浙江工业大学学报

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王卫红，李樊，金凌剑

2021, 49(1): 1-8.

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近年来,随着自然语言处理技术的发展,聚类技术在文本处理领域中的作用愈发凸显。目前,国内多视图文本聚类的相关研究进展仍处于起步阶段,通常运用的聚类方法是基于文本的单一领域来展现特定方面的聚类情况,但越来越多的文本聚类研究从单视图向多视图的方向转变。提出了一种以LDA主题模型和TF-WIDF特征提取算法作为特征向量组,基于谱聚类的改进型多视图半监督文本聚类方法。该方法基于半监督的协同训练（Co-training）算法,通过对协同训练算法中的文本标记方式进行改进,实现无监督性质的多视图协同训练算法。实验结果表明:改进算法相较于传统单视图文本聚类算法,很大程度上避免了单视图算法的偶然性和局限性,提高了文章整体聚类的准确度。

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基于光流改进与YOLOv3的烟雾检测方法

李澎林，章军伟，李伟

2021, 49(1): 9-15.

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火灾严重威胁着人们的生命和财产安全,而烟雾作为火灾前期的一个重要特征,应当作为火灾检测的首选目标。为了解决传统火灾检测在准确度和实时性上存在的不足,提出了一种基于传统光流改进与YOLOv3结合的烟雾检测模型。该模型针对烟雾的动态特征,通过改进光流算法对动态前景区域进行目标框定完成一次筛选;利用大样本数据集训练的YOLOv3网络模型,将初筛结果输入模型进行二次识别和筛选,从而达到检测烟雾目的。实验结果表明:在各类烟雾检测任务中,该模型可以有效地减少外界因素干扰,准确实时地检测各类烟雾情景,鲁棒性较好。

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自主车辆高效滚动时域轨迹规划与跟踪控制

何德峰，徐广琪，李海平

2021, 49(1): 16-23.

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针对自主车辆轨迹规划与跟踪控制问题,提出一种基于模型预测控制的自主车辆高效滚动时域轨迹规划与跟踪控制方法。首先,引入人工势场法为不同障碍物和道路结构分配不同的势场函数;其次,将这些表征安全性的势场函数作为轨迹规划与跟踪的优化目标函数,同时考虑车辆动力学特性、运动学约束和舒适性要求,使规划的轨迹易于车辆跟踪;最后,针对势场函数的非凸非线性造成在线优化计算量大问题,引入阶梯式控制策略,参数化预测时域内的控制增量,降低模型预测控制的在线计算量。针对典型交通场景进行CarSim与Matlab/Simulink联合仿真,结果表明该方法有效并具有优越的实时性能。

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可穿戴的智能矫姿系统设计与实现

董辉，敖文聪，罗强，吴祥，沈佳阳

2021, 49(1): 24-29.

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针对长时间的坐姿不良对伏案人群的身体健康造成严重危害的问题,提出了矫正姿势和久坐提醒双管齐下的解决方案,设计了一套可穿戴的智能矫姿系统。通过对人体脊柱生理结构的分析,采用双惯性传感器协同采集的方式提高了数据采集精度。当系统监测到人体出现不良坐姿时,通过自动触发语音和震动提醒的方式辅助用户纠正当前不良坐姿。利用姿态检测技术,建立了基于动作状态变化的智能计时模型,改善了目前只能周期性计时提醒的方法。利用手机APP的数据可视化显示和相关参数设置,改善了系统的人机交互体验。测试表明:该系统具有矫正姿势效果良好和久坐提醒灵敏的特点,可有效缓解久坐带来的危害。

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深度学习的烟叶烘干状态识别算法

杨海清，刘永辉

2021, 49(1): 30-33.

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针对传统的烟叶烘烤系统模式单一,只能按照固定的程序运行,无法根据烟叶状态实时改变烘烤模式的问题,提出了一种改进的残差神经网络算法。该算法首先通过宽通道提取烟叶的色彩特征,通过深度卷积提取烟叶纹理的高维空间特征,其次模型输出的特征值进行正则化转化为概率值为0～1的概率分布,最后根据概率加权确定相应的烟叶状态。实验结果表明:该算法在烟叶状态识别方面有良好的表现。

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纳米SiO₂分散液对水泥基材料性能的影响及机理

孔德玉，许焰炜，苏勇，黄森乐，蔡奖权

2021, 49(1): 34-38.

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对团聚粒径较大的沉淀纳米SiO2微粉进行湿法球磨,制备纳米SiO2分散液,研究了掺纳米SiO2分散液对新拌和硬化水泥基材料性能的影响及机理。结果表明:纳米SiO2掺量为1%时,随球磨时间延长,其促进水泥水化、改善新拌水泥砂浆流动性和对硬化水泥砂浆的增强效果均渐趋显著,其原因是由于球磨处理可有效减小纳米SiO2团聚粒径,改善其吸钙能力和填充效应;纳米SiO2掺量增加到2%时,其对砂浆流动性和强度的进一步改善未见明显效果,其原因可能是由于掺量较高时,其发挥填充效应所需纳米SiO2出现冗余,而硬化团聚颗粒本身因强度和弹性模量较小,反而成为硬化水泥石中的薄弱环节。

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超大跨度部分地锚式斜拉桥抗震结构体系研究

张新军，李博林，赵俊杰

2021, 49(1): 39-46.

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为探索大跨度部分地锚式斜拉桥的适宜抗震结构体系,以1 400 m主跨的部分地锚式斜拉桥设计方案为工程背景,采用多振型地震反应谱方法进行E1地震作用下结构的地震反应分析,揭示超大跨度部分地锚式斜拉桥地震反应的特性。在此基础上,分析地锚段主梁长度、主梁宽度、主梁高度、桥塔高跨比、地锚索倾角、辅助墩数量和塔梁连接方式等主要结构设计参数对结构地震反应的影响,结合结构静力性能和稳定性探讨其合理取值。结果表明:水平地震作用下桥塔和主梁的地震反应显著,而桥塔的地震内力显著大于主梁,是结构抗震设计的关键构件,同时应特别重视桥塔的塔底和塔梁交接处、主梁的塔梁交接处和边跨辅助墩处等截面的抗震设计;当地锚段主梁长度和主跨之比约为0.3,采用较宽的主梁并增大其高度,桥塔高跨比约为0.2,采用较大的地锚索倾角,边跨设置1～2个辅助墩以及采用全漂浮体系时,大跨度部分地锚式斜拉桥具有良好的整体结构性能。

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一种老年人热舒适仿真模型

杨玉兰，李洋，邰惠鑫，刘抚英，倪彤元

2021, 49(1): 47-52.

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老年人有明显不同于其他年龄段人员的特点,不宜直接采用传统热舒适PMV预测模型进行评价。基于节点分裂算法优化以及决策树赋权的改进随机森林,提出一种老年人热舒适仿真理论模型。以杭州地区为例,通过现场测试、问卷调查及访谈方式构建老年人热舒适仿真数据库。采用笔者模型对杭州市老年人热舒适进行仿真,仿真准确率达82.25%。基于模型训练过程为老年人热舒适影响因素赋予量化权重,研究结果能为老年人热舒适评价和老年人建筑热环境设计提供参考。

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杭州富水粉砂水泥土HSS模型参数实验研究

赵保，田雷，赵伟阳，王哲，史吏，李超群

2021, 49(1): 53-59.

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基坑开挖数值模拟分析常采用小应变硬化模型（HSS模型）模拟土体,搅拌桩等常用基坑加固措施均涉及水泥改性土。针对杭州富水粉砂土及其水泥改性土（水泥掺量分别为8%,16%,24%）,进行了标准固结实验、三轴固结排水剪切实验、三轴固结排水加卸载实验和共振柱实验等系列室内实验,获得了粉砂土及其水泥土的HSS模型参数,结果表明HSS模型中的强度和模量相关参数均随着水泥掺量的增加而增大。特别明确了粉砂土及其水泥土固结切线模量E■、三轴切线模量E■和加载模量E■之间的比例关系,并和已有文献的相关数据进行了对比分析,证明了笔者实验结果的可靠性。

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基于MIKE 11模型的某海岛地区洪水演进模拟

刘俊萍，郑施涵，吴正中，贺露露，韩伟，陈伟毅

2021, 49(1): 60-65.

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随着极端天气的频繁发生,国内出现小流域洪涝灾害的频率越来越高。为有效减小地区发生洪涝灾害的概率,可对研究地区所在流域进行洪水演进模拟。以海岛城市朱家尖所在流域为研究对象,运用MIKE 11软件搭建一维河网模型,比较分析现状河网条件下,采用不同闸门调度规则的洪水演进过程以及相同调度规则下现状和调整后河网的洪水演进过程。结果表明:通过合理调整河网结构和采用适宜的闸门调度规则,河道洪水水位能得到有效降低。洪水演进模拟可为地区防洪评价及预警工作提供数据支撑,并为管理决策提供参考依据。

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干湿循环对高填方路堤边坡稳定性影响研究

孙宏磊，吕江，赵晖，赵家琛

2021, 49(1): 66-71.

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为探究干湿循环作用对库湾区路堤稳定性的影响,定量考虑参数不确定性以及各变量之间的相关性,以响应面法为基础建立考虑干湿循环作用的路堤边坡可靠度分析框架。结合确定性方法和可靠度方法,根据安全系数和失效概率联合评价路堤边坡稳定性。结果表明:前4次干湿循环作用过程中,通过ABAQUS强度折减法所得安全系数降低明显,之后趋势减缓;结合可靠度分析,根据所得最大失效概率1.70%评价路堤边坡稳定性,其结果更为可靠;干湿循环作用次数相同时,参数的负相关性越大,可靠度越高,因此简单地认为变量之间相互独立将严重低估边坡的安全性。

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粉煤灰混凝土气体渗透与微观结构的时变相关性

章玉容，方润华，王建东，曹应晖，邵鑫杰

2021, 49(1): 72-75.

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通过压差稳定法的气体渗透性测试设备测试了试验混凝土的气体渗透系数,同时采用压汞法测定了混凝土的微观结构参数。分析粉煤灰掺量对混凝土气体渗透时变性的影响,并建立不同养护龄期下混凝土的气体渗透系数和粉煤灰掺量的计算模型。结果表明:随着养护龄期的延长,混凝土气体渗透系数随粉煤灰掺量的增加下降更加明显;混凝土的气体渗透系数可以通过幂函数的形式进行有效表征,其时间衰减系数随粉煤灰掺量的增加而增大;粉煤灰混凝土的总孔隙率和临界孔径与气体渗透系数的相关性分别为0.748和0.913。

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基于机器视觉的铝型材表面瑕疵检测方法

赵文宏，周神特，吕建标，张潇，王宇宇

2021, 49(1): 76-81.

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铝型材的表面瑕疵影响其质量、外观以及安全性,如何准确、快速和高效地识别铝型材的表面瑕疵至关重要。为解决检测铝型材表面瑕疵的问题,提出一种基于机器视觉的铝型材表面瑕疵检测方法。该方法基于铝型材的瑕疵种类和特性,采用非线性的双边滤波,并对其定义域核函数作出空间域改进,改进后的滤波算法能够较好地抑制噪声,保留瑕疵边缘信息。预处理后采用改进的Canny算法对图像进行梯度计算并且通过非极大值抑制得到候选边缘,对缺陷进行定位。为了有效地对瑕疵进行分类,对其数据集进行数据增强,防止过拟合情况的发生,结合光照等外界因素对瑕疵特征的影响,采用HOG算法进行特征提取,并将卷积神经网络多层的特征与HOG特征进行融合,对卷积核采用相关系数法优化,解决传统HOG+SVM模型泛化能力和鲁棒性差的问题,铝型材表面瑕疵检测准确率提升至90.26%,平均每张测试集仅需58.34 ms,符合目前对铝型材表面质量检测的需求。

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轴缺陷检测中的快速均值滤波应用研究

姜庆胜，李研彪，计时鸣

2021, 49(1): 82-87.

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针对高分辨率轴表面缺陷检测图像在自动化流水线上的应用存在检测速度慢的问题,对基于机器视觉的高分辨率轴表面缺陷检测图像预处理进行了研究。通过与传统均值滤波对比的理论方法,提出了一种Atrous滤波算法,并与各种加速算法结合来缩短图像预处理的时间,从而加快轴检测的速度。实验结果表明:算法的改进可以明显加快检测速度,整体速度可以提高10倍,其方法在在线检测领域降低生产成本的应用有着重要的工程意义。

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Ti-6Al-4V表面金红石型TiO₂薄膜制备及生物活性评价

肖帆，刘升沛，项军，陈燚云，翟月丽

2021, 49(1): 88-93.

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使用TiCl3/HCl/H2O2混合溶液为前驱液,通过水热法在Ti-6Al-4V基体表面制得原位生长的纳米棒阵列薄膜,探讨其生长机理,并研究前驱液中盐酸浓度对薄膜生长的影响作用。采用场发射扫描电子显微镜（FESEM）和X射线衍射仪（XRD）对制备样品进行表征,结果表明:纳米棒阵列薄膜为{001}高能晶面曝露的金红石二氧化钛;TiO2晶核在有序的活性成核点快速成核,并沿[001]方向生长,当前驱液中盐酸浓度从1 mol/L增至2 mol/L,金红石二氧化钛{001}晶面择优增强;该薄膜具有良好的生物活性,亦能适用于3D打印多孔钛合金基体,具有一定的普适性。

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适用500kHz高磁通密度的宽温低损耗MnZn铁氧体

应耀，王能超，张浩翔，沈鑫腾，熊贤波，车声雷

2021, 49(1): 94-98.

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采用传统的氧化物陶瓷工艺制备了一种可应用于500 kHz以上的频率,在较高的磁通密度和较宽温度范围内具有低损耗的MnZn功率铁氧体。调整主成分中Fe2O3的摩尔分数,改变Fe2+/Co2+摩尔分数的比例,并优化添加剂SiO2-CaCO3的摩尔分数比例。优化Fe2+/Co2+摩尔分数的比例使得铁氧体损耗温度稳定性良好,SiO2与CaCO3在晶界处形成高电阻层,增加了材料的电阻率,降低了涡流损耗。制备的MnZn功率铁氧体在500 kHz,100 mT的测试条件下,功率损耗Pcv在10～120℃的宽温范围内都小于600 kW/m3。25,80,100℃的Pcv分别为306,345,413 kW/m3,均远低于目前为止有报道的数值。

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单颗粒层纳米金刚石薄膜的疏水性与黏性研究

蒋梅燕，韩斯佳，陈成克，李晓，胡晓君

2021, 49(1): 99-105.

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采用热丝化学气相沉积法（CVD）制备单颗粒层纳米金刚石薄膜,研究颗粒分布状态对薄膜疏水性与黏性的影响规律。结果表明:对于疏水性而言,当颗粒间距大于1 500 nm时,颗粒间距对疏水性起主导作用,颗粒间距越小,疏水性越好;当颗粒间距小于1 500 nm时,颗粒尺寸对疏水性起主导作用,颗粒越大,疏水性越好;颗粒几乎连续后,三维结构变成二维平面,接触角又下降。对于黏性而言,当颗粒间距大于1 480 nm时,颗粒间距减小使液滴与薄膜表面接触状态由Wenzel状态转变为Cassie状态,黏性变差;当颗粒间距小于1 480 nm时,薄膜成分对黏性起主导作用,其上石墨相越多,黏性越好。由此得到颗粒分布状态对单颗粒层纳米金刚石薄膜疏水性与黏性的作用规律,为制备高疏水高黏性纳米金刚石薄膜奠定基础。这种无有机长链修饰的、具有良好导电性/电化学特性的、基于碳材料的高黏高疏水表面,可提供大量的气固液三相界面和液下空气袋,为液下耗气型催化/电催化反应或电场驱动下的微液滴无损转移提供基础材料。

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低剂量⁶⁰CO-γ射线对斑马鱼胚胎发育及行为的影响

徐超，李天阳，胡晨剑，郭杭钦，周依铂，邹德靓

2021, 49(1): 106-110.

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随着核能与核技术利用的不断进步和发展,人们对核污染的关注也在不断提升。为了研究低剂量γ射线对水生生态的风险,以斑马鱼胚胎为研究对象,对斑马鱼胚胎进行累积剂量分别为1,2,2.5,15 mGy的γ射线辐照处理,分析了斑马鱼胚胎的死亡率、孵化率和畸形率,并进一步研究了低剂量γ射线辐照对斑马鱼幼鱼的行为影响。结果表明:60CO-γ射线辐照对斑马鱼胚胎死亡率和孵化率无显著影响,而2.5 mGy和15 mGy辐照显著增加了斑马鱼的畸形率。行为分析表明:1,2,2.5,15 mGy辐照均能刺激斑马鱼幼鱼运动。

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杭州市PM₁₀水溶性离子特征及源解

金赞芳，钱李婧，胡琪悦，施亚盛，胡晶，付国威

2021, 49(1): 111-118.

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可吸入颗粒物(PM10)是大气的主要污染物之一,对其进行控制有助于改善空气质量。2018年12月至2019年11月在杭州市采集PM10样品,分析样品中水溶性无机离子的组成特征及其季节变化规律,并通过潜在源贡献因子法（PSCF）、浓度权重轨迹分析法（CWT）、相关性分析和PMF模型等方法探讨PM10中水溶性无机离子的来源。结果表明:PM10年均质量浓度为（105.97±50.01）μg/m3,低于国家二级标准;受季风气候影响,PM10季平均质量浓度在冬季最高,夏季最低;PM10中各离子质量浓度由大到小排列为NO-3>SO■>NH+4>Ca2+>Na+>Cl->K+>Mg2+;NO-更多

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