对昆明地铁5号线高原湖相沉积软土场地不同里程段盾构工后沉降进行预测,并与多种算法结果进行对比分析,结果显示该模型对测试样本适应性更强,算法收敛快,预估结果精准可靠,具有较好的工程应用价值,所得研究成果与结论可为近似工程提供借鉴与参考。

中等应变率下不同配比充填体的动态力学特征

通过设计6种较低的冲击气压对4种配比的充填体试件进行室内SHPB冲击试验来探究充填体的应力-应变曲线特征、动态抗压强度与应变率关系以及破坏模式。充填体取自云南玉溪大红山的分级尾砂,充填体的灰砂质量比分别为1∶4、1∶6、1∶8、1∶10。冲击气压分别为0.20 MPa、0.22 MPa、0.24 MPa、0.26 MPa、0.28 MPa和0.30 MPa。研究结果表明:1)从应力-应变曲线可以看出,CTB1∶4和CTB1∶6到达应力峰值后卸载较快,表现为脆性材料的变形特性,CTB1∶8比CTB1∶10达到应力峰值后卸载阶段较为缓慢,CTB1∶10最为平缓;2)当平均应变率由10 s^(-1)增至50 s^(-1)时,配比动态抗压强度增长趋势陡峭程度CTB1∶4最陡,CTB1∶10最缓。试件CTB1∶4动态抗压强度受应变率的影响最明显;3)在应变率不变条件下,CTB1∶10的峰值应变更大,易发生变形。对配比相同的试件,CTB试件的损伤破坏程度随着应变率提高而不断增大。随着平均应变率的增加,试件由一定数量的大碎块向细小碎块甚至向粉末状的方向转化;4)当矿山使用料浆质量分数为72%的尾砂充填体时,推荐灰砂配比范围选择1∶6~1∶4。

基于翼尖检测的航空器机位滑入过程冲突判定

针对航空器滑入机位过程中可能出现的翼尖刮碰问题,设计基于翼尖关键点检测的航空器机位滑入过程冲突判定方法。采用机位摄像头获取目标数据,设计含目标检测、关键点检测、坐标转换及冲突预告警的航空器入位冲突检测模型。对传统HRNet(High-Resolution Net)进行精简,实现网络轻量化处理。考虑以往基于视频成像像素实施冲突检测时存在的较大误差,设计摄像头坐标转换算法,提高冲突判定的准确性。综合航空器机位内的静态间隔标准和动态避撞过程,提出翼尖安全区划设方法。针对入位过程中车辆侵入翼尖安全区的潜在刮碰情形,设计冲突检测模型,并构建某机场的机坪物理沙盘以实施模拟验证。结果显示,模型预警平均F1分数为92.22%,告警平均F1分数为97.93%。

基于深度学习的干扰环境下火焰识别研究

传统的火焰识别方法依赖于提取火焰的物理特征,存在精确度差、应用范围窄等问题。通过对比已有的线性网络、谷歌网络和残差网络的性能,确定残差网络的误差最小,准确度最高,并选取残差网络构建火焰特征识别网络DarkNet53。自行构建数据集,并将干扰对象设置为灯光、太阳和火焰图标,将三者与火焰图像一起构成数据集。基于YOLO v3算法在上述干扰环境下对火焰进行识别和网路性能测试。结果表明,基于深度学习的火焰识别方法能够准确区分火焰和类似火焰的干扰因素,实现了在多干扰环境下对火焰的准确有效识别。仅使用普通的广角摄像机就可以对开阔空间中的火焰进行准确识别,降低了应用成本,此外,该方法还适用于多种场景,提高了方法的适用范围。

基于层次分析-模糊综合评价的油库衍生灾害分级研究

为科学合理地评估油库对公共体系的潜在危害,提高储运设施安全管理水平,基于现有灾害及风险评价理论,构建了油库衍生灾害分级指标体系并建立了油库衍生灾害等级评定模型。油库衍生灾害分级指标体系综合考虑了衍生灾害发生的可能性水平、衍生灾害后果的严重性、企业隐患控制与应急能力、油库所在地区承灾体敏感性与脆弱性4个方面,包括6个一级指标及18个二级指标。油库衍生灾害等级评定模型以模糊综合评价的基本理论为基础,将油库衍生灾害划分为5个等级。该分级模型采用层次分析法计算各级指标权重,并依据现行法律法规计算一级模糊综合评价中各单项指标隶属度。将该模型应用于我国某原油库,根据模型计算结果,该原油库衍生灾害等级为四级,验证了该模型的可行性。

煤基活性炭的孔隙结构及氧化动力学特性

在活性炭自燃及氧化燃烧动力学的理论基础上,通过对4种不同生产阶段的煤基活性炭进行氮吸附实验、SEM实验和热重实验,研究了活性炭生产阶段孔隙结构的变化情况,并运用热重分析方法对活性炭从30℃到800℃之间的氧化燃烧过程进行分析。结果表明:在煤基活性炭由压块料到活化料生产过程中,样品中挥发分与水分的含量呈逐渐降低趋势,氢元素与氧元素含量大量减少,说明活性炭中的活性小分子逐渐减少;活化料活性炭的孔隙结构最发达,比表面积最大,与氧气反应的速率最快,氧化燃烧性质与其它3种活性炭有显著不同; 4种活性炭样品起始失重温度和着火点温度均是先升高后降低,炭化料总放热量最大,压块料和活化料居中,炭化粉料最小,说明生产过程中炭化工艺惰化了活性炭的氧化性能,而活化工艺又使得活性炭氧化性能提高,其自燃危险性由高到低排序为活化料、压块料、炭化料、炭化粉料活性炭。

基于犹豫模糊集的移动式压力容器充装站应急预案评价体系

为科学客观地评价移动式压力容器充装站应急预案的质量,提高充装站应急处置能力,基于现有应急预案规章制度,构建了移动式压力容器充装站应急预案质量分级指标体系并建立了应急预案质量等级评价模型。移动式压力容器充装站应急预案质量分级指标体系包括了5个二级指标和27个三级指标。应急预案质量等级评定模型以犹豫模糊集理论为基础,将应急预案质量划分为5个等级。该评价模型采用集值迭代法计算各指标权重,并结合犹豫模糊集理论(hesitant fuzzy sets theory, HFST)算子计算各指标的最终犹豫模糊得分。将该模型应用于浙江省某天然气有限公司突发事故应急预案,根据模型计算最终得分结果,将该公司应急预案质量等级定为“良好”,验证了该模型的可行性。