摘要：为了推动海洋工程装备智能化发展、加快智慧海洋工程装备建设,综述了海洋油气资源开发中关键装备的实践创新,包括海洋柔性立管及脐带缆、海洋浮体结构以及海洋结构监测技术3个研究领域。首先,通过对现阶段的海洋柔性立管及脐带缆发展现状进行系统阐述,总结了智能算法在结构分析与设计中的探索尝试;其次,介绍了海洋浮体结构的理论模型、数值模拟和模型实验在智能化方向的发展历程,指出了现阶段分析技术的局限性及未来的重点研究方向;最后,梳理了海洋装备结构智能化监测技术的应用研究,强调了监测技术作为智能感知的重要途径,在未来的发展中将逐渐标准化与智能化。随着信息技术高速发展,传统自动化手段难以解决海洋装备运维过程中面临的新挑战。全面感知、实时互联、分析决策、自主学习、动态预测以及协同控制等多种智能化技术综合应用于海洋工程装备,已经是未来发展的必然趋势。

摘要：为研究无人船的航向保持控制问题,设计节能稳定、鲁棒性强的船舶航向保持控制器。以“育鲲”轮船模为研究对象,根据其相关参数建立船舶Nomoto模型并进行线性自抗扰控制器设计。为了践行低碳航行理念,减少无人船实际航行过程中的能耗,引入双重非线性修饰环节,使用MATLAB的Simulink工具箱进行仿真研究。仿真结果证明:根据船舶Nomoto模型和相关参数建立的线性自抗扰控制环节参数整定简单,使用船舶线性及非线性模型进行仿真试验可验证其具有较好的稳定性和鲁棒性。基于现有研究,引入双重非线性修饰环节,使用非线性函数对控制器的输出信号进行非线性化处理,使系统在使用更低能量输入时可得到更好的控制效果,实现无人船航行过程中的节能目标。使用文章所提控制方法可很好地实现无人船航向保持控制,降低船舶航行过程的能耗,具有一定的工程实用意义。

摘要：柔性压阻应变传感器具备量程大、共形能力强、稳定性好等优势,为解决传统应变传感器量程小和灵敏度低等难题提供新途径,在土木工程领域结构健康监测中有很大的应用潜力。在介绍柔性压阻应变传感器常用的材料及其传感机理基础上,归纳并总结了3种典型压阻传感原理的传感机制、传感器结构设计和制备方法以及在结构健康监测中的应用等三方面的研究现状。通过探讨材料选择、导电网络优化设计对传感性能调控的影响,发现采用复合导电填料和微观结构设计能一定程度提高传感性能;现阶段制造高性能且适应工程环境的柔性压阻应变传感器面临长期使用过程的性能下降、工程环境下的稳定性、监测系统集成维护等挑战;对于柔性压阻传感器的选择策略,建议选择碳系导电材料,选择不同主导的导电效应来满足对不同应变监测的需求;同时,展望了柔性压阻应变传感器在建筑结构智慧运维中的发展趋势。

摘要：针对拌和站沥青混合料烟气无序排放和治理效果不佳,给自然环境及人体健康造成巨大的危害,以质量法为基础,自行设计组装符合沥青混合料厂拌状态的沥青烟气产生-富集装置,开展了沥青混合料拌和时烟气释放规律的研究。选取4种石油沥青,考虑现场拌和站沥青烟气的产生条件,将拌和温度、骨料比表面积及拌和频率确定为影响烟气释放的关键因素,采用实测修正的比表面积计算方法对集料的暴露面积进行计算,分析了各关键因素对厂拌沥青混合料烟气释放量的影响。结果表明:自行设计组装的烟气生成-富集装置具有良好的稳定性,能够保证实验结果的准确性;不同拌和工况下烟气中轻组分的量级远低于重组分,基质沥青经SBS改性后的烟气释放量有所减少;拌和温度是决定烟气释放量最关键的因素,烟气释放量伴随着温度的上升呈现出明显的增长趋势,沥青产烟具有较强的温度敏感性,不同拌和温度下烟气释放量差异显著,160℃及170℃是烟气释放量的跃升节点;沥青混合料的产烟量与骨料的比表面积成正比,骨料的比表面积通过决定沥青的暴露面积直接影响到烟气的释放量;烟气释放量与拌和频率正相关,相较于烟气重组分,烟气轻组分的释放量受到拌和频率的影响较小。研究结果可为拌和站烟气的释放与处置提供理论与技术支撑。

摘要：工业过程中传感器数量众多且可靠性要求高,而传统定期检测评估其健康状况的方式不但费时费力且不能满足传感器智能化的发展需求。针对这一问题,提出了一种基于测量数据统计相关性的传感器自诊断设计方法。利用传感器测量数据建立其统计关系模型,借助自编码器提取传感器数据特征并将其编码为二进制形式。在同时考虑传感器测量数据统计独立和统计相关两种情况下,在有参考值时,通过引入故障检测概率和误检概率建立了独立统计模型实现传感器的故障自诊断;在无参考值情况下,借助高斯Copula函数建立多元统计依赖模型评估参数之间的相关性,并利用贝叶斯理论在不依赖参考值的情况下自学习获取传感器的健康状况。本研究以镍闪速炉系统为例,两种模式下测量系统中健康传感器的故障检测后验概率达到了0.92,即故障统计模型的参数与建模期望相符。实验结果表明,所提方法在两种模式下均能准确识别出测量系统中的故障传感器,验证了所提方法的有效性与可行性。

摘要：针对四轴卧式镗床旋转轴需测几何误差的数目不统一与完备性缺失的问题,提出了基于形状创成函数的四轴卧式镗床旋转轴PIGEs形成机理分析方法与旋转轴完备几何误差测量辨识方法。基于形状创成机理构建了卧式镗床几何误差创成函数,确定了旋转轴可通过误差补偿进行调整的最少与位置无关的几何误差(Position-independent geometric error, PIGEs)数目。建立了卧式镗床旋转轴4项PIGEs、6项与位置有关的几何误差(Position-dependent geometric error, PDGEs)、6项安装误差(Setup error, SEs)与球杆仪(Double ball bar, DBB)测量轨迹半径之间的完备性函数模型,设计了基于DBB的四轴联动Viviani曲线测量轨迹,构建了旋转轴6项PDGEs的NURBS表征与PIGEs、SEs辨识方法。开展了误差补偿对比实验验证,结果表明,利用几何误差完备性测量与辨识结果进行误差补偿,较仅单一补偿6项PDGEs可提升圆轨迹测量精度40.69%。

摘要：针对现阶段潜艇用水下吸声材料的低厚度强低频吸声的性能诉求,基于三维间隔织物,将兼具多孔和共振吸声特性的类填充微穿孔板(F-MPPL)结构引入常规空心微珠填充水下吸声材料(HBF复合材料)中,设计出新型三相复合水下吸声材料(F-MPPL复合材料)。鉴于海中复杂环境对水下吸声材料声学性能的影响,采用人工海水浸泡的方法对F-MPPL复合材料进行海水老化,结果发现老化12个月后的F-MPPL复合材料平均吸声系数下降了13.6%。同时,基于海水老化下孔隙率和穿孔率的变化对最终宏观模型仿真结果的影响,对F-MPPL复合材料的水下吸声性能寿命进行预测发现,模型可准确预测材料吸声峰值的位置,但对材料吸声系数峰值的大小预测稍有偏差。研究结果可为各类水下吸声材料的吸声性能老化研究提供实践经验,并为F-MPPL结构在海水老化下的长期寿命预测及性能优化提供理论参考。

摘要：[目的/意义]牛的体尺参数是反映牛身体发育状况的关键指标,也是牛选育过程的关键因素。为解决规模化肉牛牧场复杂环境对肉牛体尺的测量需求,设计了一种图像采集装置以及体尺自动测量算法。[方法]首先搭建肉牛行走通道,当肉牛通过通道后进入限制装置,用英特尔双目深度相机D455对牛只右侧图像进行RGB与深度图的采集。其次,为避免复杂环境背景的影响,提出一种改进后的实例分割网络Mask2former来对牛只二维图进行前景轮廓提取,对轮廓进行区间划分,利用计算曲率分析方法找到所需体尺测点。然后,将原始深度图转换为点云数据,对点云进行点云滤波、分割和深度图牛只区域的空值填充,以保留牛体区域的点云完整,从而找到所需测点并返回到二维数据中。最后,将二维像素点投影到三维点云中,利用相机参数计算出投影点的世界坐标,从而进行体尺的自动化计算,最终提取肉牛体高、十字部高、体斜长和管围4种体尺参数。[结果与讨论]改进的实例分割网络与Mask R-CNN、PointRend、Queryinst等模型相比具有更好的分割结果。采用本研究测得的这4种体尺平均相对误差分别为4.32%、3.71%、5.58%和6.25%。[结论]本研究开发的肉牛图像采集装置及相应的图像处理方法可以满足该牧场对肉牛体尺无接触自动测量误差小于8%的精度要求,为非接触式肉牛体尺自动化测量提供了理论与实践指导。

摘要：为解决泥石流冲击作用下传统格栅坝容易损坏问题,提出新型阻尼耗能式泥石流格栅坝,阐述了其结构组成及工作原理。利用力法、变形协调方程与温克尔弹性地基梁理论,建立了新结构耗能与复位阶段各构件的力学计算模型,给出了立柱埋深的计算方法。运用有限元软件分析新结构的力学特性,并将理论计算与模拟值进行了对比。结果表明:(1)新型阻尼耗能式泥石流格栅坝基于柔性消能理念,通过迎流面格栅与阻尼耗能撑杆协同变形来消耗泥石流冲击能量,与传统泥石流格栅坝相比,大大提高了抗冲击性能;(2)新型阻尼耗能式泥石流格栅坝受力分耗能与复位两阶段,耗能阶段变形协调使最边跨横梁在滑移支座端内力急剧突变,设计时应着重考虑;复位阶段顶层竖杆与横梁内力大于其他层,应重点验算;(3)理论计算与有限元模拟的各构件内力变化趋势基本吻合,验证了本文计算方法的可靠性,结果可为新型阻尼耗能式泥石流格栅坝的推广应用提供理论依据。

摘要：目的设计合成结构新颖的萘巯基氨基酸乙酯类组蛋白赖氨酸特异性去甲基化酶1(lysine specific demethylase 1,LSD1)抑制剂,评价其LSD1抑制活性与选择性,并通过分子对接和动力学模拟探讨结合机制。方法基于先导化合物3a与LSD1蛋白的结合模式,在化合物结构中固定平面疏水性的萘环,同时引入具有亲水性的氨基片段,采用三组份一锅法构建α-萘巯基氨基酸乙酯小分子化合物。采用课题组自主构建的LSD1筛选平台测试化合物在5.0,1.0μmol·L^(-1)浓度下对LSD1的抑制率,测试活性最好的化合物的IC_(50)值及对MAO-A和MAO-B的抑制活性,并通过分子对接和动力学模拟研究其结合机制。结果共合成13个目标化合物,均对LSD1有很好的抑制作用,其中有9个化合物在1.0μmol·L^(-1)浓度下对LSD1抑制率>50.0%,且化合物3l活性最佳,IC_(50)值为0.17μmol·L^(-1),是阳性对照的174倍,对MAO-A和MAO-B有很好的选择性。分子对接和动力学模拟表明化合物3l通过多重作用与LSD1结合来抑制其活性。结论α-萘巯基氨基酸乙酯类结构可作为先导化合物或活性片段,为基于结构的药物设计进行后续LSD1抑制剂的设计打下良好基础。