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基于双层长短期记忆网络模型的隧道火灾热释放速率预测
1
作者 张玉春 崔贡酉生 +3 位作者 刘欣怡 陶浩文 李涛 徐匆匆 《安全与环境学报》 北大核心 2026年第2期568-575,共8页
在隧道火灾应急救援中,迅速准确地掌握火场环境状况至关重要。提出一种动态预测隧道火灾热释放速率(Heat Release Rate,HRR)的双层长短期记忆(Long Short-Term Memory,LSTM)网络模型,该模型基于LSTM架构,通过输入烟气成分、温度及流速... 在隧道火灾应急救援中,迅速准确地掌握火场环境状况至关重要。提出一种动态预测隧道火灾热释放速率(Heat Release Rate,HRR)的双层长短期记忆(Long Short-Term Memory,LSTM)网络模型,该模型基于LSTM架构,通过输入烟气成分、温度及流速等关键参数,实现HRR的实时准确预测。通过试验获取不同纵向风速、火源尺寸和点火位置下的木垛火HRR数据;建立双层LSTM模型,利用隧道火灾中的烟气参数时序数据进行训练,最终实现多种火灾场景下HRR的快速预测。结果表明,该模型在多样化测试场景下表现优异的泛化能力,能够有效捕捉HRR变化趋势和峰值特征,决定系数平均值达0.88,平均绝对误差平均值为4.720 kW,均方根误差平均值为6.744 kW。双层LSTM模型对于数据集之外的扩展风速(1.7 m/s、2.2 m/s)及火源材料(木垛/聚乙烯塑料组合)下的工况均有较好的预测效果。 展开更多
关键词 安全工程 隧道火灾 烟气特性参数 双层长短期记忆网络 热释放速率 态势评估
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融合模糊DEMATEL-ISM-BN的城市燃气管网安全运行影响因素分析
2
作者 汪宙峰 何宸锐 +2 位作者 邓斯尹 谢凯宇 刘威 《安全与环境工程》 北大核心 2026年第2期142-153,166,共13页
随着我国城市化进程加速推进,城市燃气管网规模持续扩张,系统复杂性显著提升,燃气管网安全运行面临严峻挑战。为探究城市燃气管网安全运行影响因素间的相互作用关系及影响机理,结合文献调研与典型事故案例,构建了包含18项指标的城市燃... 随着我国城市化进程加速推进,城市燃气管网规模持续扩张,系统复杂性显著提升,燃气管网安全运行面临严峻挑战。为探究城市燃气管网安全运行影响因素间的相互作用关系及影响机理,结合文献调研与典型事故案例,构建了包含18项指标的城市燃气管道安全运行影响因素指标体系,提出了融合模糊决策实验室分析法(decision making trial and evaluation laboratory, DEMATEL)、解释结构模型(interpretive structural modeling, ISM)和贝叶斯网络(Bayesian network, BN)的综合评估模型。该模型基于模糊DEMATEL构建影响因素间的因果图,量化因素间的关联;基于ISM模型实现风险系统的层级解构,揭示风险传导路径;基于GeNie软件平台建立BN模型,实现风险概率的评估与溯源。结果表明:在所构建的指标体系中,防腐层检测周期、阴极保护、地面沉降及服役年限等因素的风险敏感性最高;BN逆向推理揭示最大致因链为“阴极保护失效→检测周期不当→管网运行风险发生”,凸显腐蚀防控关键作用;敏感性分析表明接口质量、设计人员水平等微小扰动可引发显著的风险变化。通过典型事故案例验证发现,该模型具有良好的可靠性与工程适用性,可为燃气管网安全运行风险防控提供理论支撑。 展开更多
关键词 燃气管网 模糊DEMATEL-ISM-BN 解释结构模型(ISM) 贝叶斯网络
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大型露天矿坑综合储能路径及关键技术问题
3
作者 贾海梁 王宁宁 +5 位作者 吴云 孙强 蔚立元 王超 肖康勇 曹容哲 《安全与环境工程》 北大核心 2026年第2期21-40,共20页
露天矿山开采形成的废弃矿坑不仅加剧有限土地资源紧缺,更诱发一系列生态环境问题。随着我国能源战略的深入推进,能源结构转型催生了对大规模储能储备的需求,亟待探索矿坑资源化利用与储能储备技术的协同路径。首先,分析了我国矿坑资源... 露天矿山开采形成的废弃矿坑不仅加剧有限土地资源紧缺,更诱发一系列生态环境问题。随着我国能源战略的深入推进,能源结构转型催生了对大规模储能储备的需求,亟待探索矿坑资源化利用与储能储备技术的协同路径。首先,分析了我国矿坑资源化利用和储能技术的发展现状,并评估了大型露天矿坑的储能条件和应用潜力。随后,总结并提出了4种大型露天矿坑储能储备系统:抽水蓄能系统、重力储能系统、光伏光热储能系统和油气储备系统,并阐述了各系统的理念及技术路径。最后,从系统效益、经济效益、生态效益等方面对4种系统进行了综合评估,初步构建了大型露天矿坑综合储能系统比选评估体系,并系统分析了相关关键技术问题。该研究为我国实现矿坑综合治理与能源转型的协同推进提供了理论依据和工程范式。 展开更多
关键词 露天矿坑 储能路径 抽水蓄能系统 重力储能系统 光伏光热储能系统 油气储备系统
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一种基于ROS的森林草原风力灭火机器人系统研究
4
作者 任长清 赵鑫 +1 位作者 杨春梅 刘林 《消防科学与技术》 北大核心 2026年第3期90-99,共10页
针对森林草原地表火灾燃烧迅速、范围广泛,以及在复杂环境下灭火机器人导航与火源定位的难题,设计了一种基于机器人操作系统(ROS)的森林草原风力灭火机器人系统。系统硬件部分由履带式机器人底盘、风机系统、风筒控制机构以及组合惯导... 针对森林草原地表火灾燃烧迅速、范围广泛,以及在复杂环境下灭火机器人导航与火源定位的难题,设计了一种基于机器人操作系统(ROS)的森林草原风力灭火机器人系统。系统硬件部分由履带式机器人底盘、风机系统、风筒控制机构以及组合惯导、摄像头和激光雷达等多种传感器构成,采用GPS卫星定位信息与AMCL算法融合实现机器人的定位。提出一种基于模糊逻辑的动态加权A^(*)算法,通过障碍物密度与分布离散度的模糊推理生成环境复杂度指标,在25%障碍密度的30×30栅格地图仿真试验中,与传统A^(*)算法相比,搜索节点数下降约82.1%,规划时间缩短约52.8%,总代价降低约1.8%;在45%障碍密度的30×30栅格地图仿真试验中,与传统A^(*)算法相比,搜索节点数减少约24.4%,总代价下降约3.4%,规划时间减少约22.3%。相较于其他算法,在DWA评价函数中引入动态障碍物影响因子能够在保证安全性的前提下,在更短时间内准确到达目标点;建立火焰高度反馈的风筒角度控制策略,能够精准定位火源并调整风筒角度进行灭火。结果表明,该系统能够在复杂林地环境中实现自主避障与目标定位,能够满足森林草原复杂环境下的实际灭火需求。 展开更多
关键词 机器人操作系统 风力灭火机器人 A^(*)算法 DWA算法 路径规划
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紧急放电对锂电池热失控传播的阻断效果研究
5
作者 路长 王迪 +4 位作者 胡冰瑶 陈梦宇 王健 潘荣锟 邵翔宇 《安全与环境学报》 北大核心 2026年第1期182-190,共9页
为探究紧急放电对锂离子电池热失控传播的阻断效果,采用不同放电方式和放电电流对电池进行紧急放电,并对热失控传播行为、电压、温度、时间等进行分析。结果表明,紧急放电通过减少电池荷电状态从而减少电池产热量并提高热失控触发阈值... 为探究紧急放电对锂离子电池热失控传播的阻断效果,采用不同放电方式和放电电流对电池进行紧急放电,并对热失控传播行为、电压、温度、时间等进行分析。结果表明,紧急放电通过减少电池荷电状态从而减少电池产热量并提高热失控触发阈值。随着放电电流增大,电池荷电状态和电池表面最高温度均有不同程度的降低,最低可分别降至12%和98.72℃。当荷电状态降至72%以下时,热失控特征由射流火焰转为烟气,且烟气随放电电流的增大而逐渐减少;当电池表面最高温度低于热失控最低触发阈值155.09℃时,该电池不会发生热失控。25 A时电池1、2、3和4放电、30 A时电池2和3放电、15 A时电池3放电,热失控传播均被成功阻断。通过增大放电电流或者延长放电时间,将单个电池的荷电状态降至21%及以下,可有效阻止热失控传播。 展开更多
关键词 安全工程 锂离子电池 热失控传播 紧急放电 阻断效果
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全氟己酮微乳液耦合CO_(2)抑制锂离子电池热失控
6
作者 裴蓓 李瑞 +4 位作者 周磊 郝治斌 潘荣锟 张文龙 阚强 《化工进展》 北大核心 2026年第3期1686-1699,共14页
锂离子电池(LIB)火灾发展进程快、火场温度高、有爆炸风险且产生大量有毒气体,研究环保高效的锂电池灭火剂对保障电化学储能设施安全运行有重要意义。本文通过用氟碳表面活性剂全氟壬烯氧基苯磺酸钠和助表面活性剂无水乙醇将全氟己酮进... 锂离子电池(LIB)火灾发展进程快、火场温度高、有爆炸风险且产生大量有毒气体,研究环保高效的锂电池灭火剂对保障电化学储能设施安全运行有重要意义。本文通过用氟碳表面活性剂全氟壬烯氧基苯磺酸钠和助表面活性剂无水乙醇将全氟己酮进行乳化,使其被水相包裹,配制出水包油型全氟己酮微乳液。研究结果表明:三种比例的微乳液对电池热失控抑制效果优异,使电池底面峰值温度降低20.6%~26.5%,侧面峰值温度降低16.0%~19.3%,安全阀峰值温度下降9.6%~19.6%,火焰峰值温度降低9.4%~27.0%,烟气中最高体积分数CO下降27.4%~39.6%,SO_(2)下降34.1%~56.7%,HF下降29.1%~47.3%,烟气毒性明显降低,火场环境有所改善。水包油型全氟己酮微乳液耦合CO_(2)通过惰性稀释、蒸发吸热、泡沫覆盖持续冷却和抑制燃烧链式反应,物理与化学协同作用对锂电池火灾产生了良好的抑制效果。本文研究结果可为清洁高效锂离子电池火灾的灭火剂研发提供新思路。 展开更多
关键词 锂离子电池热失控 全氟己酮微乳液 二氧化碳 表面活性剂 协同灭火
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基于改进EfficientNetV2的铝液泄漏声音识别与预警机制
7
作者 梁艳辉 温承杰 +2 位作者 闫军威 周璇 张洪涛 《华南理工大学学报(自然科学版)》 北大核心 2026年第2期38-51,共14页
铝液泄漏是导致铝加工深井铸造爆炸事故的直接原因。为解决实际工程中铝液泄漏判断方法滞后性强、准确率低和监测范围受限等问题,该文提出了基于改进EfficientNetV2的铝液泄漏声音识别方法。该方法通过声音特征判断铝液泄漏,以扩大监测... 铝液泄漏是导致铝加工深井铸造爆炸事故的直接原因。为解决实际工程中铝液泄漏判断方法滞后性强、准确率低和监测范围受限等问题,该文提出了基于改进EfficientNetV2的铝液泄漏声音识别方法。该方法通过声音特征判断铝液泄漏,以扩大监测范围;同时通过优化堆叠因子、引入高效通道注意力机制改进EfficientNetV2结构,以进一步提升识别速率与准确率。首先,利用拾音器采集不同场景下的声音数据,构建包含7类声音场景的声音数据库;然后,从声音信号中提取对数梅尔语谱图作为特征集,输入到改进的EfficientNetV2模型进行训练与验证,最终得到铝液泄漏声音识别模型。实验结果表明:改进的EfficientNetV2识别准确率达95.48%;与原始EfficientNetV2、ResNet、 RegNet及DenseNet相比,改进模型的浮点运算次数分别为上述模型的12.34%、8.64%、11.14%和10.80%,参数量分别为上述模型的11.37%、9.55%、15.95%和17.24%,CPU环境下每秒处理图像帧数分别为上述模型的6.53倍、6.14倍、4.41倍和8.00倍,说明改进的EfficientNetV2具有快速准确的识别性能。此外,基于该文提出的铝液泄漏声音识别方法,构建了铝液泄漏风险预警机制,并将该机制应用于铸造单元的实时风险监测。实践结果验证了所提识别方法与预警机制的有效性,可为铝加工深井铸造爆炸事故的预防提供技术参考。 展开更多
关键词 铝加工深井铸造 铝液泄漏 声音识别 风险预警 改进的EfficientNetV2 对数梅尔语谱图
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改进型金字塔解析网络在矿区浮石识别中的应用研究
8
作者 郭梨 吴昊 +2 位作者 顾清华 黄智奇 李照康 《安全与环境学报》 北大核心 2026年第4期1307-1315,共9页
为解决露天矿区复杂环境下浮石识别与特征提取的技术难题,提出了一种基于动态卷积改进型金字塔解析网络模型的浮石检测与三维重建方法。针对浮石区域分布复杂、小目标特征难以捕获的问题,优化金字塔解析网络模型,引入动态卷积和通道注... 为解决露天矿区复杂环境下浮石识别与特征提取的技术难题,提出了一种基于动态卷积改进型金字塔解析网络模型的浮石检测与三维重建方法。针对浮石区域分布复杂、小目标特征难以捕获的问题,优化金字塔解析网络模型,引入动态卷积和通道注意力机制,增强特征提取能力和分割精度;结合ZED双目相机获取的深度图,与分割结果生成三维点云模型,通过凸包算法实现浮石几何特征和体积的精准测量。在自制浮石数据集上的试验表明,改进模型的mIoU达到81.94%,比原始模型提升5.49百分点;mDice和mPA分别提升至90.90%和89.98%;体积、质量、形状因子和初始高度识别的平均准确率分别达到87.65%、85.55%、82.38%和96.15%。研究表明,改进的金字塔解析网络模型在复杂矿区环境中展现出卓越的浮石检测与几何信息提取能力,为矿区浮石清理与安全评估提供了可靠的技术支持。 展开更多
关键词 安全工程 深度学习 金字塔解析网络 浮石检测 三维重建
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基于模糊贝叶斯网络的液氢储罐风险评价
9
作者 邱滔 王先东 +1 位作者 吕新宇 邢志祥 《现代化工》 北大核心 2026年第1期233-238,共6页
基于蝴蝶结模型(bow-tie, BT)的模糊贝叶斯网络(fuzzy bayesian network, FBN)分析方法,旨在建立液氢储罐泄漏定量风险评估模型。该方法通过BT模型确定液氢储罐泄漏发生的演变机制和关键风险因素,重点从储罐超压、材料失效、外部冲击等... 基于蝴蝶结模型(bow-tie, BT)的模糊贝叶斯网络(fuzzy bayesian network, FBN)分析方法,旨在建立液氢储罐泄漏定量风险评估模型。该方法通过BT模型确定液氢储罐泄漏发生的演变机制和关键风险因素,重点从储罐超压、材料失效、外部冲击等方面分析,并结合BN模型进行风险量化。最后利用GeNIe软件风险诊断技术,确定了泄漏的主要风险因素,为液氢储罐的事故预防和管理提供了科学意见。 展开更多
关键词 液氢 模糊理论 GeNIe分析 贝叶斯网络
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初始温度可控的液体燃料火灾教学实验平台设计及应用
10
作者 李聪 许文博 +3 位作者 符佳慧 牛力婷 吴建松 杨锐 《实验室研究与探索》 北大核心 2026年第3期44-49,69,共7页
为满足消防专业教学实验需求,设计了初始温度可控的液体燃料火灾实验平台,并以正庚烷为燃料,开展了不同初始温度下的油池火教学实验。该实验平台主要包括双层燃烧器、温度控制系统及数据采集系统,可模拟不同初始温度下的液体燃料池火事... 为满足消防专业教学实验需求,设计了初始温度可控的液体燃料火灾实验平台,并以正庚烷为燃料,开展了不同初始温度下的油池火教学实验。该实验平台主要包括双层燃烧器、温度控制系统及数据采集系统,可模拟不同初始温度下的液体燃料池火事故场景,同时采集油池火燃烧过程中的持续时间、质量损失速率、火焰高度及火羽流温度等燃烧特性数据。实验结果表明:初始温度与油池火燃烧持续时间呈显著负相关,与质量损失速率、火焰高度及火羽流温度呈显著正相关。通过该实验平台的搭建与教学应用,学生可直观理解初始温度对液体燃料火灾的影响,加深对油池火燃烧机理的认知,同时进一步提高实验动手能力,培养科研兴趣与创新意识。 展开更多
关键词 初始温度 液体燃料火灾 实验平台 教学实验
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结合STPA和Bow-tie-LOPA的站场安全仪表系统完整性评估研究
11
作者 王金江 叶文聪 +1 位作者 魏振强 张来斌 《安全与环境学报》 北大核心 2026年第2期506-516,共11页
为评估复杂场景下原油集输站场安全仪表系统(Safety Instrumented System,SIS)的安全完整性等级(Safety Integrity Level,SIL),提出基于系统理论过程分析(System Theoretic Process Analysis,STPA)和蝴蝶结(Bow-tie)模型-保护层分析(Lay... 为评估复杂场景下原油集输站场安全仪表系统(Safety Instrumented System,SIS)的安全完整性等级(Safety Integrity Level,SIL),提出基于系统理论过程分析(System Theoretic Process Analysis,STPA)和蝴蝶结(Bow-tie)模型-保护层分析(Layer of Protection Analysis,LOPA)的SIL评估方法。首先应用STPA对站场进行系统化危害辨识,其次根据STPA元素与Bow-tie模型的映射关系,构建Bow-tie-LOPA保护层评估模型,量化风险降低因子(Risk Reduction Factor,RRF)并确定目标SIL等级,最后采用马尔可夫模型验证联锁回路的完整性。以某站场储罐液位连锁系统为例进行案例分析,得出在储罐溢流场景下,财产损失和环境破坏后果RRF最大(28),液位高高联锁为SIL1,回路整体失效概率为4.95×10^(-3),满足完整性等级要求;浮盘落底场景RRF为4.4,液位低低联锁无完整性等级要求。将所提方法与传统方法比较,评估结果等级一致,但分析过程更加全面、可视化程度更高,分析结果减少了8.89%的误差。 展开更多
关键词 安全工程 原油集输站场 安全完整性等级评估 系统理论过程分析 蝴蝶结模型 保护层分析
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面向高层建筑电气火灾的风险预测预警方法
12
作者 彭曙蓉 李元书 +3 位作者 黄浩宇 唐程 王娜 苏盛 《安全与环境学报》 北大核心 2026年第2期576-583,共8页
针对高层建筑电气系统因运况复杂多变导致的火灾预警难题,提出了一种融合长短期记忆(Long Short-Term Memory,LSTM)网络与Kolmogorov-Arnold网络(Kolmogorov-Arnold Network,KAN)的电气火灾风险预警方法。通过分析正常工况下电气线路负... 针对高层建筑电气系统因运况复杂多变导致的火灾预警难题,提出了一种融合长短期记忆(Long Short-Term Memory,LSTM)网络与Kolmogorov-Arnold网络(Kolmogorov-Arnold Network,KAN)的电气火灾风险预警方法。通过分析正常工况下电气线路负荷电流与环境温度变化规律,构建LSTM-KAN温度预测模型,计算预测值与实测值残差,并利用高斯核密度函数拟合残差值的概率分布确定预警阈值,最终采用异常情况下的数据进行验证。试验结果表明,与LSTM、双向长短期记忆(Bidirectional Long Short-Term Memory,BiLSTM)网络模型和单维温度输入的LSTM-KAN模型相比,该模型温度预测平均绝对误差降低至0.836℃,均方根误差为1.014℃,预测精度显著提升,且未出现误报情况,实现了电气火灾风险的有效预警。 展开更多
关键词 安全工程 电气火灾 风险预警 高层建筑 长短期记忆网络 Kolmogorov-Arnold网络
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基于GA-BP神经网络的露天矿山排土场边坡失稳预测
13
作者 谢尊贤 马浩浩 +1 位作者 江松 武潇云 《中国安全科学学报》 北大核心 2026年第3期81-88,共8页
为提高矿山排土场边坡失稳预测的准确性与可靠性,构建一种基于改进遗传算法(GA)优化反向传播(BP)神经网络的露天矿山排土场边坡失稳预测模型。利用GA全局优化BP神经网络的权值和阈值,并引入Levenberg-Marquardt(LM)算法以提升网络收敛效... 为提高矿山排土场边坡失稳预测的准确性与可靠性,构建一种基于改进遗传算法(GA)优化反向传播(BP)神经网络的露天矿山排土场边坡失稳预测模型。利用GA全局优化BP神经网络的权值和阈值,并引入Levenberg-Marquardt(LM)算法以提升网络收敛效率;选取台阶坡面角、岩土内应力、台阶高度、地表位移、孔隙水压力等10个关键指标作为输入,以边坡安全系数为输出,并通过150组矿山案例数据进行模型训练与验证。结果表明:相较于传统BP模型,GA-BP模型的均方误差(MSE)、平均绝对误差(MAE)和平均绝对百分比误差(MAPE)分别降低46.9%、25.4%和5.38%,预测值更贴近安全系数阈值(F_(s)=1.2),预测灵敏度和稳定性显著提升。皮尔森相关性分析进一步显示,地表位移与内部位移(0.98)、孔隙水压力与降雨量(0.75)呈强相关性,验证了输入指标的合理性。 展开更多
关键词 遗传算法(GA) 反向传播(BP)神经网络 露天矿山 排土场 边坡失稳预测 安全系数
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数字孪生驱动的立井井筒结构性能在线监测
14
作者 贾晓芬 赵玉晨 +2 位作者 赵佰亭 胡锐 梁镇洹 《中国安全科学学报》 北大核心 2026年第2期66-76,共11页
为解决当前煤矿工作面智能化程度低、井筒结构性能监测研究较少的问题,提出基于数字孪生的立井井筒结构性能监测方法。首先,根据井筒的运行机制和性能监测的需求,提出立井井筒的数字孪生五维框架;其次,通过虚实映射技术结合网格降维的... 为解决当前煤矿工作面智能化程度低、井筒结构性能监测研究较少的问题,提出基于数字孪生的立井井筒结构性能监测方法。首先,根据井筒的运行机制和性能监测的需求,提出立井井筒的数字孪生五维框架;其次,通过虚实映射技术结合网格降维的有限元代理模型建立井筒的数字孪生体;然后,借助人工神经网络技术在线预测立井井筒应力,其中,预测数据是立井井筒运行过程中通过井筒有限元预测模型实时预测的井筒结构性能数据;最后,立井井筒有限元预测模型采用径向基函数(RBF)代理模型,并采用Unity3D虚拟引擎搭建平台,集成上述功能,实现立井井筒结构性能在线预测。结果表明:在井筒运行过程中,通过模拟120组不同工况的应力和应变,预测值和模拟值的平均决定系数为0.9955,预测应变与模拟应变有较高的相关性,验证了立井井筒数字孪生框架的可行性。 展开更多
关键词 数字孪生 立井井筒 结构性能监测 网格降维 代理模型 径向基函数(RBF)
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基于BN-BRANN的原油管道泄漏爆炸风险演化及防控研究
15
作者 张新梅 刘晓爽 +2 位作者 邱德华 张傲 陈晨 《中国安全生产科学技术》 北大核心 2026年第3期147-155,共9页
为定量刻画长输原油管道泄漏爆炸风险非线性及多因素耦合的动态演化路径,提出1种融合贝叶斯网络(BN)与贝叶斯正则化人工神经网络(BRANN)的风险演化分析方法。通过风险因素及事故致因机理分析构建基于BN的事故演化模型,以此为基础建立以... 为定量刻画长输原油管道泄漏爆炸风险非线性及多因素耦合的动态演化路径,提出1种融合贝叶斯网络(BN)与贝叶斯正则化人工神经网络(BRANN)的风险演化分析方法。通过风险因素及事故致因机理分析构建基于BN的事故演化模型,以此为基础建立以风险因素概率为输入的BRANN预测模型。结合敏感性分析与网络权重解析,从单因素与多因素耦合双维度评估风险因素重要性,识别事故升级的关键控制节点及风险演化链;从屏障理论及纵深防御视角,构建基于系统风险演化链的层级化风险防控框架,并将其应用于山东省青岛市“11·22”中石化东黄输油管道泄漏爆炸特别重大事故中。研究结果表明:BN-BRANN模型识别出的关键风险传播路径与事故调查报告的相关结论具有良好的吻合度。研究结果可为管道本质安全水平提升提供系统性参考方案。 展开更多
关键词 长输原油管道 泄漏爆炸 贝叶斯网络 贝叶斯正则化人工神经网络 风险传播路径 层级防控
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基于火灾烟流演化的矿井防火分区划分与联动调控系统研究
16
作者 王凯 卢锋 +4 位作者 王纪硕 马砺 张嘉勇 王建华 师嘉毅 《煤炭学报》 北大核心 2026年第2期1404-1422,共19页
针对矿井火灾烟流不可控蔓延易导致重大事故,现场应急调控难度大缺乏联动排烟系统的问题,基于火灾烟流演化规律确定了传感器布设位置,提出了灾变烟流调控的原则方法、控风目标和求解模型。以转龙湾煤矿运输巷为例建立模型,模拟分析了火... 针对矿井火灾烟流不可控蔓延易导致重大事故,现场应急调控难度大缺乏联动排烟系统的问题,基于火灾烟流演化规律确定了传感器布设位置,提出了灾变烟流调控的原则方法、控风目标和求解模型。以转龙湾煤矿运输巷为例建立模型,模拟分析了火灾蔓延、烟气运移、CO与温度场分布等规律,确定了传感器布设最佳位置,并以转龙湾煤矿通风系统建立火灾烟流应急联动调控模型,使用短路排烟法模拟研究了一水平Ⅱ-3煤运输巷与西部巷道有无控风措施的火灾烟流演化规律,探讨了不同火源位置的风烟流演化特征及联动控风排烟方法,提出了矿井大防火分区与小防火分区结合的划分策略,开展了不同防火分区模式下火灾烟气演化模拟并对比控风排烟效果,揭示了矿井复杂通风网络火灾风烟流的联动调控机制。结果表明:风速对烟气运移影响较大,风速在2.0~2.5 m/s时,烟流逆退消失,风速大于2.5 m/s,高温烟气不再逆流,火灾初期巷道顶部出现高温区,依风速在巷道顶部多区域布置传感器;一水平运输巷后部起火,烟流180 s后将蔓延至一水平尾部与232采区,控制烟流时70 s时烟气被导入回风巷,西部巷道中后部起火,1500 s时整个采区被高温烟气侵袭,控制烟流时烟气被导入西部回风巷;将转龙湾矿井划分为了4个大防火分区和9个小防火分区,开展了灾变时期网络解算,证明划分的防火分区可有效控制火灾烟流且满足关键巷道的用风需求。基于传感器精确感知、研发了矿井火灾烟流智能应急联动控制系统,集成了备用电源和压风动力,保障了灾变停电、压风动力破坏条件下风门(风窗)的自动控制,实现了巷网风烟流联动控制,为井下人员逃生和灾情的应急处置创造了安全条件。 展开更多
关键词 矿井火灾 烟流演化 防火分区 联动控制 网络解算
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基于MTAM-LSTM的采煤工作面支架载荷预测方法
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作者 张杰 杨科 范超尘 《中国安全科学学报》 北大核心 2026年第3期144-152,共9页
为有效预测液压支架载荷、评估支架运行状态,提出一种基于多尺度卷积时间注意力模块(MTAM)-长短时记忆(LSTM)神经网络的液压支架载荷预测模型。首先,采用自适应噪声完备集合经验模态分解(CEEMDAN)算法分解支架载荷数据获取本征模态分量... 为有效预测液压支架载荷、评估支架运行状态,提出一种基于多尺度卷积时间注意力模块(MTAM)-长短时记忆(LSTM)神经网络的液压支架载荷预测模型。首先,采用自适应噪声完备集合经验模态分解(CEEMDAN)算法分解支架载荷数据获取本征模态分量,基于K-L散度准则剔除本征模态分量中的冗余分量形成支架载荷预测输入序列;其次,建立MTAM捕捉支架载荷变化特征,静态注意力生成数据特征信息的注意力权重,动态注意力优化不同序列特征的关注度,并引入残差学习保持特征信号的完整性;然后,利用LSTM构建特征信息与支架载荷之间的深层依赖关系,实现支架载荷数据的超前预测;最后,选取陕西某冲击地压矿井402102工作面液压支架载荷数据进行实证分析,对比不同模型均方根误差、决定系数和平均绝对误差3种评价指标,结果表明:MTAMLSTM模型的均方根误差(RMSE)和平均绝对误差(MAE)均明显小于对比模型,RMSE整体降低0.16~0.45,MAE降低0.16~0.45,不同场景下决定系数R^(2)达到0.91,验证了MTAM-LSTM的预测准确率和模型泛化能力。 展开更多
关键词 多尺度卷积时间注意力模块(MTAM) 长短时记忆神经网络(LSTM) 采煤工作面 载荷预测 液压支架 泛化能力
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基于VMD-BiLSTM分解组合的巷道风速预测研究
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作者 马恒 张世龙 高科 《安全与环境学报》 北大核心 2026年第4期1416-1428,共13页
巷道风速的精准预测对通风安全与灾害防控至关重要。针对巷道风速序列的非线性、非平稳性及噪声干扰问题,提出了一种基于变分模态分解(Variational Mode Decomposition, VMD)与双向长短期记忆(Bidirectional Long Short-Term Memory, Bi... 巷道风速的精准预测对通风安全与灾害防控至关重要。针对巷道风速序列的非线性、非平稳性及噪声干扰问题,提出了一种基于变分模态分解(Variational Mode Decomposition, VMD)与双向长短期记忆(Bidirectional Long Short-Term Memory, BiLSTM)网络组合的风速预测模型(VMD-BiLSTM)。首先,利用VMD将原始风速序列分解为12个相对平稳的模态分量——本征模态函数(Intrinsic Mode Functions, IMFs),以降低序列复杂度并抑制噪声影响;其次,采用BiLSTM网络对各分量分别建模,通过双向结构充分挖掘风速数据的时序特征;最后,叠加各分量预测结果得到最终风速预测值。以寺河二号井煤矿风速监测数据为例,结合温度、瓦斯体积分数及回采状态特征进行建模。结果表明:VMD-BiLSTM预测精度最高,决定系数R2为92.1%,相比传统LSTM、BiLSTM和门控循环单元(Gated Recurrent Unit, GRU)模型显著提升;模态消融试验进一步证明了残差分量对预测精度的重要性。研究为矿井巷道风速的精准预测提供了可靠方法,对矿井通风安全状态评估具有一定价值。 展开更多
关键词 安全工程 风速预测 变分模态分解 双向长短期记忆网络 时序分析
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采动煤体渗透率演化及原位电阻率响应规律研究
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作者 彭伟 朱晓乐 +2 位作者 赵洋 叶梦琴 于赛宇 《煤炭工程》 北大核心 2026年第2期136-144,共9页
为揭示复杂采动条件下煤体变形、渗流及电性响应的协同演化机制,采用高温高压三轴渗流试验系统,设计了轴压加载与围压卸载速率比值(简称加卸比)分别为2.5∶2、3∶2、3.5∶2的三种采动应力路径,探究三种路径下烟煤与无烟煤的变形、渗透... 为揭示复杂采动条件下煤体变形、渗流及电性响应的协同演化机制,采用高温高压三轴渗流试验系统,设计了轴压加载与围压卸载速率比值(简称加卸比)分别为2.5∶2、3∶2、3.5∶2的三种采动应力路径,探究三种路径下烟煤与无烟煤的变形、渗透率及电阻率动态演化规律。结果表明:①加卸比对煤体有效应力分布及裂隙扩展行为具有显著影响。烟煤因层状结构与开放孔隙特征,在低围压阶段应变增量达41.32%~52.08%,且应变峰值随加卸比增大而升高;无烟煤因高煤化程度的致密结构,在临界应力后脆性断裂被激活,应变突增速率较烟煤提升16.24%,呈现非线性变形响应。②无烟煤渗透率对采动扰动敏感度更高,在高加卸比路径(3.5∶2)下,渗透率增幅达7.4倍,显著高于烟煤的增幅,表明高加卸比通过加剧裂隙扩展与贯通,可显著改善无烟煤的渗流能力。③电阻率演化可敏感反映煤体损伤累积过程,两种煤样的电阻率在采动条件下均呈指数型演化趋势。其中,无烟煤破坏时电阻率突增幅度达510%,远超烟煤的113%,揭示了其脆性储能特性导致裂隙贯通能量突释的机制;而烟煤电阻率变化受孔隙连通性主导,在加卸比3∶2路径下增幅达110%,验证了其作为灾害前兆信息的有效性。研究结果揭示了采动条件下应力演化与煤种差异对煤体渗流-电性的协同作用机制,为矿井动力灾害预警、瓦斯抽采及煤层气开发提供了理论依据。 展开更多
关键词 采动应力 渗流特性 电阻率响应 应力加卸载 动力灾害预警
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开敞空间内甲醇蒸发特性研究
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作者 刘振翼 孙浩轩 +3 位作者 吴俊婕 马建博 李明智 刘旗旗 《安全与环境学报》 北大核心 2026年第2期458-467,共10页
作为典型的挥发性有机液体,甲醇泄漏后的蒸发过程是影响可燃气云生成的关键环节。通过自主设计的甲醇蒸发特性试验平台获得了甲醇液池蒸发的时空演化特征,并阐释了液池直径(0.5 m、1.0 m、1.5 m、2.0 m)、地面温度(30~60℃)对开敞空间... 作为典型的挥发性有机液体,甲醇泄漏后的蒸发过程是影响可燃气云生成的关键环节。通过自主设计的甲醇蒸发特性试验平台获得了甲醇液池蒸发的时空演化特征,并阐释了液池直径(0.5 m、1.0 m、1.5 m、2.0 m)、地面温度(30~60℃)对开敞空间甲醇蒸发特性的影响机制。结果表明,甲醇的蒸发速率随液池直径增大而增加,然而蒸发过程受饱和蒸气压制约,甲醇气云体积分数随时间呈现先快速上升后逐渐趋缓的变化趋势,所有工况在约2000 s后达到动态平衡。相较于液池直径,地面温度对甲醇蒸发过程的影响更为显著,这与温度升高导致的甲醇饱和蒸气压上升、液体分子动能增强有关。同时,基于甲醇平均蒸发速率修正了经典Mackay-Matsugu蒸发模型,修正后的蒸发模型预测误差降低至6.7%,能够良好地预测试验过程中甲醇液池的蒸发速率。研究结论揭示了甲醇液池的蒸发行为,为甲醇的安全性研究提供了有力支撑。 展开更多
关键词 安全工程 甲醇 蒸发特性 液池直径 地面温度
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