- 冯都良;薄利龙;张月;荆华俊;王凌;梅从立;
目的:利用电梯轿厢内置监控摄像头采集图像，设计一种基于机器视觉的电梯门故障检测方法。方法:通过电梯轿厢内置监控摄像头采集电梯门的视频图像数据，利用霍夫变换(Hough transform)算法定位电梯门的边沿位置，提取电梯门开关过程中电梯门沿的像素距离变化特征。利用动态时间规整(dynamic time warping, DTW)算法计算待检测数据与正常开关门数据的距离，提取距离序列数据的特征范围，应用模糊推理理论对电梯门运行数据是否存在故障情况进行判定。结论:本设计的电梯门故障检测方法的准确率达到了95.69%,具有较高的准确性和可靠性，有望为电梯门运行故障诊断提供技术保障。
2025年01期 v.36;No.117 44-52+124页 [查看摘要][在线阅读][下载 1566K] - 陈倩楠;李璟;李灵至;赵紫玉;裘枭敏;焦田利;
目的:对居民区充电桩充电负荷进行精准化的预测。方法:首先基于皮尔逊相关系数(Person)筛选预测模型的输入特征，并采用滑动窗口法构建输入矩阵；然后利用集合经验模态分解(ensemble empirical mode decomposition, EEMD)将原始充电负荷序列分解为多个稳定、有规律的时序模态函数(intrinsic mode function, IMF),突出负荷数据的时序特征；最后针对每个IMF分别构建CNN-Transformer模型，对各个模型的预测结果进行加权得到最终充电负荷预测值。结果:基于某居民区的实际充电负荷数据进行算例分析，本研究所提模型与Transformer相比，均方根误差(root mean square error, RMSE)降低22.90%,预测效果显著提升。结论:实验对比证明，采用EEMD分解和卷积神经网络模块能够更有效地提升模型捕捉负荷数据中时序、局部特征的能力，本研究所提预测方法可以准确预测居民区的充电需求，为充电桩未来规划提供可靠的理论依据。
2025年01期 v.36;No.117 53-60页 [查看摘要][在线阅读][下载 1217K] - 朱有钱;叶刚跃;叶伟荣;崔昕晨;邹国平;
目的:提出一种改进的离散麻雀搜索算法(discrete sparrow search algorithm, DSSA)用于无人机电塔巡检路径规划，在满足巡检要求的情况下使得飞行路径最短。方法:首先，采用大小顺序编码的方式，改进麻雀搜索算法以适应离散化问题；其次，采用遗传算法进行种群初始化；最后，使用贪婪策略、两元素优化(2-optimization, 2-opt)局部算子和常规变异策略提高搜索质量，避免陷入局部最优。结果:与其他离散算法相比，本研究提出的方法在旅行商问题库(traveling salesman problem library, TSPLIB)部分测试集上，优化路径长度分别缩短了9%～50%;在实际飞行路线的仿真比对中，收敛速度显著加快并获得了更优的结果。结论:改进的离散麻雀搜索算法在无人机电力巡检路径规划中体现出较好的性能。
2025年01期 v.36;No.117 61-67页 [查看摘要][在线阅读][下载 1121K] - 单跃波;赵峰;赵天剑;邹国平;安斯光;
目的:提出基于Pareto解集变化类型的环境检测方法及响应策略，实现动态多目标优化算法对Pareto前沿的快速、准确跟踪。方法:通过检测决策空间中不同位置的Pareto解集进化方向和步长，将Pareto解集变化类型分为不变、平移和旋转；根据Pareto解集变化类型，分别采用多样性增强策略、线性预测策略和多种群策略的响应方法，实现算法导向性启动，加快算法收敛速度。结果:利用本研究所提出的算法求解动态多目标优化问题测试集CEC2015和CEC2018,实验结果表明，所提出的算法能够跟踪动态多目标问题的时变Pareto解集，在收敛性与分布性上优于DNSGA-II、PPS、SGEA等现有动态多目标优化算法。结论:基于Pareto解集变化类型的动态多目标优化算法在处理动态多目标优化问题时具有先进性。
2025年01期 v.36;No.117 68-75页 [查看摘要][在线阅读][下载 1453K] - 王茗青;罗敏霞;赵瑞瑞;
目的:鉴于当前区间图片模糊集相似度的度量方法未充分考虑决策者风格对决策结果的影响，提出一种新型的区间图片模糊集Dice相似度，并探讨其在多属性决策中的应用。方法:将区间图片模糊集转化为包含决策者风格的图片模糊集。基于这一转换，利用图片模糊集Dice相似度原理，发展带有决策者风格的区间图片模糊集Dice相似度。结果:新型的区间图片模糊集Dice相似度满足Dice相似度的公理化定义。结论:将提出的Dice相似度应用于多属性决策场景中，并与现有的决策方法进行比较，结果表明所提出的决策方法合理有效。
2025年01期 v.36;No.117 76-81页 [查看摘要][在线阅读][下载 827K] - 宋子豪;卫国英;金路;张中泉;
目的:基于余弦相似度算法及物理特性指标的雷达图谱，建立评价石墨烯浆料质量一致性的方法。方法:根据石墨烯浆料的3个关键质量属性(粒径分布、流动性和稳定性),建立了一个包含11个物理特性指标的指标组合；对指标进行测试并绘制雷达图谱，通过余弦相似度算法进行质量一致性量化分析。结果:对批内、批间和不同厂家提供的石墨烯浆料进行质量一致性评价，结果显示不同厂家提供的石墨烯浆料的余弦相似度均小于0.551,质量差异显著；同厂家不同批次的石墨烯浆料的批间余弦相似度均大于0.884,批间质量有波动；所有试样的批内余弦相似度均大于0.947,所有厂家的批内产品质量一致性良好。结论:余弦相似度算法可用于对石墨烯浆料的质量一致性进行综合、量化评价。
2025年01期 v.36;No.117 82-91+142页 [查看摘要][在线阅读][下载 1854K] - 高雅;周谡;雷磊;
目的:研究Cs_2NaYF_6:Pr纳米闪烁体的闪烁性能以及X射线成像能力。方法:通过X射线衍射(XRD)技术、扫描电子显微镜(SEM)、能谱仪(EDS)表征共沉淀法制备的Cs_2NaYF_6:Pr纳米颗粒，利用X射线光谱仪测试其闪烁性能，用自制的X射线成像系统测试其X射线成像能力。结果:在X射线照射下，Cs_2NaYF_6:1%Pr纳米颗粒具有最佳的闪烁性能，其强度是Cs_2NaYF_6:0.5%Pr的2.1倍。Cs_2NaYF_6:1%Pr纳米颗粒的余辉强度是NaYF_4:1%Pr纳米颗粒的几千分之一，并与X射线剂量率呈线性关系。制备的Cs_2NaYF_6:1%Pr薄膜实现了16.6 LP·mm~(-1)的高空间分辨率，呈现出清晰的成像效果。结论:Cs_2NaYF_6:Pr纳米闪烁体在高质量X射线成像领域展现出广阔的应用前景。
2025年01期 v.36;No.117 92-99页 [查看摘要][在线阅读][下载 1372K] - 傅博;马静文;张景基;宗泉;王疆瑛;
目的:构建一种低成本、高性能的锌负极界面保护层，实现锌负极的稳定循环。方法:采用固相反应法合成SrTiO_3陶瓷粉料，将其涂覆在锌箔表面。通过测试分析SrTiO_3陶瓷粉体的相结构及锌负极电化学性能，探讨SrTiO_3涂层对锌负极/电解液界面Zn~(2+)分布与Zn沉积的影响规律。结果:SrTiO_3涂层可有效抑制析氢反应与Zn枝晶生长，提高锌负极的稳定性。在1 mA·cm~(-2)和1 mAh·cm~(-2)条件下，SrTiO_3涂层的对称电池可循环1 386 h,循环寿命约是裸锌负极的9倍。此外，SrTiO_3@Zn‖NH_4V_4O_(10)全电池在经历3 000次循环后，库伦效率仍维持在99.6%。结论:该低成本、高效的保护层技术有望成为水系金属离子电池中金属负极的通用保护方法。
2025年01期 v.36;No.117 100-106页 [查看摘要][在线阅读][下载 1501K] - 金风阳;裘燕青;郎婷婷;管小伟;
目的:通过薄膜铌酸锂和长周期波导光栅的创新结合，设计一种高性能的片上集成滤波器，以简化制备工艺、降低成本，为片上高度集成光电器件提供新的解决方案。方法:采用鱼骨型长周期波导光栅结构，通过优化光栅周期大小和周期数量等关键参数，实现波导芯层模与包层前向传播模之间的高效相位匹配，在谐振波长处实现超窄带滤波效果。同时，利用铌酸锂材料的电光效应，通过在金属电极上施加不同电压，实现滤波器的波长调谐功能。结果:在TE偏振态下，该滤波器展现出优异性能，消光比高达32 dB,波长调谐范围约为10 nm。结论:该设计突破了传统滤波器在精度和灵活性方面的局限性，为片上集成光学器件、传感和光通信等领域提供了创新性解决方案。
2025年01期 v.36;No.117 107-115页 [查看摘要][在线阅读][下载 1381K] - 屠厚德;卢锡龙;张琰;李春萍;黄敏锐;饶宾期;李玉林;秦鑫;任伟伦;姚润桦;
目的:针对机械脱水存在脱水极限,无法进一步降低污泥含水率的难题,本研究建立脱水-热干化一体化技术,以实现污泥含水率的进一步降低。方法:采用单因素实验,研究污泥初始含水率、污泥位置和干化时间对污泥干化含水率的影响,并通过响应面法对影响污泥干化含水率的条件进行优化,得出最佳干化参数。结果:机械脱水和热干化有机结合可以有效地降低能耗,并建立干化含水率数学模型。该模型的R~2(R~2_(adj)=0.9743)表明其对实验数据具有良好的拟合度。当污泥干化含水率目标设置为30%时,通过模型优化得出干化含水率的最优参数是污泥初始含水率50%,干化时间42.8min,此时泥饼最外层含水率降低更快。结论:脱水与干化的有机结合显著降低能耗和提高干化效率,为污泥干化技术的发展提供了理论指导和实践依据。
2025年01期 v.36;No.117 116-124页 [查看摘要][在线阅读][下载 1359K] - 徐杰;张莉;
目的:研究kagome结构CoSn的平带特性和拓扑性质。方法:采用基于密度泛函理论的第一性原理计算方法和Wannier函数分析方法。结果:1)电子结构：不考虑SOC作用时，CoSn的kagome晶格结构在费米能级附近形成了独特的平带结构，这些平带主要来源于Co的3d轨道电子作用；考虑SOC作用后，在一定程度上打开了原始平带与狄拉克带之间的接触，改变了电子能量的分布。2)边缘态：不考虑SOC作用时，表面态呈现平带、狄拉克带和一对狄拉克点；考虑SOC作用时，平带和狄拉克带之间形成了带隙，表现出非平凡的拓扑相。结论:CoSn展现出非平凡的拓扑半金属态，其中清晰的kagome平带为进一步探索kagome晶格结构中的拓扑平带提供了理想的平台，也为进一步探索kagome晶格材料的拓扑量子态及其潜在应用提供了参考。
2025年01期 v.36;No.117 125-131页 [查看摘要][在线阅读][下载 1381K]