基于改进GWO-LightGBM的磨煤机故障预警方法研究

为提高燃煤电厂磨煤机运维效率、降低运维成本,对磨煤机故障预警进行了研究。创新性地提出一种基于改进灰狼优化(GWO)算法的轻量级梯度提升机(LightGBM)故障预警方法。通过建立LightGBM轴承温度预测模型获取磨煤机轴承温度阈值,并引入改进GWO算法优化模型超参数,以提高算法效率和性能。试验结果表明,改进GWO-LightGBM算法相比支持向量机(SVM)等传统算法具有更高的精度和更优的泛化能力。通过实际故障案例证明,该方法能够提前2 h对磨煤机进行早期故障预警。该方法对燃煤电厂磨煤机安全运维具有指导意义。

基于HSV空间的煤矿井下低光照图像增强方法

针对煤矿井下采集到的图像对比度低、光照不均和细节信息弱等问题,提出一种基于色相-饱和度-明度(Hue-Saturation-Value,HSV)颜色空间的煤矿井下低光照图像增强方法。该方法基于图像的HSV空间,通过对低光照图像的亮度通道V通道的主要结构和边缘细节分别进行对比度增强,这样可以更好地抑制图像细节丢失,同时可以较好地再现原图中的轮廓和纹理细节。首先,将输入的煤矿井下低光照图像转换到HSV空间,利用相对全变分滤波(RTV)与改进的边窗滤波(SWF),分别对提取的V通道图像进行主要结构提取和轮廓边缘保留,对其非线性灰度拉伸后利用主成分分析融合技术(PCA)重构V通道图像,即融合V通道图像的主要结构和精细结构,最后合成图像,完成图像增强。通过实验验证,提出的基于HSV空间的煤矿井下低光照图像增强方法,在色彩和边缘模糊处理等方面表现良好,在煤矿井下工作面等环境中,对图像进行定量和定性实验,结果表明,与6种方法相比,增强图像的对比度、自然度和图像细节方面表现更好。

PET/纳米SiO_(2)复合材料发泡行为和光学性能

为研究纳米二氧化硅(SiO_(2))和基体黏度对聚对苯二甲酸乙二酯(PET)复合材料发泡行为和光学性能的影响,选择两种不同黏度的PET为基体(PET2比PET1黏度高),与不同质量分数的SiO_(2)复合制备PET/SiO_(2)复合材料,然后利用CO_(2)釜压发泡制备PET/SiO_(2)复合发泡材料。首先,利用扫描电子显微镜(SEM)研究了SiO_(2)和基体黏度对PET/SiO_(2)复合发泡材料泡孔结构的影响;其次,研究了SiO_(2)和基体黏度对PET/SiO_(2)复合材料发泡温度窗口的影响;最后,研究了SiO_(2)和基体黏度对PET/SiO_(2)复合发泡材料光反射性能的影响。结果显示,随着SiO_(2)含量增加,PET/SiO_(2)发泡材料泡孔尺寸变小,泡孔密度变大。相较于PET1/SiO_(2)体系,PET2/SiO_(2)体系的泡孔尺寸更小,泡孔密度更大。随着SiO_(2)含量增加,PET/SiO_(2)体系发泡温度上限先升高后降低,发泡温度窗口呈现出先变宽后变窄的趋势,PET2/SiO_(2)体系具有更高的适合发泡的上限和下限温度。随着SiO_(2)添加量提高,PET/SiO_(2)发泡材料表现出逐渐升高的光反射率,PET2/SiO_(2)体系的光反射率更高。

江南天窗的“绿意”及其现代转化

天窗作为建筑屋顶的开口,在建筑造型、空间拓展、环境调控和文化指向等方面扮演着重要角色。江南地区建筑天窗独具特色,主要类型为传统民居的“亮瓦”、近现代建筑的老虎窗和工业建筑遗存的矩形天窗,体现低碳化使用、适度调控的被动式绿色理念。天窗促进建筑空间自然采光、自然通风以及空间拓展,这三者构成天窗绿意内核。立足天窗绿意,阐述其现代转化的适应性机理,并结合实践案例,探索天窗在既有建筑更新中的现代转化路径。

基于光热性能的西向锯齿窗优化策略研究

西向房间因太阳辐射较大,不仅易产生室内眩光,且会升高室内温度,导致室内光热环境缺乏舒适性。通过案例分析得出锯齿窗是解决西向房间常见的设计策略,采用绿建斯维尔分析其采光和能耗,其中采光指标选取sDA和眩光指数(DGI)作为评估指标,能耗评估选取制冷能耗EUI作为评价指标。本研究主要进行两方面研究,一方面利用正交试验进行锯齿窗的光热敏感度分析得出窗台高度对s DA,眩光DGI和制冷能耗的影响均较低,而锯齿窗的转折角度对3个评价指标均有较高影响;另一方面发现单一锯齿窗能有效改善光环境,但对能耗优势不明显;最终通过组合窗的优化策略使光环境和制冷能耗均得到较大改善。

视觉注意模型的低照度图像感兴趣区域检测

针对低照度图像质量较低导致的检测困难问题,提出一种基于视觉注意模型的低照度图像感兴趣区域检测方法。将图像由RGB色彩空间转换至HSV色彩空间,通过NSST获取图像的多个高通子带和一个低通子带;在高通子带中利用自适应阈值去噪法去噪V分量,在低通子带中采用多尺度Retinex增强V分量,再修正增强后图像S分量,将处理后图像转换回RGB色彩空间;依据视觉注意模型分别获取图像亮度显著值、色彩显著值和方向显著值,联合构建图像像素点特征向量,采用过渡滑动窗贝叶斯方法实现图像感兴趣区域检测。实验结果表明,所提方法的预处理效果更理想、错分率和误分率更低。

管壁温度对氟化镁窗氘灯光稳定度的影响研究

氟化镁窗氘灯能提供115~400 nm的真空紫外和紫外波段的辐射,具有辐亮度高、光谱宽、尺寸小等优势,在真空紫外标准光源、有害气体检测、半导体检测等领域有重要应用。管壁温度是影响国产氟化镁窗氘灯紫外光稳定度的重要因素。本文定量分析了工作温度对光稳定度的影响,实验证实氘灯光输出稳定度最优的工作温度范围为118℃~130℃。设计了一种内外双层的流体散热灯具,通过气冷和水冷两种散热方式均能实现氘灯在最佳管壁温度区间内工作,优化后氘灯的紫外辐照度稳定度<0.37%。

2012款奇瑞A3汽车故障诊断与排除

汽车作为一种重要的生产工具和交通工具,越来越广地进入了人们的生活。当今我国汽车工业的发展速度惊人,中国已成为一个汽车消费大国,培育健康有序的汽车市场,提升汽车行业服务品质已经显得刻不容缓。在今天经济全球化和信息化迅猛发展的时代,企业间的竞争更激烈,将与国外汽车企业巨头争夺国内汽车市场,而由于技术、体制、机制上因素,我国汽车企业普遍缺乏品牌竞争力。汽车不断地涌入老百姓家庭,汽车不再是单一的生产工具而成为现代生活的必用品。时代在进步,技术在创新。随着汽车保有量不断上升,汽车维修人员必须深入掌握汽车各个电气组成模块的结构、工作原理、故障特点及诊断排除方法,只有这样才能适应当今时代的要求,从而保证快速准确的排除故障。文章以2012款奇瑞A3轿车为例,分析CAN总线、车窗系统、ABS系统,并结合真实的故障案例,诊断分析出故障原因及排除方法。

结合长短期混合特征的均衡风缸控制系统健康状态评估方法

制动机均衡风缸控制系统具有部件种类多、退化过程复杂、工况多样等特点,给系统的健康状态评估带来挑战。提出一种结合长期和短期混合特征的健康状态评估方法,通过对均衡风缸系统关键部件进行寿命预测进行健康状态评估。结合系统工作模式切换对部件退化过程的影响提取累积物理动态指标,使用循环神经网络实现部件的长期累积寿命预测;在时间滑窗内提取局部时域和频域特征,表征系统短期波动对老化的影响,利用改进的轻量梯度提升机进行短期寿命预测;通过分段模型平均法进行长期和短期寿命预测结果的融合,得到健康状态评估结果。通过搭建制动机均衡风缸控制系统实验平台,进行加速老化实验,获取全寿命周期老化数据,对提出的混合健康状态评估方法进行仿真,验证所提方法的有效性。

寒冷地区办公建筑外窗设计变量对室内采光及综合能耗影响研究

通过DesignBuilder建立模型,对济南某典型办公楼进行采光及能耗模拟,选择窗墙比、玻璃类型以及外遮阳形式作为外窗设计变量,采光评估使用SDA和ASE作为评估指标,能耗评估采用制冷供暖能耗、人工照明、综合能耗作为评价指标。最终将模拟后的数据结果进行定量分析,得到既可满足节能要求,又可拥有良好室内采光的外窗设计参数;经过模拟计算分析后,优化外窗设计参数为40%窗墙比、双层中空Low-E玻璃以及百叶窗外遮阳,相较于参考建筑,室内光环境提高约25%,节能效果提高约5%,为寒冷地区办公建筑外窗合理设计提供了一定的参考。

星载遥感相机焦面窗口玻璃辐射热差消除设计

应某星载高精密遥感相机的功能指标要求,镜头及焦面探测器工作在不同温度,且存在较大温差,以致焦面探测器窗口玻璃的冷辐射使镜头最后一片透镜的温度梯度、面型参数等发生较大变化,不能满足光学系统成像质量的要求。为消除焦面探测器窗口玻璃的冷辐射对光学系统的影响,提出了一种于焦面探测器窗口玻璃与镜头间增加一层阻隔光窗的设计,用于将焦面窗口玻璃的冷辐射进行阻隔屏蔽,从而使光学系统的成像质量达到要求。经过建模仿真对比,证明文中的设计形式能够消除焦面组件与镜头组件间的辐射热差,提升了相机的成像质量,验证了该设计的正确性与合理性,为星载高精密相机消除部组件间的辐射热差设计起到了一定的指导作用。

B/KNO_(3)激光点火器装药参数与点火性能研究

为了探索硼/硝酸钾(B/KNO_(3))激光点火器的装药参数对其点火性能的影响,设计了光窗式B/KNO_(3)激光点火器并搭建了激光点火系统,试验研究了硝酸钾粒径、硼与硝酸钾配比、添加粘结剂种类与质量分数、B/KNO_(3)装药密度及输入端密封性等因素对其发火功率和点火延迟时间的影响。结果表明:硝酸钾粒径为2~12μm、wB∶wKNO_(3)为3∶7、添加3%的酚醛树脂、装药密度为1.6g·cm^(-3)的B/KNO_(3)激光点火器的点火性能最佳,其发火功率和点火延迟时间分别为4.52 W和160 ms;对B/KNO_(3)激光点火器进行密封设计可进一步增强其点火性能,其发火功率和点火延迟时间分别为4.24 W和120 ms。

吉林东部天然林林下光质分布特征

天然林林下光质对乔木幼苗以及灌草的组成与更新具有重要的生态学意义。但目前对于林下光质的研究仍然有限。以吉林东部地区天然林为例,通过调查乔木数据和林下光质数据,基于移动窗口法分析不同空间尺度森林冠层结构与林下光质的关系。结果表明:不同林型下红光光子通量密度(R)与蓝光光子通量密度(B)存在差异。其中沙松-千金榆-花楷槭混交林林下蓝光光子通量密度最小,而沙松-紫椴-臭冷杉混交林和长白落叶松纯林林下最大。随着尺度的增大,天然林乔木胸高断面积与R/PFD(红光/光子通量密度比值)和B/PFD(蓝光/光子通量密度比值)的比值呈显著正相关(P<0.05)。并且随着尺度的增加,相关系数总体逐渐增大,在35m处达到峰值。在此基础上在南向、东向和西向各延伸10m时呈现显著正相关(P<0.05)。在该尺度下分析优势树种对林下R/PFD和B/PFD比值的影响时发现:R/PFD与B/PFD比值随着针叶林胸高断面积的增加而增加。相对于阔叶林来说,多数林型针叶林下的冠层结构与林下R/PFD和B/PFD比值之间显著正相关(P<0.05)。在不同树种下,乔木冠层结构对R/PFD和B/PFD比值的影响不同。总体而言,冠层结构在尺度以及树种组成上存在的差异能在一定程度上影响林下R/PFD和B/PFD比值的分布。本研究结果将有助于我们了解冠层结构对林下光质分布的影响机制,从而为天然林的更新、演替、恢复以及合理经营提供理论依据。

中红外空芯光纤技术现状与发展趋势(特邀)

中红外光纤作为中红外领域的重要器件,在中红外激光产生与传输、生物医学检测、环境检测等领域有着重要应用。然而中红外光纤长期存在制备困难、制备材料化学稳定性差等问题,限制了其发展。与实芯光纤相比,空芯光纤通过构建包层微结构将光波限制在空气中传输,可以大幅降低光纤光学性能对制备材料的依赖,从而为光波传输提供一个低损耗、低色散、低延迟、低非线性、高损伤阈值的理想传输通道,这为中红外光纤的发展拓宽了道路。文中从光纤结构、拉制方式、材料吸收、传输性能等方面分析了石英基和软玻璃基中红外空芯光纤的发展历程、研究现状和应用前景。并通过理论仿真分析了石英基单圈结构和嵌套管结构反谐振空芯光纤吸收损耗、限制损耗与纤芯、壁厚、波长之间的关系,为低损耗中红外反谐振空芯光纤的制备和应用提供了理论指引。

动态光散射双峰粒度反演中相关函数拟合窗口的优化选择

利用双峰颗粒样品相关函数的相对衰减特性,提出基于衰减特性的长延时相关函数相继提取法。该方法分别定义小颗粒相关函数拟合窗口的起始点,间隔点和大颗粒相关函数拟合窗口的终止点。首先,将间隔点定义为相对衰减特性极小值对应的延迟时间;其次,以间隔点为界,根据相对衰减特性图纵坐标最大值与其他纵坐标值的比例关系,确定小颗粒相关函数拟合窗口的起始点与大颗粒相关函数拟合窗口的终止点。以此三个参考点作为相关函数拟合窗口的选取准则,对拟合窗口进行优化选择,减小窗口选择的盲目性,从而提高粒度反演结果的准确性。模拟数据与实验数据表明,改进的优化算法反演结果显著降低了颗粒粒径相对误差、峰值位置相对误差以及相关函数均方根误差,提出的基于衰减特性的长延时相关函数相继提取法优于传统长延时相关函数相关提取法。

PET/SiO_(2)复合材料的发泡温度窗口研究

为研究纳米二氧化硅(SiO_(2))对聚对苯二甲酸乙二酯(PET)复合材料发泡温度窗口的影响规律,制备了不同SiO_(2)含量的PET复合材料,并以二氧化碳为发泡剂,利用釜压发泡制备了PET/SiO_(2)复合发泡材料。然后,利用扫描电子显微镜研究了在不同温度下制备的PET/SiO_(2)复合发泡材料的泡孔结构,并统计和计算出泡孔尺寸、泡孔密度和膨胀倍率,再结合泡孔结构和膨胀倍率,界定出不同SiO_(2)含量的PET复合材料发泡温度的上下限,并得出发泡温度窗口,还研究了PET/SiO_(2)复合发泡材料的光反射率。结果发现,SiO_(2)对PET复合材料具有显著的气泡异相成核作用,随着SiO_(2)添加量的增加,泡孔尺寸减小、泡孔密度增大、膨胀倍率先增大后减小;发泡温度上限先升高后降低、下限升高,使得发泡温度窗口先变宽后变窄,这与SiO_(2)的气泡异相成核作用、对膨胀倍率的调节作用及对基体黏弹性的影响密切相关。随着SiO_(2)添加量的增加,PET复合发泡材料的光反射率逐渐增大,这归因于泡孔尺寸逐渐减小、泡孔密度逐渐增大更有利于光的反射。

夏热冬暖地区办公建筑窗墙比对照明能耗和空调能耗影响分析

窗墙比的大小决定了通过外窗进入房间内的可见光、太阳辐射量以及温差传热量的多少,影响着室内自然采光效果及得热量大小,从而影响照明能耗和采暖空调能耗。以广州地区办公建筑为研究对象,采用EnergyPlus软件模拟对比了不同工况下以建筑能耗最低为目标时的最优窗墙比。结果表明,在照明智能控制前提下,窗墙比和建筑能耗的关系相对复杂,要综合考虑房间朝向、进深以及外窗光热性能的影响。对于北向和东向房间,增大窗墙比,有利于降低建筑能耗,建议尽量开大窗;但对于南向和西向房间,不能一味地开大窗,提出了不同房间进深以及外窗性能组合下对应的最佳窗墙比,方便设计师在建筑设计阶段进行组合搭配。

一种结构光组合编码模式和解码算法

为了满足高分辨率的动态三维测量,设计了一种结构光组合编解码模式。将伪随机阵列编码和单幅正弦条纹图案组合形成编码图案。单幅正弦条纹编码图案能够满足高分辨率的三维测量,通过伪随机阵列编码对单幅正弦条纹进行再编码,使得单幅正弦条纹图案能够适用于动态场景下的三维测量。为了确保相位值的准确性,设定编码参数,使得伪随机阵列子窗口中只包含一个完整周期的正弦条纹。组合图案解码算法通过伪随机阵列的窗口识别匹配,再进行窗口内的正弦条纹解码。实验结果表明了上述编解码模式的有效性。

基于天然采光的中小学侧窗形式优化设计策略研究——以夏热地区为例

教学类建筑的室内光环境对学生的身心健康有着较为重要的影响,舒适的光环境在提高学习效率、降低视觉疲劳方面有着积极作用。利用ladybug+honeybee模拟不同窗间墙宽度和侧窗高宽的尺寸工况下教室内的采光环境,研究结果显示,窗间墙尺寸的减小能够局部改善近窗区域易产生眩光的问题,且窗间墙宽度为450 mm时室内采光均匀度最佳;相同窗地比的情况下增加窗扇高度,有利于向走廊侧延伸光舒适区域,以及提高采光均匀度。

重庆地区高校教室近窗区天然采光照度调研分析

近窗区作为学生停留时间最长的区域,受天然光影响最大,对于日光资源匮乏的重庆地区,提升近窗区采光质量可提高教室天然光环境质量,有益学生身心健康,提升学习效率。为改善教室近窗区照度条件,优化教室天然光环境质量,基于CIE标准晴天空与CIE标准阴天空条件,对重庆地区高校教室的天然光照度进行实地测量与分析。根据照度测量值与开窗方式、朝向等教室差异指标的分析,南向教室近窗区照度极大,平均为10000 lx以上,存在眩光问题;北向教室近窗区照度在1000 lx左右,位于合理范围,应着重针对南向教室进行遮阳处理。对于不同开窗方式的教室,在水平遮阳的基础上,应进行针对性设计。横向侧窗教室应采用横向反射板与格栅遮阳结合的方式;竖条窗教室应增加斜向反射板的使用,增大反射面积。此研究希望为重庆高校教室外窗调光构件设计提供参考。