2020年, 第7卷, 第3期　刊出日期：2020-06-25

  

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专题：装备研制
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  基于深度学习的实验设备识别系统开发设计

  黄济川, 杨雨秋, 廖磊

  工业技术创新. 2020, 7(3): 1-6. https://doi.org/10.14103/j.issn.2095-8412.2020.03.001

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  为了让使用者科学规范使用实验设备、教学者提高实验室教学效率,提出了基于深度学习的实验设备识别系统,系统搭载Android平台环境,使用者通过拍照或本地相册选取实验设备图像。Android客户端采集图像并裁剪,使用TCP/IP网络传输协议将图像发送至服务器端;服务器端使用残差网络和改进的YOLO网络模型对图像进行检测,并在数据库中查找图像特征值对应的实验设备;数据库将识别结果和设备使用方法、注意事项等反馈至Android客户端。测试表明,系统对实验设备的识别准确率可达99%以上。实验设备识别系统可为同行提供参考借鉴,提高教学效率和质量。
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  1 380 m³高炉炉体系统设计及优化

  李林, 戴建华

  工业技术创新. 2020, 7(3): 7-12. https://doi.org/10.14103/j.issn.2095-8412.2020.03.002

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  为达到“高效、优质、长寿、低耗、清洁”质量目标,对1 380 m³高炉本体和公辅配套设施进行设计和优化。在高炉本体中,采用综合长寿技术,炉型结构减小炉身角及炉腹角,适当加大炉缸高度和直径,适当加深死铁层深度,满足运行可靠的需求;在内衬上,采用国产优质耐火材料,炉缸、炉底采用“炭质+陶瓷杯复合炉缸炉底”结构,炉腹、炉腰和炉身采用砖壁一体化结构,延长关键部位使用寿命;根据高炉冷却部位及各区域工作特点,优化工业水和软水密闭循环冷却水系统,维持高炉生产稳定运行。加装高炉和冷却水系统的自动化检测及控制系统,为高炉冶炼操作人员提供准确可靠的指标和运行信息。设计及优化后,高炉不中修可达到一代炉龄12年,高于国内外平均水平。
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  轻型车辆鼓式中央制动器研究及结构优化

  杨生建

  工业技术创新. 2020, 7(3): 13-17. https://doi.org/10.14103/j.issn.2095-8412.2020.03.003

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  轻卡、微卡等车辆技术快速发展,对轻型车辆鼓式中央制动器的驻车制动性能提出了更高的要求。对现有制动器的结构形式、安装特点等进行分析,表明其存在三大主要问题：内部结构过于紧凑,生产组装工序繁琐;结构连接不牢固,制动力传递受限;刹块加工工艺落后,特性尚待深入挖掘。据此,提出针对性的结构优化方案：简化制动器内部结构,提高操作人员安装便捷性;板材成形一体化,提高系统整体稳定性;参照实际驻车制动状态对刹块外圆进行加工,提高刹块与制动毂接触面积。结构优化后,制动性能提升20%左右,有助于推进变速箱制动器的智能化、批量化组装,以及产品性能提升。
专题：信息系统安全
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  芯片硬件安全风险分析与防控建议

  翟腾, 高宏玲, 郭青帅

  工业技术创新. 2020, 7(3): 18-23. https://doi.org/10.14103/j.issn.2095-8412.2020.03.004

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  芯片硬件安全性能是信息安全的基石,分析、防控和杜绝芯片内部和外部的相关安全风险隐患一直是重要研究课题。针对芯片面临的两大安全风险——硬件木马植入和物理攻击进行了探讨：一是以旁路信号分析检测硬件木马为典型案例,分析了物理检测、逻辑测试、旁路信号分析等硬件木马检测技术的优势和劣势;二是以使用简单功耗分析（SPA）和差分功耗分析（DPA）等攻击方式破解智能卡芯片密钥为典型案例,分析了非侵入式攻击、半侵入式攻击和侵入式攻击等物理攻击类硬件安全风险。基于风险识别提出了硬件安全防控建议：1）构建高集成度硬件木马仿真环境和模型库;2）重点关注产业链安全,加强环节控制;3）大力开展攻防技术研究,提升芯片抗攻击能力。
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  基于故障树的服务机器人信息安全测评系统模型

  李梦玮, 赵晓飞, 巩潇

  工业技术创新. 2020, 7(3): 24-29. https://doi.org/10.14103/j.issn.2095-8412.2020.03.005

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  为了有效开展服务机器人的信息安全测评工作,从受侵害对象、应用场景出发,总结服务机器人信息安全问题所带来的应用风险,提出一种基于故障树的服务机器人信息安全分析方法。对服务机器人本体系统、云网系统架构进行分析,应用故障树分析法,构造服务机器人信息安全测评系统模型架构,对硬件接入、数据采集、数据分析和操作展示进行详细设计,以兼具在线与离线信息安全测评功能。以某迎宾导引服务机器人为例,模拟各类攻击手段,对测评系统模型进行了验证实现,发现了服务机器人通信数据未加密、弱口令漏洞等信息安全问题,为后续服务机器人安全应用研究奠定了基础。
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  分布式关系型数据库恢复点目标测试方法

  吕韬, 田峰, 李征宇, 张雪

  工业技术创新. 2020, 7(3): 30-36. https://doi.org/10.14103/j.issn.2095-8412.2020.03.006

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  分布式关系型数据库具有广泛应用和技术探究空间,其质量指标关乎信息系统稳定运行、业务连续性等,其中恢复点目标（RPO）是衡量分布式关系型数据库可靠性的核心指标。讨论了分布式关系型数据库RPO的内涵和外延,印证了分布式关系型数据库理论上可以保证RPO等于0,拥有对数据完整性的完全保障能力。针对RPO指标,提出了一种基于场景的测试方法,以写入数据库的事务数量与数据库中记录数的差值表征数据丢失情况。搭建测试环境,应用LoadRunner测试工具,以平均响应时间、每秒虚拟用户HTTP请求数、Tomcat日志等为依据,测试得到三款分布式关系型数据库产品的RPO指标,实现了对数据库容灾能力的评价。
标准体系
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  天然气站场承压类特种设备定期检验方法探讨

  沈非, 刘新万, 廖葳

  工业技术创新. 2020, 7(3): 37-41. https://doi.org/10.14103/j.issn.2095-8412.2020.03.007

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  对天然气站场内承压类特种设备的定期检验是安全运行的基础,其检验方法需要保持设备最小损伤或无损伤。通过设备损伤模式的归纳,表明设备可能产生的损伤模式主要包括：腐蚀、介质冲刷造成的壁厚减薄和机械损伤造成的新生裂纹缺陷;通过探讨有无涂层和不同涂层厚度对检测结果的影响,表明在检测面保留不超过0.5 mm厚度的防腐涂料层进行磁粉检测和超声波检测,可以更高效、更安全地实现无损检测,满足定期检验、保证设备质量的要求;通过电流衰减法检测埋地钢质管道防腐破损点时,信号加载方式改用“回路法”,对较短管道和有信号干扰的检测环境非常有效。提出了有针对性的检验建议,可供同行参考。
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  混凝土空心板梁桥地震易损性研究

  吴建臻

  工业技术创新. 2020, 7(3): 42-45. https://doi.org/10.14103/j.issn.2095-8412.2020.03.008

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  以福州市部分桥梁的抗震安全性评估为基础,对混凝土空心板梁桥的抗震薄弱环节进行易损性研究。针对混凝土空心板梁桥的技术参数、性能指标,构建有限元模型,采用增量动力分析（IDA）方法对桥梁结构易损性曲线的形成过程进行探讨;对各级损伤状态下桥墩墩柱、盖梁支座、桥台支座的易损性曲线进行对比分析;探究各构件在地震作用下的损伤规律。研究发现：地震状态下,当桥墩墩柱的高度较低、箍筋配筋率较小、墩柱的延性能力较差时,桥墩墩柱是桥梁结构最易损伤的部位;由于桥台的延性比桥墩小得多,因此桥墩墩柱和盖梁支座共同承担了地震力,桥墩的变形消耗了一部分能量,故桥台支座比盖梁支座更容易受到破坏。
共性技术
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  细支卷烟原料叶片结构控制方式的优化设计

  刘鹏, 李敏, 隋相军, 邢立冉, 刘勇, 马知行

  工业技术创新. 2020, 7(3): 46-51. https://doi.org/10.14103/j.issn.2095-8412.2020.03.009

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  为寻求打叶复烤过程中叶片结构的合理控制方法,以打叶机一打框栏和打辊转速为研究对象,试验不同形状、不同尺寸型号的框栏,每种框栏设定三种打辊转速,研究不同框栏形状、不同打辊转速对河北产地烟叶叶片结构指标及片形的影响。研究发现：使用六边形框栏打叶,叶片结构指标和片形改善明显;使用3.0~3.5英寸六边形框栏,烟叶大片率可控制在40%以内,大中片率可控制在80%以上,<2.36 mm叶片率可控制在0.5%以内,叶中含梗率可控制在1.2%以内;使用3.5~4.0英寸六边形框栏,片烟形状更趋近于圆形,卷烟制丝整丝率最高。实现了将叶梗分离后叶片结构的指标控制在适宜范围,满足了细支卷烟原料质量稳定性的要求。
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  蓝宝石衬底表面缺陷成因分析与改进措施

  刘建飞, 周志豪, 吴丽琼, 黄建烽

  工业技术创新. 2020, 7(3): 52-56. https://doi.org/10.14103/j.issn.2095-8412.2020.03.010

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  蓝宝石衬底在实际量产中,约10%~15%会产生表面缺陷,导致成品返工或报废,经济损失较大。分析实际量产作业中设备与工艺过程,探究和比较刮伤、坑洞、气泡、颗粒、崩角、色差共6种表面缺陷的失效模式,提出了技术和工艺改善措施。在检测方式上,对比了接触式及非接触式检测工具与原理,探讨了各自的分辨率与呈现方式,为得到更有效的改善技术和工艺奠定了基础。过程改进后,量产作业表面缺陷占比降低至5%~8%。若要实现更低的表面缺陷占比,需进一步改良工艺过程和机台硬件配置。
智能化
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  基于MATLAB的火灾视频探测技术

  赵丽娜, 徐常志, 叶俊健, 陈晓波, 邓伟锋

  工业技术创新. 2020, 7(3): 57-60. https://doi.org/10.14103/j.issn.2095-8412.2020.03.011

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  基于传感器的火灾识别方法在空间广阔、布局跨度大的特定环境下难以实现火灾的有效、及时探测。提出一种基于MATLAB的火灾视频探测技术,集成火焰图像采集、火灾图像识别、火灾报警联动等模块,通过编写MATLAB函数,对火焰视频图像进行灰度处理、二值化处理、边缘检测等操作,对火焰的边缘变化、形状变化、闪动变化和面积变化等特征进行分析,提取火警信息。应用表明,基于MATLAB的火灾视频探测技术具有可靠性、准确性,能够实时计算得到火焰轨迹,为早期预警火灾的发生打下了坚实的基础。
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  基于导向车道实时利用率的单点全感应式信号控制方法

  安娜, 徐洪峰

  工业技术创新. 2020, 7(3): 61-65. https://doi.org/10.14103/j.issn.2095-8412.2020.03.012

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  为了提高道路交叉口信号控制的性能,以典型的四路交叉口为研究对象,针对传统的单点全感应式信号控制方法无法充分利用绿灯时间特别是绿灯延长时间的问题,提出一种基于导向车道实时利用率的单点全感应式信号控制方法。利用Python调用VISSIM的COM接口,模拟多目标跟踪雷达检测器,采集交叉口各条导向车道内的机动车运行状态数据。从道路空间利用情况的角度出发,定义导向车道实时利用率概念,并在此基础上设计感应控制逻辑。仿真实验表明,在高负荷交通需求下,与传统基于车辆时距的控制方法相比,采用基于导向车道实时利用率的单点全感应式信号控制方法,交叉口车均停车次数通常小于1次,交叉口车均延误降幅超过10个百分点,交叉口通行能力明显提高。
工业互联网
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  基于光纤复合中压电缆的城域配电网设计和应用

  何文栋, 王晓锋, 吴金秋, 冯学斌, 符丁中, 刘彬

  工业技术创新. 2020, 7(3): 66-71. https://doi.org/10.14103/j.issn.2095-8412.2020.03.013

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  为了提高城市核心区配电网可靠性和供电质量,对城域配电网通信现状、特点及优势进行分析,提出以光纤复合中压电缆（OPMC）为基础的城域配电网,实现了基于OPMC的配电网通信方案和以太网无源光网络（EPON）的通信组网方案。研究表明,OPMC的应用充分改善了通信局限,优化了网架结构,为提高城市核心区配电网可靠性和供电质量、建设具备“安全可靠、优质高效、绿色低碳、智能互动”特征的城域配电网提供了技术支撑。
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  基于深度强化学习与图像智能识别的输电线路在线监测系统

  叶俊健, 邓伟锋, 徐常志, 赵丽娜

  工业技术创新. 2020, 7(3): 72-75. https://doi.org/10.14103/j.issn.2095-8412.2020.03.014

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  林木干扰、施工破坏、漂浮物悬挂等因素会对输电线路通道环境及线路本体造成干扰,导致线路跳闸断电,给电力运行带来严重危害。基于泛在电力物联网架构,提出一种基于深度强化学习与图像智能识别的输电线路在线监测系统。依托图像智能识别,采用图像采集、图像预处理、特征提取、图像识别等措施,增强图像效果,提升识别准确性;依托深度强化学习,对图像中是否存在危险源进行训练,强化突出判断能力。对深度强化学习与图像智能识别进行融合,检测中实现了对烟雾、超高树障、导线异物、覆冰雪灾等干扰因素的动态监控,构建了输电线路在线监测系统设计框架。系统实现了通道环境可视化、隐患部位可视化、设备状态可视化,监测效率大幅提高,节约了人工费用,方便了运维单位对输电线路的管理。
工业科学
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  振幅相位估计法频散分析及校正——基于随钻声波测井资料

  王勇

  工业技术创新. 2020, 7(3): 76-82. https://doi.org/10.14103/j.issn.2095-8412.2020.03.015

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  随钻声波测井方法可在地层侵入前测量得到原状地层纵横波速度资料,但测量环境特殊、钻铤占据空间过大,使得声波波形频散严重,传统的时差—时间相关（STC）法失去可靠性。采用基于数据驱动的振幅相位估计法对随钻声波测井资料进行频散分析。为声波波形的幅度和衰减设计高分辨率滤波器,对正演模拟得到的硬地层和软地层环境下单极子、偶极子和四极子声源激发的随钻声波测井响应进行处理,并与加权频谱相干法进行对比。结果表明,振幅相位估计法不需要假定模型参数,而是直接对波形进行处理,分辨率高、抗干扰能力强,为随钻声波测井理论分析及随钻声波测井资料频散校正方法开发提供了理论和方法基础。
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  渝南地区龙马溪组下部富有机质页岩岩相类型及储层特征

  曹地, 陈雷, 蔡家兰, 王欣

  工业技术创新. 2020, 7(3): 83-90. https://doi.org/10.14103/j.issn.2095-8412.2020.03.016

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  以渝南地区龙马溪组下部富有机质页岩为研究对象,对岩相类型进行划分,对不同岩相下的储层品质进行系统分析。研究发现：渝南地区龙马溪组下部龙一₁亚段发育9种页岩岩相,其中主要页岩岩相有4种,分别为混合硅质页岩、含粘土硅质页岩、含硅粘土质页岩和粘土质/硅质页岩;不同页岩岩相具有不同的储层特征,其中含粘土硅质页岩为最优势页岩岩相,集聚了高总有机碳含量（TOC）、高孔隙度、高含气性和高脆性等特征,其他三者为次优势页岩岩相。
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  含边水枯竭气藏型储气库动态达容理论研究

  孙照勇, 王曦

  工业技术创新. 2020, 7(3): 91-96. https://doi.org/10.14103/j.issn.2095-8412.2020.03.017

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  含边水枯竭气藏型储气库达容是一个极其缓慢的过程,需要数个注采周期才可以达到方案设计值。以文96储气库为研究对象,开展动态达容理论研究。对储气库构造完整性、井筒密闭性进行评价,不断优化注采参数,得到达容方案：位于构造高部位的气井注气,采气期均衡采气,在构造低部位部署排液井。历经多个周期的注采运行,文96储气库动态库容超过设计指标,工作气量同步提升,第五周期理论工作气量达到1.80×10⁸ m³,占整体库存的36.5%。若地层压力达到27 MPa,则冬季理论工作气量将达到2.24×10⁸ m³,占整体库存的41.8%。文96储气库实现了动态达容,工作气量显著提升,边水得到有效控制,为榆济管网平稳运行提供了充分保障。
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  机载海洋溢油探测任务系统

  王根成, 高超

  工业技术创新. 2020, 7(3): 97-101. https://doi.org/10.14103/j.issn.2095-8412.2020.03.018

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  比较分析了海洋溢油探测的主要传感器,提出了基于合成孔径雷达（SAR）、激光荧光传感器（LFS）、船载自动识别系统（AIS）的机载海洋溢油探测任务系统。机动探测主要探测的内容包括航路、油井及事故突发海域溢油位置、面积、油量、种类等数据,并动态监视油膜运动趋势。分析了载荷、通信、地面保障、信息处理4个分系统,研究了AIS接收机（带安装架）、AIS天线的信息处理功能。实例验证表明该系统易于安装、成本低、实用性强。
技改项目管理
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  规模化、专业化散粮装集装箱工艺方案研究与比选——以青岛港为例

  高天佑, 郑成明, 刘鹏飞, 陈厚斌

  工业技术创新. 2020, 7(3): 102-107. https://doi.org/10.14103/j.issn.2095-8412.2020.03.019

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  青岛港董家口港区为加快“散改集”进程,拟建设散粮装箱楼系统。为了设计规模化、专业化的散粮装集装箱工艺方案,首先对国内散粮装箱工艺现状进行归纳和总结,针对作业效率、能耗、可计量性等指标,优选拖行式和固定式集装箱翻转平台进行实际作业实验研究;其次,依据实验得到的装箱能力,设计两个与已建粮食系统额定输送能力（1 000 t/h）相匹配的装箱楼工艺方案,使年装箱能力达到200万吨/年;最后,结合主要技术经济指标,进行方案比选,推荐了专业化装箱楼配合固定式集装箱翻转平台的工艺方案。方案具有人力投入少、节约投资、直接装卸成本低、生产交通组织顺畅、安全性和自动化程度较高等特点,后续建议在自动开关箱门、翻转平台可交替式装箱等方面进行研究和改进,实现标准化、无人化、生产流程化。
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  激光跟踪仪在同心度与同轴度检测中的应用——基于大型输水管道设备

  张露凝, 樊博, 李建利, 冯涛, 王建慧, 刘卫东

  工业技术创新. 2020, 7(3): 108-112. https://doi.org/10.14103/j.issn.2095-8412.2020.03.020

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  同心度与同轴度是大型输水管道设备的重要性能指标,其偏移量过大会导致管道发生非正常变形,影响管道运行可靠性、安全性。采用适用于大尺径管道设备的激光跟踪仪,对某输水工程中19处大型输水管道设备进行同心度、同轴度检测;为某一典型管道设备检测结果构建拟合模型,研究发现：1）根据同心度分析,5处管口中心偏差值超过GB 50766-2012标准中管口中心允许偏差值;2）根据同轴度分析,9处呈上拱形态势,3处呈下拱形态势,4处呈连续起伏态势。激光跟踪仪检测结果与人工检测结果拥有一致性。分析得知偏移量过大可能由区域地质条件复杂,管道及检修井易发生不均匀沉降所致。建议后续对仪器进行补偿分析实验,消弭结构遮挡、检测距离过大带来的误差,为大型管道的安全运行与维护提供更加强有力的检测技术支撑。
综述与评论
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  螺杆式空压机常见故障原因分析与应对措施

  罗贵敏

  工业技术创新. 2020, 7(3): 113-118. https://doi.org/10.14103/j.issn.2095-8412.2020.03.021

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  中车贵阳车辆有限公司各类型13台螺杆式空压机故障频发,影响企业正常生产运行。对2014-2019年空压机运行过程中的常见故障进行统计,表明常见故障引发原因主要包括：主机排气温度高、压力/温度传感器故障、进气系统故障、高压油管爆裂漏油、冷却器穿孔漏油、其他各接头处漏油、冷却风扇电机过载等。2016年起,公司动力车间成立维修队伍,将常见故障归类为自停、加载失败和内部漏油,及时采取相应的解决措施。改进后,空压机故障次数从2014年的34次减少到2019年的6次。同时,总结了提高螺杆式空压机运行可靠性的维护保养方法,为提升员工队伍的技能、企业正常生产运行提供了保障。