基于改进S-ResNet34模型的小麦条锈病等级识别研究

[目的]快速准确识别小麦条锈病病害等级,对其精准防控具有重要意义。[方法]利用数码相机获取小麦叶片条锈病RGB图像,构建小麦叶片条锈病不同病害等级数据集,通过对ResNet34模型添加通道注意力模块(SE)和Inception模块加以改进,增强模型对小麦条锈病特征的关注程度和提取能力,并采用精准率、召回率、平衡F分数和准确率等评价指标,对比分析S-ResNet34与VGG16、MobileNetV2、Swin-Transformer、ResNet34等多种主流模型的识别精度。[结果]S-ResNet34模型的训练准确率为93.85%,相比于VGG16(84.53%)、MobileNetV2(79.35%)、Swin-Transformer(85.67%)和ResNet34(87.50%)等深度网络模型,准确率分别提高了9.32%、14.50%、8.18%和6.35%。模型损失值更小,改进的ResNet34模型识别小麦条锈病特征能力更强,训练收敛更快。[结论]采用深度学习模型能够准确识别小麦条锈病发病程度,通过对ResNet34模型添加注意力模块能有效提高小麦条锈病病害识别精度。

广州城市轨道交通车站客流接驳交通方式划分改进模型

[目的]为准确测算广州城市轨道交通车站接驳设施所需规模,需对车站各接驳交通方式下客流的分担率进行研究并预测。[方法]基于对广州城市轨道交通南村万博站、同和站等在不同天气状况下的进站客流接驳数据的实地调查,在传统MNL(多项Logit)模型的基础上,考虑天气、进出站接驳特征差异的影响,构建基于MNL模型的城市轨道交通车站客流接驳交通方式划分改进模型,并利用问卷调查的数据进行模型标定。[结果及结论]模型标定结果表明,仅接驳距离特征变量通过显著性检验,性别、出行目的等与轨道交通接驳方式选择间不存在明显的相关性;所研究的调查数据未捕捉到出行者年龄和接驳交通方式选择的相关性;对同和站晚高峰进站客流的晴天和雨天接驳交通方式划分改进模型进行检验,准确率分别达到86.0%和77.2%,说明考虑天气因素的城市轨道交通车站客流接驳交通方式划分改进模型是优于传统模型的。将城市轨道交通车站客流接驳交通方式划分改进模型应用于用地属性相似的目标站点,证实了该模型在实际客流预测中的有效性与合理性。

基于YOLOv5改进模型的金属表面缺陷检测实验研究

金属零部件的表面缺陷检测是汽车等产品生产过程中的重要环节,以往采用人工检视或传统光学筛选方法,该方法难以满足现代工业生产的高效性和准确性要求。该研究源于校企协同育人的创新课题,从企业提出的实际问题出发,选取汽车喷油管表面缺陷作为研究案例。为了提高对弱小缺陷的检测准确率和速度,提出了一种基于YOLOv5轻量化模型的改进结构:YOLOv5n-STSL。该模型通过改进原模型中的卷积模块C3为C2f模块,在保证轻量化的同时获取了更丰富的梯度信息流;通过往浅层特征图移动检测分支,增加不同层次的特征融合,提高了弱小目标的特征提取和检测能力;同时改进锚框anchors的计算评估策略,确保锚框与真实缺陷的边界框有更高的匹配精度,从而提高定位和分类的准确性。实验表明,缺陷检测精度达到97.8%,相对于原基础模型YOLOv5n,检测精度提高了5%,最后将模型部署到嵌入式设备JestonNano,采用TensorRT推理引擎加速推理实验,帧速可达21帧/s,更好地满足了金属表面缺陷自动检测实时性的应用需求。

基于改进引力模型的成渝地区双城经济圈城市经济联系网络演变研究

借助改进的引力模型,结合社会网络分析方法,以成渝地区双城经济圈132个区县为例,从综合网络、“双核”网络和廊道网络3个视角探索成渝地区双城经济圈区县经济联系的网络特征与变化,结果表明:1)2005—2019年间区县间经济联系总量显著增长,一级联系的数量和占比大幅度增加,但四川省、重庆市之间仍旧缺乏高质量的一级联系.2)综合网络的网络密度和网络可达性明显提升,层级性下降趋势明显,区县间等级结构依旧分明;“双核”网络均属于同配性核心-边缘网络,小世界特性逐步明显;廊道网络属于韧性网络,网络密度和网络可达性整体提高.3)网络中心度水平整体较高,呈现明显的圈层结构,成都市和重庆市主城区始终处于核心地位,掌握着网络权,相较于重庆市,四川省部分区县差距仍较大,省内发展不均衡问题依旧明显.4)2005—2019年15 a间,绝大多数区县都融入了相近模块的发展趋势,截至研究期末仅存在古蔺县、芦山县、宣汉县和仪陇县4个孤立区县.

改进粒子群优化算法结合BP神经网络模型的水体透射光谱总磷浓度预测研究

使用光谱数据结合融合算法对水体污染物含量进行准确检测以保护水资源已成为一个关键问题。然而,光谱数据的高维特性以及模型的不稳定常常导致预测效果不佳,无法准确的进行检测。本研究提出了一种环保和准确的方法,实现对长江水体中总磷浓度含量的预测。具体而言,首先对测得的长江水质光谱数据进行最大最小归一化和均值中心化两种预处理操作,在消除不同数据量级差异的同时去除了噪声,确保了数据的一致性和可靠性。其次,为了解决光谱数据的高维度问题,采用了核主成分分析(KPCA)方法来降低数据维度并提取特征。KPCA方法通过在高维度的空间中找到一个分类平面,选出能代表原始数据99.42%信息量的前6个主成分,用于后续预测模型的训练。接着在原始粒子群算法的基础上引入了粒子初始化规则、多种群竞争策略、参数自适应更新策略、种群多样性引导策略和粒子变异机制,提高了粒子群的寻优能力,降低粒子陷入局部最优解的概率。并使用改进后的粒子群算法对BP神经网络(BPNN)中的初始化权重和参数大小进行寻优,从而加快网络的收敛效果,提高预测能力。最后,使用本研究所提出的预测模型对测试集中的样本进行总磷浓度的预测,实验结果得到R^(2)为0.975786,RMSE为0.002242,MAE为0.001612。将本模型与当前预测性能较好的其他基准模型进行预测效果的对比,本研究所提出的模型对长江水体总磷浓度预测拟合效果更好,精确度更高。在水资源保护和环境管理领域中使用光谱数据结合融合算法进行预测模型的研究和实践提供了新的思路和观点。

基于改进遗传算法的不锈钢混合硬化模型参数快速标定方法

基于常用结构奥氏体不锈钢S30408、S31608以及双相不锈钢S22053的循环加载试验结果,提出了基于经典混合硬化模型的改进遗传算法和自适应子步积分方法联合使用的模型参数快速标定方法。试验表明,3种牌号的结构不锈钢在大应变幅度下的循环硬化/软化行为普遍表现出明显的应变幅值依赖性和断裂前的硬化不饱和性,这与常用的碳素钢有显著差异。结果表明,该方法相较于传统标定方法显著减少了人工工作量和时间成本,且具有良好的精度和广谱性,更适用于不锈钢等不存在稳定滞回环的循环硬化不饱和及Non-Masing材料。相较于两种常用的传统标定方法以及基本遗传算法,提出的改进自适应遗传算法具有更高的计算效率和精度,且与多种加载制度试验结果吻合良好。

基于BFAST改进模型的沱江流域NDVI变化趋势及驱动力分析

植被是陆地生态系统的主体,对区域生态系统环境变化有着重要指示。沱江流域是四川经济、工业较为发达的地区,对该流域植被进行动态监测并分析影响其变化的因素,对生态环境变化评估与保护具有重要意义。以沱江流域为研究区,基于2000—2021年MODIS NDVI数据,利用Slope线性回归趋势和BFAST改进模型BFAST01对其线性特征、突变类型和突变年份等非线性特征进行检测、分析和比对,并利用基于最优参数的地理探测器模型(optimal parameters-based geographical detector,OPGD)对植被NDVI的影响因素进行探讨。结果表明:沱江流域95%以上的区域NDVI值都大于0.6,线性回归趋势表明,植被覆盖呈显著改善趋势的像元面积占比为18.07%,呈显著退化的区域像元面积占比为10.60%;BFAST01非线性突变检验可知,沱江流域22 a间植被NDVI趋势可分为8种突变类型,总体为改善的区域占比(58.62%)大于总体为退化的区域(41.38%),检测结果与线性回归趋势相似,说明近年来研究区植被得到较好保护;发生突变的年份集中分布在2002—2018年,“中断-+”、“反转+-”是发生突变最多的类型,主要集中在2008—2013年,分别占14.83%和13.19%,其他突变类型在各阶段发生突变的比例分布较为均匀;OPGD结果表明,不同年份NDVI的影响因素略有差异,总体上影响较大的因子为土地利用、海拔、地形地貌,其次是气温、降水等气象因子,其他因子影响力相差不大,总的来说,人口、国内生产总值(gross domestic product,GDP)等人为因子对沱江流域植被的影响程度比自然因子低,但也有一定影响,因此,植被保护与恢复应综合考虑不同自然和人类活动条件的影响。

基于改进附着能量模型的TNBA晶体在二元溶剂中的形貌预测

TNBA作为一种新型含能材料,其具有高爆速,低敏感性的特点,为了研究TNBA在二元溶剂中的生长形貌,本研究采用附着能(AE)模型来预测TNBA在真空中的晶体形貌,同时采用改进附着能(MAE)模型和分子动力学(MD)方法,预测了TNBA晶体在四种不同二元溶剂中二甲基甲醇(IPA)/丙酮(AC)、IPA/二甲基亚砜(DMSO)、IPA/乙酸乙酯(EA)和IPA/水(H_(2)O)的晶体形貌.结果表明,TNBA晶体在真空中的形态为不规则的多面体,由六个重要的主生长晶面构成,分别为(100)、(110)、(011)、(11-1)、(10-2)和(002),其中(100)面所占比例最大,达到33.766%.在IPA/DMSO和PA/EA溶剂中重结晶得到的晶体为块状,在IPA/AC和IPA/H_(2)O为棒状.总而言之,IPA/DMSO和IPA/EA溶剂更适合TNBA晶体重结晶选择.

基于改进信息量模型的地质灾害易发性评价——以西藏察隅县G219国道沿线为例

【研究目的】公路建设引起道路沿线地质灾害频发。道路沿线地质灾害易发性评价是地质灾害应急救援中的关键问题,其评价结果可为灾害防范和应急决策提供科学依据,有助于减少灾害带来的潜在损失。【研究方法】察隅县G219国道沿线共发育地质灾害85处(其中滑坡9处、崩塌31处、泥石流45处)。根据地质灾害的发育特征,选取水系线密度、道路线密度、地震峰值加速度、地震反应谱特征、岩组、地貌、DEM、平面曲率、剖面曲率、坡向和坡度11个影响因素作为评价因子,将地质灾害点核密度分析与信息量法相结合,改进信息量法模型,并运用GIS技术对研究区域的地质灾害易发性进行评价。【研究结果】研究表明,基于改进的信息量法模型的易发性评价结果与实际灾害分布情况高度吻合。模型评价精度较高,AUC值达到0.836,表明模型对地质灾害易发性的预测能力显著。【结论】改进的信息量法模型在评价地质灾害易发性方面表现出更优的精度,可为察隅县及其附近区域的城镇规划建设和地质灾害风险管理提供可靠的科学依据。

基于人工智能的网络安全检测与分解模型改进设计及其实现研究

随着现代计算机网络技术的全面应用和普及,网络安全已成为当今社会关注的重点。为实现网络安全的良好保障,以人工智能技术作为支持,对网络安全检测与分解模型的改进设计及其实现进行研究,包括网络安全检测现状,网络安全检测分解中的智能算法及其优化,人工智能支持下的网络安全检测与分解模型改进设计和实现分析。经研究可知,以往的支持向量机在网络安全检测与防护中存在一定不足。为有效应对其中存在的不足,需要在人工智能技术的支持下合理建立网络安全模型,以满足现代网络安全检测和分解等方面的实际需求。

基于戴维南改进模型的锂电池SOC仿真研究

在储能系统实际运行中,准确评估电池的荷电状态(State of Charge, SOC)是确保系统高效、安全运行的关键。为此,在对现有锂电池等效电路模型及参数辨识方法进行综述的基础上,提出了一种基于戴维南改进模型的创新的锂电池SOC仿真研究方法。通过深入研究并网储能系统的拓扑结构与控制策略,构建了细致且精确的数学模型,并运用MATLAB仿真软件进行了建模与分析。实验仿真结果表明,该改进模型能够高效、准确地模拟锂电池SOC的动态变化,为储能系统的优化设计与运行控制提供了理论支持,对于提升储能系统的整体性能具有重要意义。

基于改进粒子群算法的火电厂发电成本控制模型

为控制火电厂发电成本,构建基于改进粒子群算法的火电厂发电成本控制模型。设计火电厂发电成本双层控制模型,上层以电煤价格预测结果为依据,根据供应商供货能力、煤炭价格、库存限制等条件,构建火电厂多周期采购计划的成本控制模型;下层以生产可用燃煤的数量与种类为基础,构建经济混煤掺烧方案的成本控制模型。以多项成本为约束条件,基于改进粒子群算法求解模型。测试结果表明,该模型能够实现入炉标单价格与总成本的降低,其中6月的总成本降低了3675.32万元,以及能够实现边际燃煤成本的降低,说明模型有很大实用意义。

基于改进引力模型的滦河流域区县经济空间网络结构演变研究

研究滦河流域区县经济空间网络特征对于精准提升滦河流域经济发展水平具有重要意义。本文以滦河流域40个区县为研究范围,引入流空间理论对引力模型进行改进,构建2000年、2010年、2020年滦河流域经济网络模型,运用社会网络分析法探究滦河流域内经济网络特征与时空演变规律。研究结果表明,近20年滦河流域经济发展重心逐渐由秦皇岛向唐山转移,强经济流主要分布在唐山市内部。经济网络密度呈上升趋势,但是流域整体较低;唐山市路北区、路南区的点度中心度、中间中心度、接近中心度均较高,说明其对外影响力与对内吸引力较好,不易受其他区县经济发展的影响。流域经济网络核心区逐渐扩大,呈现“下游强、上游弱”的特点。流域内部网络权力分布由不均衡向均衡发展,但仅有下游路北区、路南区位于核心权力区,对边缘权力区县的带动作用有限。

基于改进N-K模型的地铁盾构掘进安全风险耦合研究

为预防和控制地铁盾构掘进施工过程中的关键安全风险,并精准判断哪些风险耦合情境是导致事故发生的显著情境,提出改进N-K模型研究地铁盾构掘进安全风险耦合;综合运用文献研究、事故案例、专家访谈等方法,辨识地铁盾构掘进的关键安全风险因素;基于N-K模型提出新的地铁盾构掘进安全风险耦合评估模型,并选用安全事故案例验证该模型的适用性。结果表明:辨识得到地铁盾构掘进关键安全风险因素清单,包括4类一级风险因素,21个二级风险因素;地铁盾构掘进施工安全风险随着耦合因素种类的增加而变大,4因素风险耦合值最高,3因素风险耦合值次之,双因素风险耦合值最低,作业人员安全意识薄弱和机械故障参与作用的耦合情境更容易发生安全事故。

基于Sentinel-1/2改进极化指数和纹理特征的土壤含盐量反演模型

目前Sentinel-1/2协同反演植被土壤含盐量的研究大多是基于Sentinel-2光谱信息和Sentinel-1后向散射系数,没有考虑Sentinel-2光谱信息容易受土壤亮度等信息影响,Sentinel-1后向散射系数容易受土壤粗糙度和水分影响。为进一步提高Sentinel-1/2协同反演植被土壤含盐量的精度,用水云模型对雷达卫星后向散射系数进行校正,消除植被影响;然后协同Sentinel-2纹理特征,基于VIP、OOB、PCA 3种变量筛选和RF、ELM、Cubist 3种机器学习回归模型构建植被土壤含盐量反演模型。研究结果表明:经过水云模型去除植被影响后的雷达后向散射系数及其极化组合指数与土壤含盐量的相关性有一定程度的提高。不同变量选择方法与不同机器学习方法耦合模型在反演土壤含盐量中,OOB变量筛选方法与RF、ELM和Cubist 3种机器学习方法的耦合模型精度最佳,建模集和验证集的R2都在0.750以上,且验证集的RMSE和MAE均最小;其中OOB-Cubist耦合模型精度最高,且R_(v)^(2)/R_(c)^(2)为0.955,具有良好的鲁棒性。研究可为机器学习协同物理模型、光学卫星协同雷达卫星在土壤含盐量反演中的进一步应用提供思路。

基于改进潜能模型的城市公园绿地可达性评价与优化布局研究——以重庆市江津区为例

城市公园绿地空间布局因城市的自然条件和社会经济条件不同而具有差异性.当前国内外研究多聚焦发达地区和大城市,而小城市和典型城市的公园绿地可达性研究鲜见,且在案例代表性和数据精度方面还有一定的局限性.选择西南山地类型的重庆市江津区中心城区为案例,以居民小区出入口与公园绿地出入口为研究主体,构建改进潜能模型和网络分析方法,揭示其空间特征和存在问题,参考位置分配模型与调研结果,得出优化布局方案并检验.结果表明,江津区中心城区城市公园绿地布局与服务水平空间差异明显.提出拟新建7个游园与5个社区公园,并将部分公园绿地进行合并扩建或新增出入口.

压缩空气储能地下储气库热力学改进模型研究

【目的】明晰地下储气库的热力学过程是压缩空气储能(compressed air energy storage,CAES)电站安全设计与运行调度的重要基础。【方法】现有地下储气库热力学模型在计算热量交换时,存在高压储气阶段热损失偏大和低压储气库阶段补热过多的不足。本文在全面分析地下储气库热力学模型理论基础合理性的前提下,先分析储气库热量计算偏差的形成根源;再提出改进模型。【结果】研究结果表明:现有的热力学计算解析模型忽略了CAES地下储气库在运行过程中温度分布的不均匀性,这种温度分布的不均匀导致储气室洞壁与压缩空气之间的对流换热模型失真,导致温度计算结果偏差大。考虑混合对流换热的改进模型二可以较好地解决储气阶段温度计算结果与真实结果之间偏差过大的问题。算例分析证明了改进模型二的合理性。【结论】本文的改进模型二可为CAES地下储气库容积优化设计与效率分析提供计算依据。

基于扩张状态观测器的永磁直线同步电机改进模型预测电流控制

针对永磁直线同步电机(PMLSM)模型预测电流控制(MPCC)中存在的电流脉动过大、在线计算复杂的问题,提出一种基于扩张状态观测器(ESO)的改进MPCC策略。利用最优电压矢量相角和重新划分后的电压矢量扇区,改进第一电压矢量的选取方式,减小第二电压矢量选择范围,以实现电压矢量的快速选取,进而降低电流脉动。同时,为了提高PMLSM抗负载扰动能力,通过ESO对扰动进行观测,将观测到的扰动转换为电流进行补偿,提高系统的鲁棒性,且补偿电流可起到进一步减小电流脉动的作用。仿真结果表明,所提出的控制方法切实可行,与MPCC相比,基于ESO的改进MPCC系统具有更好的控制性能、更小的电流脉动和较强的鲁棒性能。

基于改进CSM模型的硬岩掘进机刀盘危险点应力分析方法

TBM刀盘受载后的危险点应力获取缺少直接的测量方法,工况复杂的情况下也难以测量,这就制约了刀盘载荷分析在刀盘寿命分析及其再制造方向上的应用问题,为此本文提出了一种基于改进CSM模型的TBM刀盘危险点应力分析方法.在CSM模型基本压力假设的基础上,提出了滚刀刀刃侧面基本压力的概念,推导计算了滚刀刀刃侧面受到的压力和摩擦力,并将二者逐个引入CSM模型中的三向力的计算,建立了改进的CSM模型;通过与公开的滚刀载荷实验数据对比,计算得到的三向力误差均在5%以内,弥补了CSM模型不能预测侧向力的不足.基于改进的CSM模型,通过分析滚刀载荷三向力的差值关系,建立了滚刀载荷差值与滚刀刀间距离的指数关系,得到了计算刀盘滚刀载荷的理论模型,使用ABAQUS的实体耦合功能,加载上各滚刀的载荷,分析整个刀盘的载荷分布,进一步获得刀盘危险点的位置.由此建立了一套刀盘滚刀群载荷获取及危险点应力分布计算的方法.通过与辽宁大伙房水库引水隧道工程中公开的实验数据及危险点统计数据对比,验证了基于改进CSM模型的TBM刀盘危险点应力计算方式的有效性.该研究对经典的CSM模型进行了改进,所提出的刀盘危险点的应力分析方法可为刀盘再制造寿命预测提供可靠的载荷分析依据,并指导刀盘服役阶段的操控参数设置.

基于统计损伤修正的冻结砂—黏混合土改进Duncan-Chang模型

为描述冻结砂—黏混合土的偏应力—应变关系,进行不同含砂量冻结砂—黏混合土的冻土三轴压缩试验。基于改进的Duncan-Chang模型(D-C模型),引入统计损伤理论,拟合三轴压缩试验结果,分别建立以Mises强度准则和应变发展为微元强度变量的统计损伤修正模型,对比计算结果与试验数据。结果表明:冻结砂—黏混合土偏应力峰值随含砂量的增加而增加,偏应力—应变曲线由应变硬化型逐渐过渡到应变软化型的临界含砂量为50%。当含砂量介于20%~60%时,基于统计损伤理论的修正改进D-C模型能有效拟合应变硬化型曲线和具有轻微应变软化现象的偏应力—应变曲线。当含砂量为90%时,基于应变发展的统计损伤修正模型的偏应力峰值与试验结果相差3%,具有较强适用性。该结果为不同微元强度变量的统计损伤修正模型提供参考。