DreamBlooms/HansPub-15000-to-45000 huggingface dataset:
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user: 2. 模块的选取与分析 2.1. 中央处理单元的选择 智能搬运机器人具有丰富的模块，对实时计算能力也有很高的要求 [ 6 ]，这使得我们所使用的主控芯片需要具有较多的引脚接口以及性能较高的CPU。 目前市面上具有许多的主控芯片，例如ARM、FPGA等等，其中，我们需要一款开发周期短、编写语言简易、程序开源的芯片，据此我们在芯片中对比选择了一款实时性好，频率高，价格适中的核心处理器：ARM。 据此芯片，我们对CPU进行了选择，如图2所示，因为我们对数据处理的要求，Cortex-m4更满足我们的需求。 图2. 各型号CPU性能对比 在对CPU选择完成后，我们使用了市场占有率高达90%的ST公司旗下的一款处理器：STM32。而其满足我们要求，且具有AD/DA模块接口，编码器接口，RS232等通讯接口的CPU核心芯片为STM32F407ZGT6芯片，其原理图如图3所示，其具有以下优点： 图3. STM32F407ZGT6原理图 传输速度快：其采用多个AHB总线以及多通道控制其，数据的收集与发送可并行，速率很大。 运算功能强：集成了高精度的浮点运算器，高达1M的储存器使得该芯片的处理性能极佳，运算功能强。 外部接口多：因为我们的机器人需要使用多种通道进行数据传输，例如：USB、CAN、I2C、USART等等，而该芯片全部具有我们所需要的接口以及外设。 2.2. 机器人视觉模块的选择 随着前段时间AlphaGo与柯洁的围棋大战，人工智能逐渐进入了大众的视野，计算机视觉作为人工智能最为成熟的技术，同样适用于我们所设计的智能搬运机器人，在机器人的视觉系统中，一款简单、开源、低成本、高性能的机器视觉模块是至关重要的。 笔者在流程设计中需要视觉模块在短时间内完成二维码、颜色等识别，这对视觉模块的处理芯片要求很高，同时对于体积的要求也很苛刻，针对以上要求，我们选择了OPENMV这款机器视觉模块作为我们视觉系统的核心。 OPENMV以STM32F427CPU为核心，集成了OV7725摄像头芯片，其主频400 MHz，其性能接近600 MHz主频的恩智浦RT1052，经过测试，STM32H7在做多点颜色追踪算法时，如果以VGA分辨率，即640 × 480，其速率可达到到80帧每秒；如果使用QQVGA，即120 × 160，就可达到200帧每秒；如果使用QQQVGA，即60 × 80，更可以达到400帧每秒。 同时OPENMV使用Python作为其编写语言，其开发周期短，性价比高的特点十分符合我们对于视觉模块的要求。其丰富的硬件资源，例如UART、I2C等等更适合我们对于各个模块的整合。 综上所述，我们采用OPENMV作为我们机器视觉系统的核心，借此可以完高效地完成如图4的颜色识别，以及二维码识别等等。 图4. OPENMV颜色识别示例 2.3. 抓取模块的选择 作为一款搬运机器人，其抓取模块应具有较大扭矩、控制方便、价格便宜等特点，通过市场同类产品对比分析，我们选择了由舵机控制的齿轮型机械手。 这款机械手采用国产“驯龙者”舵机，该舵机程序控制简单，对于引脚占用较少，同时在7.4 V的供电下，其堵转力矩达到了34.6 KG/CM，完全满足常规搬运机器人对货物的要求，同时，其搭配的铝合金机械爪使得抓取范围达到了140 mm，同时该机械爪可以更换，针对不同的使用场景可进行修改。 综上所述我们采用了如图5的这款机械手，其搭配上文所述的OPENMV使得机器人的识别、抓取时间极大的缩短，更多的提升了工业生产搬运的效率。 图5. 舵机控制的齿轮型机械手 2.4. 移动模块的选择 机器人的移动模块一共包括两个部分：电机与车轮 [ 7 ]。其中对于电机的选择，笔者考虑到两点： (1) 可控速 搬运机器人的移动需要完成由低速-高速-低速的过程，这样才能保证物料在移动过程中不会受到较大惯性的影响，同时减轻对机械手的损耗。并且于笔者设计的环境中，物料搬运机器人需要达到1 M/S以上的运行速度，这对于电机的转速以及转速比有较高的要求。 (2) 性价比高 搬运机器人的整体造价由各个模块决定，各个模块的成本应在完成相应性能的情况下尽可能地降低，对于市面上常见的可控速的电机中，光电编码器的直流减速电机随检测精准，但其价格过高，不宜选用，而对于霍尔传感器的直流减速电机，于工厂中的应用，其使用寿命经测试可达到1万小时，满足实际要求。 综上所述，我们采用如图6 ZGB37-520B这款带有霍尔编码器的直流减速电机，其空转转速可达到531 rpm，其扭矩也能达到2.5 kg∙cm，满足智能搬运机器人的使用要求。 而对于车轮，则需结合机器人整体进行考虑：笔者所研究的智能搬运机器人为基于工厂内二维空间移动的机器人，所以笔者采用快速、平稳、控制方便轮式移动而非履带和腿式等其他移动方式，为了更加高速快捷、智能的移动，笔者采用全方位型移动车轮。同时处于对机器人精准移动的控制，我们采用了如图7的麦克纳姆轮作为我们的移动轮，其多方向自由移动的特点可以使得机器人的效率得到极大的提升。 图6. 带霍尔编码器的直流减速电机 2.5. 全场定位系统 对于搬运机器人来讲，定位是其搬运精度的核心，也是其开发应用的重中之重。现在的市面经过发展已经形成了许许多多的定位系统，例如：激光传感器，循迹传感器，陀螺仪等等，笔者所研究的机器人适用于各个工厂，所以对于路径的规划需要避免参照物的干扰，即使用相对定位 [ 8 ]。 图7. 麦克纳姆轮 由于受工厂环境的影响，市面上常见的信号引导定位、磁罗盘的定位可能并不精准，所以笔者采用里程法的定位模块 [ 9 ]。 针对以上特点，笔者最终采用了如图8所示OPS-9全方位平面定位系统作为我们的定位模块，该定位模块采用MEMS惯导技术与磁阻位移测量技术，通过扩展卡尔曼滤波算法等进行精准定位，同时由于其模块化的封装，使得更换和改进更为方便。其实时反馈速度可达200 HZ，满足机器人识别时间要求。其坐标误差为30 mm/5 m，可连续工作12 h以上，并且其轮径磨损每百公里仅为0.1% 如图9该定位模块通过正交编码器与陀螺仪的结合可实现对坐标的精准计算 [ 10 ]，对于智能搬运机器人来说，其移动的自由空间得到放大，从而不用线条或者磁条的引导便可实现自主运动。其闭环系统的设计使得机器人具有较高的容错性，对于搬运以及移动来说，其正确率得到大范围提升。 图8. 全场定位模块
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user: 3. 模块的组合设计 模块的组合使用是智能搬运机器人实现最重要的一环，笔者通过将OPENMV机器视觉模块与机械手结合形成识别抓取系统，通过麦克纳姆轮与带霍尔编码器的直流减速电机相结合形成移动系统，以上两个系统与全场定位模块的组合形成了整个机器人的组合系统，其模块化的设计使得各个模块可以根据实际使用场景进行更换或者增添而不影响机器人的整体设计。 图9. 全场定位系统工作流程 3.1. 识别抓取系统 将机械手与OPENMV相组合所形成抓取系统，其总控制为OPENMV内置的STM32F427芯片，将两者结合与一起使用更使得程序的运行更加快捷高效。 根据使用情况将OPENMV初始化： import sensor， image， time， pyb #调用底层封装库 from pyb import UART from pyb import LED BLUE= LED(3) #设置提示灯 RED = LED(1) GREEN = LED(2) sensor.reset() #镜头初始化设置 sensor.set_pixformat(sensor.RGB565) sensor.set_framesize(sensor.QQVGA) sensor.skip_frames(time = 2000) sensor.set_auto_gain(False) sensor.set_auto_whitebal(False) clock = time.clock() threshold_index = 3 #阈值初始化设置 thresholds = [(30， 100， 15， 127， 15， 127)， (30， 100， −64， −8， −32， 32)， (0， 30， 0， 64， −128， 0)， ()] uart = UART(3， 19200) #串口初始化设置 3.2. 移动系统的设计 对于机器人的移动系统，笔者通过麦克纳姆轮与带霍尔编码器的直流减速电机相结合，笔者通过一系列程序控制，从而实现一个渐变速的移动过程，从而保证物料的平稳移动。 if((TIM5CH1_CAPTURE_STA&0X80)==0)//还未成功捕获 { if(TIM_GetITStatus(TIM5， TIM_IT_Update) != RESET)//溢出 { if(TIM5CH1_CAPTURE_STA&0X40)//捕获高电平 { if((TIM5CH1_CAPTURE_STA&0X3F)==0X3F)//高电平溢出 { TIM5CH1_CAPTURE_STA|=0X80; //成功捕获 TIM5CH1_CAPTURE_VAL=0XFFFFFFFF; }else TIM5CH1_CAPTURE_STA++; } } if(TIM_GetITStatus(TIM5， TIM_IT_CC1) != RESET)//捕获1发生捕获 { if(TIM5CH1_CAPTURE_STA&0X40) //捕获下降沿 { TIM5CH1_CAPTURE_STA|=0X80; //标记 TIM5CH1_CAPTURE_VAL=TIM_GetCapture1(TIM5);//获取捕获值 TIM_OC1PolarityConfig(TIM5，TIM_ICPolarity_Rising); }else { TIM5CH1_CAPTURE_STA=0; //清空 TIM5CH1_CAPTURE_VAL=0; TIM5CH1_CAPTURE_STA|=0X40; //标记 TIM_Cmd(TIM5，DISABLE ); //关闭定时器 TIM_SetCounter(TIM5，0); TIM_OC1PolarityConfig(TIM5，TIM_ICPolarity_Falling); TIM_Cmd(TIM5，ENABLE); } } } 针对上面的程序，如图10，笔者通过MATLAB对增量式PID曲线进行仿真分析，通过对机器人速度的调节使得机器人的加速过程更加平滑。 如图11其输入e(t)与输出u(t)关系为： 其传递函数为： G ( s ) = U ( s ) / E ( s ) = kp ( 1 + 1 / ( TI * s ) + TD * s ) 其中kp为比例系数；TI为积分时间常数；TD为微分时间常数。 图10. PID优化曲线 图11. PID计算流程图 3.3. 总系统的设计 如图12、图13，笔者针对实际所需模块以及驱动板，集成制作了本机器人使用的PCB板，其搭配了L6470等驱动板以及STM32F407芯片，使得机器人的接线以及整理变得更加简单。同时笔者将通信功能集成于主芯片的使用，使得程序的编写周期缩短。 u8 len; u16 times=0; NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_2);//中断分组设置 LED_Init(); //初始化设置 delay_init(168); uart2_init(19200); TIM1_PWM_Init(10000，0); Encoder_Init(); A_pwmInit(); B_pwmInit(); AD4988_GPIO_Init(); TIM_SetCompare1(TIM1，0);//定时器设置 close_loop_control1(600); 图12. PCB板正面图 图13. PCB板背面图
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user: 4. 智能搬运机器人结构组成及有限元分析 4.1. 智能搬运机器人的结构组成 如图14，图15，所示一种智能搬运机器人包括视觉系统(6)、抓取系统(5)、驱动系统(9)和由步进电机(19)、丝杠(20)、滑轨(4)、滑块(3)组成的上升系统。其特征在于：所述视觉系统(6)与抓取系统(5)通过折弯件(13)连接，同时通过法兰联轴器(16)，固定于所述上升系统上。所述电池(1)、步进电机(19)、直流电机(9)与全场定位系统(7)共同直接固定于机器人底盘(21)上。所述直流电机(9)外侧连接麦克纳姆轮(10)，所述滑轨(4)由滑轨折弯固定件(8)固定于底盘(21)上，所述滑轨(4)上附有滑块(3)。两个所述滑轨(4)与丝杠(20)共同作为上升系统的支撑。所述步进电机(15)、PCB板(2)与副摄像头(18)共同固定于上升系统的承载平台(17)上。同时所述滑块(3)通过折弯件(14)固定于承载平台(17)上。 如图16所示所述两个滑轨(4)以及一个丝杠(20)，通过折弯件(8)、法兰联轴器(16)等等共同支撑上升系统的承载平台。所述抓取系统(5)与视觉系统(6)由折弯件(13)通过直径为4的螺丝分别连接至两者预先设置好的螺纹孔中。所述带有霍尔传感器的直流减速电机(9)与麦克纳姆轮(10)和全场定位系统(7)搭配使用，其具体使用方式为：由直流减速电机(9)驱动麦克纳姆轮实现全方向移动，通过PID算法实现控制直流减速电机(9)的加速度以及速度，通过全场定位系统(7)提供的坐标搭配PID算法的直流减速电机(9)从而实现精准停放。所述主摄像头(6)配合机械手实现机器人前方的物料、二维码、路线的检测与纠正，其副摄像头(16)可在机器人前进时防止后半范围的碰撞，同时，在机器人夹取物料后，该摄像头和识别路径和目标靶纸，同时配合权利要求4中的直流减速电机(9)与麦克纳姆轮(10)和全场定位系统(7)共同实现精准停车、堆放物料。 图14. 智能搬运机器人正视图 图15. 智能搬运机器人侧视图 图16. 智能搬运机器人上升系统 4.2. 智能搬运机器人有限元分析 机器人的受力零件有很多，对主要起承受作用的折弯件和滑轨进行静态载荷分析，折弯件和滑轨为机器人的主要支撑零部件，关系到机器人的精准度与使用寿命，笔者对其应力以及位移通过Solidworks Simulation进行了分析，定义了滑轨和折弯件的材料属性(见表1)。 在Solidworks Simulation中，软件本身进行了网格划分，并进行算例分析，得出算例结果，如图8、图9。与结果我们可知，滑轨分析结果为(见表2)：最大应变0.00162173 mm，最大应力546760 pa，满足实际应用许用强度；折弯件分析结果为(见表3)：最大应变0.0152395 mm，最大应力17672 pa，满足实际应用许用强度。如图17~20，因此，在实际生产环境中，折弯件及滑轨的可靠性得到保证。 Table 1 Material properties of slide and bending part 属性 数值 弹性模量/N/m 2 1.9299 × 10 11 泊松比 0.27 密度/kg/m 3 8000 张力强度/N/m 2 619，999，997.3 屈服力/N/m 2 234，421，748 热扩张系数/K 1.7 × 10 −5 导热率/W/(m·K) 16.1 比热容/J/(kg·K) 500 表1. 滑轨和折弯件材料属性 Table 2 Static load analysis of slide trac 模型 最大应力/pa 最大应变/mm 滑轨 546760 0.00162173 表2. 滑轨静态载荷分析结果 Table 3 Static load analysis of bending part 模型 最大应力/pa 最大应变/mm 折弯件 17672 0.0152395 表3. 折弯件静态载荷分析结果
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user: 5. 应用场景假设 5.1. 模拟测试样例 在具体使用时，机器人的工作步骤分为以下几个步骤(见图21)： 第一步：智能搬运机器人执行复位命令，机械手呈关闭状态，同时记录即时位置坐标为(0， 0)。 第二步：智能搬运机器人收到出发命令，经过中央处理器规划后获得前进轨迹 [ 8 ]，机器人通过全场定位系统前往目标区域1，同时正副OPENMV开启避障功能。 第三步：智能搬运机器人进行姿态矫正，移动至二维码信息前方，调整上升系统并且旋转折弯件使得机械手上端的OPENMV读取信息。 第四步：智能搬运机器人中央处理器根据所得信息进行规划路径 [ 9 ]，机器人前往目标区域2。 图17. 滑轨位移图 图18. 折弯件位移图 图19. 滑轨应力图 图20. 折弯件应力图 图21. 机器人工作流程图 第五步：智能搬运机器人矫正姿态对目标区域2的物料进行巡视，通过主OPENMV所得图像与目标物料进行匹配，识别成功后移动至物料前方，调整上升系统并旋转机械手，通过主OPENMV进行矫正方向，并进行夹取。 第六步：智能搬运机器人成功夹取后，前往目标区域3进行物料堆放，此时坐标位置由中央处理器结合全场定位系统进行调整，精确堆放由副OPENMV对靶纸进行颜色识别，机器人结合上升系统，旋转机械手进行三维空间物料位置调整，达到目标位置后机械手松开。 第七步：智能搬运机器人返回初始坐标，执行复位命令直至接收到下一出发命令。 5.2. 机器人实物图 如图22、图23，笔者根据如上设计完成了物料搬运机器人，经反复实验，并整理计算可得，实际机器人运行误差为0~18 mm，满足市面上常见的机器人精度要求，同时，机器人的以上流程平均完成时间为4分32秒，亦满足机器人工作速度。同时机器人空间体积小于210 mm × 297 mm × 297 mm，满足工厂的要求。 图22. 机器人实物图(1) 图23. 机器人实物图(2)
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user: 6. 总结 伴随着工业4.0的临近，作为其基础的智能机器人得到了大力发展，这也使得中国在从制造业大国想着制造业强国转变。本分研究了一种智能搬运机器人的设计与实现，通过各个模块的结合，实现了高效、快捷、智能的机器人运行。 本文通过对各个模块的对比选取，分析系统需求，对机器人整体结构，有限元分析等完成了对机器人的设计，同时进行实物的制作与大量实验，试验结果表明，智能搬运机器人的运行速度、负载强度均达到预期要求，结构简单可靠，性价比高，适合推广使用。
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user: 基金资助项目 2018年大连工业大学教育教学改革研究项目(教发[ 2019 ]23号)，资助编号：JGLX201804；大连市青年科技之星项目(2017RQ128)。
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user: 摘 要 3D网格模型的分析越来越成为近年来计算机图形学研究的热点问题。文中针对3D网格模型分析领域内的网格去噪平滑、网格参数化以及非刚性配准等应用问题，评述和回顾近年来应用离散微分几何理论进行分析、数学建模和算法设计的文献，介绍离散微分几何在3D模型分析领域的研究进展，并对相关问题难点和未来可能的研究方向进行了归纳和总结。 关键词 :3D网格模型分析，离散微分几何，网格光滑，网格参数化，非刚性配准 Copyright © 2019 by author(s) 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 长久以来，3D网格模型分析是数字制造、逆向工程、医学、生物研究以及动画工业领域中广泛存在的难点问题。在微分几何中，可以将3D模型视为一个嵌入 ℝ 3 的二维流形，并根据流形在空间里内蕴的信息来研究分析3D模型，进而推导相关算法 [ 1 ] 。这种基于流形的抽象，使研究者更容易发现和把握3D模型的内在规律性。3D模型的采集都是采用离散化的方式进行，因此基于面网格、体网格的描述是3D模型在计算机里表达的主流形式。微分几何里的各种算子，从本质上刻画了网格顶点与邻接顶点、网格面片与邻接面片的差异值与差异变化率，整体或者局部的几何、拓扑性质。这些算子既有内蕴也有外蕴的，并且具有与坐标系、大小和比例无关的性质，非常适合用于对3D模型进行整体或者局部分析的研究。 微积分中的一阶导数(偏导)、二阶导数(偏导)对于分析曲线、曲面形状，包括极大极小值，拐点、拟合、插值以及样条等问题等起到至关重要的作用。微积分的诞生是和欧氏空间里的曲线、曲面研究紧密相连的，但随着更一般的空间——流形的发现，欧拉(L. Euler)、蒙日(G. Monge)、嘉当(Élie J. Cartan)和黎曼(G. F. B. Riemann)等人将微积分推广到流形上。他们运用数学分析的理论在无穷细分的范围内略去高阶无限小，从而将一些复杂的非线性的函数关系变为线性的，由此衍生出流形上的一系列离散微分算子，在3D模型研究中发挥着基础性的作用 [ 2 ] [ 3 ] [ 4 ] 。在机器学习炙手可热的今天，很多研究者力图从微分几何算子的特征值以及特征函数(Eigenfunction)的角度来提取3D模型的内蕴信息，从而提升深度学习神经网络的训练速度以及和网络泛化能力 [ 5 ] [ 6 ] [ 7 ] [ 8 ] 。
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user: 2. 离散微分几何的理论框架 微分几何中的许多重要概念可以借助外微分形式(Differential form)来简洁地表示。例如在网格中的点，在外微分里被称为0-形式，线段为1-形式，面片为2-形式，以及基于Stockes定理，将外微分与积分完美地联系起来 [ 9 ] 。3D模型中引入离散微分几何理论表示为很多问题的解决提供了崭新的视角，与其他方法相比，该方法是建立在坚实的数学基础上，在一些问题的求解中，可以得到问题的闭式解(closed-form solution)，并在全局上保证解的收敛性和稳定性，得到的结论及其应用效果在不计其数的场景下得到充分验证。离散微分几何涉及了一系列的概念和算子，下面简要介绍相关术语及其数学定义。 2.1. 基本概念 网格：是连续3D模型的离散形式，任何一个网格都可以用三元组来表示为 M = ( V ， E ， F ) ，其中的V是点集 V = { v i ∈ ℝ 3 | 1 ≤ i ≤ N V } ， N V 表示点的个数，每个 v i 对应着 M 中的一个顶点；其中的E为边子集 E = { e i = ( v i ， v j ) | v i ， v j ∈ V ， i ≠ j } ；F是面子集 E = { f = ( v i ， v j ， v k ) | e m = ( v i ， v j ) ， e n = ( v j ， v k ) ， e l = ( v k ， v i ) ， e m ， e n ， e l ∈ E } 。 退化网格：在 M 中出现有重合的点，线、面的情况，即 ∃ i ≠ j ， ‖ v i − v j ‖ = 0 (重合点)或者 v i ∃ i ≠ j ， e i ， e j 的两对端点重合，或者 ∃ i ≠ j ， f i ， f j 的两组端点重合的情况，将严重影响网格上微分算子的计算精度。一般情况下都要删除或者合并重合的顶点、边或面。 场：现实系统中温度、压力、密度、速度等物理量在空间内的分布状态，而在 ℝ 3 中任一个坐标分量也可以视为场。 网格上的标量场：在 M 上任意一点，如果存在标量函数 u : ℝ 3 → ℝ 满足 u i = u ( v i ) 。为了便于微分 计算，常常用分段线性基函数族 { δ j } 对 u 进行分解，并表示为 u ( v i ) = ∑ j u i δ j ( v ) 。其中 { δ j } 满足当j恰好 落在 v i 时 δ j = 1 ，在其他地方 δ j = 0 。而v的三个坐标 ( x ， y ， z ) 正好就是三个标量场，当然也可以拓展为温度，密度等物理量。 网格上的矢量场：在 上如果存在矢量函数 w ，满足在任一三角面片 f i 内部取值都是常值矢量 w i ，则称 w 为定义在 M 上的矢量场。 2.2. 算子 网格上的微分算子：3D分析中为了把握形状的特征，发现其内在本质，常常会用到定义在网格上的微分算子。具体包括有梯度算子 ∇ u 、散度算子 ∇ × w 和旋度算子 ∇ ⋅ w 以及拉普拉斯算子 Δ 。 梯度算子 ∇ u ：在 M 上任意一个三角片f内一点v的梯度定义为 ∇ u ( v ) = ∑ i u i ∇ δ i ( v ) . (1) 上式中的 v 1 处基函数的梯度为一个在f上的向量 ∇ δ 1 = 1 2 A f ( v 2 − v 3 ) ⊥ ， A f 为f的面积， ⊥ 表示为 v 1 的 对边 ( v 2 ， v 3 ) 逆时针旋转90度方向。梯度在几何上表示为f在边 ( v 2 ， v 3 ) 上的高。 散度算子 ∇ ⋅ w ：作用于矢量 w 的算子，定义为： ∇ ⋅ w ( v i ) : = ∑ f j ∈ N f ( v i ) A f j w ( f j ) ⋅ ∇ δ i | f j ， (2) 其中 N f ( v i ) 表示以 v i 为顶点的三角面片集合， A f j 表示 f j 的面积， w ( f j ) 表示 f j 内的矢量， ∇ δ i | f j 表示 v i 处的基函数在 f j 的梯度。 拉普拉斯算子 Δ ：是作用于标量场 u 的二阶微分算子，定义为梯度的散度： Δ u = ∇ ⋅ ∇ u = ∑ j ∈ i ∗ ω i j ( u i − u j ) ， (3) 其中 j * 表示以 v i 为中心一阶邻域的顶点集合的下标，(3)中权重 ω i j 的选取有如下四个方面的要求：(1) 对称性条件 ω i j = ω j i ；(2) iff v j ∈ N v i 时 ；(3) 归一化条件 ∑ j ∈ i * ω i j = 1 ；(4) 非负条件 ∀ i ≠ j ，都有 ω i j ≥ 0 。在满足上述条件下，根据不同的问题 ω i j 可以采用多种形式。例如 [ 10 ] 采用余切形式 ω i j = cot α j + cot β j 2 ， α j ， β j 分别表示边 在相邻两个三角形的对角。该算子的几何意义是描述空间顶点与邻域顶点的函数值的均值差异。基于该算子，可以求出平均曲率 H ( v i ) = 1 2 ‖ Δ u ( v i ) ‖ 。很多物理规律如泊松方程、波动方程、Navier-Stokes方程等，都以拉普拉斯算子来表示的。该算子推广到黎曼流形上被称为Laplace-Beltrami算子(LBO)。基于LBO设计的各种三角网格算法已经得到的广泛的应用。例如： 热传导方法：温度场随着时间变化的物理方程是热传导方程，也可以视为拉普拉斯算子的泛函推广。如 u ( x ， t ) 表示曲面上某一点x在t时刻的温度分布函数，则热传导方程为： ( Δ − ∂ ∂ t ) u ( x ， t ) = 0. (4) 方程的解为 u ( x ， t ) = ∫ M h t ( x ， y ) u 0 ( y ) d y ，y是对x有影响的顶点， h t ( x ， y ) 作为热核的含义是指它表示 了x受y的影响程度。对 h t ( x ， y ) 进行特征分解得到： h t ( x ， y ) = ∑ i = 0 ∞ e − λ i t ϕ i ( x ) ϕ i ( y ) ， (5) 其中 λ i ， ϕ i 分别为 Δ 算子作用于标量场后对应的矩阵的第i个特征值和特征向量。基于热传导方法的各向异性热核方法，可以应用在网格修复、网格切割、测地线计算、多尺度特征提取领域 [ 11 ] 。
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user: 4. 总结 本文介绍了离散微分几何的理论框架，及其在网格去噪、网格参数化以及非刚性配准领域的应用研究现状，并对经典算法进行归纳总结。离散微分几何理论框架是基于坚实的数学理论提出来的，其中的算子是直接在离散空间上有严格的数学定义和较为成熟的数学分析方法为支撑，而不需要经历从连续空间到离散空间的转换。本文内容涵盖当前3D网格分析领域中涉及离散微分几何的一部分热点研究方向，讨论了该领域研究工作的进展和未来有待解决的问题。目前随着3D数据应用领域空前扩大，采集成本越来越低，点云的采集速度越来越快，网格数据容量也急剧膨胀，可以预见未来对这3D模型的精准、高效处理任务也会越来越有挑战性。
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user: 摘 要 目的：研究桡骨远端骨折并尺骨茎突骨折的患者在桡骨远端及尺骨茎突均固定后，是否行下尺桡关节固定对其术后功能的影响。方法：我院自2016年7月到2019年1月，有28例桡骨远端骨折并尺骨茎突骨折的病例在桡骨行钢板内固定后，术中行下尺桡关节应力实验显示下尺桡关节不稳定，同时行尺骨茎突骨折内固定。其中13例用1枚克氏针固定下尺桡关节于中立位(下尺桡关节固定组A组)，15例不固定下尺桡关节(下尺桡关节不固定组B组)。记录患者的一般资料、抓握力、关节活动度及影像学资料，用Gartland & Werley功能评分表 [ 1 ] 进行评分，比较两组患者治疗疗效。结果：28例均获得随访，随访时间(6~36)个月。复查X线片显示骨折均愈合，关节面恢复平整，掌倾角、尺偏角及桡骨高度恢复正常。术后无骨折畸形愈合及不愈合、钢板螺钉松动或断裂等并发症发生。A组1例出现腕关节功能不满意，B组1例出现腕关节功能不满意。利用Gartland & Werley功能评分 [ 1 ] 后进行分析，其差异无统计学意义(P > 0.05)。结论：桡骨远端骨折并尺骨茎突骨折，在均进行内固定后，不需要对下尺桡关节进行内固定或外固定，术后早期即可进行功能锻炼。 关键词 :桡骨远端骨折，尺骨茎突骨折，下尺桡关节 Copyright © 2019 by author(s) 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 桡骨远端骨折是骨科最常见的骨折类型之一，大概占急诊骨折的17%，约50%~65%的患者 [ 2 ] 同时合并尺骨茎突骨折。回顾分析我院自2016年7月到2019年1月，28例桡骨远端骨折并尺骨茎突骨折的患者在桡骨行钢板内固定后，术中行下尺桡关节应力实验显示下尺桡关节不稳定，同时行尺骨茎突骨折内固定。通过对其术后随访，看是否需要临时固定下尺桡关节(DRUJ)以保护下尺桡关节处韧带的修复。
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user: 2. 资料和方法 2.1. 一般资料 纳入标准：① 资料完整；② 受伤前腕关节功能正常；③ 不合并明显的骨关节炎及其他关节疾病；④X片检查诊断为桡骨远端骨折并尺骨茎突骨折。共纳入28例，男8例，女20例；年龄28~79岁，平均54.1岁。桡骨远端骨折均采用切开复位掌侧锁定钢板内固定，尺骨茎突骨折根据骨折类型采用爱惜邦缝线或钢丝8字固定。13例患者用1枚1.6 mm克氏针固定下尺桡关节于中立位，15例患者下尺桡关节不固定。 手术方法：手术均由同一组医师完成。臂丛神经阻滞麻醉后，采用常规掌侧Henry入路显露桡骨远端骨折，恢复关节面、桡骨高度、掌倾角及尺偏角后用桡骨远端解剖锁定钢板内固定。透视见复位及固定满意后，用“应力试验” [ 3 ] 评估下尺桡关节的稳定性。方法：一手握住桡骨远端，将前臂置于中立位，另一手握住尺骨远端做相对于桡骨的向背侧及掌侧推动，若活动度明显增大，存在漂浮感、摩擦感，与对侧比较有明显差异者，可判定为下尺桡关节不稳。判定下尺桡关节不稳后，固定尺骨茎突。尺骨茎突固定的手术方法：取腕尺侧切口，于皮下保护尺神经手背支及尺侧腕伸肌腱鞘，显露骨折，直视下复位，用细钢丝或爱惜邦缝线分别经骨折近端骨孔及尺骨茎突TFCC止点处8字缝合固定；固定完成后，再次检查确认下尺桡关节稳定性良好。其中13例患者用1枚1.6 mm克氏针固定下尺桡关节于中立位加以辅助保护(图1)，15例患者下尺桡关节不固定(图2)。 图1. 下尺桡关节固定 图2. 下尺桡关节不固定 2.2. 术后护理 术后常规镇痛处理，术后48小时内拔除引流条，刀口疼痛减轻即可开始行手指及掌指关节的功能锻炼。1周内行腕关节主、被动屈伸功能锻炼，并逐渐加大锻炼幅度，以轻度疼痛为原则。固定下尺桡关节者克氏针4~6周拔除后行下尺桡关节的旋转锻炼。未固定下尺桡关节者，术后1周内开始行腕关节旋转锻炼。 2.3. 观察指标与统计学方法 术后定期拍摄腕关节正侧位X线片检查，测量并记录桡骨远端的掌倾角、尺偏角以及桡骨高度，同时评估骨折愈合情况，末次随访时采用Gartland & Werley评分表 [ 1 ] 对腕关节功能进行评估。数据采用 SPSS 22.0软件进行统计学分析，采用Fisher精确检验，P < 0.05为差异有统计学意义。
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user: 3. 结果 所有患者术后切口均一期愈合，无感染发生。28例均获得随访，随访时间(6~36)个月。复查X线片显示骨折均愈合，关节面恢复平整，掌倾角、尺偏角及桡骨高度恢复正常。术后无骨折畸形愈合及不愈合、钢板螺钉松动或断裂等并发症发生。根据Gartland & Werley评分表 [ 1 ] 进行功能评分，评分结果的关系见表1。我们将优、良的患者定义为满意，可的患者定义为不满意，可得出表2。A组1例出现腕关节功能不满意，B组1例出现腕关节功能不满意。其差异无统计学意义(P > 0.05)。 Table 1 The relationship between fixation of the distal radioulnal joint and scoring result 组别 评分结果 总计 优 良 可 固定下尺桡关节组 9 3 1 13 未固定下尺桡关节组 8 6 1 15 总计 17 9 2 28 表1. 是否固定下尺桡关节与评分结果之间的关系 Table 2 The relationship between fixation of the distal radioulnal joint and satisfaction of patient 组别 是否满意 总计 Fisher精确检验(P值) 满意 不满意 固定下尺桡关节组 12 1 13 0.722 不固定下尺桡关节组 14 1 15 总计 26 2 28 表2. 是否固定下尺桡关节与患者是否满意之间的关系 该研究已获得滨州医学院附属医院科学伦理委员会审批，符合要求，通过伦理许可申请。
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user: 4. 讨论 桡骨远端骨折常合并尺骨茎突骨折，尺骨茎突是腕关节尺侧柱重要的组成部分，是腕关节软组织的尺侧止点，在腕关节生物力学方面起着重要的作用 [ 4 ] 。尺骨茎突基底部与桡骨远端关节面尺侧缘之间存在三角纤维软骨复合体(TFCC)结构，TFCC由三角纤维软骨、掌侧桡尺韧带、背侧桡尺韧带、腕尺侧副韧带、尺侧腕伸肌腱鞘等构成 [ 5 ] ，具有传导轴向负荷和缓冲外力冲击的作用，轴向负荷经TFCC传导至尺骨，大约18%的轴向负荷由尺骨远端承受，在应力的传导中起次要作用 [ 6 ] 。 TFCC通过牵拉尺骨远端及桡骨远端来维持下尺桡关节(DRUJ)的稳定性，同时下尺桡关节旋转和腕骨的运动也是通过TFCC来完成的。当桡骨远端骨折时可能会牵拉TFCC导致尺骨茎突骨折，TFCC本身也可能损伤，TFCC损伤后会丧失对尺骨远端及桡骨远端的牵拉，改变腕关节的生物力学，最终导致下尺桡关节不稳定，影响腕关节的功能 [ 5 ] [ 7 ] 。 在桡骨远端并尺骨茎突骨折中的病例中，尺骨茎突骨折是否需要固定，目前有不同的看法。大部分人认为 [ 2 ] 当DRUJ稳定时，尺骨茎突无需处理，当不稳定时，需手术干预 [ 1 ] [ 8 ] 。在满意复位并妥善固定桡骨远端骨折的基础上，对尺骨茎突骨折者应行下尺桡关节稳定性检查，若存在不稳定，应尽可能解剖复位并妥善固定 [ 9 ] 。 下尺桡关节不稳可表现为尺桡关节半脱位、脱位，拍片可见下尺桡关节间隙变大；旋转活动时疼痛、不适，握力下降。Wijffels等 [ 3 ] 介绍６种检验下尺桡关节稳定性的方法，包括应力试验 [ 3 ] 、桡骨牵拉试验、“咔嗒”试验、尺侧腕伸肌试验和按压试验。其中应力试验 [ 3 ] 被认为是诊断下尺桡关节不稳最可靠的检査 [ 10 ] 。 在尺骨茎突骨折的情况下，TFCC存在损伤，早期的腕关节旋转活动有可能影响尺骨茎突骨折断端的愈合及延缓周围韧带组织的修复速度。所以部分病人我们采用1枚克氏针固定下尺桡关节的方法，保护尺骨茎突及其周围软组织的修复，4~6周拔除克氏针开始行腕关节的旋转功能锻炼。但是通过这两组的随访观察，我们可以发现，这两组病人的术后功能评分无统计学意义。在尺骨茎突经过固定后，不需要克氏针内固定或石膏外固定，可以早期行腕关节的屈伸及旋转活动。 研究局限性：研究对象必须为桡骨远端骨折合并尺骨茎突骨折，且下尺桡关节不稳定，桡骨远端骨折必须使用掌侧放置钢板固定。研究对象腕关节在受伤前没有损伤及骨性关节炎等，对于术前有腕关节疼痛及活动受限的患者，术后康复可能会有不一样的结果，一些老年患者骨质疏松且有腕关节的骨性关节炎，术后恢复效果亦有差别。
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user: 摘 要 肝脓肿起病急、病情重、并发症多，尤其是出现破裂后危及生命，需引起临床高度重视。本文结合一例糖尿病患者肝脓肿破裂的诊治体会，探讨肝脓肿破裂的病因、诊断、治疗。 关键词 :肝脓肿破裂，诊断，治疗 Copyright © 2019 by author(s) 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 有研究报道，糖尿病患者发生脓肿发生率呈逐年增加趋势 [ 1 ] 。肝脓肿起病急、病情重、并发症多，尤其是破裂后危及生命，需引起临床高度重视。现结合一例糖尿病患者肝脓肿破裂的诊治过程，探讨肝脓肿破裂的诊治体会。
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user: 2. 病例资料 患者女性，57岁，主因“腹痛5小时”急诊入院。患者5小时前突发右侧腹痛，逐渐蔓延至全腹，疼痛剧烈，伴发热，无寒战，无恶心呕吐，无反酸烧心。既往2型糖尿病、高血压病史，剖宫产及腹腔镜胆囊切除术病史，否认胃十二指肠溃疡病史。查体：体温39.5摄氏度，心率96次/分，呼吸22次/分，血压167/70 mmHg，腹部膨隆，脐下及右上腹可见手术瘢痕，板状腹，右侧腹压痛明显，伴反跳痛及肌紧张，叩诊鼓音，肠鸣音弱1~2次/分。辅助检查：白细胞8.3*10E9/L (4~10*10E9/L)，中性粒细胞百分比88.1% (40%~75%)，血小板100*10E9/L (100~300*10E9/L)，尿酮体(+)，尿糖(+)。血糖20.92 mmol/L (3.90~6.10 mmol/L)，CRP119.20 mg/L (3~10 mg/L)。腹部平片示膈下游离气体(见图1箭头所示)。 图1. 膈下游离气体 初步诊断：腹痛待查消化道穿孔？自发性腹膜炎？急性弥漫型腹膜炎，2型糖尿病，酮症酸中毒，高血压病，胆囊切除术后，剖宫产术后。入院后行腹部CT检查提示肝及右肾间见一直径5 cm低密度灶，内含气体影(见图2箭头所示)。 图2. 肝脓肿CT图像 考虑患者膈下游离气体来源为肝脓肿破裂导致，因患者合并酮症酸中毒，给予充分降糖，灭酮等治疗后，急诊行腹腔镜探查术。术中见腹盆腔大量脓液(见图3箭头所示)，量约300 ml，肝脏S6见一破裂脓肿(见图4、图5箭头所示)，直径5 cm，给予打开脓腔吸净脓液，腹腔充分冲洗，于脓肿及盆腔各放置引流管1根。术后给予抗感染，营养支持治疗后好转出院。该病例报道已获得病人的知情同意。 图3. 腹腔脓液 图4. 肝脏脓肿外观 图5. 肝脏脓肿腔
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user: 3. 讨论 3.1. 病因 肝脓肿是肝脏的严重感染性疾病，以细菌性肝脓肿多见。病原入侵途径包括胆道、肝动脉及门静脉等 [ 2 ] 。随着人们生活水平的提高，糖尿病合并肝脓肿的患者日渐增多 [ 3 ] [ 4 ] 。糖尿病患者由于长期高血糖抑制了白细胞的趋化性、黏附能力、吞噬能力及杀菌能力，且糖尿病易并发血管病变，血流缓慢，血液供应减少，妨碍了白细胞的动员与移动，另外，高浓度血糖有利于细菌的生长繁殖 [ 5 ] ，这些因素降低了糖尿病患者免疫功能。肝脓肿是糖尿病的常见并发症，因肝脏血运较丰富，肝脓肿后大量毒素容易扩散而进入循环，引发脓毒血症，危害患者生命健康，病亡率高达20%~45% [ 6 ] 。产气性细菌感染引起的肝脓肿可见气体，含气肝脓肿自发破裂引起的游离气体及腹膜炎病例较少见，国内外报道较少。 肝脓肿一旦发生破裂会出现弥漫性腹膜炎、感染性休克，从而危及生命，需要引起重视。 3.2. 诊断 肝脓肿主要临床表现为右上腹痛、畏寒发热和全身中毒症状。近年来，由于抗生素的广泛应用，不典型的临床表现者逐渐增多，不少患者可以不发热，白细胞计数也不上升，全身反应轻，有时连局部压痛也不明显。而糖尿病患者症状不典型者亦较多，其可能原因为长期高血糖造成的糖尿病神经病变而导致对痛觉的感知减退 [ 7 ] [ 8 ] 。所以细菌性肝脓肿的诊断常常由于缺乏典型的症状和体征而容易被误诊。对于临床上有不明原因的发热，特别是寒战、高热，应注意检查肝脏，多数肝脓肿可通过超声检查发现，CT及MRI扫描能够使诊断符合率提高至95%以上 [ 9 ] ，对一些不典型患者可行肝脏穿刺以明确诊断。 该例患者出现右下腹痛，且腹部平片提示膈下游离气体，极易误诊为急性坏疽性阑尾炎穿孔。但上级医师追问患者病史时患者诉腹痛前2天已出现发热，自行口服抗生素效果不佳，因出现腹痛而就诊。该患者发热出现在腹痛之前，同一般外科急腹症特点不符。故患者入院后给予患者行腹部CT检查发现肝肾间一含气低密度灶(见图2)，结合患者糖尿病病史，考虑为肝脓肿破裂导致膈下游离气体。因此，医生要时刻对患者的病情作出敏锐的洞察，以验证自己的诊断，减少漏诊和误诊率。 3.3. 治疗 肝脓肿破裂一旦确诊应立即手术 [ 10 ] ，清除腹腔内脓液及肝脏坏死组织，减少毒素吸收，预防或减少多器官功能障碍的发生。常规手术方式为经腹腔引流即所谓开腹手术，它能充分暴露肝脏，其各部位的脓肿均能到达，引流准确、充分、彻底，常能达到较好的治疗效果。但要开腹并切开肝实质，手术创伤大，患者痛苦多，并能引起切口感染、窦道形成、污染腹腔，有时形成膈下脓肿、胸腔积液等并发症。有报道手术引流术后并发症发生率14.2% [ 11 ] 。本例通过术前CT明确脓肿位置位于肝下缘，故选择应用腹腔镜探查，仅3个0.5~1.0 cm的小孔即清楚显露肝脓肿(见图4)，几乎无出血，经腹腔镜下清除腹腔内脓液，肝脏坏死组织，通畅引流后得以治愈。因切口在脐部，愈合后几乎看不出瘢痕，真正做到了美容与微创。
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user: 摘 要 人工湿地作为一种生态型污水处理技术，因其具有的能耗低、处理效果好，运行费用低廉及管理容易等特点使其在国内外都得到了较快的发展。然而，工程实践证明，人工湿地堵塞现象广泛地存在于大多数实际运行的湿地系统中，并成为制约进一步提高污染物处理效率及缩短其运行寿命的重要因素。因此，本论文通过采用基质内人工曝气方式抑制人工湿地堵塞，考察了不同曝气强度下污染物去除效率的变化，得到以下实验结果：人工曝气在有效控制堵塞现象的同时，对进水主要污染物的处理效率的提高亦有积极地促进作用。其对氮素的去除作用尤为明显，各曝气组反应器的 N H 4 + - N /TN去除率分别提升了24%/31% (低曝气组)、107%/103% (中曝气组)及110%/99% (高曝气组)。而COD及TP去除效果因其脱除途径的制约而并不显著。 关键词 :曝气，人工湿地 Copyright © 2019 by author(s) 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 湿地(Wetland)之所以目前在世界各地得到广泛应用，是因为其能够将陆生生态系统及水生生态系统相互联系起来 [ 1 ] [ 2 ]。其独特的构造以及所拥有的众多野生动植物资源使其成为生物多样性丰富及具有多种独特功能的重要过渡性生态系统。湿地因其强大的生态维持及净化作用而在涵养水源、削减污染、调节径流等方面发挥着不可替代的关键性作用 [ 3 ]。目前，生活污水、农业污水、垃圾场渗滤液及黑臭水体的处理也广泛采用人工湿地 [ 4 ] [ 5 ] ，在湿地景观效应及生态修复功能方面的研究也已有了一定的成果。但是，人工湿地在运行中常常出现堵塞现象。据美国环境保护署(USEPA)调查100多座人工湿地后，发现在运行五年后，设计的湿地一半左右的人工湿地被不同程度的堵塞 [ 6 ]。在中国，在处理废水的过程中，人工湿地也经常出现这种堵塞现象 [ 7 ] [ 8 ]。 人工湿地作为一种生态型污水处理技术，其去除污染物的效率是评价其运行效果的最为重要的指标之一。在维持污染物被稳定去除的情况下有效地抑制堵塞，延长其整体运行寿命，是任何一种高效的堵塞防控措施所应当具备的重要特性。在本实验中，通过对四组不同曝气程度的湿地系统的进出水中主要营养物质(包括COD、 NH 4 + -N 、TN及TP)的连续检测与分析，评估人工曝气对系统污染物去除效率的影响，分析产生的原因及途径，确定相对优化的气水比。
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user: 2. 材料与方法 2.1. 实验材料 本研究共设置四组单元垂直流人工湿地反应器，该反应器是由钢化塑料制成的，其总高为0.9 m，直径为0.5 m。充填厚度为6 cm的砾石于反应器桶底(d 50 = 15 mm)为集水区，在砾石上方充填65 cm厚度的石英砂(d 10 = 0.6mm，d 50 = 2.5mm，不均匀系数C μ = 5.0，初始孔隙率n = 0.31)。在反应器左侧壁距填料层顶端5 cm、25 cm及45 cm处垂直设有3个取样管，同时整个湿地有效基质层被此三个取样管分为上层、中层及下层。选用当地生长的香蒲和芦苇作为模拟湿地植物，栽种密度分为5株/m 2 和10株/m 2 。反应器顶部的布水管均匀的将实验进水喷洒在填料层表面，出水口位于桶底的砾石下面。 所有反应器的实验用水均由一个每日换水的100 L配水箱提供，通过离心水泵与连有流量计的橡胶管路分别进入各反应器。在实验期间，进水负荷被控制在0.6 m 3 /(m 2 ∙d)。垂直流人工湿地反应器的结构如图1所示。 图1. 单元垂直流反应器 2.1.1. 曝气系统的设置 如图1中所示盘式曝气器、空气输送管线以及微型气泵组成了整个曝气系统。盘式曝气器直径为10 cm，由高温烧结的气泡石组成，单面透气，表面平均孔隙率为0.5。有研究证明，当曝气器位于填料床中层时，能够最有效的去除有机污染 [ 9 ] [ 10 ]。所以在本实验中，曝气器被放置于距填料床顶端25 cm的中部。盘式曝气器通过与其中心的导气管连接的橡胶软管与位于反应器外的微型气泵连接。在本实验中，气水比(Gas-water ratio)被用来作为衡量空气流量的指标。有文献指出，当气水比为6时，人工曝气能够使垂直流人工湿地达到最佳的污染物去除效率 [ 10 ]。故以此值为基准，设置四个气水比梯度：0 (未曝气组)，2 (低曝气组)，6 (中曝气组)，10 (高曝气组)，分别对四组反应器供气。一些研究指出，湿地植物根系的输氧作用强度在一天中有随时间变化的特性。植物的光合作用在白天增强，根内的氧气运输增加，根周围溶解氧浓度增加。夜间光合作用停止，其根系输氧作用接近停滞，其根系周围溶解氧溶度降低 [ 11 ]。因此本实验选择于夜间进行曝气，曝气自晚间8时开始，时间为10 h，曝气方式采用间隙曝气，每间隔40 min连续曝气20 min，以防止持续曝气对基质内微生物群落及正常流态造成不利影响。 2.1.2. 试验水质 在本实验中，进水为模拟废水。为了避免进水中含有的多糖及寡聚糖杂质对胞外多糖的分析产生干扰，我们选择乙醇代替常用的葡萄糖作为外加碳源。同时，氯化铵为氮源，磷酸二氢钾为磷源。水质情况见表1。 Table 1 Average concentration of major pollutants in simulated wastewater (mg/L COD TN NH 4 + -N TP 204.5 ± 41.7 20.3 ± 5.4 19.8 ± 3.6 4.1 ± 1.4 表1. 模拟废水主要污染物平均浓度(mg/L) 2.2. 分析项目及方法 2.2.1. 取样点 测试所用水样分别使用50mL试管定期自各反应器侧壁的三组取样管及进、出水口获取，所得样品用于各主要污染物浓度及水体电导率的测定。 2.2.2. 水质测定方法及仪器 对所采取的水样测定其主要污染物的浓度(包括COD，TN，TP， NH 4 + -N ， NO 2 − -N ， NO 3 − -N )测定方法均采用国标中规定的方法。主要污染物的测定方法见表2。 Table 2 Method for determination of major pollutant 分析项目 分析方法 COD 快速封闭催化消解分光光度法 NH 4 + -N 纳氏试剂光度法 NO 2 − -N N-(1-萘基)-乙二胺光度法 NO 3 − -N 紫外分光光度法 TN 过硫酸钾氧化紫外分光光度法 TP 钼锑抗分光光度法 表2. 主要污染物测定方法
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user: 4. 结论 1) 基质内人工曝气在有效抑制堵塞的同时，也能显著促进提升人工湿地对主要污染物的去除效率。总体来说，随着气水比的增强，反应器启动期相对缩短，而同一时期主要污染物的去除率亦呈上升趋势。 2) 基质内人工曝气对氮素的去除效果最为明显，相对于未曝气组，各曝气组反应器的 NH 4 + -N 去除率分别提升了26.5% (低曝气组)、105.6% (中曝气组)及109.3% (高曝气组)。而TN去除率则相对其分别提升了33.23% (低曝气组)、109.21% (中曝气组)及100.63% (高曝气组)。 3) 相对于氮素的去除，基质内人工曝气的方式对COD及TP的去除效果的提升并不明显。前者是由于参与降解COD的微生物包括好氧微生物、兼性厌氧及厌氧微生物等多种微生物群落而使COD脱除过程对溶解氧浓度变化敏感度较低。后者则是由于其主要脱除途径为基质颗粒的吸附及沉降作用，这一物理化学机制受溶解氧浓度的变化影响不是很大。 4) 在本研究条件下，当气水比为6时，人工湿地对污染物的整体去除效率达到了相对优化，其COD平均去除率为67.23%， NH 4 + -N 平均去除率为61.97%，TN平均去除率为60.19%，TP平均去除率为94.97%。
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user: 摘 要 本文通过分析电力电缆管理应用的现状，基于RFID标签安全性、大容量、穿透性的技术特点，借助国网云的云服务设计了一套电力电缆管理体系。该设计实现了对掌机设备的认证，加强了掌机设备的防伪性；读取RFID标签中有效数据信息传送至电缆管理平台，实现了电力电缆运营管理的电子化、信息化，避免了巡检过程中人为出错，降低了人工成本。设计试运行期间，工作较为稳定，运行可靠，在电力电缆的管理中具有一定的使用以及参考价值。 关键词 :RFID标签，国网云，云服务，电力电缆 Copyright © 2019 by author(s) 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. 电力电缆管理应用现状 由于电缆大都深埋地下，当电缆发生故障时，对电缆的查找造成了一定的困难。当电缆线路发生故障时，虽然能通过设备定位查找到故障点，但可能由于受现场标识不清及工井环境的影响，故障电缆所处工井无法确认，造成道路误挖误开使电缆故障处理效率低，同时也带来社会负面影响 [ 1 ] 。部分地市采用条码、二维码管理，缺点如下： 1) 由于条形码的载体是纸张，在阴暗潮湿的环境下其易损易污染，因此一旦条码磨损将无法查询设备信息，给资产信息的查询和管理带来很大困难。 2) 一维条形码是50 Bytes，二维码的最大容量为3000字符，其有限的存储空间限制了更多关键信息的存储，无法实现各环节的资产数据存储和及时更新，例如运维检修环节的巡检结果及设备故障履历等。存在设备溯源、维护记录等信息无法在现场高效获取并及时更新的问题。 3) 条码、二维码及普通标识必须在近距离且无障碍物遮挡的条件下方可进行辨读，现场环境下给高效的读取带来不便，在使用中也较容易被仿制，造成资产流失或信息安全风险甚至给重要系统带来安全威胁 [ 2 ] 。
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user: 2. RFID标签技术特点 以应用广泛的ISO/IEC18000-6C协议的传统RFID标签为例，标签内存储4字节access password访问密码，标签内置密钥，实现标签不能被仿制，非法设备不能对标签信息进行读取和篡改，使得标签使用具有较高的安全性。为应对电缆通道现场恶劣条件，RFID标签可采用无源超高频抗金属标签，使用耐高温、防水、防腐蚀、抗压的材料，确保标签的安全长久使用 [ 3 ] 。 RFID标签具备大存储容量，可记录资产ID、管理人、资产寿命、厂家信息、部件类别、检修记录等管理方需要的关键信息。因此可在仓储、运维、检修、报废等各阶段实现管理方与设备信息的互动，实现信息的实施更新。同时根据应用进行分区分权限的管理，防止数据被篡改，保证实物资产信息与后台信息的一致性，资产流转的可追溯性、资产责任人的准确性 [ 4 ] 。 RFID标签电磁感应的特性，使得标签在被覆盖的情况下，仍然能够穿透木材、纸张、塑料等非金属非透明的物质，具有较强的穿透性 [ 5 ] 。