锡林浩特矿区土壤水分特征曲线和有效含水量预测

露天矿开采导致大面积的地貌改变和植被破坏,进行土地复垦是重建原有生态系统的有效手段。为改善锡林浩特矿区生态脆弱、且矿区表土稀缺的现状,利用上覆岩层进行表土替代材料的开发,上覆岩层土壤的持水能力是选择表土替代材料的重要指标,对于指导排土场复垦具有重要意义。基于此选取了AP(Arya and Paris模型)、MV(Mohammadi and Vanclooster模型)和MVVG(MV model with the van Genuchten模型) 3种模型对锡林浩特矿区上覆岩层(L1—L5,共5层)土壤水分特征曲线与土壤有效含水量的预测精度。结果显示:MVVG对于土壤水分特征曲线(R~2=0.940)与有效含水量(R~2=0.7409)的预测精度均较好,AP对于土壤水分特征曲线的预测结果最好(R~2=0.950),且对于剖面有效含水量的预测趋势与实测值一致,但是有效含水量的预测值与实测值R~2较低(R~2=0.491),MV预测结果最差。AP模型对壤质沙土、砂之壤土和粉砂壤土的水分特征曲线预测效果好于MV和MVVG,但是各模型对沙土的预测预测效果均较差。除L5层,其余4层随着土壤层次深度的增加,其田间持水量、凋萎系数和有效水含量均呈减少趋势。L2—L4的有效水含量均低于L1(18%),且L4(8%)L3(11%)L2(15%)。研究结果显示AP和MVVG模型可以准确地预测研究区土壤水分特征曲线和水分常数,适合用于锡林浩特矿区上覆岩层土壤持水能力的预测。同时结果表明,L5层的有效含水量最大(20%),且土层较厚,具有在土地复垦过程中作为表土替代材料的潜力,而L2—L4可以考虑作为中和L5质地过黏的材料,使其土质更加接近腐殖层土壤(L1)。     

基于自适应VMD-Attention-BiLSTM的交通流组合预测模型

针对短时交通流量序列的非平稳性和随机性的特征,为提高短时交通流预测精度和收敛速度,提出一种基于自适应变分模态分解(VMD)和结合注意力机制层的双向长短时记忆网络(BiLSTM)的组合预测模型。首先,使用自适应变分模态分解将时空交通流量序列分解为一系列有限带宽模态分量,细化了交通流信息,降低了非平稳性,提升了建模的精确度;其次,利用结合注意力机制的双向长短时记忆网络挖掘分解后交通流量序列中的时空相关性,从而揭示其时空变化规律,从而进一步提升了建模精确度,并且利用改进Adam算法进行网络权值优化,以加速了预测网络的训练收敛速度;最后,将各模态分量预测值叠加求和作为最终交通流预测值。实验结果表明,使用模态分解的预测模型预测性能明显优于未使用模态分解的预测模型,同时自适应VMD-Attention-BiLSTM预测模型相较于EEMD-Attention-BiLSTM预测模型,均方根误差降低了47.1%,该组合预测模型提升了预测精度,并且能够快速预测交通流量时间序列。     

基于节点冗余的CAN总线网络双冗余方法

目前在CAN总线冗余设计方法中只对总线进行冗余设计,仍然不能满足恶劣工业环境对CAN总线可靠性的要求。针对这一问题,提出了一种基于节点冗余的CAN总线网络双冗余方法。该方法对网络中每个节点进行总线冗余,同时为系统的主节点进行节点冗余。测试结果表明:若总线出现故障,系统中所有节点均能自动切换到备用总线工作;若主节点出现故障,备份主节点则自启动,发挥主节点的作用;当主节点恢复正常时,备份主节点则自行回到备份状态。此方法能同时实现节点冗余和总线冗余,大大提高了系统的可靠性。     

基于无人机摄影测量的露天矿排土场三维模型构建

排土场作为露天矿区的重要组成部分,通过构建精确的排土场三维模型,有助于直观掌握排土场的地形变化信息,对于进一步监测其稳定性,确保矿区安全生产具有重要意义。以胜利西一号露天煤矿北排土场为例,首先利用无人机获取了排土场南部3个相对航高(85,100,115m)的影像;然后分别采用2款基于运动恢复结构算法(Structure from motion,SFM)的软件(Pix4D mapper和Agisoft Photo Scan)对不同相对航高的影像进行了处理,得到数字表面模型(Digital surface model,DSM)和数字正射影像图(Digital orthophoto map,DOM),并对两者分别进行了平面、高程精度分析。研究表明:3个航高对应模型的精度均可以满足1∶1 000地图和地形图成图要求,其中,相对航高为100 m时对应模型的精度和可靠性最高,可以达到1∶500成图精度要求,并且利用Pix4D mapper软件得到的模型精度略高于Agisoft Photo Scan软件,故而采用100 m相对航高获取了整个排土场的影像并构建了排土场三维模型。综合分析认为:无人机摄影测量可以满足排土场的监测、维护需求,相较于传统测量方法,具有范围广、效率高和成本低等优点,可以广泛应用于大型露天矿区地形地貌高精度监测。     

消费级无人机采煤沉陷地地形数据采集飞行方案优选

采煤沉陷地地形数据是损毁评价、土地复垦的基础。本文以山东省邱集煤矿采煤沉陷地为研究区,设计了12种飞行方案,通过分析平面精度、高程精度、时间成本等因素,探究将消费级无人机应用于采煤沉陷地地形数据采集的最佳飞行方案。研究表明:增加控制点的个数和像片重叠度可以有效提高消费级无人机航测影像的精度,但当重叠度增大到一定程度时,精度提高的幅度趋于稳定;12种飞行方案获得地形图的平面精度均满足1∶500的精度要求,高程精度满足1∶1 000的精度要求,其中布设9个像控点、重叠度为9070或9080时高程精度最高;在120m的航高下,布设9个像控点,将重叠度设置为9070时航测摄影像精度最高;当飞行面积较大时,考虑时间成本,重叠度设置为8070性价比较优。     

多节点CAN网络及通信协议设计

采用集成CAN控制器的C8051F060单片机为节点的主控单元对网络主节点进行了冗余设计,并在组建CAN网络的基础上制定了适用于本网络的通信协议.系统测试结果表明,该协议简洁实用、可靠性强、通用性强,能实现系统上电自检功能,可供借鉴.     

基于C8051F060单片机SPI接口的CAN中继器设计

设计了一种CAN中继器,可以对两个CAN子网进行数据转发.本中继器采用两个C8051F060单片机内置CAN控制器连接不同的子网,两个C8051F060通过SPI接口进行数据传输.测试结果表明:CAN总线中继器能在最高CAN通信波特率条件下正常通信,也能起到扩展通信距离的作用,同时能以较高的效率实现高低速CAN子网的正常数据转发,经中继器后的通信延时很小,符合系统要求.     

基于无人机影像的复垦排土场地形因子与土壤物理性质的关系研究

研究复垦排土场土壤的理化性质可以直接反映排土场的土壤重构质量,从整体上对内蒙古锡林浩特胜利煤田一号露天矿北排土场的复垦土壤的物理性质进行统计分析,然后以无人机影像为底图得到高精度地形专题图,探索坡度、高程、地表粗糙度等地形因子对土壤物理性质的影响。研究结果表明,复垦排土场的土壤物理性质和当地未扰动土相比,发生了明显变化,土壤结构较差;土壤容重和孔隙度与坡度、高程、地表粗糙度存在显著相关关系,受地形影响较大,该研究可为更好的指导露天矿排土场的复垦提供理论依据。     

基于能值-成本的资源型省域绿色GDP核算及可持续发展评价

为了评价资源型省域的可持续发展水平,本文研究资源型省域绿色GDP的核算体系,选取典型研究区,综合运用能值分析法和成本法,将不可更新资源、环境损耗中的各种能量转换成能值-货币价值,并在传统GDP中扣除,得到资源型省域的绿色GDP值与年际变化,再构建可持续发展评价指标体系,分析研究区的可持续发展状况并提出对策。结果表明:以山西省为例,在2000~2014年间,传统GDP增长速度较快,绿色GDP增长相对比较缓慢且2013~2014年保持平稳趋势,绿色GDP在传统GDP中所占比重不断下降,总体的可持续发展水平较低。这与能值交换率显著相关,有赖于山西省的产业结构、经济增长依靠煤炭等不可更新资源的特点,省内资源开发程度较高,对外界资源依赖性较低,对外贸易以输出能值为主。因此,在去产能的新常态下,山西省必须加快产业结构调整,转变经济发展方式,提高经济发展的质量和效益,实现绿色可持续的发展。