DreamBlooms/HansPub-15000-to-45000 huggingface dataset:
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user: 2. 国内外研究现状和发展动态 《中国建材》2000年08期，辽宁省金牛洁具推出一种高压污水冲厕系统，这种高压污水冲厕装置采用高压喷射原理，能在瞬间以少量的水将便池中的污物冲洗得干干净净。具有节水、卫生、环保等特点，首先掀起高压污水冲厕的研究风 [ 1 ] 。 《一种新型节水自动冲厕装置的设计》，一种基于力敏传感器、测量放大电路和定时开关控制的新型节水自动冲厕装置，选择与红外感应冲厕装置不同的感应对象，从而实现自动和即时冲厕，感应灵敏度高;该装置电路设计和控制都比较简单，因而成本低;由于采用循环冲水机制，不仅减小失误率而且更加节水。实践表明，这种新型自动冲厕装置不论在成本上还是在环保和人性化方面都比传统红外冲厕装置更具优势 [ 2 ] 。 童义玲、王斌勇，《一种家庭生活废水自动收集用于冲厕的节水装置》，国内设计出了一种自来水多功能污水冲厕节水箱装置及方法，旨在提供一种结构简单，使用方便，综合利用占地空间，家具柜式一箱多用，易于加工制造，寿命长，成本低的节水箱。它包括一个能预装洗衣机、脱水机空间和内部设有四筒进排阀、三筒双向阀、活塞箱的节水箱，接通自来水和洗衣机、脱水机、洗手池、洗菜池、浴池的排水管，利用自来水压力拨动阀手柄一次可推动污水冲厕一次，无须能耗只须放出少于500克的自来水备用即可污水冲厕一次。本技术一户一箱互不，洗衣机随时使用和排水不降低节水箱内污水水位，做到污水排泥沙、过滤、沉淀、清污一体化，利用箱外高水位落差保持在箱内做到互换集储污水和有时落差自动冲厕 [ 3 ] 。 赵丕君，专利《智能马桶冲厕装置及控制方法》，一种智能马桶冲厕装置及控制方法，以克服现有马桶采用线感应启动电动排水阀门排水冲厕，故障率高、耗电多、容易发生误触现象，采用在马桶座圈上设置坐下或离开马桶座圈的体感应器，直接控制马桶水箱的蓄水与冲厕，更方便、更可靠、更省电 [ 4 ] 。 随着科学技术的发展，在2016年后相继出现了多种智能具有自动化的高压污水冲厕系统，但是综合调查发现，至今为止还没有一种无须增加额外压力而实现高压冲厕的系统。故本系统设计了一种无需额外加压兼具较高智能化的高压污水冲厕系统。
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user: 3. 系统工作原理 当人进入卫生间等地方洗手或其他事产生污水的时候，污水通过单向阀管道流入污水槽储存，当人去上厕所的时候，人体检测模块检测到人，产生一个高电平，单片机由此控制脉冲电磁阀关闭，脉冲电磁阀打开阀门，进行一个初冲，当模块检测到人体离开的时候，产生一个跳变，此时电磁阀关闭，其他的电磁阀打开自来水进入压力箱，自来水通过压力膜将压力传到压力箱的右边，推动污水完成高压冲厕，此时自来水进入缓流水箱，此缓流水箱的水一方面可储存起来用于洗手等生活用水，另一方面在当水位检测器检测到污水箱中水位不足的时候，通过单片机调控电磁阀使自来水进入污水箱，正常完成冲厕。 压力箱和压力箱中间的弹性膜，压力箱的左侧接自来水，右侧接污水箱的污水，当冲厕时，左侧再自来水的压力下，使弹性膜向右膨胀弯曲，对右侧的污水产生一定的压力，把右侧的污水排入冲厕管道，完成冲厕过程。当冲厕完成，电磁阀和电磁阀关闭，电磁阀导通，污水箱中的水进入压力箱右侧，压力箱右侧压力大于左侧，弹性膜向左弯曲，把左侧的自来水压入缓流水箱，供人洗手等使用。
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user: 4. 系统整体设计 系统主要分为系统外观设计、系统制造材料选择、系统控制单元设计三方面，系统整体设计框图见图1。 图1. 系统整体设计框图 4.1. 系统外观设计 在实际应用时框架的搭建，应注意安全牢固和美观。本系统的模拟装置采用全木板作为模拟墙，并在墙底处搭建基底三角架作为支撑，在装置整体上主控制系统采用PCB板焊制，水管采用亚克力水管，模拟污水采用清水加墨水配置，整套装置简洁，有利于系统功能的展示。真实设备管道暗埋，简洁美观。 4.2. 系统材质选择 本系统在搭建材质方面选择节能环保无毒的材料如PPR冷热水管热熔管材。PPR冷热水管是由(PP和PE)气相法合成的无规共聚聚丙烯，其结构特点是PE分子无规则的链接在PP分子当中，分子量从30万~80万不等。主要特点有卫生无毒、能承受很高的压和高温液体、不易锈蚀、耐磨损、不结垢、有优良的隔音性能、防冻裂、防结露、防电腐蚀、管件截面积大、安装简单、具有可焊性、重量轻、使用寿命长、可回收等特点。
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user: 5. 系统控制单元设计 系统采用MK60FX512单片机作为核心控制器件，结合创新的物理高压污水冲厕方式，并通过人体检测模块，人机交互和其他外围电路实现以高压污水冲厕为基础的智能系统。整个系统由单片机智能控制单元和压力膜高压污水冲厕两部分构成。单片机控制单元由电源系统、驱动系统、人体检测系统、人机交互系统、水源调控系统、水位检测系统等组成。系统整体设计框图见图2，系统外围电路原理图见图3。 图2. 系统控制单元设计框图 图3. 系统外围电路原理图 5.1. 供电系统设计 根据传感器和单片机等各类芯片的数据手册以及脉冲电磁阀等整车工作电压，确定系统工作所需的电压、电流范围。 其中单片机和传感器的供电电压为5 V，脉冲电磁阀的正常工作电压为12 V，故采用12 V开关电源将220 V变为12 V，再使用以LM7805为主体稳压芯片的稳压电路，将12 V变为5 V，以满足整个系统的正常运行。 5.2. 冲厕压力选择系统 本项目的一个创新点在冲厕压力来源上，以往的污水冲厕系统都需要额外加压来实现高压冲厕，而本项目则设置一密封水箱，在水箱中加入橡胶材料的压力传动膜，将自来水压传递推动污水，一方面实现高压冲厕功能，一方面将自来水传递最上方的水箱里，这方面的水可以用来洗手等，从而实现节水。 5.3. 水位检测和水源调控系统 本项目通过选用非接触式外贴水位传感器，配合系统的控制单元，对冲厕水源和洗手池等水源进行智能选择，内置多种方案，在正常模式下使用污水进行冲厕，传递的自来水进行洗手等使用，污水低水位时通过控制单向阀来将节约下的自来水导入污水箱来完成冲厕。 非接触式外贴水位传感器采用了先进的信号处理技术及高速信号处理芯片，突破了容器壁厚的影响，实现了对密闭容器内液位高度的真正非接触检测。液位传感器(探头)安装于被测容器外壁的上下方(液位的高位与低位)，无需开孔、安装简单。 5.4. 人体检测模块 选用HC-SR51人体检测模块，配合红外传感器 [ 5 ] 进行人体检测，HC-SR501是基于红外线技术的自动控制模块，采用德国原装进口LHI778探头设计，灵敏度高，可靠性强，超低电压工作模式，对人体进行检测，从而实现对人体进入厕所后的控制系统操作。 5.5. 控制开关的选择 选用单向阀来控制水的单向流动，选用脉冲电磁阀来实现单片机系统对检测到人到来的水管道开关的控制，实现所预想的功能。 5.6. 驱动电路的设计 项目起初拟用继电器作为开关，通过控制继电器来控制脉冲电磁阀，通过实验发现继电器的驱动能力不足，项目组结合所学知识设计出以光耦隔离芯片加场效应管来取代继电器，来控制脉冲电磁阀，经过实验效果很好。驱动电路的原理图见图4。 图4. 驱动电路原理图
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user: 6. 系统程序设计 先对系统上电，在完成系统的初始化并能稳定运行后，人体检测传感器检测到人进入后，得到一个高电平，此时置一个标志位，当人上完厕所只需点击交互界面上的冲厕，便可完成智能冲厕。 此外人机交互界面还有当前系统污水的液位值，在污水液位低时系统可自动调整为净水冲厕，人也可手动选择加水等操作。人机交互界面也会显示实时冲厕压力值，压力值由压力膜上压力传感器传回的AD值经单片机处理得到压力，人可通过显示的压力值来选择是否一键额外加压，保证系统运行。 //系统程序主函数 void main() {int16 var[ 3 ]; Init(); DELAY_MS(50); while(1) { Var1=adc_once (ADC0_SE12， ADC_12bit); Var2=adc_once (ADC0_SE14， ADC_12bit); Var3=adc_once (ADC0_SE15， ADC_12bit); tiaoshi(); } vcan_sendware((uint8_t *)var， sizeof(var)); } //人机交互界面的显示 void OLED_Print(uint8 x， uint8 y， uint8 ch[ ]) { uint8 ch2[ 3 ]; uint8 ii=0; while(ch[ii] != '\0') { if(ch[ii] > 127) { ch2[ 0 ] = ch[ii]; ch2[ 1 ] = ch[ii + 1]; ch2[ 2 ] = '\0'; //汉字为两个字节 OLED_P14x16Str(x ， y， ch2); //显示汉字 x += 14; ii += 2; } else { ch2[ 0 ] = ch[ii]; ch2[ 1 ] = '\0'; //字母占一个字节 OLED_P8x16Str(x ， y ， ch2); //显示字母 x += 8; ii+= 1; }}}
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user: 7. 系统软件设计及相关仿真 通过MATLAB guide命令打开GUI界面，通过对上位机的设计，编写回调函数，将传感器测得的数据返回函数实时汇出水箱压强、水位等数据折线图；此外在设计用户界面的同时，载入本系统的原理介绍、操作指引、系统设计、故障报修、意见反馈、帮助等功能，用户操作界面图如图5所示。 以简单的AT89C51单片机为模拟主控 [ 6 ] ，通过IAR、PROTUES和Altium designer对除去用户界面OLD显示外系统核心检测的联合仿真，在PROTUES中建立人体检测模块检测到人后产生高电平后的脉冲电磁阀的吸合(以示波器的波形反映)，带动中央水箱压力膜的移动，进行自来水的压力转移，完成高压冲厕。仿真图见图6。 图5. 系统软件界面图 图6. 系统功能仿真图
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user: 8. 系统优势分析 本系统在具有自主专利发明知识产权基础上，通过对以前所研发的高压污水冲厕系统的研究，对节水、节电、智能化程度和用户体验等多方面进行创新设计，在前期模拟系统的搭建后，得到预期效果的基础上，通过购买最新市面典型的非智能型和智能型高压冲厕系统进行安装实验，做对比实验，测得以下数据，通过数据可以很直观看出，此系统在节水、节电、智能化程度、价格等方面均有一定的优势。相关综合数据见表1。 Table 1 Multi-system comprehensive data comparison tabl 本冲厕系统 市面非智能高压冲厕系统 市面智能高压冲厕系统 节水方面 约污水1L/次 约净水3L/次 约净水2L/次 节电方面 2KW▪h/24h 无 3KW▪h/24h 智能化程度 高 无 适中 价格方面 适中 适中 高 表1. 多系统综合数据对比表
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user: 9. 结论 我们的高压污水冲厕系统属于新技术创新系统，已经掌握了至今为止所没有实现的高压污水冲厕系统。我们不仅可以提供节水节能的系统，同时提供智能感应冲厕，为人们带来生活品质的提高。由实验结果表明，本系统具有很大的节水节能且具有较高的智能化的优点，使用性强，开发空间大，使用灵活，拥有很大的发展前景。
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user: 摘 要 农业气象观测要素精度的高低对观测效果有着重要影响，尤其是在野外复杂的环境下，影响温度变化的要素尤其多。目前大量用于野外温度观测的设备多为节点分散的无线传感网络，所用传感器为成本低、精度差的工业传感器，一旦出错，难以排查，且对后续分析工作影响巨大。为了降低出错无线传感器的排查难度，及时锁定出错数据，从农业传感网络数据的角度入手，对其进行差错分析，从而对野外的无线传感网络进行出错排查。通过对自动站的标准数据进行充分提取分析，发现以一年为周期，同一天不同地区之间的最高温度差成近似正态分布，类比自动站所采集的温度数据特性，通过对工业传感器采集的数据进行提取、平滑等分析，发现了该性质也适用于工业传感器，由此设计了一种数据差错分析算法，应用于野外的工业传感器的检错，通过温度这一农业气象观测的关键要素之一进行验证，验证结果证明了该算法的有效性。该检错方法不直接对现有无线传感网络进行操作，而是对其进行数据无量纲化处理，再对其进行提取、平滑和对比等处理来检错，节省了传感器检错成本，节省人力物力。 关键词 :农业，工业传感器，地域特性，差错分析 Copyright © 2018 by authors and Hans Publishers Inc. This work is licensed under the Creative Commons Attribution International License (CC BY). http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
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user: 1. 前言 我国是农业大国，农业气象观测是我国农业气象服务的基础，也是地面观测的重要环节 [ 1 ] 。农业气象观测数据的质量直接影响到作物的生命活动以及野外农业气候预测的准确性，同时也影响着作物的品质和产量以及病虫害的预防工作。随着我国社会经济和科学技术的不断发展，“高产、优质、高效”已经成为我国农业新的发展方向，这也就对气象为农服务提出了更高的要求，高精度、高密度、多要素、连续稳定的农业气象观测信息是现代农业快速发展基本保证 [ 2 ] 。 随着传感器和无线通信技术的不断进步，现在的无线传感网络也大多由一些低功耗、体积小、功能多的传感器组成。但这种廉价微型的传感器，在野外复杂的环境下，容易造成磨损和测量不准，故传感器的检错至关重要 [ 3 ] 。本文选取温度要素进行观测，提出一种通过对农业气象观测数据进行分析检测对应传感器的方法。
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user: 2. 我国农业气象观测现状 自20世纪50年代开始，我国开始建设农业气象观测网，至2009年我国共有农业气象观测站631个，其中一级农业气象观测站398个，二级农业气象观测站233个，另外还有68个农业气象试验站 [ 4 ] 。1979年编制和出版了《农业气象观测规范》并在1993年对其范进行了修订 [ 5 ] 。但我国的农业气象观测体系是上世纪建立的，观测仪器设备老旧落后，多数农业气象观测任务需要人工手动操作，不仅费时费力，还消耗了大量的人力物力，造成观测任务的成本较高。为与现代农业发展相适应，自2009年开始，我国开始大量组建自动化农业气象观测网，大力推动自动化农业气象观测的发展 [ 6 ] 。随着农业技术的快速发展，气候的不断变化以及农业种植生产模式的不断改进，以往的农业气象观测模式无论是在站点布局、观测重点、观测频率以及精度上都已经无法满足现代农业发展日益提高的需求。因此，农业气象观测已经成为我国重点关注的问题之一。
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user: 3. 无线传感网络与观测要素的地域特征 随着自动气象站的推广和普及，农业气象观测相关技术已近成熟，但对于数据获取的规模和数据的分辨率方面能力还是比较有限的。这是由于自动气象站用于获取数据的设备都是一些价格昂贵高度精密仪器，具有远距离传输功能的无线通讯设备，而这些设备不可能高密度的部署，所以大多数农业自动气象站点的布局是非常广泛的，那么在监测作物生育期时想要做到精准化控制是远远不够的 [ 7 ] 。这时无线传感器网络的优势就得以体现了，大量传感器节点共同协助，收集周围的环境信息，可以包括温度，光照强度，降水量，定位等类似的信息 [ 8 ] 。本文通过对自动站采集的数据进行分析，并将找到的规律迁移到工业传感器的检错上，选取温度数据进行验证，达到不直接对工业传感器进行操作而是通过数据分析进行检错。 3.1. 观测要素验证的确定 通过对野外环境农业气象要素的观测，不仅可以有效的避免突发自然环境变化对作物的影响，精准全面的数据采集还可以为农业精准化控制提供基础，使作物常年处于最佳的生长条件。作物品种不同对与环境要求也不同，同一作物处于不同生长阶段要求的适宜环境也存在差异。本文选取对作物生长最为关键要素之一进行验证——温度。 温度：温度是对作物生长影响最多的要素之一。它主要通过光合作用、呼吸作用、蒸腾作用来影响作物生长。野外内气温分布并不是均匀的。作物的光合作用需要有一定温度范围及三基点，即作物生长过程中的最适温度、最高温度和最低温度 [ 9 ] 。当野外温度超出范围时就会影响作物的生长。三基点会随着作物生长的不同阶段而变化，如：生长前期，作物所需温度较高，否则会出现茎细叶薄的现象；生长后期，为保证果实率则需要较低的温度 [ 9 ] 。 3.2. 温度的地域特征挖掘 由于观测手段的逐步改善，在同一要素的数据记录上存在较大差异 [ 10 ] ，故选取观测手段一致的1971年到1980年间的A、B两地每天的最高温度数据作为分析的基本要素，以年为周期对不同地区同一天的最高温度差，以0.1为步进做统计计数，再对结果进行小波变换，做无量纲化处理，再进行提取、平滑、分析等处理来挖掘温度所具有的地域特征。 日高温度差： D A n B n = T A n − T B n (1) 其中 T A n 和 T B n 分别代表A、B两地的日最高温度， D A n B n 代表A与B地之间的日最高温度差，其中平年的 ，闰年的 1 < n < 366 。 统计计数：再−2.5℃到2℃之间，以0.1℃为步进，统计频数。 小波变换：是一个时间和频域的局域变换的时频分析方法，能有效地从信号中提取信息，通过伸缩和平移等运算功能对函数或信号进行多尺度细化分析，主要特点是通过变换能够充分突出问题某些方面的特征 [ 11 ] ，这里主要采用基于小波变换的多尺度空间中模极大值特征的提取方法，利用小波变换的信号局域化分析能力，求解小波变换的模极大值特征来检测信号的局部奇异值，即突显出日最高温度差频数的众数区间。小波是一个均值为零，且既在时域又在频域存在的函数。小波变换有很多种，这里用到的是离散小波变换(DWT)，其小波基函数为： Ψ a ， τ ( t ) = 1 a Ψ ( t − τ a ) (2) 其中a、τ限定在一些离散的点上取值。 对尺度进行幂级数离散化，令： a = a 0 j ， a 0 > 0 ， j ∈ Z 则，此时小波基函数为： Ψ a ， τ ( t ) = a 0 − j 2 Ψ [ a 0 − j ( t − τ ) ] ，     j = 0 ， 1 ， 2 ， ⋯ (3) 位移离散化： τ = k a 0 j τ 0 (4) 故离散小波变换可以定义为： WT f ( a 0 j ， k τ 0 ) = ∫ f ( t ) Ψ a 0 j ， k τ 0 * ( t ) d t ，     j = 0 ， 1 ， 2 ， ⋯ ，     k ∈ Z (5) 无纲量化：取 a 0 = 2 ， τ 0 = 1 ，则小波基为： Ψ j ， k ( t ) = 2 − j 2 Ψ ( 2 − j t − k ) (6) 对应的小波离散变换为： WT f ( j ， k ) = ∫ f ( t ) Ψ j ， k * ( t ) d t (7) 提取：对与10年的日最高温度差频数进行分析，提取固定存在的地域特性，并找出频数最大的最高气温差区间作为两地最高气温差的回归区间。 平滑：为了更好的查看数据走向、查看数据趋势 [ 12 ] ，我们采用曲线五点滑动平均方法对日最高温度频数进行平滑处理，来提高数据的光滑度，其公式如下： 非端点： x ( n ) = x ( n − 2 ) + x ( n − 1 ) + x ( n ) + x ( n + 1 ) + x ( n + 2 ) 5 (8) 端点： x ( 1 ) = 3 x ( 1 ) + 2 x ( 2 ) + x ( 3 ) − x ( 4 ) 5 (9) x ( 2 ) = 4 x ( 1 ) + 3 x ( 2 ) + 2 x ( 3 ) + x ( 4 ) 10 (10) x ( m − 1 ) = x ( m − 3 ) + 2 x ( m − 2 ) + 3 x ( m − 1 ) + 4 x ( m ) 10 (11) x ( m ) = − x ( m − 3 ) + x ( m − 2 ) + 2 x ( m − 1 ) + 3 x ( m ) 5 (12) 其中， x ( n ) 表示最高温度频数序列， 3 ≤ n ≤ m − 2 ，m为数据总个数。
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user: 4. 仿真结果及特性分析 4.1. 模型建立与仿真 使用Matlab结合Microsoft Excel建立模型并挖掘。自动站分析模型建立框架如图1所示，对自动站资料进行最高温度差和频数分布的计算，通过离散小波变换进行无量纲化处理，再进行平滑处理以便分析趋势与提取特征。同理工业传感器验证模型框架如图2所示。采用相同分析方法对工业传感器资料进行处理，类比由自动站资料得出的结论，进行特征分析。如图3所示为检错流程图，首先将两地的数据载入模型，对数据进行日最高温度差及其频数的计算，在通过离散小波变换对其进行无量纲化处理，选择合适的平滑系数进行特性分析，若满足地域特性的要求则两组数据是正确的，若无明显地域特性则说明采集的数据有误。原始数据为Excel格式，A、B两地情况分别如表1、表2所示，使用excel计算 D A n B n ，得到下表3。 Table 1 A point daily maximum temperature tabl 地区 年份 日期 最高温度 A 1971 1971-01-01 6.8 A 1971 1971-01-02 9.3 A 1971 1971-01-03 6.3 …… …… …… …… A 1980 1980-12-29 8.9 A 1980 1980-12-30 9.8 A 1980 1980-12-31 10.4 表1. A地日最高温度表 Table 2 B point daily maximum temperature tabl 地区 年份 日期 最高温度 B 1971 1971-01-01 7.9 B 1971 1971-01-02 9 B 1971 1971-01-03 6.4 …… …… …… …… B 1980 1980-12-29 7.4 B 1980 1980-12-30 10.2 B 1980 1980-12-31 11.7 表2. B地日最该温度表 Table 3 Maximum temperature difference between A & 年份 日期 最高温度差 1971 1971-01-01 −1.1 1971 1971-01-02 0.3 1971 1971-01-03 −0.1 …… …… …… 1980 1980-12-29 1.5 1980 1980-12-30 −0.4 1980 1980-12-31 −1.3 表3. A-B地最高温度差 图1. 自动站分析模型框架 图2. 工业传感器验证模型框架 图3. 检错流程图 4.2. 特性分析 如图4所示为，自动气象站测得的最高温度差的频数分布图，从图中可以看出每一年的最高温度差频数分布都呈近似正态分布，并大致保持一致的趋势。对以下几个参数进行分析： 趋势：每条曲线都呈现近似正态分布的趋势，且均存在一个最高值，代表一年中此点对应最高温度差的频数最大，也就是说一年之中有一部分时间的日最高温度差均为一固定值，即为最高温度差的可回归的地域特性提供了依据。 半高宽：又称半峰宽(Full Width at Half Maximum)，这里指的是以频数曲线高度最大处为中心，当高度为一半时曲线的全宽，即峰值高度一半时的最高温度差跨度。对每一年的频数曲线求半高宽，再取交集，可以得出[−1℃~0℃]囊括了一年中大部分时间的最高温度差，可作为最高温度差地域特性的回归区间。 图4. A、B两地最高温度差的频数分布曲线 4.3. 检错可行性验证 选取两个具有差异的环境点C、D，每个点各放置两个工业传感器T1、T1’、T2、T2’，假设每个点放置的工业传感器完全相同，且其中T1、T1’保证读数准确，T2、T2’为不准传感器，其测试环境如图5所示。读取两个环境点放置的工业传感器采集的日最高温度数值，计算两个环境点之间的最高温度差，并进行分析，确定其地域特性是否存在回归区间，如图6所示为检错判定流程图。 图5. 工业传感器测试环境示意图 图6. 检错判定流程图 经过Matlab仿真测试，得到如下结果图7。从图中可以看出蓝色线为T1组传感器，即准确传感器组测得的两个环境点最高温度参数差的频数分布曲线，可以看出两环境点间存在一个频数最大的温度差，可以取[0℃~1℃]作为回归区间。图中红色线为T2组传感器，即不准传感器组测得的两个环境点最高温度参数差的频数分布曲线，由图可看出曲线整体起伏不大并未有明显最高点，无法找到回归区间，故怀疑这组数据有误。 图7. 检错测试结果图
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user: 5. 总结与展望 本文选取观测手段一致的计量级传感器测得的日最高气温数据入手，挖掘温度存在的地域性特征，并应用该特征设计了一种数据差错分析算法用于提高野外工业传感器检错效率，节约检测成本。该算法提供了一种全新的农业传感网络检错视角，在一定程度上推进了现代农业的数据化发展 [ 13 ] ，但依然存在很多可以深入研究的地方，未来的研究方向可以从以下几个方面入手： 1) 数据的利用：由于数据的差异型，本文只用了人工观测的数据，未来可以从自动站与人工检测的数据同步方向入手，将自动站的数据进行相应的平滑、筛选、补偿处理，将其与人工观测的数据结合起来分析。 2) 工业传感器的矫正：本文仅是提供了通过数据检测传感器好坏的方法，但对于出错数据的矫正方法仍有待研究，如可以采用游走拓扑等方式。 3) 工业传感器的精度提升：在本文提出的检测方法基础上，可以利用最高温度差的回归特性，将工业传感器向计量传感器的精度进行修正，使成本低的工业传感器经过数据修正达到计量级精度。
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user: 摘 要 当前电力通信网的传输网络承载了大量的关键业务。因此，其安全稳定运行是保障电力安全的基础。为了使电力通信网由故障事后的被动响应转化为主动的防御，需要一种有效的业务驱动的故障影响分析方案。然而，当前有关研究以网络故障告警关联为主，缺乏面向业务视图的理论支撑和实践工具。因此，为了实现网络故障对业务的影响建模，本文提出了一种业务驱动的电力通信网告警–故障关联分析方法。首先，从业务角度，自底向上构建各层网络之间的相互作用关系模型；之后，构建故障诱因与告警间的风险关联模型，将底层网络故障的诱因影响映射到不同的故障告警发生概率上；之后，构建了告警和业务影响之间的映射模型，最后，基于以上模型架构实现了一套仿真系统，验证了告警–故障关联分析有效性。 关键词 :电力通信网络，故障关联，业务驱动，故障根原因 Copyright © 2018 by authors and Hans Publishers Inc. This work is licensed under the Creative Commons Attribution International License (CC BY). http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
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user: 1. 引言 电力通信网作为电力系统的专用通信网，已经成为支撑电力系统必不可少的重要网络。电力公司各网省骨干光传输网络规模越来越大，网络结构复杂，承载的业务信息越来越多，如何熟练驾驭该网络，确保通信网络安全稳定运行已成为日常运行管理的难题。同时，对于网络事故发生之后的故障分析、故障定位、故障处理等能力的要求越来越高，这需要运行维护人员熟悉系统和设备的各种告警、故障状态，熟练操作网管系统进行分析、处理事故，以及通过反复的通信事故演练提高处理事故的能力、检验反事故预案的有效性，这就需要故障仿真系统的支撑。 当前，电力系统的关键业务，例如系统保护等主要承载于SDH、OTN等传输网络 [ 1 ] 。为了支撑对SDH网络的仿真过程监控、过程分析和过程管理，为面向系统保护通信网络的管理系统的设计和实现提供技术基础，需要提出故障管理所需的网络告警关联分析、故障处理流程的模型与方法。当前已有的研究中，一些方法重点针对告警间的关联方法进行了研究，包括分布式关联规则 [ 2 ] 、模糊规则关联 [ 3 ] 、分层属性相似度 [ 4 ] 等技术。然而，这些方法只关注了告警之间的关系，忽略了导致告警的故障根源和网元间的相互作用。针对告警和故障间的关联关系，文献 [ 5 ] 利用关联规则工具对故障和告警之间的关联关系进行了简要分析，文献 [ 6 ] 则进一步从优化关联规则的角度提出了多种SDH网络告警和故障关联分析方法。然而这些研究主要是技术探讨，缺乏仿真系统级别的验证。在SDH网络的故障仿真方面，文献 [ 7 ] 针对告警之间的关联过程设计了一种传播仿真过程，但是也不涉及故障的关联分析。 然而，当前有关研究以网络故障告警关联为主，缺乏面向业务视图的理论支撑和实践工具。基于以上研究现状和存在问题，本文提出了一种业务驱动的电力通信网告警–故障关联分析方法。首先，提出了从业务角度出发，从底层向高层逐层分析可能发生的故障与故障发生后对上层产生的影响，这是一个故障影响级联的过程。之后，重点构建了故障诱因与告警之间的关联分析模型，以及告警对业务的影响等级映射模型。最后，基于以上仿真架构实现了一套仿真系统，通过事故过程反演验证了仿真架构的有效性。 综上所述，在能源互联网和系统保护通信网构建的背景下，开展电力通信网的通信网络告警故障关联分析关键技术的研究，可以针对性解决电力通信网可靠性保障遇到的业务风险问题，使电力通信网满足智能电网和系统保护的业务需求和可靠性要求，保障电力通信网及电网的安全运行，具有重要的理论意义和实际应用价值。
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user: 3. 业务风险模型构建 电力通信网关键业务，例如继电保护业务和安全稳定控制业务，业务中断可能会导致通信安全事件。除此之外，由于线路保护信号，安稳信号的延时传递，极有可能会导致电网触发保护措施，进而导致电网的停电等事故。因此，电力通信网的业务与电网之间存在一定的关联关系。因此，构建电力业务的风险模型具有重要的意义。本章重点针对不同的故障告警，构建起与业务风险模型的关联，首先对业务状态进行分析，进而构建底层的设备故障告警和风险等级的量化模型。 3.1. 业务状态分析 业务最终是承载于设备和链路之上。考虑业务和设备/链路的状态，设备包括运行，检修，故障三种状态。对应地，业务包括正常，中断，迂回三种状态，各状态之间的关系如下图5所示。检修是已知的确定性动作，检修前将业务路径进行迁移，不影响业务的传输，但是会导致业务风险提升。然而设备或者链路故障所导致的业务中断和迂回却是未知的，如果中断不及时处理，极可能导致各种安全事件 [ 8 ] 。然而，当前针对迂回状态网络的风险，却缺乏足够的分析，下面我们将针对风险等级进行量化和建模。 图5. 业务和设备/链路关联图 3.2. 故障告警影响级别模型 在电力通信网中，业务运行风险是指由于电力通信业务通道故障导致电网运行不稳定事件发生的可能性，由业务对电网运行的重要性和业务通道故障的可能性决定。如何合理的分配业务通道的路由，通过均衡重要业务的通道数量进而降低业务运行风险，成为提高电力通信网业务可靠性的必要技术手段。 通过对故障和故障影响的分析，对于一个业务进行风险量化。风险的定义为风险发生的概率与发生后产生的影响值的乘积，则对于业务s i 的风险值E i ，其风险量化公式如下： E i = P i ⋅ D i (11) 其中 P i 代表事件发生故障告警的概率，来自于上一章的W值， D i 为业务 E i 对应的影响度 [ 8 ] 。 其中对于 D i 的量化如下： D i = w i × v i h × C i (12) v ih 为业务i所属种类h的权重。w i 为业务s i 承载的设备和链路的权重和。C i 为业务权重，可参考文献 [ 9 ] 。 进一步，设业务s i 的可选路由有K条，每条路径P k 表示为P k = {V k ， E k }，其中V k 为路径上的设备节点，E k 为路径k的上的链路。则w i 可以进一步计算如下： (13) 其中 φ k 为第k条路由的重要度权值。 α j 为V k 中设备节点v j 的权重， β l m 为E k 中链路e lm (l，m均为设备节点编号)的权重 [ 10 ] 。 基于计算结果，可以针对风险值，按照专家经验进行区间划分，并映射到不同的等级，从而实现风险的关联分析和预测。
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user: 4. 基于仿真的告警–故障关联风险分析实例 根据业务驱动的电力通信网告警–故障关联分析，从业务角度构建业务风险模型。自底向上的分析各层网络之间的故障和告警的相互作用关系，基于以上模型架构实现了一套仿真系统，验证故障关联分析有效性。 仿真系统的数据来源自网管系统中，包括宾金直流控制业务、灵绍直流控制业务、上海庙–山东直流特高压等三条业务。每条业务都有独自的正常路由、备用路由和迂回路由。 以上量化结果在实际应用中还需要结合专家经验做进一步的分析。依据该事件的量化值，在已知设备、节点、业务重要度和网络拓扑、业务分布的情况下，可以预估得到设备、链路故障发生时的后果值，并映射到以上各个区间，进而预测到业务的风险等级。如下图6为仿真系统的总体示意图，左侧是按照文中提出的业务驱动的四层业务模型进行总体展示，右侧展示的即为业务的风险等级、业务可用性、站点可用率等信息。 图6. 系统总体示意图 针对前面提出的四层业务模型，自底向上的构建业务驱动的电力通信网告警–故障关联模型。具体如下图所示。若在底层光缆层设置故障诱因为台风，进而产生故障和告警，则上层也会产生影响，并导致业务受影响。可以从下图7中看到，图中每一层都会产生告警，其中，标红线路表示线路两端连接不通，发生故障。 图7. 关联拓扑图 依据上述构建的业务风险模型，在仿真系统中实现故障发生后，显示出设备的告警状态以及受影响的业务，在数据层的故障显示具体如下图8所示。 图8. 告警展示图 之后，在下图9中可以在业务界面中看到灵绍直流线路I线路已经发出告警信息，并进行具体告警原因分析。当前为紧急警告，原因是灵绍直流的OptiX OSN 7500设备1-1-2-1-3号端口发生R_LOS告警，影响了信阳东站点到文都站点之间的通信业务。依据调查规程，此时将产生对应的事件告警。基于上述过程，从而构建起了告警和故障之间的关联模型。 图9. 告警原因分析图
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user: 5. 结语 在电力通信网运行过程中，每天都会产生大量的告警。为了实现网络故障对业务的影响建模，本文提出了一种业务驱动的电力通信网告警–故障关联分析。从业务角度出发，构建了面向不同业务的交互关联模型，并依此构建业务风险模型，实现将底层的网络故障映射到不同的风险等级。通过业务模型和业务风险模型的构建，搭建了一套面向业务角度的仿真系统，并通过实例验证了故障关联分析的有效性。下一步是需要研究风险等级的定义方法，以及告警等级对风险等级的细化关联，以构建更为精确的风险关联模型。
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user: 摘 要 随着互联网的普及，网络体系越来越复杂，网络操作需要与其它IT操作的集成与协作，导致网络部署困难更新麻烦、手动操作过多，网络管理员分身乏术 [ 1 ] 。对于以上问题，优化网络结构、网络设备更新是网络研究者们探索的课题，进而出现了软件定义网络(简称SDN)的概念和方法。在SDN运行过程中为提高其效率经常会应用到分布式，分布式环境下必然存在着分布式的多任务并发，而多任务的并发因其并发特性将会导致时间和数据上的不一致，即分布式任务并发协调不一致。本论文即以此为目的展开研究，采用SDN透明化的开源框架OpenDayLight研究分布式任务并发协调一致的问题。 关键词 :软件定义网络，OpenDayLight，分布式，任务并发，协调一致 Copyright © 2018 by authors and Hans Publishers Inc. This work is licensed under the Creative Commons Attribution International License (CC BY). http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
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user: 1. 引言 分布式环境下多任务的并发场景经常出现，分布式任务并发不一致即在分布式环境下因多任务并发造成任务到达时间以及数据的不一致，而时间及数据的不一致将导致分布式任务的失败或集群效率及性能不高，因此必须解决分布式任务并发协调不一致的问题 [ 2 ] 。 在ODL集群中同样存在着分布式任务并发协调不一致的问题，包括在时间上的不一致以及在数据上的不一致，而ODL框架中目前没有对应的解决方案。 为解决ODL集群中分布式任务并发在时间上协调不一致的问题可以运用ZooKeeper，ZooKeeper是一个分布式的，开放源码的分布式应用程序协调服务，本论文将ZooKeeper部署到ODL集群中，通过ZooKeeper编码实现屏障使得分布式任务并发在时间上实现协调一致。 对于ODL集群中分布式任务并发在数据上协调一致的问题，可以通过本论文中提出的数据提交算法解决。
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user: 2. 相关背景介绍 本论文主要工作是基于OpenDayLight建立集群，在此基础上利用ZooKeeper及研究提出的数据提交算法解决分布式任务并发协调不一致的问题，下面对OpenDayLight及分布式任务并发进行简要介绍。 2.1. OpenDayLight OpenDayLight架构主要由应用服务层、控制平面层、南向接口层和数据平面层四层构成 [ 3 ] 。 OpenDayLight为应用(App)提供开放的北向API。支持OSGi框架和双向的REST接口。OSGi框架提供给与控制器运行在同一地址空间的应用，而REST API则提供给运行在不同地址空间的应用。所有的逻辑和算法都运行在应用中 [ 3 ] 。 控制平面主要包含了基本网络服务和一些附加的网络服务，这些附加服务都可以通过插件的形式安装加载，这增加了OpenDayLight的灵活性，当然了其稳定性也是显而易见的 [ 3 ] 。 ODL控制器采用OSGi框架，OSGi框架是面向Java的动态模型系统，它实现了一个优雅、完整和动态的组件模型，应用程序(Bundle)无需重新引导可以被远程安装、启动、升级和卸载，通过OSGi捆绑可以灵活地加载代码与功能，实现功能隔离，解决了功能模块可扩展问题，同时方便功能模块的加载与协同工作。自Helium版本开始使用Karaf架构，作为轻量级的OSGi架构，相较于早前版本的OSGi提升了交互体验和效率，当然其特性远不仅仅于此。 ODL控制平台引入了SAL (服务抽象层)，SAL北向连接功能模块，以插件的形式为之提供底层设备服务，南向连接多种协议，屏蔽不同协议的差异性，为上层功能模块提供一致性服务，使得上层模块与下层模块之间的调用相互隔离。SAL可自动适配底层不同设备，使开发者专注于业务应用的开发 [ 4 ] 。 2.2. 分布式任务并发协调一致 分布式系统中的每个节点既独立工作，又与所有其他节点并行工作。每个节点多于一个进程(执行程序)，每个进程多于一个线程(并行执行任务)，可在系统中充当组件。大多数组件具有反应性，对来自用户的命令和来自其他组件的消息不断地进行响应。像操作系统一样，分布式系统旨在避免终止，因此应始终保持至少部分可用的状态。分布式并发控制作为分布式事务管理的基本任务之一，其目的是保证分布式数据库系统中多个事务高效而正确地并发执行。 目前对于分布式并发控制的方法为：基于锁(Locking)机制的并发控制方法、基于时间戳的分布式并发控制、并发控制的乐观法以及统一触发途径等方法。
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user: 3. 分布式任务并发协调一致的研究与实现 在ODL框架中，分布式任务的并发场景下，在时间上因网络或网速等原因分布式任务到达leader节点的时间会存在差异，这样会导致分布式任务时间上不一致的问题，同时，分布式任务并发在数据提交时由于数据提交的失败或回滚等问题也会造成分布式任务并发在数据上的不一致，而分布式任务并发在时间和数据上的不一致会给ODL集群带来性能及效率上的重大损失。解决分布式任务并发协调一致问题是相当有必要的。 3.1. 分布式任务并发在时间上协调一致 分布式任务在并发时，因为网络、网速等原因很有可能会产生任务在到达时间上不一致的情况，这样的场景会导致任务无法良好的协同进行，导致任务的失败或错误。针对分布式任务并发在时间上协调不一致的问题，本论文依赖一种可靠的、可扩展的、分布式的、可配置的、开放源码的分布式应用程序协调服务——ZooKeeper，通过ZooKeeper实现屏障使得分布式任务并发在时间上协调一致 [ 5 ] ，使分布式任务的并发受到屏障的控制，保证分布式任务时间上的一致性，进而解决分布式任务并发在时间上协调不一致的问题。对应的原理图见图1所示： 图1. ZooKeeper实现屏障原理图 采取的方案就是用一个Node作为Barrier的实体，需要被Barrier的任务通过调用exists()检测这个Node的存在，当需要打开Barrier的时候，删掉这个Node，ZooKeeper的watch机制会通知到各个任务可以开始执行 [ 5 ] 。伪代码如下： 1) 客户端在屏障节点上调用ZooKeeper API exists()，watch设置为true. 2) 如果exists()返回false，屏障消失，客户端可以推进的自己的工作。 3) 否则exists()返回true，客户端等待屏障节点上监听事件的到来。 4) 如果监听事件被触发，客户端重新执exists()，再一次重复上述1~3步，直到屏障节点被移除 [ 6 ] 。 对应的流程图见图2所示： 图2. ZooKeeper实现屏障流程图 基于以上分析，可以发现通过ZooKeeper实现屏障，让屏障成为分布式任务推进的控制点，只有当所有任务都到达时屏障才消失，任务推进到下一步，从而解决分布式任务并发在时间上协调不一致的问题。 3.2. 分布式任务并发在数据上协调一致 分布式任务，因其分布式的特点，每次数据的提交失败或数据回滚等情况的出现导致其他节点的数据未做到同步，每个节点虽然可以知晓自己的操作时成功或者失败，却无法知道其他节点的操作的成功或失败，因而导致数据不一致的情况。 对于分布式任务并发在数据上协调不一致的问题，通过论文中提出的数据提交算法来控制和确保数据提交在失败或回滚等情况下也能达到分布式任务在数据上的协调一致 [ 7 ] ，从而解决分布式任务在数据上协调不一致的问题。 当一个事务跨越多个节点时，为了保持事务的ACID特性，需要引入一个作为中间者的角色来统一掌控所有节点(称作参与者)的操作结果并最终指示这些节点是否要把操作结果进行真正的提交。数据提交算法思路可以概括为：参与者将操作成败通知中间者，再由中间者根据所有参与者的反馈情报决定各参与者是否要提交操作还是中止操作。数据提交算法可以分为两个阶段，第一步为投票阶段，主要获得参与者就绪情况，第二步为事务提交阶段，该阶段是根据数据提交请求情况及参与者就绪情况进行数据的提交或回滚。 具体步骤如下： 投票阶段： 1) 中间者节点向所有参与者节点询问是否可以执行提交操作(vote)，并开始等待各参与者节点的响应。 2) 参与者节点执行询问发起为止的所有事务操作，并将Undo信息和Redo信息写入日志。 3) 各参与者节点响应协调者节点发起的询问。如果参与者节点的事务操作实际执行成功，则它返回一个“YES”消息；如果参与者节点的事务操作实际执行失败，则它返回一个“NO”消息。根据各参与者的反馈情况来决定最终是否可以进行事物提交操作 [ 7 ] 。 数据提交算法投票阶段流程图见图3所示： 图3. 数据提交算法投票阶段流程图 事务提交阶段： 1) 将中间者节点备份，防止中间者发生故障导致阻塞。当中间者节点从所有参与者节点获得的相应消息都为“YES”时，协调者节点向所有参与者节点发出“正式提交(COMMIT)”的请求。 2) 参与者节点接受到COMMIT请求后向中间者节点发送“ACK”消息。 3) 统计参与者返回“ACK”的个数，若返回的个数等于参与者的个数，则所有参与者节点正式完成数据提交操作，并释放在整个事务期间内占用的资源。 4) 如果任一参与者节点在第一阶段返回的响应消息为“NO”，或者中间者节点在第一阶段的询问超时之前无法获取所有参与者节点的响应消息时，中间者节点向所有参与者节点发出“回滚操作(rollback)”的请求。 5) 参与者节点利用之前写入的Undo信息执行回滚，并释放在整个事务期间内占用的资源并向协调者节点发送“ACK”消息 [ 8 ] 。 数据提交算法事务提交阶段流程图见图4所示： 图4. 数据提交算法事务提交阶段流程图 中间者作为数据提交及回滚的控制者，使数据无论在提交请求失败、参与者未就绪或中间者失效等情况下都可以保证数据在各节点的一致性，使数据在分布式任务并发的场景下可以保证数据的一致性，从而解决ODL集群中分布式任务并发在数据上不一致的问题。
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user: 4. 分布式任务并发协调一致测试结果及分析 本节将根据上文所提出的用ZooKeeper实现屏障解决分布式任务并发在时间上不一致的问题及数据提交算法来确保分布式任务并发在数据上的一致性，对其进行测试及分析。 通过实验数据绘制如下折线图，可以发现，当无屏障时，任务到达的时间相差较大，对比下，在有屏障时，任务到达的时间波动很小，证明用ZooKeeper实现屏障确实可以达到分布式任务并发在时间上协调一致的预期。分布式任务并发一致在时间上的对比见图5所示： 图5. 分布式任务并发一致时间对比折线图 在没有运用数据提交算法时从leader节点向四个follower节点分别发送相同的数据，同时将第四个follower的虚拟机关掉(模拟参与者未就绪的场景)，之后从各个follower节点查看数据执行时间。对比结果见图6所示： 图6. 分布式任务数据并发不一致执行时间对比图 通过对比图6可以看出follower节点第二、第三个的数据执行时间和其他follower节点的数据执行时间是不一致的，即分布式任务在并发时数据会因为执行时间不同而出现不一致的场景。 在运用数据提交算法后，因为数据提交前会询问各参与者是否就绪，若未就绪则数据回滚且不会执行后续操作。并且在数据执行提交命令前会统计参与者返回“ACK”的个数，若“ACK”个数和参与者不等，说明存在参与者未收到提交请求的可能性，此时不执行提交操作，否则执行。且为中间者进行备份，防止中间者故障导致阻塞，从而提高效率。对比上述follower节点数据执行时间见图7所示： 图7. 分布式任务数据并发一致执行时间对比图 通过图6和图7对比可以看到，第二节点数据都没有提交到follower节点，因为中间者检测到第二个follower节点未准备好，因此数据的提交操作未执行，反馈给中间者后，中间者通知leader节点，重新进行数据的提交操作，最后可以发现如上图7数据都是一致的，以此可以说明数据提交算法可以保证分布式任务并发时在数据上的协调一致。
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user: 5. 总结及展望 本文中通过ZooKeeper实现屏障解决分布式任务并发在时间上不能协调一致的问题，并利用文中提出的数据提交算法保证数据在分布式任务并发中的一致性，通过实验证明是可行且有用的，为解决分布式任务并发协调一致的问题提供了一种方法。 当然，文中的解决方案并不完善，效率方面也有待提高，在之后的研究和学习中将进一步完善和提高该方案的效率以及性能。
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user: 摘 要 目的：探讨微创椎弓根螺钉内固定附加伤椎置钉治疗AO-A型胸腰椎骨折的远期疗效。方法：选择我院骨科2012年1月至2017年12月收治的AO-A型胸腰椎骨折患者80例，将患者随机分为观察组与对照组，每组40例。观察组采用微创椎弓根螺钉内固定附加伤椎置钉治疗，对照组采用微创椎弓根螺钉跨伤椎内固定治疗。随访1年，记录术前、术后1周、术后1年两组患者的伤椎高度和Cob角，用统计学方法予以分析。结果：两组与术前比较，术后1周两组伤椎前后缘高度压缩比升高、Cobb角减小(均P < 0.05)；术前及术后：1周两组组间 伤椎前缘高度压缩比、Cobb角比较差异无统计学意义(均P > 0.05)，术后1年，对照组伤椎前缘高度压缩比、Cobb角[(79.86 ± 4.90)%， (12.75 ± 3.30)˚]与观察组[(91.28 ± 5.10)%， (5.12 ± 1.05)˚]比较差异有统计学意义(均P < 0.05)。结论：微创椎弓根螺钉内固定附加伤椎置钉治疗AO-A型胸腰椎骨折的远期疗效稳定，优于单纯跨伤椎椎弓根螺钉内固定治疗。 关键词 :微创，椎弓根螺钉，腰椎骨折 Copyright © 2019 by authors and Hans Publishers Inc. This work is licensed under the Creative Commons Attribution International License (CC BY). http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
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user: 1. 引言 胸腰椎压缩性骨折是骨科临床常见病、多发病之一，随着社会经济的迅速发展，各种高能量的损伤增多，如建筑伤、车祸伤，使该病的发病率大大提高。同时，随着微创技术的不断发展，经皮微创椎弓根螺钉钉内固定治疗作为新兴的脊柱微创术式，在脊柱外科临床应用越来越广泛，技术也越来越成熟，我们基层医院也逐步开展该类手术。对于该类疾病的治疗，临床常用方法为经皮微创跨伤椎椎弓根螺钉固定，但存在稳定性较差、远期复位高度易丢失及内固定松动、断钉等并发症 [ 1 ] [ 2 ] [ 3 ]。本研究对AO-A型胸腰椎骨折患者采用微创椎弓根螺钉内固定附加伤椎置钉治疗，观察其远期疗效。(以下病例都得到了患方的知情同意，特此说明)。
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user: 2. 资料与方法 2.1. 一般资料 80例均为AO分型中A型无神经损伤的胸腰椎骨折，采用微创椎弓根钉螺钉内固定附加伤椎置钉治疗40例(观察组)，采用微创经皮椎弓根钉跨伤椎内固定治疗40例(对照组)。观察组男28例，女12例；年龄22~56岁，平均39岁；致伤原因：重物砸伤5例、高处坠落伤24例，车祸伤11例；骨折节段：T 11 6例，T 12 12例，L 1 14例，L 2 8例；术前伤椎椎体前缘高度(21.5 ± 1.6) mm，伤椎Cobb角(15.2 ± 0.6)˚。对照组男24例，女16例；年龄25~56岁，平均40岁；致伤原因：重物砸伤8例，高处坠落伤22例，车祸伤10例；骨折节段：T 11 5例，T 12 13例，L 1 15例，L 2 7例；术前伤椎椎体前缘高度(21.2 ± 1.4) mm，伤椎Cobb角(13.8 ± 0.7)˚。2组性别(χ 2 = 1.034， P = 2.044)、年龄(t = 40.201， P = 0.863)、致伤原因(χ 2 = 24.145， P = 0.365)、骨折分型(χ 2 = 3.075， P = 5.031)、术前伤椎椎体前缘高度(t = 1.246， P = 0.884)、伤椎Cobb角(t = 6.120， P = 8.023)两组术前各方面比较差异无统计学意义(P > 0.05)。 2.2. 影像学资料 全部患者在手术之前完善腰椎正侧位X光片、CT和核磁共振等检查，了解椎体压缩程度及双侧伤椎椎弓根完好情况等。术前X片检查：Cobb角平均16~40度，平均30度。 2.3. 手术方式 观察组：全身麻醉成功后，俯卧于可透视手术床上，上胸和双髂部垫枕，腹部悬空，予以手法牵引复位；先利用网格状金属定位器放置患者背部正中，用C臂机透视定位病椎和上下相邻2个椎体的椎弓根在体表的投影，并作好标记点，一般标记点要比实际的投影位置偏外一点，消毒、铺巾后以标记点为中心作长约2 cm的纵形切口，依次切开皮肤，皮下组织、腰背筋膜，钝性分离部分腰背肌，并逐层止血；用2.0克氏针从标记点刺入，并在C臂机的透视引导下，确保克氏针穿入椎弓根内，直至进入椎体，将空心套管沿克氏针拧入椎体；然后拔出克氏针，置入导针，拔出空心套管，通过导针依次开口，丝攻，然后选择合适长度的椎弓根螺钉置入椎体，伤椎内置入万向螺钉，透视螺钉位置满意后，将预弯的连接棒经皮下肌层内将连接棒依次置入椎弓根钉尾槽中，旋紧顶丝，利用连接棒的弧度再次复位椎体，透视伤椎高度相对恢复，内固定位置确切，钉棒位置满意；冲洗切口，明胶海绵填塞压迫止血，逐层缝合。对照组：相比于观察组，手术时在仅跨伤椎椎弓根螺钉固定。 2.4. 观察指标 患者均随访1年。记录术前、术后1周、术后1年的胸腰椎正侧位片检查，检测Cobb角、伤椎高度。 2.5. 统计学方法 利用SPSS 19.0软件对于各项指标进行统计学分析，计量资料以均数 ± 标准差(x ± s)表示并采用配对t检验分析比较，以P < 0.05为差异有统计学意义(表1)。
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user: 3. 结果 根据表1可见，术前观察组和对照组的Cob角和术前椎体前缘高度比的比较差异无统计学意义(P > 0.05)，术后1周观察组和对照组的Cob角和术前椎体前缘高度比的比较差异无统计学意义(P > 0.05)，术后1年观察组和对照组的Cob角和术前椎体前缘高度比的比较差异有统计学意义(P < 0.05)，说明用微创椎弓根钉螺钉内固定附加伤椎置钉治疗的远期疗效明显优于微创椎弓根钉螺钉跨伤椎内固定的治疗。 Table 1 Comparison of AO-A and thoracolumbar fractures with pedicle screw fixation between open group and minimally invasive group (x ± s 组别n 术前 术后1周 术后1年 术前椎体前缘 术后1周椎体前缘 术后1年椎体前缘 Cob角(˚) Cob角(˚) Cob角(˚) 高度比(%) 高度比(%) 高度比(%) 对照组40 32.45 ± 1.12 5.36 ± 0.45 12.75 ± 3.30 46.02 ± 4.32 93.45 ± 3.85 79.86 ± 4.90 观察组40 31.45 ± 1.05 4.65 ± 0.70 5.12 ± 1.05 48.10 ± 3.94 92.87 ± 2.75 91.28 ± 5.10 t值 10.247 −17.412 −9.813 7.016 −1.875 −0.578 P值 0.069 0.087 −9.813 0.090 0.070 0.000 表1. AO-A型胸腰椎骨折椎弓根钉内固定开放组与微创组观察指标比较(x ± s)
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user: 4. 讨论 单纯胸腰椎压缩性骨折多因间接外力所致，如高处坠落、臀部或双足先着地，或弯腰工作，重物从高处坠落，砸于患者的肩、背部，使暴力传达于胸腰段，由于上下相邻椎体向前成角的夹挤力，使受累椎体的前部压扁而成楔形，此类损伤前纵韧带保持完整，并出现迂曲褶皱。根据这一作用机制，我们治疗的方法就是逆此作用机制而为，常见的跨伤椎置钉，通过背伸撑开伤椎的上下椎体，进而通过撑开前纵韧带而达到椎体骨折复位的目的，但韧带具有一定的弹性和形变，甚至出现断裂的可能，导致作用于椎体间的纵向撑开力失效，甚至可能因此而造成伤椎椎体后凸畸形加重，或致使椎体间过度撑开 [ 4 ] [ 5 ]。 因此，我们主张在治疗AO-A型胸腰椎骨折时附加伤椎置钉。研究表明，经伤椎置钉与单纯跨伤椎固定相比有以下几个优点：① 可提供三点固定，降低悬挂效应，减少后凸的形成；② 可以克服“四边形效应”，获得更好的生物力学性能；③ 可减少应力集中，降低上、下椎弓根钉的应力；④ 可增加椎体前中柱的抵抗力，减少前柱塌陷的发生 [ 6 ] [ 7 ] [ 8 ] [ 9 ] [ 10 ]。 总之，微创椎弓根螺钉内固定附加伤椎置钉治疗AO-A型胸腰椎骨折的远期疗效稳定，优于单纯跨伤椎椎弓根螺钉内固定治疗。当然，因为时间短，病例相对较少，样本量小，并且我院治疗以青壮年为主，相对骨质较好，因此在研究病例数和研究对象的年龄上具有一定局限性。
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user: 摘 要 本文利用变型的编码算法，提出一种新方法来解决数字有源相控阵天线的测量问题。在相控阵天线的中场区内固定测量探头，利用数字有源相控阵天线激励幅度和相位可控的特点，对激励幅度和相位进行编码，快速恢复出初始激励，应用有源单元波瓣图，得出被测天线的辐射特性。通过两个数字有源相控阵天线模型的仿真结果，验证了该方法的正确性和高效性。 关键词 :数字有源相控阵天线，有源单元波瓣图，中场，正交编码 Copyright © 2018 by authors and Hans Publishers Inc. This work is licensed under the Creative Commons Attribution International License (CC BY). http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/