河北水利电力学院学报

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水利枢纽消力池底板抗冲磨混凝土结构综合检测

周振广, 刘进, 刘康和, 段伟

2025, 35(3): 1-7. DOI: 10.16046/j.cnki.issn2096-5680.2025.03.001

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为对某水利枢纽消力池底板抗冲磨混凝土结构质量进行综合评估,联合使用物探、钻芯及室内试验技术进行综合检测,依次完成各检测点定位、取芯、编录、钻孔全景数字成像、芯样物理力学性质试验,以微损方式获得混凝土结构芯样表观、波速、密度、吸水率、抗压强度等特征数据,并基于设计、规范要求,对全部检测数据进行综合分析,结果为:上部抗冲磨混凝土不合格,底部混凝土合格。该综合检测技术应用效果显著,可为同类型工程质量评估提供科学依据和借鉴。

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滴灌条件下设施甜瓜耗水规律研究

宫爱玺, 贾永国, 贾志军, 王二英, 王淮亮

2025, 35(3): 8-13. DOI: 10.16046/j.cnki.issn2096-5680.2025.03.002

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为探究滴灌条件下设施甜瓜的耗水规律,开展了滴灌条件下设施甜瓜耗水规律灌溉试验研究。试验以田间持水量的55%、70%、85%作为灌水下限,分别设置了3个水分处理,每个处理设重复3次。试验结果表明,滴灌条件下设施甜瓜耗水规律为:从定植到果实膨大期,其耗水强度由低逐渐变大,到果实成熟期耗水量有所下降;在平均灌水总量为180mm的T2处理取得了最高产量27000kg/hm²;通过耗水量与产量回归分析,此次试验甜瓜全生育期最佳耗水量为218.47mm。设施甜瓜滴灌浇定植2次缓苗水以后至开花结果前无须灌水,进入开花-坐果期以后,以每周灌1次水为宜,灌水定额300m³/(hm²·次)左右可基本满足设施甜瓜所需水量,推荐灌溉定额为2250m³/hm²。

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超声波焊接工业机器人结构和控制系统设计

周利杰, 黄发, 柴春林, 孔竣

2025, 35(3): 14-21. DOI: 10.16046/j.cnki.issn2096-5680.2025.03.003

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针对传统台架式超声波焊接设备焊头更换不便、不能实现空间多焊点作业、焊接压力控制精度差的问题,将超声波焊接模块与工业机器人进行结合,完成超声波焊接模块的机械结构设计,并对机器人的工作空间进行了分析,在此基础上开发了超声波焊接工业机器人的控制系统和人机交互系统。最后,利用汽车车门内饰板进行焊接实验。结果表明:超声波焊接工业机器人结构合理,能够快速便捷地更换焊头,在r<1500mm的工作空间内可达性较好;控制系统和人机交互系统工作可靠,焊接压力控制精度能够达到1N,人机交互系统清晰流畅,最大能够满足30个空间焊点的参数设置。该设备能够较好地完成车门内饰板的超声波焊接,同时具有更换焊头便捷、适合空间多焊点作业、焊接压力控制精度高、可集成性高等优点。

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基于YOLOv5算法的水电厂检修工器具识别系统研究

陈铁华, 吴广新, 许明, 王艺瑶, 杨智文

2025, 35(3): 22-29. DOI: 10.16046/j.cnki.issn2096-5680.2025.03.004

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随着智慧电厂概念的提出,水电厂的传统管理模式正逐步向智慧管理体系转型。针对当前水电厂检修工器具的管理现状,结合近年来图像识别领域深度卷积神经网络技术的飞速发展,特别是目标检测技术的日益成熟,提出了一种基于YOLOv5神经网络模型的工器具识别系统,旨在实现水电厂检修工器具的准确识别。该系统利用标定工器具数据,收集的数据被分为训练集、验证集和测试集,分别用于神经网络的训练、模型验证和性能评估。通过Mosaic数据增强技术和锚框优化改进,训练结果显示,该系统在精确率(P)、召回率(R)、平均精度值(mAP)分别达到90.3%、72%和83.4%,相较于原模型分别提升了2.1%、1.6%和1.3%,展现了出色的识别能力。进一步通过验证集对训练后的网络进行测试,测试结果表明,该系统能够精准识别工器具的种类,在识别过程中自动生成可视化锚框,并能准确显示锚框角点坐标信息和置信度,这一特性不仅提高了领存取工作的效率,还增强了工器具管理的准确性和便捷性。系统展现了较高的识别精度和稳定性,为水电厂的智能化管理提供了有力的技术支持。

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基于激光SLAM的动态适应性移动机器人自主导航方法

吴双

2025, 35(3): 30-36. DOI: 10.16046/j.cnki.issn2096-5680.2025.03.005

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在移动机器人自主导航技术的应用与研究领域中,移动机器人在执行导航任务时所处的物理空间或场景充满了动态的变化,给机器人的移动带来了显著的挑战,导致自主导航的准确性和效率受到一定程度的影响,难以达到理想效果。为了解决这一问题,文中提出基于激光SLAM的动态适应性移动机器人自主导航方法。通过移动机器人搭载的激光设备采集相应的激光数据,并通过线性插值的方法处理激光数据的畸变问题。分析处理后的激光数据的高斯分布状态,以此构建激光SLAM的代价地图生成框架。在生成的代价地图中求解移动代价参数,从而实现自主导航过程。经过实践测试可知,该方法在应用中所得出的自主导航结果碰撞风险较低,导航结果较优,满足了动态适应性移动机器人的应用需求。

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基于SAE的工程物探数据融合方法

钟晗, 刘金鹏, 王志豪, 胡晓磊, 赵璇

2025, 35(3): 37-40. DOI: 10.16046/j.cnki.issn2096-5680.2025.03.006

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单一物探方法在解释时不可避免地存在多解性,尤其是在复杂地质条件区。通常对同一测线不同方法的数据分别解释,再基于解释成果,综合分析,相互佐证,是一种简单的组合分析法。虽然考虑了不同方法的数据特征,但未能从数据层级挖掘其中更深层次的特征,解释成果是多个数据剖面,显示也不直观。为此,文中提出一种基于稀疏自编码器(Sparse Auto Encoders,SAE)的多方法工程物探数据融合方法。SAE是一种深度网络算法,通过不断学习,自动挖掘蕴含在数据中的深层次特征。融合数据兼备了多种物探数据中蕴含的物性参数特征,充分挖掘了数据中的地质信息,有效降低了解释的多解性,并能做到更直观地显示,可以更加全面地反映地质异常体的特征。

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大型塔式起重机高压变频器PLC群控技术

曾繁玲

2025, 35(3): 41-46. DOI: 10.16046/j.cnki.issn2096-5680.2025.03.007

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由于设备之间相互干扰和碰撞,使得起重机高压变频器在控制过程中的转速稳定值较高,控制效果欠佳。为此,文中提出大型塔式起重机高压变频器PLC群控技术。根据大型塔式起重机高压变频器的基本构成与运行原理,求取变频器的暂态电流和磁链方程,并对其进行拉普拉斯变换,求取驱动系统的传递函数,从系统整体的角度考虑其动态响应特性,避免设备之间的相互干扰和碰撞。采用最小二乘法辨识变频器的运行参数,结合PLC通信程序块的配置,完成变频器过程数据的连接。设计变频器PLC群控代码,通过周期循环控制实现多台变频器的协同控制。结果显示,利用所提方法群控变频器得到的转速稳定值较低,群控效果更好。

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基于DPoS共识机制的物联网区块链访问身份认证控制系统

尚浩, 周婷婷, 张骏龙

2025, 35(3): 47-52. DOI: 10.16046/j.cnki.issn2096-5680.2025.03.008

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由于传统访问身份认证控制系统存在抗攻击性差的问题,文中设计了基于DPoS(Delegated Proof of Stak)共识机制的物联网区块链访问身份认证控制系统,构建区块链访问身份认证控制模型,并对模型的功能进行分析。在设备层利用物联网设备端获取设备相关信息,在联盟链网络层利用DPoS共识机制对设备层获取的信息进行共识处理,在应用层中运用身份认证控制模型,结合达到共识的信息,裁决身份认证控制权限,从而完成物联网区块链访问身份认证的控制。实验结果表明,所研究的身份认证控制系统能够有效实现身份认证控制,并且被攻击成功率较低,说明系统具有较强的抗攻击性。

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黏土密度计法颗粒分析试验胶结问题研究

谢方媛

2025, 35(3): 53-58. DOI: 10.16046/j.cnki.issn2096-5680.2025.03.009

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为了解决部分黏土密度计法颗粒分析试验时的胶结问题,分析了胶结形成的原因,首先利用不胶结黏土对改进的AS法与GB法进行对比试验,验证了改进AS法的可行性。将改进AS法应用于胶结黏土进行试验,试验结果表明:改进AS法对胶结黏土的分散效果较好,可以较好地解决黏土密度计法颗粒分析时的胶结问题,且试验过程较GB法简单、高效,可以应用于密度计法颗粒分析试验中。此外,为了验证同一项目中不同试验方法造成的误差,探究了在GB法基础上进行加、减胶结土质量与改进AS法进行对比验证。结果表明,改进AS法的粒径分布曲线均位于加减胶结土粒质量法的上方,加法计算的粒径分布曲线更接近于改进AS法。

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泥岩膨胀力影响因素试验研究

马江平, 万伟

2025, 35(3): 59-65. DOI: 10.16046/j.cnki.issn2096-5680.2025.03.010

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为加强泥岩边坡的设计和施工质量控制,以冀西北地区膨胀性泥岩风化土样为原材料,制备不同初始含水率、压实度的环刀试件,利用单杠杆固结仪开展了变形量分别为0、0.2、0.4和0.6mm的微变形膨胀力试验,研究了膨胀力与压实度、初始含水率双因素之间的规律,分析微变形条件下膨胀力变化机制,并采用灰色关联理论对各因素与土体膨胀力之间进行相关性分析。研究结果表明:“0”变形下,膨胀力时程曲线划分为膨胀力急剧增长、膨胀力缓慢增长、膨胀力稳定3个阶段;而在微变形下,膨胀力时程曲线划分为膨胀力缓慢增长、膨胀力稳定2个阶段;在压实度一定的条件下,膨胀力随初始含水率的增大而减小;在含水率一定的条件下,膨胀力随压实度的增大而增大;提高允许微变形率Δ能够有效地减小膨胀力P_e;根据灰色关联理论计算结果,发现允许微变形率较初始含水率、压实度对泥岩试样膨胀力的影响最为敏感。

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基于MIDAS GTX NX边坡降雨入渗稳定性分析

杨钊, 焦震环, 龚伦凯, 赵亚东

2025, 35(3): 66-71. DOI: 10.16046/j.cnki.issn2096-5680.2025.03.011

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降雨对边坡的变形及稳定性有着显著的影响。文中利用MIDAS GTX NX有限元软件对边坡降雨入渗稳定性进行分析,通过模拟不同土质类型和不同的降雨强度2种工况,得到在降雨入渗过程中边坡的变形及稳定性的变化规律。分析表明:随着降雨强度的增加和土质类型的改变,边坡竖向总位移逐渐增大,同时坡体滑动区域逐渐形成贯通状态。说明在此工况下由于降雨入渗速度较快,孔隙水压力上升明显,竖向位移较为显著,出现了坡顶的土体向坡脚滑动的现象,这会降低非饱和土的抗剪强度,坡体发生局部失稳,进而导致安全系数下降;边坡在降雨入渗过程中已经发生塑性变形,并逐渐由坡脚向坡顶蔓延,边坡内部形成圆弧形贯通面。降雨过程中,土体强度由于基质吸力的改变而逐渐减小,边坡的稳定系数逐渐变小,影响边坡的整体稳定性。

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CFRP-PVC方管约束混凝土柱轴压性能试验研究

赵峥, 王玮

2025, 35(3): 72-77. DOI: 10.16046/j.cnki.issn2096-5680.2025.03.012

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为研究CFRP-PVC方管约束混凝土柱的力学性能,以CFRP的层数和宽度为变量设计了6个试件,并进行了轴心受压试验。观察了试件破坏的全过程,获取了轴向荷载-位移曲线、峰值承载力和延性系数等力学性能指标。结果表明:强约束试件在CFRP-PVC管的拐角处出现撕裂失效,而弱约束试件则出现PVC管的屈曲失效;CFRP的存在显著提高了PVC管混凝土柱的承载能力,增加CFRP条带的层数可以使峰值承载力增加46.7%,但延性降低34.5%;增加CFRP条带的宽度会使峰值承载力最大增加41.8%,延性增加9.6%。根据试验结果和现有文献计算方法,提出了一种计算CFRP-PVC方管约束混凝土柱轴心受压承载力的方法,计算值与实际值的误差为3.0%,变异系数小于0.03,所提出的计算方法具有较高可靠度。

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清水混凝土在济南地铁中的应用探索

王旭, 黄传青, 丁守亮, 张祥龙

2025, 35(3): 78-82. DOI: 10.16046/j.cnki.issn2096-5680.2025.03.013

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为了顺应国家绿色发展理念和环保政策持续推进,清水混凝土作为结构材料被赋予建筑艺术元素逐步应用于地铁建筑中。济南地铁R1线建设充分考虑清水混凝土结构能够有效利用隧道宽度和省去装饰节约后期维管费用的有利条件,通过试验优化设计混凝土配合比、比选材料,加强模板、钢筋、施工浇筑振捣、养护和界面处理等施工细节管理,对影响清水混凝土表观质量的色差、气泡、裂缝等进行了有效控制,在全干线应用清水混凝土取得较为理想的效果,为清水混凝土在地铁建设中的推广应用提供借鉴。

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