- 李佳蓥;石娟;
在创新资源有限的情况下，高端装备制造业如何加快智能化升级是亟待解决的关键问题。该研究以天津市96家高端装备制造企业为例，借助机器学习的方法研究企业升级的路径，以降低专家分析的主观性。通过国家标准、办法构建了关于高端装备制造企业升级现状的30个三级指标和9个二级指标，使用因子分析法得到5个关键因子:产业价值链成熟度、资产转化能力、网络基础建设能力、科研人员整体文化程度、新产品活跃度。然后通过熵值法为评价指标体系赋予权重并得到高端装备制造企业关键因子得分，最后投入K-Means聚类模型中进行分析，根据结果将高端装备制造企业分为引领示范型、加快推进型、培育发展型3类，并根据类型的不同给出3条升级路径。因子分析、熵值法以及K-Means聚类结合改进了传统的分析方法，突破了人工分析的局限，可以客观且直观地处理量级更大的数据，为高端装备制造企业智能化升级现状分析和预测提供新思路。
2025年05期 v.41;No.192 1-10页 [查看摘要][在线阅读][下载 1040K] [下载次数：558 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：0 ] - 李国洪;李智;王鹏;杨瑞;江超;
针对滚动轴承故障诊断中故障特征提取困难及诊断准确率低的问题，提出了一种改进的灰狼优化算法(grey wolf optimizer,GWO)-变分模态分解(variational mode decomposition,VMD)的新诊断方法。首先将GWO改进为混沌增强灰狼优化算法(improved enhancement grey wolf optimizer,IEGWO)，随后基于改进后的算法优化VMD的关键参数后，对故障信号进行分解。最后将分解后的信号构造故障特征向量并输入到双向长短时神经网络(bi-directional long short-term memory,Bi-LSTM)中进行轴承故障诊断分类。将所提方法与其他故障提取模型进行对比分析实验，结果表明，该模型将故障诊断准确率提高到了99%。实验结果证明，所提方法能够更好地提取故障特征，提高故障诊断的准确率。
2025年05期 v.41;No.192 11-18页 [查看摘要][在线阅读][下载 1525K] [下载次数：0 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：0 ] - 倪建云;薛晨阳;吴杰;谷海青;
针对传统的动态窗口法(dynamic window approach,DWA)在障碍物密集环境中易出现路径规划不合理、速度和安全不能兼顾等问题，提出一种基于带精英策略的非支配排序遗传算法(non-dominated sorting genetic algorithmII,NSGA-II)的DWA路径规划算法。首先设计了基于移动机器人传感器的视野域，用来识别障碍物密集区域;其次将评价函数和速度函数作为目标函数，将权重系数的选取转化为多目标优化问题，并利用改进的NSGA-II算法对多目标优化模型进行求解，实现DWA算法权重系数的动态调整。仿真实验结果表明，改进算法克服了传统DWA算法在障碍物密集环境中易出现的路径规划不合理等问题，有效提升了算法的合理性和高效性。
2025年05期 v.41;No.192 19-26页 [查看摘要][在线阅读][下载 1336K] [下载次数：556 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：0 ] - 李建文;张文强;谢鹏;陈金鹤;刘娜;
为解决实际硬件在环(hardware-in-the-loop,HIL)测试平台开发过程中实物电机带来的高复杂度问题及控制策略难以应用的问题，采用TC234和数模转换器(digital to analog converter,DAC)模块设计了一种可代替实物电机的方法，在Simulink中搭建了永磁同步电机(permanent magnet synchronous motor,PMSM)的数学模型，并编写为实时数字模型，搭载于TC234完成与其他模块间的通信，完成对实物电机的初步替代。结果表明，在相同输入情况下，实时数字模型与仿真模型输出基本一致，验证了该数字模型的正确性。该方法为降低HIL平台复杂度及后续控制策略的应用提供了必要基础。
2025年05期 v.41;No.192 27-32页 [查看摘要][在线阅读][下载 1424K] [下载次数：226 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：0 ] - 刘宏利;王傲翔;邵磊;李季;
分布式光伏接入配电网，能够满足用户需求，减小输电损耗，提高供电质量。但分布式光伏具有间歇性和不确定性等问题，将其大量接入配电网后，可能会出现潮流倒送等电能质量问题，影响配电网消纳能力。传统消纳能力评估只考虑了系统在单个时间断面下的消纳情况，没有考虑时序影响，并且大配电网拓扑结构较为复杂，难以直接评估。针对此问题，根据光照和负荷的变化规律和随机波动特性，建立基于电气距离-源荷时序特性聚类的简化配电网模型，并参考配电网本身参数，采集各节点已有相关数据建立动态评估指标。基于ETAP软件进行配电网动态潮流仿真，表明改进评估指标评估效果更佳，聚类模型对评估时间缩短效果明显。
2025年05期 v.41;No.192 33-42页 [查看摘要][在线阅读][下载 1814K] [下载次数：437 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：0 ] - 黎锦云;何超楠;王红艳;
生物柴油是目前解决全球能源危机的方向之一。近年来，随着生物柴油的需求量和生产量的迅速增加，产生了大量的副产物甘油。因此，将副产物甘油转化为其他具有附加值的产物具有重要的实际意义。石墨氮化碳(gC_3N_4,CN)由于合成方法简单、化学稳定性好、能带结构可调已被广泛应用于能源相关领域，例如光催化分解水、有机污染物降解等。文中通过在碳纸上沉积不同含量CN制备CN薄膜光电极，并通过X射线衍射仪(X-ray powder diffractometer,XRD),X射线光电子能谱(X-ray photoelectron spectroscopy,XPS)，场发射扫描电子显微镜(scanning electron microscope,SEM)，紫外-可见分光光度法(ultraviolet and visible spectrophotometry,UV-vis)，电化学阻抗谱(electrochemical impedance spectroscopy,EIS)等表征对材料的物理化学性质和光电性能进行表征。文中第一次用CN薄膜作为光阴极，在氧气条件下，对甘油进行了光电催化选择性氧化实验，并利用高效液相色谱(high performance liquid chromatography,HPLC)对液相产物进行分析和评价。实验发现，80 mg CN在V_(RHE)=0 V时，光电流密度是最优的。而在甘油氧化的实验中40 mg CN的甘油转化率最高，达到43.59%,20 mg CN的选择性最高，产物主要为甲醇。这些都扩展了CN作为新一代非金属光催化剂在光电催化选择性领域中的应用。
2025年05期 v.41;No.192 43-49页 [查看摘要][在线阅读][下载 1594K] [下载次数：239 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：0 ] - 董超;韦虎俊;杜明星;
提出一种基于共模电磁辐射(common mode electromagnetic radiation,CMEMR)频谱特征的绝缘栅双极性晶体管(insulated gate bipolar transistor,IGBT)模块焊料层老化状态的非侵入监测方法。当IGBT模块焊料层发生老化时会改变IGBT模块内部结构，引起电磁干扰通路的参数变化，进而影响电磁干扰强度。文中研究了CM电磁干扰产生的原因，分析焊料层空洞对IGBT模块内部寄生电容的影响，以及寄生电容对CM干扰的影响，最后搭建试验平台，对不同空洞率的IGBT模块进行健康监测，发现随着焊料层空洞损伤程度的加剧，CM辐射干扰信号强度降低。
2025年05期 v.41;No.192 50-56页 [查看摘要][在线阅读][下载 1613K] [下载次数：87 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：0 ] - 韩金栋;张宝峰;朱均超;杜建东;徐虎跃;
由于硅光电池传感器在工作时易受到温度的影响，从而使测量精度降低，因此需要引入温度补偿机制，提高测量精度。文中设计了一种带有温度补偿的光功率计，通过建立输出电压值与标准光功率计数值之间的关系，由最小二乘法拟合获得光功率值计算模型，同时对硅光电池温度特性进行测量分析，获得暗电流随温度变化的曲线，建立温度补偿模型，对输出结果进行修正。实验结果表明，在0～45℃内最大相对误差为-2.06%，稳定性良好，满足设计要求，适合多种场景下的光功率测量。
2025年05期 v.41;No.192 57-61页 [查看摘要][在线阅读][下载 1525K] [下载次数：392 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：0 ] - 朱沛尧;周海波;张浩宇;卢率;魏仁哲;
同步定位与建图(simultaneous localization and mapping,SLAM)技术能够帮助移动机器人在没有先验信息的条件下，为其提供地图和自身位置信息，已成为移动机器人自主导航的主流解决方案，其中以相机为传感器的视觉SLAM，有着体积小巧、成本低、高分辨率等优势。随着研究者们对SLAM问题的深入研究，SLAM领域相关成果已非常丰富，但是有关视觉场景下的SLAM论述还不够系统。文中首先介绍了视觉SLAM的基本原理，之后对于传统视觉SLAM与基于深度学习的视觉SLAM两个方面阐述了视觉SLAM的研究方法，从地图类型以及特点等方面进行对比分析，为移动机器人的视觉SLAM技术研究提供了参考。
2025年05期 v.41;No.192 62-69页 [查看摘要][在线阅读][下载 1702K] [下载次数：854 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：0 ] - 李永强;王成林;赵连玉;王鲁威;
封隔器是油气开采过程中最重要的完井工具之一，目前其主体部分主要采用人工进行装配，工艺复杂且劳动强度大，装配效率低，极易造成零部件损坏，难以保证产品装配质量。为解决以上问题，文中进行了系统搭建与输入输出(input/output,IO)设定，针对装配目标进行了部件装配策略研究，设计了封隔器主体装夹定位系统;引入机器视觉以及力传感器进行装配辅助，提高装配精度和作业效率;基于装配过程中技术难点，对水力锚及活塞零配件抓取进行了集成化操作工具设计，针对簧片装配设计了抓取及锁紧固定的多功能手爪工具。经测试，封隔器主体的重复装夹定位精度为±0.02 mm，姿态调整角度误差为±1.4°。该系统满足了对过电缆封隔器主体的自动化装配需求，有效改善了装配质量，提高了自动化程度。目前该系统运行状态良好。
2025年05期 v.41;No.192 70-76页 [查看摘要][在线阅读][下载 2034K] [下载次数：111 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：1 ] - 李抗;陈乃金;韩承浩;胡宇杨;沈宇阳;
粗粒度可重构计算系统具有低功耗、高性能特点，已经在加速等多个领域获得了广泛的应用，但是其浮点四则运算的结温、动态功耗等参数的获取仍然是粗粒度可重构计算系统编译映射要解决的关键问题。针对这一问题，文中对可重构带符号浮点四则运算单元进行了设计，并提出了相关参数求解算法，同时对4,8,16,32,64位浮点运算所消耗的结温、动态功耗、时延等进行了分析比较。实验结果表明，就4位和64位浮点操作数运算而言，加法、减法、乘法、除法的结温依次增加了17.1 ,18.5 ,313.598 ,619.803℃，动态功耗依次增加了171.458 ,186.662 ,3 136.339,6 197.403 W，查找表(look up table,LUT)个数依次增加了181,242,2 301,4 294,I/O个数依次增加了419,486,9 299,9 000。除64位乘除法结温等参数消耗较大外，实验验证获得结温、动态功耗、LUT和I/O等参数均在合理的范围之内，因而文中方法具有可行性。
2025年05期 v.41;No.192 77-86页 [查看摘要][在线阅读][下载 2327K] [下载次数：134 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：0 ] - 崔紫微;马陆帆;焦刚珍;李梅彤;
十四五明确提出要推行垃圾分类及其减量化、资源化。随着政策逐步推行，垃圾分类信息化是推动垃圾分类工作的必要手段，信息系统能够提高垃圾分类的效率和精确性。垃圾分类应用程序(application,APP)是垃圾分类信息系统的重要组成部分。文中基于Android Studio平台，使用Kotlin语言设计，开发了一款垃圾分类应用APP(命名为Eco Sort)。Eco Sort具备垃圾分类信息查询功能、积分奖惩功能、垃圾分类辅助功能。该APP的开发可以为垃圾分类信息化自动化提供助力。
2025年05期 v.41;No.192 87-93页 [查看摘要][在线阅读][下载 1936K] [下载次数：740 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：0 ] - 孙建周;刘春平;王收军;李萌;
为解决汽车摆臂铸件的飞边打磨规划问题，提出一种基于铸件点云的飞边提取及打磨路径拟合方法。以汽车摆臂待打磨铸件点云和标准铸件模型点云为试验对象，通过提取两点云高度配准后的非重合部分，实现铸件本体和飞边点云的分割。计算飞边点云到标准铸件模型曲面的最近距离，得到飞边高度色域分布图和高度误差，确定飞边打磨位置高度。采用单侧正向投影和边缘检测算法获取铸件本体平面及其边缘，并下采样铸件平面边缘，得到打磨路径拟合点集与验证点集。采用三次非均匀B样条曲线对拟合点集进行插值拟合，经验证点集计算分析，验证了该拟合曲线可作为打磨汽车摆臂铸件的路径参考。
2025年05期 v.41;No.192 94-102页 [查看摘要][在线阅读][下载 2089K] [下载次数：172 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：0 ] - 华嘉伟;李霞;段方涛;胡猛超;杜希望;唐腾飞;
针对激光除草方式中分生组织靶向定位精度低、深度学习在农业场景下资源受限与实时速度慢等问题，提出一种改进单阶段目标检测算法(you only look once version 5s,YOLOv5s)和传统图像处理方法结合的杂草识别定位算法。为减少参数引入Ghost Net模块来压缩模型大小，以及在主干层加入CA注意力机制，增强模型的特征提取能力，在特征融合的颈部层采用双向特征金字塔网络(bi-directional feature pyramid network,Bi FPN)，提高小目标的检测精度。结果表明，改进YOLOv5s模型精确率为96.1%，比YOLOv5s，更快速的区域卷积神经网络(faster region-based convolutional network,Faster RCNN)和YOLOv4-tiny分别提高了1%,4.6%和9.5%，同时，模型大小显著下降，参数量比原模型降低了43%。采用改进YOLOv5s目标检测算法识别杂草，同时，超绿特征结合OTSU阈值分割算法提取检测框内识别杂草的前景图像，通过轮廓检测和质心计算输出质心坐标作为杂草分生组织位置。
2025年05期 v.41;No.192 103-110页 [查看摘要][在线阅读][下载 2216K] [下载次数：0 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：0 ] - 高晨光;韩俐;
传统分布式拒绝服务攻击(distribute denial of service,DDoS)检测多为集中式单一检测模型，且存在环境适应力差、协同能力低的问题。提出一种基于联邦学习与循环神经网络的DDo S检测方法，设计了大规模网络中的联邦学习框架，通过该框架协同训练网络中的模型并保护了数据隐私;不同于传统联邦学习，提出一种基于模型F_1分数权重的参数聚合方法，以更高效地协同训练本地模型;针对DDoS流量特点，选用最大互信息法进行特征选择，对门控循环单元进行改进，作为本地模型进行DDo S流量的检测任务。试验表明:文中方法在保护数据隐私的情况下能有效降低通信开销，在CICIDS2017和CICDDoS2019数据集上的准确率分别达到98.86%和98.57%，优于现有的联邦学习方法及独立模型。
2025年05期 v.41;No.192 111-119页 [查看摘要][在线阅读][下载 2153K] [下载次数：0 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：0 ] - 孙浩;李婷婷;李新;
针对建筑工程施工现场固有的复杂性和动态性，研究提出了一种新型的智能危险行为识别和监测方法。实验结果表明，研究所提方法在训练集与测试集中均展现出了最佳的识别准确率，训练集与测试集中的不安全动作识别准确率分别达到了95.96%与96.38%。此外，在连续视频流中，研究方法不仅能够识别和分类物体，还能实现精确的跟踪和标记，并及时做出预警。由此可知，研究所提出的方法不仅在学习和模拟数据上表现优异，也能在实际应用中保持高识别监测率，突显了研究方法在提升施工现场安全管理效率和降低事故发生率方面的巨大潜力。
2025年05期 v.41;No.192 120-126页 [查看摘要][在线阅读][下载 2105K] [下载次数：454 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：1 ] - 罗泽天;齐玉;马佳骏;黄磊;
类胡萝卜素是一种天然色素，广泛存在于藻类、真菌、细菌和植物中。这类色素是一类有效改善健康的化合物，已被广泛应用于人类的日常饮食中。随着时间的推移，人类对类胡萝卜素的需求不断增加，但因其生产和提取成本昂贵，急需一些更加经济且效率更高的生产和提取技术。该综述介绍了几种常见的类胡萝卜素，讨论了类胡萝卜素生物合成的最新进展，进一步增强对类胡萝卜素的认识以及提高类胡萝卜素未来的应用前景。
2025年05期 v.41;No.192 127-132页 [查看摘要][在线阅读][下载 1906K] [下载次数：1880 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：0 ] - 赵秋旭;宋阳;王迎;
牙周膜作为连接着牙齿和牙槽骨的结缔组织，其生物力学特性在正畸治疗中起关键作用。以猪下颌切牙为试验对象，通过动态机械分析仪(dynamic mechanical analysis,DMA)进行牙周膜动态拉伸试验，研究不同动态力振幅和频率对牙周膜力学性能的影响。试验结果为:加载频率和动态力振幅的变化导致牙周膜的储能和损耗模量发生明显变化，储能模量的范围为32.79～86.49 MPa，损耗模量的范围为4.77～30.78 MPa，损耗因子的范围为0.14～0.35。存储和损耗模量的趋势可以通过指数拟合描述。结果表明:牙周膜是一种黏弹性生物材料，增大动态力振幅和频率会使牙周膜的黏弹性效应发生变化。
2025年05期 v.41;No.192 133-138页 [查看摘要][在线阅读][下载 2026K] [下载次数：107 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：0 ] - 曹昱亮;倪珣;巩红禹;
为贯彻落实新发展理念，助力实现双碳目标，文章对农村地区电动货车充电站选址进行了研究。运用以相似度矩阵为基础，依靠消息传递迭代更新的近邻传播(affinity propagation,AP)聚类算法，从现有乡镇货运站中筛选出电动货车充电站候选点。在多个属性权重信息未知的情况下，采用基于离差最大化的区间直觉模糊优劣解距离法(technique for order preference by similarity to an ideal solution,TOPSIS)得到最佳选址点，使用遗传算法求解多个充电站多型号电动货车的车辆路径问题。应用实例表明，该方法可以有效地解决新能源货车充电站在农村地区的选址问题。
2025年05期 v.41;No.192 139-147页 [查看摘要][在线阅读][下载 2147K] [下载次数：438 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：0 ] - 帅磊;刘怡心;丁红艳;王求;
现有地铁深基坑变形规律分析方法难以描述流体与固体复杂的耦合关系，因此文中提出一种基于流固耦合理论和COMSOL多物理场仿真软件(COMSOL multiphysics)有限元分析方法。所提方法融合了多物理场耦合技术，并对地铁基坑开挖与降水过程中的变形行为进行了有限元建模。仿真结果显示，在开挖至30 m时最大沉降值接近18 mm;降水后墙后地表沉降迅速增加，沉降值达16.8 mm;开挖至30.0 m时，稍密卵石层在深度6.4 m处达到最大沉降为17.6 mm;水平位移量在开挖至30.0 m时，在距离基坑边缘28 m的位置最大水平位移达到16.2 mm。由此，研究所提方法能够获得准确的数值结果，可指导地铁深基坑的施工过程。
2025年05期 v.41;No.192 148-154页 [查看摘要][在线阅读][下载 2308K] [下载次数：262 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：1 ] - 冯阳;李国哲;金柱成;王晓丽;齐占峰;
煤矿瓦斯预警是确保工人健康和安全的重要手段之一。文中提出了利用因果卷积(causal convolutions,Causal Conv)和生成对抗网络(wasserstein generative adversarial network with gradient penalty,WGAN-GP)的WGAN-GPTransformer模型。首先，通过WGAN-GP技术，平衡瓦斯浓度异常数据量，保证异常数据的充分训练;然后，利用添加因果卷积技术的Transformer模型来进行瓦斯煤矿风险预估。在验证模型有效性的案例研究中，利用了波兰上西里西亚煤矿的瓦斯浓度检测数据。在3～6 min后风险预测的误差评估中，所提出模型在预测准确率上相比传统预测模型提升了10.01%，在收敛时间上相比原Transformer模型降低了3.5倍。这些结果表明，文中提出的模型可以作为管理和降低瓦斯开采风险的有力工具。
2025年05期 v.41;No.192 155-160页 [查看摘要][在线阅读][下载 2001K] [下载次数：563 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：0 ] <正>1来稿要求1.1标题的写作规范（1）中文标题。采用偏正结构名词性短语，一般不超过25字，尽量不使用外文缩写词。（2）英文标题。翻译准确，与中文标题一致。1.2作者署名和单位（1）中文作者署名和单位。通信作者右上标注“*”，作者不超过6位；投稿后署名和单位顺序不能修改，单位具体到2部门，给出准确的官方名称。（2）英文作者署名和单位。作者姓前名后，单位具体到2级部门，给出准确的官方名称，先2级单位后1级单位；中英署名、单位、省市、邮编要对应。
2025年05期 v.41;No.192 161页 [查看摘要][在线阅读][下载 454K] [下载次数：0 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：0 ]