震后典型建筑物倒塌场景下压埋人员快速定位方法

现有的针对地震后压埋人员设备的定位方法主要是基于信号接收强度（Received Signal Strength Indication,RSSI）,其过程主要可以分为测距和定位两个阶段。测距阶段由于实际复杂压埋环境的限制没有匹配的无线信道模型可以直接应用。为了实现复杂震后环境压埋人员的快速搜救,通过模拟三种典型建筑物倒塌压埋空间,对获得的大量数据利用近高斯-小波分析方法实现信号的平滑输出,建立不同场景下的最优无线信道模型,将波动的参数细化到小区间,在此基础上采用改进的三维加权质心定位算法得到压埋人员三维位置的最优估计。模拟实验结果表明,该方法具有较高的定位精度,5 m×5 m范围内解算的压埋手机最大定位误差为0.3 m,平均误差为0.23 m。10 m×10 m范围内最大定位误差为0.51 m,平均误差为0.31 m。     

面向生命探测的WiFi定位系统研究

基于对智能手机的WiFi无线定位技术的研究,设计了一种地震灾害中面向生命探测的无线定位系统。通过对被压埋手机的定位,间接探测被压埋人员的位置。首先阐述了对实际废墟信道下无线WiFi2.4G信号的测量,得到在废墟复杂环境下的路径损耗。其次从定位系统的客户端和服务器端两方面介绍了WiFi定位系统的结构及各模块实现,介绍了客户端数据采集、存储、滤波、转发的具体实现,服务器端数据接收、定位算法的实现及位置坐标的显示。该系统为地震等灾害救援中的人员定位提供了一种新的解决方案,使得对大面积灾害被压埋人员准确而快速定位成为可能。     

基于地震压埋率的在室率先验性研究

针对震后快速反应与应急救援辅助决策的需要,在分析研究地震压埋人员影响因素的基础上,建立了基于倒塌率和在室率的压埋率预估模型.以在室率为先验概率,提出了在室率区划的概念,并对全国绝大多数地方进行了在室率区划,为快速预测地震压埋人员提供了先决条件.最后,以汶川地震灾区部分中小学为例,用压埋率模型进行估计,说明在室率在压埋率中的作用和关系,证实了在室率的先验性.     

基于人类动力学的地震压埋人员先验在室率研究

破坏性地震发生后,科学、有效地评估地震压埋人员压埋情况,是有序地开展应急救援工作的基础。人员在室率作为压埋率评估模型的主要参数之一,目前主要以作息时间区为基础以省或市为基础单元进行计算,这难以体现基础单元之下的不同市或县人员在室率之间的差异性。为解决这一问题,采用人类动力学相关原理,运用极大似然法估算人员在室率,进而形成基于人类动力学的地震压埋人员压埋率预估模型。最后以汶川8.0级地震部分受灾学校为例,进行压埋率实际评估和模型误差分析。研究表明:提出的微观在室率能更准确地反映人员在室情况具有更好的适用性;在实际评估中模型精度达到±0.13,表明模型能达到较好的预估效果,能为震后应急救援工作提供一定的参考。     

生命探测信号在强震作用下的波动特性分离

地震灾害严重影响着人们的生命财产安全,在震后的恶劣环境下抗震救灾的难度也更大,这对救援技术和生命探测设备方面提出了更高的要求。当前抗震救援设备尤其是生命信号探索设备存在体积庞大、探测范围较小、操作复杂、抗干扰能力较差等问题,常常难以对生命信号的有效性以及生命信号的精确范围进行判断。针对以上问题,基于强震下的波动特性分离方法提出更精准探测生命信号的微型声波生命探测系统,以便快速完成震后救援和清理工作。通过试验对该系统进行验证,证实微型声波生命探测系统对生命信号的探测范围广、抗干扰能强、对生命信号定位判断十分精准,对更好的完成抗震救灾工作具有十分重要的意义。     

基于系统动力学的震后救援药品动态需求研究

地震灾害严重威胁社会经济发展和人民生命财产安全,震后救援药品动态需求研究对提高救援效率,挽救人民生命至关重要。建筑物倒塌压埋是造成震后人员受伤的主要原因,因此从震后建筑物倒塌救援过程入手,运用系统动力学方法建立了震后建筑物倒塌救援因果关系模型与震后建筑物倒塌救援流量存量图,主要考虑了建筑物倒塌压埋、地震救援投入、医疗投入等因素对伤员人数的影响。运用Vensim软件对流图进行编程仿真,得出伤员随时间的数量变化,根据救援药品日剂量得到各救援药品的需求量,从而辅助震后救援药品的动态需求决策。     

苏通大桥结构健康状态评估技术研究与应用(3):主梁损伤定位

为提高基于模态参数的损伤识别方法的损伤敏感性和噪声鲁棒性,将多源数据融合技术引入到苏通大桥主梁损伤定位方法中。基于D-S证据理论对模态柔度和模态应变能指标进行数据融合,并以苏通大桥扁平钢箱梁为分析对象,对融合后损伤定位指标的应用效果进行了讨论。结果表明:基于数据融合的损伤定位方法具有较强的损伤敏感性,只需要较少的低阶模态信息就能识别主梁的早期损伤;数据融合后,损伤定位指标可以在较强的噪声环境下准确地识别斜拉桥钢箱梁的损伤,具有较好的工程实用性。     

强震作用下岩体破坏深度及对隧道围岩压力的影响

5·12地震后,震区岩体受到了不同程度的破坏,产生了大量松动岩体,对新建隧道围岩压力产生了较大的影响。为研究地震力对岩体的破坏深度以及震裂松散岩体对隧道围岩压力的影响,基于波动理论和摩尔库伦准则,分析了地震力对岩体破坏的极限深度,推导出解析公式,并通过波速测试结果对震裂松散岩体的松动深度进行了探讨,最后就松散岩体对隧道围岩压力的影响进行了理论分析。研究结果表明:1地震力对岩体破坏有一极限深度,隧道埋深越浅,岩体越易产生破坏;2岩体破坏极限深度与岩体力学参数及地震水平震动速度有关,汶川地震震区岩体的极限破坏深度最大达112m;3汶川地震震后,不同松动程度的岩体分别占破坏岩体深度的20%、30%和50%;4震裂松散岩体对围岩竖向松动压力有较大影响,主要原因为震裂松散体的存在,改变了震后岩体的深浅埋分界深度,在震后松散岩体中修建隧道应按等效埋深来确定深浅埋分界深度。     

射频天线接收技术在局部放电干扰源定位中的应用

为检测出电气设备局部放电干扰源并对其定位,提出了使用射频天线接收技术对局部放电干扰源进行信号接收及定位,并对该技术的原理进行了阐述,最后介绍了一起典型案例, 通过其成功应用验证了该技术能准确对局部放电干扰源进行定位,通过排除干扰源,为局部放电检测提供良好的电磁环境。     

基于定位方式的雷电落点误差分析与筛选方法研究

雷电落点探测误差直接影响雷电灾害的定位确定。雷电定位系统监测到的雷电位置是根据定位方式原理确定的,雷电定位方式包含时差定位和磁方向定位。不同的定位方式可产生不同的定位误差,而雷电落点误差的存在可导致雷电预警、预报、风险区划评估出现错误。为减少由定位方式带来的落点误差,提高雷电数据的可靠性和通用性,根据雷电定位原理,分析了不同定位方式可能出现的位置误差,给出了雷电落点误差的计算模型和方法。结果表明:时差定位精度高于磁方向定位;四种定位方式按优劣排名依次是:三站混合、四站算法、二站混合、二站振幅;落点误差的产生主要来自于二站振幅;二站混合有一定的误差,但比二站振幅小;在湖南,雷电落点误差主要分布在衡阳—郴州、安化—张家界基延线及怀化的新晃、通道等地。并认为:在湖南西部的保靖、西南部的靖州、南部的江华(或附近县)增置测站,可大幅降低湖南雷电探测误差并提高所在地域的探测效率。     

地震应急救灾效能研究

地震应急救灾效能是不同救援队震后救灾效果的最直接反映,救援队伍到达灾区的时间长短是影响救灾效能的最直接因素。该文首先分析了地震救援中被埋压人员的存活率问题,并将震后的救援力量分为三组:当地民众自救互救能力,当地及灾区周边的军队、武警、消防官兵的救援能力和地震专业救援队的救援能力,探讨了这三组救援队在地震救援过程中的救灾效能,及地震灾区的气温对救灾效能的影响。     

手机定位人口数据在应急救援中的应用

随着智能手机的普及,基于手机定位的人口数据在突发性灾害应急救援领域发挥着日益重要的作用.以近几年地震灾区为主要研究对象,选择灾区中有代表性的旅游景区、县城及乡镇,获取这些区域手机定位的人口数据,同时采用传统方法估算区域内人口数量,并进行差异性对比.研究结果表明:差异性最大的是旅游景区、其次是县城和乡镇;在人口年度变化上...     

基于混合分解技术的鲁棒极限学习机的风速预测

提出一种基于混合分解技术的改进鲁棒极限学习机的风速预测模型。混合分解技术的特殊性在于采用变分模态分解,把互补集合经验模式分解所产生的高频固有模态函数进一步分解为多个模态分量,以提高短期风速预测的精度。然后对混合分解技术分解得到的全部风速分量分别建立鲁棒极限学习机模型进行预测,并采用一种改进鲸鱼优化算法对鲁棒极限学习机的参数进行微调。最后,根据西班牙某-风电场实际风速数据进行风速多步短期预测。实验结果表明:基于混合分解技术和改进鲸鱼优化算法优化鲁棒极限学习机的组合预测模型在风速预测.中取得较好的预测效果。     

高压电缆屏蔽层局放信号定位检测试验及其应用

高频局放带电检测是预先发现110 kV及以上高压电缆线路本体或屏蔽层运行缺陷的有效手段之一。针对高压电缆线路屏蔽层局放检测易受外界环境干扰且信号定位缺乏有效经验问题,采用长2 m、截面积为400 mm²的9根110 kV电缆搭建一交叉互联接地形式的电缆线路局放检测试验平台,并用信号发生器模拟局放源;利用该试验平台,分别对设置于电缆屏蔽层接地线不同位置的局放信号进行检测,并根据检测到的信号幅值和波形特征判断屏蔽层局放源位置及其传播路径。试验过程及其结果为1条实际在运的110 kV电缆线路高频局放检测异常信号的分析提供了参考。     

应用带电检测技术对开关柜早期缺陷的诊断

针对高压开关柜早期局部放电缺陷发现率低,故障信号源定性困难,定位准确率差的问题,结合现场实际案例进行分析,提出了基于暂态低电压、特高频和超声波的带电检测方法及幅值定位法和时差定位法的定位技术。应用结果表明:带电检测技术能够在开关柜早期缺陷诊断中发挥重大作用,并有利于设备状态评价与检修工作的开展。     

基于互联网的震后紧急救灾路径实时更新方法研究

传统震后紧急救灾路径更新方法信息实时更新能力弱,寻优能力不强,因此该文提出一种基于互联网的震后紧急救灾路径实时更新方法。采用互联网技术设计由模型、视图、模板构成的紧急救灾信息采集系统,系统通过数据层、业务层和表现层采集与实时更新紧急救灾信息。采用改进蚁群算法,将不断更新的紧急救灾信息作为信息素,通过终止条件变更、待访问点的选择概率分布、出现封闭点时的路径选择以及改进算法寻优性四个过程,实现震后人员救援以及物资输送的紧急救灾路径实时更新与路径寻优。     

并行化快速评估算法初步研究

本文针对传统应急评估软件计算速度偏慢、评估时间过长的问题,利用GPU加速计算技术,开展应急快速评估算法的并行化研究。在分析串行评估算法性能瓶颈的基础上,运用计算任务并行化和数据处理并行化的方法,提出了基于CPU-GPU混合架构的并行化评估模型,给出了分区和分层的数据并行处理方案。与传统的串行评估模型相比,并行评估模型可以充分发挥当前主流计算机的计算能力,计算速度更快,数据处理能力更强,更适合震后应急救援工作的实际需求。该模型经软件优化后,可大大缩短震后快速评估所需的时间,为震后早期决策提供更为及时有效的支持。     

基于家庭决策的震后应急庇护物需求研究

确定应急庇护物的需求人数是抗震救灾工作中的重要一环。基于较为成熟的家庭决策模拟分析,综合考虑工程因素与家庭社会经济属性因素,提出适应我国国情的震后应急庇护物需求模型。通过易损性指数对震后建筑物进行损伤评估后,该模型在分析过程中以单个家庭作为基本单位,采用多因素合理指标来量化居民离开住所意愿和应急庇护物需求意愿,并通过相关资料统计和专家调查方法对各影响因素及其子因素进行参数赋值,从而建立相应计算公式,进而通过课题组所开发的中国地震灾害损失评估系统软件(CEDLAS),分析获得了西安市灞桥区的应急庇护物需求人数预测数据。提出的理论方法可为政府震前避难场所规划及物资准备与震后避难人员安置及物资发放提供理论依据。     

基于云平台的电气设备间歇式局部放电检测系统

带电检测对电气设备内部发生的长间歇式、潜伏性局部放电通常定位为外界干扰,而在线监测易受多源放电以及背景噪声的干扰,导致该类缺陷易发生漏报。在现有带电检测与在线监测基础上,基于云平台技术设计了一套间歇式局部放电检测系统。该系统不仅可以将不同频带的局部放电信号进行采集,通过多频段联合定位的方法完成内部放电缺陷的初步定位,而且具有局部放电模式识别的功能,给出设备内部放电类型。试验结果证明:基于云平台的间歇式局部放电系统可以完成电气设备内部局部放电缺陷的长期跟踪,通过实时检测数据变化、在线数据分析,为异常设备制定相应的检修策略。     

基于RS与GIS混合编程的公路水毁灾情信息提取

研究了基于高分辨率卫星遥感影像的公路水毁灾情信息提取模型,通过解决跨软件环境的开发问题,实现了基于遥感与地理信息系统混合编程的公路水毁灾情信息提取系统。使用高分辨率卫星遥感数据形成融合数据,通过分析融合图像的光谱、几何、纹理特征,建立了公路信息提取规则,构建了面向对象的公路信息提取模型。根据水在近红外和中红外波长范围内反射率极低的特性,同时考虑不同环境背景造成的信息提取复杂性,研究了具有自适应特点的水面提取模型。通过建立组件式地理信息系统和遥感应用环境之间的通信和数据共享机制,实现了模型运行的交互式用户界面,并提供叠置空间分析功能,从灾后公路边界提取结果中去除水面部分,获得公路水毁信息。实际应用表明,系统可以满足相关工作对公路水毁灾情信息提取技术的要求。