青藏高原夏季FY-4A卫星对流初生产品的分类识别

为了解并提升风云四号卫星A星(FY-4A)对流初生(Convective Initiation,CI)产品对青藏高原夏季降水的指示意义,基于FY-4ACI产品及全球降水测量计划(GlobalPrecipitationMeasurement,GPM)降水数据,根据青藏高原地区2020—2022年6—8月FY-4ACI产品识别出的CI样本与1h后实际观测降水的对应关系,将CI样本划分为无降水CI、弱降水CI和强降水CI三类,并结合大气对流参数与地理位置等信息,利用决策树和随机森林两种机器学习算法建立CI类别识别模型并检验,结果表明:青藏高原地区对流初生后1h内的降水情况存在明显区域差异,其西北部无降水比例高而东南部降水的比例高;利用抬升指数、云水总量、垂直风切变、中低层湿度、云底高度、零度层高度等大气对流参数信息,能较好区分青藏高原CI出现后是否有降水及降水的强弱;随机森林识别模型结果对于CI类别的识别效果优于决策树识别模型结果,利用随机森林识别模型可以更有效地对青藏高原夏季CI按照降水强度的分类进行识别。

基于智慧树平台对分课堂教学模式在生物统计学教学中的应用

为了探究智慧树平台对分课堂教学模式在生物统计学教学中应用效果,选取2020级动物科学1班和动物科学2班两个班级的整体学生为研究对象,随机抽取动物科学1班为对分课堂教学模式组(n=44)、动物科学2班为传统教学模式组(n=42),实践一个学期,通过教学过程、教学效果、单元测试、问卷调查和期末考试成绩评价教学效果。结果表明:对分课堂教学模式在教学满意度、自主学习能力、小组合作能力、学习时间安排、课堂趣味性、理论与实践结合和知识应用方面显著高于传统教学模式(P<0.05)。说明智慧树平台对分课堂教学效果优于传统教学模式,提高了学生自主学习能力,优化了教学环节,带来个性化学习,激发了学生的学习热情,提高了教学效率。

融合局部搜索策略求解DCMST的改进稳态遗传算法

针对目前遗传算法求解度约束最小生成树存在的求解质量不稳定、局部搜索不完全的问题,提出一种融合局部搜索策略求解度约束最小生成树(DCMST)的改进稳态遗传算法。提出服从边隶属度值的度约束初始生成树算法,用来提高初始种群的质量;在局部搜索时引入禁忌搜索,防止相似解大量重复搜索;融合自适应变量和点替换的局部搜索方法,提升算法的局部搜索能力。仿真结果表明,提出的算法提高了初始解的质量,加快了算法的收敛速度,加强局部搜索从而提高了算法的求解质量,可获得较好的有效性与稳定性。

非营利机构在美国城市更新中的作用——以“种树倡议”为例

美国城市更新项目注重激活老旧城区、吸引人口回流、破解环境正义问题,由非营利机构牵头的“种树倡议”是美国城市更新项目的一个亮点。非营利机构由于其技术专业性强、策划可行性强、资金募集能力强等特点,可弥补政府在城市更新项目实施过程中的短板,使得“种树倡议”在全美国的普及程度大幅提升,同时提升社区的居住环境与活力。文章详细介绍美国3个城市各具特色的树木种植类非营利机构,分析其对当地城市更新工作的影响,以期为我国城市更新行动提供借鉴。

热老化作用下交联聚乙烯电缆绝缘材料电树枝引发特性研究

XLPE电缆由于长期运行在高温下,电学行为退化,给电缆绝缘造成不可逆损伤,增大了电树形成甚至绝缘失效的概率,因此论文进行试验研究,旨在揭示热老化作用下交联聚乙烯电缆绝缘材料电树枝引发特性。论文进行160℃下XLPE材料0~240 h热老化试验,在电树枝引发试验,系统分析不同热老化时间下的电树枝引发率;同时通过差示扫描量热法分析不同热老化时间下样品的结晶度。研究发现,随着电压从15kV升高到25kV,电树枝的引发概率在不断增大,以老化样品A6为例,电压从15kV升高到25kV,电树枝引发率从10%增加到50%。结合不同样品的老化时间分析,即随着热老化时间的增加,在144 h前,XLPE的绝缘增强,之后其绝缘逐渐下降。144h为样品中结晶度Xc的转折点,其中Xc为35.03%。其刚好对应绝缘增强至绝缘逐渐下降的老化时间拐点,因此表明较高的老化温度会使得材料产生重结晶,结构会更加规整,这也是不同老化程度XLPE电缆电树枝平均起始电压出现拐点的主要原因。

针尖曲率半径对硅橡胶电树枝老化特性的影响

针对硅橡胶材料电树枝老化特性展开了试验研究。采用针板电极结构,测量了不同针尖曲率半径的起树电压和电树枝形态。结果表明,硅橡胶的起树电压较低,抗电树枝老化性能较差,导致了硅橡胶预制式电缆附件故障频发;硅橡胶中的起始电树枝多以单枝状的通道形成为标志,随后发展为4种不同的电树枝形态。进而提出了硅橡胶电树枝形态发展模型,并以此讨论了不同形态的电树枝老化特性。研究还发现,现场实际运行的硅橡胶预制式电缆附件故障解体后发现了单枝通道起始电树枝,其在运行电压作用下容易发展为细枝型形态,但同样会引发电缆附件的击穿。试验结果为现场故障分析提供了参考依据。

气泡及气隙裂纹缺陷对硅橡胶电树枝起始特性的影响

超高压电缆附件用硅橡胶的电树枝化严重制约了电力电缆的长期安全稳定运行。为此,采用针板电极结构,在硅橡胶试品的针尖处模拟了气泡和气隙裂纹两种缺陷,在工频电压下测量其电树枝起始电压,并通过数字显微观测系统记录电树枝形态,研究缺陷对硅橡胶电树枝起始特性的影响。结果表明,试品存在气泡缺陷时,电树枝起始电压比无缺陷时有小幅下降,起始阶段松枝状电树枝与树枝状电树枝出现的比例分别为65%和35%,与无缺陷产品相比不同电树枝形态出现的比率变化不大;而存在气隙裂纹缺陷的试品,电树枝起始电压则大幅下降,电树枝形态仅为树枝状。分析表明,硅橡胶具有优异的抗氧化性能使得缺陷中的氧对其电树枝起始特性影响较小;气隙裂纹导致的机械损伤和应力集中,是引起电树枝起始电压大幅下降的根本原因。

频率对硅橡胶起树电压及电树枝形态的影响

超高压预制式电缆附件用硅橡胶材料的电树枝化制约了电力电缆系统的长期安全稳定运行。为了解电压频率对硅橡胶电树枝特性的影响,在50 Hz^130 kHz这一较宽频率范围的交流电压作用下,试验研究了硅橡胶中电树枝的引发及生长特性。结果表明,随着频率的升高,起树电压呈现出明显的阶段性下降特点。硅橡胶电树枝起始后,经过一定时间的生长主要发展为3种形态:树枝状电树、松枝状电树和丛状电树。3种形态的出现几率受频率影响较大,低频下以树枝状电树和松枝状电树为主,而高频下则以丛状电树为主。经分析认为,高频下作用于针尖处频繁的机电应力导致了弹性材料硅橡胶起树电压的降低。同时高频下急剧增大的介质损耗产生的热量导致了电树枝对材料的强烈侵蚀。

温度对硅橡胶电树枝老化特性的影响

电缆系统运行温度对新型超高压预制式电缆附件主绝缘材料高温硫化(HTV)硅橡胶的性能具有重要的影响。为此,针对温度对HTV硅橡胶材料电树枝老化特性的影响展开了试验研究,测定了温度对HTV硅橡胶材料电树枝老化特性的影响规律,并对试验结果进行了理论分析。研究结果表明,在试验温度范围内,温升导致HTV硅橡胶击穿场强呈现略微下降的趋势,而起树电压则随温度的升高明显下降。试验中还发现HTV硅橡胶电树枝形态与温度密切相关,室温条件下以树枝状和松枝状电树枝为主,而高温下则以丛状电树枝为主。对上述试验结果的分析讨论后认为,温升引起HTV硅橡胶起树电压的大幅降低是导致新型预制式硅橡胶超高压电缆附件绝缘故障频繁的重要原因,因此,在电缆附件的绝缘结构设计时,对于温度变化而引起材料电气性能参数变化的相关问题应给予更多的关注。

频率对聚乙烯电树起始的影响特性研究

为研究电压频率对聚乙烯电树起始特性的影响,用冰水淬火冷却高密度聚乙烯试验50Hz～90kHz交流电压下的电树起始特性。试验发现电树起始电压值在50Hz～1kHz间变化不大,>5kHz时电树起始电压为先增后减;在试验频率范围内共存在7种电树形态,电树形态种类随频率提高而增多,每种电树形态对材料的绝缘破坏程度不尽相同,7种电树形态的起始电压存在较大差异。最后对高频电压对电子加速过程的影响及高频所引起的材料疲劳效应加剧的试验结果展开了讨论。

直流场下温度对硅橡胶电树枝起始特性的影响

直流电缆长期运行在高温下对电缆附件绝缘材料的电气性能有重大影响。为此选择新型超高压预制式电缆附件主绝缘材料硅橡胶作为研究对象,针对温度对硅橡胶材料直流电树枝起始特性的影响展开试验研究,在20、60、90和120℃下测定针尖完好和针尖有气隙两种硅橡胶试品的直流起树电压,并通过数字显微系统记录下电树枝形态。试验中观测到的硅橡胶直流电树枝形态仅有单枝状和树枝状两种。试验结果表明,针尖完好试品的平均起树电压随着温度的升高单调下降。针尖存在气隙时,起树电压明显比针尖无气隙时低,平均起树电压和树枝形态比例随温度变化均呈现出非单调的变化规律。试验中还发现,针尖有气隙试品的起树电压与二次起树电压基本一致。结合差热分析试验结果进行分析讨论后认为,温升引起硅橡胶局部链段松弛是温度场下硅橡胶直流起树电压下降的重要原因。温度对硅橡胶直流电树枝起始特性有显著的影响,因此长期运行在高温下的直流电缆系统性能势必会因此而受到影响,需要引起足够的重视。另外,针尖有气隙的试品可以模拟电缆中二次起树现象,为电缆二次起树电压的裕度设计提供了相应的理论依据。

机械应力对硅橡胶电树枝起始性能的影响

选取电缆附件用硅橡胶材料为研究对象,研究了不同机械应力(0~0.5 MPa)下硅橡胶材料内部电树枝的起始特性。测量了硅橡胶材料的应力应变曲线,结合Mooney-Rivlin模型进行仿真计算。结果表明:随着外施压力的增加,电树枝的起树电压单调下降,出现单枝状电树枝的概率增加,密集形态电树枝(松枝状和丛状)的出现比例下降。当压强大于0.3 MPa时,丛状和松枝状电树枝消失。硅橡胶材料在承受外施压应力时,在内部的正交方向上将产生拉伸应力,解释了硅橡胶电树枝的起始特性。在电缆设计过程中,需要综合考虑机械应力对电树枝特性的影响,以保证电缆绝缘的有效运行。

ns脉冲下有机玻璃电树枝的引发特性

脉冲功率装置中绝缘材料的老化问题影响装置的安全性、可靠性及效率，电树枝老化是最主要的老化方式之一。为此总结分析了目前高聚物绝缘材料中电树枝老化现象、电树枝引发影响因素的研究成果，进行了不同重复频率（75～300Hz）、不同电压等级ns脉冲（半高宽70ns）下有机玻璃电树枝老化特性的实验，重点研究了在不同条件下有机玻璃中电树枝引发阶段的特性，最后总结讨论了电树枝的引发条件和影响因素。实验表明不同频率ns脉冲下有机玻璃中电树枝引发的起始电压高于交流，低于直流．频率升高，电树枝起始电压有下降趋势；不同时刻有机玻璃的电树枝引发率，基本上随着电压等级的上升而下降；电子轰击、空间电荷分布和电机械应力对绝缘材料的电树枝引发具有关键作用，而在高频的脉冲强场下电机械应力起主要作用。

聚乙烯熔点对电树起始电压的影响

研究了不同热处理条件下聚乙烯熔点不同对聚乙烯薄膜材料起树电压的影响。对熔融状态下的聚乙烯薄膜材料采用 4种不同的冷却方式处理。电树起始试验和材料分析试验表明 ,材料熔点随冷却速度的减小而升高 ,其电树起始电压也相应升高 ,说明电树起始与材料的热稳定性有关。

重复频率脉冲下环氧树脂电树枝引发特性

脉冲功率设备中绝缘材料的电老化特性影响它运行的可靠性、安全性及寿命。在最大幅值约34 kV、脉冲上升时间约40 ns、半高宽约70 ns的纳秒脉冲下,进行了环氧树脂在不同脉冲重复频率下(1,25,50,100,300和500 Hz)的电树枝引发特性研究。实验得出环氧树脂电树枝老化的引发电压随频率变化的规律:随着频率的升高,环氧树脂材料老化产生电树枝的形态有所变化,高频下丛林状电树枝明显增多;材料的引发电压基本随频率升高而降低,正脉冲作用下E44环氧树脂的引发电压高于负脉冲作用下的;负脉冲下E44环氧树脂的引发电压高于有机玻璃材料的。讨论分析了各种因素随频率变化对环氧树脂材料电树枝引发特性的影响,高频时空间电荷的作用明显增强。

基于KD-树和K-means动态聚类方法研究

针对传统K-means聚类算法对初始中心点比较敏感、易陷入局部最优,首先提出基于KD-树的初始聚类中心点选取方法。该方法通过建立KD-树将数据集分割成矩形单元,计算每个矩形的矩形单元中心、矩形单元密度,并将计算所得矩形单元密度降序排列,通过选取前k个矩形单元中心作为初始聚类中心,可有效克服传统算法对初始中心点的敏感。此外,针对传统K-means聚类算法不能有效处理动态数据聚类的问题,进一步提出了KDTK-means聚类算法。该算法对基于KD-树优化选取的k个聚类中心和增量数据建立新的KD-树,利用近邻搜索策略将增量数据分配到相应的聚类簇中并完成聚类。实验结果表明,与传统的K-means聚类算法相比,提出的基于KD-树优化初始聚类中心点选取的算法能够有效选取具有代表性的初始中心,提出的KDTKmeans聚类算法能够快速高效地处理增量数据聚类问题。

应用蒙特卡罗方法模拟核电厂丧失设备冷却水系统始发事件的频率

采用蒙特卡罗(MC)模拟方法,针对高温气冷堆丧失设备冷却水系统始发事件频率进行分析计算,得到该始发事件频率为2.7×10^(-3)(堆·年)^(-1),主要贡献因素为设备冷却水系统循环泵/厂用水系统泵共因需求失效。传统故障树计算结果为3.8×10^(-1)(堆·年)^(-1)主要贡献因素为设备冷却水系统循环泵/厂用水系统泵独立运行失效。该计算结果与美国核管理委员会(NRC)的NUREG/CR-5750报告中的统计结果9.7×10^(-4)(堆·年)^(-1)更为接近。经分析,其原因是始发事件考虑的任务时间为1堆·年,冗余设备的交替运行以及故障设备的修复等因素对分析结果具有重要影响;故障树分析中由于缺乏时间因素,对于此类与时序有关的问题,其分析假设过于保守;MC模拟则是一种动态的计算方法,可以充分描述系统运行的动态过程,所得结果与实际核电厂运行的统计值更为接近。

添加纳米MgO对交联聚乙烯中直流接地电树枝的影响

对交联聚乙烯(cross-linked polyethylene,XLPE)材料与质量分数为0.5%的MgO/XLPE纳米复合材料分别进行了直流接地电树枝实验与基于电声脉冲法的空间电荷测量。电树枝实验表明,正极性下MgO/XLPE纳米复合材料表现出更高的50%电树枝引发电压;空间电荷测量结果表明XLPE中有更多同极性电荷注入,说明纳米颗粒的添加阻碍了针尖处同极性电荷的注入与抽出,进而阻碍了电树枝引发。正极性下MgO/XLPE纳米复合材料表现出更小的平均电树枝长度与宽度,这是由于高场强区产生的载流子与纳米颗粒发生碰撞,导致电树枝生长较慢。此外,正极性下MgO/XLPE纳米复合材料中平均电树枝长宽比随电压升高下降更快,这是由于电树枝无法穿透纳米颗粒,只能从其表面绕过,导致了电树枝通道方向的改变与细小分枝的产生。

热老化时间对硅橡胶电树枝起始特性的影响

电缆系统长期运行在高温下会对新型超高压预制式电缆附件主绝缘材料硅橡胶(SIR)的性能产生影响。针对电缆长期最高运行温度(90℃)下热老化时间对硅橡胶材料电树枝老化特性的影响展开试验研究,测定90℃温度场下老化1 000 h对硅橡胶材料电树枝老化特性的影响规律,并进行理论分析。试验结果表明,90℃热老化作用下,硅橡胶随着老化时间的增加,起树电压出现先增再减的趋势。硅橡胶电树枝形态与老化时间密切相关,老化过程中树枝状比例很低,随着老化时间增加,丛状树枝比例先增再减,松状比例先减再增。另外,通过对最大放电量的测试可以发现,最大放电量的变化随时间先减再增。结合差热分析、平衡溶胀等试验对试验结果进行分析讨论后认为,90℃下硅橡胶交联网络破坏是硅橡胶起树电压大幅下降,电树枝形态改变的重要原因。运行温度下的热老化对硅橡胶的性能产生了严重的影响,需要引起重视。

基于Kinect相机的苹果树三维点云配准

为建立具有真实彩色信息的果树三维点云形态结构模型,用Kinect相机获取不同视角下果树的原始三维点云,针对传统最近点迭代算法对待配准点云的空间位置要求苛刻的问题,提出了改进的点云配准算法。首先通过归一化对齐径向特征算法搜寻点云关键点,并使用快速点特征直方图描述子计算关键点处的特征向量。然后根据求得的特征向量估计2片点云关键点之间的空间映射关系,再基于随机抽样一致性算法提纯映射关系并完成点云的初始配准。最后利用最近点迭代算法完成点云的精确配准。实验结果表明,通过在最近点迭代算法前增加点云初始配准算法,有效地提高了点云配准的准确性和稳定性,能够对任意初始位置的2片点云进行准确匹配,平均配准误差为0.7 cm。