基于实测材料参数的钢筋混凝土矩形柱偏心受压极限承载力计算研究

【目的】为了研究钢筋混凝土矩形柱在偏心受压情况下的极限承载能力。【方法】针对规范上已有的钢筋混凝土矩形截面偏心受压构件计算公式均以等效矩形应力分布图为基础的现象，本研究基于平截面假定，对混凝土压应力分布曲线进行积分并推导新的计算公式，通过MATLAB计算推导公式的理论值与钢筋混凝土矩形柱偏心受压构件试验所得的实测值进行比较。【结果】结果表明：钢筋混凝土矩形柱在偏心受压下，受拉区、受压区破坏现象与理论基本相符，通过推导的公式计算的极限承载力与实测值吻合程度较高。【结论】本研究验证了该推导公式可以对一般钢筋混凝土偏心受压情况下的极限承载力进行计算。     

基于基因表达式编程的煤矿地表变形预测模型的研究与实现

【目的】本研究论述了煤矿地表变形预测的研究现状和基因表达式编程及其算法。【方法】笔者通过C#编程语言进行程序设计，对煤矿地表变形监测原始数据进行预处理，利用某煤矿前20期的变形原始数据来构建基于基因表达式编程（GEP）的煤矿地表变形预测模型，并对最后5期进行预测分析研究。【结果】结果表明，预测模型得出的预测值和实际值相差4～9 mm。【结论】这说明基于GEP的预测模型具有比较高的精度，有较好的可靠性。     

基于B/S的远程物联网实验系统设计与实现

【目的】为了能提高疫情期间高校物联网专业线上实训的教学效果，【方法】本研究采用B/S架构、Java编程语言、React技术栈、MySQL数据库，设计并实现一种远程物联网实验系统。【结果】该系统由系统管理、实验平台、模块数据和试验数据模块组成，实现了导入学生和教师信息、学生在线选择实验设备、配置试验参数、验证试验效果、查看试验数据、教师管理实验等功能。【结论】测试结果表明，该系统运行稳定、操作简单，能有效满足物联网专业进行远程试验的需求，具有一定的实际价值。     

进气迟闭角和气门角面值对压缩比的影响分析

【目的】通过对发动机配气机构的进气迟闭角在低转速时与发动机压缩比的关系进行研究，建立进气迟闭角与发动机压缩比的关系式，为发动机启动缸压设计开发提供理论支持。【方法】本研究对发动机有效压缩比与曲轴转角及气门角面值的关系式进行推导，采用平均角面值占比结合曲轴转角来计算发动机低转速有效压缩比的方法，并通过试验来验证该公式的正确性。【结果】本研究建立的迟闭角与发动机压缩比关系式，为发动机研究人员提供启动缸压设计的基本计算方法。【结论】通过计算并结合试验得出，发动机在低转速时，用进气平均流通面积和进气迟闭角联立来求解发动机的有效压缩比，所得的结果与实际压缩比相符。     

稻田水分监测无线传感器设计

【目的】为解决现有传感器存在的成本高、通信距离短等问题,设计出一款基于STM32微控制器和LoRa无线通信技术的稻田水分监测无线传感器,该传感器被广泛应用于对农田的监测中。【方法】该传感器由无线通信模块、土壤水分测量模块及水位识别模块组成。采用低频电容法对土壤中的水分进行测量,并将测量得到的信息通过LoRa通信模块进行远距离传输。该传感器整体由太阳能转换模块进行供电,太阳能转换模块采用MPPT节能技术。【结果】使用该传感器对土壤水分进行测试,结果表明,稻田土壤的含水量与输出的电压大致呈线性关系。水位识别测试结果表明,水位识别传感器对水位变化较为敏感,具有良好的线性关系。【结论】该传感器实现了对土壤水分信息的准确采集和数据的稳定传输,并具有较长的续航时间,可实现对稻田水分的实时监测和远程管理。下一步将考虑传感器在复杂环境中的稳定性及对其他农作物的适用性。     

基于摄影测量的多瓣液压抓斗运动监测系统设计及应用分析

【目的】多瓣液压抓斗是散货起重设备的核心附加属具。由于实际工况下的现场环境通常较为恶劣,为保证生产安全,提高工作效率,需要对其运动状态进行实时监测。【方法】基于双目视觉测量原理,设计了一种基于摄影测量的多瓣液压抓斗运动监测系统,通过对抓斗运动特征点位置的在线测量,获取液压杆的位移量和抓瓣的转动角度,从而实现对抓斗运动状态的实时监测。【结果】试验结果显示,针对不同特征点测量所计算出的运动状态参数具有较好的一致性,部分标志点被遮挡时能够保证测量过程不中断。【结论】所设计的多瓣液压抓斗运动监测系统能够对颚板的运动状态进行实时监测,满足复杂工况下的现场应用需求。     

基于OneNET平台的农业大棚环境监测系统

【目的】在种植聊河“特早熟”黄花菜过程中，因对生长环境参数的把控不精确，导致作物产量低等问题，提出解决该问题的技术方案。【方法】搭建基于Arduino的、以中国移动OneNET物联网云平台为终端调配中心、通过WiFi模块进行通信连接的农业大棚环境监测系统。【结果】该系统已成功应用于聊河黄花菜植基地，结果表明，该系统可对农业大棚中的温湿度、光照强度、二氧化碳浓度等环境参数进行实时监测和上传，并对异常数据进行报警，提醒农户及时对生长环境进行调控。【结论】该系统操作简单，运行稳定，开放式云平台的应用能减少服务器架设，降低开发成本，有效满足农户需求，具有良好的应用前景。     

基于长短时记忆网络的恒温水浴锅温度模型预测

【目的】由于恒温水浴锅温度系统存在强非线性及大滞后性,本研究提出一种基于长短时记忆网络的恒温水浴锅温度模型预测方法。【方法】首先,对采集到的数据进行标准化处理,寻找长短时记忆网络的最优结构及超参数,用来拟合出最佳的数据映射特征,并构建恒温水浴锅温度的动态数学模型。其次,通过模型对未来一段时间内的温度趋势进行预测。最后,使用本研究提出的方法与最小二乘法所预测的结果进行对比分析。【结果】本研究所提方法构建的模型的拟合度达到了98.2%,预测结果的MSE及MAE比最小二乘法模型分别降低了4.616、0.823。【结论】本研究所提方法具有更高的预测精度,对提高恒温水浴锅的生产效率及控制精度具有重要意义。     

换热站电动调节阀在智慧供热条件下的应用

【目的】介绍智慧供热系统额主要构成、任务与目标及电动调节阀在智慧供热系统中的作用原理。【方法】以丰宁县县城供热项目为例，基于13个供热站出现的具体故障，重新计算一次侧口径和流量需要，基于计算结果来安装相应口径的电动调节阀。【结果】换热站电动调节阀经过改造，彻底解决了电动调节阀在智慧供热系统运行情况中存在的调节故障及用户供热体验不佳的问题，实现超计划供热。【结论】本研究对智慧供热系统中电动阀门的改造与应用推广有着重要意义。     

基于故障树分析方法的海底管汇风险评估与可靠性分析

【目的】海底石油生产设施在特定条件下可能面临极端或意外事件（如石油泄漏）,相关的工程设计和科学研究面临诸多挑战。应用风险评估和可靠性研究,分析工程应用中管汇存在的缺陷,以有效地提高海底管汇系统的可靠性和使用寿命。【方法】针对海底管汇生产过程中存在的风险因素进行定性和定量分析,并基于故障树分析（Fault Tree Analysis,FTA）方法和可靠性分析模型确定系统薄弱环节/风险点。【结果】生产系统中较为复杂模块的可靠性下降较快,将决定整个系统的稳定性、可靠性、操作性及使用寿命。【结论】管汇系统中,生产系统模块对整个系统的可靠性影响最大。在生产系统模块中,球阀是最薄弱的环节,对顶事件的可靠性影响最大,是管汇系统中的风险点。     

基于GMM-LSTM的车辆切入意图识别研究

【目的】为了能准确识别出他车的切入意图，同时解决由爆发性增长的无标签行车数据所引起的识别模型落地难的问题。【方法】本研究提出一种双层无监督的车辆切入意图识别模型，该模型由聚类模块及意图识别模块组成。聚类模块采用高斯混合模型对基于NGSIM构造的无标签数据集进行聚类分析，并挖掘其内在的数据关系，从而获取切入时不同驾驶行为对应的特征标签。意图识别模块用于识别车辆切入意图，该模块是基于LSTM搭建的。该模块先结合聚类模块来获取特征标签及无标签数据集，构造新的有标签训练集及测试集，然后将其输入到神经网络中进行训练与测试。【结果】该模型在基于真实路况的NGSIM数据集上表现较好，对驾驶意图的识别准确率达到97%，精度较高。【结论】该模型在无标签数据上具有较好的识别能力。     

环网开关设备机械状态在线监测设计

【目的】对配电网系统中环网开关设备机械状态在线监测技术进行研究，满足电力系统设备智能化、数字化功能需求。【方法】分析环网开关设备机械状态在线监测系统设计方案及元器件构成，分析传感元件融合开关，选择非直接嵌入方式感知数据，对适合机械特性监测的传感器规格进行选型设计。【结果】完成适用于环网开关操动机构的传感器选型，实现传感器与本体融合设计。【结论】该融合方案满足环网开关设备传感器测量曲线状态数据需求，为环网开关柜工程设计人员对机械状态在线监测设计提供思路。     

短基线定位在结构物动态变形监测中的应用研究

【目的】验证短基线定位在结构物动态变形监测中的应用效果，为测绘地理信息技术的跨界融合和应用延伸提供科学依据。【方法】通过试验模拟结构物的动态变形情况，采用GNSS接收机观测动态数据，通过TRACK动态定位模块对3个基准站和1个移动站的观测数据进行处理分析。【结果】移动站点位误差X方向为2.2 mm,Y方向为-1.7 mm；基准站最大的点位误差X方向为3.7 mm,Y方向为3.9 mm，移动站和基准站的点位精度误差均满足规范要求。【结论】GNSS短基线测量技术在结构物动态变形监测应用中具有较高的精度，可以更好地解决传统结构物动态变形监测方法速度慢、成本高及自动化程度低等问题。     

锚索预应力损失对某既有公路路堑边坡稳定性的影响研究

【目的】路堑边坡稳定性是影响公路运营安全的重要因素之一,为保证某公路段运营期边坡安全,以某公路路堑边坡为例进行分析。【方法】采用有限元软件GeoStudio中的slope模块,基于极限平衡法计算锚索不同预应力损失率条件下路堑边坡的稳定性,建立预应力损失率与边坡整体稳定性的关系式,结合现场边坡稳定状态调查及锚锁预应力损失率检测结果,综合评价现状条件下公路边坡的稳定性。【结果】研究结果表明,目前该路堑边坡处于基本稳定状态,若预应力损失率达到60%,则可能出现失稳风险。【结论】建议加强监测,并适时进行相关检测,必要时采取相应补强措施。     

基于CEEMD和迁移学习的滚动轴承故障诊断研究

【目的】在实际生产环境中,由于机器特征复杂和工况变化,智能诊断模型在跨机组迁移时需要重复训练,这不仅增加了时间成本,还加大了算力资源的消耗。为了解决这些问题,需要开发出一种能适应复杂机器特征并在不同工况下保持高准确度的轴承故障诊断方法,同时,减少模型迁移时所需的重复训练,以便实现更高效的故障识别和预测。【方法】研究提出基于互补集合经验模态分解（Complementary Ensemble Empirical Mode Decomposition,CEEMD）和迁移学习的滚动轴承故障诊断方法。首先,采用CEEMD法对原始信号进行分解,并计算出对应分量的峭度值。其次,采用多核最大均值差异法对源域数据与目标域数据进行域适应处理。最后,在凯斯西储大学轴承数据集和美国机械故障预防技术学会轴承数据集之间进行迁移故障诊断试验及对比分析。【结果】研究结果表明,与直接迁移模型算法相比,基于CEEMD改进的迁移学习网络在不同数据集上的迁移效果更好,其故障诊断的准确率最高。【结论】经试验验证,研究所提的方法表现出良好的变工况跨机组适配能力,具有较高的故障诊断精度,为研究复杂工况下多机组相似故障诊断场景提供了...     

基于单片机和HC-SR501的智能家居照明系统设计

【目的】为优化人居环境，实现人性化、智能化照明，设计出基于单片机和HC-SR501的智能家居照明系统。【方法】系统采用红外线人体检测模块HC-SR501来检测判断是否有人存在，并利用光敏电阻来检测周围环境中的光线强度，检测到的相关数据在经过模数转换芯片ADC0832处理后，输送到主芯片STC89C52中，通过程序判断来实现控制照明。【结果】当检测到有人时，照明系统会自动启动，STC89C52会根据光敏电阻采集到的数据，利用PWM技术对照明灯亮度实现分级控制。此外，还能进行手动和自动模式的切换及通过红外遥控设备来实现照明灯系统的无线控制。【结论】经试验测试，智能照明系统具有较高的人性化、智能化，不仅能给人们的生活带来便利，更符合现代环保节能理念，传感器能稳定采集数据、准确控制照明灯启动及调级，具有较好的应用前景。     

基于机器学习的空气质量模型分析与研究

【目的】传统的空气质量计算方法已经难以满足当前社会的需求,基于机器学习的空气质量模型的分析与研究有助于提高空气质量预测的准确性和及时性。【方法】选取郑州市2019年全年空气质量和气象的逐小时数据,分别分析了空气质量与空气污染物因子的相关性以及空气污染物因子与气象要素的相关性。以空气污染物和气象要素作为输入因子,采用机器学习的方法建立多个回归模型,最后通过对回归模型的评估,根据评估的结果选取合适的预测模型。【结果】通过对回归模型评估指标的三种方法进行对比发现,随机森林模型效果较好,验证了机器学习的方法非常适合于空气质量的预测。【结论】本研究适应于站点的模型建立与预测,下一步应继续进行深度研究,从站点来繁衍出格点的实况预测模型。     

小型强冲击试验机气动弹射装置动态特性研究

【目的】由于舰载设备所受高脉冲威胁越来越强，为了提高其抗冲击上限，针对小型设备，提出一种小型强冲击试验机系统方案。【方法】根据系统工作流程，阐述小型强冲击试验机工作原理，基于气缸弹射原理来建立数学模型，使用AMESIM对气缸弹射装置进行仿真分析，对试验台与波形发生器进行动态特性研究。【结果】该气动弹射装置通过调节储气罐压力来改变试验台的碰撞速度，与波形发生器相撞时，可获得较为理想可控的加速度脉冲，并通过气缸工作原理，控制气体压力防止二次碰撞。【结论】试验结果表明，该冲击试验机气动装置满足设计要求。     

基于边缘计算的智慧物联网农业病虫识别系统设计与实现

【目的】传统云计算存在实时性不够、带宽不足、能耗较大、不利于数据安全与隐私等问题,应用边缘计算能有效解决上述问题。【方法】通过基于边缘计算的智慧物联网农业病虫识别系统的开发与应用,测试目标应用的数字化、集成化、信息化、可视化和智能化,减少云计算的计算压力。【结果】智慧物联网农业病虫识别系统能实现节点或网关离线后自动重新登录的功能、系统数据采集与上报功能、服务器数据显示功能,从而减轻云计算中心的计算负担。【结论】研究结果将为使用边缘计算的系统提供有力的支撑,能保证整个系统的智能性、可靠性、安全性和经济性,并提高了计算能力和社会生产效率,为大规模推广边缘计算奠定了基础。     

IMU姿态解算的卡尔曼滤波方法比较

【目的】利用惯性定位技术在非开挖时直接测定电缆通道的三维坐标。在惯性定位中，姿态算法对整个系统精度的影响最大，对扩展卡尔曼滤波（EKF）和误差状态卡尔曼滤波（ESKF）两种常用的姿态解算法进行评估。【方法】以四元数和陀螺输出误差为状态向量、磁力计和加速度计为观测向量，基于四元数姿态模型，分别用EKF和ESKF进行姿态解算。【结果】试验结果表明：在计算效率方面，ESKF的计算效率要高于EKF,ESKF的计算耗时约为EKF的80%；在计算精度方面，EKF的均方根误差相对于ESKF有35.6%的改善。【结论】由于地下管线惯性定位主要考虑定位精度，因此EKF具有更好的应用价值。