《洛阳理工学院学报（自然科学版）》2025年第4期封皮封底
《洛阳理工学院学报（自然科学版）》2025年第4期目次
12月25日，《洛阳理工学院学报（自然科学版）》2025年第4期出版。本期共刊发学术论文16篇，为做好学术出版内容传播，现将论文的题目和摘要等内容展示。
间距对纯钛/不锈钢爆炸焊接质量影响的数值模拟
倪亚东1，缪广红2*，魏正梅2，吴伟达1，孙伟波2，周大鹏3
（1.安徽理工大学 土木建筑学院，安徽 淮南232001；2.安徽理工大学 力学与光电物理学院，安徽 淮南232001；3.中煤科工集团淮北爆破技术研究院有限公司，安徽 淮北235000）
摘要：为研究基复板间距对纯钛(TP270C)和不锈钢(SUS304)爆炸焊接结合质量的影响，基于ANSYS/LS-DYNA有限元软件平台，分别采用ALE法和SPH-FEM耦合算法，对3种间距下(5mm、10mm、15mm)爆炸焊接过程进行三维数值模拟。系统分析了两种算法下各间距复板的碰撞速度、竖向位移以及碰撞角度。结果表明：3组模拟的复板碰撞速度、碰撞角度均落在爆炸焊接窗口以内，且随着间距的增加而增大；当间距为5mm时，焊接质量最好，与试验结果一致；两种算法均可精确模拟纯钛(TP270C)和不锈钢(SUS304)的爆炸焊接，当复板碰撞速度处于爆炸焊接窗口下限至中值区间内，速度越大，爆炸焊接结合质量越好；碰撞角度趋近于爆炸窗口上下限中值时，爆炸焊接结合质量越高。
功能单体及其综合型聚羧酸减水剂合成与性能研究
刘少兵1*，程绍娟1，林海阳2，张建立2，李 尧2，和 亮3
（1.洛阳理工学院，河南 洛阳 471023；2.河南弗洛瑞新材料有限公司，河南 洛阳 471023；3.新绛县威顿建材外加剂有限公司，山西 运城 043100）
摘要：采用直接酯化法制备了丙烯酸聚乙二醇酯功能单体，将功能单体、丙烯酸以及异戊烯基聚氧乙烯醚（TPEG）大单体，经自由基溶液共聚得到综合型聚羧酸减水剂PCE-F。研究了酸醇比、催化剂用量、反应温度与反应时间对酯化率的影响；分析了丙烯酸、功能单体、巯基丙酸（MPA）等原料用量对PCE-F的减水与保坍性能影响。结果表明：当酸醇比为3.0∶1,催化剂用量为3%,反应温度为115℃,反应时间为6h,功能单体酯化率达95.6%;PCE-F研究结果可知，常温滴加反应，功能单体用量为4%、丙烯酸用量为9%、链转移剂MPA用量为0.45%、引发剂H2O2用量为0.9%、还原剂Vc用量为0.15%时，PCE-F兼具较高减水与较好保坍性能，在混凝土中应用效果良好。
基于三维激光扫描与BIM的预制拱肋虚拟验收方法研究
刘均利1，梁 阳1，安永昌2，周洪剑2
（1.桂林理工大学 广西绿色建材与建筑工业化重点试验室，广西 桂林 541004；2.广西桂通工程管理集团有限公司 广西 南宁 530029）
摘要：针对钢管混凝土拱桥建设中预制拱肋预拼装验收遇到的问题，探讨一种结合三维激光扫描与建筑信息模型(Building Information Modeling, BIM)的虚拟验收方法。利用三维激光扫描技术获取预制拱肋的高精度实际点云模型并生成实际BIM模型，然后依据设计图纸建立预制拱肋的设计BIM模型并通过离散化处理生成设计点云模型，通过匹配BIM模型并进行布尔运算对预制拱肋外观进行初步验收，进一步用点云模型检测钢管直径尺寸、拱轴线并对点云模型进行精确配准计算模型间点云偏差，实现精确验收。结果表明：所测量预制拱肋方法符合相关规范要求，简化了验收流程，提高了验收结果的可靠性，并为类似结构的验收提供了参考。
路堑边坡红黏土力学特性与本构关系研究
吴兴贵
（广西路建工程集团有限公司，广西 南宁 537000）
摘要：路堑边坡稳定性一直是路桥工程中的重要研究内容，为了研究路堑边坡土体的力学特性，建立了适用于路堑边坡土体的本构模型。以路堑边坡红黏土为研究对象，通过不固结不排水三轴试验对路堑边坡红黏土的抗剪强度特性进行了深入研究，并分析粘聚力及内摩擦角的影响因素。研究发现：在一定含水率条件下，试样破坏强度和含水率呈现正相关，内摩擦角同样随含水率升高而增加，粘聚力在w=25%条件下大幅增加。同时，基于非线性弹性邓肯-张模型，引入含水率对模型进行修正，提出可以考虑含水率变化的路堑边坡红黏土强度预测模型。研究结果对于提高路堑边坡的稳定性和道路桥梁施工安全性具有重要的理论和实际意义。
二三维一体化的无人机航线规划与系统实现
张乾坤1，曾微波2,3*，张 冉3，陈 鹏1，姚睿涵1，汪博雅1
（1.安徽大学 资源与环境工程学院，安徽 合肥 230601；2.实景地理环境安徽省重点实验室，安徽 滁州 239000；3.滁州学院 地理信息与旅游学院，安徽 滁州 239000）
摘要：针对传统无人机航线规划多局限于二维平面，在障碍物密集、建筑物高度不一的城市低空环境中难以有效保障飞行安全和影像质量的问题，提出了一种基于二三维一体化的无人机摄影测量航线规划方法。在考虑航摄区域几何特征的基础上，采用改进的外接矩形方法在二维电子地图中生成初始全局航摄路径，并传输到三维实景环境中同步生成该路径；应用三维空间分析技术对航摄路径进行优化调整，并将优化结果反馈至二维电子地图。结果表明：优化后的飞行航线有效满足了城市复杂环境下的飞行安全要求和航摄规范，为城市低空无人机摄影测量提供了可靠的技术支撑。
旅游观光巴士碳减排效果研究
杨 阳，吴 芳，卫 倩
（太原科技大学 车辆与交通工程学院，山西 太原 030024）
摘要：目前大部分观光巴士的碳排放研究主要集中于观光巴士的运营优化，而基于游客量的变化对观光巴士碳减排效果研究甚少。为进一步探究观光巴士游客量与碳减排效果之间的关系，以太原市观光巴士运行路段为研究区域，构建CO2排放测算模型，对两种极端情况下游客流量变化对该路段的环境碳减排影响进行了研究。结果显示：当工作日、周末、节假日观光巴士的游客流量分别在7～105人、16～245人、21～315人内波动时，每日可以减少1～304.8kg、1.3～711.2kg、3～914.4kg的碳排放，且随着游客量的不断增加及观光巴士的载客率提高，观光巴士的碳减排效果将会更显著。
基于改进蜣螂算法的锂电池健康状态估计
胡 凯，刘为国*
（安徽理工大学 电气与信息工程学院，安徽 淮南 232001）
摘要：以NASA数据集中B0005、B0006和B0007型号的锂离子电池为对象，在充放电过程中提取了4个健康因子，并采用皮尔逊相关系数分析这些健康因子与电池的健康状态（SOH）之间的相关性。将提取的健康因子作为模型输入，分别建立卷积神经网络（CNN）、支持向量回归（SVR）和极限学习机（ELM）3种模型来预测SOH，并使用RMSE、MAE、MAPE和R2对预测结果进行评估与比较以便选出最合适算法。采用蜣螂优化算法（DBO）及其改进版本（IDBO）对ELM进行参数优化。结果表明：经DBO/IDBO优化的ELM较未优化的ELM在预测精度上提升了15%以上，所提出的优化算法能显著提高电池健康状态估计的精度。
融合UWB与RFID的煤矿井下人员定位系统
樊 森1,2，苗曙光1,2*，郭梦旭1,2，张秋悦1,2
（1.淮北师范大学 物理与电子信息学院，安徽 淮北 235000；2.智能计算及应用安徽省重点实验室，安徽 淮北 235000）
摘要：针对当前煤矿井下人员定位精度不足、成本过高以及考勤管理系统不兼容的问题，采用融合超宽带(Ultra Wide Band, UWB)和射频识别(Radio Frequency Identification, RFID)技术，构建煤矿井下人员定位系统。通过信号飞行时间法测量标识卡与定位基站之间的距离，利用三边加权质心定位算法计算位置坐标，运用卡尔曼滤波技术处理信号噪声；通过RFID技术实现区域定位与人员信息管理。实验结果表明：UWB精确定位横向和纵向坐标的综合测量误差小于0.30m, RFID区域信息管理可正常读取并上传人员管理信息。该系统可有效兼容井下人员精确定位和区域管理，为煤矿井下人员安全防护提供参考。
基于神经网络参数优化的工程机械滑移车门智能设计
吴仁愿1，吴若琪1，仇继超1，樊晓龙1，王双丽2
（1.安徽理工大学 人工智能学院，安徽 淮南 232001；2.安徽理工大学 国家地方联合工程研究中心，安徽 淮南 232001）
摘要：针对目前工程机械车门普遍为侧方旋转开门，留给驾驶员的通行空间狭小，车门打开时占据过多空间对人行通道造成阻碍等问题，设计一款向上滑移工程机械车门，进行了结构设计并建立三维模型。通过多体动力学仿真构建车门滑移运动参数化模型，结合拉丁超立方采样生成高维设计参数数据集，建立了BP神经网络模型，实现车门关键结构参数(连杆长度、铰链位置、气弹簧安装点等)的智能优化。通过SolidWorks运动仿真验证，车门滑移运动平稳，锁紧机构精准可靠，有效解决了传统车门在恶劣工况下易松动、占用空间大等问题。
基于PLC的啤酒罐装线控制系统设计
段春霞*，常晓颖，赵 旎，李 飞
（洛阳理工学院 电力电气工程学院，河南 洛阳 471023）
摘要：为了使自动化技术高效应用于啤酒罐装线生产中，设计了基于PLC的啤酒罐装线控制系统。采用西门子S7-200Smart CPU ST30型PLC作为主要控制器，通过方案对比确定了系统总体设计方案。硬件系统设计包括控制设备选型、主电路设计、I/O表设计及PLC外部接线图设计等；软件系统开发包括流程图设计、梯形图编程以及组态监控界面开发，通过软硬件调试对系统的性能进行验证。调试结果表明：所设计的啤酒罐装线控制系统运行稳定，各功能模块工作正常，满足啤酒罐装工艺的控制要求，实现了现场自动运行与HMI监控操作的有机结合，达到了预期设计目标，为啤酒灌装生产提供了可靠的控制解决方案。
SSC-YOLO：轻量化模型的煤矸石目标检测算法
肖 伟1，洪 炎1*，方世康1，徐 亮1，杨东东2
（1.安徽理工大学 电气与信息工程学院，安徽 淮南232001；2.上海澳通韦尔电力电子有限公司，上海 201400）
摘要：为提升煤矸石分拣效率，提出了一种基于改进YOLOv8的实时轻量化目标检测算法。以YOLOv8n为基础网络架构，引入轻量级网络StarNet作为主干网络；采用StarNet网络中的StarBlocks结构替换Neck部分C2f模块中的Bottleneck结构，构成SC2f模块；设计了一款新的检测头Detect＿Coal gangue，使模型更轻便。为验证改进算法的有效性，将其与YOLO系列算法在自建数据集上进行实验对比。结果表明：本算法展现出了最优的综合检测性能，在保证检测精度的前提下，其参数量相较于YOLOv8n减少了54.44%，运算量由原模型的8.1GFLOPs降低到4.6GFLOPs，权重大小由原模型的6.2MB降低到2.8MB，FPS由YOLOv8n的111.11Hz提升到185.18Hz。该算法具有高效实时轻量化特点，实现了模型检测性能与计算资源消耗的平衡。
基于深度可分离卷积和跨层映射的零件自适应检测
袁 全，路 红*
（南京工程学院 自动化学院，江苏 南京 211167）
摘要：针对自动化生产线中零件检测速度慢、精度低、设备存储资源有限等问题，提出了一种基于深度可分离卷积和跨层映射的零件自适应检测。首先，优化YOLOv8的Backbone结构，构建SlimNet模块，通过引入深度可分离卷积和轻量化特征提取方式，减少网络计算量和参数规模，提高特征提取效率；在YOLOv8的C2f模块中融合Slim Blocks结构，利用逐元素乘法增强特征表达能力，并减少计算冗余；优化检测头部分，提出共享轻量检测头，通过共享卷积和Group Normalization归一化方式，提升模型在复杂零件检测任务中的稳定性和精度。为了进一步提高模型对多尺度目标的适应能力，在检测头中加入Scale层，使得模型能够更精准地检测不同尺寸的焊接零件。实验结果表明：相较于YOLOV8模型，SlimYOLOv8模型的map＿50达到99.5%，参数量减少54%，Flops减少44.4%，FPS提升23.82帧/s，模型大小减少52.3%，零件平均检测精度达到97.72%。
基于图论的复杂网络网页链接K-核分析
马玉田
（阜阳师范大学 数学与统计学院，安徽 阜阳 236037）
摘要：复杂网络研究是近十年来兴起的交叉学科，其核心思想是结合实际场景，通过网络对复杂系统进行抽象描述，进而开展系统分析、建模与应用探索。该领域在理论与应用层面均展现出强劲活力，且已在多领域取得显著进展。首先介绍图论与复杂网络的基本概念及理论体系，阐明二者的内在关联；然后以网页链接网络为研究对象，结合复杂网络理论对其展开K-核分析，实现了网页链接信息流的有效过滤，为核心网页识别提供了量化方法。
结合注意力机制的BiLSTM文本分类研究
苟和平1,2，景永霞1,2，韩 强1
（1.琼台师范学院 信息科学技术学院，海南 海口 571100；2.琼台师范学院 教育大数据与人工智能研究所，海南 海口 571100）
摘要：针对传统文本分类方法语义建模能力有限，单一深度学习模型不能有效融合局部与全局语义信息的问题，提出一种融合(BERT)、双向长短期记忆网络(BiLSTM)和注意力机制的层次化文本分类模型。采用BERT模型生成文本上下文向量，结合BiLSTM捕获文本特征之间的长程依赖关系，通过多模块协同获取文本分类特征，实现文本数据深度语义建模，同时通过优化类别权重系统，提升少数类别的分类效果。结果表明：此文本分类模型能够在分类准确率方面获得有效提升，有效解决少数类分类性能差的问题。
行业需求导向下人工智能课程教学改革
孙泽宇，聂雅琳，张 扬*，张丽娟
（洛阳理工学院 人工智能学院，河南 洛阳 471023）
摘要：随着人工智能应用的不断拓展，行业需求也随之多元化。针对传统的教学模式已经不能适应人工智能学科教学要求的问题，以行业需求为出发点，分析目前人工智能学科教学中存在的阻碍，将行业需求转变为能力培养目标，即应用能力、工程能力、创新能力，以此为基础形成教学改革思路并构建具体的教学改革策略，解决教学中遇到的实际问题，形成适应本校教学框架。
面向学生和社会公众的物理科学素养和科普教学实践研究
郭向阳，唐春娟，胡秋波，单 锋，韩东峰
（洛阳理工学院 数学与物理教学部，河南 洛阳 471023）
摘要：以物理科学素养培养为核心，探索科普知识融入物理教学的教学方法和策略。在科普教育活动、大学物理及实验课教学中渗透物理学史，培养学生的创新意识和科学家精神；努力挖掘课程的实践教学资源，将物理知识与学生实际生活、专业工程问题联系起来，提高学生解决实际问题的能力。构建提升物理科学素养的“大学物理与大学物理实验课程在线课程同步建设”“科普教育基地、中小学研学基地、高中物理学科发展基地、大学物理创新与探索基地同步建设”的五大平台，探索了以提升物理科学素养和科普教育质量为核心的课外科技文化活动运作模式。
（一审：张丽娟 二审：仲昭麟 三审：王敏）
