上海交通大学学报

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分布式绿色能源碳交易机制及碳数据管理的挑战

李幸芝, 韩蓓, 李国杰, 汪可友, 徐晋

2022,56 (8): 977-993.
doi: 10.16183/j.cnki.jsjtu.2021.450

摘要 ( 1145 )

HTML ( 895 )

PDF(2604KB) ( 1329 )

为了实现“碳达峰、碳中和”双碳目标,需要加快构建以绿色能源为主体的电力系统.随着系统规模增长,基于区块链技术的分布式绿色能源碳交易机制和碳数据管理技术可有效鼓励绿色能源发展,成为低碳电力推行的有效手段.而精确实时的碳计量将进一步为交易信息的准确性和安全性提供数据支撑.介绍目前绿证交易和碳交易的研究现状,分析区块链技术在绿电追溯、绿证交易、碳交易、绿证与碳资产联合市场4个方向的关键技术适用性;研究当前碳计量方式的具体数学模型,讨论分析适用于区块链架构的碳源追溯计量数据可用性,并对碳计量方式的未来发展提出参考建议.

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基于无人机航拍的绝缘子掉串实时检测研究

李登攀, 任晓明, 颜楠楠

2022,56 (8): 994-1003.
doi: 10.16183/j.cnki.jsjtu.2021.416

摘要 ( 850 )

HTML ( 398 )

PDF(28565KB) ( 848 )

由无人机代替人工进行电力绝缘子巡检具有重要意义,针对无人机的上位机算力和存储资源有限的问题,提出一种适用于绝缘子掉串故障检测的实时目标检测改进算法.以YOLOv5s检测网络为基础,将颈部结构中路径聚合网络替换为双向特征金字塔网络,以提升特征融合能力;使用DIoU优化损失函数,对模型进行γ系数的通道剪枝和微调,总体上提升检测网络的精度、速度和部署能力;在网络输出处进行图像增强以提升算法可用性.在特殊扩增的绝缘子故障数据集下测试,相较于原始的YOLOv5s算法,改进算法在精度平均值上提升了3.91%,速度提升了25.6%,模型体积下降了59.1%.

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基于集成学习的电动汽车充电站超短期负荷预测

李恒杰, 朱江皓, 傅晓飞, 方陈, 梁达明, 周云

2022,56 (8): 1004-1013.
doi: 10.16183/j.cnki.jsjtu.2021.486

摘要 ( 1302 )

HTML ( 398 )

PDF(3182KB) ( 942 )

精确的电动汽车充电站充电负荷预测是提高充电站安全经济运行的重要措施,也是支撑充电基础设施新建、扩容规划决策的重要基础.为提高电动汽车充电站超短期充电负荷预测的精度,提出一种基于集成学习的充电站超短期充电负荷预测方法.首先,以预测精确度与响应速度为主要目标,使用轻量级梯度提升框架构建基础回归器模型;其次,通过自适应提升方法对基础回归器群进行集成;最后,通过超参数调整与优化,建立基于能量集成轻量梯度提升框架(EEB-LGBM)的双层充电站超短期充电负荷预测模型.算例结果表明,相较于反向传播神经网络、卷积神经长短期记忆网络、差分自回归移动平均模型等预测模型,所提出的基于EEB-LGBM的超短期充电负荷预测模型具有更高的精确度,同时可以大幅度缩短训练时间和降低计算资源需求.

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基于多源局部放电信号数据流聚类分离方法

陈昌川, 刘凯, 刘仁光, 冯晓棕, 覃延佳, 代少升, 张天骐

2022,56 (8): 1014-1023.
doi: 10.16183/j.cnki.jsjtu.2021.195

摘要 ( 974 )

HTML ( 148 )

PDF(7466KB) ( 627 )

局部放电检测中, 多种放电源与现场干扰源同时存在且不断变化,导致多种局部放电源难以有效分离及识别.提出一种高效自适应在线数据流(EAOStream)聚类算法,该算法采用自然邻域创建K-dimensional树来提高查询近邻的效率,即通过流数据的特征得到自适应的邻域半径和区域密度,从而能够局部搜索并形成团簇,实现多种局部放电源的实时在线分离.在人工数据集和真实数据集验证了EAOStream的优越性,通过与传统的DenStream和SE-Stream算法比较,将其应用于气体绝缘变电站故障的模式识别.实验测试结果表明:EAOStream在真实的网络入侵检测、森林覆盖类型及多源局部放电信号数据集的聚类准确度分别达到95.28%、98.47%及97.23%,验证了该算法在气体绝缘变电站故障诊断方面的实用性和有效性.

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考虑安全飞行通道约束的无人机飞行轨迹多目标优化策略

黄宇昊, 韩超, 赵明辉, 杜乾坤, 王石刚

2022,56 (8): 1024-1033.
doi: 10.16183/j.cnki.jsjtu.2021.154

摘要 ( 960 )

HTML ( 43 )

PDF(5684KB) ( 1223 )

针对无人机在复杂环境下难以规划出兼顾平滑性和安全性等指标的时域连续轨迹问题,基于安全飞行通道提出了一种多目标轨迹规划算法.在基于快速拓展随机树(RRT)改进的RRT^*算法生成的初始离散路径点基础上,建立以凸多面体集合表示的安全飞行通道;根据轨迹在安全飞行通道内部的约束建立安全项目标函数,结合飞行平滑性、动力学特性、飞行时间等性能指标,建立加权多目标优化函数;采用基于梯度下降的凸优化算法,对离散路径点的位置、速度、加速度及轨迹的时间分配进行优化,生成分段多项式表示的时域连续轨迹.基于煤矿井下等复杂环境对算法的有效性及相关性能进行试验及对比验证,结果表明:相比现有算法,本文算法在综合性能上有一定的提升.

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航空发动机涡轮叶片尾缘楔形通道交错肋冷却实验

肖克华, 罗稼昊, 饶宇

2022,56 (8): 1034-1042.
doi: 10.16183/j.cnki.jsjtu.2021.162

摘要 ( 764 )

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PDF(20093KB) ( 789 )

为研究涡轮叶片尾缘部分楔形通道交错肋流动传热性能,对其进行实验研究.实验应用瞬态液晶测试技术,对比研究了交错肋上、下主表面的局部传热特性,同时用压力扫描阀测得不同雷诺数下的通道压力损失.研究结果表明:尾缘段转折流动配置下,楔形通道交错肋上、下主表面传热差异显著,下主表面平均努塞尔数比上主表面平均高30%以上,尾缘楔形通道内交错肋结构主表面平均换热系数高出针肋结构约46%;交错肋上、下通道之间的交界面处存在强烈的质量交换作用,上、下主表面间断性的高换热区与上、下通道交界面呈现对应关系;随入口雷诺数的增加,通道压降快速增大.楔形通道交错肋压降是针肋的5~7倍,但其换热面积高出针肋107.4%,仍比针肋冷却增加约66%的综合换热性能.

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一种新的证据冲突识别与调整方法

张鑫, 谈敏佳

2022,56 (8): 1043-1050.
doi: 10.16183/j.cnki.jsjtu.2021.118

摘要 ( 748 )

HTML ( 28 )

PDF(852KB) ( 495 )

针对现有方法在识别证据冲突方面存在的不足,结合传统证据冲突,提出一种证据冲突识别与调整的方法.该方法首先将传统证据冲突的加权平均值作为识别指标,其次引入可信度和不确定度,以是否为互异证据间冲突分两种情形确定权重系数.然后,结合传统证据冲突和Jousselme信息距离对识别出的证据冲突加以调整.该方法以传统证据冲突为基础,确保了识别指标的代表性和识别结果的真实性,此外,权重系数综合考虑证据内和证据间的可信度,也更具代表性.最后,选取降低程度和平均偏差分析验证了所提方法.研究结果表明,所提方法的识别精度较高,能够有效地调整证据冲突.

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孔板后压力恢复长度的影响因数定量关系

季鹏翔, 艾万政, 丁天明

2022,56 (8): 1051-1056.
doi: 10.16183/j.cnki.jsjtu.2021.138

摘要 ( 667 )

PDF(1582KB) ( 310 )

孔板消能工具有构造方便、消能效率高以及经济等优点,在我国水电工程及泄流工程中得到广泛应用.在多级孔板设计中,孔板间距与孔板后压力恢复长度有关,而孔板后压力恢复长度的研究却很少.利用数值模拟法对孔板后压力恢复长度的影响因数进行了定量分析.结果表明,孔板后压力恢复长度主要由孔板孔径比、孔板相对厚度以及流经孔板流体的雷诺数等相关参数决定:当雷诺数增大到一个定值时,孔板后压力恢复长度几乎不随雷诺数的变化而变化;当孔板相对厚度和孔板孔径比在一定范围内,孔板相对厚度不变,孔板孔径比减小,孔板后压力恢复长度增大;当孔板孔径比不变时,孔板相对厚度增大,孔板后压力恢复长度减小.通过多元回归分析和曲线拟合得到孔板后压力恢复长度的经验公式,并进行室内试验验证,为多级孔板间距设计提供理论依据.

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新型胃肠道机器人无线能量传输系统的设计与实现

付文浩, 姜萍萍, 颜国正, 彭羽其, 费倩, 庄浩宇

2022,56 (8): 1057-1066.
doi: 10.16183/j.cnki.jsjtu.2021.228

摘要 ( 786 )

HTML ( 27 )

PDF(21129KB) ( 558 )

为确保微型胃肠道机器人在人体内部稳定运行,研制了一种新型无线供能系统.该系统基于电磁场谐振原理,参考电磁场理论计算和纺锤形三维接收线圈模型的优化结果,并创新性地结合了肠道机器人的工作能耗、姿态稳定性、供能稳定性、尺寸设计等要求.其中,发射线圈采用4组螺线管线圈产生均匀交变磁场,优化后的发射线圈通过与集成于肠道机器人内部的接收线圈互感,可产生稳定大于500 mW的能量用于机器人工作.经过相关实验验证,该无线供能系统的性能满足机器人在肠道内复杂环境的工作需求.

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面向时变需求的多等级急诊患者入院控制

徐捷, 王子翔, 刘玉欣, 刘冉, 杨之涛

2022,56 (8): 1067-1077.
doi: 10.16183/j.cnki.jsjtu.2021.122

摘要 ( 763 )

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PDF(1212KB) ( 449 )

建立患者准入控制的Markov决策过程(MDP)模型,并基于均匀化方法对该模型进行拓展,实现逐时段的实时决策过程.拓展经典MDP迭代求解方法,提出双向迭代算法、逐时段策略迭代算法等方法对模型求解.以上海某大型医院抢救室为例,数值实验表明:对比现有决策方法,所提出的新方法可以提高危重患者的接收率,提升急诊医疗的服务水平.

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基于LSTM与注意力结构的肺结节多特征抽取方法

倪扬帆, 杨媛媛, 谢哲, 郑德重, 王卫东

2022,56 (8): 1078-1088.
doi: 10.16183/j.cnki.jsjtu.2021.113

摘要 ( 809 )

HTML ( 30 )

PDF(3831KB) ( 577 )

对肺结节的形状特征、边缘特征和内部特征进行准确分类,能够辅助影像科医生的日常诊断工作,提高影像报告的书写效率.针对这一问题,提出一种基于长短时记忆(LSTM)结构与注意力结构的多任务分类模型.该模型通过注意力机制融合各个任务间的共享特征,提高当前任务的特征抽取效果.LSTM结构分类器能够有效地筛选任务间的共享特征,提高模型的信息传递效率.实验表明,相较于传统多任务结构,所提模型在公开数据集LIDC-IDRI上能够取得更好的多特征分类效果,辅助医生快捷地获取肺结节特征信息.

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超低轨卫星气动阻力特性

王晓亮, 姚小松, 高爽, 刘国华

2022,56 (8): 1089-1100.
doi: 10.16183/j.cnki.jsjtu.2021.014

摘要 ( 777 )

HTML ( 27 )

PDF(7210KB) ( 747 )

以180~300 km超低轨卫星为研究对象,采用自由分子流模拟方法中可准确模拟三维复杂外形的直接模拟蒙特卡洛(DSMC)法研究了典型外形的气动阻力特性.通过不同速度率条件下圆球和平板的理论阻力系数及不同速度率下70° 钝体外形的气动实验数据与DSMC计算结果的比较, 验证了三维DSMC方法对外形和网格的适应性.针对几类典型的卫星外形的阻力特性进行了计算比较,得出压差阻力、剪切阻力、总阻力及无量纲阻力系数随高度和外形的变化特性.超低轨卫星通过外形的优化设计可降低阻力约10%,能够有效改善其在轨运行特性,且可降低对卫星自身相关系统的设计需求.

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波浪条件下地效翼型气动力的环量控制研究

刘浩, 孙建红, 孙智, 陶洋, 王德臣, 刘光远

2022,56 (8): 1101-1110.
doi: 10.16183/j.cnki.jsjtu.2021.384

摘要 ( 698 )

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PDF(3280KB) ( 1020 )

波浪海面气流环境相对复杂,严重影响了地效飞行器巡航过程中的稳定性与安全性.针对波浪条件下的地效翼型,应用数值方法分析了不同海况波浪形状和不同飞行攻角对翼型气动特性的影响,进一步研究了定常吹气和周期吹气方法对地效下的环量控制翼型气动力影响规律.计算结果表明:波浪海面地效下,翼型升力系数随波浪周期性变化,波浪的波高较高、波长较短,翼型攻角较大时升力系数波动的幅度较大;通过与波浪相对运动相同周期的吹气环量控制方法,可以有效地控制波浪海况下翼型升力系数的波动,增强地效飞行器的稳定性与安全性.

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