mlsa-iai-msu-lab/ru_sci_bench_zho_cite_reranking huggingface dataset:
石河子市PM_(2.5)中重金属污染及健康风险评价

采集石河子市供暖时期的PM_(2.5)样品,使用ICP-MS对PM_(2.5)中5种重金属元素(Ni、Cu、Zn、Pb、Fe)进行检测,并对重金属元素进行健康风险评价.选取重金属元素中的Zn进行动物实验,以观察PM_(2.5)及其Zn元素对大鼠肺部的影响.将不同浓度的PM_(2.5) (0.5、3.0、15.0 mg·kg~(-1)体重)和Zn(0.06、0.3、1.5 mg·kg~(-1)体重)通过气管滴注的方式暴露于大鼠来探究PM_(2.5)中的Zn元素对大鼠肺部的损伤.处死大鼠后获取大鼠的支气管肺泡灌洗液(BALF)和肺组织,使用ELISA、比色法和HE染色来检测大鼠BALF中促炎因子白细胞介素-6(IL-6) 、肿瘤坏死因子-α (TNF-α) 、肺组织中氧化应激指标超氧化物歧化酶(SOD) 、丙二醛(MDA)以及观察大鼠肺组织的病理变化.结果表明供暖期间石河子市PM_(2.5)浓度为109.85 ± 58.76 μg·m~(-3),PM_(2.5)中重金属的浓度为Fe (27.766 μg·m~(-3)) > Zn (3.484 μg·m~(-3)) > Pb (1.444 μg·m~(-3)) > Cu (0.628 μg·m~(-3)) > Ni (0.094 μg·m~(-3)). Ni存在一定的致癌风险,Cu,Zn,Pb不存在非致癌风险.PM_(2.5)以及Zn浓度的升高能够显著抑制SOD活性并增加MDA、IL-6、TNF-α水平,但是在同等Zn元素含量的情况下(PM_(2.5)高剂量组和Zn中剂量组), PM_(2.5)对大鼠的损伤更为严重.因此,PM_(2.5)及其Zn元素可以引起大鼠肺部的损伤,在这一过程中Zn元素发挥重要作用.
PbO_2/Fe双阳极耦合促进焦化废水除碳脱氮

传统单个PbO_2阳极用于污染物去除存在降解效率较差、能耗高的问题,本文构建了PbO_2/Fe双阳极体系,通过耦合电氧化技术和电絮凝技术实现对焦化废水同步除碳脱氮.研究发现,双阳极体系下6 h电解使得化学需氧量(COD)和总氮(TN)去除率分别达到50.3%± 6.2%和34.9%± 4.2%,高于单PbO_2阳极体系(21.9%±3.4%和21.1%±5.3%)和单Fe阳极体系(11.0%±1.2%和12.1%±3.1%). COD和TN去除速度与施加在两个阳极上的电流大小直接相关.采用焦化废水中主要污染物如苯酚、硫氰酸盐、氨氮进行配水实验时发现,Fe阳极加入不仅起到了电絮凝作用,还可以促进氧化反应的发生,提高了反应速度.从体系中氯离子、pH变化情况及电子自旋共振光谱结果可推测,Fe阳极释放出来的Fe(Ⅱ)与PbO_2阳极氧化氯离子产生的ClO-发生类Fenton反应,生成强氧化性物质作用于污染物氧化降解.
江西省市售草鱼重金属含量分析及食用安全性评价

为探究江西省市售草鱼(Ctenopharyngodon idellus)重金属元素蓄积水平及食用安全性,利用原子吸收光谱仪和电感耦合等离子体质谱仪分析了草鱼肌肉中的Mg、Ca、Cr、Mn、Fe、Ni、Cu、Zn、As、Cd、Hg和Pb共12种重金属元素的含量.采用营养质量指数法、单项污染指数法、均值型综合污染指数法、目标危害系数法及每周可耐受摄入量对其营养价值、污染程度、健康风险与食用安全性进行评估.结果表明,样品中Mg、Ca、Cr、 Mn、Fe、Ni、Cu、Zn、As、Cd、Hg和Pb的含量均低于我国《食品安全国家标准食品中污染物限量》(GB 2762- 2017)中的标准.营养质量评价结果显示,草鱼是人体必需元素Mg和Cu的良好食物源.污染程度分析表明,有小部分样品中Zn(3.17%)和As (4.76%)处于微污染水平,As(1.59%)处于轻污染水平,其余重金属均处于无污染水平.健康风险评估结果显示,江西省市售草鱼中重金属对当地居民无明显的健康风险;但As、Zn和Cu对复合重金属目标危害系数的贡献率达到60.85%,是草鱼重金属污染中主要的风险因子; As、Cd和Cr致癌风险处于可接受水平,Pb无致癌风险;食用安全性结果显示,每周实际摄入重金属的量(EWI)占每周可耐受摄入量(PTWI)比值小于10%,表明江西省草鱼食用安全性较高.
黄浦江上游水源地中31种内分泌干扰物的分布特征以及生态风险评价

本文研究了雄激素、雌激素、孕激素、糖皮质激素和工业化合物等5类31种环境内分泌干扰物(endocrine disrupting chemicals,EDCs)在黄浦江上游水源地中的空间分布特征,并采用风险熵值法(risk quotient,RQ)对水体中EDCs的生态风险进行了评价.黄浦江上游水源地9个采样点糖皮质激素和孕激素均未检出,工业化合物双酚类检出率100%.大多物质最高检出浓度<10 ng·L~(-1),而双酚A (BPA)检出浓度最高(26.00-64.32 ng·L~(-1)). 黄浦江以工业化合物和雌激素类物质污染为主,BPA为各采样点的主要污染物.莲西大桥EDCs总浓度最高(103.66 ng·L~(-1)), 水库入口总浓度最低(40.16 ng·L~(-1)). 太浦河上游工业化合物类浓度较下游高,雌激素类最高浓度检出点为汾湖大桥(11.70 ng·L~(-1)). 与国内外地表水中EDCs检出浓度比较,黄浦江上游水源地中EDCs处于中低等污染水平.对己烯雌酚(DES) 、雌三醇(E3) 、BPA、双酚S (BPS)等4种EDCs进行生态风险评价,RQ范围为0.006-2.5,BPS表现出较高的环境风险(RQ= 2.5).
基于计算机断层扫描的火山岩气孔含量及大小分布特征无损快速分析

火山岩的气孔构造记录了岩浆中挥发性气体出溶、膨胀和逃逸的过程。通过对火山岩气孔特征的详细研究,有助于了解岩浆源区的挥发份含量和岩浆的上升喷发过程。目前用来研究火山岩中气孔的方法普遍存在耗时费力、采集气孔数据较少、易破坏样品等问题。本文在通过计算机断层扫描(工业CT)技术获取玄武岩投影数据的基础上,使用商用软件VG Studio MAX对样品进行三维重构和气孔体积测量,再由开源软件ImageJ对CT切片作图像处理和二维形态学运算,同时开发程序代码批量处理CT切片,快速获取气孔的含量及大小分布情况。结果表明:南海玄武岩样品在三维空间中的气孔体积分数为12.32%,大小分布呈现出对数正态分布的特点,等效球直径和最大外接圆直径分别集中分布在180 ~ 200μm、340 ~ 360μm的区间内。剖面上二维切片中的气孔含量有较大变化,但各个数值围绕体积分数波动的幅度不大,并且与气孔数密度呈显著的正相关关系。同时,通过改进海底环境下火山岩中挥发份质量分数的计算方法,得到该样品气孔体积全部转换为CO_2或H_2O的质量分数分别为0.233%、0.099%。研究认为,工业CT扫描结合图像处理软件可以实现火山岩气孔的无损快速统计和分析,该方法有望提高火山岩中气孔数量、体积以及挥发份含量的计算精度,为研究火山岩成因及其岩浆过程提供帮助。
页岩油地质评价实验测试技术研究进展

页岩油实验测试分析在页岩油地质评价中发挥着重要作用,目前页岩油储层矿物组成、有机质类型、丰度、物性以及岩石脆性等诸多方面的评价参数均需要通过实验测试来获取。本文评述了页岩油储层评价中烃源岩特性、储层储集性、含油性、可动性及可压性等各项实验测试技术研究现状和趋势,重点阐述了各项实验测试技术的目的及方法。页岩油烃源岩特性要综合有机质类型,丰度,成熟度,生物标志化合物,主量、微量和稀土元素等进行全面准确的评价;储集性与页岩矿物组成、孔隙、裂缝等储集空间分布特征密切相关,结合页岩含油饱和度、页岩油黏度、密度等评价页岩含油性和可动性;页岩可压性评价需综合考虑页岩的矿物组成、岩石力学特征参数等因素。同时探讨了页岩油储层地质评价实验测试技术未来发展方向,指出多种方法联合表征页岩油储层储集空间分布特征、不同赋存状态页岩油的分布特征、天然裂缝发育分析等是页岩油储层地质评价技术的关键攻关方向。
中国南方下古生界海相页岩气“优质层段”识别方法与应用

“优质层段”是页岩气勘探开发的重点和热点,国内外学者在相关领域作了诸多探索并取得重要进展,但在选区参数阈值、定性-定量系统分级评价及模板建立方面有待进一步完善。为掌握中国南方下古生界海相页岩气发育的“优质层段”,本文以上奥陶统五峰组—下志留统龙马溪组和寒武系牛蹄塘组为研究对象,对页岩气富集高产“优质层段”的识别要素进行分析,优选出中国南方下古生界海相具有页岩气商业勘探价值的区域。通过资料调研和数据分析,①遴选出页岩气“优质层段”三定性(沉积相、构造保存、岩性组合), 八定量(含气量、压力系数、有机碳含量、有机质成熟度、孔隙度、脆性、有效厚度、埋深)识别参数; ②按照“定性参数圈定有利区-定量参数识别优质层段”叠加递进判别原则,分析了参数获取方法和阈值,建立了中国南方海相五峰—龙马溪组和牛蹄塘组页岩气“优质层段”定量识别模板; ③将该方法应用于贵州正安—务川地区,优选出7个页岩气有利区,识别出1个页岩气“优质层段”(安场向斜五峰—龙马溪组), 并得到后期钻探成功验证。该方法对中国南方海相页岩气“优质层段”识别有一定的参考意义。
2019年度国家自然科学基金计算机科学领域项目申请与资助情况及2020年度代码调整

本文首先介绍了2019年度国家自然科学基金计算机科学领域的面上项目、青年科学基金项目、地区科学基金项目以及重点项目、国家杰出青年科学基金项目、优秀青年科学基金项目和NSFC-通用技术基础研究联合基金项目的申请和资助情况.其次,介绍了2020年度F02计算机科学领域学科布局及代码调整情况.最后,介绍了重点项目和重大项目的立项建议情况.
平台和负载特征感知的在线图分割算法

分布式图计算在许多领域有着广泛的应用,图分割是分布式图计算的基础.已有分割算法大多只考虑图的简单拓扑特性,它们将图计算系统视为同构系统,或最多考虑CPU计算能力及通信带宽的不同.然而,目前包含GPU的异构计算系统已经越来越普遍,由于GPU独特的并行计算架构和并行计算模式,不考虑GPU计算特点的图分割算法不能获得异构环境下最优的分割方案.本文通过分析及实验发现,计算负载特性对于估算处理节点的图计算时间有很大的帮助.在此基础上,本文提出度变异系数和分片通达度两个负载特征参数,给出了通过数据集采样和离线测试获取负载特征参数到处理器负载计算时间的映射关系的实用方法,并结合以上工作实现了一个平台特性和负载特征感知的在线图分割算法.在真实图数据集上的测试表明,相比于工业界和学术界领先的图分割算法,本文提出的方法可获得最优的图分割方案,可令图计算系统的整体执行时间减少50%~70%.
均流结构蓄热水箱热特性的模拟与实验研究

蓄热技术是太阳能光热利用的重要组成部分,而以水作为蓄热介质的中低温蓄热技术是太阳能热利用系统中的关键技术之一。本文提出并设计一种用于提高蓄热水箱热分层特性的新型均流器,在初始水温70 ℃、进水温度10 ℃的工况下,测试得到了水箱的热力学特性,并基于ANSYS软件建立该水箱的数学模型,研究结果表明随着进口流量的增大,水箱中斜温层的厚度和混合数(MIX number)先减小后变大,填充效率先变大后减小,而理查森数(Ri)减小,当流量为3 L/min时,水箱的热分层效果最好,效率最高。实验和理论计算表明,该文所设计的均流器对进入水箱的水流具有抑流作用,能有效降低进水速度,减弱了水箱中冷热水的混合程度,使得水箱的斜温度层厚度减小,进而使得水箱的分层效率提高。
基于PCA-GA-Elman的短期光伏出力预测研究

针对光伏发电出力随机变化,提出一种PCA-GA-Elman模型对光伏有功功率进行短期预测方法,用于提高电网对可再生能源的调度能力。该方法首先采用主成分分析法对原始数据进行降维;接着使用遗传算法对Elman神经网络的反馈因子进行寻优;然后利用训练集构造PCA-GA-Elman预测模型;最后在对比仿真中验证所提方法的有效性。
双向LLC谐振型直流变换器设计与控制

针对直流配电网中连接超级电容的LLC谐振直流变换器,利用双向LLC直流变换器电压稳态增益,设计变换器谐振回路的参数。运用等效电路模型法对双向LLC直流变换器进行小信号建模,分析设计变换器的闭环PI控制器,据此控制超级电容的充放电功率,维持系统母线电压稳定。最后,对所设计的LLC直流变换器在Matlab/ Simulink里进行仿真分析,并通过实验样机进行实验验证,通过仿真和实验结果证实了该文所采用的理论分析与设计方法的正确性和可靠性。
电流畸变时AC/DC双向功率变换器的控制策略

在交直流混合微电网中,通过电力电子接口接入的可再生能源和非线性负载会使交流母线电流发生畸变。因此,要求AC/DC双向功率变换器不仅能可靠变换功率以保证交直流子网功率平衡,而且能抑制交流母线谐波电流。该文基于Fryze-Buchholz-Depenbrock(FBD)功率理论的谐波电流检测法,提出一种可以治理交流母线谐波电流的AC/DC双向功率变换器控制策略。该控制策略在实现交直流子网功率传输及母线电压稳定的基础上,还可以通过AC/DC双向功率变换器治理交流母线谐波电流,保证微电网具有良好的电能质量。最后通过仿真和实验验证了该控制策略的有效性。
一种单相高频光伏并网逆变器的研究

为解决传统全桥、半桥结构存在桥臂直通,需要加死区时间以及续流回路需经过性能较差的体二极管增大开关损耗的问题,研究一种单相双电感桥式光伏并网逆变器。该拓扑同一桥臂只有一个二极管和开关管,不存在桥臂直通,无需加死区时间,其在采用单极性正弦波脉宽调剂(sine pulse width modulation,SPWM)调制方式的同时,能有效抑制共模电流,解决非隔离型逆变器漏电流问题。采用多谐振控制算法来抑制低次谐波,提高并网质量;同时,利用SiC肖特基二极管续流,解决由续流二极管反向恢复时间增加的开关损耗,能在100 kHz或更高开关频率下确保变换效率,可有效提高逆变器功率密度。设计试制一台500 W原理样机,仿真和实验证明,该拓扑结构具有高功率密度,漏电流抑制能力强的特征。
轨道动力学方法用于太阳位置精确解算的比较研究

从轨道动力学理论与工程实际相结合的角度出发,提出2种不同算法并作仿真对比分析。第1种是基于JPL行星星历的精密天文算法,理论上计算精度与天文年历相当;第2种是基于轨道平根数理论的解析公式算法,理论上计算精度不超过±0.01°。2种算法的解算结果相互校核,验证了其正确性和有效性。
大规模风光储并网碳经济性评估

构建大规模风光储并网碳经济性评估模型。首先根据储能设备最小年均运行成本及缺电率确定风光储电源容量,在此基础上构建碳排放量评估模型;其次基于生命周期成本理论构建风光储成本评估模型,并结合动态碳交易价格构建碳经济效益评估模型;然后在输送等量电能的前提下分别构建风光储电源外送、火电外送和风光与火电打捆外送3种方案,以评估风光储并网的低碳经济性;最后通过实际算例分析验证评估方法的有效性、合理性。
风电系统改进T型逆变器并网优化模型预测控制

将采用一种新型变换器结构用于直驱风力发电系统中,即Boost三电平变换器(简称Boost-TL变换器)和改进T型三电平逆变器级联的并网拓扑结构。改进T型三电平拓扑比传统T型三电平结构能明显减小零状态下的传导损耗。提出一种简单易行的基于空间电压矢量的开关状态预测控制优化方法,该方法加入延时补偿并且精减模型预测控制的冗长计算量。仿真和实验结果表明,在所提出的拓扑结构基础上,采用该优化算法能使系统鲁棒性增强、动态响应快、运行范围宽、稳定性提高。
矿井智能通风原理、关键技术及其初步实现

针对我国现代化矿井通风信息化、智能化升级的重大需求,系统研究了矿井智能通风原理、关键技术及其系统组成。明确阐述了矿井智能通风的定义与内涵:矿井智能通风是通过智能控制实现按需供风,稳定、经济地向矿井连续输送新鲜空气,供人员呼吸,稀释并排出有害气体和粉尘,改善矿井气候条件及救灾时具有一定智能调控风流的作业;其内涵是将信息采集处理技术、控制技术与通风系统深度融合,按照“平战结合”的理念实现按需供风及异常灾变状态下智能决策与应急调控,既满足日常通风的自动化管理与维护,又实现灾变时期的应急控风有效抑制灾情演化。基于风网调节的非线性优化模型提出了矿井智能控风模型,设计了矿井多元信息智能感知→高效可靠信息传输→通风状态智能分析与决策→通风设施/动力智能调控执行与反馈的标准化工作流程;随后,围绕矿井智能通风系统功能的具体实现,分别从矿井通风参数精准监测、矿井通风异常诊断与智能决策平台、通风动力与设施智能调控等关键技术详细阐明了矿井智能通风功能的实现路径;最后介绍了矿井通风参数在线监测与风网实时解算、区域联动调控等矿井智能通风关键技术的现场试验及应用实例。
带式输送机永磁智能驱动系统及其控制策略

矿用带式输送机传统驱动系统存在传动线路长、传动效率低、可靠性不高等技术不足,针对传统驱动系统的不足,设计了一种集多点永磁直驱与永磁张紧于一体的带式输送机永磁智能驱动系统,并通过仿真试验和现场应用验证了其可行性。对带式输送机永磁智能驱动系统的结构进行了设计,并基于传感器矢量控制永磁电机驱动系统的技术特点,提出了带式输送机永磁直驱系统的双闭环矢量控制、柔性启动与多机协调控制,永磁张紧系统的三闭环控制与打滑抑制等控制策略。在此基础上,利用MATLAB/Simulink软件构建了带式输送机永磁智能驱动系统的仿真模型,通过仿真分析在理论层面验证永磁智能驱动系统的正确性。通过现场应用实例与经济效益分析,验证了永磁智能驱动系统的优势。仿真分析与现场试验结果表明,带式输送机永磁智能驱动系统的多种控制策略在保证带式输送机重载柔性平稳启动的同时,也有效减小了启动时动张力对胶带的冲击损伤;可实现带式输送机的多机转矩平衡,能够解决多点驱动功率分配不均带来的问题;张紧系统与驱动系统协调性良好,可实现快速张紧,同时在发生打滑时张紧系统可快速响应消除打滑带来的不利影响。与传统的异步电机驱动系统相比,永磁智能驱动系统可大幅度提高带式输送机的智能化程度,有利于推进矿山装备的智能化发展。
煤矿井下移动机器人深度视觉自主导航研究

煤矿井下移动机器人是煤矿机器人的主力军,煤矿井下移动机器人的自主导航是其研究的难点和热点。目前,煤矿井下移动机器人自主导航所必须的三维环境数据库尚未形成,尤其是制作高分辨率、多信息融合的煤矿井下高精度地图还处于研究阶段。为了有效解决煤矿井下移动机器人自主导航问题,构建了基于深度相机的机器视觉系统,提出了一种基于深度视觉的导航方法,自主导航过程分为地图创建与自主运行两个阶段。在地图创建中:① 对深度视觉数据进行特征提取与匹配,利用10组煤矿井下真实视频截图,对比测试5种特征提取与匹配组合算法,结果表明SURF+SURF+FLANN与GFTT+BRIEF+BF算法能够在煤矿井下获得良好匹配结果;② 建立煤矿井下移动机器人深度视觉定位与建图问题的捆集调整迭代最近点图模型(Iterative Closest Points Bundle Adjustment,ICP BA);③ 通过图优化方式估计当前观测下的最优位姿与环境路标点坐标。在实验室场景中利用提出的ICP-BA图优化算法,建立了包含关键位姿与三维环境点的原始点云地图。在自主运行阶段:① 通过八叉树数据结构,将点云地图转化为移动机器人运动规划可使用的Octomap导航地图,实验结果表明,Octomap导航地图分辨率可调、系统资源占用低、索引效率高;② 使用三维到二维映射的视觉图匹配PNP(Perspective N Points)方法进行实时在线重定位;③ 基于图搜索的A* (A Star)路径规划作为轨迹规划初值,自定义最小化能量损失泛函为最小化加加速度的变化率(Minimum-Snap)求解2次规划问题,生成用于煤矿井下移动机器人运动执行的轨迹。在Matlab开发环境中设计随机导航地图,生成时间分配、位置、速度、加速度、加加速度的最优轨迹规划结果,验证了运动规划算法的正确性。通过理论分析和实验验证,表明笔者提出的煤矿井下移动机器人深度视觉自主导航方法的有效性。
基于物联网的矿山机械设备状态智能感知与诊断

矿山生产机电设备是机械、电气、液压、控制等多形式系统的复杂耦合结构,工作过程中环境和工况条件变化多样,缺乏有效的技术手段解决矿山设备运行健康状态的实时感知问题。借助物联网、工业互联网、人工智能和大数据挖掘技术,研究矿山设备状态知识建模与在线诊断方法,将传统的“人-机”交互监控模式提升为“传感—机器认知—机器决策”的智能化监控模式。分析了基于物联网的矿山设备状态感知系统架构,定义了多源信息感知层、边缘智能层、大数据分析层和数据与知识共享迁移层的4个层次的作用,提出了设备状态知识共享与迁移模式;结合本体语义、置信规则库和数字孪生技术,设计了面向矿山机械设备系统状态知识建模的信息描述、知识表示、决策融合方法,提出了面向矿山设备运行全过程的实时感知、演化分析与智能交互的“虚实融合”感知模型,实现虚、实系统运行过程的“精准映射、信息对偶、融合交互、协同演进”。分析了数据驱动的矿山机械设备状态诊断方法研究现状、技术架构、存在问题和研究趋势,提出结合数字孪生、深度学习、迁移学习等方法,构建机理模型、经验知识与数据深层特征相融合的矿山设备状态诊断模式,研究矿山设备状态大数据分析与应用技术,研发矿山设备状态诊断与全生命周期管理等智能化应用服务系统。形成了矿山设备运行信息感知、知识建模与状态在线判识方法体系,以实现矿山机械设备故障状态自诊断、早期隐患预知维护、智能调度与协同管控,为矿山生产智能化、无人化提供技术支撑。
煤矸智能分选的机器视觉识别方法与优化

煤矸图像的在线准确快速识别是煤矸智能分选的关键,深度卷积神经网络能够解决这一问题。以实际生产状态下采集的煤与矸石图像为训练与测试样本,基于ResNet等经典网络与SqueezeNet等先进轻量级网络建立了煤矸图像识别模型,分析了各模型的训练收敛情况。基于kmeans++判断模型中不同卷积核所提取特征的相似程度,基于模型剪枝技术对相似度高的卷积核进行裁剪,实现了识别模型的优化与压缩。以识别精度、模型规模和模型运算复杂度为评价指标,定量衡量了压缩前后各模型的测试性能。分析了压缩后的模型对煤矸难、易识别样本的分类热力图可视化结果,揭示了模型的识别机理与分类依据。结果表明:利用多数现有的CNN框架建立模型均可以对煤和矸石有效识别,但网络复杂度过低则特征提取能力不足,网络复杂度过高则易产生更严重的过拟合情况,即模型复杂度对识别精度影响较大;基于模型剪枝得到的煤矸识别模型可以将煤的截断面处因镜质组成分而产生的反光现象作为识别煤的可靠依据,同时准确捕捉煤与矸石由于硬度不同所产生的轮廓、纹理、表面平整度等差异,综合给出识别结果。压缩后的模型在计算量与模型大小减少10倍的同时,识别精度提升了17.8%,实现节约计算与存储资源的同时提升识别精度,模型性能明显优于常规网络模型。
煤矿井下仿生机器人技术应用与前景分析

当前煤矿安全生产正面临着重大技术挑战,井下作业技术的智能化、无人化迫在眉睫,机器人化替代已成为重要解决途径。煤矿智能化是煤炭工业高质量发展的核心技术支撑,从煤矿井下智能化、无人化作业需求出发,综述了目前掘进、采煤、运输、安控、救援五大类煤矿机器人国内外的应用现状。在此基础上,就国内外仿生机器人技术在煤矿作业中的应用现状做了概述,指出了煤矿仿生机器人技术与装备发展思路和研究方向。综述了仿生机构、仿生感知、仿生控制、仿生驱动和仿生材料等关键技术的研究现状,并阐述了仿生技术较现有设备的优势及可应用场景。结合目前仿生技术与人工智能技术的发展水平,科学分析了仿生机器人的发展趋势,包括:从传统驱动器向生物肌肉驱动器的发展,从刚性结构向软体和刚柔混合结构发展,由传统材料到新型生物材料发展,从单一运动模式向高机动多栖机器人发展,从传统控制方法向生物智能控制发展,从机电系统机器人向生物系统机器人发展,从单一机器人向集群机器人发展。结合仿生机器人技术的发展趋势,展望了仿生机器人技术在煤矿无人化作业中的应用前景:新型功能材料的应用,高效行走方式的应用,智能环境感知的应用,智能化自主作业的应用,为煤矿仿生机器人的开发利用提供参考。
煤矿井下智能化定向钻探发展路径与关键技术分析

煤矿井下智能化定向钻探是坑道钻探发展的高级阶段,是一个涉及多学科领域的系统工程,具有显著的特殊性和独立性,服务于智能化开采的全过程,为煤炭资源安全、高效、绿色、智能开采提供着技术支撑和装备保障。描述了我国煤矿井下定向钻进技术与装备发展历程,从稳定组合钻具定向钻进到有线随钻测控定向钻进,再到无线随钻测控大功率定向钻进,坑道钻探技术的创新发展与装备的升级换代推动实现顺煤层定向钻孔深度从“1 000 m”跨越到“3 000 m”。明确了现阶段我国煤矿井下坑道钻探仍处于从机械化向自动化转变的发展定位,分析了智能化定向钻探面临的突出问题,提出了在实现自动化定向钻探的基础上向智能化定向钻探迈进的发展路径,归纳分析了自动化和智能化定向钻探的技术内涵和属性特征,自动化定向钻探强调钻探动作的自动控制执行,包括自动化定向钻机集成控制、多参数随钻测量信息融合、高精度导向控制、冲洗液循环自动控制等方面;智能化定向钻探强调钻探过程的智能最优化控制,包括智能分析与决策、低延时大容量数据传输、智能钻杆、钻探装备智能检测与诊断等方面。针对我国复杂多样的煤层赋存条件和不均衡发展的开采技术条件,建议分阶段、分区域、分层次推进煤矿井下智能化定向钻探探索与发展,并提出了智能化定向钻探亟待攻克的关键技术难题,包括自动化定向钻机研制、旋转导向钻进技术、地质导向钻进技术、随钻地质信息三维动态建模技术、智能化钻探数据库建立、钻孔事故预防与处理技术,同时介绍了“十三五”期间我国煤矿井下智能化定向钻探部分阶段性发展成果。
智能化采煤系统架构及关键技术研究

针对我国当前推广应用的可视化远程干预智能化采煤模式进行了分析,介绍、总结了基于视频监控的远程干预综采智能化、以巡检机器人辅助的工作面智能化,以及基于惯性导航技术的综采智能导航等3个方向的技术发展情况,提出了当前可视化远程干预智能化采煤所面对的“看、动、想、稳”4个方面实际问题。分析了复杂开采条件下智能化采煤所面对的自适应技术和综采机器人技术2项技术难题,归纳出开采空间多元信息采集及交叉融合、智能化采煤决策基础理论、综采装备群智能化协作3个科学难题。围绕技术、科学难题,提出了智能化开采系统需要具备的4个基本要素,分别为:煤炭开采空间感知能力、智能分析及决策能力、自动执行能力、可靠及稳健运维能力,设计了以“感知、决策、执行、运维”为4个维度的智能化采煤系统架构。研究了关键技术待突破方向,包括开采地质环境增强感知技术、智能开采工艺分析决策技术、开采装备智能化技术、煤矿智能巡检机器人技术、开采系统智能运维技术、辅助生产环节智能化技术、综采智能服务等方面。最后,以国能集团神东榆家梁煤矿智能化采煤示范工程项目为例,开展了基于“透明工作面”的数字化采煤应用,初步实现了智能化自主采煤。
智能化煤矿顶层设计研究与实践

建设智能化煤矿是实现煤炭工业转型升级和高质量发展的必由之路。针对当前我国智能化煤矿建设初级阶段缺乏体系性与前瞻性的顶层设计的现状,进行了智能化煤矿顶层设计的系统研究,阐述了智能化煤矿应分为数字融合互联,人机主动交互,主要系统自学习自决策3个阶段分区域分层次实现“物质流、信息流、业务流”的高度一体化协同,构建以人为本的智能生产与生活协调运行的综合生态圈的建设目标和阶段性任务。基于煤矿价值活动分析对智能化煤矿复杂巨系统逻辑关联进行研究和系统归并,提出以泛在网络和大数据云平台为主要支撑,以智能管控一体化系统为核心,能够实现对煤矿开拓、生产、运营全过程进行感知、分析、决策、控制的煤矿十大主要智能系统,包括:煤矿智慧中心及综合管理系统;煤矿安全高效信息网络及地下精准位置服务系统;地质保障及4D-GIS动态信息系统;巷道智能快速掘进系统;开采工作面智能协同控制系统;煤流及辅助运输与仓储智能系统;煤矿井下环境感知及安全管控系统;煤炭洗选智能化系统;固定场所无人值守智能管理系统;煤矿场区及绿色生态智能系统等的智能化煤矿建设顶层架构。通过对数据特征与关联关系研究提出智能化煤矿信息实体特征与抽取方法,并研究智能化煤矿知识图谱构建及数据交互推送方法,构建智能化煤矿数字逻辑模型;研究提出智能化煤矿“云边端”数据处理架构和三层递阶控制策略,在此基础上对煤矿智能化应用系统进行具体设计。以张家峁煤矿生产矿井智能化改造和巴拉素煤矿新建矿井全面智能化建设为典型案例进行了工程实践。
采煤工作面煤层三维模型构建及动态修正技术

高精度工作面煤层三维模型是实现无人开采的有效保障,但现阶段构建的煤层三维模型普遍存在以静态模型为主且垂向分辨率较低的问题,为满足无人开采对煤层三维模型高精度的要求,煤层三维模型必须要有一个动态精细修正的过程。为此,在详细分析了煤层三维模型不确定性影响因素基础上,提出一种煤层三维模型的动态精细修正技术,进而提升煤层三维模型局部精度,实现工作面的有限透明。主要思路是在工作面的不断推进过程中,动态融入回采作业中最新探测的工作面激光扫描数据、顶/底煤厚数据和采煤机截割轨迹信息,采用二次序列规划法精确计算出煤层三维模型局部区域的修正值,并利用克里格空间曲面插值法把修正值插入到煤层三维模型中,这样利用上一回采阶段新揭露的修正数据去动态修正下一回采阶段的煤层三维模型,如此逐级递进,逐步求精,从而提升煤层三维模型精度,使修正后的煤层三维模型更准确地表达出工作面实际煤层的结构信息,为工作面无人化开采控制提供关键基础数据。在斜沟煤矿试验结果表明工作面推进前100刀修正后煤层垂向误差绝对值小于0.2m区域比修正前提高了将近一倍,证实了该研究方法可有效提高采煤工作面煤层三维模型局部精度,提升煤层三维模型的实用价值和应用程度。
智能化综采工作面实时虚拟监测方法与关键技术

针对数字化综采工作面的场景构建、虚实交互通道和虚拟模型驱动三大基础问题,提出一种面向智能化综采工作面的实时虚拟监测方法,对高可信度煤层装备联合虚拟仿真与协同规划、实时可靠信息获取与“虚实融合”通道构建技术和虚实融合与感知一致性呈现等方法进行研究,具体包括:① 基于Unity3D开发特点和模型所需特性,分别完成了三机装备数字模型和煤层顶底板模型的构建,将虚拟装备布置在虚拟煤层中,实现各装备之间的虚拟协同以及装备与煤层之间的关系构建,完成了虚拟煤层环境下的装备协同推进仿真并对装备群协同运行进行虚拟规划,实现了高仿真度综采虚拟场景的构建;② 在装备反映位姿信息的关键位置上布置传感器,通过一系列接口和通道,构建Unity3D与组态软件、数据库和计算软件之间的信息交互。采用分布式协同的驱动模式,优化了数据的传输处理,最终将综采装备的实时运行数据导入虚拟平台,驱动虚拟设备运行,实现了稳定可靠的传感信息协同与调度;③ 构架了复杂综采虚拟场景实时驱动框架,研究了基于底层模型驱动虚拟单机关键技术,提出了采运装备协同仿真与实时数据驱动的方法、采煤机自动调高方法、刮板输送机和支架协同仿真与实时数据驱动方法、虚拟液压支架群的虚拟驱动方法以及动态透明工作面时空运动学实时分析方法,接着进行了虚拟监测界面设计,实现了传感数据与虚拟仿真运行信息高精度融合。最后在实验室综采成套试验系统和样机试验平台上分别完成了相关试验,验证了三大模块联合运行的正确性和可靠性。试验表明,VR监测系统运行清晰流畅,虚实映射状态同步,可切换性好,呈现信息准确,后台数据库压力也较小,可以完成预期目标。在仿真运行中可实时提取出各装备与煤层运行的相关参数,完成高可靠性虚拟规划。
煤矿智能开采信息共享管理平台构建研究

井工煤矿生产是一个复杂的巨系统,实现其智能化开采的重要基础是安全生产全业务流程信息的高度共享和动态分析,但目前存在空间信息管理基础理论薄弱、数据孤岛严重、管理模式落后、共享平台缺失等问题。基于煤矿智能化信息处理的特点,提出了基于“一张图”的智能化煤矿信息共享管理平台的系统设计,为实现生产和管理部门间的横向整合和纵向集成奠定了基础;进一步完善了管理煤矿空间信息的灰色地理信息系统理论,并对业务流程重构和时空数据库的构建进行了较为详细的阐述,实现了智能开采环境下煤层空间信息的动态修正、管理模式的创新和各类空间及属性数据的一体化存储,为信息处理的动态性、共享性、准确性和可靠性提供了保障;对信息共享和协同处理机制以及可视化展示等关键内容和技术进行了研究,解决了包括移动端在内的全业务流程数据处理的一致性、完整性、现势性和可操作性问题;开发了具有我国自主知识产权的软件平台和应用系统,并在阳泉煤业(集团)有限责任公司、大同煤矿集团有限责任公司、中国平煤神马集团等单位得到实际应用,初步实现了对智能化煤矿安全生产运营“一盘棋、一张网、一张图、一个库”的新型管理理念和Internet+大数据+煤矿的高科技目标。
松辽盆地三肇凹陷南部泉头组四段浅水三角洲河道储层构型特征

三肇凹陷南部泉四段河道储层主要沉积于缓坡背景下湖泊-浅水三角洲体系,是重要的油气勘探开发层系。利用岩心、测井、地震等资料进行储层构型研究,以Miall提出的构型理论为指导,识别出细砾岩或含泥砾细砂岩、泥岩或粉砂质泥岩两类四级构型界面。根据17种岩相类型,划分了6种构型单元,进一步总结了CH1型、CH2型、CH3型、CH_4型4种类型构型单元垂向组合样式。结合4个开发区块,采用复合河道顶拉平方法,刻画4种复合河道构型单元平面组合样式。在井震结合基础上,采用90°相位转换,再统计复合河道主要发育关键位置,针对目的层间提取时频三原色频率属性,进行三肇凹陷南部泉四段储层构型演化研究。研究表明,CH1型为3~7个GB-DA组成垂向加积样式,CH2型为2~5个GB-SL-OF或SB-SL-OF组成侧向加积样式,CH3型为2~4个SB-SL-OF组成侧向加积样式,CH_4型为1~3个SB-DA-LS组成垂向加积样式;CH1型与CH_4型四级界面水平状向前延伸,CH2型与CH3型四级界面呈现低角度倾斜,延伸较短。Q4-sq1至Q4-sq4沉积时期,随着湖平面不断上升,河道储层构型单元组合样式呈现CH1型-CH2型-CH3型-CH_4型转变演化规律。
掘锚一体化高效掘进理论与技术

为提高巷道掘进效率,提出了掘锚一体化高效掘进的概念,指出高预应力锚固理论、空顶区顶板稳定控制理论、软岩流变理论、松动圈理论和锚杆支护动态信息设计方法等是掘锚一体机高效掘进的理论基础,进一步采用数值模拟和试验,发现了高效掘进围岩破坏变形规律和低比能耗高效截割的有关规律。针对综掘工艺平行作业率低的难题,攻克了高效掘进系统集成配套技术,创新研制掘锚一体机、锚杆转载机、跨骑式锚杆钻车和柔性连续运输系统等装备,构建掘进、支护、运输、除尘等工序的同步作业线,掘支运平行作业时间由25% ~ 35%增至50% ~ 70%。攻克了掘锚一体化技术和全宽截割技术,研制了国产掘锚一体机,优化了截割功率、空顶距、接地比压,行走采用千伏级交流变频调速技术,解决了国外设备截割能力不足、适应性差等难题,研制了双驱动高速合流重型截割减速器,实现截割功率达340kW,研制前探式临时支护,将临时支护空顶距由1m减至0.4m,研制宽型履带底盘,整机接地比压由0.28MPa降至0.2MPa;针对锚杆支护与转载运输平行作业的难题,攻克了空间多维度同步支护技术,研制了锚杆转载机和跨骑式锚杆钻车等设备,通过多组钻机实现多排多臂分段平行支护,掘进工作面采用低密度强力锚杆支护控制顶板,后部同步实施增强永久支护,形成“前疏后密,快速推进”协同支护体系;攻克了多钎杆钻孔自动接续技术,钎杆由机械手自动续装、由钎杆仓存储,解决了锚索钻装不连续的技术难题;针对胶带长距离搭接的难题,研制出柔性连续运输系统,设计了位姿锁定的蛇形关节架体、偏置摆动式油气悬挂、具有减摩降阻机构的迈步式自移机尾、穿梭动力站等核心部件,实现小半径90°转弯和150m往复搭接、连续转载;针对高效掘进粉尘防治的难题,提出了固液气三幕组合控尘方法,将粉尘控制在掘进工作面并形成粉尘池,防止粉尘扩散;研制了可随主机设备移动的除尘装置,实现除尘装置与掘进设备同步移动;攻克了小体积无龙骨自承式菱形滤袋过滤技术,研制了矿用全自动紧凑型袋式除尘器,总尘除尘率达99.7%;攻克了滤网表面超疏水改性、双面两级流线型气液分离等技术,研制了矿用机载湿式负压除尘器。应用表明,与原有掘进方法相比,掘锚一体化高效掘进技术在稳定围岩和中等稳定围岩条件下提高掘进速度1~ 2倍。
鄂尔多斯盆地延长组长7油层组致密砂岩储层层理缝特征及成因

裂缝发育程度与类型是影响致密砂岩储层能否获得油气高产稳产的重要因素。目前,鄂尔多斯盆地延长组致密砂岩储层勘探开发高度重视构造裂缝,而对层理缝的关注甚微。近期勘探开发实践表明,致密砂岩储层层理缝发育对油气富集具重要影响。综合利用野外露头观察、岩心描述分析与薄片观测,系统表征鄂尔多斯盆地延长组长7油层组致密砂岩储层层理缝特征,并分析其成因机理。结果显示:鄂尔多斯盆地延长组长7油层组致密砂岩储层层理缝多近水平或低角度发育,裂缝开度较小;横向上常断续分布,延伸不远;垂向上彼此独立,基本无联系,其发育分布具强非均质性,可被构造裂缝切割;岩心中发育的层理缝多存在油浸或油迹显示。分析认为:自晚燕山期,长7油层组致密砂岩储层内层理缝开始大规模形成,其发育分布受流体压力、构造应力以及溶蚀作用等多种地质因素综合控制。延长组长7油层组致密砂岩储层层理缝对鄂尔多斯盆地致密油勘探开发的地质意义主要体现在其储集效应,层理缝差异发育是造成鄂尔多斯盆地致密油非均质分布及影响单井产能的重要因素,其发育区可能是致密油勘探开发的"甜点区"。
四川盆地涪陵地区海相页岩天然裂缝特征及对页岩气的影响

不同类型裂缝对页岩气富集和保存的影响不同,因而在页岩气储层天然裂缝研究时,需要进行分类评价和预测。利用野外露头、岩心、薄片和FMI成像测井资料,对四川盆地涪陵地区五峰组-龙马溪组海相页岩天然裂缝的成因类型、发育特征、主控因素及不同类型天然裂缝对页岩气富集与保存的影响进行了探讨。涪陵地区五峰组-龙马溪组页岩天然裂缝在地质成因上分为构造裂缝、成岩裂缝及异常高压裂缝3种类型,其中构造裂缝包括层内张开裂缝、穿层剪切裂缝及顺层剪切裂缝;成岩裂缝包括页理缝和收缩裂缝。研究区以构造裂缝和页理缝为主,构造裂缝的发育程度受构造、岩石力学层厚度及脆性矿物含量等因素的控制;页理缝主要受页理发育程度、脆性矿物含量、异常流体压力、有机质含量及其热演化程度的控制。不同成因类型的天然裂缝对页岩气影响明显不同,其中层内张开裂缝和页理缝在页岩层内发育,裂缝规模小,为页岩气富集提供良好的储集空间;穿层剪切裂缝和顺层剪切裂缝发育规模大,主要影响页岩气的保存条件;收缩裂缝和异常高压裂缝的发育程度低,有效性差,对页岩气的影响较小。
四川盆地五峰组-龙马溪组页岩气高产地质原因及启示--以涪陵页岩气田JY6-2HF为例

涪陵页岩气田开发的巨大成功(JY6-2HF井累产超过3×10~8 m~3)为五峰组-龙马溪组页岩气勘探开发提供了新的启示,这一成功的关键在于①焦石坝地区位于鄂西-渝东五峰组-龙马溪组深水沉积区,WF2-LM4笔石带页岩厚度较大,具有较好的页岩气富集的物质基础;②JY6-2HF井主要穿行在WF2-LM4笔石带页岩层位中,该套优质页岩与中东-北非的"Lower Hot Shale"具有全球可对比性。涪陵、威远和长宁等页岩气田开发井的主要水平段也都在这段笔石带之中,该笔石带页岩具有有机碳含量高(TOC>3%)、有机质孔最发育(有机质孔隙度>4%)和含气量高(6.87~9.02 m~3/t)等特点。综合分析认为,在类似的地质和工程条件下,页岩气井水平轨迹在WF2-LM4笔石带页岩中穿行比例决定了页岩气单井产量和最终可采储量(EUR)。研究成果将为四川盆地及其周缘五峰组-龙马溪组页岩气和世界其他地区志留系页岩气勘探开发提供参考。
数字孪生智采工作面技术架构研究

为了进一步提高煤矿井下智能化采煤工作面系统自主运行和人机交互能力,达到真正的无人化开采境界,提出数字孪生智采工作面系统(Digital Twin Smart Mining Workface)的概念、架构及构建方法,融合应用5G通信技术、物联网技术和仿生智能技术,从而搭建一个智采工作面的数字孪生远程操作平台。首次定义数字孪生智采工作面是一个数据可视化、人机强交互、工艺自优化的高逼真采煤工作面三维镜像场景,它由物理工作面、数字工作面和数据信息3个部分组成。介绍了DTSMW系统涉及的物理工作面、虚拟工作面、孪生数据、信息交互、模型驱动、边缘计算、沉浸式体验、云端服务、信息物理系统、智能终端等10项关键技术。新的DTSMW系统具有开采过程仿真、优化和监控功能,可以实现开采工艺数字孪生、开采过程数字孪生、设备性能数字孪生、生产管理数字孪生和生产安控数字孪生。研究了智采工作面的仿生智能特性,阐述了物理模块(躯干)、信息模块(大脑)、通信模块(神经)、控制模块(脑肌)、孪生模块(映像)的基本功能特征,特别描述了采煤机、液压支架和刮板输送机的仿生智能要素。针对DTSMW系统数据的高度依赖性,首次将智采工作面复杂信息归纳为3条信息流,用于描述采煤过程的环境、控制和能量状态。环境信息流和控制信息流来自煤岩体对采煤机、液压支架、煤流运输机组的输入信息及其调控信息,能量信息流来自开采装备对煤层、岩层变量调控所产生的能量交换状态信息。针对智采工作面的巨大信息流量,提出了管理DTSMW信息流的数据主线(Digital Thread)方法,将信息流的数据分为周期性数据、随机性数据和突发性数据进行建模处理,以确保数字孪生智采工作面的数据驱动及稳定运行。通过对比分析,DTSMW系统比现有远程集控中心的智能性提高了一个层次,可为中级智采工作面实现无人化运行提供新的监控系统架构。
致密低渗透储层多尺度裂缝及其形成地质条件

根据限制致密低渗透砂岩储层天然裂缝扩展的岩石力学层及其界面特征,提出了多尺度裂缝的划分标准,探讨了多尺度裂缝形成的地质条件。根据油藏内天然裂缝规模及其控制界面,将天然裂缝分为大尺度裂缝、中尺度裂缝、小尺度裂缝和微尺度裂缝4级。大尺度裂缝在砂层组内发育,切割夹层,受隔层控制,延伸长度通常为百米级;中尺度裂缝在复合砂体内发育,切割层面,受夹层控制,延伸长度通常为数十米级;小尺度裂缝在单砂体内发育,受层面控制,延伸长度一般为米级至十米级;微尺度裂缝需要借助微观分析手段进行观察和识别,延伸长度一般为厘米级以下。不同尺度裂缝具有幂律分布的特点。裂缝尺度越大,数量越少;裂缝尺度越小,数量越多。多尺度裂缝的形成主要受岩石力学性质差异、岩石力学边界厚度和构造应力的控制。构造应力越大,越容易形成穿层的大尺度裂缝,较大的岩石力学性质差异和较厚的岩石力学边界才能够限制裂缝扩展;构造应力越小,越容易形成小尺度裂缝,较小的岩石力学性质差异和较薄的岩石力学边界就能够限制裂缝扩展。不同尺度裂缝对致密低渗透油藏的作用不同。微尺度裂缝主要起储集空间作用,改善了致密低渗透储层的储渗性能,是致密低渗透油藏稳产的重要因素;小尺度裂缝起储集空间和渗流通道作用,它们是控制致密低渗透储层早期产量高低的关键因素;大、中尺度裂缝主要起渗流作用,它们影响油藏开发中后期的剩余油分布规律。
腹腔镜胃癌根治术对患者免疫功能凝血功能及预后的影响

目的探讨腹腔镜胃癌根治术对患者免疫功能、凝血功能的影响及其预后影响因素。方法收集2016年5月至2018年5月就诊于河南省人民医院经腹腔镜胃癌根治术治疗的58例患者(腹腔镜组)和经传统开腹治疗的40例患者(传统组)的临床资料。腹腔镜组患者行腹腔镜胃癌根治术,传统组患者行开腹胃癌根治手术,比较两组患者术前及术后的免疫功能和凝血功能,分析腹腔镜胃癌根治术患者的预后及其影响因素。结果术后3 d,腹腔镜组CD4+水平、CD4+/CD8+分别为(29.78±3.58)%和1.01±0.18,均高于对照组[分别为(27.23±3.47)%和0.93±0.14],差异均有统计学意义(均P<0.05)。腹腔镜组和传统组患者的活化部分凝血酶原时间分别为(26.55±2.56)s和(27.86±2.73)s,纤维蛋白原水平分别为(4.24±0.84)g/L和(3.88±0.75)g/L,D-二聚体水平分别为(377.91±47.19)µg/L和(330.28±45.11)µg/L,差异均有统计学意义(均P<0.05)。传统组和腹腔镜组患者的5年生存率分别为77.5%和72.4%,差异无统计学意义(P>0.05)。多因素分析显示,淋巴结转移为影响腹腔镜胃癌根治术患者预后的独立影响因素(P<0.05)。结论腹腔镜胃癌根治术可有效减轻患者术后的免疫功能抑制,但机体易处于高凝状态,淋巴结转移与胃癌患者的预后有关。术前、术后应全面评估患者的病情以制定合理的治疗方案,减少术后并发症的发生。
两种GAM模型对海州湾短吻红舌鳎(Cynoglossusjoyneri)资源分布预测效果的比较研究

根据2011年及2013–2018年春、秋两季在海州湾及其邻近海域进行的底拖网调查数据,研究该海域短吻红舌鳎(Cynoglossus joyneri)的资源分布特征及其受环境因子和饵料生物的影响,并比较了两种模型(普通GAM模型和PCA-GAM模型)对其资源分布的预测效果,采用交叉验证的方法对模型的预测能力及拟合效果进行评价。结果显示:PCA-GAM模型的拟合度及预测效果均优于普通GAM模型。春、秋两季海州湾短吻红舌鳎资源丰度均呈现南高北低、近岸浅水区大于深水区的分布特征,因为海州湾南部近岸海域较高的水温利于春、秋季短吻红舌鳎产卵群体性腺发育,较低的盐度利于其鱼卵及仔鱼的生长发育,同时,近岸海域丰富的饵料资源为产卵后的亲体提供大量食物供给。分别应用两种模型预测了2018年春季和秋季短吻红舌鳎在海州湾的资源分布,结果显示,PCAGAM模型的预测值与实际调查的结果更为吻合,预测效果要优于普通GAM模型。本研究为今后开展渔业生物空间分布的研究提供了一种新的方法。
肾癌骨转移专家共识(2020版)

骨转移为肾癌第2常见的转移部位,约35%~40%的转移性肾癌合并骨转移。可致疼痛、病理性骨折、脊髓压迫和高钙血症等骨相关事件(SRE),严重影响患者的生活质量。肾癌骨转移单纯药物治疗疗效有限,预后不佳,需采用多学科综合治疗模式,制定个体化的综合治疗方案,以减少或延缓SRE的发生,维持患者较好的生存质量,延长疾病控制和生存时间。为提高中国肾癌骨转移患者的规范化诊疗,恶性肿瘤骨转移和骨相关疾病临床诊疗专家组制定了肾癌骨转移专家共识(2020版)。
谷壳灰对稻田土壤镉、砷生物有效性及糙米镉、砷累积的影响

为研究富硅材料谷壳灰(HA)对稻田土壤Cd、As生物有效性及糙米中Cd、As累积的影响,以稻壳为原料制备中性HA(总硅量6.26×10~5 mg·kg~(-1)), 开展水稻盆栽试验.HA按质量比设置4个添加水平(0、0.5%、1%、2%), 种植3种水稻(黄华占、湘晚籼13、隆优4945). 研究结果表明: ①在土壤Cd总量为2.30 mg·kg~(-1)、As总量为90.45 mg·kg~(-1)的复合污染土壤中,HA施用后,与对照相比,土壤Cd的TCLP提取态、CaCl2提取态及酸可提取态含量呈现不同程度的降低,分别降低了7.8%~ 18.7%、7.4%~ 18.7%、0.9%~ 16.7%;土壤As的交换态和TCLP提取态含量也有降低,分别降低了6.1%~ 47.1%、4.3%~ 26.7%.②HA施用可促进土壤中酸可提取态Cd向难溶态Cd的转变,水稻湘晚籼13、隆优4945根际土壤残渣态Cd含量分别增大9.8%~ 23.5%、5.9%~ 28.1%;土壤中As主要以残渣态存在,HA的施用对土壤专性吸附As含量有增大效应.③ HA施用能够降低糙米中Cd和无机As含量,施用0.5%~ 2% HA能使水稻隆优4945和湘晚籼13糙米Cd含量降低到0.2 mg·kg~(-1)以下,施用2% HA能使黄华占糙米无机As含量降低到0.2 mg·kg~(-1)以下.施用HA能够有效降低土壤Cd、As生物有效性和糙米Cd、As含量,同时增大土壤有效Si含量,有利于提高土壤质量.
石家庄市采暖季PM_(2.5)碳组分昼夜污染特征及来源分析

为探究2017年石家庄市采暖季昼夜PM_(2.5)中碳组分的污染及来源特征,选取2017年11月30日-2018年1月22日时间段分别采集石家庄白天(8: 00-20: 00) 、夜晚(20: 00-翌日8: 00)的PM_(2.5)样品,分析PM_(2.5)组分中OC和EC昼夜间的浓度变化特征、来源特性,SOC的估算及影响因素,并对石家庄市碳质气溶胶进行源解析和区域传输分析.结果表明,①采样期间白天PM_(2.5)、OC和EC的平均质量浓度分别为(110.6±71.6) 、(39.9±20.4)和(9.3±3.6) μg·m~(-3),夜间平均质量浓度分别为(128.5±75.3) 、(64.7±36.5)和(13.6±6.0) μg·m~(-3),PM_(2.5)、OC和EC质量浓度均呈现出夜间质量浓度高于白天的特征.②燃煤和机动车尾气排放在增加了一次有机碳(POC)和元素碳(EC)的本底质量浓度的同时,产生的CO、NO_2、SO_2等气体污染物又促进了光化学反应,两者协同作用下促进了SOC质量浓度的生成和积累.根据估算,SOC、SOC/OC值在夜间高于白天,白天较强的太阳辐射和光化学活性是SOC转化的主导因素,夜间气态有机前体物浓度是SOC转化的主导因素.③采样期间昼夜间OC、EC的相关性较好,其来源具有较好的同源性.大气PM_(2.5)碳质气溶胶主要来自燃煤、汽油车和柴油车尾气排放混合源,夜间柴油车污染源对碳质气溶胶的贡献率较白天更为明显.④后向轨迹结果表明,石家庄市严重污染期间颗粒污染物浓度变化主要受到低空东北方向气团的影响,PM_(2.5)以及OC、EC质量浓度的变化和周边地区的污染物输送有关.
2019国际骨循环研究协会股骨头坏死分期

股骨头坏死是股骨头血供受损或中断,导致骨髓成分及骨细胞死亡,随后发生修复,继而导致股骨头结构改变甚至塌陷的系列病理改变与临床表现。国际骨循环研究协会(Association Research Circulation Osseous,ARCO)制订的股骨头坏死分期在指导治疗、判断预后、评估疗效方面得到广泛应用。2019年11月,关节外科杂志(Journal of Arthroplasty)在线发表了韩国学者Kyung-Hoi Koo牵头的专家组制订的股骨头坏死分期标准修订版。这是自1994年以来国际骨循环研究协会分期的重大改变。修订后的ARCO分期为四分期体系,特点包括:取消了0期分期,确定Ⅰ和Ⅱ期为塌陷前病变,Ⅲ期细化为早、晚期,X线片出现关节间隙变窄、髋臼改变和关节破坏的骨关节炎表现归入Ⅳ期。这次ARCO分期的改良,可谓化繁为简,却没能做到执简驭繁,对疾病治疗指导和预后判断的效果和意义有待进一步验证。
聚维酮碘间断灌洗治疗人工关节置换术后早期假体周围感染

目的探讨聚维酮碘间断灌洗治疗人工关节置换术后早期假体周围感染的临床疗效。方法2014年9月至2017年9月采用聚维酮碘间断灌洗治疗人工股骨头置换术、全髋关节置换术和全膝关节置换术后早期假体周围感染患者6例。均未行清创手术,聚维酮碘灌洗在床旁操作。广泛消毒铺巾后,用血管钳探查切口是否存在与假体相通的窦道和脓性分泌物,取标本进行细菌培养,分离周围重要组织并保护。在血管钳保护下,注入质量浓度为50 g/L的聚维酮碘溶液10 ml进行关节腔灌洗。24 h后重复操作,每天1次,直至创面新鲜、无脓性分泌物溢出、渗出减少、两次以上关节液细菌培养阴性。停止灌洗后继续常规换药,直至伤口愈合。随访观察6例患者全身和局部感染控制情况,包括体温、伤口红肿、压痛、波动、渗出及窦道。出院后第1、3、6、12、24个月随访,复查血常规、红细胞沉降率、C-反应蛋白和肝肾功能,摄患侧关节标准X线片,观察假体下沉、松动、骨溶解、骨膜反应等征象。采用Harris髋关节评分或美国膝关节协会评分(Knee Society Score,KSS)及疼痛视觉模拟评分(visual analogue score,VAS)评估髋、膝关节功能。结果6例平均灌洗(12.7±5.7)次(范围6~18次)。出院后随访(42.1±13.4)个月(范围24~60个月)。末次随访时6例患者切口愈合均良好,无红肿渗出,无全身和局部感染征象;影像学检查未提示关节假体周围存在骨质溶解、假体松动及骨膜反应等征象。6例均未见感染复发。出院后第1、3、6、12、24个月疼痛VAS评分均低于术前的(4.67±0.82)分(F=24.79,P<0.001);5例髋关节患者各随访时间点Harris评分分别为(70.00±8.92)分、(76.40±7.23)分、(81.40±6.07)分、(82.80±4.87)分、(83.20±5.07)分,差异无统计学意义(P>0.05),均高于术前的(22.40±12.74)分(F= 43.74,P<0.001);1例全膝关节置换术患者膝关节功能较术前显著改善,术前及出院后第1、3、6、12、24个月时KSS评分分别为50、75、80、88、90、90分。治疗期间无医源性损伤发生,无深静脉血栓形成、肺栓塞、严重肝肾功能损害及患者死亡。结论对初次人工髋膝关节置换术后早期假体周围感染采用再次手术清创治疗存在明确禁忌或患者拒绝再次手术时,聚维酮碘间断灌洗是一种可选择的治疗方法。
我国剩余污泥厌氧消化的主要影响因素及强化

我国剩余污泥厌氧转化率显著低于发达国家,泥质是影响污泥厌氧消化性能的重要因素,而我国剩余污泥泥质相比于发达国家的典型差异主要体现在3个方面,即污泥龄长、微细砂含量高和金属离子含量高.因此,系统性研究了泥龄、微细砂和金属离子对剩余污泥厌氧消化性能的影响,进行量化比较,并进行有针对性的强化研究.结果表明,微细砂对VS降解率的消极影响并不明显,而泥龄和金属离子是主要的抑制因素,泥龄的抑制程度显著高于金属离子(P < 0.05), 且随着泥龄的增加,金属离子的抑制作用呈进一步增强的趋势,因而总结得出长泥龄为限制我国污泥厌氧消化性能的最主要因素.经高温热水解预处理(160℃,0.55 MPa,30 min)后,长泥龄污泥的累积产甲烷量和VS降解率显著提升,接近于泥龄为5 d时的值,因此高温热水解具有突破长泥龄所致的污泥厌氧产甲烷瓶颈的潜力.
分层型水库藻类垂向演替的水质与细菌种群调控

浮游藻类和细菌是水生食物网的重要组成部分,在水源水库生态系统物质循环和能量流动方面发挥关键作用,藻类的空间演替与水体细菌种群代谢和结构演变关系密切.因此,本文以李家河水库为研究对象,在分析水库水质指标基础上,采用高通量DNA测序技术和Biolog技术,研究水库藻类暴发期,浮游藻类和细菌群落结构垂向演替特征及其与水质的偶联关系.结果表明,李家河水库在8月处于热分层期,水体pH、DO和NH_4~+ -N随深度变化均逐渐降低(P < 0.001). 藻密度和Chla呈现同步变化趋势(P < 0.001), 表层最大分别为3 364.33 × 10~4 cells·L ~(- 1)和7.03 μg·L ~(- 1). 藻类群落结构在水深0 m和3 m处以微囊藻为主,而在水深6 m处,小环藻取代微囊藻成为最优藻属,相对丰度达57.28%. Biolog结果表明,微囊藻的暴发对细菌代谢活性及其相对丰度产生较大影响,但细菌种群代谢活性多样性变化不显著.高通量测序共发现1 420个OTUs,隶属于10个细菌门类,其中放线菌门(Actinobacteria)和变形菌门(Proteobacteria)在不同水层均为最优门类,其相对丰度之和达50%以上;绿菌门(Chlorobi)和浮霉菌门(Planctomycetes)的相对丰度随着水深增加发生显著变化,均在6 m深度达到最大值,分别为10.29%和6.78%,且与水层藻密度呈显著负相关(P < 0.05);厚壁菌门(Firmicutes)和芽单胞菌门(Gemmatimonadetes)与藻密度呈显著正相关(P < 0.05). 热图(Heat map)指纹图谱表明,李家河水库的细菌群落结构垂向分布差异显著,且随着水深的增加,细菌群落分布更均匀并趋于多样性.冗余分析(RDA)表明,细菌和藻类的群落结构的垂向分布受不同水质指标调控且差异显著.对水源水库藻类暴发期藻类与细菌群落的偶联机制进行探究,为水源藻华消涨的分子微生态驱动机制研究提供科学依据.
连云港海州湾海域表层水体和沉积物中微塑料的分布特征

近年来,微塑料成为国内外广泛关注的新型海洋污染物,海湾作为人类在海岸环境中的主要活动地区,一直是海洋污染物聚集地,但我国对近岸大部分中小型海湾环境中微塑料的分布状况仍鲜见报道.为了解我国近岸中小型海湾的微塑料污染特征,本研究以江苏省海州湾海域表层海水和沉积物中采集的微塑料为样本,通过定性和定量方法研究了表层水和沉积物中微塑料主要类型和丰度及空间分布特征.结果表明,海州湾表层水体和沉积物中的微塑料丰度分别为(2.60 ± 1.40)个·m~(- 3)和(0.33 ± 0.26)个·g ~(- 1), 在国内近岸环境(表层水0.33 ~ 545.00个·m~(- 3), 沉积物0.07 ~ 2.58个·g ~(- 1))中,海州湾表层水中的微塑料丰度处于较低水平,但沉积物中的微塑料处于较高水平.塑料污染物的粒径大小在水体中分布范围为0.08 ~ 13.48 mm,其中,微塑料(粒径< 5 mm)占91.8%,塑料污染物在沉积物中粒径的分布范围为0.04 ~ 14.74 mm,微塑料占91.4%,水体和沉积物中60%以上的微塑料粒径小于2.00 mm.海州湾海域微塑料的形态以纤维状为主,占92%;颜色以蓝色和黑色为主,占70%;材质以人造纤维和PET为主,占79.4%.表层水中微塑料的分布与悬浮物浓度分布具有显著的相关性(P < 0.05), 沉积物中微塑料的分布受多方面因素影响,其分布规律与表层水中微塑料的分布以及沉积物中粒径的分布都具有较大差异性.通过对微塑料的形态特征以及成分组成的分析表明,海州湾的微塑料主要来源于海水养殖和沿岸陆源输入.