闪电探测站点布局优化方法研究

针对闪电探测站点布局受地理条件制约的问题,提出基于布谷鸟搜索算法的站点布局优化方法。以站点坐标为自变量、站点位置范围为约束条件、目标区域内闪电平均定位误差最小为准则,确定闪电定位优化布站的目标函数,建立闪电定位布站最优化模型。实验表明,布谷鸟搜索算法优化布站后的目标区域平均定位误差为0.432 km,相比传统“Y”形、“T”形布站下的目标区域平均定位误差分别减小了17.7%和23.1%。

考虑能耗指标的双层自动化立体仓储系统布局研究

为解决仓储系统运行过程中能源消耗过大的问题,针对双层自动化立体仓库进行了能耗分析,建立了双层仓储系统存储、检索任务时间模型以及考虑物品自重的穿梭车(提升机、电梯)运动能耗模型,并利用仿真实验研究了仓库中自动小车及提升机的速度、加速度,货架布局对于仓库运行能耗、吞吐量的关系和影响。实验结果显示增加穿梭车速度、加速度都会提升系统吞吐量,速度对吞吐量的提升更大;增加电梯加速度、速度会适当降低能耗。达到吞吐量500条件下,新的系统布局可以降低20%左右的能耗并提升2.7%的吞吐量,帮助物流企业建立更加合理的仓库布局设计,从而减少存储和检索过程中的能源消耗。

基于基底剪力降低率的消能减震设计

为解决在实际地震中难以对粘滞阻尼器附加有效阻尼比取值问题,优化粘滞阻尼器的实际应用,引入基底剪力降低率这一概念,并以结构的基底剪力降低20%为目标,设计了粘滞阻尼器布置方案,运用ETABS有限元软件对其进行动力时程分析,并以墙式连接为例,探究了粘滞阻尼器布设点如何影响消能减震效果。结果表明:在多遇地震下,通过在x向、y向布设粘滞阻尼器,可提供给结构附加阻尼比,分别为6.75%和6.72%,并满足了消能减震设计的预期目标;在罕遇地震下,建筑结构的最大层间位移角、层间侧移、层间剪力均未超出规范限值;粘滞阻尼器连接墙布设点从柱端向跨中位置变化时,附加阻尼比与其间距成正比。因此,将结构基底剪力减少20%,计算所需的附加阻尼比的消能减震设计方法,能够确保结构在罕遇地震情况下具备符合规范要求的消能减震效果。

阀门内漏声发射检测传感器布局的试验研究

为研究传感器布局对阀门内漏声发射检测效果的影响,搭建了阀门内漏声发射检测试验平台。将三只相同参数的声发射传感器分别安装在阀门上游、本体和下游,并在不同的泄漏率工况下同时采集泄漏声发射信号。采用小波包分解重构、提取信号平均能量均方根(RMS)和线性拟合等方法,对采集信号进行特征提取分析。提取结果表明,三个位置传感器输出信号幅值随泄漏率的变化均接近线性关系。其中:安装在阀门下游处的声发射传感器输出信号能量更加集中,且幅值随泄漏率变化的线性度最好;安装在阀门上游处的声发射传感器输出信号幅值随泄漏率变化的线性度最差。在已有研究基础上,通过试验对比阀门上游、本体和下游传感器所测数据。试验结果表明,将传感器安装在下游靠近阀门处,可有效提高阀门内漏率声发射检测精度,并为预估阀门剩余寿命提供依据。

智能监测系统在暗挖下穿既有地铁车站中的应用

【目的】为了保障暗挖下穿施工时既有运营地铁车站的结构安全,需要对新建7号线中胜站暗挖下穿既有10号线中胜站的监测点位布设及实时监测技术进行研究。【方法】在同结构同断面所布设的监测点使用不同的技术设备进行监测,对比监测数据精度和数据提供及时性,分析既有车站整体结构不同位置沉降监测点的布设方式,以及智能监测系统实时监测技术设备的采集、传输、储存与管理数据的能力。【结果】研究结果表明,车站虽为整体结构,但不同位置沉降变化量存在差异,智能监测系统较好地实现了测量机器人与静力水准仪数据的整合,能确保暗挖下穿项目实时监测数据的分析与传输。【结论】本研究将智能监测系统运用到地铁暗挖下穿项目的地铁保护监测中,为以后暗挖下穿项目提供参考。

Wi-Fi RTT/RSS混合定位CRLB推导与最优节点布局设计

基于精细时间测量协议(FTM)的Wi-Fi RTT定位是目前领域内的研究热点,但其定位算法性能的评估手段较为单一且缺乏理论基础,Wi-Fi接入点(AP)布局对于定位精度的影响也尚未深入研究。本文以智能手机Wi-Fi FTM为研究对象,推导了基于Wi-Fi RTT/RSS混合定位方法的克拉美罗下界(CRLB),阐明了单一定位与混合定位方法CRLB的理论关系,为算法性能评估确立了理论依据;研究了Wi-Fi AP布局对RTT/RSS混合定位精度的影响,以增强遗传算法(EGA)和CRLB为基础,设计了Wi-Fi RTT/RSS混合定位的最优节点布局方案。研究表明,Wi-Fi RSS/RTT混合定位可作为高效的FTM定位方法,提出的基于EGA和CRLB的最优节点布局方法能快速给出定位区域内的最优AP布局方案。试验结果表明,在最优节点布局下(7个Wi-Fi节点),Wi-Fi RSS、RTT和RSS/RTT混合定位在本文试验环境的理论精度分别为0.92、1.07和0.61 m。研究结果可为Wi-Fi FTM定位算法性能评估提供理论支持,也能为合理布设Wi-Fi节点、减少定位成本投入提供可行方案。

海战场环境下的多站时差定位技术研究

首先对多站时差定位技术进行了理论分析,然后根据海战场环境下的作战情景对多站时差定位系统的布站方式及定位精度进行了仿真。最后,结合工程应用中的实际情况,利用干涉仪测向系统的到达角测量结果对Chan算法的模糊解进行了优化,定位精度能够达到预期目标。

BRB加固对高层砼框-剪结构减震影响

根据防屈曲耗能支撑的工作原理与力学性能,进行既有高层框-剪结构布置防屈曲耗能支撑研究.以BRB承担层剪力占比为设计依据,使用SAP2000结构非线性有限元软件研究了单斜式和倒V式两种不同布置形式下,各3种竖向不同楼层布置方案结构动力时程响应、BRB耗能占比、剪力墙应力分布等特点.分析表明:在结构下部布置防屈曲耗能支撑具有减震作用;罕遇地震作用下,结构下部布置防屈曲耗能支撑不仅能够承担较大耗能,也对结构峰值响应下的剪力墙应力的减幅最大,该布置方案可为高层框-剪结构布置防屈曲耗能支撑的工程实践提供参考.

基于充电选择行为的充电设施布局研究

针对目前电动汽车与充电基础设施发展不协调、公共充电设施利用率低等问题,提出了一种基于充电选择行为的充电设施布局方法。考虑了电动汽车用户出行中的充电选择行为对充电设施布局的影响,构建了充电选择行为模型,并将该模型应用到充电需求预测。在研究充电选择行为和充电需求的基础上,构建了以总出行时间最小化为目标函数的充电设施布局模型,同时考虑充电选择行为与充电设施布局的互馈作用。将所构建的模型应用到Nguyen-Dupuis测试网络,验证所提出模型的有效性,结果表明考虑互馈作用的充电设施布局能降低用户出行过程中的总出行时间,可提高用户充电的便利性。

基于经济效益评价的页岩油水平井加密调整参数优化--以鄂尔多斯盆地XAB油田长7页岩油藏为例

鄂尔多斯盆地XAB油田位于陕西省定边县境内,主要目的层为上三叠统延长组长7段,长7页岩油藏储层致密,且广泛发育高角度天然裂缝。该页岩油藏自2011年以来采用水平井滚动建产和开发,存在采出程度低和采油速度低的问题。近年来,为探索页岩油高效开发方式,在水平井开发区开展井间加密调整试验,取得较好的增油效果。根据前期加密调整试验认识,在充分考虑研究区天然裂缝特征的基础上,建立“基质—裂缝”双重介质数值模型,对不同生产年限的水平井开发区开展加密调整参数优化研究,研究的主要参数为加密时机、布缝方式、水平井井距和水力裂缝半长。共设计76套加密调整方案,模拟计算评价期内各方案累计产油量,利用财务现金流方法,计算不同方案的财务净现值率并排序优选出具有经济效益的方案。研究结果表明:(1)随着水平井区生产年限的延长,在水平井井间进行加密的效果会减弱。(2)水平井交错布缝方式要优于对称布缝方式。(3)不同加密时机条件下,最优加密调整参数也不相同:加密时机为2~10年时,最优加密井距为260m,最优水力裂缝半长为140~180m。以此为依据,对XAB油田长7页岩油藏水平井开发区开展水平井加密调整设计,加密调整后,采收率和净现值率预计分别提升1.05%和0.013,在有效改善页岩油开发效果的同时获得了良好经济效益。

岸基GPS-R水面高反演测站时空布局优化

岸基GPS-R反演水面高度的精度、可用性及可靠性,与测站可见卫星落入指定水域方位、入射角度、有效弧段长度与数量密切相关。为提高反演点位的观测效率,本文综合考虑第一菲涅尔区、测站与水系方位关系及不同水系类型入射角区间范围选择等多种因素,提出反演事件的概念,并以此建立岸基GPS-R时空布局优化策略。通过设计仿真试验与实测数据进行验证,结果显示两者具有良好的一致性。但由于现有GPS星座结构导致北半球用户在观测时反演事件分布呈现“北部最多,东西次之”的特点,因此,基于反演事件的优化策略可有效开展测区备选站点评估与选定;同时,根据反演事件可进一步筛选测站最佳时段及其周期变化规律,从而验证了开展测站时空布局优化研究可有效保障岸基GPS-R反演水面高的效率与质量。这对促进GPS-R技术由理论向应用推广,以及充分利用现阶段我国大中型水库大坝、库岸边坡及海岸等周边均布设的GNSS永久观测站开展GPS-R反演水面高度应用,具有重要的参考和使用价值。

基于反应时间的隧道出口预告标志布设研究

针对《公路路线设计规范》(JTG D20-2017)对隧道出口与互通立交间距过短时,互通立交出口预告标志布设位置规定不明确的问题。基于UC-Win/Road软件建立出口预告标志分别布设于公路左侧、右侧和上方的3种仿真场景,并利用自主研发的动态驾驶仿真试验平台,研究3种仿真场景下左、右车道行车时对驾驶员反应时间的影响,最后基于反应时间均值、换道距离理论和驾驶员的视认特性得出预告标志的最佳布设形式和位置。研究结果表明:预告标志位于公路左侧且右车道行车时,驾驶员反应时间最长;预告标志位于公路上方且右车道行车时,驾驶员反应时间最短;驾驶员对预告标志的反应时间与预告标志在道路横断面上的布设位置显著相关;推荐在隧道入口前采用门架式支撑方式布设出口预告标志,且布设位置距隧道入口的距离不小于424~710 m。研究结果可为《公路路线设计规范》具体实施提供参考,对保障交通安全具有重要意义。

基于BOTDA的混凝土结构裂缝识别试验研究及工程应用

为了研究BOTDA光纤传感技术用于混凝土结构裂缝监测的可行性,进行了高强钢筋活性粉末混凝土梁加载试验和公路隧道衬砌裂缝现场监测试验。通过在高强钢筋活性粉末混凝土梁的表面和内部同时布设分布式光纤,使用千斤顶施加多级荷载,获得了多级荷载作用下混凝土梁表面和内部的应变分布。通过对应变数据的分析,了解了混凝土梁从没有裂缝到出现裂缝以及裂缝发展全过程的应变变化规律。混凝土梁加载试验结果说明:基于BOTDA的光纤传感技术可以精准定位混凝土结构裂缝,而且光纤传感技术可以监测混凝土结构裂缝产生,发展全过程,满足全时全域的监测要求。在宜巴高速某隧道现场搭建BOTDA分布式光纤隧道衬砌裂缝监测系统,分析监测数据和现场实地勘察结果也验证了该系统用于监测裂缝产生,发展全过程的可行性。结果表明:裂缝产生的地方应变变化较大,应变差可达到800με以上,而且产生裂缝区域的应变差与没有产生裂缝区域的应变差相差较大,从应变差分布图中可以很明显地识别,建议后期将要建设的隧道衬砌的裂缝监测系统报警阈值设定为800με,若应变差超过800με,监测系统应进行报警,养护人员需要到现场进行查看并判断是否需要进行养护。

低弗劳德数梯形墩-悬栅消力池水力特性

针对大单宽流量、低弗劳德数消力池内消能问题,通过物理模型试验方法,对比分析消力池内加设梯形墩和悬栅消能工后水力特性和消能效果,优化梯形墩-悬栅消力池布置形式。结果表明:在低弗劳德数水流条件下,梯形墩-悬栅联合消能工断面水深分布均匀,消力池底板沿程压力分布梯度和时均压力分布系数波动幅度较小,整体稳定性较优;动能修正系数基本保持在1<α<2的范围内,可有效改善入池断面流速分布;消能率由传统消力池的52.25%、70.37%、75.89%分别提升至56.74%、75.95%、79.22%;梯形墩-悬栅消力池内悬栅单排等间距、高度与尾坎同高布置时,梯形墩呈双排交错形式布置在距池首0.35L左右处对于整体流态改善明显,消力池出口流速可降至0.4 m/s,消能率提高至59.63%、76.12%、79.37%,研究结果可为同类工程的底流消能问题提供一种新思路。

混行交通流下单交叉口车道布设和信号配时

为提高道路交叉口在自动驾驶车辆和常规驾驶车辆混行交通流环境下的通行能力,在交叉口设置自动驾驶专用车道、常规驾驶专用车道以及混合驾驶车道,基于车道布设和信号配时,以交叉口通行能力最大化为目标,建立优化模型,并对其进行求解。研究结果表明:该模型通过设置相应的车道及信号配时,能有效地提高交叉口的通行能力。该研究还对交通流量中自动驾驶车辆所占比例、自动驾驶专用道的车头时距及常规驾驶专用道的车头时距进行了敏感度分析,这些结果也表明该模型能适用于多种不同的交通状况。该研究可为类似混行交通流下单交叉口的车道布设与信号配时提供参考。

基于性能的不规则框架结构减震优化设计

以L形不规则框架结构为例,提出基于性能布置粘滞阻尼器进行消能减震设计。绘制了减震性能曲线,对不规则框架结构楼层平面不同位置所需粘滞阻尼器的参数进行优化分配,并对其减震效果进行分析。结果表明:基于性能的减震设计经过优化布置后,减震效果较未优化布置增强了3%左右,在设防地震和罕遇地震作用下,结构层间位移角、层间剪力均可得到有效降低且被控制在预期目标值内。

基于压缩感知的空间场传感网络优化方法研究

为解决现有空间场传感网络中的传感节点密集、数据冗余和监测响应慢等问题,实现对空间场信息的实时监测,将压缩感知技术引入空间场传感网络优化中。本文提出了对历史数据进行学习的自适应稀疏正交字典的建立方法,通过对稀疏字典的分析改进了传统观测矩阵的建立方法,实现了空间场传感节点布局的最优化;通过聚类方法分析观测数据在字典上的投影系数,获得了空间场正常工作情况下的分布状态曲线,实现了对异常故障点的精准识别。最后,对二源温度场数据进行实验验证,结果表明本文所提出的压缩感知技术可以在完整保留温度场分布特征的前提下,有效降低感知数据的密集程度,并利用稀疏采样的数据,实现对温度场的实时监测和故障识别。该研究对温度场中传感节点高效布置给出了科学指导,避免了空间密集采样的资源浪费,同时也为如何在空间场采样数据欠缺的情况下,精确获取完整的温度场分布提供了新的技术思路。

广西甘蔗生产布局变动及影响因素分析

甘蔗是广西主要的经济作物,优化生产布局对广西甘蔗产业发展具有深远影响。综合采用生产集中度指数、集中度系数及空间自相关方法对广西2011—2020年甘蔗生产布局时空变动特征进行分析,并通过构建固定效应模型对其影响因素进行实证研究。结果显示:广西甘蔗生产布局进一步向桂西南和桂中地区集中,桂西北及桂东南逐渐退出甘蔗主产区;机械化水平是广西甘蔗生产布局变动的主要驱动因素,农业种植结构、市场化程度对其影响较弱,农地设施、道路交通条件则阻碍了广西甘蔗生产集中布局。

基于时空图的天基网络拓扑动态可视化

如何对天基网络的动态拓扑结构进行可视化展示,是当前天基网络研究中的热点问题。以时空图概念建立基于空间变化的连接关系模型,并利用空间变化事件作为时空图转换的关键节点,建立起针对天基网络的动态演化过程的时空变化模型。通过分析天基网络的稳定状态和过渡状态,提出分阶段动画转换策略和动画布局稳定性策略。并对天基信息网拓扑模型进行布局分析,精确地描述拓扑的动态性,验证了可视化布局方法适用于实现天基网络拓扑结构的动态、稳定的展示。

基于空轨方式的天津港集装箱铁水联运方案研究

相较于铁路延伸进港,基于空轨方式运输集装箱具有占地少、对港口布局影响小、运输组织灵活等优点,且无人驾驶与目前码头全自动化发展方向相匹配,但铁路方面尚缺乏对基于此种制式的铁水联运系统方案进行研究,需探讨天津港铁路集装箱站和港口间通过空轨换装、运输集装箱,解决“铁路延伸进港”联运难题。通过搜集该制式的国内车辆相关参数,确定线路主要技术标准;调研天津新港北铁路集装箱中心站及东疆港现状和规划,确定集装箱换装运量;根据换装机械和工艺,确定铁路端龙门吊(或集卡)及码头端自动导向运输车(或集卡)与空轨之间换装流程;分析各个动作换装作业时间,确定每列空轨停站时间,进而配置空轨场站装卸线数量。最后,确定空轨在铁路车站和港口码头的布置方案,并从工程投资、占地面积、换装复杂性、运输效率与灵活性等方面综合分析比选,提出方案推荐意见。