模拟退火算法在大气环境质量综合评价中的应用

为了建立一种对多项指标都能普遍使用的大气环境质量综合评价模式,利用模拟退火算法对幂函数加和型指数评价中参数进行优化,并用优化后的综合评价指数公式对大气环境进行综合评价。该公式应用于大量实例的分析评价结果与其他多种评价方法评价结果比较表明:该公式不受污染物种类和数目多少的限制,计算简便,具有可行性、实用性和通用性。     

水环境质量综合评价的新模型

为检验已订的水环境质量评价标准的合理性,解决各单项水质指标的评估结果的不相容性问题,提高水质等级模型的分辨率,提出了一种新的水质评价模型-逻辑斯谛曲线(LOG)模型,它的水质等级是连续的实数值;根据LOG模型的参数值可以分析各水质指标值对水质等级的影响程度,从而检验原订水质等级标准的合理性;并给出了基于实码遗传算法的LOG建模的实施方案.实例研究说明,这套方案是实用的和通用的,在其它环境质量综合评价中也具有广泛的应用价值.     

回采工作面瓦斯涌出量遗传投影寻踪回归预测

为快速、准确预测回采工作面瓦斯涌出量,基于投影降维思想,建立一种遗传算法(GA)投影寻踪回归预测方法。选取煤层瓦斯原始含量、埋藏深度、煤层厚度、煤层倾角、工作面长度、推进速度、采出率、临近层瓦斯含量、临近层厚度、临近层层间距、岩层岩性、开采深度作为评价因子,对某矿15个学习样本进行训练,建立GA投影寻踪回归预测模型。利用该矿3个实测样本对模型进行检验,并与主成分分析和BP神经网络方法结果进行对比。研究表明:利用GA投影寻踪回归预测回采工作面瓦斯涌出量,平均误差为3.43%,最大误差为5.7%,精度优于其他2种方法。     

水电厂设备设施风险的动态分级研究

为保障水电厂安全运行,根据水电厂设备设施构成要素,系统分析其风险,建立涵盖水轮机及其辅助设备、发电机及其辅助设备、计算机监控系统及自动装置、电气一次设备、电气二次设备、水工建筑物及金属结构、机具与防护设施等因素在内的评价指标体系。采用欧氏距离定义样本差异,标准化处理属性特征值,通过聚类迭代,开发水电厂设备设施风险的动态分级方法。研究结果表明:水电厂设备设施故障风险在每年的第2,3季度明显大于第1,4季度,并且随着时间推移,各季度设备设施故障风险同比有增加的趋势,风险分级结果与设备设施故障的变化趋势基本吻合。     

阜新市空气监测点位优化的聚类分析

基于聚类分析法利用数据之间距离系数进行分类的原理,建立空气监测点位聚类分析优化模型,结合阜新市地形、气象及历史监测数据,进行阜新市空气监测点位布设优化应用,优化结果表明:距离相似水平取d=0.3时,环保局(B点)与人民公园(C点)监测点空气污染物浓度分布相似性最高,合并为1点,增设气象台监测点位作为清洁背景点,4个点位构成阜新市空气监测新网络;利用CALPUFF模型模拟对优化后监测点位进行相关性检验。检验结果表明:监测点位优化后SO2浓度与实测值相关系数为0.984,PM10相关系数为0.968,NO2相关系数为0.973。CALPUFF模型模拟值与实际监测值之间相关系数均大于0.75,表明优化后的阜新市空气监测点位具有客观环境代表性;监测点位优化与检验方法具有一定应用价值。     

山区农村居民点时空格局演变特征及蚁群仿真优化——以重庆澄江镇为例

山地农村居民点系统因受自然因素及人类活动等多重扰动而处于深刻转型中,探索山区农村居民点时空格局特征及其优化策略,对于优化山区国土空间格局、推进山区国土空间综合治理与乡村振兴具有重要意义。基于构建理论框架,集成运用景观格局指数法、栅格权重叠加评价法、改进蚁群算法（ACO）等,以重庆澄江镇为例,探索山区农村居民点时空格局演变特征及优化过程,提出优化调控策略。结果表明：（1）研究区农村居民点空间格局演变特征呈现集中、靠拢的演化发展趋势,总体呈现匀质、线状、向心、院落四种分布形态;同时高程、坡度、水域、城镇、道路、基础设施等自然—经济社会因素均对山区农村居民点时空格局演化产生重要影响。（2）改进蚁群算法优化后,研究区农村居民点斑块面积（CA）减少10.07%,居民点斑块数量（NP）和密度（PD）分别减少83.12%和81.16%,平均斑块面积（MPS）增加了4.3倍,平均最近邻体距离（MENN）增加了42.82%。优化后69.1%的农村居民点斑块都集中在适宜区和较适宜区内,且重点向交通便利、公共设施完善、生产便利和中心村庄集中。优化后的农村居民点空间格局更加紧凑有序,土地集约节约效率更高。（3）基于仿真优化结果,综合考虑村庄振兴“产业—人口—土地”互动耦合机制,提出城郊融合、产业集聚、景村融合、搬迁撤并四类农村居民点格局优化方案,助推山区乡村振兴。（4）优化结果同时表明改进的蚁群算法非常适用于复杂环境条件下的较小尺度要素空间布局优化,能够为山区国土空间规划编制提供技术支撑。     

人为排放及气象因素对空气质量影响的定量分析——以疫情期间邢台市为例

选择河北省邢台市作为研究对象,将2020疫情作为一个极限管控措施下的极限减排实验情景,把2021疫情作为未来常态化疫情防控实验分析情景.与疫情前期对比,两次疫情期间臭氧浓度均有提升且2021疫情时期颗粒物浓度同样有提高,2020疫情时期其他污染物浓度均有不同程度的改善,而与2019历史同期相比,两次疫情期间臭氧浓度同样有升高现象,除此以外,2021疫情时期污染物改善较好.利用长短期记忆网络（LSTM）算法和空气质量预报模式系统（WRF-CMAQ）量化了两次疫情时期气象因素对于污染物浓度变化的影响,根据空气质量模拟法反推了不同污染物受人为影响的浓度变化.实验结果表明,LSTM算法在两次疫情期间的模拟均显示人为影响对污染物产生了负影响（降低了污染物浓度）且在总变化影响中占比较高,而CMAQ模式模拟结果中的气象因素影响占比远高于LSTM算法.CMAQ模式在两次疫情模拟中表现出了不同的结果,在2020疫情中人为影响占据了主导,而在2021疫情中,相比较2020疫情时期,除NO₂外,人类活动对其他污染物的影响均为正值（促进了污染物浓度升高）.     

基于CYCBD和麻雀搜索算法的滚动轴承故障特征提取方法

目的解决在较强的噪声环境下最大二阶循环平稳盲解卷积(MaximumSecond OrderCyclostationary Blind Deconvolution,CYCBD)算法在滚动轴承故障特征提取时效果欠佳的问题,为滚转尾翼导弹的尾翼滚动轴承故障诊断提供方法参考。方法提出一种利用麻雀搜索算法(SparrowSearchAlgorithm,SSA)优化CYCBD算法的方法,将CYCBD算法解卷积的包络谱熵作为SSA寻优的适应度函数,利用SSA高效地寻找出合适的循环频率以及滤波器长度,选择自适应参数后,再使用CYCBD算法有效解卷得到周期脉冲特征。结果同时对比SSA优化CYCBD前后进行故障特征提取的包络谱图,CYCBD的噪声幅值不超过0.13 m/s^(2),峰值不超过0.29 m/s^(2),用SSA优化CYCBD的噪声幅值不超过0.08 m/s^(2),峰值不超过0.32 m/s^(2),故障频率成分更加突显,无论是噪声幅度,还是峰值幅度特性,均较CYCBD有了较大改善。结论仿真实验验证了SSA优化CYCBD方法能够更加清晰地辨识到故障特征频率及其倍频成分,其具有良好的工程应用前景。     

热电池失效分析及等效加速贮存试验技术

目的建立基于实测环境载荷的热电池等效加速贮存试验技术,掌握其在环境载荷作用下的性能退化规律。方法在分析热电池组成和所受环境载荷情况的基础上,分析热电池的主要失效模式,设计基于实测环境数据的等效加速贮存试验,开展热电池等效加速贮存试验,分析热电池性能和热图像的变化情况,利用粒子滤波算法对电池剩余电容量进行预测。结果随加速循环次数(时间)的增加,热电池的电容量下降。热图像表明,热电池经过等效加速贮存试验后,其放电过程表面温度要高于初始放电表面温度。粒子滤波算法能够有效模拟电容量的退化过程,电池剩余电容量预测结果与试验结果误差在10%以内。结论等效加速贮存试验得到了热电池的性能退化规律,从而为热电池的贮存试验提供一种解决方案。