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  • 海洋新能源技术
    邹荔兵, 周名军, 王超, 郑向远, 苏邹端, 李俊威
    清华大学学报(自然科学版). 2025, 65(8): 1377-1386. https://doi.org/10.16511/j.cnki.qhdxxb.2025.27.039
    摘要 (572) PDF全文 (195) HTML (200)   可视化   收藏   

    漂浮式风机是一种借助漂浮式基础使整个风电机组漂浮于水面之上,通过系泊系统锚固在海床的风力发电机组。因其突破了水深限制,具备在远离岸边、水深较深的海域安装和运行的优势,在海上风电领域发挥着日益重要的作用。为进一步推动漂浮式风电技术的发展,该文梳理了漂浮式风电技术的发展现状,剖析了当前漂浮式风电面临的一些瓶颈问题; 在此基础上,着重阐述了目前全球单体容量最大漂浮式风电平台“明阳天成号”所采用的多项创新技术,包括预应力超高强度混凝土技术、复合材料轻量化浮筒设计和建造技术、智能感知协同控制技术、单点系泊技术、双风轮技术、抗台风技术等,体现了中国在漂浮式风电设计、建造、安装、监测等一系列技术上具备的新质生产力,以期为未来漂浮式风电技术的设计优化提供实际工程借鉴和参考。

  • 过程系统工程
    邱冬, 赵祺铭, 胡益炯, 邱彤
    清华大学学报(自然科学版). 2025, 65(5): 813-824. https://doi.org/10.16511/j.cnki.qhdxxb.2024.21.034
    摘要 (536) PDF全文 (187) HTML (63)   可视化   收藏   

    在石油化工智能化发展过程中, 精确的分子重构技术是理解和优化复杂油品组成至关重要的基础性方法。该技术基于油品宏观物性, 通过优化模型计算油品分子或结构组成。通常认为, 天然油品组成在碳数、结构特征等维度服从伽马分布。传统分子重构方法采用伽马分布的形状和尺度参数作为优化变量, 优化过程中2个参数对分布形状的耦合影响效应, 降低了优化过程可解释性, 影响了优化效率和精度。本文提出了形状解耦伽马分布参数油品分子重构方法, 提出将伽马分布的峰值位置和分布宽度作为优化参数, 提升优化过程中伽马分布形状变化的可解释性; 同时基于历史数据, 利用多元线性回归模型预测优化参数初值, 有效提高分子重构的精确度。实验结果表明, 该方法在分子重构的精确度和优化效率方面均优于传统分子重构方法, 在处理分布规律较极端的分子组成时, 表现出更高的鲁棒性和稳定性。

  • 公共安全
    周佳美, 吕伟, 汪京辉
    清华大学学报(自然科学版). 2025, 65(6): 1050-1059. https://doi.org/10.16511/j.cnki.qhdxxb.2025.22.015
    摘要 (502) PDF全文 (80) HTML (299)   可视化   收藏   

    在高度不确定的环境中, 供应链系统易受到突发事件的影响, 引发连锁反应, 如何刻画其风险传播特征并提升系统韧性成为关键问题。该文提出了耦合风险与信息传播的双层网络模型:风险传播层模拟企业间的风险传播情况, 信息传播层刻画风险预警信息的传播机制。通过微观Markov链(MMC)方法分析风险传播过程, 并推导风险传播阈值, 揭示了网络拓扑结构及企业个体的风险应对能力对系统稳定性的影响。构建了多维度韧性评估体系, 分析不同网络结构与信息传播速率对供应链适应性和恢复能力的作用机理。研究结果表明:调整供应链网络结构有助于提高供应链抗风险能力; 增强企业对风险的认知与应对策略可有效提升供应链的韧性, 抑制风险传播; 蓄意攻击节点度大的枢纽节点对网络系统造成的破坏最大。该研究为供应链管理提供了理论支持, 可为提高供应链的抗风险能力和优化管理策略提供决策依据。

  • 论文
    向云飞, 罗一鸣, 宁泽宇, 刘元广, 杨佐斌, 李子昌, 林鹏
    清华大学学报(自然科学版). 2025, 65(3): 433-445. https://doi.org/10.16511/j.cnki.qhdxxb.2025.26.014
    摘要 (492) PDF全文 (165)   可视化   收藏   
    水电地下工程安全管理面临交叉施工作业和资源动态流动等挑战, 相应的安全管理活动涉及多专业、 多工种和多业务流程, 高效开展各项安全管理活动需要不同领域的专业知识和技能作为支撑。然而, 由于水电地下工程安全管理领域知识结构复杂, 且分散于文本、 表格和图像等多模态数据中, 因此该文研究了水电地下工程安全管理多模态知识图谱构建方法, 这对于获取相关领域知识, 并为类似工程提供知识服务具有重要意义。该文首先构建了大规模高质量的水电地下工程安全管理多源异构数据集, 其中包含安全隐患排查和整改记录、 法规和制度文档、 安全隐患图像等数据; 其次, 基于大语言模型, 采用融合领域知识的提示微调方法进行知识抽取, 实现了多模态知识关联融合; 再次, 针对不同安全管理场景的差异化需求, 提出了场景知识提取方法, 并融合知识图谱和大语言模型技术实现了检索增强生成和可解释性知识推理; 最后, 基于多座水电工程收集的数据, 构建了多模态知识图谱, 并以白鹤滩水电地下工程为例进行验证, 开展了安全隐患整改措施智能推荐和法规文档遵从性检查。该文研究结果可为基础设施工程建设安全管理由数据驱动型向知识驱动型转变提供参考。
  • 智能建造
    林鹏, 尹剑奇, 向云飞, 李超毅, 夏勇, 许后磊, 毛华
    清华大学学报(自然科学版). 2025, 65(7): 1173-1184. https://doi.org/10.16511/j.cnki.qhdxxb.2025.26.022
    摘要 (472) PDF全文 (162) HTML (110)   可视化   收藏   

    高海拔地区水电工程开发面临环境复杂、工程集群化、数据样本少和建设风险高等挑战,该文旨在建立适用于高海拔地区水电工程智能建造的碳排放计算模型,以更好地预测和管理工程活动对环境的影响。该文基于高海拔地区水电工程智能建造阶段的特点,确立了建设生命周期的评价范围、碳排放要素和智能建造活动碳排放清单。通过分析现场监测数据,提出了海拔调整系数,并结合离散事件模拟方法,构建了高海拔区智能建造生命周期静态-动态耦合碳排放计算模型。该文将模型应用于某一高海拔地区水电工程建造活动,对其环境影响进行了系统的预测和评价。研究结果表明:材料生产和施工机械是高海拔地区水电工程建造的主要碳排放源,原材料的绿色生产和施工机械的电气化改造等手段能显著降低碳排放。该文提出的碳排放计算方法和研究结果为高海拔地区水电工程建设提供了有效的碳排放管理策略,可为雅鲁藏布江下游和澜沧江上游等梯级水电工程的绿色开发和智能建造提供参考。

  • 论文
    黄然, 朱士友, 何梦辰, 李若愚, 葛鑫茹, 王巧, 陈娟, 卢紫嫣, 马剑
    清华大学学报(自然科学版). 2025, 65(3): 479-494. https://doi.org/10.16511/j.cnki.qhdxxb.2025.26.013
    摘要 (460) PDF全文 (163)   可视化   收藏   
    列车在区间隧道发生火灾后, 可能在怠速行驶至前方站台进行应急处置的中途丧失动力迫停。隧道内火场烟气和温度分布受运动列车影响难以预测, 给人员疏散管控带来困难, 严重威胁人员疏散安全。针对上述问题, 该文设计了75 个隧道内运动列车火灾场景, 构建数值模型, 开展模拟计算, 构建深度学习数据集, 利用长短期记忆网络、 卷积、 反卷积模块搭建隧道内运行列车火灾火场温度预测模型。研究结果表明: 在不同列车运动状态下, 该模型均可根据当前探测器数据超前30 s预测隧道侧向疏散平台温度分布, 且预测耗时仅0.08 s, 平均绝对误差为2.2 ℃, 平均绝对百分比误差为4%。该模型的泛化能力和鲁棒性较强, 当部分传感器失效时, 仍具有较好的预测效果。
  • 森林火灾
    李坊朴, 芮雪, 李孜军, 宋卫国
    清华大学学报(自然科学版). 2025, 65(4): 655-663. https://doi.org/10.16511/j.cnki.qhdxxb.2025.27.004
    摘要 (435) PDF全文 (135) HTML (94)   可视化   收藏   

    目标检测技术已被广泛应用于各领域,然而火灾目标检测技术在小目标、低光照等具有挑战性的场景下通常表现不佳,且缺乏专门的公开数据集对该类技术的相应性能进行评估。该文针对YOLOv5算法细节提取能力弱、密集目标预测效果不佳等问题进行了研究。首先,制备了小目标火焰图像数据集用于模型训练和性能测试。其次,基于YOLOv5s模型引入3项改进:拓展多尺度检测层、嵌入swin transformer模块、优化后处理函数;构建了改进模型YOLOv5s-SSS(swin transformer with soft-NMS for small target)并进行参数优化。最后,对新模型进行了定性和定量评价。实验结果表明,YOLOv5s-SSS模型相对YOLOv5s模型的平均精确率在小目标火焰图像上提高了16.3%,在常规尺寸烟雾图像上提高了5.9%。该文制备的数据集可有效支撑改进火灾检测模型的训练与测试;构建的YOLOv5s-SSS模型性能测试可靠,为火灾图像检测技术提供了一种新的改进方案。

  • 综述
    周文东, 崔宴伟, 王和堂, 任戈辉, 崔馨月, 王昊, 沈傲杰
    清华大学学报(自然科学版). 2025, 65(3): 414-432. https://doi.org/10.16511/j.cnki.qhdxxb.2025.26.017
    摘要 (418) PDF全文 (145)   可视化   收藏    CSCD(1)
    粉尘对煤矿井下作业环境造成重大危害, 高浓度粉尘不仅增加了作业人员罹患尘肺病的风险, 还会引起煤尘/瓦斯煤尘爆炸事故, 严重影响煤矿企业生产安全。煤矿采掘工作面采掘机械截割煤岩作业是产生粉尘的主要源头, 深入理解截割产尘机理是实现粉尘源头高效治理的关键。该文主要从截割产尘行为、 研究方法和影响机制3方面综述了煤矿井下采掘机械截割产尘机理的研究进展。在截割产尘行为方面, 总结了截割力理论计算模型和截割时煤岩体破碎产尘过程, 并分析了煤岩体破碎产尘过程的能量转化机制; 在研究方法方面, 介绍了国内外学者通过自主搭建实验平台进行的物理实验和基于有限元或离散元方法的数值模拟软件在截割产尘研究中的应用; 在影响机制方面, 探讨了煤岩体性质和截割机械工况参数等内外因素对截割产尘的影响。该文针对当前采掘机械截割产尘机理研究存在的难点, 提出了可能的研究方向。该文研究结果可为国内外学者研究煤矿粉尘治理技术提供参考。
  • 水利水电工程
    王守光, 刘化广, 穆鹏宇, 杨强, 刘耀儒, 刘千惠, 刘驰, 江星宇
    清华大学学报(自然科学版). 2025, 65(10): 1821-1837. https://doi.org/10.16511/j.cnki.qhdxxb.2025.21.016

    水工隧道施工过程中围岩的高应力场容易引发岩爆现象,对工程安全造成威胁,围岩的钻孔卸压是岩爆主动防治措施中一类较为经济的方法。为研究不同钻孔数量和钻孔深度组合下水工隧洞砂岩力学性质和破坏特征,基于单轴压缩试验机和VIC-3D非接触式全场应变测量系统对8种不同钻孔组合的砂岩进行了单轴压缩试验,分析了8种钻孔组合下砂岩抗压强度、弹性应变能积聚及释放特征,拟合了砂岩剩余体积率与砂岩抗压强度之间的回归关系; 通过数字图像相关法(DIC)和断裂相场模拟分析了8种钻孔组合下砂岩裂纹演化与破坏特征,并基于有限元数值模拟对比分析了直孔和10°斜孔对砂岩应力重分布的影响。结果表明:1) 钻孔半径相同时,钻孔越深砂岩抗压强度越低; 2) 钻孔半径和钻孔深度相同时,随着钻孔数量增加,砂岩抗压强度非持续下降,钻孔布置亦可能影响砂岩抗压强度; 3) 砂岩弹性应变能与抗压强度呈高度正相关,损失能与弹性应变能的比值越接近0,砂岩破坏越剧烈; 4) VIC-3D系统测量和数值模拟结果均证实了单轴压缩下砂岩的蝶形破坏趋势,且非对称结构3个钻孔的方案砂岩抗压强度低,远场应力下降多,破坏时间早,经济可行; 5) 在岩性和钻孔深度相同时,直孔和10°斜孔对砂岩最大主应力重分布的影响相近,但施工时要结合现场实际和需求进行钻孔。研究为水工隧洞钻孔卸压方案的优化设计提供了一定参考。

  • 水利水电工程
    刘家宏, 张萌雪, 王佳, 梅超
    清华大学学报(自然科学版). 2025, 65(10): 1853-1867. https://doi.org/10.16511/j.cnki.qhdxxb.2025.21.038

    全球气候变化和人类活动影响下,洪水事件发生的频率和强度呈显著增加趋势。该文基于紧急灾难数据库(EM-DAT)利用数理统计法分析了1965—2023年全球洪水事件的时空演变规律; 从危害性、暴露度、脆弱性3个角度遴选了地理高程、降水量、人口密度及城市化率等作为洪水风险分析的主要因素,探究了洪水风险因素的时空变化并利用熵权法计算了世界六大洲的洪水风险值。主要结论如下:1) 从1965年到2023年,全球洪水事件呈现波动上升趋势,随着防灾减灾能力的提升,影响人数和死亡人数自20世纪90年代以来呈现下降趋势; 其中,亚洲、非洲和南美洲地区洪水发生频繁。海地单位国土面积洪水发生次数最高,为23次/104km2。孟加拉国单位国土面积洪水影响人数和死亡人数最高,59年累计值分别达到2 710万人/104km2和3 313人/104km2。2) 世界六大洲的洪水危害性、暴露度和脆弱性具有显著差异性,其中人口密度和降水对洪水风险影响程度最大,权重分别为0.33和0.30; 亚洲洪水风险最高,并在1965—2023年呈显著增加趋势。未来研究可基于人口流动性进一步探讨暴露度变化,并结合洪水应对能力等影响脆弱性的因素分析,以更全面地揭示洪水风险的动态特征。

  • 公共安全
    刘顶立, 雷晓, 袁狄平, 吴恙龙, 徐志胜
    清华大学学报(自然科学版). 2025, 65(6): 1009-1018. https://doi.org/10.16511/j.cnki.qhdxxb.2025.22.017
    摘要 (408) PDF全文 (141) HTML (66)   可视化   收藏   

    科学高效地配置和调度消防救援资源是公共安全领域的重大需求。现有研究较少考虑实时路况对救援车辆行驶路线选择及行驶时间的影响, 且忽视了消防救援可覆盖范围的非连续分布特征。该研究发现了消防救援可覆盖范围非连续分布而导致的“救援飞地”现象, 并将其定义为“不与消防站直接毗连但依然在该消防站有效救援范围内的片区”, 进而开发了基于实时路况的精准识别救援飞地及其面积的算法。为验证该算法的可行性, 以CS-XX城市消防站为例, 抓取了3 818个兴趣点作为救援需求点, 并设置了49个评估时刻, 获取了187 082条有效数据, 进而计算出CS-XX消防站的实际可覆盖面积和救援飞地面积。结果表明该文提出的算法可有效识别救援飞地:CS-XX消防站的可覆盖面积受交通路况影响, 范围在1.83~4.57 km2之间; 该站可通过临近的过河桥梁覆盖对岸的部分区域, 形成了救援飞地; 救援飞地位置超出了传统面积确定法的7.00 km2圆形区域范围, 且其面积最大时可达到CS-XX消防站可覆盖面积的27.53%。建议将救援飞地作为消防救援责任辖区, 进而提高既有消防救援资源的利用效率。

  • 安全科学
    牟思源, 刘全义, 杨儒轩, 刘怡, 杨锐
    清华大学学报(自然科学版). 2025, 65(7): 1368-1376. https://doi.org/10.16511/j.cnki.qhdxxb.2025.22.001
    摘要 (403) PDF全文 (212) HTML (121)   可视化   收藏    CSCD(1)

    未经阻燃处理的纯丙烯腈-丁二烯-苯乙烯(ABS)材料遇到明火容易燃烧,会对航空运行造成危险。该研究通过热重分析仪和锥形量热仪系统评估了ABS在不同升温速率和热辐射强度条件下的热稳定性和燃烧特性,并分析其变化规律。研究结果表明:ABS的热解过程可分为4个阶段;升温速率的增加显著缩短了热解时间并提升了最大热分解速率。热辐射强度的提高导致二氧化碳和一氧化碳的生成速率加快,最大生成量分别增加了49%和74%;热释放速率加快,峰值上升了53%;燃烧时间和点燃时间分别减少了32%和78%;发生质量损失的时间提前,质量损失速率增加了53.8%。根据点燃时间模型,计算得出2 mm厚ABS材料的临界热辐射强度为16.255 kW/m2。通过对火灾性能指标的计算发现,随着热辐射强度的增加,火灾的发展变得更加迅速,ABS的火灾危险性与热辐射强度正相关。该研究为航空器安全运行提供了关于ABS材料火灾风险的重要数据和实际应用参考。

  • 编者按
    钟茂华
    清华大学学报(自然科学版). 2025, 65(3): 413-413.
    摘要 (400) PDF全文 (169)   可视化   收藏   
  • 建筑与木结构火灾
    马强, 蒋弘瑞, 王可, 王波, 丁龙, 纪杰
    清华大学学报(自然科学版). 2025, 65(4): 625-633. https://doi.org/10.16511/j.cnki.qhdxxb.2024.27.027
    摘要 (380) PDF全文 (129) HTML (67)   可视化   收藏   

    中国古建筑多为木或砖木结构,具有较高的火灾隐患,因此古建筑群的早期火灾探测报警工作值得重视。图像型火灾探测器能够快速完成火灾探测并提供火源位置信息,非常适用于古建筑群的早期火灾探测和报警。然而,目前图像型火灾探测器的布置方式多依赖半定量的经验和法规,缺少准确计算探测器覆盖范围和评价布置方案优劣的方法。因此,该文提出了一种基于集合覆盖模型和最大覆盖模型的古建筑群室外图像型火灾探测器布置优化方法。首先结合古建筑结构信息和网格划分方法构建目标区域3D模型;其次分析图像型火灾探测器的有效探测范围,通过构建二元观测矩阵确定探测器在候选布置点处对目标区域网格的覆盖情况;随后以目标区域的布置成本和覆盖率为优化目标,基于集合覆盖模型和最大覆盖模型构建探测器布置优化数学模型;最后,基于遗传算法求解获得探测器的最优布置方案。该文以故宫太和殿、中和殿和保和殿所在区域为应用对象,分别获得了在给定目标覆盖率和预设成本情况下,以布置成本和覆盖率为优化目标的图像型火灾探测器最优布置方案。该文提出的方法可为古建筑群图像型火灾探测器布置提供科学参考,并具有一定的实用价值。

  • 交通运输
    赵成勇, 马飞, 崔睿颖, 任玮
    清华大学学报(自然科学版). 2025, 65(10): 1930-1944. https://doi.org/10.16511/j.cnki.qhdxxb.2025.27.021

    培育发展现代化都市圈需要推动构建一体化交通网络体系,如何构建高效、稳定的综合交通网络推动现代化都市圈发展值得重点关注。该文以都市圈多模式交通网络(metropolitan area multi-modal transportation network, MA-MTN)为研究对象,基于复杂网络方法建立了不同类型交通网络构建流程,定义了MA-MTN运行中的负载重分配模型。然后基于集成化视角构建了MA-MTN集成韧性指标。最后,以中国西安市的都市圈为研究对象,通过情景模拟方法分析了MA-MTN中不同模式交通子网的敏感性水平;分别对MA-MTN受攻击时的网络性能损失阶段、实施恢复策略的恢复阶段以及网络进行动态恢复阶段进行模拟分析。研究结果表明,当MA-MTN遭受攻击时,在网络节点失效比例达到60%前,网络性能损失的变化程度最高;需对MA-MTN节点容量调节参数β进行动态调整,在网络日常运行中β宜设置为0.2,在面临极端天气或节假日期间β宜调整为0.7;在调整网络节点间的客流转移过程中重点考虑运输效率因素有助于全面提升MA-MTN的韧性水平;基于节点负载容量水平的恢复策略对MA-MTN具有优异的集成韧性水平提升效果。该研究通过多维集成化视角测度交通网络的韧性水平,对推动建设高效、稳定的都市圈综合交通网络具有重要意义。

  • 论文
    安瑞楠, 林鹏, 王鑫, 李子昌, 刘元广, 何品杰
    清华大学学报(自然科学版). 2025, 65(3): 446-454. https://doi.org/10.16511/j.cnki.qhdxxb.2025.26.016
    摘要 (339) PDF全文 (101)   可视化   收藏   
    大型地下洞室群施工期通风系统具有立体交叉复杂、 多区域用风负荷存在差异和多工况调控需求动态变化等特点。为解决复杂流场空间节点提取、 分支关联解耦和联调稳定等问题, 该文首先提出了针对一维管束流体和三维空间流场单元结构的节点提取原则和方法, 并通过虚拟分支场网耦合了求解方法; 其次, 节点-特性-边三元组有效反映了节点的结构、 性能和行为特性, 建立了以边为分析对象的通风联调超图结构, 揭示了通风分支与回路的耦合联动机制, 并提出了基于联调灵敏度的调阻控风优化调节方法; 最后, 研发了智能通风联调平台, 以关联响应增阻调节为关键技术, 搭配在线环境监测装置自动采集通风环境关键参数, 实现通风系统的实时解算及联调功能。该文研究结果可为同类工程通风系统解算提供参考。
  • 过程系统工程
    刘鑫, 王冰, 曹晨熙
    清华大学学报(自然科学版). 2025, 65(5): 833-843. https://doi.org/10.16511/j.cnki.qhdxxb.2024.21.033
    摘要 (332) PDF全文 (87) HTML (113)   可视化   收藏   

    由于氢气易泄漏燃爆的物化特性, 氢气集中存储设施如大规模电解水制储氢罐区和分布式加氢站等面临较高的多米诺事故风险。针对高压储氢罐区和加氢站多米诺事故传播模式, 该文提出一种Bayes网络(BN)分析方法。首先建立面向涉氢装置的泄漏燃爆场景事件树, 然后基于氢气专用事故后果评估模型, 枚举区域内的所有潜在多米诺事故场景。随后, 对每一潜在初始事故设备自动构建描述多米诺事故传播的BN模型, 模拟获得整个储氢系统内的综合风险分布, 并给定多样证据, 开展因果推理和诊断推理。模型分析显示:储氢罐区存储压强在2~15 MPa时, 多米诺风险占罐区总风险的25%以上, 爆炸是导致多米诺事故的主要事故类型; 加氢站综合事故风险主要包括压缩机自失效风险和储氢瓶多米诺事故风险, 后者主要由喷射火导致。研究结果为建立储氢系统先进定量风险评估方法提供了重要参考。

  • 车辆与交通
    吴佩宝, 罗荣康, 俞志豪, 侯之超
    清华大学学报(自然科学版). 2025, 65(5): 930-939. https://doi.org/10.16511/j.cnki.qhdxxb.2025.21.005
    摘要 (331) PDF全文 (102) HTML (142)   可视化   收藏   

    轮毂电机驱动凭借诸多优势成为电动汽车理想的驱动形式, 然而簧下质量增加带来的负效应阻碍了其推广应用。该文基于前期研究揭示的轮毂电机驱动车辆簧下质量负效应的演化规律, 选择电机吸振和两级悬架这2种含电机悬置的轮毂驱动构型, 分别建立半车模型, 开展车辆悬架与电机悬置参数优化以抑制簧下质量增加引发的负效应。为此, 提出了中速段以质心垂向加速度和高速段以俯仰角加速度为主要目标、以悬架偏频和动挠度为约束条件的优化策略, 采用NSGA-Ⅱ算法与熵权法, 对车辆悬架和电机悬置参数开展了多目标联合优化。基于优化得到的车辆悬架与电机悬置参数开展车辆动力学仿真计算与对比分析。结果表明, 相比轮毂电机固定连接构型, 2种含电机悬置的构型均能明显改善车辆的平顺性以及电机振动。其中, 电机吸振构型对车身垂向、俯仰振动和轮胎接地性能改善比较显著, 而两级悬架构型在改善电机垂向振动方面更具优势。

  • 公共安全
    郭翔, 胡伟彪
    清华大学学报(自然科学版). 2025, 65(6): 1027-1039. https://doi.org/10.16511/j.cnki.qhdxxb.2025.22.024
    摘要 (328) PDF全文 (104) HTML (91)   可视化   收藏   

    为探讨应急指挥在地震救援中的关键作用, 提升地震应急救援中的指挥效能, 基于积石山6.2级地震事件, 构建多Agent应急救援指挥仿真模型, 将应急救援指挥系统中的主体抽象为现场总指挥Agent、现场保障指挥Agent、应急救援力量Agent和受灾Agent, 并定义各类Agent的行为模式和交互规则。通过NetLogo进行仿真和情景分析, 结果表明:应急指挥对应急救援有显著影响, 现场总指挥Agent和现场保障指挥Agent在灾情信息汇总分析及资源调度的及时性方面对救援效率起着决定性作用, 而应急救援力量Agent的高效协同及受灾信息的准确反馈是保证救援成功的关键因素; 在资源稀缺情景下, 提高现场保障指挥Agent的协调能力可有效改善资源分配问题; 在信息不完整或反馈滞后的情况下, 提升现场保障指挥Agent的任务优先级管理和资源调度能力有助于减少决策延误、提高救援效率。该文为地震应急救援中的多Agent建模及指挥策略优化提供了理论依据和技术支持。

  • 地下空间与隧道火灾
    杨涅, 熊才溢, 程家圻
    清华大学学报(自然科学版). 2025, 65(4): 714-720. https://doi.org/10.16511/j.cnki.qhdxxb.2024.27.055
    摘要 (324) PDF全文 (188) HTML (121)   可视化   收藏   

    隧道火灾预测的传统方法是使用传感器,但存在设备老化、误报率高等缺陷,因此需要开发更加高效的火灾预测手段。该文提出一种利用在隧道外安全区域可观测的外部烟气图像和深度学习算法,对隧道内的火源功率和火源位置进行同步预测的方案,首先通过FDS软件构建了100 m长隧道的外部烟气图像数据库,再利用VGG16神经网络框架建立了烟气图像与火源参数间的联系。结果表明,该文所提方案可对隧道火灾进行有效预测;基于隧道双侧正向视角的烟气图像训练所得模型的预测精度最高,对火源功率的预测误差小于25%,对火源位置的预测误差小于10 m;此外,当火源以0~2 m/s速度移动时,该文所提方案依旧可进行有效预测。该文成果可为隧道火灾的智能预测技术提供参考。

  • 过程系统工程
    滕潮鹏, 纪成, 马方圆, 王璟德, 孙巍
    清华大学学报(自然科学版). 2025, 65(5): 825-832. https://doi.org/10.16511/j.cnki.qhdxxb.2024.21.036
    摘要 (322) PDF全文 (90) HTML (77)   可视化   收藏   

    在化工生产过程中, 由于不同变量的采样频率不同, 产生了大量无标签数据, 难以有效利用, 造成了数据浪费。此外, 分散式控制系统(DCS)在数据采集过程中, 受环境干扰和测量仪器老化等因素的影响, 会产生大量噪声数据, 增加了软测量建模的难度, 为了解决这些问题, 获知关键产品的质量, 提高企业的效率, 该文提出了一种基于梯形网络的半监督建模及化工产品组分软测量方法, 在利用有标签数据的同时, 充分利用了大量的无标签数据提高软测量模型的预测精度和泛化能力, 针对数据中存在的噪声, 梯形网络在编码器中逐层加入噪声, 然后利用解码器和跳跃连接逐层协同去噪, 重建无噪声的特征表示和输入, 以达到去除噪声的目的。将该方法应用于甲醇制烯烃过程对产品乙烯组分进行软测量, R2达到0.899, 预测效果比常见的有监督学习方法和半监督学习方法更准确。

  • 计算语言学
    王远来, 白宇, 廉鹏
    清华大学学报(自然科学版). 2025, 65(5): 844-853. https://doi.org/10.16511/j.cnki.qhdxxb.2024.21.032
    摘要 (320) PDF全文 (81) HTML (90)   可视化   收藏   

    基于ID的推荐是一种依赖用户或物品的唯一标识符进行推荐的经典推荐方法, 经常面临用户物品交互数据稀疏、符号ID缺失语义信息等问题。该文假设不同领域的用户-物品交互行为之间存在潜在的模式关联, 提出了一种基于交互行为语义模式增强的ID推荐方法。在目标域推荐任务中引入辅助域信息, 基于图神经网络对辅助域和目标域信息进行联合编码表示, 通过引入交互行为语义模式, 将辅助域的用户-物品交互信息及物品描述信息迁移至目标域, 从而实现目标域ID推荐中的交互行为语义增强。使用9个公共数据集的实验结果表明, 在8个目标域上本文方法比目前的SOTA (state-of-the-art)方法XSimGCL具有更好的推荐效果, 前20个推荐结果中的召回率和归一化折损累计增益分别提升3%~30%和1%~40%。

  • 车辆与交通
    李浩然, 鲁云鹏, 许述财, 郑四发, 孙川
    清华大学学报(自然科学版). 2025, 65(5): 948-958. https://doi.org/10.16511/j.cnki.qhdxxb.2024.21.023
    摘要 (319) PDF全文 (90) HTML (147)   可视化   收藏    CSCD(1)

    当前自动驾驶技术在决策和规划层面较少考虑驾驶员之间的个体差异, 这在实际道路交通中是一个显著的缺陷。该文针对常见的换道驾驶场景, 提出了一种考虑驾驶员差异的自动驾驶车辆换道规划方法。首先, 基于自然驾驶实验数据, 采用统计学的样本检验方法分析了换道场景下不同驾驶员在各项关键变量指标上的差异, 并提取出最能体现驾驶员个性化风格的特征指标。之后, 根据换道场景的特性, 构建了人工势场模型, 并利用这些个性化指标对模型参数进行差异化标定。采用二次方程和线性平滑方法对原始路径点进行拟合与平滑, 实现了个性化的换道路径规划。最后, 鉴于不同驾驶员在车速控制上的差异, 提出了一种基于五次多项式的换道车速规划策略。仿真实验结果显示, 该规划方法能够生成满足驾驶员个性化需求的路径和车速, 有助于推动自动驾驶技术的进一步发展。

  • 锂离子电池
    贺元骅, 苏星辰, 赵梁
    清华大学学报(自然科学版). 2025, 65(9): 1805-1820. https://doi.org/10.16511/j.cnki.qhdxxb.2025.22.046
    摘要 (318) PDF全文 (77) HTML (194)   可视化   收藏   

    随着充放电倍率的提升和应用场景的严苛, 动力锂离子电池主动热管理系统亟待突破高效长时散热方面的技术瓶颈。该文综述了近年来动力锂离子电池主动热管理策略的研究进展, 总结了强制风冷、自然风冷、浸没式液冷和微通道液冷4种单相热管理方法的研究现状。风冷在低充放电倍率、轻量化工程背景下仍发挥重要作用; 随放电倍率需求提升, 微通道液冷和浸没式液冷效果显著提升, 更利于控制电池温度与温均性。回顾了浸没式沸腾冷却、喷雾综合冷却等基于气/液两相流的先进冷却技术, 这些技术在电池高倍率充放电需求增加的背景下, 提供了高效、灵活且适应性强的热管理解决方案。未来的研究与发展将聚焦于提升热传递效率、系统集成度和智能控制能力, 并致力于克服可靠性、成本、极端工况适应性和能耗优化等挑战。在文献综述基础上, 从多种应用场景展望了动力锂离子电池主动热管理技术的发展趋势, 认为新一代技术的开发应充分考虑充放电倍率、应用场景严苛性等工程实际需求。

  • 建筑与木结构火灾
    吴运法, 王岩青, 陈萨如拉, 陈泽昊, 丁超
    清华大学学报(自然科学版). 2025, 65(4): 644-654. https://doi.org/10.16511/j.cnki.qhdxxb.2024.27.045
    摘要 (315) PDF全文 (87) HTML (104)   可视化   收藏   

    现有火灾蔓延模型研究多聚焦于建筑单体和森林火灾层面,鲜有针对传统村落布局形态的火灾蔓延研究。该文通过元胞自动机并结合火灾动力学,构建了一种考虑环境要素、建筑材料特性和布局等复杂村落环境条件下的火灾蔓延灾害场模型,对中国徽州集聚型传统村落进行火灾蔓延模拟,并采用验证模型分析了实际村落火灾蔓延过程中不确定性因素与火灾风险之间的关系。研究表明:火灾蔓延模拟结果与实际情况较吻合,充分证明该研究方法的可行性;风速在2~5 m/s范围内对火灾蔓延有延缓作用,在6~8 m/s范围内对火灾蔓延有促进作用,在主导风向南风和东风作用下,过火面积较小;水系、道路阻火要素限制了火灾蔓延方向,建筑分布密度与火灾蔓延速率呈正相关。

  • 森林火灾
    邓力, 周进, 刘全义
    清华大学学报(自然科学版). 2025, 65(4): 681-689. https://doi.org/10.16511/j.cnki.qhdxxb.2024.27.036
    摘要 (313) PDF全文 (83) HTML (101)   可视化   收藏   

    由于火灾具有快速蔓延的特性和较高的破坏力,实现火灾的早期探测是十分必要的,针对火灾检测算法的研究也尤为重要。该文提出了一种改进的YOLOv8算法,通过集成轻量型模块SlimNeck和切片辅助推理方法SAHI,分别优化了YOLOv8算法的网络结构和推理框架,将火灾数据集目标分类为火焰(fire)、烟雾(smoke)和干扰项(default)。实验结果表明,SlimNeck-YOLOv8算法比相关的先进算法具有更优的火灾检测性能,与YOLOv8模型相比,查全率(recall)增长了2.7%、平均精度(mAP)增长了0.2%,检测速度提高了35 fps,同时也降低了计算负担。在SlimNeck-YOLOv8基础上进一步优化推理框架所得的SlimNeck-YOLOv8+SAHI算法,有效改善了漏检与误检现象。该研究有助于提升火灾检测系统的速度和精度,为火灾预警工作提供了有力的技术支持。

  • 建筑与木结构火灾
    蒋慧灵, 杨雷音, 周亮
    清华大学学报(自然科学版). 2025, 65(4): 634-643. https://doi.org/10.16511/j.cnki.qhdxxb.2024.27.034
    摘要 (312) PDF全文 (66) HTML (101)   可视化   收藏   

    明清时期“有檩式”古建筑具有构造独特、形态复杂的屋顶结构,对火灾烟气的流动产生显著影响,但现有火灾探测器的布置方案较少考虑这一因素,难以实现有效的早期火灾探测。为加强对明清时期古建筑的火灾防控,该文以硬山顶建筑为例展开研究,采用FDS (fire dynamics simulator)进行火灾数值模拟,分析不同火源位置和不同檩高条件下烟气的蔓延情况,通过设置感烟探测器阵列,进一步探究檩高对各个位置探测器响应特性的影响。研究发现,烟气蔓延过程与探测器响应时序密切相关;火源位于正脊轴线下方,当檩高不超过30 cm时在正脊中心处的探测器最先响应,超过30 cm后在靠近正脊中心两侧的顶棚处布置探测器则可以实现快速响应;火源位于墙角位置,当檩高不超过20 cm时正脊处的探测器均可在60 s之内做出响应。该研究结果可为明清时期同结构类型建筑火灾探测器的合理布置提供技术支撑。

  • 机械工程
    朱传辉, 王子豪, 朱志明, 张天一, 郭吉昌
    清华大学学报(自然科学版). 2025, 65(5): 882-890. https://doi.org/10.16511/j.cnki.qhdxxb.2024.21.024
    摘要 (306) PDF全文 (94) HTML (132)   可视化   收藏   

    焊接过程智能化是提高长输油气管道现场铺设过程中管口对接外焊效率和接头合格率的有效途径。该文提出了基于多源传感的管道空间全位置焊枪位姿检测与控制算法。基于设计的组合激光结构光视觉传感与双轴倾角传感的多源传感器, 提出了应用于管道空间全位置焊接的焊枪位姿检测和控制算法, 实现了管道不同空间姿态下管段环形对接口任意位置处的焊接坡口尺寸、焊枪相对位姿及局部工件表面空间姿态的集成检测, 构建了基于多源传感的五自由度管道智能化焊接系统, 完成了焊枪位姿的智能化调控。试验结果表明, 焊枪的姿态角反馈控制误差不超过0.8°, 在管道全位置焊接过程中的焊枪横向位置跟踪偏差不超过0.25 mm, 高度跟踪偏差不超过0.63 mm。该算法可以实现任意管道空间全位置焊接过程中焊枪位姿的准确调控, 有效提高了管道外焊装备的智能化水平, 并为焊接未知姿态曲面工件时焊枪的位姿调控提供了技术支撑。

  • 人员疏散与风险评估
    赵冬月, 陈乾, 聂士斌, 陈长坤, 彭伟, 任师华
    清华大学学报(自然科学版). 2025, 65(4): 732-741. https://doi.org/10.16511/j.cnki.qhdxxb.2025.27.006
    摘要 (304) PDF全文 (120) HTML (104)   可视化   收藏   

    为综合衡量单个城市生命线系统在多事件情景下的运营期安全韧性水平,该文通过分析突发事件下系统安全韧性作用机制,考虑抵御力、恢复力和适应力等主要因素,构建了城市生命线系统运营期安全韧性评估模型和综合评估方法,并以2005—2009年香港港铁东铁线运营系统为例进行应用分析。结果表明,运营期不同次数的突发事件下,城市生命线系统安全韧性机制存在显著差异,单事件中系统主要依赖抵御力和恢复力,多事件中强调系统适应力的持续优化;所建方法可结合系统运营期平均韧性和累积韧性,综合评估安全韧性水平;提高系统运营期综合韧性是一个长期波动上升的过程,持续优化系统适应力,兼顾提升平均韧性和累积韧性是关键措施。该研究成果可为深化理解城市生命线系统韧性内涵,提升其安全运营水平提供借鉴。

  • 论文
    吴翔飞, 牛建龙, 王静舞, 赵小龙, 唐飞
    清华大学学报(自然科学版). 2025, 65(3): 521-531. https://doi.org/10.16511/j.cnki.qhdxxb.2025.26.009
    摘要 (303) PDF全文 (84)   可视化   收藏    CSCD(1)
    为预防城市埋地燃气管道泄漏及衍生事故, 该文提出一种管道泄漏连锁风险演化评估方法。该文根据城市埋地燃气管道的运行特点, 综合考虑人、 物、 环、 管等风险因素, 结合燃气泄漏事故发展流程和各风险因素之间的逻辑关系, 构建了集成灰数区间(Grey)、 决策试验与评价实验室(decision-making trial and evaluation laboratory, DEMATEL)、 解释结构模型(interpretive structural modeling, ISM)和动态Bayes网络(dynamic Bayesian network, DBN)的风险演化与评估模型。该文利用Grey-DEMATEL-ISM方法分析了各风险因素之间的逻辑关系, 并筛选出关键风险因素; 将各风险因素出现的概率进行量化, 并根据各风险因素之间的逻辑关系建立了管道泄漏风险演化DBN模型; 计算了管道泄漏失效概率, 并实时更新。研究结果表明: 腐蚀和人的因素的原因度、 中心度和敏感性均较高, 是预防埋地燃气管道泄漏的关键风险因素。该文所提方法可实现对埋地燃气管道泄漏风险演化过程的动态分析, 为有效预防和控制城市埋地燃气管道泄漏事故提供参考。
  • 海洋新能源技术
    任亚君, 李昇, 施伟, 郝军刚, 朱玲, 李帅
    清华大学学报(自然科学版). 2025, 65(8): 1387-1402. https://doi.org/10.16511/j.cnki.qhdxxb.2025.27.020
    摘要 (303) PDF全文 (94) HTML (127)   可视化   收藏   

    多学科、多目标优化技术对于提高浮式风电基础设计技术水平、突破产业瓶颈具有重要意义。该文系统梳理了浮式风电基础优化问题的解决思路,并针对优化模型构建的基本要素展开了讨论,总结了现有研究中所采用的优化变量、优化目标、约束条件及其选取的原则; 分析了该领域当前常用的优化算法,讨论了各类算法对于不同类型优化问题的适用性; 回顾了已有研究中所采用的仿真和计算模型,重点讨论了已有研究在提高仿真精度和效率方面开展的尝试; 最后结合案例对多目标优化的流程和方法进行了简要介绍。该文介绍了多学科、多目标优化技术在浮式风电基础设计领域的应用情况及当前面临的主要问题,为相关领域的研究和实践提供了参考。

  • 公共安全
    陈长坤, 鲍益朋, 张健, 余荣付
    清华大学学报(自然科学版). 2025, 65(6): 1019-1026. https://doi.org/10.16511/j.cnki.qhdxxb.2025.22.018
    摘要 (299) PDF全文 (75) HTML (90)   可视化   收藏   

    为监测救援人员在救援过程中可能出现的运动状态异常, 该文研究了基于三轴运动数据的救援人员运动状态识别方法, 旨在提高救援行动中人员安全的监控效率。通过MPU6050传感器收集救援人员腿部和腰部三轴加速度和陀螺仪数据, 分析了静止、原地作业、行走、奔跑4种运动状态下的测试数据, 并采用时域特征分析方法对救援人员的运动状态进行识别。研究结果表明:不同运动状态具有不同的加速度波动性; 利用标准差作为衡量加速度波动性的指标, 提出了一种基于腰部和腿部加速度标准差之和的分类方法, 以区分不同的运动状态。识别测试结果验证了该方法的有效性, 表明该方法能够实时监测并准确判别救援人员的运动状态。

  • 微重力燃烧
    刘有晟, 李星贤, 温禹哲, 郑会龙, 杨肖芳, 张晓武, 贺宇峰, 曹娇坤, 杜昌帅, 姚强
    清华大学学报(自然科学版). 2025, 65(9): 1609-1620. https://doi.org/10.16511/j.cnki.qhdxxb.2024.27.039
    摘要 (298) PDF全文 (144) HTML (125)   可视化   收藏   

    中国空间站燃烧科学实验柜计划支持多种类型(气、液、固体)燃料的在轨燃烧科学实验, 其中首批系列项目开展了与气体射流火焰相关的微重力燃烧科学实验。该文回顾了国内外微重力气体射流火焰实验进展; 介绍了中国空间站气体火焰实验装置, 包括燃烧科学实验系统中气体实验插件的综合功能及其可支持的研究类型; 总结了燃烧科学实验系统在地面和在轨初步运行情况。其中, 燃烧科学实验系统为气体实验插件提供所需的水冷、电、气等资源, 而气体实验插件支持气体流量调节功能, 可根据项目科学目标调整气体类型、流量、点火功率, 搭配可更换的项目燃烧器以实现丰富多样的火焰形式, 燃烧室窗口外的多种光学诊断手段可实现对火焰形貌、速度场、OH和CH自由基空间分布数据的提取。该文为气体火焰相关的科学实验提供了平台支持和设计依据。

  • 论文
    吴乐, 岳顺禹, 程辉航, 钟茂华
    清华大学学报(自然科学版). 2025, 65(3): 469-478. https://doi.org/10.16511/j.cnki.qhdxxb.2025.26.001
    摘要 (291) PDF全文 (71)   可视化   收藏   
    该文为研究高层建筑地下空间火灾烟气蔓延规律, 在某高层建筑地下室开展现场火灾试验, 通过测量起火区域、 临近房间、 楼梯间水平方向和竖直方向的烟气温度, 对地下空间烟气多区域蔓延特性进行分析。结果表明: 在起火区域, 房间内起火后烟气蓄积作用显著, 而楼梯间及前室由于与多区域连通, 大量烟气向邻近区域扩散, 因此导致烟气蓄积作用降低, 形成稳定的烟气分层; 在起火区域邻近房间, 起火初期烟气在相互连通的多区域蔓延, 在空间受限程度较低的楼梯间前室烟气分层作用明显, 蔓延至远距离房间的低温烟气与空气掺混较严重, 下部空间烟气温度有明显升高趋势; 在楼梯间内, 烟气竖向蔓延较快, 0.125 MW火灾场景下, 烟气在300 s内可蔓延至4—5层区域, 在楼梯间拐角处烟气层高度降至2.00 m, 对人员疏散构成威胁。
  • 能源与工业热安全
    王佳辰, 李海涛, 常里, 刁守通, 姚艺豪, 胡格格, 余明高
    清华大学学报(自然科学版). 2025, 65(4): 759-768. https://doi.org/10.16511/j.cnki.qhdxxb.2025.27.002
    摘要 (288) PDF全文 (112) HTML (99)   可视化   收藏   

    高压氢气泄漏是加氢站常见的安全隐患之一,严重影响加氢站的安全运行。准确且及时地识别泄漏位置,密切检测氢气体积分数,对于加氢站的燃爆安全防控至关重要。该文提出一种基于深度神经网络的氢气泄漏智能定位检测模型,为加氢站提供智能且及时的检测方案。首先利用计算流体动力学(CFD)模拟构建了不同泄漏位置、泄漏强度、风向的加氢站高压氢气泄漏的专有数据库,分析发现风向对氢气泄漏的影响最大;比较了6种现有深度学习的检测模型针对氢气泄漏位置的预测效果,发现基于卷积双向长短期记忆神经网络(CNN-BiLSTM)的模型准确率和F1分数均超过98%,展现了优异的检测性能和显著的鲁棒性。该研究为加氢站的氢泄漏检测提供了理论基础,也为智慧消防技术的实现提供了行之有效的解决方案。

  • 论文
    程辉航, 苗瑞锋, 杨秀军, 潘荣亮, 陈俊沣, 钟茂华
    清华大学学报(自然科学版). 2025, 65(3): 455-468. https://doi.org/10.16511/j.cnki.qhdxxb.2025.26.002
    摘要 (286) PDF全文 (78)   可视化   收藏   
    针对双洞长距离公路隧道的火灾烟气扩散特性和通风排烟设计, 该文设计、 开展了多组不同火灾场景下的全尺寸现场试验, 分析了气流速度、 烟气温度分布、 烟气扩散时间等特征参数, 获取了火灾情况下的烟气扩散信息, 并基于现场试验开展了数值模拟工作, 以研究不同机械通风模式的烟气控制效果。结果表明: 自然通风条件下, 火源上游温度最高点出现在3~4 m处; 当机械通风方向与自然风相反时, 虽然能稳定烟气层, 使上游温度在竖直方向上随高度梯度分布, 但也会导致通风的冷却效果减弱, 提高烟气温度。此外, 该文基于全尺寸试验结果开展数值模拟工作, 研究设定工况下较优的通风模式。试验结果可为类似结构的隧道工程的防排烟设计提供数据支撑和技术参考。
  • 论文
    王朝政, 郭大鹏, 胥兵周, 刘畅, 苗政
    清华大学学报(自然科学版). 2025, 65(3): 532-546. https://doi.org/10.16511/j.cnki.qhdxxb.2025.26.021
    摘要 (284) PDF全文 (70)   可视化   收藏   
    为揭示城市高压电缆隧道网络化结构对火灾蔓延特性的影响机制, 并为电缆隧道的火灾防控与结构设计提供依据, 该文通过在某城市地下电缆隧道开展全尺寸现场试验, 并利用火灾动力学数值模拟构建了不同隧道结构特性与通风系统耦合的火灾蔓延模型。该文模拟分析了各工况下的电缆隧道火灾过程, 对比分析了模拟数据与试验数据, 并研究不同工况下火灾发生时烟气的扩散行为、 火焰蔓延速度以及温度分布规律。结果表明: 多根多层电缆燃烧条件下, 火源上方顶棚温度迅速升高, 电缆数量增加显著提升了热释放率; 火源左侧的烟气在火灾初期蔓延速度较快, 随着时间推移, 大量外部空气的进入会引起烟气回流, 导致局部温度进一步升高; 多根多层电缆燃烧条件下的CO体积分数显著上升, 说明该条件下燃烧效率低, 产生了更多有毒气体; 在火源垂直上方, 不同风速条件下CO体积分数的变化呈现一定的规律, 在多层电缆条件下, 较高的风速能够改善气体稀释效果, 从而影响CO的生成和扩散。该文揭示了电缆数量、 布置层数与通风系统对隧道火灾危险性的综合影响, 研究结果可为高压电缆隧道的消防设计提供技术支撑。
  • 公共安全
    栗婧, 方琦钰, 关城, 张志珍, 李晓, 解学才
    清华大学学报(自然科学版). 2025, 65(6): 1079-1089. https://doi.org/10.16511/j.cnki.qhdxxb.2025.22.021
    摘要 (281) PDF全文 (82) HTML (88)   可视化   收藏   

    为应对当前电网应急预案在海量数据查询和现场指导能力上的局限性, 并推动应急预案的数字化建设, 该文提出了一种改进的电网应急预案领域本体模型构建方法。基于多伦多虚拟企业(TOVE)法和骨架法对传统的七步本体构建法进行细化; 采用改进后的方法全面实现了本体模型的目标确定及构建流程; 运用Protégé工具进行可视化展示和实例验证; 将该领域本体模型应用于应急预案的语义网络研究中。实证结果表明:该本体模型不仅能够显著提升应急人员的应急处置与决策效率, 还能有效增强电网应急预案知识的表达能力与数字化建设水平。

  • 论文
    张江石, 李泳暾, 吴静茹, 任晓锋, 潘雨, 张琪
    清华大学学报(自然科学版). 2025, 65(3): 555-568. https://doi.org/10.16511/j.cnki.qhdxxb.2025.26.006
    摘要 (279) PDF全文 (66)   可视化   收藏   
    有效的事故致因分析是预防煤矿事故发生的有效途径, 由于人工分析事故时受人员主观影响较强, 且面对海量的事故和风险文本数据, 人工分析存在局限, 因此该文针对煤矿领域, 基于集成命名实体识别(named entity recognition, NER)、 语义依存分析(semantic dependency parsing, SDP)、 文本分类(text classification, TC)和事故致因“2-4”模型(24Model), 提出了一种煤矿事故原因智能分析方法。该文首先利用NER识别事故文本中的主要实体信息, 结合SDP识别实体信息之间的语义关系, 提取个体不安全动作和组织原因的文本表示模式; 其次, 利用TC构建了个体能力原因分类模型, 用于识别个体能力方面的因素; 最后, 开发了相关应用程序, 将所提方法应用于现场事故案例分析和学习。研究结果表明: 该文构建的NER和TC模型精确率均较高, 结合SDP能自动根据24Model分析和梳理事故原因, 并识别动作的发出者、 作业工序和物资设备等信息。该文所提方法可促进事故致因理论在煤矿企业的应用, 提升事故案例分析和学习的有效性, 从而预防相关事故发生。
  • 论文
    彭榆棋, 李超, 杨瑞航, 王大川, 周铁军
    清华大学学报(自然科学版). 2025, 65(3): 509-520. https://doi.org/10.16511/j.cnki.qhdxxb.2025.26.011
    摘要 (278) PDF全文 (66)   可视化   收藏   
    深层地下空间具有封闭性强、 疏散距离长和疏散难度高等特点, 发生灾害时空间内人员的生命安全受到严重威胁。该文针对大规模人群在深层地下空间水平通道疏散时易出现的拥堵问题, 优化了水平通道的宽度设计。首先, 将深层地下空间模型抽象为拓扑网络模型, 并基于中介中心性指标评价了网络中各节点的重要性, 得到了分级路网模型; 其次, 通过现有规范设定了各级水平通道的基础宽度; 最后, 基于各级水平通道的基础宽度, 使用中国自主研发的行人疏散动力学模拟软件GoAhead分析了人群在深层地下空间水平通道的疏散过程。研究结果表明: 当深层地下空间三级、 二级左侧、 二级右侧和一级水平通道宽度分别为6.0、 9.0、 13.0和17.0 m时, 最利于人群疏散且经济性较高。该文研究结果可为深层地下空间安全疏散设计提供参考。