基于视频的雾天能见度实时监测方法研究

目前我国高速公路能见度监测主要依靠能见度观测仪,该方法覆盖区域有限且成本较高,而我国高速公路图像采集设备应用广泛,因此提出了一种基于监控视频图像测量雾天能见度的方法。该方法将图像进行分窗格处理,通过相关性分析筛选出最优兴趣窗格的亮度均方差特征矩阵,建立BP神经网络修正线性残差组合模型。结果表明:残差修正模型监测效果优于单一线性回归模型,残差修正模型的决定系数R2为0.977;在光线充足的情况下,残差修正模型的相对误差在10%以下,模型精度相对稳定;最后应用此方法监测高速公路雾天能见度,模型的正确率在80.48%以上。验证了用该方法测量雾天能见度具有可行性和有效性。     

基于光纤光栅传感的隧道火灾热传递特性测试

基于光纤光栅的感温传感技术对隧道火灾准确、快速报警的影响因素中,除了传感器的响应时间、精度等自身参数外,着火点向四周的热能传递特点、不同的风载条件下的热能传递特点等对传感器的测量输出有着重要影响。通过隧道现场试验对上述问题开展研究,得到了火灾热源与传感器在不同距离下传感器感知到的热能分布特性,以及在不同风速载荷下隧道内温度的分布和扩散特性。结果表明,光纤光栅探测器温升梯度的稳定态值与探测器到热源之间的距离成指数关系。在风载为3 m/s时,着火点的热辐射峰值点沿风向下偏了约5 m;风载为5 m/s时,下偏距离达到10 m,为更加合理的火灾传感器设置提供科学依据。     

电梯制动器安全性能检测装置研究与设计

针对现有电梯制动器难以通过可靠的仪器进行现场检测的状况,设计了便携式电梯制停参数检测装置。采用基于飞行时间(TOF)的测距技术和微机电(MEMS)电容式加速度传感器的测量原理对电梯制停过程中的制停距离和平均制停减速度进行测量,结合制停时间,综合判断电梯制动性能。试验结果表明,该装置测得电梯加速度与现有方法测试结果吻合,制停距离测量误差更小,为检验人员进行电梯制停参数检测提供了新方法。     

用投影寻踪分类模型进行环境监测优化布点

为处理各单项环境监测指标优选结果的不相容问题,提出用投影寻踪分类模型(PPC-RAGA)进行环境监测优化布点的新方法.利用该模型可把监测点多维环境指标值综合成一维投影值,投影值越大表示该监测点的环境综合质量越差,根据投影值的大小就可对环境监测点样本集进行合理分类.采用实码加速遗传算法进行PPC-RAGA建模,简化了投影寻踪技术的实现过程,克服了目前投影寻踪技术计算复杂、编程实现困难的缺点,为投影寻踪技术在各种系统工程中的广泛应用提供了新的工具.应用实例表明,直接由样本数据驱动的PPC-RAGA模型用于环境监测优化布点,简便可行,计算结果稳健,适用性和可操作性强,在非线性、非正态高维数据分类中具有广泛的应用价值.     

多因素影响下高速公路突发事件安全预警模型

为有效预防和及时处理高速公路突发事件,采用定性与定量相结合的方法,建立高速公路突发事件安全预警模型。首先,分析道路交通、道路条件和异常天气等多因素对高速公路安全性的影响,建立基于交通运行状态、道路结构状态和天气状态的预警指标体系,构建高速公路突发事件安全预警状态识别基本模型和3个安全预警子模型;然后,采用演算方法分析不同情况下的安全预警值浮动范围,划分安全态、准安全态、准危机态和危机态4大预警级别及3条预警线,最后通过实例验证所建模型的有效性。研究表明:用所建立的安全预警模型可识别高速公路突发事件,及时发现高速公路的安全隐患,提升高速公路安全管理水平。     

基于换乘人耐受限的对向公交换乘生存距离模型研究

为揭示对向公交换乘距离与换乘乘客横穿道路的相互关系,约请272名受试者,完成城市公交汽车换乘试验。基于换乘试验统计出横穿马路人数,采用非参数估计方法估计换乘乘客的最大忍耐换乘距离,利用SPSS软件,构建拟合程度最高的对向换乘生存距离二次项函数模型,并对模型的有效性进行验证。结果表明,违规过街行人数随公交换乘距离的增大而增多;生存率随换乘距离的增大呈现"缓慢减小-迅速减小-平缓减小"的变化趋势,换乘距离增加至126 m后,越来越多的乘客难以接受这样的距离;换乘距离相同时,男性相比女性更容易横穿马路;根据构建的对向公交换乘生存距离模型,85%的换乘乘客可接受的换乘距离为124 m,50%的换乘乘客可接受的换乘距离为174 m。     

挡烟垂壁对长通道顶棚温度分布的影响研究

为提高长通道内部挡烟性能,揭示挡烟垂壁在长通道烟流控制中的作用,利用数值模拟方法研究挡烟垂壁与火源的距离分别为4.2、6、9、12 m,垂壁高度在0.3~0.9 m时顶棚附近烟气温度纵向分布;拟合模拟数据得出挡烟垂壁位置与高度综合影响下长通道挡烟垂壁下游温度纵向分布预测公式,并通过1∶5小尺寸通道火灾试验对预测公式进行验证。结果表明:挡烟垂壁对其上下游烟气温度分布的影响分别表现为减缓衰减与加速衰减2种效果;随着垂高的增加,垂壁上游温升值增大,下游温升值减小,且下游温度衰减速率与垂壁高度有线性关系;挡烟垂壁离火源越远,烟气温度纵向衰减越慢,高温危险区域越大;试验温度数据与公式预测值二者吻合较好,验证了数值模型的有效性。     

林火报警图像中火源点确定方法研究

通过分析早期森林火灾烟雾图像的运动特征,提出了一种基于数字图像处理技术的森林火灾火源点确定方法。通过对早期报警图像RGB模型进行分量提取并各自直方图均衡化,获得了其中烟雾区域和背景区域的灰度特征,进而根据烟雾区域的连通性选用区域生长法则,分割出独立的目标图像,最终使用深度优先搜索算法遍历整个烟雾区域,确定其最低像素点,即火源点,完成林火的自动定位。结果表明,此种定位方法的准确率达到90.8%。     

基于尖点突变模型的地铁深基坑土压力预警阈值研究

为提高地铁施工灾害预警的准确性和可靠性,将尖点突变模型引入地铁施工灾害预警阈值的研究中,建立基于时效影响因子的地铁深基坑土压力尖点突变模型。该模型利用突变流形分析系统的平衡和临界状态,通过势函数突变点临界值确定预警阈值的大小,为地铁施工灾害预警工作提供科学依据。通过实例分析,计算出考虑时间效应的土压力预警阈值。结果表明,地铁深基坑土压力尖点突变模型消除了计算过程中的人为因素影响,并能反映基坑土压力突变的特点。当然,在实际工程施工中,需要对预警阈值进行及时的重新修正,以适应外界环境和技术的不断更新变化。     

基于案例推理的露天矿山排土场滑坡事故预警方法研究

通过整理100组排土场滑坡的案例库,提出了基于案例推理(CBR)的排土场滑坡中长期预警方法,采用框架法表示滑坡案例,RBF神经网络和欧式距离相结合实现案例的检索,由用户和专家来完成案例的修正与调整。在高村排土场进行了实际应用,通过案例检索获得了相似的案例,确定了预警等级及合理的处置方案,为排土场滑坡事故预防提供了科学指导。     

基于数据挖掘法的矿井瓦斯联动监测

为解决传统矿井监测技术存在的监测效果差、数据利用率低、预警能力不足等问题,提出采用多点及多因素融合的联动监测方法。采用计算机数据挖掘、多级数据融合处理技术建立基于实际预警、规则评判、历史数据检测等方法的矿井故障分析及瓦斯浓度预警数据处理模型。该技术在临汾市尧都区5个煤矿的安全生产监控中试验应用,结果表明联动分析法有助于分析矿井故障原因、提高瓦斯浓度预警能力,且数据挖掘及多级数据融合技术的应用有助于规范样本,提高分析预警规则的稳定性、适应性。     

降雨型滑坡灾害的约简和逻辑回归预测模型

为实现秦巴山区域降雨诱发的滑坡灾害预警,收集处理不同时段滑坡灾害发生点最近区域站大量降雨数据,形成降雨特征滑坡灾害样本数据集;定义降雨型滑坡灾害知识表达系统,利用知识约简和预测结果反馈方法,选取影响滑坡灾害的降雨特征,进而确定发生滑坡灾害的诱发因子;改进逻辑回归方法,提高模型泛化能力,建立约简逻辑回归预测模型,并与不确定朴素贝叶斯模型和遗传神经网络模型对比。结果表明:约简逻辑回归预测模型能有效处理海量高维降雨数据,且预测准确率较高。     

丁坝头部附近速度分布特征及对通航影响距离的试验研究

河道中修建丁坝将改变丁坝附近的水流流态,形成复杂的三维水流,可能影响坝头附近的船舶通航安全.为研究丁坝断面的三维流速分布、坝头附近的流态特征以及丁坝存在对通航的影响范围等问题,在概化模型水槽中进行试验研究,利用多普勒测速仪对丁坝断面流速进行测量,分析丁坝断面三维流速分布资料,发现距离丁坝头部一定范围处,丁坝断面横向流速的变化率趋近于0,并以此范围作为丁坝对水流运动及通航的影响距离.通过对不同影响因素的分析,得到丁坝对通航影响距离与随弗汝德数、压缩比等参数的相关关系式.     

舰船火灾中烟气沿通道蔓延特征的计算机模拟

本文采用区域模型时舰船火灾中烟气沿通道蔓延的热物理特征进行了计算机模拟，并根据区域模型村基本思路，采用纵向分段的方法，解决了纵向长通道内烟气蔓延中分层热物理参数不均匀问题，提高了模拟计算的准确性，模拟结果与模型实验符合较好。     

CO2封存泄漏大气扩散规律及监测方案——以延长油田CO2-EOR工程为例

针对延长油田CO_2-EOR项目的潜在泄漏问题,根据当地气象环境条件,利用重气扩散模型研究了CO_2泄漏运移特征,并以此为依据,讨论了该工况条件下CO_2泄漏的大气监测方案。结果表明:CO_2喷射泄漏后先上升后下降,并沿着下风向运移;在研究区优势风速2.7 m/s条件下,喷射高度与最大CO_2体积分数点高度随泄漏速度增加而上升;CO_2顺风向运移距离大于侧风向运移距离,且泄漏的地表影响范围随泄漏速度增加呈近似线性增加;泄漏速度3 kg/s时开始出现危险区域,且大于该泄漏速率时,地表危险区面积随泄漏速度增加呈抛物线变化;监测点应位于距离泄漏源下风向50~80 m处,在监测高度0~4 m范围内,CO_2监测半宽相对稳定且较大,约为12 m,当监测高度大于4 m时,监测范围明显减小;考虑到监测点预警功能,认为研究区大气监测需要在潜在泄漏源的西北和正南方向50 m处、高度为0~4 m范围内各设置1个CO_2大气监测点,该监测方案可根据现场最大泄漏量预估值及监测预警要求,适当减小与潜在泄漏源的距离。     

基于Kohonen-SVM模型的驾驶行为险态动态辨识

对驾驶行为的危险状态进行动态辨识并提前预警是防止交通事故发生的重要手段。提出一种基于Kohonen神经网络和支持向量机(SVM)的驾驶行为险态动态辨识方法。基于国内外相关研究,选取油门、方向盘转角、刹车、离合、X轴速度、Y轴速度、X轴加速度、Y轴加速度、发动机转速作为驾驶行为状态指标。应用Kohonen神经网络对9个指标组成的向量进行非监督聚类。用聚类结果组成的时间序列表示驾驶员行为指标的动态变化特征并以此作为输入,通过训练SVM实现驾驶行为险态辨识,解决了高维指标数据监督聚类困难和险态识别的静态性问题。最后,采用驾驶模拟器进行试验设计,对方法的有效性进行验证。以8个危险场景作为诱发驾驶行为险态出现的刺激,10个被试共产生8 400组识别序列,选取600组标识为险态的时间序列进行验证。结果表明:该模型的驾驶行为险态识别正确率为82.22%。不同被试的正确率差异控制在6%以下,表明此模型具备一定的泛化能力。     

1种机器人工作区域协同搜索避障巡检策略

为解决工作区域搜索待操作目标的不确定性以及单一策略无法解决障碍物区域多搜索目标遍历与避障的问题,提出1种随机与固定搜索相结合的协同巡检策略。该策略在重点监测点通过引入非线性收敛因子及动态权重策略的改进灰狼优化算法遍历多任务点进行固定路线搜索;在非重点监测区域为差速转向移动机器人赋予三视野扫描线,并运用其灵活转动的特点进行随机路线搜索;通过交互式人工标记的方法定位搜索目标点并对其进行标记,运用改进灰狼优化算法对标记出的多目标点进行遍历顺序规划及D*算法避障到达;通过5个国际通用工程函数仿真测试改进的灰狼优化算法。结果表明:改进的灰狼优化算法能加快收敛速度,增强模型的求解精度,加强算法的稳定性,同时验证随机与固定相结合的区域协同搜索避障巡检策略的有效性。     

针对高原机场障碍物补偿修正量的改进

为解决高原机场净空条件限制比较严苛的问题,采用统计建模方法建立安全评价模型,改进障碍物补偿修正量。首先,基于矩形模型和碰撞风险模型(CRM)研究高度补偿修正量对障碍物碰撞风险概率的影响;然后,分析C类飞机在平原和高原机场的航迹偏差,基于此建立安全评价模型;其次,根据该模型计算平原和高原机场的安全区域下限,分析安全区域下界均值和机场标高的对应关系,得到改进后障碍物高度补偿修正量;最后,在昆明机场应用该修正量,验证其安全性和实用性。结果表明:在高原机场,高度补偿修正量对碰撞风险概率的影响显著;对于C类飞机每千米的高度补偿修正量可由2. 88 m改进至2 m;在高原机场应用改进后的高度补偿修正量可获得更大的运行优势。     

流量分布系数对低压热释放速率测量的影响

热释放速率是反映火灾规模的重要参数,但高海拔低压地区可燃物燃烧的热释放速率测量一直未得到有效解决。为此,引入烟气管道流量分布系数,并对其进行低压修正,基于耗氧原理分析了低压条件下可燃物燃烧的热释放速率测量原理,提出了低压燃烧热释放速率的计算方法。在此基础上,设计并搭建了低压燃烧舱模拟高海拔低压环境,开展了不同静态低压条件下的正庚烷池火试验,并对烟气管道流量分布系数与不同的静态环境低压进行线性关系、指数关系等拟合,发现试验工况压力下的流量分布系数与响应的环境压力呈指数函数关系,且拟合度高达97.2%。采用指数函数关系并根据能量守恒对试验测量出的低压热释放速率进行修正,误差不超过5%,表明该方法可行。     

隧道内氨气泄漏扩散分布特征数值模拟

为分析运输过程中液氨罐车在隧道内泄漏的危险性,利用Fire Dynamics Simulator(FDS)软件模拟氨气在隧道内的扩散过程,发展了隧道内氨气泄漏扩散体积分数分布特征经验公式。采用大涡模拟处理湍流流动,以便兼顾计算精度和计算效率。考虑储罐车发生泄漏后停止不动,液氨在泄漏瞬间转变为气体,模拟在连续点源泄漏情况下的氨气射流及扩散过程。结果表明,高体积分数危险区域主要集中在隧道顶棚附近,更高截面的体积分数处于爆炸极限的区域更长。泄漏源与洞口之间的隧道中段区域的体积分数梯度相对两端较小,此中段区域也是人员安全高度截面最高氨气体积分数发生位置。最大泄漏量情况下氨气在沿纵向扩散过程中平均运动速率保持在0.63~1.06 m/s,扩散速率随纵向距离增加而降低。顶棚氨气体积分数升高程度随纵向距离增加呈幂函数降低,体积分数沿纵向衰减规律适用于其他泄漏量的情况。后期工作可考虑开展缩尺试验,并同时考虑通风条件等因素对氨气泄漏扩散的影响研究。发展的氨气在隧道内泄漏扩散的体积分数分布经验公式可为氨气事故后果评价、应急处置等工作提供参考。