- 张善帅;张秀珩;张吉涛;林鑫泉;
由于往复压缩机的振动信号呈现出非线性、非平稳性的特点，为了进一步提升故障识别的准确性，针对变分模态分解方法（VMD）存在人为选择参数困难导致信号分解不充分等问题，提出天鹰算法（AO）优化变分模态分解的往复压缩机气阀信号分解新方法。优化VMD的分解尺度K和惩罚因子α两个参数并输出最优值，进而对原始信号进行分解重构处理；然后采用精细复合多尺度模糊熵（RCMFE）算法计算各分量的熵值进行信号特征提取，并构建合适的故障特征向量集；最终利用BP神经网络算法对气阀不同状态类型进行故障识别诊断。研究表明，该方法与传统VMD的方法相比，总体故障识别准确率达到94.2%，故障诊断的准确率得到了较好的提升，并且在故障特征提取方面具有较好的优越性。
2025年16期 v.54;No.409 19-23+68页 [查看摘要][在线阅读][下载 1545K] [下载次数：197 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：4 ] - 邹波;杨景云;傅荣;邹宇;盛腾;
针对托辊复杂结构装配工艺产生的不同预应力改变托辊振动特性，严重影响托辊寿命甚至过早失效引发故障的问题，通过数值模拟与实验结合分析了孔轴装配预应力对托辊振动模态特性的影响规律。首先，建立考虑装配应力硬化矩阵的托辊连接刚度方程并求解装配预应力与系统固有频率之间的关系；然后，基于托辊有限元模型通过数值模拟分析了高预应力和低预应力装配下托辊前两阶模态频率变化规律；最后，为验证数值模拟的准确性，通过力锤锤击法进行实验模态分析并与数值模拟结果进行比较。实验结果表明，其1阶、2阶模态频率误差分别为0.60%和-0.77%，计算结果较为准确。研究结果可为孔轴配合的装配体预应力确定和振动特性分析提供一定参考。
2025年16期 v.54;No.409 24-28页 [查看摘要][在线阅读][下载 1450K] [下载次数：96 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：5 ] - 许云峰;高龙柱;王茂龙;吴善强;王斌锐;
针对金属管道壁厚的高效自动检测需求，设计了基于FPGA的多通道超声波金属壁厚检测系统。系统硬件部分以Xilinx Spartan6 FPGA为控制核心，由超声波发射与接收电路共同组成，由FPGA实现对4个超声波通道的依次循环激励及信号接收处理。提出了一种新型的回波信号处理方法，将高频微弱回波信号处理成TTL方波信号，通过FPGA计算表征金属壁厚的表面波与一次底波、表面波与缺陷回波的时间间隔。设计上位机程序，上位机通过千兆以太网传与FPGA通讯，进行厚度计算与显示。实验结果表明：设计的超声波金属壁厚检测系统分辨率小于0.05 mm，实现了4通道信号采集和处理。采用FPGA的多通道超声波检测仪设计实现了对器件壁厚的高效、精确测量与识别。
2025年16期 v.54;No.409 29-34页 [查看摘要][在线阅读][下载 1518K] [下载次数：300 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：1 ] |[阅读次数：8 ] - 汤丰铭;池元清;蔡舒鹏;余立志;胡振伟;张永康;
激光锻造复合电弧修复技术可有效改善修复区的气孔缺陷。通过有限元仿真方法研究激光锻造作用下气孔缺陷的演变规律，可为激光锻造复合电弧修复工艺的优化提供理论指导和借鉴。由于激光锻造是作用于高温状态下金属，为提高仿真结果的准确性，需要构建能够更准确描述金属高温流变行为的本构模型。以海上风电领域广泛应用的DH36钢为研究对象，采用万能试验机对DH36钢在不同温度和应变率下进行拉伸测试，其中温度为20～1 000℃，应变速率为0.01～0.1 s~(-1)。基于拉伸应力-应变曲线修正了Johnson-Cook(J-C)本构模型中的应变强化项和温度软化项，提出了适用于DH36钢的高温修正J-C本构模型。评估了修正后的JC本构模型的预测应力与实验测量值的相关系数R和平均相对误差E_(AAR)，得出R为0.939 18,E_(AAR)为6.799 9%，表明高温修正的J-C本构模型具有较好的应力预测能力。然后分别采用J-C本构模型和高温修正J-C本构模型进行激光锻造作用下气孔缺陷演变的有限元仿真，结果表明不同的本构模型对仿真结果有显著影响，高温修正的J-C本构模型预测的气孔尺寸变化大于J-C本构模型，这与修正模型考虑了材料高温状态下的热变形行为有关。
2025年16期 v.54;No.409 35-42+120页 [查看摘要][在线阅读][下载 1762K] [下载次数：23 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：5 ] - 汤丰铭;池元清;蔡舒鹏;余立志;胡振伟;张永康;
激光锻造复合电弧修复技术可有效改善修复区的气孔缺陷。通过有限元仿真方法研究激光锻造作用下气孔缺陷的演变规律，可为激光锻造复合电弧修复工艺的优化提供理论指导和借鉴。由于激光锻造是作用于高温状态下金属，为提高仿真结果的准确性，需要构建能够更准确描述金属高温流变行为的本构模型。以海上风电领域广泛应用的DH36钢为研究对象，采用万能试验机对DH36钢在不同温度和应变率下进行拉伸测试，其中温度为20～1 000℃，应变速率为0.01～0.1 s~(-1)。基于拉伸应力-应变曲线修正了Johnson-Cook(J-C)本构模型中的应变强化项和温度软化项，提出了适用于DH36钢的高温修正J-C本构模型。评估了修正后的JC本构模型的预测应力与实验测量值的相关系数R和平均相对误差E_(AAR)，得出R为0.939 18,E_(AAR)为6.799 9%，表明高温修正的J-C本构模型具有较好的应力预测能力。然后分别采用J-C本构模型和高温修正J-C本构模型进行激光锻造作用下气孔缺陷演变的有限元仿真，结果表明不同的本构模型对仿真结果有显著影响，高温修正的J-C本构模型预测的气孔尺寸变化大于J-C本构模型，这与修正模型考虑了材料高温状态下的热变形行为有关。
2025年16期 v.54;No.409 35-42+120页 [查看摘要][在线阅读][下载 1762K] [下载次数：23 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：4 ] - 余银钢;陈红林;李岭;周光军;李文金;浦咏梅;
针对超高速断路器电磁驱动机构在高频操作过程中遭遇的电磁冲击和结构损伤问题，对其进行了深入分析与优化。为了提高配电网络性能并满足高精度工业需求，尤其是断路器的快速分段能力，运用瞬态电磁场有限元分析和柔性体动力学理论构建了三维耦合仿真模型，对电磁驱动机构的动态特性进行了全面分析，揭示了驱动环参数对动态特性的显著影响，并提出了采用斜面结构以减轻应力集中的改进方案。在材料选择上，推荐使用6～8 mm厚的紫铜材料，不仅降低了成本，而且确保了机构的动态响应性。仿真结果表明，最大应力降低了22.3%，实验验证了优化方案的有效性，证实了电磁驱动机构动态性能的显著提升。研究结果为超高速断路器电磁驱动机构的设计与优化提供了强有力的技术支持和理论基础。
2025年16期 v.54;No.409 43-49+55页 [查看摘要][在线阅读][下载 1601K] [下载次数：11 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：6 ] - 薛羽馨;加东东;贾亮升;袁向东;
在石油和天然气开采领域作为关键零部件的连接器，其密封性能与整个系统的安全性和稳定性有着直接的关系。油气环境中复杂的化学成分会对连接器产生腐蚀作用，严重影响其密封性能。为精确掌握连接器的腐蚀状况，采用修正后的De.Waard95模型对连接器腐蚀速率进行预测。该模型充分考虑了油气中腐蚀性成分对连接器的影响，准确地反映连接器在不同时间点的腐蚀程度。同时，以密封件接触应力值作为衡量连接器密封性能的关键指标，使用Abaqus软件对腐蚀后的连接器进行有限元分析，模拟连接器在实际工况下的受力情况，从而实现对不同时刻连接器密封性能的准确评价。此外，考虑到连接器性能退化呈现多阶段性特点，使用Wiener过程构建腐蚀环境下连接器密封性能退化模型。以某型16 in水下采油树井口连接器为例，运用所提方法建立的性能退化模型，发现与实际退化情况高度吻合，且能够更细致地刻画连接器的多阶段退化过程，为保障连接器的可靠运行提供了有力支持。
2025年16期 v.54;No.409 50-55页 [查看摘要][在线阅读][下载 1423K] [下载次数：9 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：7 ] - 郭鸣翔;江杰;宋延彬;高凌;许魁;张金珠;
为了提高露天矿工业广场数字孪生模型在时间维度上的响应以及数字孪生系统的交互能力，基于捕捉和模拟物体在时间上的变化和运动，从数字孪生物理场景构建与技术实现方式等入手，采用Unity 3D仿真建模技术、数据采集及信息建模技术、模型轻量化处理技术及虚实映射技术实现数字孪生，完成了基于Unity 3D的整体架构。研究了露天矿工业广场孪生数据采集与映射，得到了工业广场CAN总线拓扑图，在设备变量设定的基础上完成了工业广场龙门吊模型和总体模型等Unity效果展示，以所属煤矿工业广场为场景进行多软件协同研发，完成了露天矿三维地图和数字孪生系统的构建和工业广场的应用研究，呈现出更加真实、生动的场景，为提高露天矿的调度和智能化水平打下了较好的基础。
2025年16期 v.54;No.409 56-60页 [查看摘要][在线阅读][下载 1620K] [下载次数：21 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：3 ] - 郭鸣翔;江杰;宋延彬;高凌;许魁;张金珠;
为了提高露天矿工业广场数字孪生模型在时间维度上的响应以及数字孪生系统的交互能力，基于捕捉和模拟物体在时间上的变化和运动，从数字孪生物理场景构建与技术实现方式等入手，采用Unity 3D仿真建模技术、数据采集及信息建模技术、模型轻量化处理技术及虚实映射技术实现数字孪生，完成了基于Unity 3D的整体架构。研究了露天矿工业广场孪生数据采集与映射，得到了工业广场CAN总线拓扑图，在设备变量设定的基础上完成了工业广场龙门吊模型和总体模型等Unity效果展示，以所属煤矿工业广场为场景进行多软件协同研发，完成了露天矿三维地图和数字孪生系统的构建和工业广场的应用研究，呈现出更加真实、生动的场景，为提高露天矿的调度和智能化水平打下了较好的基础。
2025年16期 v.54;No.409 56-60页 [查看摘要][在线阅读][下载 1620K] [下载次数：21 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：6 ] - 智豪;刘向东;邱新伟;崔鹏;郭扬程;吴隆飞;邱凤云;
为应对冬季积雪清理设备不足、融雪剂污染及高运行成本的问题，基于现有热融化技术，设计了双燃烧器移动式融雪车。该设备利用燃烧器加热融雪箱底部的水，将积雪投入融雪箱后与之接触逐步融化，融化后的雪水通过溢流口和排水管进入城市地下水系统。该设计采用边梁式三段车架与桁架结构融雪箱。使用SolidWorks对融雪车各部件进行建模，并通过ANSYS对车架和融雪箱进行强度和刚度分析。在有限元分析中，将部分模型简化为Beam和Shell单元，减少单元数量约84%，以降低计算成本。利用车架在满载弯曲、制动和转向工况下不同动载荷系数，使用质量点和加速度模拟惯性力，对其强度与刚度进行分析；对融雪箱则采用静水压力与远程力模拟内部雪水和燃烧器的作用力。仿真结果表明，车架所受最大应力为109.21 MPa，低于屈服强度339.45MPa；融雪箱的最大应力为178.64 MPa，且整体应力分布均匀，在安全范围内。有限元分析结果验证了融雪车结构的可行性，同时为在计算能力有限的条件下分析大规模模型提供了一种新思路与方法。
2025年16期 v.54;No.409 61-68页 [查看摘要][在线阅读][下载 1778K] [下载次数：178 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：6 ] - 智豪;刘向东;邱新伟;崔鹏;郭扬程;吴隆飞;邱凤云;
为应对冬季积雪清理设备不足、融雪剂污染及高运行成本的问题，基于现有热融化技术，设计了双燃烧器移动式融雪车。该设备利用燃烧器加热融雪箱底部的水，将积雪投入融雪箱后与之接触逐步融化，融化后的雪水通过溢流口和排水管进入城市地下水系统。该设计采用边梁式三段车架与桁架结构融雪箱。使用SolidWorks对融雪车各部件进行建模，并通过ANSYS对车架和融雪箱进行强度和刚度分析。在有限元分析中，将部分模型简化为Beam和Shell单元，减少单元数量约84%，以降低计算成本。利用车架在满载弯曲、制动和转向工况下不同动载荷系数，使用质量点和加速度模拟惯性力，对其强度与刚度进行分析；对融雪箱则采用静水压力与远程力模拟内部雪水和燃烧器的作用力。仿真结果表明，车架所受最大应力为109.21 MPa，低于屈服强度339.45MPa；融雪箱的最大应力为178.64 MPa，且整体应力分布均匀，在安全范围内。有限元分析结果验证了融雪车结构的可行性，同时为在计算能力有限的条件下分析大规模模型提供了一种新思路与方法。
2025年16期 v.54;No.409 61-68页 [查看摘要][在线阅读][下载 1778K] [下载次数：178 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：6 ] - 郝明;梁华轩;冼业荣;
近年来，随着中医药的影响不断加大，中药处方的抓方需求量越来越大，但大部分中药处方还需要人工抓方，容易出现抓取不准、漏抓错抓等情况。目前市面上也存在有自动化抓方的设备，但设备在称重精度、自动化应用程度和质量把控等方面无法相互结合。从技术的可行性与设备的投资成本出发，提出一种新型的中药饮片智能调剂设备，通过整合中药学、机械工程、自动化控制技术、信息化技术以及智能制造技术，重点研究中药饮片在自动化抓方中的准确性和精度可靠性。偏心振子与称重系统相互结合，通过对称重系统反馈的质量与处方所需的质量进行实时地比较，智能调节偏心振子的转动速度，从而自动调控中药饮片的下料速度，提高单味中药饮片的调剂精度与准确度，确保调剂质量符合国家标准。测试数据显示，该设备在中药处方调剂中总质量的误差在±5%，单味中药饮片调剂时间缩短至10～15 s。与传统调剂设备相比，该设备在生产效率、质量稳定性等方面有显著提升，且具有良好的扩展性与兼容性，可满足不同种类、不同规格的中药饮片的自动化调剂生产需求。
2025年16期 v.54;No.409 69-78页 [查看摘要][在线阅读][下载 1911K] [下载次数：13 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：6 ] - 张少搏;杨振;陈晓恒;彭金良;郭维;胡欢;刘晋宏;肖章;
基于深度学习方法的烟草种植面积分割研究旨在通过无人机遥感影像和深度学习技术，准确提取烟草种植区域，以支持精准农业和土地资源管理。研究采用卷积神经网络U-Net 、DeeplabV3+、PSPNet和Segformer，将UNet网络主干换成了VGG,DeeplabV3+采用了轻量化的骨干网络MobilenetV2替换了原始骨干网络，结合高分辨率无人机影像，构建了一个烟草种植区面积自动识别模型。该模型通过多层次特征提取和分类，能够在复杂的地形和多变的气候条件下，精确分割出烟草种植区域。实验结果表明，模型在分割精度和计算效率上均表现出较好的性能，U-Net、DeeplabV3+、PSPNet和Segformer的mIoU值分别为94.01%、91.75%、90.15%和92.11%，语义分割效效果较高。基于深度学习方法的烟草种植面积识别，可为烟草种植、长势检测提供重要的技术支持，进而促进烟草产业智能化发展。
2025年16期 v.54;No.409 79-84页 [查看摘要][在线阅读][下载 1582K] [下载次数：29 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：7 ] - 张少搏;杨振;陈晓恒;彭金良;郭维;胡欢;刘晋宏;肖章;
基于深度学习方法的烟草种植面积分割研究旨在通过无人机遥感影像和深度学习技术，准确提取烟草种植区域，以支持精准农业和土地资源管理。研究采用卷积神经网络U-Net 、DeeplabV3+、PSPNet和Segformer，将UNet网络主干换成了VGG,DeeplabV3+采用了轻量化的骨干网络MobilenetV2替换了原始骨干网络，结合高分辨率无人机影像，构建了一个烟草种植区面积自动识别模型。该模型通过多层次特征提取和分类，能够在复杂的地形和多变的气候条件下，精确分割出烟草种植区域。实验结果表明，模型在分割精度和计算效率上均表现出较好的性能，U-Net、DeeplabV3+、PSPNet和Segformer的mIoU值分别为94.01%、91.75%、90.15%和92.11%，语义分割效效果较高。基于深度学习方法的烟草种植面积识别，可为烟草种植、长势检测提供重要的技术支持，进而促进烟草产业智能化发展。
2025年16期 v.54;No.409 79-84页 [查看摘要][在线阅读][下载 1582K] [下载次数：29 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：6 ] - 江俊锋;付明涛;唐小松;刘荣辉;
随着电子商务爆发式增长，“货到人”拣选系统已成为仓储智能化改造的核心方向。针对移动式货架仓储系统（RMFS）的储位分配难题，提出一种融合关联规则挖掘与变邻域搜索（VNS）的混合优化算法。通过构建多目标优化模型，统筹商品关联度、货架负载均衡与AGV能耗三重约束，设计动态邻域扰动机制与局部约束穿透策略。实验表明，在百万级订单与万级商品的仿真场景中，该算法较传统分类分配策略缩短AGV行走距离约20%，货架负载标准差降低31%，综合能耗下降20%。研究为高密度仓储系统的智能决策提供了新的理论框架与技术路径，可直接应用于电商智能仓储系统的储位规划，为大规模储位分配问题提供一种高效求解方案，预期可为物流企业节约整体的运营成本。
2025年16期 v.54;No.409 85-90页 [查看摘要][在线阅读][下载 1380K] [下载次数：15 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：6 ] - 王潇;陈建冬;
在阐明声呐方位能量历程图作用及其基本绘图原理的基础上，针对全图明暗缩放的功能需求介绍了3种使用Qt的历程图绘制方法，通过Qt中的图片文件读取函数对本地图片数据进行读取从而作为相同的模拟数据源分别使用这3种方法进行绘图。运用QElapsedTimer类来记录每种绘制方法的绘图时间，对每种方法的绘图时间进行绘图速率的对比，在此基础上提出了一种组合绘图方法，打印新方法的绘图时间可知其绘图速度进一步提升。新方法兼顾了高速绘图并可实现全图的明暗幅度缩放显示，使显示终端得以流畅显示高频刷新的声呐方位能量数据。由于Qt具有卓越的跨平台开发能力，基于Qt开发的流程图绘制程序可在Windows系统及Linux系统等多种操作系统上运行。在不同平台上，只需进行相应的编译和部署操作，即可确保程序在不同系统上正常运行，极大地拓展了程序的应用范围。
2025年16期 v.54;No.409 91-95页 [查看摘要][在线阅读][下载 1477K] [下载次数：0 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：6 ] - 刘勇求;邓君;赵敏;全洪杰;贺松炎;
LCD显示屏故障现有的检测手段存在精度欠佳、抗干扰能力弱、实时性差等问题，这些问题在工业生产及日常应用中，常常会导致设备维护成本上升、使用寿命缩短。针对此问题，设计了基于改进滑模观测器的故障判断系统，通过优化传统滑模观测器的结构参数与切换逻辑，增强其对LCD内部信号的估计稳定性与能力，进而提升故障识别的准确率与效率。该系统借助改进后的滑模观测器，实时监测LCD的电压、电流等关键参数，对比正常状态与异常偏差，自动识别点缺陷、背光失效、色彩失真等常见故障。可以减轻噪声干扰，实现故障早期预警，显著提高系统可靠性与响应速度。实验表明，该设计在不同环境下运行稳定，故障检测准确率超95%，处理时间缩短30%，为LCD智能维护提供了高效技术支撑，实用价值与推广潜力较强，不仅有效降低故障误报率，还为相关电子产品质量管控开辟了新路径。
2025年16期 v.54;No.409 96-101页 [查看摘要][在线阅读][下载 1386K] [下载次数：7 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：5 ] - 刘勇求;邓君;赵敏;全洪杰;贺松炎;
LCD显示屏故障现有的检测手段存在精度欠佳、抗干扰能力弱、实时性差等问题，这些问题在工业生产及日常应用中，常常会导致设备维护成本上升、使用寿命缩短。针对此问题，设计了基于改进滑模观测器的故障判断系统，通过优化传统滑模观测器的结构参数与切换逻辑，增强其对LCD内部信号的估计稳定性与能力，进而提升故障识别的准确率与效率。该系统借助改进后的滑模观测器，实时监测LCD的电压、电流等关键参数，对比正常状态与异常偏差，自动识别点缺陷、背光失效、色彩失真等常见故障。可以减轻噪声干扰，实现故障早期预警，显著提高系统可靠性与响应速度。实验表明，该设计在不同环境下运行稳定，故障检测准确率超95%，处理时间缩短30%，为LCD智能维护提供了高效技术支撑，实用价值与推广潜力较强，不仅有效降低故障误报率，还为相关电子产品质量管控开辟了新路径。
2025年16期 v.54;No.409 96-101页 [查看摘要][在线阅读][下载 1386K] [下载次数：7 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：6 ]
- 李得至;周金涛;
基于CH32V307VCT6构建了智能大棚环境检测系统，能够实时检测大棚的空气温度、空气湿度、土壤温度、土壤湿度、土壤氮磷钾微量元素的含量、土壤pH值和光照强度等关键参数。检测到的环境参数会实时地显示在上位机界面，以直观清晰的方式展现给巡检人员。智能大棚环境检测系统可以根据不同农作物所需要的环境参数来设置不同的阈值，神经网络模型通过对比实时监测数据与预设阈值，给出相应的指令来调整风扇转速和水泵功率，以实现精准的环境调控。并通过模拟实验改变大棚空气温度、空气湿度、光照强度、光源的方向等参数，来检验风扇电机、水泵电机、补光系统、自动追光系统的运行情况，实验结果表明该智能大棚环境检测系统具有响应快、自动化和智能化程度高等特点，有效保障了农作物的最佳生长条件，提升了资源利用效率，实现了节能减排的绿色生产目标。
2025年16期 v.54;No.409 102-106页 [查看摘要][在线阅读][下载 1499K] [下载次数：25 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：5 ] - 李得至;周金涛;
基于CH32V307VCT6构建了智能大棚环境检测系统，能够实时检测大棚的空气温度、空气湿度、土壤温度、土壤湿度、土壤氮磷钾微量元素的含量、土壤pH值和光照强度等关键参数。检测到的环境参数会实时地显示在上位机界面，以直观清晰的方式展现给巡检人员。智能大棚环境检测系统可以根据不同农作物所需要的环境参数来设置不同的阈值，神经网络模型通过对比实时监测数据与预设阈值，给出相应的指令来调整风扇转速和水泵功率，以实现精准的环境调控。并通过模拟实验改变大棚空气温度、空气湿度、光照强度、光源的方向等参数，来检验风扇电机、水泵电机、补光系统、自动追光系统的运行情况，实验结果表明该智能大棚环境检测系统具有响应快、自动化和智能化程度高等特点，有效保障了农作物的最佳生长条件，提升了资源利用效率，实现了节能减排的绿色生产目标。
2025年16期 v.54;No.409 102-106页 [查看摘要][在线阅读][下载 1499K] [下载次数：25 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：6 ] - 陈锦;陈沛;吴金龙;
聚焦于解决传统医院药房配药流程中人为错误率高、操作复杂及效率低下等问题，设计了一款基于STM32微控制器的智能配药系统。该系统通过集成上位机与下位机模块，并利用蓝牙通信技术实现与手机端的互动，有效提升配药流程的自动化程度。在上位机模块中，系统支持管理员和医生两种操作模式，分别用于管理患者数据、监控账户余额及开具药物处方，实现信息的集中处理与高效管理。而下位机模块则专注于执行具体的配药任务，包括卡号识别、余额校验及自动取药等功能。在系统开发与调试过程中，采用STM32开发板与Keil开发环境相结合，确保硬件与软件之间的紧密协作与稳定运行。实验数据表明，该智能配药系统在实际应用中，日均配药数量增加了50%，配药准确率高达99.9%，人为错误率降低了93%，同时平均配药时间及患者等待时间均减少了50%，库存盘点时间缩短了75%。
2025年16期 v.54;No.409 107-111+183页 [查看摘要][在线阅读][下载 1499K] [下载次数：102 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：6 ] - 陈锦;陈沛;吴金龙;
聚焦于解决传统医院药房配药流程中人为错误率高、操作复杂及效率低下等问题，设计了一款基于STM32微控制器的智能配药系统。该系统通过集成上位机与下位机模块，并利用蓝牙通信技术实现与手机端的互动，有效提升配药流程的自动化程度。在上位机模块中，系统支持管理员和医生两种操作模式，分别用于管理患者数据、监控账户余额及开具药物处方，实现信息的集中处理与高效管理。而下位机模块则专注于执行具体的配药任务，包括卡号识别、余额校验及自动取药等功能。在系统开发与调试过程中，采用STM32开发板与Keil开发环境相结合，确保硬件与软件之间的紧密协作与稳定运行。实验数据表明，该智能配药系统在实际应用中，日均配药数量增加了50%，配药准确率高达99.9%，人为错误率降低了93%，同时平均配药时间及患者等待时间均减少了50%，库存盘点时间缩短了75%。
2025年16期 v.54;No.409 107-111+183页 [查看摘要][在线阅读][下载 1499K] [下载次数：102 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：5 ] - 谭凯威;杜小刚;韦朝首;
提升平面移动式立体车库智能化、自动化性能，控制系统是发展的关键。以某大型平面移动式立体车库工程为例，从项目的施工布局、立体车库整体结构、工作原理、控制系统的硬件选型、程序设计几个方面进行论述，该项目采用欧洲最先进的第4代智能搬运器专利技术，车辆存取速度快，运行安全可靠，整机采用变频系统调速，PLC编程，编码器寻址定位，精度更高，控制稳定；控制系统采用分布式控制方式，以西门子S7-1500 PLC为控制核心，搭配ET200 SP分布式IO为辅助的控制模式，通过profinet总线通信方式，控制运动控制对象和整个系统的运行逻辑，管理系统基于西门子WINCC人机界面能够实时监控车库的运行状态信息，实时预警。项目运行结果表明：车库平均存取车时间约为137 s，停车设备故障率约为4%，故障率远低于市场平均水平，控制系统智能化程度高、项目设计满足用户使用要求。
2025年16期 v.54;No.409 112-115+143页 [查看摘要][在线阅读][下载 1454K] [下载次数：36 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：8 ] - 张国彬;刘锡良;
综合交通枢纽在机电系统的日常运维面临着故障设备定位困难、设备无法及时防护保养、日常制度化管理难等问题的困扰，基于此，提出一种依靠枢纽智能化平台数据集成部署设备管理及智慧运维系统。根据工程实际需要及当下技术的发展，分析综合交通枢纽机电系统的功能需求，并充分考虑人员因素、技术因素及经济因素的影响，基于各专业系统的数据运作情况，对本地化云平台多专业数据进行处理，通过标准的系统接口，针对实际问题提出解决方案，以工业物联网平台为基础，打造集基础业务管理、维修作业管理、设备故障预测与健康管理及智能巡检与维修功能等模块的智慧运维平台。城市轨道交通的智慧化运维已是智慧城市轨道交通的重要组成部分，项目智慧运维系统为运营管理提供主动的、集中的、全面的、高效的管理和运维，并以充分的实践验证了机电设备智慧运维系统，有效地解决了设备日常运维工作中的重难点问题，提高了设备维护的效率和质量。
2025年16期 v.54;No.409 116-120页 [查看摘要][在线阅读][下载 1394K] [下载次数：15 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：6 ] - 方祥俊;常仁凯;沈振华;张超群;王武;
随着数字孪生技术在各行业的应用，泵站智能化转型中对数字孪生也提出了更多的应用需求。通过研究数字孪生引擎技术、数字孪生可视化场景构建技术与水利专业模型、AI智能识别、泵站管理系统的融合，构建出了基于数字孪生的智慧泵站技术路线。利用数字孪生技术开发的智慧泵站标准化运行管理、防洪排涝“四预”、知识平台和智能运维系统，可推进泵站实现“监测预警、自动控制、精细管理、智慧调度”。TB智慧泵站的开发设计全方位提升了泵站运行管理的智能化水平，实现了设备精准监测、高效运维管理与精准调度，推动泵站管理向“无人值守、少人值班”模式转型。通过在TB泵站项目上的应用，验证了所提基于数字孪生的智慧泵站的技术路线，为数字孪生在智慧泵站运行应用提供了技术路径与实践范例。
2025年16期 v.54;No.409 121-126页 [查看摘要][在线阅读][下载 1824K] [下载次数：38 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：6 ]
- 刘靖伟;林深和;方伟涛;冯盛;王佳晨;刘文芩;姚素华;
随着“双碳”目标提出，可再生能源在电力系统中占比逐年提升，电网结构的调整和可再生能源低报价参与市场交易，对传统火力发电主体的营收产生了显著影响。构建基于安全约束机组组合和经济调度组合模型，从理论机理层面分析不同主体参与电力市场交易对电网节点电价的影响；通过简化目标发电主体机组周边区域的电网结构，对某省火电机组参与电力现货市场交易进行仿真评估；基于仿真结果，评估不同机组节点的现货价格变化，提出针对不同价格场景的发电机组参与电力市场的交易策略，为发电主体参与市场交易提供参考。
2025年16期 v.54;No.409 127-133+148页 [查看摘要][在线阅读][下载 1522K] [下载次数：26 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：7 ] - 刘志洪;
高压输电线路系统中，高等级电压下普遍存在的电晕放电现象，构成了对空间边界条件精确界定的重大挑战，直接影响了电场环境仿真的准确性及预测结果的有效性。为此，提出基于反向传播神经网络的高压输电线路工频电场环境仿真方法。在构建模型时充分考虑了输电线路的复杂物理结构特征，还通过反向传播神经网络强大的非线性映射能力，深入剖析空间边界条件的动态变化，精准设定模拟电荷匹配点，并灵活导入模拟电荷。进一步地，通过精确计算导线上模拟电荷的电量，并细致调整导电半径参数，以高度逼近真实导线的电气行为，实现了对高压输电线路工频电场环境的精细仿真。实验数据表明，相较于传统方法，该方法所得仿真结果与实测电场强度的最大偏差仅为4 V/m，显著提升了仿真精度，有力验证了反向传播神经网络在复杂电场环境模拟中的高度可靠性和实用性，为高压输电线路的设计、运维及安全防护提供了坚实的技术支撑。
2025年16期 v.54;No.409 134-137页 [查看摘要][在线阅读][下载 1319K] [下载次数：5 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：6 ] - 刘志洪;
高压输电线路系统中，高等级电压下普遍存在的电晕放电现象，构成了对空间边界条件精确界定的重大挑战，直接影响了电场环境仿真的准确性及预测结果的有效性。为此，提出基于反向传播神经网络的高压输电线路工频电场环境仿真方法。在构建模型时充分考虑了输电线路的复杂物理结构特征，还通过反向传播神经网络强大的非线性映射能力，深入剖析空间边界条件的动态变化，精准设定模拟电荷匹配点，并灵活导入模拟电荷。进一步地，通过精确计算导线上模拟电荷的电量，并细致调整导电半径参数，以高度逼近真实导线的电气行为，实现了对高压输电线路工频电场环境的精细仿真。实验数据表明，相较于传统方法，该方法所得仿真结果与实测电场强度的最大偏差仅为4 V/m，显著提升了仿真精度，有力验证了反向传播神经网络在复杂电场环境模拟中的高度可靠性和实用性，为高压输电线路的设计、运维及安全防护提供了坚实的技术支撑。
2025年16期 v.54;No.409 134-137页 [查看摘要][在线阅读][下载 1319K] [下载次数：5 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：4 ] - 王一丁;何翔;林致雨;罗润;陈根余;
提出了一种全国产化高效率高压DC-DC数字电源设计方案。该电源高压输入为DC710V，采用第三代半导体碳化硅器件，具备四路输出功能，经过产品样机实测，整机输出功率达到6.6 kW，转换效率高达96.38%，其尤为重要的是，该产品实现了全国产化设计。此外，创新性地采用了一种智能化动态负载响应方法，经实验验证，在动态负载情况下实现了输出电压过冲和跌落的显著改善，实测过冲量减小了17.10%，跌落量减小了23.86%。该方法相对于传统模拟控制通过牺牲其他性能指标的控制策略，或者采用增加电路规模和成本来提升动态性能等手段，在保持现有电路硬件规模不改变的情况下，通过灵活的数字软件控制提升了电源动态响应能力，为相关领域的电源应用提供了新的技术思路与实践参考。
2025年16期 v.54;No.409 138-143页 [查看摘要][在线阅读][下载 1592K] [下载次数：16 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：5 ] - 王一丁;何翔;林致雨;罗润;陈根余;
提出了一种全国产化高效率高压DC-DC数字电源设计方案。该电源高压输入为DC710V，采用第三代半导体碳化硅器件，具备四路输出功能，经过产品样机实测，整机输出功率达到6.6 kW，转换效率高达96.38%，其尤为重要的是，该产品实现了全国产化设计。此外，创新性地采用了一种智能化动态负载响应方法，经实验验证，在动态负载情况下实现了输出电压过冲和跌落的显著改善，实测过冲量减小了17.10%，跌落量减小了23.86%。该方法相对于传统模拟控制通过牺牲其他性能指标的控制策略，或者采用增加电路规模和成本来提升动态性能等手段，在保持现有电路硬件规模不改变的情况下，通过灵活的数字软件控制提升了电源动态响应能力，为相关领域的电源应用提供了新的技术思路与实践参考。
2025年16期 v.54;No.409 138-143页 [查看摘要][在线阅读][下载 1592K] [下载次数：16 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：4 ] - 张锐豪;黄丽华;李光辉;韩茂龙;陈光伟;佘文标;陈海明;
为攻克传统环网柜安装效率低、安全风险高的难题，融合多学科前沿原理，将电气绝缘、机械结构、导体连接等技术综合运用，精心设计出高压绝缘分体式可快速拆卸安装接线套管的环网柜，并内置集成自锁装置。在设计电气绝缘时，依据Paschen定律精准选材料；机械结构运用有限元分析优化连接，使部件应力降30%；导体连接采用弹簧触指等实现低损耗、大载流量，搭配智能温湿度控制器控温。经第三方检测，产品多项性能达标。实际应用显示，在城市电网与工业用电场景中，该环网柜故障率较传统产品降低40%，供电可靠性超99.5%，安装效率提升超3倍，停电时长削减约50%，以显著优势为电力系统稳定运行提供有力支撑。
2025年16期 v.54;No.409 144-148页 [查看摘要][在线阅读][下载 1422K] [下载次数：5 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：5 ]
- 龙晓斌;刘汝江;龙晓明;李笑;张红娟;
针对空调管翅换热器机械胀接后的金属管径向胀大的同时会轴向收缩且每根金属管收缩的尺寸不一致，造成换热器的金属管参差不齐及换热器管缩短的不足问题。研制出一种新的用于管翅式换热器管翅胀接的强制式胀管机设备。为满足换热器胀接过程中管不发生轴向收缩，设计了换热器U形管上端夹紧装置与下端U托锁紧装置；为了提高换热器管翅胀接与扩口效率，设计了扩口成形装置与U托升降装置。最后采用直径为6.81 mm胀头对管翅式换热器在传统胀管机和新研制强制式胀管机进行胀管与扩口试验对比，结果表明，相比传统胀管机，强制式胀管机在一个工位上可以实现换热器胀管与扩口，生产效率提高了70%，且将换热器强制胀大换热管不会收缩，节约4%～5%的原材料，同时换热管减薄率增大3.03%，更有利于提高管翅之间传热效率。
2025年16期 v.54;No.409 149-154页 [查看摘要][在线阅读][下载 1572K] [下载次数：14 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：5 ] - 黄国强;梁文俏;郝建广;罗朝龙;王业灿;覃静;朱显忠;方坤盛;吴广威;
折弯模具结构存在诸多问题，对折弯质量与效率产生不利影响，为解决这些问题，提升折弯工艺的性能。深入剖析弯曲件质量、工艺性以及工序安排，明确现有模具结构的特征和不足。设计了一种可调节转弯角度的活动折弯结构。该结构增大了与工件的接触面积，使工件受力更均匀，有效避免了工件划伤和擦痕，并校正了折弯回弹，确保产品尺寸稳定。此设计能够适应不同规格产品的需求，显著提高了折弯质量和生产效率。通过与传统模具结构对比，突出了新设计在提高折弯精度、减少次品率等方面的优势。研究过程中，运用了专业的模具设计软件进行模拟分析，并借助实际生产中的测试数据进行验证。结果表明，新的折弯结构在提高产品质量和生产效率方面效果显著，具有良好的应用前景和推广价值。
2025年16期 v.54;No.409 155-160页 [查看摘要][在线阅读][下载 1484K] [下载次数：4 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：5 ] - 黄国强;梁文俏;郝建广;罗朝龙;王业灿;覃静;朱显忠;方坤盛;吴广威;
折弯模具结构存在诸多问题，对折弯质量与效率产生不利影响，为解决这些问题，提升折弯工艺的性能。深入剖析弯曲件质量、工艺性以及工序安排，明确现有模具结构的特征和不足。设计了一种可调节转弯角度的活动折弯结构。该结构增大了与工件的接触面积，使工件受力更均匀，有效避免了工件划伤和擦痕，并校正了折弯回弹，确保产品尺寸稳定。此设计能够适应不同规格产品的需求，显著提高了折弯质量和生产效率。通过与传统模具结构对比，突出了新设计在提高折弯精度、减少次品率等方面的优势。研究过程中，运用了专业的模具设计软件进行模拟分析，并借助实际生产中的测试数据进行验证。结果表明，新的折弯结构在提高产品质量和生产效率方面效果显著，具有良好的应用前景和推广价值。
2025年16期 v.54;No.409 155-160页 [查看摘要][在线阅读][下载 1484K] [下载次数：4 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：4 ] - 周雷;郭峰;杜强;
决定机床质量优劣的最根本因素就是机床精度及精度保持性。针对机床精度其中之一的定位精度进行讨论，围绕影响定位精度的因素、定位精度检测、补偿原理和方法步骤、具体定位精度补偿实例以及检测、补偿过程中需要注意的问题这几个方面进行简述。以OKUMA MXR-560V-e型立式加工中心的Y轴线为例，使用Renishaw XL80型激光干涉仪对该机床进行定位精度检测，用测量系统测量出数控机床的位置误差，并介绍OKUMA OSP-P300MA-e数控系统的螺距误差补偿方法，通过修改参数，对误差进行补偿。螺补参数生效后，再次使用激光干涉仪重新进行精度测量，根据测量结果再次对螺补参数进行补偿。共进行了3次补偿，Y轴的定位精度由原来的0.139 6 mm修正为现在的0.010 6 mm，最终使该机床Y轴精度满足客户的精度要求。
2025年16期 v.54;No.409 161-164页 [查看摘要][在线阅读][下载 1382K] [下载次数：19 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：5 ] - 周雷;郭峰;杜强;
决定机床质量优劣的最根本因素就是机床精度及精度保持性。针对机床精度其中之一的定位精度进行讨论，围绕影响定位精度的因素、定位精度检测、补偿原理和方法步骤、具体定位精度补偿实例以及检测、补偿过程中需要注意的问题这几个方面进行简述。以OKUMA MXR-560V-e型立式加工中心的Y轴线为例，使用Renishaw XL80型激光干涉仪对该机床进行定位精度检测，用测量系统测量出数控机床的位置误差，并介绍OKUMA OSP-P300MA-e数控系统的螺距误差补偿方法，通过修改参数，对误差进行补偿。螺补参数生效后，再次使用激光干涉仪重新进行精度测量，根据测量结果再次对螺补参数进行补偿。共进行了3次补偿，Y轴的定位精度由原来的0.139 6 mm修正为现在的0.010 6 mm，最终使该机床Y轴精度满足客户的精度要求。
2025年16期 v.54;No.409 161-164页 [查看摘要][在线阅读][下载 1382K] [下载次数：19 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：4 ] - 张正栋;李博;
蜗轮蜗杆减速器具有减速比大、额定输出扭矩高、能够自锁等特点，在雷达天线设计中将其特点创新应用于俯仰与折叠运动中。在某双偏置反射面天线中，采用双蜗轮蜗杆减速器作为俯仰末级传动装置，无需设计俯仰配重，不仅大大降低了整个天线系统的质量，而且使天线座结构更加紧凑，能够更好地满足公路、铁路运输要求；在某平板天线中，设计了一种单蜗杆驱动双蜗轮的天线折叠机构，可以使两侧天线面板同步折叠，不仅提高了折叠速度与精度，而且利用蜗轮蜗杆自锁特性，当天线展开或折叠到位后无需专门的锁定装置，有效简化了天线收展过程。因此，在某些车载、舰载雷达天线中，使用蜗轮蜗杆减速器作为传动装置，具有极其重要的应用价值。
2025年16期 v.54;No.409 165-169页 [查看摘要][在线阅读][下载 1574K] [下载次数：15 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：6 ] - 张正栋;李博;
蜗轮蜗杆减速器具有减速比大、额定输出扭矩高、能够自锁等特点，在雷达天线设计中将其特点创新应用于俯仰与折叠运动中。在某双偏置反射面天线中，采用双蜗轮蜗杆减速器作为俯仰末级传动装置，无需设计俯仰配重，不仅大大降低了整个天线系统的质量，而且使天线座结构更加紧凑，能够更好地满足公路、铁路运输要求；在某平板天线中，设计了一种单蜗杆驱动双蜗轮的天线折叠机构，可以使两侧天线面板同步折叠，不仅提高了折叠速度与精度，而且利用蜗轮蜗杆自锁特性，当天线展开或折叠到位后无需专门的锁定装置，有效简化了天线收展过程。因此，在某些车载、舰载雷达天线中，使用蜗轮蜗杆减速器作为传动装置，具有极其重要的应用价值。
2025年16期 v.54;No.409 165-169页 [查看摘要][在线阅读][下载 1574K] [下载次数：15 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：1 ] - 孙昌伟;赵治波;仝爱丽;
铁路运输煤炭的列车车帮清扫工作大多为人工清扫、单个滚刷清扫、橡胶皮子刮等，存在工作量大、设备占地面积大、设备集成度低等问题，设计了一种新型列车车帮自动清扫装置。该套装置设计4个滚刷，4个滚刷集成在一套钢结构框架上，占地面积小，一次动作即可实现车帮四周的清扫工作。列车长侧帮清扫由2个立刷完成，两短侧帮设计2个长滚刷，长滚刷相对旋转，始终将附着在车帮上的煤炭往车厢内侧清扫，避免清扫至车厢外侧。该套装置通过系统设置的传感器对列车位置定位，将采集到的信号，传输至PLC控制程序，PLC控制程序控制清扫器的下落高度及提升时机，实现连续、动态、自动清扫列车车帮的目的。
2025年16期 v.54;No.409 170-173页 [查看摘要][在线阅读][下载 1487K] [下载次数：11 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：1 ] - 陈链冰;吴开;马旭亮;许莺宝;李志明;刘智科;
针对高速公路沥青路面裂缝养护中人工压缝带施工效率低、安全隐患大的问题，研制了一种半自动化沥青压缝带施工装置。通过集成加热组件、带膜撕除收集系统及碾压滚轮模块，提出基于机械传动与热力学耦合的施工原理，构建了可适应路面温度变化的压缝带粘结强度模型。装置采用手推式结构设计，实现单人操作下的压缝带撕膜、铺设与碾压一体化作业。实验数据表明：与传统人工施工相比，冷贴手持式装置施工效率提升30%～50%，加热手推式装置效率提升30%～40%；通过热传导方程验证，加热组件可将施工区域温度提升至45～60℃，压缝带剪切强度达0.38～0.45 MPa，满足JTG F40-2017规范要求。实际工程应用证明，该装置显著降低人员配置至单人作业，减少交通事故风险率78%，具备显著的经济性与安全性优势，为路面养护机械化提供了创新解决方案。
2025年16期 v.54;No.409 174-177页 [查看摘要][在线阅读][下载 1343K] [下载次数：2 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：1 ] - 吴平;张建;李连;姚振振;
设计的平面四连杆变换机构主要用于中高职机械类学生在平面四连杆机构学习时的实践操作，该机构使用较少的零部件，能组装出更多类型的平面四连杆机构。根据平面四连杆机构杆长原理，提出3个设计方案，并对3个设计方案从实用性、可制造性等方面进行对比，选出最优方案，对方案中的铰链进行变形槽和限位环设计，并进行受力分析，验证铰链可靠性；对方案进行拓展功能设计，增加曲柄滑块、摇杆滑块等实践功能；根据设计方案能实现的功能，对机构中的主板受力情况及使用FDM打印大面零件时常出现的问题进行分析，对方案中的主板进行拓扑优化设计；结合FDM的制造特点，各零件之间使用大间隙配合制方式连接；设计出的平面四连杆变换机构，能实现双摇杆、曲柄摇杆、双曲柄摇杆和曲柄滑块、摇杆滑块机构的组装，即一套零件，囊括了中高职机械类学生在平面四连杆机构学习部分的机构类型，为平面四连杆机构教学提供了硬件支持。
2025年16期 v.54;No.409 178-183页 [查看摘要][在线阅读][下载 1367K] [下载次数：19 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：2 ] 下载本期数据