东北大学学报（自然科学版）

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1. 供应链韧性：研究综述与展望

蒋忠中, 郭佳润, 郑伟

东北大学学报（自然科学版） 2025, 46 (7): 59-70. DOI: 10.12068/j.issn.1005-3026.2025.20250055

摘要（1997）

HTML （61）

PDF（pc）（2764KB）（2341）

近年来，地缘政治冲突（俄乌冲突）、技术遏制（中美贸易摩擦）等复合型危机持续冲击全球，凸显了全球供应链的脆弱性.提升供应链韧性既是保障世界各国特别是中国可持续发展的关键举措，也是建设制造强国的重要依托.基于此，本文详细梳理了现有供应链韧性的相关研究成果，围绕其起源、概念界定和驱动因素等方面进行回顾和总结，系统分析其研究演进路径，并从协同优化、资源配置、动态响应、风险管理4个关键维度对未来可能的研究方向进行了展望，进而为全球及中国供应链韧性研究提供理论支持和决策参考.

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2. 软件定义智能控制系统未来发展展望

柴天佑, 郑锐, 贾瑶, 黄新宇, 宋延杰

东北大学学报（自然科学版） 2025, 46 (7): 1-10. DOI: 10.12068/j.issn.1005-3026.2025.20250079

摘要（1354）

HTML （84）

PDF（pc）（4009KB）（663）

本文综述了软件定义控制系统研究现状并分析了控制系统在工业革命中的作用和发展状况，提出了软件定义控制系统的智能化发展方向.通过软件定义端边云协同的PID（比例-积分-微分）整定智能系统案例，表明将工业人工智能、工业互联网等新一代信息技术与软件定义控制系统紧密融合与协同,为发展软件定义智能控制系统开辟了新途径.最后，针对软件定义控制系统存在的难题和软件定义控制系统智能化存在的难题，提出了软件定义智能控制系统的主要研究方向.

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3. 基于关节几何误差的机器人绝对位置精度标定算法

梁亮, 吴成东, 刘世昌

东北大学学报（自然科学版） 2025, 46 (4): 1-7. DOI: 10.12068/j.issn.1005-3026.2025.20230303

摘要（1348）

HTML （118）

PDF（pc）（1793KB）（771）

提出一种引入关节几何误差参数的工业机器人运动学模型和误差参数标定算法.首先，在DH（Denavit-Hartenberg）模型基础上，为每个关节引入6个几何误差参数，建立更为完善的标定误差模型，并实现该模型的正逆运动学求解算法.然后，建立包含关节误差、基坐标误差和工具坐标误差共45个参数的微分运动学雅可比矩阵，并采用小样本测试集实现基于迭代算法的误差参数求解.最后，在新松SR10C机器人上使用激光跟踪仪完成实验验证，将标定得到的误差参数补偿到模型中.结果表明，经过标定补偿后的机器人最大位置误差减小约80%，平均位置误差减小约80%，误差方差减小约97%，证明该方法可大幅提升工业机器人绝对位置精度和确定性.

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4. 多类型能量路由器研究综述

孙秋野, 邢荣达, 沈千翔, 孙振奥

东北大学学报（自然科学版） 2025, 46 (7): 11-21. DOI: 10.12068/j.issn.1005-3026.2025.20250063

摘要（1050）

HTML （17）

PDF（pc）（1261KB）（638）

在能源互联网中，能量路由器（ERs）是实现多端口能量转换和能量流主动调控的核心组件之一.本文将ERs分为3类：电能路由器、信息能量路由器和多能能量路由器.根据类别间的差异，将ER的研究划分为4个层面：电力变换，侧重多端口的电力变换拓扑与控制；能量路由控制，主要关注端口间功率流的调控；信息处理与优化控制，强调信息的获取、传输并据其优化能量的流动；多能协调，以多能综合利用为主要目标.以4个层面研究为基础，探讨了ER的拓扑、控制、通信和多能优化等技术，以及不同层面间的关联性.

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5. 基于ConvGRU融合注意力机制的工业混合气体智能识别方法

孟凡利, 李书畅, 王浩, 苑振宇

东北大学学报（自然科学版） 2025, 46 (7): 37-48. DOI: 10.12068/j.issn.1005-3026.2025.20240164

摘要（977）

HTML （22）

PDF（pc）（4835KB）（321）

针对传统半导体气敏传感器在气体识别方面存在的数据依赖度高和混合气体识别精度不足的问题，本研究提出了1种融合门控循环单元（GRU）、卷积与注意力机制的ConvGRUAttention网络模型.采用经验小波变换（empirical wavelet transform，EWT）对原始信号进行时频域转换与多尺度分解，抑制噪声并降低数据依赖，提高了模型的鲁棒性.本模型通过卷积层提取局部动态特征，利用GRU捕捉信号的长期依赖，并引入注意力机制动态优化多尺度信号的特征权重，增强模型的特征提取和泛化能力.通过实验验证，定性识别准确率达到了100%，定量识别的均方根误差为3.3×10^-6.与传统方法相比，混合气体检测精度显著提高.

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6. 智能制造技术进展与应用

巩亚东, 高家浩, 金丽雅, 赵衡

东北大学学报（自然科学版） 2025, 46 (7): 84-93. DOI: 10.12068/j.issn.1005-3026.2025.20250053

摘要（899）

HTML （30）

PDF（pc）（4156KB）（1054）

基于人工智能发展对制造技术产生广泛深刻影响的分析，阐述了智能制造是建设制造强国的主攻方向，并探讨其在新型工业化体系建设过程中的重要作用.通过概述智能制造赋能技术，阐释人工智能技术与先进制造技术深度融合形成的智能制造技术，该技术将推动新一轮工业革命和产业革命的进程.随后以典型智能制造研究成果和应用实例，阐明了智能制造与传统自动化的本质区别和工程应用.最后指出，新一代信息技术与先进制造技术深度融合形成的先进生产模式，呈现出未来制造业的新形态.

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7. 电缆隧道环境下工业智能巡检机器人定位研究

王玉涛, 安俊炜, 秦长生, 郭伟帆

东北大学学报（自然科学版） 2025, 46 (7): 49-58. DOI: 10.12068/j.issn.1005-3026.2025.20240212

摘要（891）

HTML （13）

PDF（pc）（5943KB）（124）

电缆隧道封闭狭长，存在重复布设的电缆架和相似的场景纹理，属于退化场景.针对该场景，提出了1种基于点线特征融合的视觉惯导SLAM(simultaneous localization and mapping)算法.该算法通过长度抑制和短线拟合来改进高维线特征，使其能够更有效地描述结构化显著的隧道场景.此外，针对电缆隧道中特征相似导致的回环检测失败问题，引入具有高效识别和精确位姿估计的ArUco标记，限定回环发生区域，并利用最小化位姿变换筛选最佳回环帧，从而提升回环检测的准确度和定位精度.最后，在电缆隧道内采集数据集并进行实验验证.结果表明，相对于VINS–Mono(visual inertial system–Mono)，所提算法的绝对轨迹精度平均提升了69.73%，满足了电缆隧道巡检的应用需求.

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8. 高温条件下NCM锂离子电池热失控释放气体的爆炸特性

李刚, 张修鹏, 常伟达, 周伟

东北大学学报（自然科学版） 2025, 46 (4): 78-86. DOI: 10.12068/j.issn.1005-3026.2025.20230268

摘要（884）

HTML （4）

PDF（pc）（1911KB）（717）

为了解Li（Ni _x Co _y Mn_1-_x_-_y ）O₂（NCM）锂离子电池热失控释放气体（BVG）在高温环境下引发爆燃的危险性，利用8 L爆炸测试装置和本生灯分别对BVG在不同初始温度θ₀（25～120 ℃）下的爆炸特性和层流燃烧速度进行了测试. 同时，利用软件CHEMKIN数值模拟分析了常温和高温条件下层流燃烧速度S_L的影响机制. 结果表明，爆炸下限(LFL)随初始温度的升高变化不明显，爆炸上限(UFL)增大；当θ₀升高到120 ℃时，最大爆炸压力p_max由0.62 MPa降至0.45 MPa，且与θ₀呈指数衰减关系；受正反两方面作用的影响，最大爆炸上升速率(dp/dt)_max随θ₀的升高有不同程度的降低；极限氧浓度(LOC)从7.39%呈指数下降至7.03%；S_L随θ₀的升高而增大. 同时发现C₂H₄和H₂含量是影响BVG燃烧及爆炸破坏程度的决定性因素. 研究结果可为NCM锂离子电池热失控引发环境爆燃的危险性评估与防治提供参考.

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9. 数字化高炉炼铁技术研发与应用研究进展

储满生, 王国栋, 唐珏, 石泉

东北大学学报（自然科学版） 2025, 46 (7): 113-130. DOI: 10.12068/j.issn.1005-3026.2025.20250070

摘要（880）

HTML （14）

PDF（pc）（4726KB）（1483）

在数字信息时代的推动下，高炉数字化转型拉开序幕.钢铁企业(简称钢企)应用智能闭环控制、数字孪生和AI预测模型，构建智慧操炉、炉况评价与质量优化等智能系统.数字化高炉研究成果主要集中在变量预测、状态诊断、炉况优化，这些领域由传统方式分别向复杂优化建模、多维综合评价和多目标协同优化方向发展.但目前预测模型需强化在线自更新与数据机理融合，评价体系需注重多维度精细化诊断，炉况优化需以低风险、低成本、多目标耦合为核心突破单指标局限.以高炉现场需求为出发点，开发高炉信息物理系统，将数据、机理和经验合理匹配调用，形成数据治理-规则挖掘-智能预测-综合评价-多目标优化-决策反馈一体化技术是数字化高炉炼铁的未来发展重点之一.

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10. 基于工业智能的电力变压器数字孪生故障诊断方法

冯健, 张博闻, 赵宁, 江辉杰

东北大学学报（自然科学版） 2025, 46 (7): 22-29. DOI: 10.12068/j.issn.1005-3026.2025.20240218

摘要（835）

HTML （18）

PDF（pc）（4393KB）（237）

作为新一代信息技术与先进制造技术融合的关键发展方向，工业智能利用智能化、数字化和自动化手段，能够显著提升工业生产效率并优化工业设备的预测和维护管理.本文聚焦于工业设备的智能化，以电力变压器在电力系统中高效、稳定运行的需求为出发点，基于电磁场方程和等效电路模型，构建了基于数字孪生技术的变压器匝间短路故障模型.该模型从电磁场角度对比分析变压器在正常状态和故障状态下的对称性，实现了数字孪生技术与故障诊断的结合.此外，通过对变压器虚拟模型的深入分析，实现对发生故障位置的定位，确保变压器的安全运行，提升其可靠性与效率，从而推动整个电力系统的智能化与现代化进程.

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11. TiAlSiN涂层结构对涂层力学性能的影响

刘兴龙, 李晨, 蔺增

东北大学学报（自然科学版） 2025, 46 (4): 33-42. DOI: 10.12068/j.issn.1005-3026.2025.20230286

摘要（820）

HTML （14）

PDF（pc）（4777KB）（722）

采用真空电弧离子镀技术，使用TiSi (原子比80∶20)和AlTi (原子比67∶33)合金作为靶材，在WC-Co基体上沉积双层及多层TiAlSiN涂层.研究了涂层结构对微观结构、力学特性、摩擦学性能的影响.采用TEM，SEM，EDS，XRD、纳米压痕仪、显微硬度仪、结合力测试仪分别对涂层的截面及磨痕形貌、磨痕成分、微观结构、弹性模量、显微硬度、结合力等进行了分析；采用摩擦磨损试验机对涂层的摩擦学性能进行了分析.结果表明：多层结构涂层的结合力（>200 N）优于双层结构涂层,双层结构涂层具有较强的抵抗塑性变形能力，而多层结构涂层抵抗弹性变形的能力较强.在小载荷下涂层的摩擦系数受涂层表面形貌影响较大，而在大载荷下涂层的表面形貌对摩擦系数影响较小.氧化磨损仅出现在双层结构涂层中，而磨粒磨损在2种涂层摩擦过程均有出现，多层结构涂层的耐磨性能优于双层结构涂层.

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12. 基于安全强化学习算法的电动汽车充电调度策略

潘恒欣, 贾润达, 张树磊

东北大学学报（自然科学版） 2025, 46 (5): 1-9. DOI: 10.12068/j.issn.1005-3026.2025.20230183

摘要（781）

HTML （35）

PDF（pc）（1237KB）（920）

随着电动汽车数量的增加，强化学习在电动汽车充电调度中面临更多挑战，尤其是大规模应用带来的不确定性和维度灾难问题.针对上述问题，构建了一个居民区微电网模型，综合考虑电动汽车入网模式及其多种非线性充电模型.将充电调度问题建模为一个约束马尔可夫决策过程，并采用无模型的强化学习框架处理不确定性.针对维度灾难问题，设计了一种充放电策略，通过将电动汽车根据状态划分为不同集合，并由智能体向集合发送控制信号，从而减少动作空间维度.随后，利用基于拉格朗日约束的深度确定性策略梯度算法求解充电调度问题，同时引入安全过滤器以确保不违反硬性约束.数值仿真验证了该策略的有效性.

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13. 我国建筑业绿色发展效率的评价与优化

齐锡晶, 张梦星, 张升进

东北大学学报（自然科学版） 2025, 46 (4): 115-123. DOI: 10.12068/j.issn.1005-3026.2025.20230287

摘要（754）

HTML （6）

PDF（pc）（1523KB）（200）

基于建筑业绿色发展及其效率，建立评价指标体系，运用超效率SBM-ML(slacks-based measure-Malmquist Luenberger)模型测算2008~2021年全国层面，省、市、自治区层面的建筑业绿色发展静态效率和动态效率.测算结果显示，我国建筑业绿色发展静态效率整体呈波动上升态势，有9年的效率值大于1，表明建筑业绿色发展相对有效；建筑业绿色发展效率平均每年提升1.7%，但不同年份动态效率的稳定性有待提高.各省、市、自治区建筑业绿色发展静态效率呈现“东南高、西北低”分布，且其效率水平呈明显的“高、中、低”分化；动态效率差异性较大，但未见明显的空间分布特征.通过分析测算结果，为优化建筑业绿色发展效率、促进建筑业高质量发展，从政策、企业两方面提出因地制宜的建议.

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14. 黏土地层土压平衡盾构渣土改良试验研究

李猛, 赵文, 王鑫, 刘晓迪

东北大学学报（自然科学版） 2025, 46 (4): 106-114. DOI: 10.12068/j.issn.1005-3026.2025.20230273

摘要（736）

HTML （10）

PDF（pc）（1835KB）（510）

在黏土地层中掘进时，盾构会遇到刀盘“结泥饼”、土仓积土、排土不畅等问题.为此，依托沈阳地铁六号线文储路站—观音路站区间盾构项目，基于泡沫发泡倍率及半衰期试验、分散剂沉降试验、旋转剪切试验、流动度试验、搅拌试验进行渣土改良，并使用扫描电镜、Zeta电位及双电层理论对分散剂改良黏土的机理进行了分析. 研究表明：当泡沫剂体积分数为4%、六偏磷酸钠质量分数为2%时，改良剂性能较好；在含水率为30%的土体中，分散剂注入比为10%、泡沫注入比为30%~60%时，改良效果较好；扫描电镜及Zeta电位试验显示，质量分数为2%的六偏磷酸钠溶液能增加黏土双电层厚度，起分散黏土的作用.

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15. 深部金属矿TBM开拓岩爆微震智能监测与预警

陈炳瑞, 王旭, 姜桂鹏, 贺飞, 韩佳霖, 郝剑钧

东北大学学报（自然科学版） 2025, 46 (7): 148-162. DOI: 10.12068/j.issn.1005-3026.2025.20250085

摘要（724）

HTML （14）

PDF（pc）（10803KB）（737）

针对深部金属矿隧道掘进机(tunnelling boring machine, TBM)开拓岩爆微震监测与预警自动化、智能化不足的问题，开展了基于深度机器视觉DPED（drilling profile ellipse detection）-AT(accurate location of drilling multidimensional features based on anchor tracking)方法的钻孔多维参数识别研究、微震传感器自动拆装装置研发与决策系统设计，实现了TBM开拓微震传感器自动拆装；研发了微震智能变频采集技术，实现了岩爆孕育过程岩石破裂信息连续、保真采集；研发了改进神经网络破裂信号识别与到时实时拾取算法，及岩爆孕育微震源概率场三维表征算法，初步实现TBM开拓岩爆孕育信息智能解译与精细化预警，最终建立了融合钻孔智能识别、传感器自动拆装、信号智能采集-解译的岩爆智能监测预警技术体系.招金矿业瑞海金矿应用表明，该技术初步实现了岩爆微震自动监测、解译与预警，为深部金属矿TBM开拓的少人化、无人化提供有力支撑.

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16. 融合点线特征的视觉-惯性-GNSS紧耦合导航定位方法

贺黎明, 岳峑佑, 曲政林, 张宇

东北大学学报（自然科学版） 2025, 46 (4): 124-133. DOI: 10.12068/j.issn.1005-3026.2025.20230292

摘要（713）

HTML （5）

PDF（pc）（2317KB）（621）

针对复杂环境下单一传感器定位的局限性问题，提出一种多传感器融合的定位方法.在视觉方面，通过在点特征的基础上增加线特征，以克服视觉图像中重复纹理的干扰；在GNSS（global navigation satellite system）方面，通过引入精度更高的载波相位对伪距观测值进行平滑处理，以提高单点定位精度.利用公开数据集和实测数据分别对算法的精度和稳定性进行了验证.结果表明，在公开数据集和实测数据中，所提方法相比于GVINS（视觉-惯性-GNSS紧耦合的算法）在地心地固坐标系下的X，Y，Z 3个方向上，定位精度分别提高了32.2%，23.3%，24.5%和25.7%，25.8%，14.1%.此外，在卫星信号被严重遮挡的环境下，所提方法在一定时间内仍具有良好的定位性能，平面定位精度达到0.74 m，高程定位精度达到0.91 m.研究成果为复杂环境下的多传感器融合定位提供新思路.

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17. 石灰-硫酸钠复合激发矿渣-粉煤灰胶凝体系水化特征

王营, 顾晓薇, 胥孝川, 王青

东北大学学报（自然科学版） 2025, 46 (4): 87-96. DOI: 10.12068/j.issn.1005-3026.2025.20230270

摘要（697）

HTML （9）

PDF（pc）（2250KB）（791）

为解决碱激发矿渣-粉煤灰胶凝体系中使用氢氧化钠等强碱激发剂导致的凝结时间快、安全性差等问题，将石灰与硫酸钠以物质的量之比1∶1组成复合激发剂对矿渣-粉煤灰胶凝体系进行激发，分析激发剂掺量、粉煤灰掺量对该体系性能的影响，并采用XRD等检测手段探究胶凝体系的水化产物以及水化过程.研究结果表明：石灰-硫酸钠组成的复合激发剂可替代氢氧化钠对矿渣-粉煤灰胶凝体系进行激发，该体系的流动性能和凝结时间可控，胶凝体系中复合激发剂最佳掺量为10%，当粉煤灰掺量在50%以内时，胶凝体系28 d抗压强度均在36 MPa以上；石灰-硫酸钠复合激发剂能有效破坏粉煤灰外壳，促使粉煤灰参与水化反应，提高胶凝体系的后期抗压强度；C-(A)-S-H凝胶、钙矾石胶结不同反应程度和粒径的矿渣、粉煤灰形成致密的基体结构，为胶凝体系提供主要抗压强度.本研究可为新型低碳胶凝材料的制备提供参考.

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18. 基于图像融合技术的阿尔茨海默病检测研究

李志刚, 牟明凯, 胡德安, 项楠

东北大学学报（自然科学版） 2025, 46 (6): 1-7. DOI: 10.12068/j.issn.1005-3026.2025.20230338

摘要（689）

HTML （40）

PDF（pc）（2142KB）（432）

利用傅里叶变换红外衰减全反射光谱（FTIR-ATR）技术采集阿尔茨海默病(AD)患者血浆样本.根据血浆膜样本的FTIR-ATR光谱数据，利用格拉姆角场（GAF）和马尔可夫转移场(MTF)将光谱数据编码为二维图像，同时结合基于深度残差网络和注意力机制的神经网络模型，实现对阿尔茨海默病的筛查分类研究.实验结果表明，使用GAF-MTF-CNN模型能够有效提升光谱特征提取的准确率.同时，使用二维数据结合深度学习的方法比传统的分类方法具有更高的分类精度.采用GAF与MTF技术编码光谱为图像，结合改进残差神经网络，有效提升了AD筛查模型的泛化能力与诊断精准度，优化了筛查性能.

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19. 考虑线边零件库存的多阶段装配线解析建模与性能评估

崔鹏浩, 张祺曼, 蒋忠中, 盛国军

东北大学学报（自然科学版） 2025, 46 (7): 71-83. DOI: 10.12068/j.issn.1005-3026.2025.20240193

摘要（688）

HTML （5）

PDF（pc）（2384KB）（343）

装配线的产出性能不仅受到机器不可靠性和缓冲空间有限性的影响，还受到线边零件库存的制约.针对考虑线边零件库存的多阶段装配线，研究了其解析建模与性能评估问题.首先，对于单阶段装配线，基于马尔可夫链求得了单阶段装配线系统状态的稳态概率分布.其次，对于两阶段装配线，将单阶段子系统等效为具有1个工作状态和1个故障状态的机器，基于马尔可夫链建立性能评估模型，通过模型求解得到产出率等性能指标的闭集表达式.再次，对于多阶段装配线，提出了聚合方法对主要性能指标进行近似评估.进一步地，通过数值实验验证了性能评估方法的准确性.最后，基于所提出的性能评估方法，通过数值实验分析了多阶段装配线的可逆性及单调性等系统性质.

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20. 基于目标检测的复杂城市交通环境感知技术及应用

艾散·西尔艾力, 车德福, 王夺, 喻甜

东北大学学报（自然科学版） 2025, 46 (5): 29-36. DOI: 10.12068/j.issn.1005-3026.2025.20230297

摘要（676）

HTML （13）

PDF（pc）（4528KB）（181）

基于机器视觉的环境感知技术是智慧交通领域的关键任务之一.传统深度学习算法通常只能满足单一场景下的个别目标检测任务，难以应对复杂交通环境下的智能感知需求.为提高车辆在复杂环境下的智能感知能力，提出了一种改进的YOLOv8目标检测网络模型，结合注意力机制、优化器和可变形卷积层，实现了在复杂城市交通环境下的多目标检测.采用YOLOv4，YOLOv8及改进的YOLOv8算法对复杂交通环境样本图进行目标检测对比实验.结果表明，与YOLOv4，YOLOv8相比，改进的YOLOv8算法的平均精度分别提高了40.76%和16.92%.该算法的检测准确性与实时性满足实际应用需求，可通过多传感器信息融合，实现在复杂城市交通环境下的智能感知.

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