通信技术与智能服务专栏

• 自适应多特征融合的大规模MIMO系统CSI反馈算法

  张涵;刘丽哲;杨朔;李勇;汪畅;

  为了解决频分双工(frequency division duplex, FDD)制式下大规模多输入多输出(multiple input multiple output, MIMO)系统信道状态信息(channel state information, CSI)反馈精度差、多尺度特征无法自适应调整的问题，提出了一种自适应多特征融合的大规模MIMO系统CSI反馈算法。首先，利用离散傅里叶变换(discrete fourier transform, DFT)将空频域中的CSI变换到稀疏的角度时延域并进行截断，对CSI进行初步压缩；然后，根据自编码器原理搭建包含编码器和译码器的CSI反馈网络，并采用选择性卷积网络为不同尺度的CSI特征分配不同权重，对CSI特征进行自适应调整；最后，在COST 2100信道模型下进行仿真测试，将所提算法与4种CSI智能反馈算法进行对比分析。结果表明：相较于基准算法CsiNet,所提算法的归一化均方误差(NMSE)在室内、室外条件下分别有1.7～9.3 dB和0.55～2.64 dB的提升；相较于多特征简单融合的3种CSI反馈算法，所提算法更能适应压缩率和环境的变化，在压缩损失很大的室内1/64压缩率条件下，NMSE也有1 dB以上的提升。所提算法在自编码器架构上引入了选择性卷积网络，实现了多尺度特征的自适应调整，为大规模MIMO系统的CSI反馈提供了一种新的思路。

  2025年03期 v.42;No.211 205-211页 [查看摘要][在线阅读][下载 1022K]
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人工智能专栏

• 基于高分遥感影像的农作物面积分割研究

  王建霞;刘文宇;王婵;吴长莉;

  为了解决传统图像分割网络在农作物面积分割方面精度低的问题，提出了一种将并行网络进行特征融合的VGNet网络模型。首先，设计了具有并行网络结构的VGNet网络模型；其次，利用VGNet网络进行农作物面积的分割和提取；最后，基于曲阳县小麦区域数据集进行了消融实验和对比实验。结果表明：VGNet模型在农作物面积分割任务中的准确率和平均像素精度(MPA)分别达到了94.57%和94.13%,相比于传统的U形网络(u-shaped network, UNet)模型分别提升了6.88个百分点和8.72个百分点，相比于高分辨率网络(high-resolution network, HRNet)分别提升了1.72个百分点和2.23个百分点，相比于DeepLabV3+网络分别提升了1.53个百分点和1.96个百分点。VGNet网络模型能够提升农作物面积分割的准确性，为遥感图像分割提供了有效方法。

  2025年03期 v.42;No.211 212-220页 [查看摘要][在线阅读][下载 1379K]
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• 引入注意力机制的恶意URL检测算法研究

  刘拥民;翟佳慧;徐卓农;邓伟豪;麻海志;

  为解决传统模型在处理长统一资源定位系统(uniform resource locator, URL)时难以捕捉全局和局部特征的问题，提出了一种基于分层注意力机制的BERT-CNN模型。该模型通过来自变换器的双向编码器表征量(bidirectional encoder representations from transformers, BERT)模块捕捉URL的全局语义信息，并利用卷积神经网络(convolutional neural network, CNN)提取URL的局部特征，在BERT和CNN之间引入分层注意力机制，在不同层次上动态分配注意力权重，加强捕捉URL中的关键信息；引入稀疏注意力机制，减少模型的计算复杂度和内存开销，同时保留BERT的全局语义理解能力；在公开的恶意URL检测数据集上进行对比实验、消融实验以及可视化实验，验证所提模型的性能。结果表明：基于分层注意力机制的BERT-CNN模型在检测恶意URL时的准确率达到了96.8%,相比基线BERT-CNN模型提高了2.5个百分点；F1分数达到了95.3%,相比基线BERT-CNN模型提高了2.1个百分点。引入注意力机制的恶意URL检测模型在捕捉URL全局和局部特征方面具有显著优势，可为异常流量检测提供新的技术路径和解决方案。

  2025年03期 v.42;No.211 221-230页 [查看摘要][在线阅读][下载 1466K]
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绿色建筑专栏

• 土层锚固体荷载传递特征试验及数值模拟研究

  王开彬;刘钦;王洪涛;刘淦楠;

  为探究土层拉力型锚杆与压力型锚杆在拉拔荷载作用下受力承载与变形特征之间的关系，基于中心锚固承压板实验原理，加工制作了拉力型锚杆与压力型锚杆，并在砂土与黏土地层中分别开展了锚固体拉拔试验，分析了土层锚固体承载以及失效过程的荷载传递特征及变形破坏规律，并与数值模拟结果进行了对比验证。结果表明：拉力型锚杆以及压力型锚杆在拉拔试验中均呈现出弹性变形阶段、塑性变形阶段、脱粘后残余摩擦阶段3个阶段的变形特征；随锚固长度的增加，锚固力先增大随后趋于平缓，拉力型锚固体锚固长度由400 mm增长至500 mm时，极限荷载增幅最大，为55.32%;土层锚固构件失效主要集中于锚固体与土体界面上；在拉拔过程中，随锚杆拉拔力的增加，土体承受剪应力的能力提高，主要由于锚固体周围土体颗粒间产生转动现象，形成滚动摩擦，消耗了部分能量，间接增强了土的承载能力。研究揭示了土层锚固体在拉拔荷载作用下的荷载传递特征，可为土层锚固体支护设计提供一定的理论参考。

  2025年03期 v.42;No.211 231-239+264页 [查看摘要][在线阅读][下载 1406K]
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• 双碳形式下供热系统能效提升及案例分析

  张季雨;谷亚军;张骐;宋建元;刘伟;吴志良;马坤茹;

  为了提升供热系统能效、实现碳减排目标、降低企业运营成本、提高能源利用效率，以河北省石家庄市某热力公司供热项目为案例，基于2019—2022年连续3个采暖期的运行数据，通过能耗指标计算与水力模型分析，诊断系统能效低下的关键原因，并给出具体能效改造提升建议。结果表明：该项目存在年均能耗超标、二次网水力失衡、板换效率不足、一次网回水加压泵选型过大及建筑围护结构保温不完善等典型问题；经理论计算对一次网回水加压泵改造可实现71.9%的节能率，加装物联网平衡阀或拆分大型换热站可有效改善水力失调问题，优化水质管理与板换运行参数可提升换热效率，加强建筑围护结构保温措施能显著降低传热系数以降低热损失。该研究通过多维度综合分析为供热系统节能改造提供了系统性解决方案，不仅揭示了行业普遍存在的技术短板，更为热力企业实施节能降耗、推动可持续发展提供了理论依据与实践路径。

  2025年03期 v.42;No.211 240-247页 [查看摘要][在线阅读][下载 1512K]
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• 轻量化U-net模型在钢筋直径测量中的应用研究

  张学辉;于站海;田学昭;安军海;刘新军;

  为了解决钢筋工程验收时传统人工检测效率低，检测过程中容易因人为因素导致的测量误差大，甚至误检漏检等问题，提出了一种基于改进轻量化U-net模型的钢筋直径测量方法。首先，采集大量钢筋图像并构建钢筋图像自制数据集，引入MobileNetV3 Block模块和坐标注意力(coordinate attention, CA)机制对经典U-net模型进行改进。然后，基于自制数据集对改进U-net模型进行训练，训练完成后，将测试图像导入模型进行分割实验和直径测量实验。结果表明：改进U-net模型在钢筋图像分割任务中的交并比(IoU)达到了0.979 5,模型大小仅为18.03 MB,直径测量实验的总平均误差为0.207 mm。改进模型在钢筋图像分割时表现出色，具有较高的检测精度和较低的计算成本，为钢筋图像分割提供了新的技术路径，在钢筋图像自动化处理和分析领域，具有一定的应用前景。

  2025年03期 v.42;No.211 248-257页 [查看摘要][在线阅读][下载 1723K]
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• 宽幅双索面双箱组合梁斜拉桥剪力滞效应研究

  曹思敏;李宏强;赵骏铭;贾庆霖;卫星;

  为了探究典型荷载工况下宽幅双索面双箱组合梁斜拉桥的剪力滞效应引起的纵桥向正应力非均匀分布特征，采用有限元方法分析了主梁的纵向正应力分布状态。首先，借助Midas Civil搭建全桥梁单元模型，以此为基础，利用Abaqus构建主梁跨中段与桥塔段的局部板壳有限元模型；其次，对上述模型施加恒载、车辆荷载和梁端力，设置5种典型荷载工况展开计算，得到主梁截面上的剪力滞系数分布图；最后，深入探讨横梁间距、斜拉索索距以及钢主梁顶板厚度，对剪力滞系数产生的影响。结果表明：桥塔处主梁截面的剪力滞系数通常高于跨中处；在桥面板上布置的均布载荷作用下，主梁截面在箱梁和小纵梁位置呈负剪力滞效应，而在主梁端部受到轴向压力或正弯矩作用下，箱梁和小纵梁位置处呈正剪力滞效应；当横梁间距从3 m增加到6 m时，主梁的剪力滞效应增强，最大剪力滞系数增大了11.72%;而斜拉索索距从8 m变化到12 m时，对剪力滞效应的影响有限；钢主梁顶板厚度从10 mm增加到34 mm时，最大剪力滞系数仅增大1.77%。研究探明了典型荷载工况下宽幅双箱组合梁剪力滞系数分布情况及其变化规律，可为此类梁截面的安全设计提供参考。

  2025年03期 v.42;No.211 258-264页 [查看摘要][在线阅读][下载 1450K]
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污染防治专栏

• 烟花爆竹对环境空气的影响及传输特征研究

  张璇;李嘉欣;柏志贤;王玮;

  为进一步改善石家庄市冬季空气质量，基于石家庄市大气复合污染及灰霾监测超级站监测数据，利用PMF模型对石家庄市2022—2024年春节期间PM_(2.5)的来源进行定量解析，探讨燃放烟花爆竹这一冬季突发事件对PM_(2.5)浓度的影响规律及传输特征。结果表明：1) 2024年春节烟花爆竹燃放期间PM_(2.5)峰值质量浓度可达603μg/m~3,除夕夜间至初一凌晨空气质量出现短时爆表，燃放期间典型指征物K、Cu、Ba、Mg~(2+)等的浓度均出现显著上升，同时Cl~-、SO_4~(2-)的浓度上升幅度显著；2) 2022—2024年春节期间(除夕至初二)烟花爆竹的贡献比例逐年升高，分别为9.9%、23.2%、38.3%;3)烟花爆竹在2023、2024年除夕夜间至正月初一夜间存在持续高强度燃放情况，2024年正月初四夜间至初五夜间、2024年正月十四夜间至十六夜间同时存在中等强度燃放情况；4) 2023年春节集中燃放时段受弱东北风/偏东风影响，2024年春节集中燃放时段受偏西风-东南风风场辐合影响，石家庄市PM_(2.5)浓度分布总体呈现东南县(市、区)高于西北县(市、区),西北向较强冷空气南压后污染物才得以清除。2023、2024年春节石家庄市空气质量受烟花爆竹燃放的影响均显著，且烟花爆竹对空气污染的贡献逐年增加，扩散条件较差时污染物难以清除。研究成果可为加强烟花爆竹管理、防治大气污染提供相关技术支撑。

  2025年03期 v.42;No.211 265-274+284页 [查看摘要][在线阅读][下载 2270K]
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• 基于土地利用变化的庆阳市碳排放效应分析

  李莺莺;盖艾鸿;赵鹏伟;李淼;郭瑞鹏;

  为了促进区域高效节能减排、加速低碳城市建设，基于庆阳市2005—2020年4期数据，采用土地利用动态变化分析、土地利用转移矩阵、碳排放动态变化分析、碳排放风险分析及灰色关联度分析等方法，剖析土地利用模式与碳排放效应时空演变及其内在关联。结果表明：庆阳市2005—2020年的土地利用结构由单一用途向多元化格局转变，其中耕地资源明显缩减，累计减少面积约2 752.52 km~2;净碳排放由2005年的3.6×10~6 t增至2015年的4.6×10~6 t,再由2015年的4.6×10~6 t降至2020年的4.3×10~6 t,呈现先增后减的趋势，碳源碳汇容量先扩后缩，但碳排放风险与碳足迹压力持续上升，碳足迹压力指数由2005年的3.08万t升至2020年的3.63万t,且市区碳排放量呈西北高、东部低分布；土地利用类型与碳排放量的平均关联度逐年变化，建设用地关联最显著，高达1.00,林地次之，为0.98。研究可为庆阳市碳排放管理与土地利用规划提供科学依据与创新视角。

  2025年03期 v.42;No.211 275-284页 [查看摘要][在线阅读][下载 1299K]
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研究与开发

• 基于风功率预测的电网风电接纳能力评估方法

  韩秀峰;佟金锴;陈卫东;车笛;赵翔宇;王亮;

  为了研究风功率预测的准确性对接纳区间确定的影响，进而提高电网调度的决策能力，结合长短期记忆(long short-term memory, LSTM)网络和注意力机制，提出了一种基于Attention-LSTM的风功率预测模型，并基于该预测模型进一步优化了电网风电接纳能力的评估方法。首先，利用风功率影响因素构建基于Attention-LSTM的风功率预测模型；其次，建立风电接纳能力评估模型；最后，使用Matlab进行仿真实验，对Attention-LSTM模型与传统模型的预测数据进行对比分析，并基于预测数据对电网风电接纳能力进行确定及评估。结果表明：Attention-LSTM模型预测数据的平均绝对误差为4.602 MW,在准确性上明显优于传统预测模型；风功率预测值与风电接纳区间预测值的相关性较高，提升风功率预测的准确性可以提高风电接纳区间上限的精确性。基于Attention-LSTM的风功率预测模型相较于传统预测模型精确度更高，在实际生产中能够保证电力系统稳定运行。

  2025年03期 v.42;No.211 285-294页 [查看摘要][在线阅读][下载 1445K]
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• 基于Fluent的卧式超细分级磨流场特性研究

  张琳琳;秦梦妍;赵季福;秦志英;

  为了明晰卧式超细分级磨的工作原理及内部流场分布，建立分级磨三维模型，并进行网格划分及独立性检验。基于Fluent模型模拟分级磨中流体的湍流特性，并选择欧拉-拉格朗日方法模拟空气连续相和颗粒离散相之间的气固两相流；以速度和压力为评价指标分析内部流场的相互作用。结果表明：在磨盘的高速旋转作用下，粉碎腔Z=-100 mm平面上的速度和压力由内向外呈梯形分布，且沿磨盘周向呈交变特性，磨盘和齿形磨壁之间速度最大，高达11 m/s,叶片运动前方压力最大，最大为4 200 Pa;工作腔Z=150 mm平面上的扬析流场和分级流场相互作用，2个流场交界处两侧速度较小，降低到5 m/s左右，压力增加到4 000 Pa;粉碎区域和分级区域通过扬析区域实现动态流场耦合，有效分离粉碎后的颗粒，提升了工作效率。研究通过多尺度流场耦合分析揭示了分级磨内部流场的交变特性和动态耦合机制，研究结果对分级磨的结构参数优化和能量效率提升具有重要的工程指导价值，可为同类型粉体装备的流场调控与性能改进提供理论参考。

  2025年03期 v.42;No.211 295-302页 [查看摘要][在线阅读][下载 2095K]
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• 2025年度《河北工业科技》特色栏目重点选题及征稿启事

  本刊编辑部;

  <正>《河北工业科技》是由河北科技大学主办的综合性技术类期刊,双月刊,单月月末出版。现为中国科技核心期刊、中国高校优秀科技期刊、河北省优秀科技期刊,“2025北方精品期刊展”入展优秀期刊。本刊加入的中外数据库主要包括:中国科技核心期刊(中国科技论文统计源期刊)、中国知网(中国学术期刊网络出版总库)、中文科技期刊数据库(维普)、万方数据库、科学引文数据库(SCD)、RCCSE中国学术期刊评价数据库、长江文库、新华网-学术中国、美国化学文摘社(CAS)数据库、美国《剑桥科学文摘》(CSA)、美国《乌利希期刊指南(网络版)》(Ulrichsweb)、英国《科学文摘》(INSPEC)、俄罗斯《文摘杂志》(AJ)、《日本科学技术振兴机构(中国数据库)》(JSTChina)等。

  2025年03期 v.42;No.211 202+303页 [查看摘要][在线阅读][下载 1220K]
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