DreamBlooms/HansPub-15000-to-45000 huggingface dataset:
system: [SYSTEM]

user: 3. 水体富营养化常用评价方法 水体富营养化评价是对水体富营养化发展过程中某一阶段的营养状况进行定量描述，其主要目的是通过对具有水体富营养化代表性指标的监测与调查，判定该水体的营养状态，了解其富营养化进程及预测其发展趋势，为水体水质管理及富营养化防治提供科学依据。近半个世纪以来，各国学者对湖泊的富营养化评价进行过深入的探讨，形成了多种形式的湖泊富营养化评价方法，主要包括有：参数法、营养状态指数法、评分法、生物指标评价法、特征法、灰色评价法、遥感技术评价法、模糊评价法和神经网络评价法等 [ 11 ]。 3.1. 参数法 参数法是采用水体中营养物质氮、磷的浓度(即总氮和总磷)、水体透明度SD、藻类(如藻类的种类、数量、指示种和优势种)、化学耗氧量COD Mn 、叶绿素Chl-a。参数法是在评价水体富营养化时选择影响富营养化的关键参数，将参数进行数量分级后，将水体设定为不同的营养等级。在早期的调查及研究中，世界各地的学者使用不同的参数和标准对湖库营养状态进行评价。美国的Carlson等以总磷和透明度为参数将湖库水体的营养状态分为三种：贫营养、中营养和富营养 [ 12 ]。多数学者基于生态学原理，制定以水体中的总氮和总磷浓度为标准划分湖库的营养等级。由于富营养化的最主要特征之一是藻类的大量繁殖，许多研究生态学的学者提出用藻类现存量评价水体营养状态 [ 13 ]。参数法在使用时可以用单一参数，也可以用多参数综合评价，不同的地区和不同的研究人员可以根据实际情况提出不同的参数和评价方法。该方法具有指标明确，容易获得且评价简单、直观，但无法体现各污染物之间的联系，评价指标和评价标准的选择不够完善，很难真实得到水体的富营养化程度。 3.2. 营养度指数法 营养度指数法是结合了层次分析法与主成分分析法的一种综合富营养化状态评价法，即层次分析~主成分分析营养度指数法，是一种湖泊富营养化多因子综合评价方法，与其他的综合评价方法相比，这种方法在指标的选择、各因子权重的确定方面更加科学合理 [ 14 ]，评分值愈高，表明水域的富营养化程度也就愈高 [ 15 ]。该方法根据几种污染物含量进行分析，可以进行定性和定量评价，但在选择评价指标时需要综合考虑水中各类污染物的主次及来源，指标选取难以全面。 3.3. 评分法 评分法是利用湖泊藻类生长旺季前后三个月的叶绿素Chl-a与该期间的总磷TP、总氮TN、高锰酸钾指数COD Mn 、透明度SD的相关关系，确定评分值并进行分级，根据分值大小判断湖泊富营养化程度。该方法操作比较简单，可比性强，是目前水体富营养化评价常用的主要方法之一。但如果某一参数的评分值明显低于或高于其他参数的评分值时，说明该参数受其他因子的影响较大，需要将该参数删除。因此，评分法由于受到人为因素的干扰而影响评价结果的准确性。 3.4. 生物指标参数法 水中浮游藻类的变化在一定程度上可以映水体的富营养状态，可用藻类的现存量、多样性、指示种等评价指标来评价水体富营养化程度，具体可细化为藻类污染指示种及综合指数法、多样性指数法和指示生物法。由于受到气候以及水体营养条件等环境的影响，水中浮游植物的种群变化比较复杂，优势种与水中营养类型有时表现一致，有时不一致，因此这类方法适用于监测资料比较齐全的条件下使用。 3.5. 特征法 特征法根据水体富营养化的生态环境因子特征来对水体的富营养状况进行评价。该方法常通过人为感官来判断湖泊的富营养化程度，无具体的定量描述，受人为影响因素较大。 3.6. 灰色评价法 在对水体富营养化程进行评价时，虽然多数数据是通过监测得到，但由于存在很多不确定因素，因此仍存在一些很不明确的灰色信息。因此在对水体富营养化作综合评价时，灰色因素起很着重要的作用，可以说富营养化评价是对灰色系统的评价和决策。灰色评价法具有化复杂为简单，考虑到很多的不确定性，但其计算过程复杂，不同营养状态的指标计算权重值不同 [ 16 ]，因此计算结果较为模糊。 3.7. 遥感技术评价法 遥感技术评价法是通过分析水体反射、吸收和散射太阳辐射能形成的光谱特征与富营养化水质参数浓度之间的关系来建立水体富营养化水质参数的定量遥感反演模型，并通过分析各水质参数之间的相关性，建立适当的富营养化评价模型。利用卫星遥感信息技术可以进行大范围的水体富营养化空间分布及动态评价，具有监测范围广、速度快、成本低和便于长期动态监测的优势，还能发现一些常规方法难以揭示的污染物排放源、迁移扩散方向以及影响范围。因此，该评价方法只能对湖泊的富营养化状况进行定性评价。此外，还受天气的状况、泥沙悬浮物、水生植物以及湖泊水深等因素的而影响遥感图片的分辨率，从而影响评价结果的精度。 3.8. 模糊评价法 模糊评价法是根据给出的评价标准和实测值，经过模糊变换对事物做出评价的一种方法。评价事物有时间需要考虑各种因素，很多问题往往难以用一个简单的数值表示，此时可采用模糊评价法进行评价。模糊综合评价法较好反映出水质的模糊性、连续性，评价结果更加准确和可靠 [ 17 ]。 3.9. 神经网络评价法 基于神经网络评价法通过人工神经网络理论试图模拟人脑的一些基本特征，从而进行并行计算、分布式倍息存储。该方法具有很强的适应性和自组织性，尤其是能处理任意类型的数据，这是其他传统方法所无法比拟的。因此，人工神经网络理论是目前最活跃的前沿学科之一，尤其适用于非线性系统的处理。该方法建模和数据拟合能力较强，能够快速地处理复杂问题，可用于构建水华变化预测模型 [ 18 ]，但其收敛速度较慢，很难确定中间层单元的数量，且很难实现全局最优化。 每个评价方法都有自己的优缺点，不同的评价方法适合不同类型的水体，各个评价方法在实际工程中的应用也取得了很多的研究成果。能够反映水体营养状态的变量很多，但只有部分指标可被用于水体营养状态的评价，而且不同国家和地区所选取的评价指标也不同，其中总磷TP、总氮TN和叶绿素Chl-a均为必选的评价指标。在各水质的监测指标中，Chl-a是最能够直接反映水体藻类数量的指标，而总磷TP、总氮TN是直接影响藻类生成、繁殖的主要因素。因此在对水体进行富营养化综合评价时，Chl-a、总磷TP、总氮TN是必选的评价指标。
system: [SYSTEM]

user: 4. 水体富营养化等级划分方法 目前水体富营养化程度等级划分方法主要有三个：《地表水资源质量评价技术规程》(SL395-2007)方法、中国环境监测总站制定的《湖泊(水库)富营养化评价方法及分级技术规定》和美国环保局(USEPA)指数评价方法： 1)《地表水资源质量评价技术规程》(SL395-2007)方法 《地表水资源质量评价技术规程》根据《水利技术标准编写规定》相关要求进行编写而成，该规程可以科学、全面、客观地评价水资源的质量状况和特征，此外还可对水质的变化趋势进行分析评价。该规程根据水体中总磷、总氮、叶绿素-a、高锰酸盐指数和透明度5个指标从表1中查得水体的营养状态指数E i (见表2)，并按下式计算出综合的营养状态指数EI值 [ 19 ]，再按EI值即可确定水体的营养状。 E I = ∑ i = 1 N E i / N (1) 式中， E i 为某参数的营养状态指数；N为评价参数的个数。 Table 2 Evaluation criteria and classification for nutrient status of lakes and reservoir 营养状态分级 营养状态指数E i 、EI 总磷 (mg/L) 总氮 (mg/L) 叶绿素-a (mg/L) 高锰酸盐指数(mg/L) 透明度(m) 贫营养 10 20 0.001 0.004 0.02 0.05 0.0005 0.001 0.15 0.4 10 5.0 中营养 30 40 50 0.010 0.025 0.050 0.10 0.30 0.50 0.002 0.004 0.010 1.0 2.0 4.0 3.0 1.5 1.0 富营养 轻度富营养 60 0.100 1.00 0.026 8.0 0.5 中度富营养 70 80 0.200 0.600 2.00 6.00 0.064 0.160 10 25 0.4 0.3 重度富营养 90 100 0.900 1.300 9.00 16.00 0.400 1.000 40 60 0.2 0.12 表2. 湖泊、水库营养状态评价标准及分级 2)《湖泊(水库)富营养化评价方法及分级技术规定》方法 中国环境监测总站制定的《湖泊(水库)富营养化评价方法及分级技术规定》，选取总磷TP、总氮TN、高锰酸钾指数COD Mn 、叶绿素Chl-a和透明度SD等5个参数，采用综合营养状态指数法对水体营养状况进行评价 [ 18 ]。根据式(2)中的综合营养状态指数TLI [ 9 ]，将水库营养状态划分为贫营养(TLI < 30)、中营养(30 ≤ TLI ≤ 50)、富营养(TLI > 50)。 TLI ( Σ ) = ∑ i = 1 N W j ⋅ T L I ( j ) (2) 其中TLI为综合营养状态指数；Wj为第j种参数的营养状态指数的相关权重；TLI(j)为第j种参数的营养状态指数。 3) 美国环保局(USEPA)指数评价方法 美国环保局(USEPA)根据水体总磷浓度、叶绿素-a浓度、透明度和溶解氧饱和度等指标来划分水体的营养状态(见表3)，水体总磷浓度 > 0.02 mg/L，叶绿素Chl-a浓度 > 10 g/L，透明度 < 2.0 m，溶解氧饱和度 < 10%的湖泊可判断为富营养化水体 [ 19 ]。 Table 3 Classification of water nutrition statu 名称 贫营养 中营养 富营养 总磷浓度(mg/L) <0.01 0.01~0.02 >0.02 叶绿素-a浓度(µg/L) <4 4~10 >10 塞克板透明度(m) >3.7 2.0~3.7 <2.0 溶解氧饱和度(%) >80 10~80 <10 表3. 水体营养状态划分
system: [SYSTEM]

user: 5. 鱼类行为响应在水体富营养化评价中的应用展望 鱼类具有正趋性、趋清性，喜欢逆水而上，向水流清澈的地方游动。当水环境遭受破坏时，鱼类的这种特性就会被打破。因此根据鱼类的游泳行为、正趋流性以及选择行为可对水体环境质量进行评价。水中污染物浓度会影响鱼类的游泳能力，通过连续测定鱼类的位置变化，通过比较鱼类的当前运动轨迹与历史运动轨迹，分析鱼类的行为响应变化情况，从而达到对水体富营养化情况进行监测和评价的目的。通过监测鱼类在不同水体富营养化阶段的停留情况，如果表现出逃避行为，且大多数都集中在洁净水的一端，则表明水质遭受到污染。 水体富营养化过程中会导致水中溶解氧含量下降、藻类死亡并分解、释放出有毒物质，导致鱼类死亡，反映了鱼类与其生存的水环境是统一的整体，两者相互依存、相互补偿、协同进化。在水体富营养化过程中，鱼类行为随着水环境因子的改变而发生响应。根据水环境因子对鱼类生理、行为的潜在影响以及实际毒性来对水体富营养化做出相应的评价。通过监测鱼类对不同水体环境的行为响应情况，确定鱼类行为响应指标并对水体富营养化程度进行评价。其与其它理化分析手段相比，具有更直观、客观、综合和历史可溯源性的特点，可更真实、直接地反映环境污染的客观状况，这种综合性和真实性是任何物理、化学监测方法所无可比拟的。在积累大量数据的基础上，为各种水体污染物或有毒物质的排放标准选择合适的污水处理方法及工艺流程，为区域的环境容量和环境标准的制订提供参数依据。
system: [SYSTEM]

user: 6. 结束语 现有的水体富营养化评价方法种类繁多且各有优劣势，适用的方向和范围也尽不相同。现有方法难以顾全各方面因素，因此评价结果存在一定的偏差。随着水体富营养化评价方法研究日渐完善，在选择评价方法时应根据研究区域的实际情况进行综合及客观的分析和评价，采用两三种较为合适的评价方法并进行对比分析，最终选择最适合区域实际情况的评价方法。
system: [SYSTEM]

user: 摘要 为考察苏州主城区土壤的重金属污染状况，从城区68个主要居民集聚点，分别在公路边、居民区和公园获得了167份土样，并分析了铬、镉、砷、铅、汞的浓度，在分析其重金属污染特征和评估其健康风险的过程中，引入了GIS地理空间系统分析和基于蒙特卡洛随机模拟系统的不确定性分析。结果表明，苏州主城区土壤重金属污染分析结果发现As、Pb和Hg含量较高，超出江苏省土壤背景值，Cr和Cd含量相对偏低。重金属含量在不同行政区之间存在一定差异，重金属污染严重的土壤大体呈点状分布。公路两侧土壤的As、Pb和Hg污染较为严重。相关性分析和PCA分析结果表明Pb和As、Cd污染可能有相同的来源。重金属健康风险评价结果显示儿童非致癌风险和致癌风险都高于成人；成人和儿童的风险值分布非常一致，各行政区非致癌风险和致癌风险值差异不大，总体都处于可接受范围。蒙特卡洛随机模拟处理后重金属的风险值稍低于未经处理的直接数据计算的结果，仍处于安全范围；经口暴露的重金属是影响重金属健康风险的重要因素，儿童体重的大幅度变化会强烈影响土壤重金属对儿童的健康风险。
system: [SYSTEM]

user: 1. 引言 重金属是一类典型的土壤污染物，具有隐蔽性、难降解性和生物富集性等特点 [ 1 ] [ 2 ] [ 3 ]，并可通过食物链传递对生态系统的结构、功能和人类健康产生重要危害。土壤作为城市的一类重要环境媒介，是人类的衣食之源和生存之本。因此，对城市土壤典型重金属的污染现状和潜在环境风险进行评估研究，可以为城市生态安全和居民健康提供重要参考信息。近年来，国内外学者对不同城市多类型土壤中重金属时空分布、污染来源和环境风险等开展了大量工作 [ 4 ] - [ 9 ]。研究发现大型城市城区土壤的重金属污染情况不容乐观，尤其Cd和Hg等来源于工业的元素，远高于背景值，达到中度至重度污染水平 [ 10 ] - [ 18 ]。 苏州在过去的30年间经济取得了重要突破，但同时也面临着重大的环境保护的挑战。电子产业、印染产业、化工和生物制药等产业也给环境带来了巨大压力，其中也包括重金属污染。因此，本文对苏州市姑苏区、吴中区、相城区、新区和园区五个区域中公路、居民区和公园的表层土壤重金属进行了采集分析，并采用地质累积指数和潜在生态危害指数法对土壤样品中As、Pb、Hg、Cr和Cd含量进行综合分析与评价，以期为苏州市土壤典型重金属污染现状提供系统信息，同时为今后的土壤污染综合治理和生态修复提供基础数据。
system: [SYSTEM]

user: 2. 材料与方法 2.1. 研究区域与样品采集 苏州市是中国江苏省一座重要的城市，位于长江流域的中心位置，介于东经30˚02'~32˚02'E和北纬119˚55'~121˚20'N之间，南部与浙江的嘉兴、湖州比邻，东部与上海相连，地处中国沪宁线上重要位置。本次研究实施于2016年10月，共采集地表土(0~10 cm) 167份，样品采集环境包括公路边、居民区和公园(图1)。在每个采样点，随机采集三个子样品，充分混匀后作为这一采样点的最终样品。 图1. 苏州市重金属污染调查采样点分布 2.2. 样品处理与分析测试 采集的样品用冷冻干燥仪干燥至恒重，然后用玛瑙研钵充分研碎后过尼龙筛网，获取颗粒小于10 um的土壤粉末，并对样品充分混匀，然后保存于室温环境下的干燥器中，备下一步分析之用。 实验所用试剂纯度为分析纯或分析纯以上纯度，去离子水采用Millipore-Q超纯水(18.2 MΩ∙cm − 1 )。电感耦合等离子体质谱仪(ICP-MS， Thermo Fisher Scientific， X Series 2)测定样品的As、Pb、Cr和Cd的含量。Hg用测汞仪(Milestone Inc.， Sorisole， Italy， DMA-80)测定，方法参照考U.S. EPA Method 7473 (USEPA， 1998)，考虑到仪器处理能力(低于500 mg)和Hg元素检出限(0.2 ng∙g −1 )，每个样品称取100~180 mg，并做三次重复。为保证样品分析的准确性，整个样品分析过程中加入标准物质(GBW10043)，并加入样品空白等，以对实验过程的准确性和精准性进行检查，结果显示标准物质中As、Pb、Hg、Cr和Cd的回收率在112%~119%范围。 2.3. 健康风险分析评价 根据美国环保署的评价指南，土壤重金属元素对人体的暴露途径主要是经手-口途径直接摄入、经皮肤接触和经呼吸吸入 [ 19 ]。 其中经手–口途径直接摄入： ADD ing = c × ln gR × CF × EF × ED BW × AT (1) 经呼吸吸入： ADD inh = c × ln hR × EF × ED PEF × BW × AT (2) 经皮肤接触暴露： ADD derm = c × SA × CF × SL × ABS × EF × ED BW × AT (3) 公式中，c为土壤中重金属含量，mg/kg；IngR为摄入土壤量，mg/d；InhR为呼吸量，m 3 /d，Cf为转换系数，kg/mg；EF为暴露频率，d/a；ED为暴露年限，a；ET为暴露时间，h/d；BW为体重，kg；AT为重金属平均暴露时间，d；PEF为灰尘排放因子，m 3 /kg；SA暴露皮肤面积，cm 2 ；SL皮肤黏着度，mg/cm 2 *d；PC为皮肤渗透系数，cm/h；ABS皮肤吸收因子。常见参数值见表1。 Table 1 The parameters in health risk assessmen 项目 参数 取值 手口摄入途径 ln gR / mg ⋅ d − 1 200 (儿童)，100 (成人) 呼吸接触途径 ln h R / m 3 ⋅ d − 1 7.63 (儿童)，14.7 (成人) PET / m 3 ⋅ k g − 1 1.36 × 10 9 皮肤接触途径 SA/cm 2 2800 (儿童)，5700 (成人) SI/mg∙(cm 2 ∙d) −1 0.2 PC/cm∙h −1 0.0018 (As)， 0.001 (Cd)， 0.002 (Cr)， 0.0006 (Cu) 0.001 (Hg)， 0.0001 (Ni)， 0.000004 (Pb)， 0.0006 (Zn) 暴露行为参数 ABS 0.001 ED/a 6 (儿童)，24 (成人) ET/h∙d −1 4 EF/d∙a −1 180 BW/Kg 15.9 (儿童)，62.0 (成人) AT/d ED × 365 (非致癌) 70 × 365 (致癌) CF / K g ⋅ m g − 1 ， m 3 ⋅ c m − 3 1 × 10 −6 表1. 健康风险参数表 单个重金属的非致癌风险可以用暴露量与非致癌物参考剂量的比值，即危害商(HQ)来度量，其表达式为： HQ = ADD / RfD (4) 式中，ADD为暴露量，RfD为污染物的参考剂量。 危害商的值代表健康风险的大小，当HQ < 1时，可认为风险较小或可忽略不计；当HQ > 1时，则认为存在非致癌风险。 对于多污染物多暴露途径情形，非致癌总风险可表示为 HI = ∑ i = 1 n HQ i (5) 式中，n表示非致癌重金属的种类；HI的数值同样表示风险的大小，当HI < 1时，认为风险较小或可忽略不计；当HI > 1时，则认为存在非致癌风险。 对于As、Cd和Cr等具有致癌风险的重金属，用终身日暴露量和致癌风险斜率系数的乘积来衡量其致癌风险： CR i = ∑ j = 0 n ADD ij × SF ij (6) TCR = ∑ i = 1 n C R i (7) 在EPA健康风险评价模型中 [ 20 ]，当致癌风险小于10 −6 时，被认为无风险；在10 −6 ~10 −4 时，认为是可以接受的；若超过10 −4 时，则认为存在显著致癌风险。同时国际辐射防护委员会(ICRP)推荐5 × 10 −5 为最大可接受风险值。本研究中采用蒙特卡罗模拟来分析风险评价中的不确定性，同时做出敏感性分析。
system: [SYSTEM]

user: 4. 结论 本研究检测了苏州市土壤As、Pb、Hg、Cr和Cd五种重金属的含量。研究发现土壤中As、Pb和Hg含量较高，多超出江苏省土壤背景值；As污染相对最严重，有20.36%的样品超出第一类用地筛选值。不同土地利用类型中重金属含量存在一定的差异，但没有达到显著差异水平，其中以公路两侧土壤的As、Pb和Hg污染相对严重。As、Pb、Hg、Cr和Cd在不同区域中的含量存在一定的差异，其中新区Hg含量显著高于相城区，吴中区Cd平均含量最高，显著高于园区。相关性分析结果显示Pb与As、Cd和Hg三元素之间存在显著或极显著相关性，表明可能有类似的来源。 重金属健康风险结果显示儿童非致癌风险和致癌风险都高于成人；重金属Cr呈现最高的非致癌风险和致癌风险；各区非致癌风险轻微，但个别点位存在显著致癌风险。不确定性分析显示，经口暴露量是影响重金属健康风险的重要因素，土壤重金属对幼童的健康风险更高，其中铬的致癌风险应给予重视。 建议在土壤污染的风险管控中，将儿童的易感性和特定重金属的高风险性作为管控重点，有效保障广大人民的健康安全。
system: [SYSTEM]

user: 摘要 随着现代工业自动化水平的提高，工业控制过程中对温度的控制要求也越来越高，尤其是在制药过程中对温度的要求尤其严格，为了确保药液的质量和产量，本文设计了专门针对制药过程的温度控制系统。本设计以制药厂温度控制为例进行设计，选用PLC作为控制核心，通过比较设定温度和实际温度的偏差，由PLC的PID控制器产生控制信号，调节进入药罐的蒸汽流量来实现温度控制。上下位机系统由组态王软件和S7-200 PLC构成，实现了对药液温度的实时监控。
system: [SYSTEM]

user: 1. 引言 温度是人们日常生活和工业生产过程中最常见的物理量，随着现代工业自动化水平的提高，工业控制过程中对温度的控制要求也越来越高，产品的质量和产量和生产过程中温度控制的精确度有很大关系，尤其是在制药过程中对温度的要求尤其严格，为了确保药液的质量和产量，设计专门针对制药过程的温度控制系统具有重要的实际意义。 此外，随着工业自动化水平的不断发展和提高，人们越来越重视控制系统的设计和监控，人机界面逐渐被研究设计出来并广泛应用于工业生产过程，通过人机控制界面可以实现对控制系统各个的参数实时监测、报警、数据和信息处理等。使工业控制过程更简洁化，操作更简便、直观 [ 1 ]。
system: [SYSTEM]

user: 2. PLC控制器 PLC具有可靠性高、使用方便、操作简单、控制功能完善、精度高等特点，是工业控制过程中最常用控制器。因此，在工业控制系统中，一般采用人机交互界面产品来实现对整个控制过程的实时监测，PLC为核心控制器和计算机共同组成完整的工业控制系统。本文以某药厂制药过程中的药罐为被控对象，药罐物料温度为被控量进行温度控制系统，采用PID控制，以PLC作为控制器完成温度控制系统设计，实现对药液温度的自动控制 [ 2 ] [ 3 ]。 PLC可以用来进行数字逻辑运算和操作，是一种具有微处理器的用于自动化控制的数字运算控制器，可以将控制指令随时载入内存进行储存与执行。PLC主要是由CPU模块、存储器、通信接口、I/O模块、扩展接口和电源等部分组成。结合实际控制需求，PLC选用西门子S7-200。
system: [SYSTEM]

user: 3. 温度控制系统 3.1. 温度控制系统结构 本设计以制药厂温度控制为例进行设计，在该药液制作过程中，要求保持药罐温度在80℃~90℃保持2个小时。选用PLC作为控制核心，通过比较设定温度和实际温度的偏差，由PLC的PID控制器产生控制信号，来调节比例调节阀门的开度，以控制送入药罐的高温蒸汽的流量，从而实现药液温度控制的目的。同时，用流量计来监测加水流量和抽药流量，液位传感器来监测药罐液位和储药箱液位。这样系统不仅能进行温度调控，还能同时对其他物理量进行监测，这样系统更安全可靠。系统有自动控制和手动控制两种模式。 当处于自动控制时是闭环控制系统。系统工作时先用热电偶检测温度并将其转换为标准量程的电压然，在经过A/D转换后变换为数字量，与设定温度值进行比较，采用PID控制器对误差进行分析产生控制信号，最终控制信号经D/A转换后变为电压信号以控制加热器电压。 当处于手动控制时是开环控制。操作人员通过在上位机输入数字来改变控制电压，从而控制加热器的电压，实现对药液温度的控制。 综上所述，温度控制设置手动和自动两种方式。同时对温度、液位、流量等数据进行数据采集，对温控过程进行实时监控，可以通过上位机调看历史曲线。控制要求为：温度保持在规定区间范围，储罐液位低于设定值X2米时，抽药泵停止工作，高于设置值X1米后报警，药罐温度控制方案如图1所示。 图1. 药罐温度控制方案 3.2. 传感器 在该系统中，我们选用热电偶温度传感器作为测量温度的工具。其原理为：如果两种不同成分的均质导体形成回路，直接测温端叫热端，接线端子端叫冷端，热电偶回路及其示意图如图2所示。当两端存在温差时，回路中将产生一个电动势，该电动势的方向和大小与导体的材料及两接点的温度有关。这种现象称为“热电效应”。热电势的大小只与热电偶导体材质以及两端温差有关，与热电偶导体的长度、直径无关。热电偶温度传感器将药液温度变化转化为电信号的变化，送入PLC中进行调节，从而达到温度控制的目的。该类传感器的测量范围为可达到0℃~1500℃，可以适应更广范围的测量要求。 图2. 热电偶回路及其示意图 3.3. PID控制 比例、积分、微分控制简称PID控制，是最早发展起来的控制策略之一，由于其算法简单、鲁棒性好和可靠性高，被广泛应用于工业过程控制，至今仍有90%左右的控制回路具有PID结构。 比例控制可以调整系统的开环增益，提高系统的稳态精度，降低系统的惰性，积分控制其输出与输入误差信号的积分成正比关系，有利于消除系统的稳态误差，微分控制能够敏感感知输入量的变化，尽早做出反应，增加了系统的阻尼程度，提高系统的响应速度。比例、积分、微分三者有效地结合可以满足不同的控制要求。PLC自带PID控制器，是连续的PID控制器，信号为连续变化的模拟量。设p(t)为给定值y(t)为反馈值，误差 e ( t ) = p ( v ) − y ( t ) ，PID控制器的输出 = P + I + D + 初始值，其控制器表达式为： u ( t ) = K p [ e ( t ) + 1 T I ∫ 0 t e ( t ) d t + T D d e ( t ) d t ] + u 0 (1) 式中：K p 是比例系数，T I 是积分时间常数，T D 是微分时间常数，u 0 是输出的初始值。 通过S7-200的PID指令向导进行控制器设计，通过指令树中的“\向导\PID”图标进入设置界面完成采样时间等基本设置，这里需要注意的是比例、积分。微分时间是由上位机来进行调节控制的。通过向导自动生成PID1_INIT (初始化程序)、PID1_DATA (数据块)、PID1_SYM (符号表)以及PID_EXE (中断程序)。在控制过程中，通过调用PID_EXE执行PID运算。 3.4. 控制系统设计 根据系统设计要求，在PLC中完成药液温度控制系统的设计，首先进行内存地址分配，其次通过PLC程序自带的PID指令向导完成控制器设计，最后根据实际要求完成整体控制系统控制梯形图设计。主程序包括1个子程序和1个中断程序 [ 4 ]。如图3。 图3. 程序流程图：(a) 主程序；(b) 子程序；(c) 中断程序 3.5. 人机交互设计 组态王，即组态王开发监控系统软件，是新型的工业自动控制系统，它以标准的工业计算机软、硬件平台构成的集成系统取代传统的封闭式系统。具有适应性强、开放性好、易于扩展、经济、开发周期短等优点。通常可以把这样的系统划分为控制层、监控层、管理层三个层次结构。其中，监控层对下连接控制层，对上连接管理层，实现对现场的实时监测与控制，并在自动控制系统中完成上传下达、组态开发的重要作用。结合本设计的应用特点，控制系统的人机交互界面设计选用组态王6.55 [ 5 ] [ 6 ]。 本系统的上下位机系统由组态王软件和S7-200 PLC构成，人机交互界主界面如图4所示。主要实现以下功能，并在实际制药过程中使用得到了良好的效果。 1) 药液温度控制系统的启动、停止，手/自动切换； 2) 药液温度控制过程显示：通过组态王窗口界面可以看到完整控制流程； 3) 实时监测：药液温度变化实时曲线； 4) 故障报警：高/低温限报警、高/低液位限报警。 图4. 药液温度控制系统主界面
system: [SYSTEM]

user: 4. 总结 本文以某药厂制药过程中温度为被控量，以PLC作为控制器完成温度控制系统设计，并基于组态王设计了人机界面，实现了对温控过程的实时监控。整体设计可以实现对温度的控制及监控，但是设计、应用环境较为简单，今后继续研究在更复杂的工况下实现温度控制。
system: [SYSTEM]

user: 摘要 目的：探讨个案管理联合导航护士模式在胆石病患者中的应用效果。方法：选取2019年1~12月在上海市东方医院胆石中心就诊并进行手术的患者200例作为研究对象，根据随机数字表法分为观察组和对照组各100例，对照组采用常规护理模式，实验组在对照组的基础上应用个案管理联合导航护士模式，比较2组患者在干预前后焦虑、抑郁评分，护理满意度及随访依从性。结果：就诊前两组患者焦虑、抑郁情况比较无统计学意义(P > 0.05)；干预后两组患者评分比较均有统计学意义(P < 0.01)；干预后实验组在就诊结束时、出院前、复诊时满意度评分均有统计学意义(P < 0.01)；实验组复诊率为97%，高于对照组90%，差异均有统计学意义(P < 0.01)。结论：个案管理联合导航护士模式的应用能提升患者满意度，提升随访依从性，推动专科发展，值得推广。
system: [SYSTEM]

user: 1. 引言 随着社会经济水平的提高，饮食结构的变化，胆石症的患病率呈逐渐上升的趋势。全世界胆道系统结石患病率约有5%~15%，我国患病人数约占同期总住院总人数的11.5%，成年人胆囊结石约10%，中年妇女达15% [ 1 ]。腹腔镜手术作为胆石病的主要手术方法之一，因创伤小，住院时间短，已经被广泛接受。但是，对于胆石病患者来说，整个门诊、检查、住院、手术流程都完全陌生的，如何让患者顺利、高效的完成整个就医流程，提升患者的就医体验，达到无间隙、连续化的诊疗护理，是我们需要关注的问题。美国个案管理协会将个案管理定义为：个案管理包括评估、计划、实施、协调、监督和评价所选择的治疗和服务的合作性程序。个案管理的概念目前普遍被接受，被认为是可以用来解决“片段式”医疗照护的有效策略 [ 2 ]，它实现了在医疗、病人、护理上创造了三赢局面 [ 3 ]。导航护士(nurse navigator)由国外兴起，是指为患者全程医疗服务提供导航指导作用，包括监控治疗措施，做好医患、部门之间的沟通，为患者提供优质、及时的医疗服务 [ 4 ] [ 5 ]。我院胆石中心为了完善一体化管理，于2018年12月设立了胆石中心；为了进一步提升患者满意度和改善就医体验，本研究在获得上海市东方医院伦理委员会许可后，于2019年1月开展个案管理联合导航护士模式，产生较好的效果，先报告如下。
system: [SYSTEM]

user: 2. 资料与方法 1) 一般资料：选取2019年1~12月在上海市东方医院胆石中心就诊并进行手术的患者200例作为研究对象，根据随机数字表法分为观察组和对照组各100例。纳入标准：① 符合胆囊结石和胆囊息肉诊断标准的患者 [ 1 ]；② 未经过手术治疗的患者，此次就诊准备进行腹腔镜胆囊手术的患者；③ 年龄介于18~70岁之间，愿意填写问卷；④ 文字读写功能正常，能明白问卷材料；⑤ 愿意参加本项研究的患者。排除标准：① 情感或认知障碍，无法配合研究的患者；② 合并其他严重疾病；③ 中转开腹的患者。两组患者资料如见表1。 Table 1 Comparison of the general information of two groups patients before surger 项目 对照组(n = 100) 实验组(n = 100) t/χ 2 p 年龄(岁， x ¯ ± s ) 36.47 ± 12.196 37 ± 14.069 0.165 0.87 性别(例) 男 46 44 0.701 0.489 女 54 56 文化程度(例) 硕士及以上 14 18 −0.571 0.573 本科 53 42 大专 17 22 高中及以下 16 18 疾病(例) 1.284 0.209 胆结石 16 9 慢性胆囊炎 5 9 胆囊息肉 9 12 表1. 两组手术前患者一般资料比较 2) 方法：对照组给予常规护理模式。门诊护士安排就诊及完善检查；预约住院；安排住院及手术；出院；随访。实验组在对照组的基础上应用个案管理联合导航护士模式。采取个案管理联合导航护士模式进行全程管理。门诊导航护士与门诊医生、主治医院建立个案管理小组：完成门诊建档、完善检查、收集信息、预约住院、入院准备度评估、与病房交接与信息沟通、健康教育、患者及家属的沟通联络(如急性发作等特殊情况)。① 完成入院前评估：生活方式评估(饮食、戒烟酒、运动)、用药评估(抗凝药、药物过敏史、麻醉过敏史及麻醉不良反应等、其他用药史等)、个人准备(月经史及其他个人准备)、多元文化评估(语言、饮食、宗教、禁忌等)、安全评估(跌倒、活动能力等)、术前检查评估(B超、血报告、CT等)、专科疾病评估(过去史、手术史等)及其他评估(心理评估、医保等)。② 建立信息化病历资料夹：运用信息化(病历夹app)建立患者信息档案，后续与病房护士、医生一起维护患者进一步信息，包括手术时间、各项检查报告、病历报告等，为患者复诊和随访提供资料和参考。③ 与病房导航护士衔接：与医生确认好治疗方案及入院时间后，门诊导航护士与病房导航护士交接患者的信息、评估的结果、患者的需求及需特殊交接内容(外语需求、活动能力、语言障碍等)、预约住院时间等与病房交接，便于病房及时安排与协调。患者出院时，病房护士常规维护患者信息，如有特殊交班及时与门诊护士交接。④ 闭环式健康教育：门诊时为患者提供专科健康教育：饮食、运动、检查、入院前准备、住院及手术流程、出院准备等，使患者对整个就诊有大概的认识。复诊及随访时进行康复期的健康教育，饮食、活动、休息时间、症状护理、伤口护理等知识。⑤ 协调功能：在初诊时与患者建立联系，及时处理就诊、住院等环节的问题，及对患者整个就医过程的问题进行答疑和协调。⑥ 监督与评价：通过与患者及家属互动及术后门诊复诊和随访时的满意度测评，完成监督与评价(见图1)。 图1. 个案管理小组工作流程图 3) 观察指标：① 患者满意度采用自行设计的住院患者满意度调查问卷，包括5个维度(“技术”、“服务”、“流程”、“环境”、“态度”) 20个条目，用5级Likert标度法，即非常满意、满意、一般、不太满意、非常不满意，分别在门诊就诊结束时、出院时及复诊时进行测评。② 焦虑、抑郁程度测量量表：采用SAS、SDS量表，由Zung于1971年编制 [ 6 ]，对焦虑情况进行评价，问卷为20道题，按1~4级评分，累计总分，总分乘以1.25 取整数，即得标准分。SAS标准分的分界值为50分，50~59为轻度，60~69为中度，70及以上为重度。SDS量表于1965年由Zung教授编制，能够直观地反映患者的抑郁主观感受。共有20个条目，采用4级评分法。计算方法同SAS，总分的正常上限为41分，标准分为53分。低于53分为无抑郁，53~62分为轻度抑郁，63~72分为中度抑郁，72分以上为重度抑郁，本项研究分别在干预前、干预后进行测评。③ 随访依从性评价：随访率。比较两组患者出院后1周的随访率。 4) 资料收集方法：① 满意度及焦虑测评：在患者门诊确定入院手术时、出院日当天；由研究者向研究对象说明调查的目的，取得同意后发放调查表，并采用统一指导语指导患者独立填写问卷，问卷当场收回。② 随访依从性：出院后1周复诊率。 5) 统计学方法：应用SPSS20.0统计软件对数据进行处理。计数资料以例数和百分比(%)表示，比较采用χ 2 检验，计量资料以均数±标准差( x ¯ ± s )，P < 0.01为差异有统计学意义。
system: [SYSTEM]

user: 3. 研究结果 干预后实验组在就诊结束时、出院前、复诊时满意度评分均有统计学意义(P < 0.01)，结果见表2。 就诊前两组患者焦虑、抑郁情况比较无统计学意义(P > 0.05)；干预后两组患者评分比较均有统计学意义(P < 0.01)，结果见表3。 Table 2 Comparison of the patient’s satisfaction of two group 组别 例数 满意度 门诊就诊结束时 出院时 复诊时 实验组 100 93.40 ± 1.50 97.01 ± 1.55 96.43 ± 2.39 对照组 100 89.90 ± 2.40 89.97 ± 2.41 91.38 ± 2.69 t值 12.66 24.23 16.25 P值 <0.01 <0.01 <0.01 表2. 两组患者满意度比较(分， x ¯ ± s ) Table 3 Comparison of patient’s SAS and SDS of two groups before and after intervention 组别 例数 焦虑 抑郁 干预前 干预后 干预前 干预后 实验组 100 61.28 ± 6.439 58.08 ± 2.37 54.43 ± 5.47 40.97 ± 4.089 对照组 100 60.13 ± 5.545 64.36 ± 3.27 45.41 ± 5.30 45.50 ± 4.167 t值 −1.589 14.84 −1.509 4.978 P值 >0.05 <0.01 >0.05 <0.01 表3. 干预前后两组患者SAS、SDS情况比较(分， x ¯ ± s ) 实验组复诊率为97%，高于对照组90%，差异均有统计学意义(P < 0.01)，结果见表4。 Table 4 Comparison of patient’s return rates of two group 组别 例数 按时复诊 实验组 100 97 (97.0) 对照组 100 90 (90.0) χ 2 值 4.031 P值 <0.01 表4. 两组患者未按时复诊率的比较(例，%)
system: [SYSTEM]

user: 4. 讨论 1) 个案管理联合导航护士模式能减轻患者焦虑，提高其满意度 个案管理在许多国家和地区包括加拿大、澳洲、英国、日本等都已普遍接受并且运用个案管理的理念于病人健康照护服务的设计中。我国内地的个案管理虽然逐渐受到重视，近几年在社区戒毒工作、精神疾病患者的康复、糖尿病、乳腺癌等的治疗中有较多的研究 [ 7 ] [ 8 ]；导航护士在国内也是逐步开展 [ 9 ] [ 10 ] [ 11 ]，未见应用于胆石病专科中的报道。本项研究证明个案管理联合导航护士模式能提高患者满意度，减轻焦虑，提高随访依从性。随着ERAS医疗模式的推行，要达到安全、满意、快速、康复的目的，对患者全程管理、全面评估、及时反馈、总体协调与监督必不可少。临床实践中发现初诊患者对手术和就医流程抱有各种恐惧、担忧和疑问，例如住院时间、手术安全度、美观度、疼痛、费用、注意事项、保险、病史复印等。通过建立个案小组，有专人负责每位患者的就医过程、全程管理，能有效的解决各种问题，从而减轻患者焦虑，提高其满意度。 2) 个案管理联合导航护士模式为全程管理提出新方法 美国国家医学研究机构(Institute of Medicine IOM)在21世纪初即提出报告认为现代医疗品质的问题并不是因为知识、技术或资源上的不够或落后，而是因为照护系统无法整合以提供病人完整的照护 [ 2 ]。本研究依托于东方医院胆石中心平台，通过医护合作，将个案管理联合导航护士模式应用于胆石病患者整个就医过程、涵盖了门诊、住院、手术、出院、随访整个流程，专人负责、团队协作、整体照护。通过入院前建档、预约、评估，保证患者顺利入院，避免延迟；门诊与病房的交接，保证患者的信息顺利传递、提高患者信任度和就医感受；门诊和病房对患者病历的共同维护，为复诊和随访提供数据依据；复诊和随访为全程管理的完整性提高保障。 3) 个案管理联合导航护士模式满足个性化需求 护理服务应以患者需求为导向，开展创新护理，努力满足患者的需求，使患者得到最优质的人性化服务 [ 12 ]。随着社会的发展，患者的需求是多样化、多层次且不断变化的，不但关注安全，还关注个性化的服务、细节服务。胡卫中等 [ 13 ] 357位出院患者进行调查，发现以需求导向的护理、信息的提供、护士态度和快速及时的医疗服务影响着患者对医疗服务的满意度。因此本项研究在入院前评估时，完成对患者全面的评估，既包括了专科方面、手术、麻醉相关的评估，也包括了患者个性化需要：外语、语言障碍(聋哑等)宗教、饮食、禁忌、安全方面的评估，并做到信息与病房的交接传递，在患者入院前做好准备(比如行动不便安排靠厕所近一点的房间、腰背手术史需睡硬板床、聋哑患者准备沟通板、老年长期卧床患者准备气垫床等)做到了一体化、个性化、细节化的护理服务。通过护理服务的实施，达到了实验组复诊率、满意度均显著高于对照组(P < 0.01)；实验组SAS评分较对照组显著降低，差异有统计学意义(P < 0.01)。证明个案管理联合导航护士模式通过满足患者个性化需求可有效缓解患者焦虑情绪，提高患者满意度。这与俞申妹等 [ 14 ] 制定并实施个性化定制护理服务达到全病区护理“零”缺陷，护理服务“零”投诉，与李平 [ 15 ] 通过实施性化舒适护理更能满足患者的精神、心灵需求，让患者充满信心面对手术研究结果相一致。 综上所述，个案管理联合导航护士模式可提高患者满意度，减轻焦虑，提高随访依从性；满足患者个性化需求；为全程管理提出新方法、新依据。
system: [SYSTEM]

user: 摘要 针对汽车变速器企业在研发阶段便能获取相关换挡参数的需求，以手动式带单锥锁环式同步器的工程车用变速器为研究对象，建立三、四档变速器换挡系统的三维简化模型；利用ADAMS软件对影响换挡动作的主要构件进行运动副设置，并根据实际情况添加与输入端、输出端的转动惯量等效的转动圆盘，建立运动仿真模型；设置输入端、输出端的转速和换挡轴的换档力，仿真得出齿圈、锁环、结合齿的速度曲线以及接合齿对齿圈的冲击力曲线。仿真结果与实际换挡过程基本吻合，为企业提供了一套变速器换挡系统虚拟样机仿真测试的操作方法，对产品优化设计有一定借鉴作用。
system: [SYSTEM]

user: 1. 引言 近年来，汽车工业迅猛发展，汽车行业竞争也愈发激烈，变速器是汽车动力总成的一部分，对汽车的行驶性能有重要影响 [ 1 ]，企业为了能够在新一轮竞争中继续保有和扩大原市场份额，亟需提升变速器换档性能。国内外在换档性能测试系统方面做了大量的研究工作，取得了很多成果。武汉理工大学成钦 [ 2 ] 根据国家和汽车行业规定的相关台架试验方法和标准，设计了采用自动换档装置模拟手动换档的手动变速器测试实验设备，进行有限个数的换档实验、选档拉锁效率实验、换档拉锁效率实验以及离合器测试实验，针对实验结论进行简单的理论和数据分析。武汉理工大学王志红 [ 3 ] 以微型车换档操纵机构为研究对象，建立换档操纵机构的数学模型，基于带精英策略的非支配排序遗传算法，在MATLAB平台上编程和对换档操纵机构的数学模型进行优化计算；基于LabVIEW软件开发平台，借助一系列的传感器、运动控制卡、数据采集卡等相关设备开发了一套变速器综合性能测试系统，针对特定档位对变速器进行换档性能测试、离合器性能测试和同步器性能测试。 上述研究基本是针对已有产品实物样机基础上进行的，而企业亟需在研发阶段便能获取反映变速器换挡性能的相关参数。近年来虚拟仿真技术广泛应用于工程技术中 [ 4 ] [ 5 ] [ 6 ]，本文以手动式带单锥锁环式同步器的工程车用变速器为研究对象，根据实际换挡过程和设计参数建立三、四档同步器换挡系统的简化三维模型和运动模型，完成三档换挡过程的虚拟仿真测试，得出与实际换挡过程基本吻合的齿圈、锁环、接合齿的速度同步曲线和齿圈与接合齿的接触力曲线。
system: [SYSTEM]

user: 2. ADAMS建模 2.1. 三维简化模型 图1(a)所示为相关工程车用汽车变速器的三、四档换挡系统的三维简化模型，该换挡系统主要由换挡臂、换挡轴、换挡指、拨叉轴、拨叉、同步器组件组成，模型中省略了钢球、弹簧等零件；图1(b)所示为单锥锁环式同步器的结构简化模型，主要由齿圈、齿毂、带内锥面的锁环和带外锥面的接合齿组成。 图1. 换挡系统及同步器的简化模型 2.2. ADAMS运动简化模型 将图1(a)中的三、四档换挡系统的三维简化模型导入ADAMS软件，并将所有零件的材料设置成Steel，然后结合换挡动作给存接触情况的构件添加相应的运动副和接触类型，表1所示为构件之间的运动副和接触类型，表1中等效盘是考虑输入端和输出端等效转动惯量而建立的圆盘；设置锁环与接合齿的静摩擦系数为0.14，动摩擦系数为0.1。图2所示为在ADAMS中建立的三、四档换挡系统的运动简化模型。 Table 1 Kinematic pairs and contact types between component 运动副与接触 构件与构件 固定 换档臂与换挡轴 换挡轴与换挡指 拨叉与拨叉轴 接合齿与等效盘 移动副 拨叉轴与大地 锁环与齿毂 转动副 换挡轴与大地 拨叉与齿圈 齿毂与大地 锁环与大地 接合齿与大地 等效盘与大地 圆柱副 齿圈与锁环 实体接触 换档指与拨叉 齿圈与锁环 锁环与接合齿 齿圈与接合齿 表1. 构件之间的运动副和接触类 图2. 三、四档换挡系统的运动简化模型
system: [SYSTEM]

user: 3. 仿真结果分析 选择三、四档接合齿与大地的转动副为转动驱动，分别输入三档和四档的转速为1500 r/min、2000 r/min；给拨叉轴施加沿三档方向的轴向驱动力400 N；设置仿真时间为0.5 s；得出齿圈、锁环、接合齿的转速曲线见图3，得出齿圈与接合齿之间的接触力曲线见图4。 图3. 齿圈、锁环、接合齿的转速曲线 图4. 齿圈与接合齿接触力曲线 由图3可知，三档结合齿转速与三档齿轮一致，这与实际情况吻合；另外锁环与齿圈在0.02 s内实现同步，然后齿圈、锁环和接合齿在0.1 s左右达到同步。实际换挡时拨叉轴向移动，推动齿圈沿齿毂花键的轴向移动，齿圈端面先与锁环端面接触再推动锁环使锁环内锥面与接合齿外锥面接触，受锥面摩擦产生的拨环力矩作用，锁环外花键与齿套内花键槽对齐，齿套轴向移动使两者花键啮合，即锁环与齿圈先同步；受锥面摩擦产生的同步力矩作用，锁环、齿套逐渐与接合齿同步，齿套轴向移动直至齿套内花键与接合齿外花键啮合，即齿套、锁环、接合齿实现同步。图3体现的齿圈、锁环、接合齿三者的同步过程与实际同步过程基本吻合。 结合图3和图4可知，在齿圈与锁环同步的时刻，齿圈受到来自接合齿的第一次比较大的冲击，其值为95 N左右；在齿圈、锁环、接合齿即将达到同步时齿圈受到来自接合齿的第二次比较明显的冲击，其值为25 N左右，这与实际换挡过程基本吻合。
system: [SYSTEM]

user: 4. 结论 本文建立了选定工程车用手动式三、四档换挡系统的三维简化模型，将三维简化模型导入至ADAMS中，在三、四档换挡系统的输入端、输出端添加考虑实际转动惯量的等效圆盘，通过设置各构件的运动副、接触，建立运动简化模型，根据工况设置输入、输出端转速和换挡轴换挡力，完成了三档换挡过程的虚拟仿真测试，为研发部门提供一套变速器换挡系统的虚拟样机仿真测试技术操作方法以便在样机试制前获取相关换挡参数，规避投产风险。
system: [SYSTEM]

user: 摘要 为了满足用户日益增长的感性需求，提升产品的满意度，本研究基于在线评论数据进行用户感性需求的挖掘研究。首先，以产品在线评论为数据源，通过网络爬虫获取评论数据中的感性需求；然后，通过关键词提取算法和聚类算法采集在线评论中具有代表性的用户感性需求；最后，基于感性工学技术对用户感性需求进一步展开分析，进而推测出符合用户需求的产品特征。将本文所提的用户感性需求挖掘研究方法应用在智能手表的感性需求挖掘中，验证了该方法的可行性。文章所提的研究方法能够快速从在线评论数据中挖掘到用户真实的感性需求，为感性工学中感性数据库的构建提供全新的信息输入渠道。同时，也为其他传统工业产品的设计提供思路的借鉴和参考。
system: [SYSTEM]

user: 1. 引言 随着消费者情感性消费的不断增加，仅诉诸理性、逻辑和功能的产品不足以获得消费者的青睐。专家学者指出，将设计重点放在用户感性需求上，是使设计获得消费者青睐的必要途径 [ 1 ]。在当前产品设计领域，用户感性需求的研究主要包括需求获取及需求偏好分析 [ 2 ]。王玉婷等 [ 3 ] 基于市场、网络及书籍等渠道收集老年用户的需求，并综合聚类分析法、因子分析法及回归分析法对老年用户群体的感性需求偏好进行挖掘，从而获取影响老年浴缸设计的关键形态表现要素；苏建宁等 [ 4 ] 从用户的感性需求出发，提出了应用类目层次法、数量化I类和蚁群算法的产品造型优化方法。在上述研究中，用户需求的获取主要基于人工搜集，这种方式虽然能够较为全面的搜集用户感性需求，但通过该方式搜集需求意象词不仅费时费力，且获取到的用户需求相对滞后。为了解决这一问题，学者们开始尝试将产品在线评论数据引入到感性需求的相关研究中。宋君等 [ 5 ] 基于文本挖掘技术构建了一种产品设计综合评价模型，协助设计者从用户需求认知的角度进行设计实践；李少波等 [ 6 ] 以某电子商务网站的手机购物评论作为数据源，从在线评论中提取关键意象词作为用户需求项，并基于BP神经网络构建了用户需求与其需求偏好的映射模型，从而实现对用户需求的全面挖掘。 随着电子商务的高速发展和人们生活水平的显著提高，网络购物已经成为人们生活的重要组成部分。与此同时，人们越来越倾向于在网络上发表自己的购物心得及体验，这些评论不仅具有较强的实时性和客观性，且蕴含了大量真实且客观的用户感性诉求 [ 7 ]。基于此，本文以感性工学为导向，以用户对产品的在线评论信息为需求挖掘接口，综合网络爬虫、关键词提取算法、聚类算法等对用户感性需求展开挖掘研究。首先，基于网络爬虫获取用户对某产品的在线评论语料和图像；然后采用关键词提取算法从爬虫到的海量文本中提取关键的需求意象词；最后结合感性工学技术构建用户感性需求模型，有针对性地捕捉用户真实的情感偏好，从而为设计者的设计创作提供更准确的参考和指引。
system: [SYSTEM]

user: 2. 研究思路 本文在感性工学的基础上，从数据驱动的角度出发提出一种以感性工学为导向的用户需求挖掘研究方法，该方法整体研究思路如图1所示，主要内容包括：① 需求数据获取，基于网络爬虫获取某网站的产品在线评论文本及图像样本；② 需求意象词获取，通过TEXTRANK算法获取产品在线评论中的需求关键词，并对获取到的关键词进行排序，以遴选具有代表性的词汇；③ 需求挖掘研究，以图像样本为参考，对产品各构成特征进行分析并解构，采用聚类算法将用户需求与产品特征进行映射，从而生成设计指导方案。 图1. 整体研究思路
system: [SYSTEM]

user: 3. 用户需求挖掘研究方法 3.1. 基于网络爬虫获取需求数据 网络爬虫是一种根据既定规则，自动从网上抓取数据的程序，其具有可定制化程度高、实施成本低廉、简便易行等特点，在各个领域中作为一种有效的数据获取手段被广泛使用 [ 8 ] [ 9 ]。网络爬虫的爬行策略一般可分为广度优先、深度优先、广度深度相结合三种，本研究针对用户感性需求获取过程耗时较长、获取到的需求意象词相对少的问题，采用深度优先的爬取策略实时获取产品在线评论数据中的需求数据，并以此作为用户需求分析的数据基础。如图2所示为本研究网络爬虫的运行流程。 图2. 网络爬虫运行流程 3.2. 基于关键词提取算法获取需求意象词 在感性需求意象词的提取过程中，通过关键词提取算法来获取文本关键词，能够快速提取大量文本的关键信息，从而提升感性意象词获取的效率 [ 10 ]。在本研究中，由于上述爬虫获取到的产品文本未进行标注，且文本量相对较大、领域较为集中，因此本研究采用无监督关键词提取算法进行感性意象词的提取 [ 11 ]。目前，较为常用的无监督关键词提取算法主要有基于词频的TF-IDF [ 12 ] 与基于图的TEXTRANK算法 [ 13 ]。由于本研究涉及的产品评论文本普遍偏短，文档信息复杂，而TF-IDF算法对文档信息较为敏感，更适用于长文本的关键词提取，因此本文研究采用基于图的TEXTRANK算法提取感性关键词。TEXTRANK算法公式为： W S ( V i ) = ( 1 − d ) + d * ∑ V j ∈ I n ( V i ) ω j i ∑ V k ∈ O u t ( V j ) ω j k W S ( V j ) (1) 其中， V i 为时所要计算的词汇， V j 为与词汇相关的词汇， W S ( V i ) 与 W S ( V j ) 分别表示词汇 V i 与 V j 的重要程度， I n ( V i ) 、 O u t ( V j ) 分别为指向 V i 的词语集合、 V j 指向其他词汇的集合， ω j i 、 ω j k 表示相应词汇之间边的重要性。 TEXTRANK算法通过式1对词汇的重要程度进行了定义，随后通过无监督的机器学习算法，分析输入文本中的词汇间关系，不断迭代优化并最终得到 W S ( V i ) 值，通过分析词汇的 W S ( V i ) 值的大小比较词汇的重要程度，从而实现需求意象词提取。 3.3. 用户需求映射模型构建方法 对于简单的公式，可以直接以文本方式输入；对于复杂的公式，可以考虑使用公式编辑器，或者将公式制作成图片后插入文中。编辑公式的过程中要特别注意减号与连字符的区别，前者较长，后者较短。 为精准挖掘用户多样化的需求偏好，构建具有普适性的需求映射模型，本研究提出一种用户需求映射模型构建方法，在感性工学的基础上，应用聚类算法将离散的产品特征与用户感性需求结合进行分析，从而获取能够指导产品设计的实施方案，具体方法如图3所示。 图3. 用户需求映射模型构建方法 由图3可以看出，本研究所提的用户需求映射模型可以分析不同用户对于同一需求的产品特征偏好，其描述内容主要包括以下三个方面： 1) 对于用户P 1 ，P i ，P n 来说，其均对某产品有相同的需求K； 2) 对于任意产品来说，其均具有n个产品特征F n ，通常包括产品的形态、材质、色彩等要素，合理且全面地解构产品特征将有助于构建高质量的需求映射模型，从而更好地挖掘用户深层次的感性需求； 3) 通过聚类算法计算多位用户在同一需求下对产品特征F 1 ，F i ，F n 情感偏好的相似程度，从而将多类用户对产品特征的同类偏好重新组合成为F A ，F B ，F C 等，每组方案C 1 ，C 2 ，C 3 均代表者某类用户P i 的需求偏好或相似偏好，由这些产品特征组合成的设计指导方案可以涵盖并满足多数用户对某产品的同类需求 [ 14 ]。 在本研究所提的模型构建方法中，要将用户需求与产品特征进行映射，进行意象认知实验是获取用户需求偏好的必要环节 [ 15 ]。在此环节中，首先基于问卷有目的的甄选产品特征，然后记录每位被试者的选择结果，最后将被试者的选择结果进行参数化处理 [ 16 ]，并将参数化处理后的数据输入到MATLAB软件中进行聚类处理，可得到多组产品特征的新组合方案。
system: [SYSTEM]

user: 5. 结语 本研究从产品的在线评论数据出发，在统计学、感性工学的基础上对用户的感性需求进行挖掘，为设计者获取有价值的用户需求信息提供了新途径。通过网络爬虫，设计者可高效、全面地获取用户的感性反馈；通过关键词提取算法，可快速筛选关键的需求意象词，为后续感性工学的实施奠定基础。本研究提出的基于在线评论数据的用户感性需求挖掘方法合理，并以智能手表为案例对该方法的实施流程进行了详细阐述，为产品设计提供了思路的借鉴和参考。然而本研究仍有局限，如意象认知实验的被试者主要是在校生，不同学历、职业、地区等因素可能会对实验结果产生影响。因此在后续的研究中，考虑适当地扩大被试者的数量和范围，为用户需求的挖掘提供更为客观的数据支持。
system: [SYSTEM]

user: 摘要 设计与实现了一个人体健康智能监测系统，该系统包括数据采集模块、单片机主控模块、显示模块、传输模块和监测终端。利用STM32单片机驱动ADS1292心电传感器、LMT70温度传感器以及MPU-6050运动处理传感器测量人体健康数据，并通过ESP8266Wi-Fi芯片将采集数据发送到OneNet服务器，采用HTTP协议实现PC端和移动终端对数据采集设备的管理及查看健康信息的功能。经系统测试发现，心率、体温和运动步数的平均测量误差分别为0、±0.09℃和±0.6米，整个系统可实时的将数据显示在本地TFT液晶屏、手机APP和PC端。系统可靠性高，能够满足个体家庭和管理机构对特殊群体健康监测的需求，为物联网系统开发与应用提供参考。