基于机器视觉的桥梁裂缝检测应用及发展综述

桥梁裂缝是影响桥梁服役性能的关键因素之一,裂缝检测对桥梁养护至关重要。目前大部分检测为人工检测,检测人员通过目视检查裂缝,手动记录裂缝,检测的时间成本高昂。基于机器视觉的桥梁裂缝检测系统利用桥梁表面图像进行裂缝识别,近年来借助人工智能技术使裂缝自动化识别的精度和效率大大提升。详细介绍了基于机器视觉的桥梁裂缝检测系统及其应用,总结了该技术在桥梁裂缝检测中的优势及改进方向。     

基于GWO-CNN-BILSTM的超短期风电预测

在未来高渗透率风电场景下,超短期风电功率预测研究对于实现电力系统优化运行具有重要意义。为此,提出一种基于GWO-CNN-BiLSTM的超短期风电预测方法。首先,搭建基于卷积神经网络(convolutional neural network, CNN)与双向长短期记忆神经网络(bidirectional long short term memory, BiLSTM)的组合模型,然后,为提升风电预测结果的精度,通过灰狼优化算法(grey wolf optimizer, GWO)对组合模型进行优化,使该组合模型参数能实时适应风电历史数据。最后,仿真结果验证了所提出方法的有效性和优越性。     

基于改进的变权缓冲灰色模型在沉降预测中的应用

针对灰色模型在中后期沉降预测中的精度问题,提出了单、双权幂函数弱化缓冲算子,并结合变权背景值建立改进的变权缓冲GM(1,1)模型。证明了新算子能提高光滑性、缩小级比偏差,实现对原始沉降数据的预处理。对于模型中的权值采用以还原值与原始值平均相对误差最小为目标的粒子群优化算法确定。最后,以高填方机场地表沉降数据预测为例,验证所提改进模型的有效性。结果表明：新算子能够有效弱化沉降序列受到的冲击扰动影响,结合变权背景值能显著提高灰色模型在中后期沉降预测中的精度。此外,对新算子的权值进行限定后,可得到两种不同的变权弱化缓冲算子。     

小曲率半径隧道盾构施工的地表沉降规律分析——以南昌地铁1号线为例

为探究小曲率半径隧道盾构施工引起地表沉降的变化规律,利用Mindlin解建立小曲率半径隧道盾构施工引起地表沉降的解析计算模型,以南昌地铁1号线盾构隧道工程为依托,通过与现场监测和已有Mindlin解析计算模型的对比分析,验证本文所建立沉降预测模型的合理性,并依次从盾构附加推力、盾壳不均匀摩擦力和地层损失对地面变形的影响进行分析。结果表明：本文所建立的小曲率半径隧道盾构施工引起的地表沉降解析计算模型可有效应用于实际隧道工程的沉降预测,提高了预测精度;盾构开挖过程中,横断面地表沉降槽呈V形,近似正态分布,施工产生的地层损失对地面沉降的影响更大;随着盾构路径两侧推力及摩擦力分布不均程度的增加,地面沉降槽中心偏移情况而增大,地面沉降与地层损失呈非线性相关。研究结果可为类似拟建和在建盾构隧道工程提供理论指导与参考。     

严寒地区无砟轨道温度场及轨道板温度梯度预估模型

严寒地区无砟轨道结构的温度荷载取值,是轨道结构设计及服役性能研究急需解决的关键工程问题。基于东北地区大连、沈阳、长春、哈尔滨四个主要城市的历史气象数据及热力学基本原理,建立了CRTS Ⅰ 型板式无砟轨道-路基结构热力学模型,分析在不利气象条件下无砟轨道-路基结构温度场分布特征,拟合计算结果建立了轨道板最大正负温度梯度与气象数据关系预估模型,对东北严寒地区轨道板最不利温度梯度进行讨论。结果表明：CRTS Ⅰ 型板式无砟轨道-路基结构内部温度垂向分布呈非线性,0.2米深度范围内,轨道板及路基的日温度变化幅度较为剧烈,在一日内承受正负温度梯度的交替作用,1.4m深度后路基的温度趋于平稳,变化幅度可以忽略;通过日气温温差、日太阳辐射总量、风速三个主要气象数据,可以较好的预估CRTS Ⅰ 型板式无砟轨道轨道板一日内的最大正负温度梯度;轨道板的最大正温度梯度与日温差和太阳辐射总量成正比,与风速成反比,轨道板的最大负温度梯度与日温差、太阳辐射量及风速成正比。     

基于ARIMA-LSTM-XGBoost组合模型的铁路货运量预测

为提升铁路货运量预测精度和泛化能力,综合考虑铁路货运量时间序列数据的线性和非线性特征,提出了基于ARIMA-LSTM-XGBoost组合模型的铁路货运量预测方法。首先使用ARIMA模型对我国铁路货运量进行初步预测,再利用LSTM网络对残差进行校正,并将其与XGBoost模型结合,采用误差倒数法确定权重,构建一种加权组合模型。最后将组合模型与ARIMA、ARIMA-LSTM、LSTM、XGBoost模型进行对比,借助均方误差(MSE)、均方根误差(RMSE)、平均绝对值误差(MAE)、平均绝对百分比误差(MAPE)对上述模型的预测精度进行对比分析。使用2007年-2021年全国铁路货运量月度数据进行实验,实验结果表明：组合模型的MSE、RMSE、MAE、MAPE分别为0.011 9、0.109 4、0.068 3、1.775 2%,预测误差均低于上述对比模型,模型的预测精度和泛化能力都有所提升。     

冻融循环作用下煤矸石-铁尾矿烧结多孔砖的损伤性能

大宗工业固废建材化利用是工业可持续发展的一项长远战略方针,利用煤矸石、铁尾矿生产烧结砖可为内蒙古地区大宗工业固废综合利用提供新思路。针对内蒙古地区自然环境特征,对煤矸石-铁尾矿烧结多孔砖标准试件进行冻融循环试验,分析冻融前后煤矸石-铁尾矿烧结多孔砖外观、质量、抗压强度、吸水率和体积密度变化情况;基于Wiener过程对试样损伤规律进行分析,以相对质量损伤为指标建立可靠度模型,并对指标选取合理性进行验证,计算漂移系数和扩散系数求解冻融循环作用后煤矸石-铁尾矿烧结多孔砖可靠度函数曲线;利用冻融寿命预测模型对室内外冻融循环次数进行转化,并对冻融循环作用后煤矸石-铁尾矿烧结多孔在不同阈值条件进行寿命预测。结果表明：煤矸石-铁尾矿烧结多孔砖标准试件抗压强度为10.6MPa,吸水率为13.3%,体积密度为1779.7kg/m₃^;煤矸石-铁尾矿烧结多孔砖性能随冻融循环次数增加劣化程度加深,其质量、抗压强度、吸水率和体积密度损伤度分别为7.1%、38%、18%和3.6%,同时冻融循环后砖体表面出现隆起、微裂缝和轻微剥落现象;对可靠度函数曲线分析可知煤矸石-铁尾矿烧结多孔砖损伤符合材料破坏特点,在阈值为0.2,0.3,0.4条件下,煤矸石-铁尾矿烧结多孔砖耐久性寿命分别为11.1年,35.4年,85.6年。     

煤矿复垦区不同恢复年限沙棘人工林土壤细菌群落结构与功能预测

为揭示煤矿复垦区恢复年限对沙棘人工林土壤细菌群落结构及功能特征的影响,以鄂尔多斯聚鑫龙煤矿复垦区不同恢复年限（3a、4a、5a、6a、7a）沙棘人工林为研究对象,撂荒草地为对照,对研究区土样进行采集,通过Illumina Miseq高通量测序技术对土样细菌群落测序,使用PICRUSt进行功能预测。结果表明：（1）研究区共检测到细菌29门、91纲、193目、305科和438属,门分类水平上优势类群为放线菌门、变形菌门;属分类水平上无优势类群,常见类群为不动杆菌属、类诺卡氏菌属。（2）与草地相比,沙棘人工林的建植使土壤有机质、碱解氮、速效钾、含水量呈增加趋势,土壤pH和全磷变化不明显。（3）沙棘林土壤中的不动杆菌属、类诺卡氏菌属相对丰度整体高于草地;随着恢复年限的延长,栖热菌属和奇球菌属相对丰度随恢复年限延长逐渐降低,CL500-29 marine group、链霉菌属相对丰度则逐渐增加。土壤pH和速效钾是影响研究区沙棘人工林土壤细菌群落结构的主要影响因子。（4）研究区沙棘林和草地土壤细菌主要包含5个一级功能和35个子功能。细菌代谢功能是最主要的功能,其在沙棘林中的代谢潜力高于草地。沙棘林的建植有利于细菌代谢水平和土壤养分的提高。     

紫外老化对复合改性沥青混合料路用性能影响

沥青混合料在高海拔地区由于恶劣的环境因素影响导致其性能衰减,其中较大辐照度的紫外线使路面在短期内出现“泛白”的现象,影响沥青面层的使用寿命。选取几种抗紫外老化复合改性沥青方案进行室内沥青混合料抗紫外老化研究。借助自主开发的耐气候环境老化箱对沥青混合料进行紫外老化模拟试验,研究复合改性沥青对混合料抗紫外老化的效果。结果表明与SBS改性沥青相比,L64和L4分别比SBS改性沥青未老化之前的断裂能分别提升了8.16%和5.86%,L64和L4紫外老化后的复合改性沥青具有更好的抗裂性能和抗疲劳性能以及高温稳定性,其结果对于预防沥青路面紫外老化具有较大的工程价值。     

采空区覆岩采动裂隙演化过程及其分形特征研究

为了研究采空区覆岩采动裂隙形成过程中的演化规律,基于煤岩细观破裂力学特性的数值模拟方法,结合非线性的分形几何理论,研究了覆岩采动裂隙演化过程并定量地描述了其时空分布特征,结果表明：采动下覆岩不断劣化,其内部细观损伤积累最终引起覆岩破坏.采动裂隙演化过程中的声发射具有自相似性的分形特征,加载后其分维值首先小幅度的升高,随后急剧下降,尤其是在破坏前降到最低,该特性可作为评价覆岩破坏的有效指标.上述结果能很好地解释覆岩采动裂隙的演化机制,并指导灾害发生前覆岩稳定性发展趋势的预测预报等防治实践.