- 李想;曹建银;姚晨阳;丁振东;王昊;陶诗飞;
针对目前超宽带（UWB）微带单极子天线带宽较窄以及尺寸较大等缺点，文中提出一种基于共面波导（CPW）馈电的小型化超宽带微带单极子天线。该天线由叶型的辐射贴片（其上挖去3个圆形贴片）、梯形地板和环形三叉戟共面馈电组成，可实现1～18 GHz的超宽带频率覆盖。使用HFSS软件对天线的结构和尺寸进行分析，得出最终的天线尺寸仅为40 mm×75 mm×0.5 mm。利用矢量网络分析仪进行测试，结果表明，所设计的天线具有179%的相对带宽，在1～18 GHz的工作频段内阻抗匹配良好，并且具有良好的辐射性能；且该天线的工作频率能够实现L波段、S波段、C波段、X波段以及Ku波段的多个频率覆盖，具有超宽带的优良性能。
2023年14期 v.46;No.637 1-6页 [查看摘要][在线阅读][下载 1841K] [下载次数：650 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：0 ] - 管军;石爱业;徐传杰;李景奇;胡锐;
为提高多时相遥感影像的海岛变化检测精度，文中采用编解码结构模型将变化检测中变和不变的二分类问题视为语义分割任务，提出一种残差卷积与多尺度特征融合的海岛多时相遥感影像变化检测方法（RMFNet）。首先，在编码器层构建4组优化的残差卷积块（RC）用于提取特征信息，每组残差卷积块通过三重跳跃连接方式提高网络的泛化能力；其次，构建基于空洞空间金字塔池化的多尺度特征融合块（MFF），融合语义信息、全局上下文信息以充分学习海岛变化与未变化的特征；然后，使用损失函数指导残差卷积块和多尺度特征融合块的训练；最后，以中国香港岛为例，基于公开的变化检测OSCD数据集进行仿真实验。结果表明：提出的RMFNet方法的Kappa值比CNN、ResNet-18、PSPNet、SegNet、UNet五种方法分别提高0.250 9、0.201 9、0.131 3、0.078 6、0.038 0，验证了该方法的有效性。
2023年14期 v.46;No.637 7-10页 [查看摘要][在线阅读][下载 1424K] [下载次数：191 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：1 ] |[阅读次数：1 ] - 宿彬;张鹏飞;程东旭;嵇闯;张凯;
针对机械式流量计工作效率和测量精度低、抄表困难等问题，文中设计一种基于LoRa通信的超声波液体流量计。分别从计量和通信功能方面进行设计，搭建物联网智慧系统实时监视和记录流量计量终端数据。实验结果表明：LoRa通信在1 600 m内丢包率仅为1.2%，计量精度在1.5级以内，重复性不超过1%，能够满足实际工程的应用需求。
2023年14期 v.46;No.637 11-16页 [查看摘要][在线阅读][下载 1654K] [下载次数：238 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：1 ] |[阅读次数：0 ] - 卢松;唐屹晨;胡鹏;赵春林;
文中设计一种脉冲宽度调制信号（PWM）的自动校验算法，该算法中主要提出系统函数时间计算法和寄存器读数计算法，分别用于计算PWM信号占空比并进行对比，实现自动校验。系统函数时间计算法是利用Verilog HDL内部库函数进行逻辑运算实现，寄存器读数计算法是利用PWM内部寄存器开放的配置进行计算实现。为实现两个占空比自动校验，对系统函数时间计算法的运算结果做取整处理，对寄存器读数计算法中的计算参数进行进制转换再运算，最后将两者数据进行比较。所设计算法可用于解决PWM正常功能（不带死区控制）、带死区功能、半周期增加功能和输出反转功能的自动校验问题。仿真结果表明，该算法可以实现不同功能点下PWM占空比的自动校验，准确高效，且能够提高验证效率。
2023年14期 v.46;No.637 17-22页 [查看摘要][在线阅读][下载 1711K] [下载次数：55 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：1 ] - 傅亦源;肖本龙;何勇刚;牛凤梁;
射频仿真系统可以通过控制四脊圆锥喇叭天线两路正交信号幅度和相位实现不同极化的模拟。但该系统存在交叉极化信号，将会产生极化模拟误差和两路正交极化信号角位置模拟偏差。为此，文中通过建立三元组辐射合成信号模型，分析不同交叉极化隔离度对极化轴比和极化倾角模拟误差的影响；同时，根据三元组角位置模拟模型计算不同交叉极化隔离度对两路正交极化信号角位置模拟精度的影响程度。分析结论可指导射频仿真系统工程建设。
2023年14期 v.46;No.637 23-27页 [查看摘要][在线阅读][下载 1531K] [下载次数：66 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：0 ] - 徐展;钟选明;廖成;
针对冬季铁路隧道内存在的冰柱影响铁路接触网安全的问题，文中提出一种使用激光器照射、加热并融化冰柱根部使冰柱坠落的方法。相较于人工除冰或电加热设备防冰，该方法设备主体小、能耗低、安全性更高，且可针对特定位置作业；在有效提升除冰效率的同时，还能保证作业工人的人身安全。仿真计算结果和现场实验结果均表明该方法可行且有效。
2023年14期 v.46;No.637 28-32页 [查看摘要][在线阅读][下载 1393K] [下载次数：218 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：4 ] |[阅读次数：0 ] - 莫畏难;高丙朋;
生物氧化提金是一种新型的冶金工艺，该过程中需要用到多种传感器采集工艺数据，为氧化预处理过程的调节提供数据参考。传感器如果发生故障导致传输错误的数据，将会影响反应釜内的环境调节。文中主要对生物氧化提金系统中的多传感器系统进行故障诊断研究，首先提出一种SOA-PSO混合智能算法模型；然后使用4种标准测试参数进行实验，得出该混合智能算法有效；最后采用所提算法对Elman故障诊断模型的权值阈值进行寻优，建立SOA-PSO-Elman智能故障诊断模型。与PSO-Elmam模型和AFSA-PSO-Elman模型进行实验对比，仿真结果表明，SOA-PSO-Elman智能故障诊断模型可行有效。
2023年14期 v.46;No.637 33-37页 [查看摘要][在线阅读][下载 1489K] [下载次数：61 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：1 ] |[阅读次数：0 ] - 蔡泉华;杨锋;严守靖;王洋洋;奚晨晨;魏金涛;孙团伟;
针对三维探地雷达传统计算方法中直接取芯法和振幅全反射法存在代表性差、计算效率低等问题，文中对直接取芯和振幅全反射两种计算方法的优点与缺陷进行分析，结合三维探地雷达的电磁波在路面内部传播的几何关系，提出一种基于频率步进法（SFL）的计算模型。选取杭绍台高速公路K91+600～K101+700段开展沥青路面厚度和介电常数测试，比较不同方法的计算精度，以验证频率步进法计算模型的准确性。研究结果表明：频率步进法对于路面面层厚度和介电常数的测量误差分别为3.85%和4.69%，相对于振幅全反射法，路面厚度和介电常数测量误差分别降低6.37%和10.59%。频率步进法具有较高的检测精度，能为沥青路面厚度和介电常数测量提供新的计算途径。
2023年14期 v.46;No.637 38-44页 [查看摘要][在线阅读][下载 1604K] [下载次数：178 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：1 ] |[阅读次数：0 ] - 钱俊;侯义锋;
文中介绍一种人工表面等离激元型微波滤波器。该滤波器采用对称的三段式结构：第一段为槽线波导段，实现微波信号的输入/输出；第二段为过渡段，该段采用渐变阻抗技术，以电磁阻抗的良好匹配实现与第三段的良好衔接；第三段为周期性对称排列的具有椭圆弧面的凸形槽组成的SSPPs段。试验结果表明，这种结构的微波滤波器具有很好的滤波特性和良好的抗干扰能力。通过调节滤波器椭圆弧的滤波凸槽的几何尺寸，可以调控微波滤波器下阻带的截止频率和电磁场分布，以及电磁波的束缚效果。对比分析得出，该滤波器中的过渡段能有效改善微波滤波器的传输及反射特性，同时也可以增强高密度微波集成电路工作时的稳定性，因而能更好地应用于L～S波段的民用微波通信系统中。
2023年14期 v.46;No.637 45-50页 [查看摘要][在线阅读][下载 1571K] [下载次数：351 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：0 ] - 叶利;
为提高楼宇火灾报警的精度，文中提出一种基于支持向量机的智能楼宇火灾报警系统。将感知温度以及气体检测等数据模拟量作为输入，采用人工神经网络识别和模糊逻辑技术对智能楼宇火灾报警系统的硬件进行升级设计；现场采集监测区域内的红外图像，并获取火灾红外图像的现场温度、火灾面积以及相对稳定性等红外图像特征，及时提取火灾红外图像的显著动态特征；再将全部特征输入到支持向量机分类器中完成火灾识别，最终达到智能楼宇火灾报警的目的。仿真实验结果表明，所提方法可以准确地提取火灾红外图像特征，并能获取精度更高的报警结果。
2023年14期 v.46;No.637 51-55页 [查看摘要][在线阅读][下载 1506K] [下载次数：208 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：0 ]
- 袁嘉旺;程志江;陈星志;刘登权;马志钢;
海上漂浮式风机在风浪联合作用下做变桨控制，会对漂浮式风机的发电功率造成影响。传统的PID变桨控制效果差，存在发电功率波动较大的问题，为此，文中利用美国可再生能源实验室（NREL）提供的FAST软件，建立波浪载荷作用下的漂浮式风机的动力学方程，采用L-M法（Levenberg-Marquardt）对其中的系数进行辨识，并与FAST输出的高保真模型进行对比，验证所建立模型的准确性。其次，利用FAST提供的联合仿真平台设计一种基于遗传算法PID状态反馈的干扰自适应控制的方法，实现漂浮式风机变桨距的稳定控制。结果表明：与基于FAST的变桨距控制相比，基于遗传算法PID状态反馈的干扰自适应控制方法风轮转速的波动较小，输出功率的超调量更小，调节时间较短，更加稳定，而且能够减少漂浮式风机在平动方向和转动方向中横荡的波动，更适合海上漂浮式风机的变桨控制。
2023年14期 v.46;No.637 85-92页 [查看摘要][在线阅读][下载 1741K] [下载次数：188 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：1 ] - 严丹昭;陈晶;方遒;张瑞清;兰旺耀;廖一鹏;
为提高对电缆中间接头故障的事先预知能力，文中提出一种基于改进量子蝙蝠算法优化BiLSTM-KELM模型的电缆中间接头故障早期预警方法。首先，采集电缆及接头的表层温度、环境温度、负荷电流的时间序列数据作为驱动，建立基于双向长短时记忆网络(BiLSTM)和核极限学习机(KELM)的接头中心温度预测模型；然后，构建非线性自适应旋转角量子旋转门以改进速度和位置的更新策略，并引入量子非转门实现较差个体的量子位置变异，用于预测模型参数的优化；最后，对正常工作接头进行温度预测和残差计算，使用概率分布拟合计算故障预警的残差阈值。实验结果表明，改进后的量子蝙蝠算法可以较好地逼近全局最优解，收敛效率高；优化后BiLSTM-KELM模型的预测精度得到有效提高，故障预警时间进一步提前，电缆接头故障的早期预警效果好。
2023年14期 v.46;No.637 93-99页 [查看摘要][在线阅读][下载 1606K] [下载次数：151 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：0 ] - 陈宏达;王家福;蔡晋辉;黄河;张恒;邵海明;
为了提高电压互感器的校准效率，满足校准工作的智能化需求，文中设计一种高电压互感器的远程校准系统，该系统包括实验室端、云服务端和现场端三个部分。现场端采用树莓派作为主控设备，负责校准数据的采集和上发，并配备摄像头上传视频流。云服务端负责将现场端上发的数据进行存储和处理，同时具备很好的共享性，可供多个现场端和实验室端同时进行访问，在多个地点同时进行实验。实验室端网页负责从云服务端提取数据并自动生成校准证书；实验室端还可实时显示现场端视频流并与现场进行语音连线，实现远程对现场端的控制和监视。所设计系统采用非对称加密算法对数据进行加密传输，并加入时间戳功能来验证实验数据的有效性。实验测试结果表明：高电压互感器远程校准系统的校准误差可以控制在0.1×10~(-6)以下，准确度较高，在计量校准领域具有良好的应用价值。
2023年14期 v.46;No.637 100-106页 [查看摘要][在线阅读][下载 1764K] [下载次数：108 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：1 ] |[阅读次数：0 ] - 王浩;袁至;李骥;王维庆;何山;
综合能源系统是一种可以实现多能耦合的能源管理系统，也是实现“双碳”目标的有效途径之一。为解决传统热电联产综合能源系统运行中热-电耦合不灵活造成的经济性与环保性差的问题，文中提出一种考虑综合需求响应和奖惩阶梯型碳交易的含光热电站的综合能源系统优化运行模型。首先，为打破传统热电联产机组的“以热定电”刚性约束，在供能侧构造光热电站、地源热泵和热电联产机组协同运行模型；其次，为进一步降低系统碳排放，在传统碳交易机制基础上引入对碳排放约束能力更强的奖惩阶梯型碳排放机制；然后，结合需求侧柔性电、热负荷的可转移、可削减特性，在能源价格引导下建立相应的综合需求响应机制，构建以运行成本、弃能惩罚成本、碳交易成本和需求响应补偿成本总和最低的优化目标函数；最后，设置不同场景，通过算例分析验证所提模型和策略对解决热电联供矛盾和实现系统低碳运行的可行性。
2023年14期 v.46;No.637 107-114页 [查看摘要][在线阅读][下载 1805K] [下载次数：416 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：3 ] |[阅读次数：1 ] - 张爽;孔祥伦;蒋文辉;
接地网中测控装置有利于变电站内设备稳定运行，从而保证电力系统的正常工作。针对传统接地网测控设备故障诊断效率较低的问题，文中提出一种基于改进丛林狼算法的接地网故障诊断算法(ACOA)。首先，使用自适应惩罚函数对故障约束优化模型进行有效简化；其次，利用柯西分布和历史信息策略对丛林狼算法的收敛速度进行提高；最后，将改进的丛林狼算法应用于简化后的故障约束优化模型求解。仿真结果表明，与粒子群优化、遗传算法和蚁群算法相比，ACOA程序运行速度较快，求解准确率也更高。ACOA算法在接地网测控装置中能够有效预先诊断安全故障，可为后续的及时维修提供参考，以节省人力物力。
2023年14期 v.46;No.637 115-119页 [查看摘要][在线阅读][下载 1442K] [下载次数：61 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：0 ] - 李政凯;孙谊媊;杨桂兴;亢朋朋;赵洪峰;印欣;樊国伟;
在电力系统的“双高”背景下，针对配电网的电压支撑需求与经济运行需求，提出一种构网型储能的多目标双层优化模型。在上层选址定容模型中，以构网型储能的位置和容量为决策变量，考虑构网型储能的运行成本、向上级电网的购电成本、网损成本及碳排放成本，提高经济性；在下层优化运行模型中，以构网型储能的充放电状态为决策变量，考虑最小电压稳定指数、电压偏移、系统网损，提升配电网电压稳定性；利用电压稳定指数识别系统中电压稳定性薄弱的节点作为预选址节点，提高求解效率。最后，通过修改的IEEE33节点配电网验证该模型的有效性。结果表明：对构网型储能进行优化配置，可以提高配电网电压稳定性，降低运行成本。
2023年14期 v.46;No.637 120-126页 [查看摘要][在线阅读][下载 1675K] [下载次数：646 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：0 ] - 张东升;李雪松;范新健;崔昱;王啸宇;何畏;倪瑞璞;
针对变电站指针式仪表读数时存在的模型部署成本高、检测读数精度低的问题，文中提出一种基于注意力机制的变电站仪表智能读数方法。在仪表检测阶段，首先结合深度可分离卷积和空间域、通道域注意力机制的特性对YOLOv5s中的卷积运算进行改进，降低模型的部署成本；然后引入轻量级自注意力计算，构建检测目标与背景间的特征关系，以提升模型的检测性能。在仪表读数阶段，使用UNet实现指针与刻度的分割，再计算指针在刻度范围中的相对位置，最后根据预设的量程得到仪表的当前数值。实验表明，所提方法在检测阶段的模型参数量仅为3.667×106，检测精度达到93.39%，在读数阶段误差保持在0.03以内，具有实际应用价值。
2023年14期 v.46;No.637 127-134页 [查看摘要][在线阅读][下载 1845K] [下载次数：90 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：4 ]
- 张国华;李家斌;胡红春;
建设工商一体化的烟草行业现代化物流是行业物流发展的方向。为提升行业工商协同的运作水平，文中利用供应商管理库存理念（VMI），站在某烟草工业企业某主销品牌的角度，以其卷烟工业物流中心和周边6个卷烟商业配送中心为优化区域，建立VMI下综合送货车辆路径问题和库存控制问题的库存路径优化模型。利用CPLEX优化软件和案例数据对影响整体运作优化方案的车辆容量、库存能力、库存再平衡等因素进行优化分析。结果表明：所建立的模型可以使得总体运作成本降低42%；卷烟商业配送中心库存能力和车辆配送容量对总费用有较大影响，库存能力和车辆容量越大，总费用则越低，但降低幅度逐渐变小；初始库存的合理配置可使总费用降低；达到卷烟商业配送中心库存再平衡需要更高的总费用。该模型可为相关行业区域工商协同运作水平提供量化决策参考。
2023年14期 v.46;No.637 135-140页 [查看摘要][在线阅读][下载 1445K] [下载次数：200 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：0 ] - 徐晓瑶;黄晓国;张琦;姜建军;
随着无线电子系统朝着阵列化、微系统化、高频化等方向发展，系统调试难、失效、故障难以排除等问题逐渐凸显，基于“经验设计+后续调试”的传统设计方法已难以满足实际需求。基于机、电、热、磁等多学科数字化协同设计仿真能够对各设计阶段进行指导与验证，在提高设计效率的同时保证产品的性能指标，是微系统的主流设计方法。基于此，文中以射频干扰抵消SiP为例，详细介绍电、磁、热协同设计仿真的整个设计流程。实验表明，所提设计达到了预期目标，可为从事硬件电路设计者提供指导与参考。
2023年14期 v.46;No.637 141-146页 [查看摘要][在线阅读][下载 1691K] [下载次数：126 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：0 ] - 高方玉;解玉文;张正刚;王道累;
隧道施工现场人员不按规定佩戴安全帽是事故发生的主要原因之一，使用安全帽检测算法能有效监督作业平台上所有人员安全帽佩戴的情况，及时作出风险预警，降低安全事故发生的可能。然而，工业上常用的安全帽检测算法计算复杂度较高，很难适用于隧道环境中的嵌入式移动设备，已有轻量级算法又很难在隧道光线差、背景复杂的条件下保持检测精确度。针对上述问题，文中提出一种基于改进YOLO＿v3的轻量级安全帽检测算法，构建运算量较低的卷积模块LW＿Conv，并以此改造主干网和特征金字塔。实验结果表明，改进算法的FLOPs约为YOLO＿v3的10%，平均正确率（AP）比Tiny＿YOLOv3高2%。
2023年14期 v.46;No.637 147-151页 [查看摘要][在线阅读][下载 1520K] [下载次数：183 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：2 ] |[阅读次数：2 ] - 鲍泽富;王晨阳;张伟;郭永飞;
为解决传统的轴承故障诊断过于依赖人为经验且耗时耗力的问题，文中提出一种基于Rep-VGG模型的故障诊断方法。首先，通过希尔伯特和小波变换对原始振动信号数据进行预处理，将其转化为可供Rep-VGG网络识别的时频图形式；然后，利用Rep-VGG模型进行训练和测试，实验数据来源于凯斯西储大学公开的轴承数据集，并与其他模型进行对比。实验结果表明，所提方法对于轴承故障的诊断准确率达到99.949 9%，损失仅为0.022 1%；通过混淆矩阵得到Rep-VGG模型将不同类型的故障进行分类的准确率达到99.3%，与VGG-16相比，准确率提升5.349 9%，说明该模型具有广泛的应用前景。
2023年14期 v.46;No.637 152-156页 [查看摘要][在线阅读][下载 1543K] [下载次数：124 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：3 ] |[阅读次数：0 ] - 庄佳境;高丙朋;陈浩辉;
针对畜禽养殖过程中环境参数监测不准确导致的畜禽类流行性疾病爆发和传播的问题，文中以多传感器网络为基础，提出一种改进卡尔曼滤波算法来解决温度传感器在采集数据过程中产生噪声干扰的问题；通过改进自适应加权融合算法将去噪后的数据进行融合。结果表明：改进卡尔曼滤波算法具有良好的准确性和抗干扰性，可为后续的数据融合提供可靠的基础；通过改进自适应加权融合算法对去噪后的数据进行融合，可以实时、快速地得到更加接近实际养殖的环境温度。
2023年14期 v.46;No.637 157-162页 [查看摘要][在线阅读][下载 1696K] [下载次数：163 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：2 ] |[阅读次数：0 ] - 孙宝玉;张志勇;
目前流行的3D打印方法是把模型数据切割成切片数据进行打印，但是切割后的轮廓上存在很多冗余数据点。针对该问题，文中提出一种在角度弦高法的基础上融合二分法和筛选法的简化处理算法。该方法将轮廓上的数据分割成一个一个的簇数据集，再根据簇内每个点的偏角度和弦高依次进行判断筛选；然后通过二分迭代的方法对簇数据进行重新聚类，以此来确定需要去除哪些数据点。选取1 001个原始数据点的梅花形状轮廓为实验对象，当设定偏角阈值Δα=10°，弦高度阈值为Δh=0.1 mm时，所提算法精简率为80.82%，且用时仅为0.004 9 s，重构曲线的平均误差仅为0.023 7 mm。所提算法精简的效果比较理想，不仅能够在轮廓的曲率变化较高的地方保留足够的数据点，而且在轮廓的曲率变化较低处也能把细节的特征点很好地保留下来，保留的数据能够跟随曲率特征实现合理的分布。实测结果表明，要使精简的效果良好且快速稳定，需要把每次处理的数据簇的个数设定在10～20。
2023年14期 v.46;No.637 163-167页 [查看摘要][在线阅读][下载 1476K] [下载次数：27 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：0 ]