2020年, 第39卷, 第03期　
刊出日期：2020-06-15

  

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  鲁西寒武系凝块石萜类生物标志物特征

  韩作振, 刘凯旋, 任祥, 宋志刚

  山东科技大学学报（自然科学版）. 2020, 39(03): 1-12. https://doi.org/10.16452/j.cnki.sdkjzk.2020.03.001

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  鲁西寒武系张夏组和炒米店组大量出露凝块石,采用样品抛光、镜下观察及色谱质谱联用等对研究区岩石样品进行测试,根据样品抛光面、显微特征以及生物标志物特征,探讨凝块石的沉积环境和参与成岩作用的微生物类型。实验结果表明,黄铁矿的发现可视为还原环境的判别指标;凝块石中霍烷生物标志物占比70%以上,证明研究区凝块石生源输入多为原核生物;而三环萜烷(₃₀)则疑似来自产甲烷古菌的前驱物类异戊二烯烃;另外降霍烷αβ/ββ≥10的高比值反映了甲烷厌氧氧化反应的存在。
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  基于岩性及结构特征的砂岩含水层富水性评价

  魏久传, 赵智超, 谢道雷, 俞功一山, 吴霞

  山东科技大学学报（自然科学版）. 2020, 39(03): 13-23. https://doi.org/10.16452/j.cnki.sdkjzk.2020.03.002

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  煤层顶底板砂岩水害是常见的矿井水害类型之一,其影响程度与含水层富水性密切相关。以营盘壕煤矿22采区2煤层为例,分析了顶板砂岩含水层的富水性影响因素,选取了以砂岩等效厚度、砂岩岩性系数、岩芯采取率及砂泥岩层比率等4项指标作为含水层富水性的评价指标,采用熵权系数法、主成分分析法和层次分析法确定各指标的权重,构建富水性预测模型,基于该模型对砂岩含水层的富水性进行评价。结果表明,研究区顶板砂岩含水层富水性具有强、中、弱3个等级的分区,其中直罗组砂岩含水层以弱-中等富水区为主,强富水区零星分布,志丹群砂岩含水层则以中等-强富水区为主,弱富水区零星分布。富水性评价结果与钻孔抽(放)水试验的单位涌水量具有较好的一致性。
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  融合差分改正的RSSI指纹库室内定位研究

  张爱国, 邬群勇, 孙海信, 韩李涛, 林聪仁

  山东科技大学学报（自然科学版）. 2020, 39(03): 24-32. https://doi.org/10.16452/j.cnki.sdkjzk.2020.03.003

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  基于RSSI指纹库的室内定位中,由于受到室内复杂环境的影响,实时采集的指纹数据会存在一定的误差,将其直接用于定位,必将降低室内定位的精度。考虑定位区域内接收的不同RSSI信号值具有相关性,采用RSSI差分改正的方式提高定位精度。误差改正数的计算与定位是本算法的关键,直接决定了定位的准确率。而选择不同数量与不同位置的参考点都将影响误差改正数的结果。泰森多边形能构建整体角度最大化的多边形网络,并在空间信息领域具有广泛的应用。为此,运用泰森多边形的空间邻接性质选择用于误差改正数计算的参考点,设计定位区域坐标改正数和RSSI向量元素改正数的计算方法,得到共用误差,并应用到指纹数据的校正与定位。最后,在Eclipse编程环境下,配合PostgreSQL/PostGIS空间数据库与Mybatis数据库映射工具,开发了实验原型系统,并对提出的融合差分改正的算法进行实验测试,从实验结果得出相较于未差分改正前,定位准确率有一定的提高。
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  基于小批量K均值预分类的多波束反向散射强度角度影响改正

  韩冰, 冯成凯, 印萍, 梅赛, 张凯, 阳凡林

  山东科技大学学报（自然科学版）. 2020, 39(03): 33-42. https://doi.org/10.16452/j.cnki.sdkjzk.2020.03.004

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  角度响应变化是影响多波束声呐回波图像质量的主要因素,为了后续利用多波束反向散射图像进行海底底质分类,需去除角度响应的影响。国内外已开展角度响应模型及改进模型研究,但现有方法很难适应复杂海底底质环境。针对此问题,通过小批量K均值聚类将测区海底点预分为高阻抗平滑底质和低阻抗粗糙底质,然后构建自适应改正模型逐测线去除角度响应的影响。实验选用浙江海域实测4条相邻测线数据,采用Lambert模型法、二次微分法和本文方法分别进行了反向散射强度角度影响去除。本方法处理后角度响应去除效果最佳(MIC=0.123);在多波束条带重叠区,反向散射强度标准差为1.46dB,有效改善了复杂底质环境下的多波束声呐图像质量。
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  厚煤层分岔区下分层回采巷道位置选择

  秦忠诚, 聂旺, 刘永乐, 张玉柏, 刘利宁

  山东科技大学学报（自然科学版）. 2020, 39(03): 43-49. https://doi.org/10.16452/j.cnki.sdkjzk.2020.03.005

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  针对分岔厚煤层下分层难以确定回采巷道位置这一问题,通过采用室内试验对夹矸层和3下煤层受采动影响破坏进行分析。采用数值模拟对6种不同方案下围岩的应力分布规律、巷道变形特征和塑性区分布情况进行分析,结果表明:与煤柱中心的水平间距为30m处巷道围岩稳定性较好,其巷道围岩塑性区范围及变形量小。通过现场监测对巷道稳定性进行验证,表明在距离残余煤柱30m处布置回采巷道,围岩的变形量比较小,巷道围岩具有良好的稳定性。研究结论为类似条件下的巷道位置选择提供了借鉴。
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  高头窑煤矿多役支架支护性能分析与评估

  吴士良, 李亚春, 陈永强, 李亮

  山东科技大学学报（自然科学版）. 2020, 39(03): 50-58. https://doi.org/10.16452/j.cnki.sdkjzk.2020.03.006

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  高头窑煤矿103工作面现使用的液压支架已连续服役第4个同煤层工作面,新开105工作面准备投产,为确保103工作面和新开105工作面安全生产问题,对103工作面的支架工作阻力、活柱缩量和煤壁片帮进行分析和评估。研究表明:现103工作面174台支架实际额定工作阻力较设计额定工作阻力下降约18%～24.8%,P₁₇₄=7 892.8～8 624kN;顶板下沉量为283mm,控制效果等级为"中",需进一步提高对顶板的控制;煤壁稳定时的支架工作阻力仅高于P₁₇₄约400kN;103工作面开采结束后,支架工作能力还将继续下降,以上多种指标均表示多役支架支护性能下降明显,接近工作面所需支护阻力的要求下限,该批支架服役103工作面开采完毕后不能继续使用,需要为同煤层新开105工作面开采更换新支架。
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  建筑垃圾再生骨料对矿山充填膏体输送性能影响的试验研究

  刘音, 郭亚兰, 李浩, 王昊宇

  山东科技大学学报（自然科学版）. 2020, 39(03): 59-65. https://doi.org/10.16452/j.cnki.sdkjzk.2020.03.007

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  为探究建筑垃圾再生骨料对矿山充填膏体输送性能的影响,采集废弃路面混凝土、城区废旧建筑物、建筑工地废弃物三种来源的建筑垃圾制备充填膏体,通过基本物理性质(表观密度、堆积密度、吸水率、压碎指标、针片状颗粒)和输送性能(充填膏体的塌落度、分层度、泌水率)测试,验证三种不同建筑垃圾制备充填膏体的可行性。采用单因素试验分析方法,通过改变充填膏体的质量浓度、固相比,探究对不同建筑垃圾充填膏体输送性能的影响。实验结果表明:以建筑工地废弃物再生骨料制备的充填膏体其效果最优。建筑工地废弃物充填膏体的塌落度、分层度、泌水率随其质量浓度和固相比的增加分别出现逐渐减小和先减小后增大的趋势。当质量浓度76%～78%,固相比为1∶4∶6时,建筑工地废弃物再生骨料充填膏体的输送性能达到最佳。
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  国家历史文化名城长汀建设用地空间演变及驱动力分析(2006—2016)

  王潇, 徐建刚, 李久林

  山东科技大学学报（自然科学版）. 2020, 39(03): 66-75. https://doi.org/10.16452/j.cnki.sdkjzk.2020.03.008

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  针对城市空间扩张带来的用地紧张浪费、用地结构失调等问题,以国家级历史文化名城长汀为例,借助ArcGIS、SPSS分析工具,运用分形维数、等扇形分析等空间分析方法,定量解析2006—2016年长汀主城区八大类城市用地的空间演变特征,并揭示其驱动机制。研究发现:长汀主城区城市建设用地扩张经历了"低速低强"、"中速高强"、"高速中强"3个发展阶段,城市形态逐渐趋于紧凑;城市空间扩张以外部扩张和内部更替为主且方位多元化,受地形条件影响,长汀建设用地扩张以S方向为主,老城区主要向NE方向填充;随城市化进程的加剧,产业和经济因素成为建设用地扩张的主要驱动力,人口和耕地因素的影响呈现不同程度的减弱趋势。该研究为优化长汀城市用地结构、提高土地利用效率、制定合理的规划方案提供一定参考。
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  基于局部近邻标准化和主多项式算法的故障检测

  李元, 杨东昇, 冯立伟, 张成

  山东科技大学学报（自然科学版）. 2020, 39(03): 76-83. https://doi.org/10.16452/j.cnki.sdkjzk.2020.03.009

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  针对工业过程的非线性和多模态特征,提出了一种基于局部近邻标准化(local neighborhood standard ization,LNS)和主多项式分析(principal polynomial analysis,PPA)结合的故障检测算法。首先,将样本数据通过局部近邻标准化(local neighbor standardization,LNS)算法,对每个样本构建k近邻数据集;然后应用k近邻数据集的均值和方差对当前样本进行标准化处理;最后使用PPA对已经标准化处理后的样本建模,计算出T2和SPE统计量,并确定控制限进行故障检测。LNS算法能够去除数据中的多模态特征,而PPA算法能够有效的处理非线性数据,因此LNS-PPA方法能够提高具有多模态非线性特征的工业过程故障检测能力。将该方法应用于多模态非线性数值例子和田纳西伊斯曼(TE)化工过程,并将测试结果与主元分析法(principal component analysis,PCA)、主多项式分析法进行对比,其结果能够有效验证LNS-PPA的优越性。
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  扩展颜色逻辑Petri网及其可达性分析

  王振, 杜玉越, 亓亮

  山东科技大学学报（自然科学版）. 2020, 39(03): 84-98. https://doi.org/10.16452/j.cnki.sdkjzk.2020.03.010

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  逻辑Petri网是一种增广Petri网模型,具有与图灵机等价的建模能力。颜色逻辑Petri网解决了逻辑Petri网中输出的不确定性表达问题。然而颜色逻辑Petri网描述不同子系统的并发过程,需要对每一个子系统建立一个子网模型。如果所有子网模型的结构相同,则可以引入多个有色托肯,从而用一个子网模型表示多个子系统的并发过程。因此,提出了扩展颜色逻辑Petri网模型及其可达性分析方法。首先,为了方便可达标识的表示和计算,引入多重集的素数表示法,用素数幂的乘积来表示一个多重集,并给出了判断变迁使能的方法。其次,通过定义颜色逻辑关联矩阵,给出了一步可达标识的计算公式以及可达树构造方法。最后,针对一个电子商务实例,分别用颜色逻辑Petri网和所提出的扩展颜色逻辑Petri网建立模型并进行比较分析,从而证明了提出的模型具有更简单的网结构,丰富了逻辑Petri网理论。
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  基于运动矢量的视频可逆隐藏算法

  葛京, 杨红梅, 颜斌, 谷玉莹

  山东科技大学学报（自然科学版）. 2020, 39(03): 99-108. https://doi.org/10.16452/j.cnki.sdkjzk.2020.03.011

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  针对现有的基于运动矢量的视频信息隐藏算法存在破坏矢量局部最优性这一问题,提出一种基于视频运动矢量的可逆信息隐藏算法。算法对利用增强预测区域搜索(enhance predictive zonal search,EPZS)算法得到的最优预测矢量与运动矢量的差值进行微调,在差值的最低有效位嵌入水印。通过矢量差值扩展,实现了解码端运动矢量的无损恢复,让信息的嵌入不影响矢量的局部最优性,保证了解码视频质量不受运动矢量改变的影响。与传统的基于运动矢量的信息隐藏算法相比,本算法在嵌入水印的同时未大幅增加引入码流量。实验结果表明,该算法在控制码流和解码端的视频质量方面均具有良好的性能。
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  基于自适应神经模糊Petri网的电机故障诊断

  程学珍, 王常安, 李继明, 许传诺

  山东科技大学学报（自然科学版）. 2020, 39(03): 109-117. https://doi.org/10.16452/j.cnki.sdkjzk.2020.03.012

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  为了提高电机的维护效率,实现电机实时故障诊断功能,基于传统Petri网理论、模糊理论和神经网络算法,提出了一种具有自适应性的神经模糊Petri网故障诊断方法。首先,利用高斯函数代替变迁可信度,解决故障传递不确定性的问题,结合BP神经网络对参数进行适应性训练。然后,根据Petri理论,引入竞争算子对矩阵推理方式进行改进,结合Sigmoid函数,提高了算法的计算效率。最后,以三相异步电动机为例,根据三相异步电动机的故障运行机理和故障特性,建立系统模型并进行故障诊断。仿真结果表明,该算法能准确地诊断出三相异步电动机的故障,具有较好的准确性和适应性。
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  基于二维模型预测控制的迭代学习控制性能评估方法

  王永耀, 索寒生, 王娟, 孙希法

  山东科技大学学报（自然科学版）. 2020, 39(03): 118-128. https://doi.org/10.16452/j.cnki.sdkjzk.2020.03.013

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  实际工业生产常用操作方式是批次过程,可以用迭代学习控制进行控制。针对过程模型未知的情形,采用子空间辨识求解模型参数,以迭代学习控制的性能评估为课题。首先,根据测量得到的输入输出数据构造Hankel矩阵,再借助QR分解、SVD分解等几何工具计算出子空间矩阵,最后由列子空间与行子空间估计出系统模型参数。在获得模型之后,把迭代学习控制作用下的闭环系统转换成二维模型。接着,提出了基于模型预测控制的基准,并给出了详细的推导证明。根据这些算法,得到最优控制律,并拟合出性能评估曲面,从而性能差距可以更直观地反映在三维空间中。最后,通过仿真对上述方法的效果进行了验证。