木材干燥过程中含水率空间分布融合方法的研究

选取杨木作为试材,有效避免了以往木材干燥过程中出现的木材含水率检测点数量有限,不能连续全面地描述木材含水率分布状态的问题,使用选择离散点数据的方法,再应用粒子群算法优化支持向量机算法、支持向量机预测算法、最小二乘法非线性拟合方法以及进行空间数据预测来比较算法预测能力,然后把木材干燥过程中的材堆模型模拟成长方体并建立空间模型,应用PSO优化的SVM算法对X坐标轴建立函数模型进行验证。通过数据分析比较可得:基于PSO优化SVM算法在针对同一试材上空间离散木材含水率采集数据进行空间数据预测仿真出的连续含水率曲线误差最小,仿真曲线逼近真实含水率分布曲线。     

内蒙古大兴安岭主要火环境因子对地表死可燃物含水率的影响

森林地表死可燃物对森林火灾具有重要影响,研究地表死可燃物含水率对林火管理具有重要意义。以内蒙古大兴安岭不同地区不同林型地表死可燃物含水率为研究对象,利用2004年秋季防火期至2017年春季防火期大兴安岭林区(根河市、鄂伦春旗、牙克石市、阿尔山市)林分下地表死可燃物含水率数据,运用SPSS软件分析主要火环境因子对地表死可燃物含水率的影响。结果表明:(1)林中气温、林中相对湿度、枯枝落叶层质量、枯枝落叶层温度以及林内灌木盖度是影响地表死可燃物含水率变化的重要因子。(2)各地区春季与秋季、春季与全年地表死可燃物含水率预测的平均绝对误差和平均相对误差差异均不显著(P>0.05),而秋季与全年的平均绝对误差和平均相对误差均极显著(P<0.01),说明秋季防火期预测模型精度优于春季防火期预测模型精度。地表死可燃物含水率预测,需要根据不同防火期的特点建立不同的预测模型,并相对应地引入更具有显著性影响的火环境因子,为林火预测预报提供更精准的参考。     

基于时空关联性的温室环境多传感器数据融合

为满足温室环境测控系统中传感器数据需具有鲁棒性的要求,提出一种基于时空关联性的温室环境多传感器数据融合算法。利用时间预测算法对环境数据的时间相关性进行预测,利用同质和异质传感器的特点对环境参数进行空间相似性预测。利用改进型支持度函数算法对基于时空关联性的预测值进行数据融合,并对数据融合的效果进行验证。结果表明,时间相关性、空间相似性预测算法的预测效果较好,且以时空预测值为输入变量时,改进型支持度函数的数据融合算法能够有效地将环境数据预处理的时空关联性预测值赋予动态的加权值,并且其数据融合结果优于平均值算法、传统支持度函数算法,数据融合产生的最优估计值更能真实地反映温室环境的变化,具有可靠性和准确性。     

基于贝叶斯最大熵的多因子空间属性预测新方法

为了在空间数据预测时充分利用样点和环境数据,提出了在贝叶斯最大熵方法框架下将经典地统计方法与环境相关法结果融合、利用多源数进行空间预测的新方法;并以湖北省京山县土壤有机质含量为例,验证该方法的可行性.以由数字高程模型(digital elevation model,DEM)生成的各种相关地形因子作为环境数据,并分为密集建模集Ⅰ(330个样点)和稀疏建模集Ⅱ(100个样点),分别用普通克里金法和本文所提方法进行土壤有机质空间预测,用预留的50个样点进行精度分析.结果表明:本文所提方法的预测精度较普通克里金法的高,其Ⅰ和Ⅱ2组建模集精度分别提高了10.95%和22.72%,特别在样点较稀疏时,在相关环境因子的辅助下,精度提高幅度更大.说明将经典地统计方法与环境相关法结果相融合的多因子空间属性预测方法使预测结果既能体现样点的空间自相关,又能体现被预测属性与其他属性间的相关性.     

基于种群密度的鲁棒多目标优化算法

为消除由于设计参数或环境因子扰动对多目标优化问题带来的影响,提出基于t分布构建有效目标函数,并在传统Pareto最优解评估策略基础上,一方面用种群在空间的分布密度替换NSGA2算法中基于距离的拥挤排序策略以维护外部档案;另一方面,引入基于种群分布密度的全局最优解概率选择策略和基于拉丁超立方的局部采样方法.实验结果表明,该算法能有效求解多目标问题的鲁棒Pareto最优解.     

城市建成环境对共享单车使用空间分布的影响——以长沙市为例

可随处取用停放的共享单车给居民出行带来便利的同时也给城市空间带来挑战,研究其空间分布可以认识建成环境对共享单车出行的影响与机制.构建"5维度3类型"研究框架,基于开放大数据平台获取长沙市工作日分时段共享单车定位数据,引入"共享单车使用度"概念刻画共享单车使用空间,运用回归分析、地理探测器、 GWR等方法探究城市建成环境对共享单车使用空间分布的影响.研究发现:长沙市共享单车使用与居住、商业服务业、公共管理与公共服务用地面积比重、 POI密度与多样性、路网密度、土地利用类型多样性等因素具有正相关关系,与距市中心距离和距公交站距离负相关.从建成环境5维度看,城市空间功能、设施密度、设施多样性、区位优势、距公交站距离在其各自维度内影响更为显著.不同类型建成环境因子影响力不同,呈现区域差异,其影响机制是以政府、企业和居民为主体,在外引力、基础力和内生力共同作用下,主体层、环境层、表现层三者有机融合的结果.     

基于模块神经网络的非线性降雨径流模拟研究

针对流域水文系统的复杂性和非线性,利用人工神经网络(ANN)建立了一种混合非线性模型来精确模拟降雨径流。针对一般人工神经网络存在不能有效地处理先验知识和其他来源数据、处理较大数据集时耗时长、CPU消耗高以及处理较小数据集时精度低等问题,在多层感知器(MLP)的基础上引入模块神经网络(MNN)。模块神经网络具有独立的拓扑结构,可以有效地处理降雨径流中具有复杂空间关系的参数。结果表明,对比人工神经网络,模块神经网络模拟降雨径流耗时更短,精度更高。     

基于SVM的木材纤维饱和点近区段含水率预测模型研究

[目的]研究木材纤维饱和点近区段含水率预测模型。[方法]电阻法测量木材纤维饱和点近区段含水率会出现测量值突然偏离真值的现象,即出现测量“盲点”。在研究检测原理的基础上,提出利用支持向量机方法对已测木材含水率、温度和湿度数据进行训练建模,通过模型预测得出纤维饱和点近区段含水率数值。[结果]支持向量机方法建立的模型能够预测木材纤维饱和点近区段含水率数值,模型泛化能力强,预测精度高,而且只需要少量样本数据就可以实现预测,很好地解决了电阻法在测量过程中的“盲点”问题。[结论]支持向量机预测模型提高了木材干燥过程中全量程含水率的检测精度,对木材干燥过程的含水率建模具有一定研究意义。     

微波法测量原油含水率计算公式的推导

基于微波双参数法测量原油含水率的基本原理,通过建立油气水三相混合流体的复介电常数模型,研究了储能因子和损耗因子与混合流体密度的关系,给出了消除混合流体密度影响的原油含水率微波测量方法,推导了原油含水率与微波测量参数的函数表达式.     

木材干燥窑内温度检测的自适应加权融合方法研究

[目的]研究木材干燥窑内多点温度数据处理方法.[方法]在数据融合的基础上提出基于多传感器自适应加权两级融合估计方法.该算法在不知道传感器测量数据先验概率分布知识的条件下,可以从含有噪声的测量数据中得到被估计量的最小均方误差估计.[结果]将自适应加权两级融合方法应用在木材干燥窑温度检测系统中,有效提高了干燥窑内温度的检测精度,优于通常检测窑内温度时采用算术平均值的方法.[结论]该算法实时性好,只依靠当前的测量数据就可以融合估计出总均方误差最小的估计值,对研究数据融合技术和木材干燥工艺具有重要的意义.     

WMC热稳定性的初步研究

为了了解木材-蒙脱土复合材料的热稳定性,本文利用热分析方法对木材、木材-酚醛树脂复合材料、木材-蒙脱土复合材料进行了对比分析。结果发现,木材-酚醛树脂复合材料的急剧失重起始温度明显比木材低,而木材-蒙脱土复合材料的急剧失重起始温度与木材相当。但复合材料的失重率比木材明显小,残余物比率也明显高于木材。复合材料难燃烧成分增加,炭化分解困难,热稳定性高。     

填缝型微波膨化木基金属复合材料制备及其性能表征

  目的  以高能微波处理后的木材增值利用为研究目标,制备填缝型微波膨化木基金属复合材料（WMC）,为微波处理人工林实木增值利用提供参考。  方法  采用抽真空浸渍方法,以锡铋低熔点合金和辐射松微波膨化木为原料,制备填缝型WMC,通过扫描电镜、能谱分析、计算机层析成像、动态热机械分析、热重分析、差示扫描量热分析、X射线衍射分析、红外光谱等测试技术,表征和分析WMC的微观形貌、热稳定性、表面接触角等性能。  结果  锡铋合金填充在微波膨化木的缝隙处,与木材形成“机械互锁”方式的啮合结构,使其在缝隙处紧密结合,提高了界面结合强度。WMC中锡和铋的质量分数分别为25.97%和31.13%,计算机层析扫描图像重构了锡铋合金在WMC中的空间分布位置,实现了WMC可视化的三维渲染,展示了其独特的纹理。WMC与基材相比具有更高的贮存模量、损耗模量和残炭量,热稳定性得到提高。WMC未出现新的酯类、醚类等官能团特征峰,晶体结构未受到破坏,结晶度呈现上升趋势,由基材的25.9%增加至38.6%。60 s时接触角比基材提高了172%,疏水性显著提高。  结论  本研究制备了填缝型微波膨化木基金属复合材料,观察与模拟了锡铋合金在微波膨化木中的分布,表征了其热稳定性与表面接触角等性能,为基于高能微波处理木材研制新型木质产品提供了新思路。      

木材中非等温水分迁移的研究

为研究微波真空等高强度干燥过程中,温度梯度对木材中水分迁移的影响程度,该文通过试验测定了封闭马尾松木材试件在短期温度梯度作用下,木材内部温度场和含水率场的分布,含水率梯度与温度梯度比值的大小（dM/dT）及其影响因素. 试验结果表明:在短期温度梯度的作用下,木材内部的水分会从热端向冷端迁移,使冷端的木材含水率高于热端,形成方向相反的温度梯度场和含水率梯度场,且dM/dT在0.9%/℃以下;木材内温度、初始含水率和作用时间是影响dM/dT的重要因素;随着木材温度和初始含水率的增加,木材中的dM/dT越大;随着作用时间的延长,木材中的dM/dT增加.      

含水率和密度对木材应力波传播速度的影响

为了用应力波检测木材含水率,采用ARBOTOM 应力波测试仪测量了木材径向不同位置上的试件在不同含 水率(0 ~65%范围内)条件下的应力波纵向传播速度。结果表明:木材中应力波传播速度随含水率的下降而增加; 当含水率低于纤维饱和点时,传播速度随含水率下降增加较大,其中山毛榉的增幅为17.4% ~19.5%,落叶松的增 幅为18.2% ~20.8%;当含水率高于纤维饱和点时,传播速度随含水率下降增加较小,其中山毛榉的增幅为6.0% ~ 7.9%,落叶松的增幅为8.0% ~10.6%。当含水率相同时,应力波在同一树种木材不同位置上的传播速度不同,这 与木材不同位置的基本密度差异有关。应力波传播速度随木材基本密度的增大而增大,其中山毛榉木材的增幅为 17.5% ~20.8%,落叶松木材的增幅为12.7% ~ 14.5%。同一树种内的任意含水率下,基本密度不同时应力波传 播速度之间差异显著,传播速度和基本密度之间存在较好的正相关线性关系。不同树种之间,传播速度和基本密 度之间没有明显关系,这可能与不同树种之间的成分差异有关。      

微波真空干燥过程中木材内的水分迁移机理

该文以马尾松木材为研究对象，对微波真空干燥过程中木材内部的含水率分布进行了研究，首次阐述了微波真空干燥过程中木材内部的水分迁移机理.研究结果表明:在微波真空干燥过程中，木材内部的含水率分布比较均匀，在厚度方向没有明显的整体性含水率梯度，特别是在干燥的后期，木材内部的含水率分布更加均匀；当含水率在纤维饱和点(FSP)以上时，木材中的自由水和水蒸气在压力梯度的作用下以渗透流的形式在木材内部迁移；当含水率在FSP以下时，木材中的水分在压力梯度的作用下以水蒸气的形式向木材表面迁移；因热扩散、含水率梯度引起的水分迁移可以忽略不计.      

基于CFD木材干燥进出风参数优化及干燥过程模拟

为探究在改变引入进出风口流速配比等因素下的木材中心含水率的变化情况,使用DesignModeler及NX10.0建立木材干燥域的三维流场模型,并通过结合CFD及正交试验方法,对单个木材在给定的多组试验工况下进行模拟,得到了试验各因素下最佳水平的参数组合。结果表明,合理地配置进出风口流速及气流温湿度对降低木材中心含水率有明显影响,为强制进排风干燥过程中控制干燥进程,通过平衡进出风口流速来调整木材（中心）干燥速率提供了理论依据。     

木材含水率分级干燥及其节能分析

木材干燥是木材加工生产中不可缺少的一道重要工序,也是耗能最大的工序。现在能源短缺,燃料价格上涨,节省能源尤其重要。加强对木材干燥过程节能减排降耗的研究,寻求高效环保的节能技术是目前国内外学者广泛关注的课题之一。在分析木材干燥能耗的基础上,从3个方面探讨了木材含水率分级干燥的必要性:1)生材含水率不同导致每一块板材的干燥特性不同;2)与水分移动有关的木材性质（物理力学性质等）的差异;3)木材中各种状态水分的干燥能耗。进而对木材含水率分级干燥过程进行了分析,提出了木材含水率分级干燥的概念,并对分级干燥理论进行了分析。探究了含水率分级干燥对木材干燥质量、干燥效率和干燥过程节能减排的影响,采用含水率分级技术实现木材的精细干燥,可以达到缩短干燥周期,降低能耗,提高干燥质量的目的。最后,提出应根据干燥材的用途要求,在节能经济的基础上,制定合适的含水率分级标准的应用设想。     

吸湿范围内木材含水率对渗透性影响的研究

本文研究了我国东北四种常见木材在吸湿范围內含水率对渗透性影响的变化规律,得出了变化规律的数学模型,从木材与水分作用关系阐述了含水率对木材渗透性影响的机理。结果表明:①在吸湿范围内,木材渗透性与含水率成二次函数关系;②木材含水率在吸湿范围内,横向渗透性存在极值点;③木材纹孔膜上微孔的数目与半径随含水率的提高而减小。     

木材微波加热厚度的确定

较之传统加热方法，微波加热是一种新型加热技术。在简述木材微波加热的机理上．阐述了影响术材介电特性的因素，指出其中木材古水率和温度是影响木材节电性质的两个最重要的因素．通过理论计算确定微波在木材中的穿透深度．计算表明：随着木材含水率和微波工作频率的增加，微波在木材中的穿透深度减少；当用频率为915MHz和2450MHz的微波加热或干燥具有高含水率的木材时，木材的最大厚度应分别控制在16cm和6cm左右．     

基于MSP 430的木材干燥窑测控系统

木材是一种复杂的含湿多孔黏弹性生物体,木材中水分的含量随着树种、树龄和砍伐季节各异。为了保证木制品的品质和使用寿命,必须采取适当的措施使木材中的含水率降至规定值。在木材干燥过程中,干燥设备性能、干燥工艺、木材特性等诸多因素,都对干燥后的木材品质有所影响。将高级单片机设术、自动控制技术应用于木材干燥设备的控制系统,并提出了控制系统的软硬件设计,其中硬件部分由传感器组、信号处理电路、MSP 430 F149微控制器、隔离驱动及其他单片机外围电路组成,给出了相关参数。软件部分由主程序,温度、木材含水率数据采集子程序,数据处理子程序,查表子程序,修正子程序,键盘、显示子程序等部分组成,给出了主流程图。图4表1参17