[成形过程的数据挖掘与深度学习方法]塑料注射成形智能技术及其应用

总结了当前塑料注射成形的产业需求和技术瓶颈，阐明了未来的发展趋势。根据塑料注射成形特性，提出“注射成形智能制造体系”的科学框架，建立以传感技术、工业以太网及互联网为基础的智能注射成形解决方案。围绕智能设计、智能优化、智能监控及制造数据平台四个层面，总结了注射成形中知识的组织与重用、自主决策与优化、过程感知与检测及云服务等技术，为实现塑料注射成形与新一代人工智能技术的深度融合指出了重要发展方向。     

飞秒激光刻蚀硅橡胶超疏水表面老化特征的研究

由于长期暴露在阳光、雨水、高低温等自然环境下,硅橡胶复合绝缘子的使用性能和工作寿命会下降,严重威胁了输电线路的安全稳定运行。因此,提高硅橡胶的耐老化性对于加强户外硅橡胶复合绝缘子的可靠性和延长使用寿命具有重要意义。飞秒脉冲激光能够在硅橡胶表面制备出稳定的超疏水状态,为了进一步研究该表面的耐老化性能,使用氙灯老化试验箱对样品进行700 h的加速老化实验。结果表明,超疏水表面的接触角从163°下降到150°左右,表明超疏水硅橡胶具有优异的耐老化性能。检测结果表明硅橡胶表面在老化过程中所产生的亲水性羟基是导致其表面疏水性下降的主要原因。进一步采用一种简单有效的热处理方法使其疏水性快速得到恢复。在200℃的加热环境中可以使老化后的样品表面接触角从150°恢复到163°左右,同时表面滚动角恢复到3°左右。该研究结果为增强硅橡胶在工作环境中的使用性能提供了理论指导,并在延长硅橡胶的使用寿命方面提供了一种新的手段。     

结合全卷积神经网络的室内场景分割

目的 视觉假体通过向盲人体内植入电极刺激视神经产生光幻视,盲人所能感受到的物体只是大体轮廓,对物体识别率低,针对视觉假体中室内应用场景的特点,提出一种快速卷积神经网络图像分割方法对室内场景图像进行分割,通过图像分割技术把物品大致的位置和轮廓显示出来,辅助盲人识别。方法 构建了用于室内场景图像分割的FFCN（fast fully convolutional networks）网络,通过层间融合的方法,避免连续卷积对图像特征信息的损失。为了验证网络的有效性,创建了室内环境中的基本生活物品数据集（以下简称XAUT数据集）,在原图上通过灰度标记每个物品的类别,然后附加一张颜色表把灰度图映射成伪彩色图作为语义标签。采用XAUT数据集在Caffe（convolutional architecture for fast feature embedding）框架下对FFCN网络进行训练,得到适应于盲人视觉假体的室内场景分割模型。同时,为了对比模型的有效性,对传统的多尺度融合方法FCN-8s、FCN-16s、FCN-32s等进行结构微调,并采用该数据集进行训练得到适用于室内场景分割的相应算法模型。结果 各类网络的像素识别精度都达到了85%以上,均交并比（MIU）均达到60%以上,其中FCN-8s at-once网络的均交并比最高,达到70.4%,但其分割速度仅为FFCN的1/5。在其他各类指标相差不大的前提下,FFCN快速分割卷积神经网络上平均分割速度达到40帧/s。结论 本文提出的FFCN卷积神经网络可以有效利用多层卷积提取图像信息,避免亮度、颜色、纹理等底层信息的影响,通过尺度融合技术可以很好地避免图像特征信息在网络卷积和池化中的损失,相比于其他FCN网络具有更快的速度,有利于提高图像预处理的实时性。     

基于小波分析的信号奇异点判定

在介绍小波变换概念及信号奇异性理论分析的基础上,给出了利用小波系数模极大值对信号奇异点判定的算法,并结合仿真试验对小波分析在信号奇异点上的判定进行了分析,效果良好。     

地下采空区爆破振动对周边建筑物的影响

针对河北群兴铁矿地下采空区治理过程中爆破振动产生的负面效应,在对采场爆破质点振动速度进行监测的基础上,就爆破振动对地表建筑安全的影响进行分析,进而提出相应的技改措施,并对技改前后的爆破振动强度进行对比。结果表明:原有的爆破工艺未对周边建筑物产生明显不利影响,实施爆破振动控制技术后,爆破振动强度得到进一步降低,保障了矿山的安全与稳定。     

仙女山断裂与三峡库首诱发地震和滑坡的相关性

仙女山活动断裂诱发地震及其对滑坡的控制是三峡库首区重大地质问题。野外地层剖面记录表明,仙女山活动断裂经历了两次强烈抬升,为滑坡形成提供了物质基础;依据地震与滑坡在时间和空间上的相关性分析,仙女山断裂可能对新滩滑坡的产生具有控制作用;引入摩尔-库仑准则对仙女山断裂活动性进行分析后认为,库水位涨落引起断裂三维应力状态变化,且诱发地震在高低两极水位和蓄水回落阶段高发。该研究可为揭示仙女山活动断裂与地震和滑坡的相关性提供依据。     

重型超重型动力触探锤击数修正系数外延研究

西部地区河床覆盖层深厚且成因杂、结构散、颗粒粗,勘探取样与原位测试是水电工程地质勘察中常遇的技术难题。利用麦夸特法与通用全局优化法相结合的优化算法,基于1stOpt数学优化分析软件,对现行规范中重型、超重型动力触探锤击数修正系数进行了拟合研究。给出了双因子（杆长、实测锤击数）动力触探锤击数修正系数拟合函数与外延修正系数,并应用于金沙江乌东德水电站。研究成果不仅扩展了动力触探应用范围,而且为测试数据批量化计算与查表内插处理提供了便利,可供河床深厚覆盖层地区水电工程勘察参考使用。     

基于Android和Arduino的老人摔倒检测定位系统设计

基于Arduino的惯性传感器、GPS及GSM模块设计并实现了一套老人摔倒定位急救系统。系统为老人摔倒援助提供了一套实时性高、可靠性强的方案。本系统硬件检测老人摔倒并进行定位和通信;软件部分,通过接收到的信息使用百度地图API来进行手机软件端的定位以及显示离定位点最近的卫生所或者医院信息。采用改进的小波阈值滤波算法对传感器数据进行分析,给出摔倒检测的判断依据。实验数据表明:系统判断正确率可达90%以上。通过实际系统的整体测试,预期目标达到。因此本系统具有较好的可靠性和实时性,在老人摔倒后能对其进行有效的救助。     

加湿除湿脱盐系统的热力学分析及实验研究

基于加湿除湿(HDH)原理,搭建在低温常压下运行的新型脱盐系统,详细介绍系统的结构和工作原理. 在相关假设的基础上对加湿除湿过程进行热力学分析,开展空气循环体积流量、进料体积流量和料液温度等操作参数对系统产水性能影响的实验研究. 实验结果表明,系统产水量随着料液温度和进料体积流量的增加而增大;与预期相反,系统产水量随空气循环体积流量的增加而先增大后减小;当进料体积流量为60 L/h、料液温度为57 °C、空气循环体积流量为180 m³/h时,系统最大产水量和脱盐率分别达到1.7 kg/h、大于99.99%;当料液温度为38 °C时,系统最大造水比和单位体积产水能耗分别为3.8、166 kW·h/m³. 由于具有结构紧凑、模块化设计、操作简单、维护成本低、可以与可再生能源结合等特点,该系统在海水淡化领域颇具竞争力. 上述研究表明,该系统虽然有很大的提升空间,但很有希望应用于分散式小规模淡水生产.     

插层限域工程制备MXene及其复合材料的研究进展

MXene作为一类全新的二维材料(金属碳氮化物的总称),因其本征的纳米层状结构、可调的比表面积、良好的亲水性、优异的导电性和力学性能,使其在可充电电池、超级电容器、光(电)催化剂、透明导电膜、电磁干扰屏蔽和传感器、原油和重金属的吸附剂以及柔性高强度复合材料等众多领域具有广阔的应用前景。近年来,利用插层限域工程制备MXene及其复合材料,是先进功能材料领域的研究热点。主要综述了近几年利用插层反应促进MXene剥离及合成MXene基复合材料的研究进展,比较了不同插层反应合成的MXene及其复合材料的优缺点;同时对于未来MXene及其复合材料领域的发展提出了展望。我们认为MXene及其复合材料的稳定性问题是当前要解决的瓶颈;相信随着人工智能和机器学习技术在材料研究领域的快速发展,MXene材料稳定性问题将会得到解决,并且更多具有良好稳定性的MXene及其复合材料将会被设计和合成出来。