恒压下GIS固体绝缘界面气隙缺陷放电严重程度评估

为了研究GIS绝缘子界面气隙缺陷的放电发展过程,文中设计了空洞气隙缺陷模型,搭建了一套GIS气隙缺陷放电长期测试平台。基于缺陷模型的击穿电压对带有缺陷的试品施加90%Ub、60%Ub、30%Ub的交流恒压,使用UHF检测系统采集放电数据直至试品击穿。提取放电次数、放电幅值、放电时间间隔分析放电状态特征,发现GIS气隙缺陷放电发展过程存在两个阶段,前期放电幅值缓慢增大,放电脉冲逐渐稀疏,放电发展较为平稳;后期放电幅值急剧减小,放电脉冲密集,放电发展剧烈,采用k⁃means聚类算法及BP神经网络建立了气隙缺陷局放发展阶段的划分规则。研究表明,放电次数、放电幅值、放电时间间隔3种统计参量呈现阶段式单调性的趋势,可以用3种统计参量前向差分绝对值作为特征参量来评估GIS气隙放电严重程度;对GIS恒压试验进行聚类分析将放电过程划分为平稳劣化阶段和加速劣化阶段,随着外施电压水平的降低,平稳劣化阶段被压缩,加速劣化阶段占比升高。

直流电压下GIS盆式绝缘子表面电荷及电场分布特性仿真研究

GIS中盆式绝缘子表面在外施直流电压时会积聚大量电荷使得沿面闪络电压大幅降低,从而引发一系列电气设备故障。基于上述问题,文中分析了盆式绝缘子表面电荷的来源与传导途径,采用有限元仿真计算方法构建了二维轴对称仿真模型以及设定相关参数,研究了电压极性、不同电压幅值以及电压极性反转对盆式绝缘子表面电荷分布的影响。结果表明,在直流电压下,凹面主要积聚与外施直流电压极性相反的电荷,凸面主要积聚与直流电压极性相同的电荷,且凹面积聚的电荷密度更大;在极性反转后-100 kV直流电压下,盆式绝缘子表面原先积聚的电荷密度呈现先增大后逐渐减小的趋势,随后转换极性并达到饱和,电场在靠近高压端以及盆式绝缘子沿面0~20 mm处的畸变程度较为明显。电场在盆式绝缘子表面电荷极性发生变化前出现峰值,相比较电荷达到饱和状态,此时盆式绝缘子凹面最大场强增加46%,凸面最大场强增加5.4%。该研究可为直流电压下盆式绝缘子表面电荷分布特性提供指导。

基于多层融合振动数据分析的GIS设备机械缺陷诊断方法研究

气体绝缘金属封闭开关设备(gas insulated metal enclosed switchgear,GIS)机械缺陷是导致设备故障的重要因素,针对单测点、单证据机械缺陷诊断模型信息缺失和精度不足问题,该文提出一种多层融合振动数据分析的GIS设备机械缺陷诊断方法。首先,基于真型GIS设备振动模拟平台试验研究测点位置与缺陷类型对振动行为的影响特性;然后,联合统计分析、模态分解、尺度变换方法提出机械振动信号整体与局部信息关注的复合参数分析方法,引入主成分分析开展多测点振动信息的特征层融合降维;最后,提出改进放缩权重的Dempster-Shafer(DS)证据理论和Bagging投票机制的强/弱基学习器决策层融合机制,联合构建多层融合振动数据分析的GIS设备机械缺陷诊断模型。结果表明:不同类型机械缺陷信号的响应幅值、特征频点和畸变程度存在显著差异,复合特征参量大小及分散程度各不相同;同时,测点位置对缺陷信号的复合振动特征参量的表现形式及分布区间也具有一定影响;基于多层融合数据分析的诊断模型实现缺陷有效识别,辨识准确率为98.66%,相比单一分类器诊断效果提升5.83%。该文可为GIS设备机械缺陷诊断方法提供有价值的参考。

基于GIS的农田墒情管理系统应用研究

以农田土壤墒情监测过程和数据分析与管理过程为研究对象,建立农田土壤墒情监测和数据分析过程模型,对当前农田土壤墒情监测过程中的不足进行分析,并结合无线网络传输技术和GIS地理信息技术构建农田墒情管理系统功能模块,实现土壤墒情数据采集、分析处理及管理输出。农田墒情管理系统运行结果表明:系统能够实时快速对农田土壤含水量进行监测,同时能够对土壤水分含量数据动态变化过程进行管理,便于土壤水分含量变化趋势的预测。

SF_(6)/N_(2)介质条件下GIS隔离开关操作动态击穿特性研究及其操作过电压的计算

从工程应用角度来看,SF_(6)/N_(2)混合气体仍是替代纯SF_(6)气体最有效的方案。为给SF_(6)/N_(2)混合气体作为介质的电气设备绝缘配合提供参考,该文针对SF_(6)/N_(2)混合气体不同混合比和不同气压条件下的隔离开关操作过电压开展了研究。SF_(6)/N_(2)混合气体的击穿特性是过电压计算的基础。研究表明:SF_(6)/N_(2)混合气体临界击穿电压与其气体密度分布呈线性关系。为此,该文建立多物理场耦合模型,采用场计算的方法分析SF_(6)/N_(2)混合气体在隔离开关操作过程中的动态击穿特性。同时为模拟隔离开关的动态操作过程,采用了动网格划分技术。随后对不同条件下混合气体的击穿电压进行了数据拟合工作,并采用拟合优度和显著性检验对拟合函数进行评价,最终采用二次多项式函数进行了拟合。在上述研究基础上,利用混合气体动态击穿特性和重燃判据建立了SF_(6)/N_(2)混合气体放电模型,并根据混合气体动态击穿特性解决了混合气体单次放电模型中上升时间常数的计算问题。最后以典型的550kVGIS间隔回路为例对SF_(6)/N_(2)混合气体介质气体绝缘变电站(gas insulated substation,GIS)隔离开关操作过电压进行了计算。计算结果表明:绝缘强度相同的SF_(6)/N_(2)混合气体与纯SF_(6)在隔离开关操作过程中重复击穿产生的特快速暂态过电压VFTO(very fast transient overvoltage,VFTO)波形及幅值相似且击穿次数相同;0.6MPa气室压强条件下,SF_(6)/N_(2)混合气体中SF_(6)体积占比从20%增加至40%时,隔离开关击穿次数及开关过程中VFTO_(SF6)/N_(2)全过程持续时间均可减少50%左右;30%SF_(6)体积占比条件下,气室压强从0.6MPa增加到0.8MPa时,隔离开关击穿次数减少一半、开关过程中VFTO_(SF6)/N_(2)全过程持续时间缩短30%左右。

基于情绪计算的GIS硕士面试成绩预测

针对组织GIS专业学生面试带来人力资源与时间成本大的问题,本研究基于真实面试的视频数据和专家综合打分数据,通过人脸情绪识别与构建特征工程,使用包括偏最小二乘回归、支持向量回归、随机森林回归和梯度提升回归树的4种机器学习模型进行回归模型构建,探究情绪特征与面试成绩的关系。结果表明偏最小二乘回归模型的稳定性和泛化能力在本应用中更好,模型的决定系数为0.486。进一步分析发现,基本情绪中,我们定义的“负面情绪”与面试成绩呈显著负相关;而中性情绪、积极情绪与面试成绩呈显著正相关。本研究为GIS人才面试评估的自动化做出了有益的探索。

基于GIS与大数据分析的矿压监测预警平台

为响应国家关于加快煤矿智能化发展的号召,针对煤矿GIS“一张图”中巷道路径不能实现精确计算,矿压数据不能实现高效甄别、有效提取的问题,以及矿压预警需要实现在线推演、可视化展示的需求,提出建立基于GIS与大数据分析的矿压监测预警平台。采用GIS“一张图”、巷道结点-路径拓扑算法、多源异构监测数据处理技术、矿压大数据分析技术,搭建成能够实现矿井下复杂情况切实反映、矿压监测数据有效提取、采掘风险在线预测、可视化程度高的矿压监测预警平台。通过在李雅庄矿的实际应用,表明该系统运行稳定可靠,可有效提升煤矿的矿压风险监测预警。

基于遥感GIS信息融合的测绘机器人滑模跟踪控制系统

测绘机器人是实现测绘自动化的执行设备,测绘机器人的工作空间更为复杂,给机器人的跟踪控制工作带来较大挑战;为提高测绘机器人跟踪控制效果,设计了基于遥感GIS信息融合的测绘机器人滑模跟踪控制系统;加设遥感信息采集器和GIS信息采集器,改装遥感GIS信息处理器以及滑模跟踪控制器,完成硬件系统的优化设计;考虑信息结构以及信息之间的逻辑关系,构建系统数据库,为遥感GIS信息提供充足的存储空间;根据测绘任务生成机器人滑模移动轨迹,作为机器人的控制目标;采集测绘机器人实时遥感与GIS信息,利用遥感GIS信息融合技术跟踪机器人实时位姿,比对位姿跟踪结果与生成的控制目标,计算滑模跟踪控制量,完成系统的测绘机器人滑模跟踪控制软件功能优化;系统测试结果表明:设计系统的控制误差平均值为1.9 m,抖振幅值为0.8 dB,具有较好的控制效果。

批判思维驱动的GIS专业学生创新能力培养模式探索与实践

在当前地理信息科技日新月异的发展背景下,培养具备批判性思维和创新能力的高素质GIS专业人才已成为我国高等教育的重要任务。该文以中南大学地理信息科学专业为例,从教学方法、课程体系、实践教学等方面分析当前GIS人才培养存在的问题,并在此基础上围绕多课程精细协作、“课程-大创-竞赛”贯穿式训练模式、跨学科网络训练和真实问题导向的项目驱动教学等方法,探索一种批判思维驱动的创新能力培养模式。实践结果表明,该模式取得显著的成果,可为其他院校相关专业提供一定的参考和借鉴。

基于GIS的宁夏枸杞花期冻害风险分析与区划

宁夏具有独特的地理环境和气候条件,是我国重要的枸杞产区。宁夏枸杞具有品质优良、营养丰富的特点,但枸杞花期冻害是影响其产量和品质的重要因素之一。采用GIS技术,结合气象数据、地形地貌数据、土壤数据等,对宁夏枸杞花期冻害风险进行分析与区划,为宁夏枸杞产业防灾减灾体系建设提供参考。

基于GIS的公交换乘网络构建及可达性分析

为了提高公交换乘效率、优化公交系统,基于GIS软件构建公交换乘网络,运用该网络对换乘可达性进行了测度和分析.结合Space-P模型和网络分析法,以拉萨市城关区为研究区域,基于公交线路路径、站点、交叉口等基本信息构建同站换乘子网络.结合公交站点服务范围、步行通道路径、交叉口等信息构建异站换乘子网络.二者协同实现了基于ArcGIS的公交换乘网络构建,并依据该网络对公交线路的乘客在车时间和换乘系数进行测度和分析.结果表明:构建的换乘网络能够对乘客在车时间进行良好的测度,乘客在车时间最大值为68.68 min,最小值为2.00 min,乘客换乘在车时间平均值为29.90 min.该换乘网络能够对换乘系数进行良好的测度,得到有效换乘线路90 300条,换乘系数最大为4条(线路为62条),最小为0条(线路为1 354条).采用可达性度量模型,可实现对公交站点时间可达性和换乘可达性的良好测度和分析.

基于GIS的青岛市绿地景观生态格局与网络构建

定量化研究绿地景观生态格局和网络构建能够为城市绿地系统和国土空间的科学规划提供理论依据与方法支撑。研究基于无线电高空测候(RS)和地理信息系统(GIS)技术,运用总体景观生态格局分析和梯度分析方法,选取12个景观指数,对沿海城市——青岛市的绿地景观生态格局从斑块类型水平和景观水平两方面进行了定量研究。结果表明:斑块类型水平上,区域绿地以大型斑块为主且占优势地位,防护绿地以大中型斑块为主,二者虽空间分布不均匀,但生态效益较好;附属绿地以中小型斑块为主,缺乏大面积绿地建设,景观破碎度高但符合公众游憩需求;公园绿地以小型斑块为主且数量较少,在城区集中分布。景观水平上,城市绿地景观类型较齐全,但整体破碎度高,中部地区景观破碎度高,南部与中北部地区绿地类型多样,景观破碎度高且景观形状较复杂。在此基础上,进而分析了青岛城市绿地景观生态格局存在的问题,提出了“一轴、三核、廊汇成网、节点密布”的城市绿地生态网络优化与构建方案,以提高各类城市绿地连接度水平,发挥绿地生态系统的整体效益。

基于InSAR/GIS的矿区地下非法开采监测关键技术研究

地下非法开采是许多矿区存在的顽疾。由于地下非法开采事件的识别难度较大,尽管有关部门采取了一定的防范措施,但还是屡禁不止,严重影响矿山正常开采秩序,容易形成安全事故隐患。因此,为了实现在人无须进入井下或井下实测空间的条件下确定地下开采区域,进而进行非法采矿识别成为可能,论文从解决地表形变信息的获取,地表形变信息与地下开采位置的关联,合法与非法开采的甄别3个关键技术问题入手,综合运用空间对地观测技术、GIS、开采沉陷等技术的理论成果,解决矿区范围内InSAR获取地表形变信息的问题,以煤炭地下开采引起的地表沉陷为研究对象,在揭示地表形变信息与地下开采面的关联机理的基础上,构建能融合多源数据,反映多层次时空变化过程中地质空间与分布特征的GIS时空数据模型,建立地下合法开采和非法开采的甄别模型,并集成InSAR和GIS技术来实现矿区地下非法采矿的快速高效监测,主要内容如下。

基于OBE的地方院校GIS专业线上课程资源网站建设探索

OBE理念重视学生通过学习取得成果与进步,为了丰富学生的系统学习资源和提升学生的实践创新本领,以嘉应学院地理信息科学(GIS)专业为例,探索地方院校基于OBE理念的线上课程资源网站建设.该课程资源网站建设以专业知识、技术工具、综合能力、价值情感和实践应用这5个维度课程目标为导向,构建课程学习共同体和学生深度参与网站建设的创新教学方式体系.师生共同组织学习活动,将课堂教学、线上学习与第二课堂有机结合,以达到培养创新应用型GIS人才的目标.

基于GIS与Scoops 3D的水动力型滑坡区域稳定性分析

库岸边坡在库水位变动、降雨等水动力因素的作用下易发生水动力型滑坡,进而威胁库区居民生命及财产安全。以某流域HD和DHQ库段为主要研究区段,在对已有滑坡点进行地质调查和遥感解译的基础上,将ArcGIS的空间分析与三维斜坡稳定性分析模型(Scoops 3D)相结合,对研究区段的潜在滑面进行系统的三维搜索及识别,并基于GIS数据与室内试验等确定计算参数,对天然和暴雨两种工况下的区域滑坡稳定性进行评价比较。结果表明:(1)研究区历史滑坡点分布与基础地质环境、岩土体强度指标参数有很强的相关性;(2)天然工况下,非稳定区主要分布在DHQ坝区、迤场、DH坝址、拉巴铁、宝塔河以及甸尾附近;(3)暴雨工况下,非稳定区面积较天然工况有显著的增大,DHQ坝址、营盘镇、甸尾、HD坝址附近有较为密集的分布;(4)暴雨工况下模型计算的非稳定区与历史滑坡点的分布特征基本一致。由此可见,三维斜坡稳定性分析模型可以较为准确模拟不同工况下滑坡稳定性,且易发程度区分明显,稳定性评价结果在一定程度上反映了研究区段的稳定性时空分布。

基于GIS和SWMM的西安市北郊片区排涝模拟与排水系统优化

为解决西安市北郊河道超载风险问题,通过SWMM和GIS技术构建管网-泵站-河道耦合模型,在不同设计降雨重现期(1、2、5、10、20、50年)下对该区域排水系统进行模拟,进而分析下游河道水位变化规律并提出雨水分流调配与调整泵站调度的协同优化措施。结果显示:在5、10、20和50年降雨重现期下,随着降雨峰值的到达,整个系统88%的排口都存在顶托现象,最长持续时间160min。在重现期为1、2、5和10年降雨条件下,协同优化的措施使得河道峰值流量分别下降了17.6%、4.9%、3.7%和2.6%,河道水位平均下降了35cm,排水系统的超载节点分别减少了16.7%、31.4%、34.2%和27.5%,超载管段的数量分别减少了25.0%、28.6%、30.8%和25.3%。

基于GIS的泸西县农业用地适宜性评价分析

通过GIS的空间分析以及主成份分析,对泸西县农业用地适宜性进行评价与分析。确定了该县农用地适宜性评价的参评因子及其影响度(隶属度),建立了适宜性评价指标与分类体系,划分农业用地适宜性等级,编绘农业适宜性等级图,为科学规划、合理利用、有效保护土地资源,促进可持续发展提供依据。

基于GIS技术的山地小城镇雨洪灾害风险评估

在快速城镇化和工业化背景下,城市的自然灾害风险日益暴露,尤其是雨洪灾害问题日益突出。针对巩义市近年来不断发生的洪涝灾害,基于自然灾害风险评估理论,构建以致灾因子危险性、孕灾环境孕险性、承灾体易损性、防灾减灾能力为评价因子的雨洪灾害风险模型,共选取14个指标进行定量分析,运用SCS模型和GIS空间分析功能,最终得出巩义市雨洪灾害综合风险区划图。结果表明:巩义市米河镇、回郭镇、芝田镇、孝义街道等地区致灾因子危险性较大;北部、西部和东部包括河洛镇、孝义街道、回郭镇、芝田镇、米河镇等孕灾环境孕险性较高;西部和中部承灾体易损性较大,包括回郭镇、芝田镇、站街镇等;北部整体防灾减灾能力较强,包括站街镇、紫荆路街道等地区。综合来说,巩义市雨洪灾害总体风险等级较高,高风险区主要分布在中部偏北和西部,呈带状分布。

基于BIM与GIS的水利水电工程开发设计应用研究

为了解决水利水电项目建设中任务量大、专业技能多、操作难度高、环境干扰严重的问题,往往要进行多次论证和优化工程步骤,保证施工质量。采用BIM(Building Information Modeling)+GIS(Geographic Information System)技术对水利建筑模型进行优化,并对建筑进行外观设计,为模型的搭建提供坚实基础。结果表明,在水利水电项目建设过程中,以BIM+GIS技术模型为基础可快速模拟待查找的工程进度,有利于管控工程资金和监督工程实施进度,可以大幅度提升水利项目的信息化程度。

Mayr电弧模型下GIS中快速暂态过电压的仿真分析

SF6气体绝缘封闭组合开关(GIS)中隔离开关进行分合母线时,产生快速暂态过电压(VFTO),幅值高且上升速率极快,威胁GIS及相邻设备的绝缘。选取某800 kV GIS隔离开关分合母线的试验电路为研究对象,采用电磁暂态程序(EMTP/ATP)进行建模仿真,隔离开关燃弧时采用Mayr电弧模型,分析其对VFTO的影响,得出考虑Mayr电弧模型时操作隔离开关、断路器侧隔离开关及变压器侧隔离开关的电压波形,并与考虑时变电阻模型的VFTO进行对比。对VFTO波形进行离散傅里叶分析,得到过电压频率、幅值的变化特征,研究结果为GIS绝缘设计提供参考。