DreamBlooms/HansPub-15000-to-45000 huggingface dataset:
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user: 1. 引言 精神分裂症(schizophrenia)是一种慢性致残性精神障碍，多起病于青壮年， 全球患病率接近1% [ 1 ] 。常见表现为幻觉妄想、行为紊乱等阳性症状，情感淡漠、意志行为退缩等阴性症状，注意力、执行能力、记忆能力减退等认知功能障碍。自1911年被E. Bleule提出至今，经过一个世纪的研究，仍然病因未明。目前认为精神分裂症发病机制与神经递质功能异常及遗传和环境因素等有关，主要的理论学说有：神经发育障碍；多巴胺功能亢进；谷氨酸功能紊乱；5-羟色胺学说等。但没有一种学说能够全面地解释精神分裂症的发病机制。这给抗精神分裂症药物的研究开发带来不便。本文对与精神分裂症治疗相关的靶点及药物研究进展进行综述。
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user: 2. 多巴胺受体 多巴胺(Dopamine， DA)受体属G蛋白偶联受体家族，有5种亚型。D 1 受体家族包括D 1 和D 5 受体，通过G蛋白激活腺苷环化酶活性。D 2 受体家族包括D 2 、D 3 和D 4 受体，通过G蛋白抑制腺苷环化酶活性。D 1 和D 2 类受体分别与锥体外系运动调节、情感情绪、精神理智及垂体前叶内分泌调节有关。大量研究表明，精神分裂症的发病、治疗及预后都与多巴胺受体密切相关。 2.1. 1D2受体拮抗剂 典型抗精神分裂症药物如氯丙嗪、氟哌啶醇，通过拮抗中枢DA D2受体，阻断DA能神经元突触前后D 2 受体，从而降低DA神经系统的功能，对阳性症状具有明显疗效。但对阴性症状和认知障碍无改善作用甚至能使其加重 [ 2 ] 。由于其对背侧与腹侧纹状体神经元上的D 2 受体无选择性，导致锥体外系反应(Extrapyramidal Side-effects，EPS)，迟发型运动障碍(Tardive Dyskinesia， TD)等不良反应发生率高，影像学研究表明当药物与D 2 受体的亲和力 ≥80%时，EPS明显增加。故典型抗精神分裂症药物的应用受到限制。 2.2. 选择性D2/D3受体拮抗剂 非典型抗精神分裂症药物氨磺必利 [ 3 ] 对中枢DA D 2 /D 3 受体有较高的亲和力，对D 3 受体的亲和力是D 2 受体的2倍，而对D 1 、D 4 及D 5 受体几乎无亲和力，对5-HT受体、胆碱能受体、α肾上腺素受体和组胺H 1 受体等均不具有亲和力，对精神分裂症的阳性症状、阴性症状和认知障碍均有较好的改善作用。氨磺必利对中脑边缘叶作用较强，而对纹状体作用不明显，且与其他受体几乎无亲和力，故较少产生EPS。 2.3. D 2 /5-HT受体拮抗剂 非典型抗精神分裂症药物利培酮、齐拉西酮均是5-HT和DA受体拮抗剂，对5-HT 2A /DA D 2 受体亲和力高，此外还有弱α 1 和H 1 受体拮抗作用。对精神分裂症阳性、阴性症状及认知障碍均有较好疗效。齐拉西酮对阴性症状疗效更好，且不会引起血清泌乳素水平升高和体重增加。 2.4. 非选择性D2受体部分激动剂 D 2 受体部分激动剂可使DA能神经递质恢复至正常水平并维持恒定，但研究表明仅部分激动D 2 受体的化合物并没有明显抗精神分裂症的效应。阿立哌唑为D 2/3/4 受体和5-HT 1A 受体的部分激动剂 [ 4 ] ，同时亦是5-HT 2A/2C 受体的拮抗剂 [ 5 ] ，临床疗效与5-HT 2 /D 2 受体拮抗剂利培酮相当，但不良反应发生率比利培酮低 [ 6 ] 。2015年，美国FDA批准的抗精神分裂症新药 [ 7 ] ：①月桂酰阿立哌唑(aripiprazole lauroxil)，是阿立哌唑的前药，肌肉注射后经酶水解转变成N-羟甲基阿立哌唑，再水解转变成阿立哌唑而发挥作用。不良反应，静坐不能；②卡利拉嗪(cariprazine)，是一种多巴胺D 3 /D 2 和5-HT 1A 受体部分激动药，同时对5-HT 2A 受体具有拮抗作用，其对D 3 受体的亲和力约是D 2 受体的10倍。卡利拉嗪对DA D 3 R的高选择性可能是其副作用少的原因，用于精神分裂症治疗时的不良反应有震颤、发晕及肌张力障碍 [ 8 ] 。③依匹哌唑(brexpiprazole)，研究表明其治疗效果可能是部分激动5-HT 1A 和多巴胺D2受体，拮抗5-HT 2A 受体，具体机制不详。不良反应有体重增加，静坐不能。以上提示只有D 2 受体部分激动剂在其他受体(如5-HT受体和DA受体的其他亚型)上也有作用靶点时才能产生较为理想的抗精神分裂症效果。
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user: 3. 5-羟色胺受体 5-羟色胺(5-hydroxytryptamine， 5-HT)受体亦属G蛋白偶联受体家族。共有7大类，14个亚型。在调节睡眠、体温和精神、情绪等中枢功能方面有重要作用。中枢神经系统5-HT含量及功能异常可导致多种精神类疾病。研究表明，与精神分裂症相关的5-HT受体有5-HT 1A 、5-HT 2 、5-HT 6 受体 [ 9 ] 。临床前研究表明，5-HT 1A 受体部分激动剂坦度螺酮(tandospirone)，能增强低剂量氟哌啶醇的作用，特别是对认知障碍的改善 [ 10 ] 。5-HT 2 受体拮抗剂依利色林，高选择性5-HT 2A 受体拮抗剂M100907，在临床试验中均显示出介于阳性药氟哌啶醇组和安慰剂组之间的疗效，但M100907对以阴性症状为主的患者并没有明显疗效 [ 11 ] 。5-HT 6 受体选择性拮抗剂SB271046能够改善精神分裂症患者的认知障碍 [ 12 ] 。因而仅作用于5-HT受体并不能获得理想的抗精神分裂症疗效。而DA受体结合5-HT受体的研究已显示出喜人的前景。尤其是2015年FDA批准的3种抗精神分裂症新药，更预示未来抗精神分裂症新药研究开发的方向：多巴胺受体与5-羟色胺受体拮抗或部分激动剂。
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user: 4. 其他与抗精神分裂症药物研发相关的受体靶点 4.1. 谷氨酸受体 谷氨酸受体分成两大类：离子型谷氨酸受体(ionotropic Glutamate Receptor， iGluR)和代谢型谷氨酸受体(metabotropic Glutamate Receptor， mGluR)。iGluR根据与激动剂的选择性又分为N-甲基-D-天冬氨酸(N-Methyl-D-Aspartate， NMDA)、α-氨基羧甲基恶唑丙酸(α-Amino-3-hydroxy-5-Methylisoxozol-4-Propionate， AMPA)、海人藻酸(Kainate， KA)3个亚型，介导快信号传导。mGluR属于G蛋白偶联受体家族，共有8个亚型。按照其氨基酸序列和在不同的信号激活通路中的作用分为3组：第一组包括mGluR 1 和mGluR 5 ，激活磷脂酸C，产生cAMP并释放花生四烯酸；第二组包括mGluR 2 和mGluR 3 ，第三组包括mGluR 4 、mGluR 6 、mGluR 7 、mGluR 8 。第二、三组则抑制腺苷酸环化酶活性。 NMDA受体在突触的可塑性上起关键作用，与学习、记忆等密切相关。易化NMDA受体可能有改善精神分裂症的作用。临床实验已证实NMDA受体甘氨酸(Glycine， Gly)位点的激动剂Gly、丝氨酸(Serine， Ser)或D-环丝氨酸(D-cycloserine)可作为治疗精神分裂症的辅助剂 [ 13 ] [ 14 ] 。LY2140023是美国Eli Lilly公司开发的代谢型谷氨酸受体2/3(mGluR2/3)激动剂，II期临床试验结果显示LY2140023虽在减少患者阳性症状方面不如奥氮平，但其疗效仍达到了显著改善程度。更重要的是，LY2140023没有出现奥氮平用药所致的体重增加明显现象 [ 15 ] [ 16 ] 。ADX63365是Merck与Addex公司联合开发的代谢型谷氨酸受体5(mGluR5)阳性变构调节剂，通过NMDA受体发挥抗精神分裂症作用，动物实验证明ADX63356能够改善阳性症状和认知障碍 [ 17 ] 。以上提示Glu 能药物可能成为新型抗精神分裂症药物研究开发的方向。 4.2. 大麻受体 大麻受体亦属于G蛋白偶联受体家族。包括大麻1型(Cannabinoid receptor subtype 1， CB1)受体和大麻2型(Cannabinoid receptor subtype 2， CB2)受体。CB1受体分布在基底神经节、黑质、海马、苍白球、小脑等感官和运动控制区域，而这些区域与精神分裂症的发病紧密相关 [ 18 ] 。Hillard等 [ 19 ] 研究表明，CB1受体基因多态性与精神分裂症存在一定关系。大麻素的主要活性物质是四氢大麻酚(Δ9-Tetrahydrocannabinol， Δ9-THC)，在中枢其主要作用于CB1受体。研究表明吸食大麻会产生一系列类似于精神分裂症的症状，包括阳性症状、阴性症状和认知障碍 [ 20 ] ，精神分裂症患者吸食大麻会导致症状加重。说明过度激活CB1受体与精神分裂症的发病相关。Marco等 [ 21 ] 和Dalton等 [ 22 ] 均报道精神分裂症患者脑内CB1受体水平的变化。且CB1 受体对与精神分裂症相关的多种神经递质如γ-氨基丁酸、谷氨酸、多巴胺、5-羟色胺等都有直接或间接的调节作用 [ 23 ] 。 CBD能够部分拮抗CB 1 受体，在多巴胺和谷氨酸基础性精神分裂症动物模型的实验中，表现出了抗精神分裂症作用。SR141716是CB 1 受体拮抗剂，并具有反向激动作用。与CBD类似，SR141716在多巴胺和谷氨酸基础性精神分裂症动物模型中显示了抗精神病作用 [ 24 ] 。AM251也是CB 1 受体拮抗剂，Zamberletti等 [ 25 ] 研究证明AM251能够促进CB 1 受体功能恢复，改善社会隔离模型精神分裂症大鼠行为，慢性给药的效果还能持续到停药后10 d。同样AVE1625亦是一种CB 1 受体拮抗剂，临床前研究表明，AVE1625能够改善精神分裂症患者的认知障碍，并且与现有抗精神分裂症药物共同用药有可能会减弱后者的APS发生率 [ 26 ] 。以上提示CB 1 受体在精神分裂症的病理学机制中发挥着重要作用，以及CB 1 受体拮抗剂有可能成为抗精神分裂症药物开发的新靶点。 4.3. Sigma受体 Sigma受体由Martin等人提出。目前发现有Sigma-1和Sigma-2两个亚型，但Sigma-2受体尚未被克隆。Sigma-1受体由223个氨基酸残基组成，由内质网合成并位于内质网上，主要分布在情感调节区和脑干运动区，在黑质、海马、尾状核及扣带回等边缘系统中含量也较高 [ 27 ] ，通过NMDA受体调节谷氨酸系统，参与学习、记忆，并与脑内多个神经递质系统如DA、5-HT、NE和Ach具有相互作用 [ 28 ] 。 精神分裂症患者死后尸检发现与对照组相比患者脑中Sigma受体密度下降，这与重复给予苯环己哌啶(PCP)造成小鼠海马Sigma受体密度显著下降的结果相一致 [ 29 ] [ 30 ] 。Sigma-1受体激动剂氟伏沙明、SA4503长期给药可改善PCP诱发的精神分裂症认知损害，而该改善作用可被选择性Sigma-1受体拮抗剂NE100抵消 [ 31 ] 。提示Sigma受体减少可能参与PCP造成的精神分裂症认知障碍。临床双盲试验、交叉对照试验及随机对照试对Sigma-1受体激动剂治疗精神分裂症的疗效进行评估发现，氟伏沙明能改善阴性症状和认知损害，对阳性症状无改善作用，多奈哌齐、孕烯醇酮对阳性症状、阴性症状及认知损害均有不同程度的改善作用，脱氢表雄酮对阴性症状及认知损害有改善作用 [ 31 ] 。以上提示，Sigma-1受体激动剂有望成为改善认知障碍的抗精神分裂症药物研发的新靶点。
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user: 5. 小结 药物治疗已成为精神分裂症的主要治疗方法。但是自氯丙嗪问世以来，由抗精神病药物引起的毒副反应也越来越多。虽然此后的非典型抗精神分裂症药物的锥体外系不良反应大大降低，但仍面临着临床治愈率低、复发率高以及新的不良反应。现阶段抗精神分裂症药物的研发如本文所述，由DADR和5-HTR拮抗剂，转向拮抗或部分激动DADR和5-HTR，并取得了可喜的成果，如2015年上市的卡利拉唑、依匹哌唑。此外，谷氨酸能药物，大麻受体拮抗剂，Sigma-1受体激动剂的研究也取得了一定成果。我们期望在针对相关靶点对抗精神分裂症药物研发的过程中，能够对精神分裂症的病因有更全面更深层次的认识，从而更有利于研究开发安全、有效、可控的抗精神分裂症药物。
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user: 摘 要 本研究通过整理2008~2014年《贵阳市环境状况公报》中的空气质量及污染物排放量数据，运用时间序列分析法和相关性分析法研究2008~2014年贵阳市大气质量的演变特征，并分析大气中污染物浓度与其排放源强的相关性。结果显示近7年来贵阳市空气环境中的SO 2 年平均浓度逐渐降低，NO 2 年平均浓度逐渐增加，除2013年外PM 10 波动不大；SO 2 浓度降低可能与产业结构优化有关，NO 2 则主要受到机动车尾气排放的影响，而PM 10 的影响因素较为复杂；空气质量变化可分为两个阶段：2008~2012年空气质量优良率保持在94% ± 1%的水平，空气质量较好且较为稳定，第二阶段为2013~2014年，空气质量有一定程度下降；大气污染物年平均浓度和相应年份的排放量具有很好的相关性，相关程度主要受到地形和污染物粒径大小的影响。 关键词 :贵阳市，大气环境，PM 10 ，SO 2 ，NO 2
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user: 1. 引言 近年来，虽然我国大气污染防治工作取得了很大成效，但由于在快速城市化背景下，生态严重破坏，大气污染物排放总量居高不下，导致了大气环境面临的形势仍然非常严峻。根据《环境空气质量标准》(GB 3095-2012) [ 1 ] ，大气污染物的基本项目包括二氧化硫(SO 2 )、二氧化氮(NO 2 )、一氧化碳(CO)、臭氧(O 3 )、颗粒物(粒径小于10 μm，PM 10 )和颗粒物(粒径小于2.5 μm，PM 2.5 )，其对人体健康、能见度和气候变化等方面的危害已被国内外学者证实 [ 2 ] - [ 4 ] 。鉴于大气污染物的健康、环境和气候效应，目前在全球范围内已开展了一系列有关大气污染物的观测研究，主要包括其污染状况和变化趋势 [ 5 ] 、源排放特征 [ 6 ] 、化学组成、理化特征及来源分析 [ 7 ] - [ 9 ] 、气象条件的影响 [ 10 ] - [ 12 ] 、区域内部传输及城市间的相互影响 [ 13 ] ，这些研究对准确评估大气污染物的影响及制定相应的控制策略具有深远的意义。 贵阳位于贵州的中部，是贵州省省会，随着能源结构和产业结构的改变、机动车保有量的快速增加，贵阳市的空气污染在新时期呈现出与以往不同的特征 [ 14 ] [ 15 ] ，空气环境污染状况由以SO 2 污染为主转变到以颗粒物污染为主 [ 16 ] 。更关键的是，贵阳作为全国生态文明建设和首个国家循环经济试点城市，对空气环境质量具有更高的要求。因此近年来贵阳市加大环境整治力度，加强环境监测，已建成空气环境质 图1. 贵阳市空气质量监测站分布图 量监测国控点9个(图1)。然而有关贵阳大气环境的研究记录仍然非常稀少：张雯婷等 [ 17 ] 根据对建筑和市政施工工程的调查，估算出贵阳市区2002年建筑扬尘的PM 10 排放量为416 t，建筑扬尘对对整个城区PM 10 的年均浓度贡献约12%；基于KB-120型中流量TSP/PM 10 采样器的研究结果指示了贵阳市2008年7月~2009年4月TSP与PM 10 日均浓度范围分别为48.1~985.8和32.5~595.4 g/m 3 ，两者的超标率分别为2%和45%。4个采样点TSP和PM 10 浓度在季节上的变化规律大小顺序为冬季 > 秋季 > 春季 > 夏季。在空间上的规律大小顺序为水泥厂 > 蔡家关 > 市中心 > 花溪。PM 10 质量浓度与主要气象要素存在一定程度的相关性 [ 18 ] ；刘娜等 [ 19 ] 和仇广乐等 [ 20 ] 运用连续颗粒物采样仪(URG Model 2000-01J)对贵阳市城区大气颗粒物PM 2.5 进行了连续3个月(9~11月)的采集与分析，结果显示PM 2.5 的平均质量浓度为53 ± 27 μg/m 3 ，变化范围为3.7~186 μg/m 3 。并初步推断出黑炭浓度与PM 2.5 浓度的变化特征一致，确定了PM 2.5 主要的污染源，查明了相对湿度、风速、风向、温度等气象条件是影响大气颗粒物及黑炭浓度及分布的重要因素。肖劲松等 [ 16 ] 应用富集因子法判断出贵阳市于2011年4月12~5月2日阶段PM 2.5 中不同元素的来源。从前人对贵阳市大气污染的研究资料可以看出，研究记录仍然非常稀少，以往的研究局限于贵阳市个别站点，研究的时间尺度也比较短，采样分辨率低，很难对贵阳市大气污染物的分布特征进行较长时间尺度的详细评价，且以往的记录很少探讨大气环境质量与污染源排放的关系。基于此，本论文研究贵阳市近7年来的大气污染特征，并探讨污染源排放与大气环境质量的关系，以期为贵阳市环保政策制定提供数据支撑和理论支持。
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user: 2. 材料与方法 本研究通过整理2008~2014年《贵阳市环境状况公报》中的空气质量及污染物排放量数据，包括环境空气中的可吸入颗粒物(PM 10 )年平均浓度、二氧化硫(SO 2 )年平均浓度、二氧化氮(NO 2 )年平均浓度，一年中的I级(优)、II级(良)、III级(差)的天数和优良率，粉尘年排放量(缺少2013~2014年)、SO 2 的年排放量和氮氧化物(NO x )年排放量(缺少2008-2010年)。由于《贵阳市环境状况公报》并未统计2013年前PM 2.5 、CO和O 3 数据，因此本文没有研究这三个指标的变化。然后，我们运用时间序列分析法对整理好的数据进行分析，研究贵阳市近7年来空气中污染物年平均浓度的变化特征。并基于空气污染物质量浓度和排放源强的相关性分析，研究空气质量与污染物排放的关系。
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user: 3. 结果与分析 3.1. 污染物浓度分布及其影响 PM 10 指大气中空气动力学当量直径≤10微米的可吸入颗粒物了，能在环境空气中长期飘浮，对大气能见度影响很大。一部分颗粒物来自污染源的直接排放，比如车辆与烟囱。另一部分则是由环境空气中硫氧化物、氮氧化物、挥发性有机化合物及其它化合物互相作用形成的细小颗粒物，通常来自在未铺沥青、水泥的路面上行使的机动车、材料的破碎碾磨处理过程等 [ 21 ] [ 22 ] 。它们的化学和物理组成依地点、气候、一年中的季节不同而变化很大。2008~2014贵阳市空气环境中的PM 10 的年均值介于0.073至0.086毫克/立方米之间，平均值是0.077毫克/立方米，从2008~2012年，PM 10 的年均值呈现出缓慢波动的特征，2013年PM 10 的年均值快速增大，由2012年的0.073毫克/立方米增到2013年的0.086毫克/立方米(图2)，未达到国家环境空气质量二级标准。2013年PM 10 的年均值快速增加的原因可能是因为在国发二号文件之后，贵州的经济快速发展，贵阳市大规模的基础设施建设和房地产开发增加了扬尘效果，于是导致了空气中颗粒物的含量增加 [ 23 ] 。至2014年，PM 10 的年均值下降到2012年的水平，仅为0.073毫克/立方米，这可能与2014年贵阳市加强工地、道路扬尘污染治理有关，具体表现为加强对施工工地扬尘污染管控，广泛开展绿色文明施工，通过多种途径规范渣土运输车辆管理，有效降低工地扬尘污染。严格按照作业规范对道路开展机械化清扫、洒水降尘、人工保洁等作业，并及时清洗道路护栏、护墙、隔音墙、隧道内侧墙体等，有效控制道路扬尘污染 [ 24 ] 。 城市中的二氧化硫主要来源于工业生产过程中燃料的燃烧，煤和石油通常都含有硫化合物，因此燃烧时会生成二氧化硫 [ 25 ] [ 26 ] 。2008~2014年，贵阳市环境空气中SO 2 的平均浓度范围为0.024~0.064毫克/立方米，平均值是0.045毫克/立方米，SO 2 的平均浓度显示出逐年下降的特征，尤其从2011年至2012年下降幅度最大，从从0.049毫克/立方米下降到0.024毫克/立方米(图2)。空气环境中的SO 2 的平均浓度下降可能与贵阳市能源结构的改变有关，2012年，贵阳市城市燃气用户达70.5万户，用气总人口239.7万人，实现用气人口与城镇人口同步增长。全市城市燃气气化率达95%，中心城区气化率达98.5%。加上贵阳市积极发展和引进天然气项目，建成和拥有4300立方米、2500立方米、200立方米液化天然气接收供应站各一座，已置换开通天然气居民用户10万余户，非居民用户120余户，用气人口30万余人。2012年贵阳市公交全面完成“油改气”工程，全市1850辆公交车完成了改造。并积极推进汽车加气站建设，建成汽车加气站7座，每日供应量达13~15万立方米，有效减少了污染物排放，改善了大气环境 [ 23 ] 。另外，贵阳市重点能耗企业的逐渐关闭和停产也对空气环境质量中SO 2 的平均浓度的减少具有重要的贡献作用 [ 23 ] 。至2014年，环境空气中SO 2 的平均浓度下降到0.024毫克/立方米，为近年中的最小值，这可能与贵阳市加快发展清洁能源、加快淘汰落后产能和划定高污染燃料禁燃区等环保政策的实施有关 [ 24 ] 。 城市中的NO 2 主要来源于高温燃烧过程，比如机动车的使用、电厂废气的排放等 [ 26 ] 。2008~2014年贵阳市空气环境中NO 2 的平均浓度总体上呈现出逐年增加的趋势，(图2)，从2008年的0.023毫克/立方米增加到2013年的0.033毫克/立方米。尽管近年来贵阳市逐年关闭了大量的能耗污染企业，走上了以低碳和循环经济为特征的生态文明之路，但贵阳市机动车的拥有量仍然快速增加，其不仅引发了道路的拥堵，也导致了环境空气中的NO 2 含量逐渐增加。 3.2. 空气质量变化及其影响 2008~2014年贵阳市一年中的I级、II级天数呈现出波动变化的特征，两者具有反相位关系(图3)。一年中I级天数的变化特征表现为减小–增加–减小–增加，II级天数的变化则相反。III级天数的变化表现 图2. 2008~2014年贵阳市PM 10 、SO 2 和NO 2 年均质量浓度变化特征 图3. 2008~2014年贵阳市空气质量变化特征 为显著两阶段的特征，在2008~2012年III级天数波动不大，约为17 ± 2天，但在2013~2014年，III级天数快速增加，从2012年的15天增加到2013年的72天。7年间空气质量优良率变化与III级天数的变化一致(图3)。因此，III级天数可作为反映空气质量变化的代用指标，其数值增加指示空气质量恶化，减小则相反。2008~2012年贵阳市空气质量优良率保持在94% ± 1%的水平，空气质量较好，但在2013~2014年，空气质量有一定程度下降，其中2013年优良率最低，仅为76.2%。2013年PM 10 平均质量浓度为达到0.086毫克/立方米，为近7年中的最大值，与最低空气质量优良率相对应，表明PM 10 是影响大气质量的首要污染物 [ 16 ] - [ 23 ] ，可作为反映空气质量的首要代替指标。 3.3. 大气污染物浓度与排放源的关系 在气象条件一定的条件下，大气污染状况主要由排放源决定 [ 27 ] 。研究结果显示贵阳市2008~2012年空气环境中的大气污染物年平均浓度和相应年份的排放量具有很好的相关性(图4)。SO 2 的平均浓度和其年排放量的相关系数达到0.8119，NO 2 年平均浓度和NO x 年排放量达到0.7762，PM 10 和粉尘排放量的相关系数为0.4515。由此可见空气中的SO 2 和NO 2 的年平均浓度受到局地排放的显著影响，这可能与贵阳市特殊的地形条件有关。贵阳苗岭横延市境，岗阜起伏，剥蚀丘陵与盆地、谷地、洼地相间，相对高 图4. 大气污染物年均浓度与其排放量的相关性 差100~200米，导致了工业及生活排放的SO 2 和NO 2 较难扩散，而PM 10 和粉尘排放量的相关性相对较小，这是因为PM 10 粒径较大，更容易发生沉降。
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user: 4. 政策与建议 大气污染程度主要与排放源强和气象条件有关，在排放源强一定的情况下，主要受到气象条件的影响 [ 11 ] [ 12 ] ，而气象条件受地形影响明显，以气象条件中的风力为例，在平原地带由于地势开阔，风力不受阻挡，风速大，易于污染物的迁移扩散，而山区则相反。贵阳属于山谷中的城市，地势不够平坦，相对高差大，加上高楼大厦较多，对流经市区的风阻碍和摩擦作用明显，导致空气中污染物浓度与排放源有很强的相关性。基于此，我们认为要减轻贵阳市大气污染，改善空气环境，首先需要减少污染源排放，可以通过以下政策实现：改进产业结构和能源结构，减少燃煤量以减少SO 2 的排放量；进一步加强机动车尾气的污染防治以减少NO x 的污染；增强工地道路扬尘整治，减少空气中大气颗粒物的含量。
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user: 5. 结论 1) 2008~2014年贵阳市空气环境中的SO 2 年平均浓度逐渐降低，NO 2 年平均浓度逐渐增加，除2013年外，PM 10 波动不大；SO 2 浓度降低可能与产业结构优化有关，NO 2 浓度则主要受到机动车尾气排放的影响，而PM 10 的影响因素较为复杂。 2) 近7年贵阳市空气质量变化可分为两个阶段，2008~2012年贵阳市空气质量较为稳定，优良率保持在94% ± 1%的水平，空气质量较好，但在2013~2014年，空气质量有一定程度下降；III级天数可作为反映空气质量变化的代用指标；2013年PM 10 成为影响大气质量的首要污染物。 3) 大气污染物年平均浓度和相应年份的排放量具有很好的相关性，SO 2 的平均浓度和其年排放量的相关系数达到0.8119，NO 2 年平均浓度和NO x 年排放量达到0.7762，PM 10 和粉尘排放量的相关系数为0.4515。
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user: 摘 要 本文介绍了当前学术界在实时构件和构件高可信保障技术方面的认知和作为，研究了实时构件的实时特征和构件可信性的内涵，分析了实时可信构件的实时性和可信性的本质，以及两者融合的必然性，对实时可信构件所需解决的问题进行了探讨，为下一步将要开展的构件模型及其设计工作奠定基础。 关键词 :实时，可信，构件，重用性，安全性，防危性，可靠性
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user: 1. 引言 计算机的应用模式在经历了主机模式和个人机模式后，目前正向普适计算 [ 1 ] (Pervasive Computing)模式发展。在普适计算模式下，嵌入式实时系统将会渗透到人们生活的各个方面，而嵌入式实时软件的质量和开发效率往往会对一个嵌入式产品的成功起着决定性的影响。传统的嵌入式实时系统大多采用低级的程序设计语言编写，并在专用的硬件和操作系统之上运行，运行效率、资源利用率以及与硬件的集成是考虑的主要方面，模块化和复用性是在第二位的。但随着开发要求的提高(时间、成本)，实时系统的构件化越来越受到重视，对于嵌入式实时系统利用构件化技术来提高嵌入式软件质量和开发效率就成了实时软件工程研究的重要内容。 现在，嵌入式实时系统在航空航天、国防、交通运输和核电能源等诸多安全关键领域中得到了广泛的应用，这类系统可称之安全关键系统SCS (Safety Critical Systems) [ 2 ] ，要求其具有“动则成功”的能力，另外，随着不稳定因素的增加，这类系统的安全性也被提上日程。但随着安全关键系统日益庞大和复杂，带来了系统可靠性和安全性下降、投资增加、研发周期加长、风险增加等一系列问题。利用构件化技术来开发嵌入式实时系统，使系统的高重用性得到了保障，同时考虑到将实时性、可靠性、防危性和安全性封装在构件当中，将会使SCS具有投资小、周期短、研发一次成功、系统安全可靠的特性。也就是说，对实时可信的构件技术进行研究具有重要的现实意义，并将成为今后构件技术发展的一个趋势。
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user: 2. 研究历史和现状 2.1. 实时构件技术的研究 对于实时构件的研究曾经存在这样误解：认为构件不适用于实时应用，且常常受到中间层降低性能或不够快的批评。这一误解的根源在于未能区分“实时”和“快”的差别 [ 3 ] 。为了支持实时应用，构件应该作以下的扩展：增加实时调度策略和机制；增加实时事件支持以提供对实时事件驱动的支持；增加实时服务质量(QoS)的支持，支持实时Qos的表达和执行；增加实时应用编程支持；进行必要的裁剪，以适用于嵌入式系统；进行性能优化。 对实时构件关注较早的是OMG组织，该组织于1996年12月发布了实时CORBA白皮书 [ 4 ] ，阐明了OMG组织所考虑的实时CORBA技术的基本范畴和OMG组织的有关实时系统的概念。此后，OMG组织于1997年9月提出了实时CORBA 1.0的RFP [ 5 ] ，得到了来自Alcatel，Hewlett，OOC，Sun等成员独立或者联合提交的实时CORBA规范草案。最终，于1999年3月，OMG组织经过讨论修改，发布了实时CORBA 1.0规范 [ 6 ] (2001年9月推出了2.0版)。它在CORBA基础上定义了一组标准的接口以及策略供用户来控制和配置系统的处理器资源、内存资源和通信资源，这些标准控制机制包括线程池、CORBA优先级、互斥机制和全局调度服务等；内存资源的标准控制机制主要有请求队列等；而通信资源的标准控制机制则有协议特性设置和显式绑定等，从而满足实时性。 对实时构件的研究不但要考虑到实时构件模型的建立，还要研究实时软件的构件化开发方法学和开发环境。这方面的工作主要集中在构件组装、代码(或代码框架)的自动生成和对生成的软件系统的非功能属性的分析验证等方面。比较典型的研究工作包括：C.V illela等通过扩展己有的工具环境SIMOO-RT来支持实时软件的构件化开发的整个过程 [ 7 ] ；Ulrich Hannemann等利用形式化证明工具PVS提出了一种自顶向下的形式化的构件设计方法来保证实时软件的构件化设计的正确性 [ 8 ] ；Stephen S.等提出了一种可定制的实时构件的框架和定制方法及相关支持工具 [ 9 ] 等。 2.2. 可信性研究 当计算机发展到一个比较成熟的阶段，可信需求显得迫切而关键，而对可信性的研究归根结底就是对可信计算的研究。可信计算是新近发展的一门学科，着力于解决计算世界当前所面临的普遍的安全威胁和不可信危机，它是一个广泛的概念，是对若干传统计算技术的综合。Babbage于1830’S年在他的论文“计算机器”中首次提到了可信计算(dependable computing)的概念，1999年IEEE太平洋沿岸容错系统会议改名为“可信计算会议”，标志着可信计算成为学术界新的研究热点。 目前，对可信计算的研究主要处于摸索阶段，国内外许多研究机构都从不同的角度，对可信进行了阐述。美国国家科学基金会认为，一个可信的信息系统所应考虑的方面包括 [ 10 ] ：security，privacy，safety，reliability；德国达姆施塔特大学的计算机科学和工程系的数据库和分布式系统组认为，可信性是比任何其它特征都具综合性的一个性质，它是涵盖 [ 11 ] ：end to end security，availability，reliability，timeliness，consistency，predictability，scalability所有特性的特性；微软在2002年12月一份白皮书中，将可信计算的四个目的总结为：security，privacy，reliability，business integrity；国内武汉大学张焕国等人认为：所谓可信是指计算机系统所提供的服务是可靠的、可用的、信息和行为上是安全的。相对应的可信计算平台是能够提供可信计算服务的计算机软硬件实体，它能够提供系统的可靠性、可用性、信息和行为的安全性 [ 12 ] 。 2.3. 实时与可信的融合 早些时候，构件技术在分布式系统中用得较为广泛，在这些应用中并不关心其实时性能，而更注重可信性。为了确保可信性，人们习惯地借助于已充分地研究和成功地使用过的容错技术。OMG在2001年9月推出了FT CORBA规范，这规范的出现也推动了容错CORBA中间件产品的开发和上市。其中著名的成果有：DOORS，Eternal和Electra等。 实时和容错分别被有着不同关注重点的用户所使用，实时CORBA规范和容错CORBA规范也只关心了本领域的具体事宜，两者独立地解决本领域的相关问题，也得到了相关的认同。但在20世纪90年代后期，出现了mission—critical的应用的新需求 ，这类需求同时含有实时要求和可信性要求，也就是需要实时与可信性的相互融合 [ 13 ] 。国外目前少数单位的研究中较有名的有CarnegieMelon大学和华盛顿大学的研究小组，国内如电子科大等一些高校也正在从事这方面的研究。可以看出实时与可信的融合是一个新的研究课题，迄今还没有大家都能够接受的研究成果出现。
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user: 3. 实时可信构件的实质 3.1. 实时的内涵 在描述实时性时，时间是一种重要的资源，主要体现在：对外部事件的响应和任务执行都必须在限定的时间内完成；在限制的时间内完成消息的发送和接收输出结果的正确性不仅取决于计算所形成的理辑结果，还要取决于结果产生的时间 [ 14 ] 。实时的内涵包括： 1) 可预测性：是指执行的操作按预先定义或确定的方式执行。其操作执行的时间是可预知的。 2) 及时性：是指按照实时活动的最后期限和当前可用的资源来进行调度，使操作能在最后期限到达前完成。 3) 用户控制：是指用户对系统(构件)的行为具有有效的控制能力。 4) 任务定向：是指任务的成功程度依赖于整个系统所获得的与实时约束有关的信息。 5) 紧急性：实时活动的紧急程度，服务失败造成的后果 6) 可靠性：失败的概率。恢复的概率等。 7) 低延迟：回馈的时间参数和控制的响应速度。 3.2. 可信性的含义 1985年Laprie正式提出可信性(dependability)以便与可靠性(reliability)相区别。简言之，可信性指系统在规定时间与环境内可交付可信服务的能力。可信性是一个复杂的综合性概念，针对于构件来说，我们认为它所包含的特征有：重用性、可靠性、防危性、安全性。 重用性：在相似领域内，早先开发出来的构件在建立新系统时能够很方便地使用和在新系统中某个时刻可用的概率。 可靠性：构件在一个完整的时间间隔之内正常服务的能力。可以描述为一个时间函数R(t)，被定义为系统在某个时间段正确执行的概率。 防危性：在给定的时间内不发生灾难性事故的概率。和可靠性不同，防危性强调的是防止危险发生，必要时可停止服务。 安全性：美国计算机安全专家Bruce Schneier这样认为：“安全不是产品；安全是一条链子，包括了硬件、软件、网络、使用者以及相互交互的复杂系统。在这条链子上，任何一个环节出现问题，安全将不存在，这条链子的强度由链子最弱一环的强度决定。”安全性又可分为保密性和完整性，保密性表示未经访问许可禁止访问敏感数据的能力。完整性指保持数据一致性的能力。这里的安全性指在构件中实现经过授权许可的用户比较容易方便地接触到数据和系统，同时防止一些人未经许可地获得数据，防止一些恶意的人对系统进行攻击的能力 [ 15 ] 。 为构件保障上述特性，可以从许多方面着手：可以加强构件的体系结构和代码设计，使得它们天生强壮；可以引入冗余机制，采用资源复制的方式提高系统可靠性和可用性；可以在构件设计中通过引入PKI技术，封装加密算法来提高构件安全性。但是，如何以一种统一的方式考虑构件可信性保障问题，是实时可信构件技术要研究的课题。 3.3. 实时可信构件的定义 对构件的定义影响较大的主要有三个：在1996年的ECOOP会议上提出的软件构件是一个具有规范接口和确定的上下文依赖的组装单元，软件构件能够被独立部署和被第三方组装；Szy perski给出的软件构件是可单独生产、获取、部署的二进制单元，它们之间可以互相作用构成一个功能系统；CMU/SEI的构件是一个不透明的功能实现，能够被第三方组装，符合一个构件模型。构件有两个本质属性：重用和易用。为了达到易用，标准化是必不可少的 [ 16 ] 。再考虑到实时和可信两个属性，我们给出实时可信构件的定义： 定义：实时可信构件是被标准化的具有重用性、可靠性、防危性和安全性的，能够提供实时应用软件资源。
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user: 4. 实时可信构件技术的研究内容和方法 4.1. 研究内容 对实时可信构件的实时性的研究需要解决在构件模型中如何有效地表示实时属性；在构件的分析设计模型中如何提供构件实时属性的恰当描述；在进行领域设计时如何解决并行、异步等一系列的问题。结合实时CORBA规范，需要重点解决的首先是基于动态优先级调度，完成这一任务的难点是，对于动态优先级驱动的系统，还没有行之有效的分析和验证手段 [ 17 ] 。其次是服务调度模型，现在虽然已经有多个模型提出，但是如何使得调度模型更加合理、有效、简洁方面，还有待研究。接着是如何实现构件的优先级到本地操作系统优先级的映射。最后是优先级倒置问题，实时可信构件支持可信服务，其优先级倒置问题就更为复杂。 研究软构件个体的可信技术，包括在构件的设计、开发、测试和验证方法上都要对可信属性有所考虑和评估，这就要求在程序设计和开发方法，从代码级上有所体现。对于支撑平台来说，在构件开发时可以提供一个保证其可信性属性的开发框架，以目前中间件提供的开发框架为基础，增添一些对可信属性进行评估和度量的工具当然这涉及到研究对可信系统和构件的可信属性进行建模、分析和预测的技术。此外，还应该考虑构件在运行过程中，如何在环境的变化下维护其可信属性。当然在实现实时可信构件时有可能会出现冲突，那么这时就必须选择合适的平衡点。 基于以上分析，实时可信的构件技术主要研究的内容为： 1) 支持实时可信服务软件的构件体系结构。重点研究构件的实时可信性能保证机制，立足于传统成熟架构规范基础之上，研究自适应的可信构件体系结构，实现对现有基础结构的实时可信的扩展，包括可信构件的表达和标识、存储和检索、生成和组装、以及构件运行管理。 2) 实时可信构件的功能与性能分离机制。分离系统功能实现与系统性能保障，把实现应用系统性能保障的模块抽象成通用的性能服务构件，基于性能策略库选择、定制及动态策略与机制，为应用系统提供性能保障。 3) 实时可信构件的运行管理机制。从构建模型的自适应能力以及自适应的系统集成框架两个方面着手，研究构件的上下文感知技术和系统的自适应调度机制，为最终用户系统提供实时可信的服务保证。 4) 从设计方案级出发，形式化描述各类可信服务构件的功能参数和性能指标，建立基于可信服务构件的应用系统的数学模型；分析已有的评估模型，研究一种针对基于可信服务构件的应用系统的正确性和多项性能指标进行一体化评估验证的解决方案。 4.2. 研究方法和成果预期 对实时可信构件的研究，首先应该在体系结构上提供对实时和可信服务的支持。我们的研究基于OMG提供的实时CORBA体系结构之上，并且采用了PKI技术，把实时性和安全性作为实时可信构件的功能参数，放在构件内部来实现；将可靠性和防危性作为非功能参数来进行描述，放在一个称之为复制代理的部件中实现。这样做的目的是为了保证构件的实时性，因为为了保障构件的可靠性，需要使用冗余机制，这必然会对构件的实时性造成影响。此外我们还引入了一个全局监视器，其主要功能是监视硬件、操作系统和构件的运行，当发现异常时监视器及时的向复制代理和资源管理器报告。复制代理负责完成关键数据的复制，并保证数据或事务处于一致性状态；资源管理器主要负责整个系统资源的分配，以解决实时可信构件在实时性和可信性等各方面的冲突，按照一定的策略在实时可信的各项指标间取得一个平衡。为了解决构件的上下文感知技术和系统的自适应调度机制，我们采用了反射式中间件的思想，在ORB中完成该功能。此外在构件的开发时提供一个保证其可信性属性的开发框架，并在软件开发时，借用面向方面的编程(AOP)的思想。 套用Bruce Schneier对安全的定义，如果实时构件所运行的整个硬件、软件平台是可信的，则整个系统就是可信的；如果整个硬件、软件平台是不可信的，那么最终整个系统的可信性，取决于系统可信性最薄弱的一个环节。但是我们的构件(软件)能够提供比一般软件更为可信的结果。
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user: 5. 结束语 本文以实时可信构件为研究对象，描述了实时构件和可信性的发展历史和现状，并以此为基础探讨了实时和可信的本质内涵，最后指出了实时可信构件技术所需要解决的问题以及解决这些问题的方法，为下一步工作的展开奠定基础。
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user: 摘 要 大数据时代下随着计算机数据处理能力的提高，传感技术、音频技术、自动化控制技术得到不断地发展，视频帧和图像信息作为人类通过客观世界获得信息的主要来源之一更是得到了诸多的重视。如今计算机视觉作为当下研究的热潮之一，拥有诸如识别、运动、场景重建、图像恢复等众多技术挑战。其中又以物体识别最为重要。与此同时，众多的物体识别系统却仅仅侧重于物体识别的精度而缺乏其他辅助功能的实现，如何拥有更好的人机交互以及更广阔的市场前景的物体自动识别系统是当下众多开发者所探讨的。在本文中我们将物体识别与语音处理相结合，首先在物体识别算法Tracking-Learning-Detection (TLD)的基础上进行改进，以给定的一类物体的图片数据集为基础，训练出适合于识别该类物体的分类器，从而判断新的物体是否为目标物体，实现对指定一类物体的识别；同时该系统将以语音识别作为人机交互的基础，使用户可以利用语音将图片数据添加到训练集中并更新分类器，同时采用动态规划的方式(DTW)对语音特征进行匹配从而保证了语音识别的准确度。 关键词 :物体识别，语音处理，TLD，DTW
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user: 1. 介绍 如今，计算机视觉的研究不论在国内或国际的期刊及会议依旧处于热潮之中，在这一过程中有许多经典的物体识别的算法得到了更好的优化和改进，但其依旧有自身的缺点和不足。如帧间差分法对差分的帧的选择时机要求很高，若物体运动过快导致帧之间的时间间隔过大就会很难分割出目标物体 [ 1 ] ；而背景差分法 [ 2 ] [ 3 ] 则对光照条件变化敏感，从而影响检测结果的准确性；光流法 [ 4 ] 的复杂程度和耗时的缺陷就更加难以满足实时检测的要求。传统的识别模型和算法已经无法适应当下具有高运算和数据处理能力的时代。随着视觉测试标准的逐步确立，出现越来越多的开放的测试基准平台，如VTB、VOT [ 5 ] [ 6 ] ，通过光照变化、尺寸变化、遮挡、形变、运动模糊、平面转动、相似目标及低分辨率等评估方法来评测各种算法对不同场景的处理能力 [ 7 ] ，其中TLD算法在众多综合测评中更优。在该算法的基础上进行改进后就需要使系统更加智能化：根据用户反馈的结果对物体的分类器更新，并辅以语音处理的功能让用户以语音的方式将结果反馈给系统。 1.1. 相关工作 由于早期的计算机运算和处理能力有很大的局限性，在图像处理方面，仍停留在静态图像的处理阶段，其工作主要集中在二维图像分析和识别上，如光学字符识别，工件表面、显微图片和航空图片的分析和解释等。60年代，Robert通过计算机从数字图像中提取出诸如立方体、楔形体、棱柱体等多面体的三维结构，并对物体形状及物体空间关系进行了描述 [ 8 ] ，从这开始，研究的范围从边缘、角点等特征提取，到线条、平面、曲面等几何要素分析，一直到图像明暗、纹理、运动以及成像几何等，已经出现了一些视觉应用系统并建立了各种数据结构和推理规则 [ 9 ] 。在1998年，Benjamin Coifmana和David Beymerb等人将视觉跟踪分为四类，分别是基于区域的跟踪、基于特征的跟踪、基于变形模板的跟踪和基于模型的跟踪 [ 10 ] ，目前包括TLD在内的大多主流的视觉跟踪算法都被囊括其中。 本文的TLD算法将长期跟踪任务分解为三个子任务：跟踪、检测和学习。跟踪器可以一帧帧的不断跟踪；检测器则对目标物体进行局部化处理，并根据需要修正跟踪器的错误；学习器则估计出检测器的错误并及时更新检测器避免重复的错误。每个子任务有单独部件处理，所有部件会在同时一起运行 [ 11 ] 。同时结合语音识别和合成的二次平台Microsoft speech SDK，让机器接收、识别和理解语音信号，并将其转换成相应的数字信号，使用户可以用声音来代替鼠标和键盘完成部分操作，实现人机交互的效果。本文将基于TLD算法并以语音为辅实现物体自动识别系统。 1.2. 我们的工作 研究内容主要包括两大部分：物体识别和语音处理。系统繁荣总体框架如图1所示。物体识别又可以分为目标跟踪、目标检测和机器学习：其中目标跟踪和目标检测可以合为图像特征提取的过程，即先对目标的运动进行估计，然后定位输入图像中的目标物体，对目标物体的图像特征进行提取，即通过运算来检查图像的每个像素并确定图像所处的特征；机器学习的目的是把数据转换成信息 [ 12 ] 。 语音处理则包括语音识别和语音合成两部分：语音识别包括选择语音识别单元的语音信号预处理与特征提取以及通过获取的语音特征所使用的训练算法进行训练后产生的声学模型与模式匹配两个部分；语音合成则是构建包括由识别语音命令构成的语法网络或由统计方法构成的语言模型，并最终利用语法和语义分析对语言进行处理。语音识别的流程如图2所示。
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user: 4. 物体自动识别中的难点与展望 本文在对物体识别的测试过程后提出了许多的问题和想法，里面包含了对该系统当下面临的难点和展望做出了分析。 其中物体识别部分大概可以分为两类，一是基于背景建模，该种方法主要是利用背景建模，提取出前景运动的目标，在目标区域内进行特征提取，然后利用分类器进行分类看是不是需要识别的物体。虽然这并不是本文所采用的方法但仍具有值得借鉴的意义。二是基于统计学习的方法，该方法是目前比较常用的方法，因为根据大量的样本学习所获得的样本数据比但从图像背景中获取的数据要更加准确，它所提取的特征主要有目标物体的灰度、边缘、纹理、颜色、梯度直方图等信息。但同时这些特征也会为分类器带来很多的麻烦，也就导致物体识别中出现许多的难点： 1) 物体的形状各不相同，复杂的背景加上不同的光照环境，若没有提前的指定和预处理的数据很难做到真正的精确； 2) 现在所指的物体大多是固态的，当有其他形态的问题需要识别时所提取的特征在特征空间中的分布不够紧凑； 图13. 目标物体视频中运动测试 图14. 目标物体利用图像识别 图15. 目标物体识别过程中的语音实现效果 3) 因为以特征为主要的样本，分类器的性能自然也更加容易受到训练样本的影响； 4) 离线训练时的负样本无法涵盖所有真实应用场景的情况而导致需要更多的硬件设备来支持。 但同时可以发现，随着算法的不断优化和改进，物体识别技术的准确率和速度也不断的提高，虽然距离真正的实用性还有很远的路要走，但在未来的物体识别技术的研究能有很多提高的地方 [ 14 ] ： 1) 要不断改进算法就需要对分类器中的各种数据进行分析，收集更多的有效的训练样本很有必要，这些样本需要对应于通用场景的场合、某一固定场景但有目标物体正样本和负样本的场合以及高像素度的扩充场合； 2) 单目视觉已经不足已解决现实中的复杂情况，可以采用多摄像头或利用深度信息来识别物体。同时再多摄像头下物体的形状更容易被描述，可以更加深入的探讨多目视觉中的物体识别技术； 3) 虽然实验也考虑并采用了许多恶劣的环境，但系统还需要对部分遮挡、分辨率低、远距离的、携带大面积物件的行人进行更加准确的识别并保持低误报率才能达到实际应用的效果。同时可以建立专门针对遮挡、低分辨率和远距离的行人测试数据库来进一步完善； 4) 目前大部分的检测器都是通用检测器，但缺乏在特殊场景下尤其是摄像头静止不动的监控场合如何利用增量学习、在线学习等算法将通用的检测器迁移到特殊场景中，使物体识别技术能在识别的过程中通过学习提高性能。 而语音部分虽然在现在的系统中只需要识别简短的两句话，但所采用的语音系统比较落后，且缺乏自主语音的设计，以后还需要在这一方面有更多的扩展才能让整个系统更加的完善。因而在针对需要更多的语音进行处理时可以利用云计算中的虚拟化技术和并行计算技术以及更加规范化和形式化的云端应用服务从而减少语音识别计算的约束，实现更加完善的语音功能。
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user: 5. 结论 本文的物体自动识别系统不仅是对物体跟踪识别算法的实现，更拥有着当前市面不多的语音交互功能。该系统既能作为金融公司、重要企业进行身份认证与识别应用的原型，同时也能为智慧城市的构建提供智能监控功能，更能成为当今车载智能领域阔进的一个重要部分，会有很好的社会应用前景。 在未来，我们致力于两方面的工作：一是不断改进和学习更多更优秀的物体识别和算法，同时将界面优化，增加更多的API接口使其能够在各种硬件上得到兼容；二是逐渐摆脱已有的语音SDK包，与更多语音技术的人合作利用更优秀的技术来完善和增加更好的语音功能。
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user: 摘 要 基于BP神经网络算法，对H型传感器测厚系统采集到的感应差压信号进行分析处理。由不同厚度铝箔采集到的感应差压信号建立网络预测被测铝箔的厚度。 关键词 :BP神经网络，脉冲涡流检测，Ansoft Maxwell仿真
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user: 1. 引言 金属膜厚的在线检测与控制在工业领域的很多方面都有应用，比如：核反应燃料棒包覆层、飞机机翼厚度、金属板生产、精密机械加工以及化工容器的厚度检测。目前，测量的方法主要有接触法、超声法、射线法、电磁涡流法等。但是这些方法都有其缺点。射线法中的射线源会对环境及操作人员产生影响，需要配备防护措施，不够便捷；具有较高测量精度的接触法需要与被测试件接触，易对被测试件和传感器本身造成表面的损伤；超声法不具有很高的精度，且需要耦合剂来填补探头与被测试件之间的缝隙，来减小空气对检测的影响。脉冲涡流测厚具有高速高效、无需耦合剂、无需接触试件、结构简单、成本低等优点，能够在其他检测方法不能实施的情况下使用 [ 1 ] - [ 5 ] 。 本文属于脉冲涡流检测技术的研究。脉冲涡流检测是一种新型的无损检测方法，以电磁感应原理为基础，由检测线圈阻抗的变化，推断被检试件性能的变化。而线圈阻抗改变时，感应线圈中感应电压也会相应地改变，本文就是根据这个原理，通过H型传感器检测到的感应差压信号来预测被测铝箔的厚度。
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user: 2. H型传感器的结构及测厚原理 对磁场变化敏感的元件都可以作为涡流传感器，如磁敏二极管、霍尔元件、线圈等。通过传感器中的电流、电压或者阻抗的变化来反映被测试件的参数的变化。本文中用线圈作为传感器，通过线圈中电压的变化来反映被测金属板厚度的变化。 本文中用到得H型传感器为自比较差动互感检测方式，支架为软磁铁芯，传感器由5个线圈组成，中间的线圈为激励线圈，激励信号供给激励线圈，其余四个线圈为感应线圈，将上端的两个线圈串联构成测量端，将下面的两个线圈串联构成参考端，再将上下两个端口反向连接构成差动模式。这个结构可以看成是由两个U型软磁铁芯背对背组合构成，两者具有共同的中间激励线圈，其中一端为测量端，另一端为参考端。 这样的结构设计不仅使得传感器具有较高的灵敏度，并且降低了背景信号的影响，使环境温度、环境磁场变化对传感器影响较小。将测量端和参考端的线圈进行差动连接，即得到感应差压信号。通过对这个感应差压信号的采集与分析处理即能得到导电材料的相关参数，比如本文中被测铝板的厚度。
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user: 3. Ansoft Maxwell仿真分析 选用Ansoft Maxwell这一电磁场有限元分析和电磁设计软件 [ 6 ] 对H型传感器进行建模仿真，对H型传感器施加脉冲激励，对比分析不同厚度的铝板得到的感应差压信号。构建H型传感器模型如图1所示。 对测量端和参考端的感应电压进行仿真，并用测量端减去参考端的感应电压计算得到感应差压，见图2。 变化的磁通在被测金属试件中感应出涡流，而涡流磁场对测量端感应电流产生的磁场有相互作用，所以测量端得到的感应电压绝对值比参考端得到的感应电压绝对值要小，用测量端得到的感应电压信号减去参考端得到的感应电压信号就得到与被测金属试件性能相关的感应差压信号。这个感应差压信号可用于下面的有关被测金属参数的研究，在本文中为被测铝板厚度的研究。 图1. H型传感器模型 图2. 脉冲波激励下三种感应电压信号对比图 改变被测铝板的厚度，得到不同厚度下的感应差压信号，如图3所示。 由图3可以看出，铝板厚度越大，感应差压信号的峰值的绝对值越大，并且整个波形图越向后偏移。在峰值部分的感应差压信号区分明显，集中地反映了被测铝板厚度的变化，有利于后续特征信号的提取和算法的处理分析。
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user: 4. 基于凌华DAQ-2205采集卡的测厚验证 实验测厚系统原理图如图4所示。 得到1~20层不同厚度的被测铝箔对应的感应差压信号，如图5所示。 图3. 不同厚度下的感应差压信号波形图 图4. 实验测厚系统结构原理图 由图5可以看出，实验采集得到的感应差压信号与软件仿真得到的感应差压信号相似。对于不同厚度的铝箔，具有不同的感应差压信号；随着厚度的增加，感应差压信号的峰值的绝对值也在逐渐增大，并且波形图也越向后偏移。即便该实验系统的环境不同于软件仿真的真空环境，存在其他一些可能的电磁干扰带来的噪声，但由图5可以看出该实验系统得到了与软件仿真相似的结果，证明H型传感器能够由不同厚度的铝箔检测得到不同的感应差压信号，能够用于检测铝箔的厚度。