mlsa-iai-msu-lab/ru_sci_bench_zho_cite_reranking huggingface dataset:
IL-1β通过 PI3K/Akt/mTOR途径促进神经元活化

目的:观察白细胞介素-1β(IL-1β)刺激对神经元活化的影响。方法:利用IL-1β刺激体外培养的原代神经元,运用慢病毒转染shRNA使PI3K的p85亚基(PI3K-p85)沉默、哺乳动物雷帕霉素靶蛋白(mammalian target of rapamycin,mTOR)抑制剂雷帕霉素预处理阻断mTOR、酪氨酸激酶家族抑制剂PP2抑制p85向IL-1受体I型(IL-1RI)募集等方式预处理神经元,检测PI3K-p85、与IL-1RI结合的PI3K-p85、p-Akt、p-p70S6K以及微管相关蛋白2(MAP2)在神经元内的变化及相互作用;利用FM4-64染色观察各组神经元突触胞吞情况。结果:利用IL-1β刺激体外培养的海马神经元可增加细胞内PI3K-p85、p-Akt、p-p70S6K、MAP2以及与IL-1RI结合的PI3K-p85的水平(P<0.05),并且神经元突触的胞吞作用明显加剧(P<0.05);抑制PI3K-p85可以下调IL-1β所致的p-Akt、p-p70S6k和MAP2水平增加(P<0.05),神经元突触的胞吞作用减弱(P<0.05);抑制mTOR也能下调IL-1β所致的PI3K-p85、p-Akt、p-p70S6K和MAP2水平增加(P<0.05),神经元突触的胞吞作用减弱(P<0.05);抑制p85亚基与IL-1RI的结合也可以下调IL-1β所致的p-Akt、p-p70S6K和MAP2水平增加(P<0.05)。结论:促炎因子IL-1β通过IL-1RI与PI3K-p85结合使PI3K-p85活化,进而磷酸化Akt和mTOR下游物质p70S6K,促进神经元突触增生及活化,这可能是内侧颞叶癫痫向慢性化进展的机制之一。
考虑气动阻尼效应的输电线路风偏动态分析方法

针对连续多跨输电线路在瞬态风场作用下的风偏问题,提出考虑气动阻尼效应的输电线路风偏动态分析方法。以500 kV三跨线路为对象建立精细化非线性动力学计算模型,用谐波叠加法构建整档线路各点脉动风速场并结合准定常假设模拟作用于输电线路的时变风荷载。考察由输电线路自身运动引起的气动阻尼对动态风偏响应影响,讨论其对绝缘子串风偏角频谱影响。采用美国输电线路设计规范ASCE No. 74的气动阻尼进行导线风偏计算,并与所提方法比较。结果表明,输电线路气动阻尼对风偏动态响应影响显著,两种考虑气动阻尼方法计算结果较接近。
人工中耳悬浮式压电振子的优化设计

为了优化人工中耳悬浮式压电振子的植入效果,设计了一种位移放大结构用于改善振子的输出特性。首先采用微CT扫描和逆向成型技术建立了包括外耳道、中耳和简化耳蜗的人耳有限元模型,通过与文献的实验数据比对验证模型的有效性。然后建立人耳与悬浮振子的耦合力学模型,通过有限元的耦合场分析研究加入位移放大结构前后的人工中耳植入效果。研究结果表明,采用位移放大结构后,振子于中高频段的等效声压级得到明显提升,可以有效降低压电振子的功耗。
泡沫填充夹芯墙多胞结构的耐撞性多目标优化设计

泡沫填充管由于其优秀的能量吸收性能引起越来越多的关注。根据对丝瓜结构的研究,提出一种与丝瓜横截面类似的泡沫填充夹芯墙多胞结构。基于非线性有限元软件LS-DYNA,建立此种泡沫填充夹芯墙多胞结构的轴压分析有限元模型。基于多项式代理模型,采用多目标粒子群优化算法对不同截面形状的多胞结构进行了优化设计。根据优化结果对不同结构的选择给出指导性意见,使结构在满足峰值力限制的情况下拥有最好的吸能特性。提出的新型结构在车辆工程及航空航天等领域具有很好的应用前景。
薄壁圆锥管轴向压缩吸能特性研究

研究薄壁圆锥管轴向压缩吸能特性有助于其合理广泛应用于抗冲击、抗振动结构中。轴向倾角是使得圆锥管轴向压缩性能有别于直管的主要因素。当轴向倾角小于临界角度时,圆锥管平均轴向压缩力随倾角增加而变大但最大初始轴力会线性减小;吸能稳定因子随倾角增加而提高,但是比吸能却相应非线性降低。圆锥管在轴向压缩时过程中存在三种典型变形模式,分别为“钻石-堆叠”模式,“钻石-嵌套”模式及“环形-嵌套”模式,通过对“环形-嵌套”模式变形过程的观测及变形机理分析,建立了相应的理论模型,基于该理论模型给出了圆锥管“环形-嵌套”模式变形时吸能特性的预测方法。
焊丝对2A12铝合金焊接接头组织和力学性能的影响

对2A12铝合金进行交流钨极氩弧焊接,探讨了ER4043焊丝和BJ-380A焊丝对焊接接头组织、抗拉强度和硬度的影响。结果表明:两种焊丝接头焊缝区均为典型的铸态枝晶组织,晶粒生长方向以弯曲形状垂直于焊接方向;与ER4043焊丝相比,BJ-380A焊丝接头的热影响区晶界中有更多的强化相析出;两种焊丝接头的抗拉强度均可达到母材的50% 以上,拉伸断裂部位均位于热影响区;与BJ-380A焊丝相比,ER4043焊丝接头的强度和硬度更高,抗拉强度达到了母材的67.9%。
采用EBSD技术分析热浸镀铝层的显微组织

采用热浸镀方法在Q235钢板表面制备了镀铝层,通过扫描电镜观察了镀铝层的微观形貌,利用电子背散射衍射技术分析了镀铝层/基体界面的相分布、晶粒微观取向以及晶粒尺寸。结果表明:镀铝层的相组成包括最外层的铝和靠近基体的Fe_2Al_5,其中柱状Fe2Al_5随浸镀时间的延长而逐渐长大;铁和铝扩散速率的不同导致镀铝层中形成一些孔洞;Fe2Al_5晶粒优先选择沿着扩散方向从镀铝层表面向基体内部生长,导致镀铝层界面不均匀生长而形成舌型柱状晶;界面处基体中 α-Fe的晶粒取向是随机分布的,并未受浸镀时扩散反应的影响;Fe2Al_5柱状晶内部存在一些小于5°的小角度晶界;Fe2Al_5晶粒的平均直径约为20μm,而基体中 α-Fe的约为8μm。
考虑地震作用方向的危岩稳定性研究

在危岩稳定性评价中,地震作用方向是一个极为重要的因素。为解决目前危岩稳定性评价中仅把地震作用方向假定为水平向的问题,借助函数极值理论建立了地震最危险作用方向的计算公式,并结合统计方法进行分析验证。最后,利用该公式研究了某公路隧道出口不同类型危岩的最危险地震作用方向,计算结果表明:地震最危险作用方向在347.4° ~ 359.8°,与水平面夹角随着地震动峰值加速度增大而减小,并且当地震动峰值加速度超过0.4 g,地震最危险作用方向与水平面夹角在0° ~ 30°,此时危岩体可能产生抛射破坏。
河套平原沉积物中铀的赋存形态及其与地下水铀浓度的关系

采用Tessier的五步提取法,对位于河套平原杭锦后旗沙海乡四个钻孔沉积物进行铀的五个赋存形态(包括可交换态、碳酸盐吸附态、铁锰氧化物吸附态、有机物或硫化物吸附态和基质态)分布特征研究。结果发现,铁锰氧化物结合态铀含量为0.140 ~ 0.328 mg / kg,占总铀量的34.7%;基质态中铀的含量为0.256 ~ 0.405 mg / kg,占44.0%。对于铁锰氧化物结合态,铀含量与铁、锰含量呈正相关性,其中铀与铁线性相关系数0.311 ~ 0.482,铀与锰线性相关系数0.506 ~0.642。表明,沉积物中锰氧化物对铀含量的影响大于铁氧化物对铀含量的影响。进一步研究发现,沉积物岩性对铀含量的影响较大,总铀在细砂中平均含量为0.088 mg / kg,在黏土中平均量为0.260 mg / kg。不同深度地下水中铀浓度和沉积物铀含量的研究表明,随深度增加,地下水中铀浓度与含水层沉积物中铀含量均呈降低的趋势。地下水中铀浓度受含水层中可交换态铀含量的直接影响。
典型岩溶泉水文地质条件的调查与分析——— 以香溪河流域白龙泉为例

以1∶ 5万水文地质调查兴山县幅内的白龙泉为例,介绍了如何在水文地质调查工作基础上,综合利用地球物理勘探、示踪试验、同位素测试等手段,查明岩溶泉的成因,并对其水文地质特点进行分析。在此基础上,对多手段查明岩溶泉成因的应用进行了探究。裂隙测量等基础地质调查测得了研究区代表性含水岩组的裂隙发育程度,为岩溶发育规律的研究提供了重要的参考;地球物理勘探确认了白龙泉的补给径流区中存在岩溶径流管道;示踪试验数据可分析岩溶径流管道的管道结构;而同位素测试则从水化学角度佐证了上述方法所得的结论。技术方法可以为南方岩溶大泉或地下河的水文地质调查提供一些有价值的经验。
不同低温胁迫下草莓叶片FaGR基因表达分析

为进一步探明草莓谷胱甘肽还原酶(glutathione reductase,GR)基因在低温胁迫下的表达调控模式,以揭示其作用机理和抗逆机制,该研究以草莓栽培品种‘丰香’植株为对象,分别用0、2、4、6、8、10℃低温胁迫以及室温(25℃)作为对照处理24 h,从处理植株的新鲜幼嫩叶片中提取总RNA并反转录成cDNA,采用半定量PCR及荧光定量PCR两种定量方法,分析FaGR基因在不同低温胁迫下的表达差异。结果表明:半定量PCR方法与荧光定量PCR方法的结果基本一致。FaGR的相对表达量受到不同低温胁迫和不同程度的诱导,在8℃和10℃低温胁迫下表达量上调,均高于对照水平,且在8℃低温胁迫下相对表达量最高;当温度为6℃时,FaGR表达量急剧下降,当温度低于6℃时,FaGR表达量随着温度的降低而逐渐降低,并低于对照水平;在0℃相对表达量时降至最低水平,约为最大表达量的一半。这说明半定量PCR结果准确可靠,可广泛应用于基因表达研究,而且FaGR表达量受到低温诱导,但不同低温处理对FaGR的表达量诱导程度不同。 FaGR相对表达量在一定范围内的低温胁迫下增加,但在此低温范围外的低温胁迫下则降低,该研究表明6 ℃低温为临界值。以上结果为进一步调控该基因表达提供了科学依据,同时为提高植物抗逆能力提供了基础资料。
南亚热带森林土壤有机碳组分对模拟酸雨的早期响应

应用人工模拟酸雨控制实验,探讨鼎湖山国家级自然保护区三种南亚热带主要植被类型(季风常绿阔叶林、针阔叶混交林和马尾松林)的土壤有机碳组分,包括土壤总有机碳(TOC)、土壤易氧化有机碳(ROC)、土壤不易氧化有机碳(NROC),在不同模拟酸雨处理梯度:对照CK(pH4.5的天然湖水)、pH4.0、 pH3.5、pH3.0处理下的响应特征。结果表明:上层土壤(0~20 cm)易氧化有机碳、不易氧化有机碳和总有机碳含量与森林类型密切相关,大小顺序均表现为混交林>阔叶林>马尾松林。经25个月模拟酸雨处理,鼎湖山森林土壤酸化有加剧的趋势;CK、pH4.0、pH3.5、pH3.0四个处理下土壤上层剖面易氧化有机碳含量分别为阔叶林(7.14、8.29、8.74、9.84 g·kg~(-1))、混交林(8.58、8.53、10.28、10.36 g·kg~(-1))和马尾松林(3.90、4.49、4.74、 5.48 g·kg~(-1)),三个林型土壤易氧化有机碳含量呈现随模拟酸雨强度增加而升高的趋势;森林土壤总有机碳和不易氧化有机碳含量变化缓慢,在各酸梯度处理下差异不显著(P>0.05)。研究结果显示,长期的酸雨作用使土壤酸化不断加剧,易氧化有机碳对酸雨的响应更敏感,但其在酸雨下积累的趋势不利于土壤总有机碳的存埋,但关于酸雨对土壤总有机碳的影响仍然需要长期的实验监测。
黑龙江省粮食生产的时空格局及动因分析

采用空间自相关、聚类分析和多元回归模型等方法,论文探讨了2000年以来黑龙江省粮食生产的时空动态及其主要影响因素。结果表明:① 黑龙江省粮食生产规模持续扩大,其中,大豆播种面积及其占农作物总播种面积的比重均经历了“上升-下降”的波动过程,玉米和水稻播种面积不断扩大,但其占农作物播种面积的比重分别在2009和2011年超过大豆;② 黑龙江省粮食生产具有一定的空间相关性,大豆空间集聚最显著,玉米次之,水稻最不明显;③ 粮食生产区域化和专门化态势增强,松嫩平原北部及大小兴安岭地区、松嫩平原东南部和三江平原北部分别形成了以大豆、玉米和水稻为主的粮食生产类型区;④ 多元回归分析表明,农业投入、经济环境、技术水平、市场因素是影响黑龙江省粮食生产及其结构时空变化的主要因素。
极端强降雨条件下黄土丘陵沟壑区不同植被类型土壤水分特征

为了解黄土丘陵沟壑区极端强降雨条件下土壤水分与植被之间的关系,对2013年7月极端强降雨条件下黄土丘陵沟壑区5种主要植物群落,即刺槐(Robinia psendoacacia)、柠条 (Caragana intermedia)、铁杆蒿(Artemisia gmelinii)、长芒草(Stipa bungeana)、白羊草(Bothrio-chloa ischaemun)群落的土壤水分进行了调查与分析,结果表明:①极端强降雨下,植被是影响土壤含水量的主要因素;②草本群落的土壤水分明显好于人工林,其中长芒草群落的土壤含水量、土壤贮水量和土壤有效贮水量均最高,分别为17.8%、961.2 mm和691.2 mm,郁闭度最大的31龄林土壤水分最差;③人工林地土壤水分可补充至300 cm左右,草本群落土壤水分可补充至500 cm左右,人工林地深层土壤水分的恢复仍十分困难。
1975-2005年中亚土地利用/覆被变化对森林生态系统碳储量的影响

土地利用/覆被变化(LUCC)对碳循环的影响研究已覆盖全球绝大多数地区,但中亚LUCC对森林生态系统碳库的影响仍属未知。论文以人工林面积、森林产品收获产量及林地转移面积为基础数据,应用Bookkeeping模型,分析了1975-2005年期间三种LUCC方式对中亚森林碳库的影响。近30 a LUCC对其碳库的影响总体表现为碳汇,固碳量为3.07 Tg。植树造林表现出强烈的碳汇功能,总固碳量为12.97 Tg。森林采伐是最主要的碳释放来源,共释放碳5.80 Tg。林地转移呈现较强的碳释放特征,共排放为4.10 Tg。结果表明1975-2005年该区域LUCC对森林碳库具有明显的增汇效应。研究结果将有利于减少LUCC对全球碳收支影响的不确定性。
快速反映植物水分状况的叶片紧张度模型

植物的水分状况会影响其光合作用等生理作用,叶片紧张度可以反映植物的水分状况。植物叶片组织水势及生理电容与细胞液浓度有偶联关系,植物叶片生理电容与叶片有效厚度、极板接触的叶片有效面积有关,定义叶片紧张度为极板接触的叶片有效面积与叶片有效厚度的比值,依据这种偶联关系推导出叶片紧张度与组织水势、生理电容的关系模型。以野外自然生长的构树、桑树叶片为实验材料,测定不同时刻叶片的生理电容和组织水势,利用这种关系模型计算出两种植物各测定时刻的叶片紧张度。结果显示,不同植物不同时刻的叶片紧张度是不同的;构树叶片紧张度、生理电容、组织水势日变化与光合指标日变化的相关系数分别为0.933、0.926、0.631,桑树叶片紧张度、生理电容、组织水势日变化与光合指标日变化的相关系数分别为0.843、0.820、0.217,由此可以看出叶片紧张度比生理电容、组织水势能更好地反映植物水分状况的变化情况。
日光温室带竖向空气通道的太阳能相变蓄热墙体体系

基于已有日光温室专用多曲面槽式空气集热器,提出一种带竖向空气通道的太阳能相变蓄热墙体构筑体系,通过主动与被动相结合的蓄热方式,提高日光温室后墙体的太阳能热利用率。为了验证构筑体系的科学性和可行性,分别搭建了日光温室专用多曲面槽式空气集热器试验系统和带竖向空气通道的相变蓄热墙体试验系统,分析了太阳辐射强度、集热器内空气流速、日光温室中间显热蓄热墙体层内空气流动参数(空气流速、空气通道间距、空气流动方向)等对空气集热器太阳能热利用率以及墙体主动蓄热能力的影响规律。研究结果表明:当集热器内空气速度为1.4~1.8 m/s时,集热器的综合集热性能最佳,集热量随着太阳辐射强度的增加而升高;当墙体内竖向空气通道间距为400 mm、空气通道内空气速度为0.26 m/s、空气流动方向为上进下出时,相变蓄热墙体换热效率为66.2%,主动蓄热量约为9.43 MJ/m~3,其中中间砌块层的蓄热量约占82.3%,墙体日蓄放热效率为98.4%。
基于改进主动形状模型的生猪耳部区域检测方法

为研究生猪规模养殖中非接触式体温自动筛检方法,以红外热像仪为采集设备,沿侧视角度方向同时采集生猪可见光和红外热图像,经配准、融合获得二者融合图像。在此基础上,提出了一种基于改进主动形状模型的耳部目标区域检测方法。该方法在经典主动形状模型基础上,首先分析生猪耳部轮廓特征对特征点标记方法进行限定;进而结合图像融合中使用的非子采样轮廓变换,以其分解系数作为特征点纹理描述;最后应用骨架端点匹配方法对平均形状初始化的位姿进行改进。应用该方法对50幅测试图像进行实验,重合度大于0.8的检测结果占比达到84%。
基于物联网的温室智能监控系统设计

根据现代温室监控与管理需求,基于物联网技术框架,设计并实现了一种基于物联网的温室智能监控系统。系统由现场监控子系统、远程监控子系统和数据库3部分组成。采用基于分布式CAN总线的硬件系统实现环境数据的实时采集与设备控制,将分布图法应用于采集系统离异数据的在线检测。为了提高远程监控子系统的响应速度与交互性,采用了基于异步JavaScript和XML技术(Ajax)的Web数据交互方式。结合温室环境调控的特点,将基于混杂自动机模型的温室温度系统智能控制算法应用于实际系统,实现了温室环境的自动调控。为保证设备控制的安全性,采用轮询法实现了现场监控子系统和远程监控子系统中设备状态的同步,并将基于Zernike矩的图像识别技术应用于双向型设备的状态检测,实现设备的自动校准。试验表明系统数据传输稳定,环境调控可靠,满足现代温室智能监控的需求。
基于立方体格网法的树冠体积计算与预估模型建立

以北京地区10种常见乔木为研究对象,通过三维激光扫描仪获取其点云数据,利用树冠表面三角网配合立方体格网法计算其树冠体积,与点云中提取所得的林木因子分析建立树冠体积和胸径、树高、平均冠幅、冠高的预估方程,并检验其精度。以银杏为研究目标进行了实验,结果表明:银杏的树冠体积与胸径、树高、平均冠幅、冠高均显著相关,通过分析选取了银杏树冠体积的三因子(胸径、平均冠幅、冠高)最优模型,并对模型进行了检验,检验结果表明,模型拟合效果较好,预估精度达到90.5%,可以使用该模型进行银杏的体积估算;同时对所选其他树种进行三因子模型拟合,模型检验结果表明,三因子模型均能够较好地对该树种的树冠体积进行估测。
淀粉基生物可降解薄膜的沼气发酵特性研究

分别以高直链玉米淀粉和普通玉米淀粉为模式原料,与聚乙烯醇(PVA)及甘油共混制备了2种淀粉基生物可降解薄膜。通过厌氧发酵实验,考察并比较了2种淀粉薄膜的沼气发酵过程、发酵潜力、能源转化效率以及膜结构形貌的变化特征。结果表明:普通玉米淀粉薄膜和高直链玉米淀粉薄膜均具有良好的生物降解性能,2种薄膜的厌氧生物降解率和沼气发酵潜力均相当;然而,高直链淀粉薄膜的结构和成分更有利于沼气发酵的进行,其发酵过程比普通淀粉薄膜更加平稳,能够有效减少发酵罐的酸化并缩短发酵周期,同时具有更高的能源转化效率。此外,综合农用薄膜年产量和淀粉基薄膜的产气率,若用高直链淀粉或普通淀粉薄膜替代普通农用膜,则经厌氧处理后相应的年产能分别为3.31 × 10~5 GJ/a和3.18 × 10~5 GJ/a,可见淀粉基生物可降解薄膜是一种非常有潜力的厌氧发酵原料。
便携式无土栽培基质多参数无线检测仪

为实现无土栽培基质参数的快速准确测量,基于自制的基质多参数复合传感器,并结合ZigBee无线网络技术,研制了便携式基质多参数无线检测仪。检测仪采用分体式设计,由无线复合传感器和手持终端两部分组成。无线复合传感器采集基质参数信息,并以无线的方式将信息发送到手持终端;手持终端对接收到的测量参数信息进行处理分析、显示、存储和查询等。检测仪性能试验表明,含水率测量误差为-0.4%~3.1%,相对误差为-3.2%~9.6%,且对不同基质具有较好的适应性;电导率测量误差为-0.015~0.179mS/cm,相对误差为-4.7% ~ 10%, 且对不同基质具有较好的适应性;温度测量误差为-0.63~0.69℃,相对误差为-1.1%~3.3%。检测仪能够满足无土栽培基质参数检测的要求。
太行山前平原井灌农田点尺度土壤水分动态随机模拟

基于中国科学院栾城农业生态系统试验站2002—2008年夏玉米生长期内的土壤水分观测数据及2000—2008年的降水(灌溉)、气象、生物数据,结合Laio土壤水分动态随机模型研究了太行山山前平原典型农田点尺度土壤水分动态的随机性。结果表明:研究区2000—2008年夏玉米生长期内日平均降水量为10.71 mm,降水频率0.290 9,其中小雨、暴雨的发生频率表现出明显上升趋势,中雨的发生频率呈显著下降趋势,大雨发生频率表现出微弱下降倾向;玉米生长期的土壤含水率6月份处于增长期,7月份达到生长期最高值并稳定在32.2%的水平,8月份以后下降并在9月份趋于稳定;Laio模型模拟得到土壤相对湿度的概率密度函数在曲线形状(峰值、峰值出现的位置、90%置信区间)与数字特征(中位数、均值、方差)方面与观测结果一致(α =0.05),模型在井灌区具有很好的适用性,且可以将灌溉作为一次降雨事件来处理;应用Laio模型得到在多年平均降雨条件下,32.1 mm的田间净灌溉量可以在50%水平上使夏玉米生长期内的土壤含水率保持在田间持水量的80%以上。
双吸风口振动式花生荚果清选装置设计与试验

为改进花生摘果机、花生捡拾收获机的清选装置,提高花生清选性能,在花生摘果机清选物飘浮速度试验基础上,根据饱满花生荚果、空瘪果、碎茎秆、果柄和花生叶等各组分飘浮速度差异,提出了前、后2个吸风口(双吸风口)与振动筛组合式清选原理,进行了总体方案与关键部件设计并研制出5XT-2Z型花生摘果机,通过清选性能试验研究了振动筛振动频率、吸风口高度和风机转速对花生清选损失率和含杂率的影响。试验结果表明,3种饱满花生荚果飘浮速度为10.30 ~ 14.39 m/s,空瘪果、碎茎秆、花生果柄和花生飘浮速度分别为7.03~8.89 m/s、4.51 ~ 5.46 m/s、2.80~3.35 m/s、1.74~2.13 m/s;优化后的振动筛曲柄转速为200 r/min,吸风口高度为135 mm,风机转速为390 r/min,此参数下清选损失率为1.35%, 含杂率为1.75%。
基于GIS的农田小气候环境可视监测系统

根据农田小气候环境监测的特点,分析了利用多传感器采集的小气候环境参数的时间、空间分布特性。针对小气候环境监测环节中对地理空间分析和数据可视化的具体需求,研究了农业物联网信息感知、物联网资源与地理信息系统(GIS)融合、感知数据可视化等技术,建立了物联网资源与GIS融合的统一接口规范,并以GIS为基础,设计了多种可视化方法对采集到的多维小气候环境数据进行同步展示和可视分析。在此基础上,研发了WebGIS平台,集成了地理空间分析组件、可视化监测服务组件和基于地理位置的智能移动端应用。实现了基于GIS的农田小气候环境可视监测系统,通过不同终端设备提供可视监测服务,方便农业参与者随时随地掌握农田的小气候环境。
基于土壤物理基本参数的土壤导气率推求模型

土壤气体传输过程复杂,影响因素众多,各因素之间相互影响与制约,且存在严重的空间变异性,其空间分布特征与变异程度同众多影响因素间关系复杂,野外条件下难以准确计算大范围区域内土壤导气率平均值。通过已经获得的土壤样本实测资料,建立土壤物理基本参数与土壤气体传输参数之间的函数模型,结果表明:偏砂质土壤的导气率与饱和度的拟合度较好,决定系数R~2达0.95以上,而偏黏性的土壤结构性强,R~2在0.69以上;遗传算法程序拟合系数a_i、b_i,R~2均达0.90以上;利用此函数模型,拟合导气率与实测导气率之间的相对误差绝对值小于0.1,效果较好,验证了预测模型的适用性。提出的推求方法简化了土壤气体传输动力学参数在实际应用中繁琐的测算过程,为野外环境下简单、快速获取土壤气体传输动力学参数提供了参考。
异步电动机调速系统自适应辨识的CMAC-ADRC算法

针对异步电动机调速系统快速响应时启动超调量大的问题,提出了一种基于自适应参数辨识的小脑模型神经网络复合自抗扰控制(CMAC-ADRC)的控制算法。将CMAC与ADRC各自的优点相结合,利用CMAC神经网络实现前馈控制,通过在线学习来抑制系统的超调量,增强系统的鲁棒性能,提高系统的快速性能,利用ADRC技术实现反馈控制,进一步增强系统的抗干扰能力。利用参考模型自适应参数辨识技术对转动惯量进行辨识,优化自抗扰补偿系数。以变频器结合异步电动机为控制对象,进行仿真,基于自适应参数辨识的CMAC-ADRC控制算法的干扰响应幅度是一阶优化自抗扰控制下干扰响应幅度的44.57%, 是小脑模型神经网络复合比例-微分(CMAC-PD)控制下干扰响应幅度的17.69%,干扰恢复时间是一阶优化自抗扰控制下干扰恢复时间的50%,是CMAC-PD控制下恢复时间的60%。搭建MCU-CPLD-DSP控制平台进行了实验,基于自适应参数辨识的CMAC -ADRC控制算法的超调量是一阶优化自抗扰控制的45.49%, 上升时间是一阶优化自抗扰控制的53.33%, 干扰响应幅度是一阶优化自抗扰控制干扰响应幅度的71%,干扰恢复时间是一阶优化自抗扰控制干扰恢复时间的76.47% 。
稻草、玉米芯调理牛粪堆肥成型育苗基质试验

以稻草和玉米芯为调理料,分别与主体原料牛粪按质量比1:4混合堆沤腐熟后获得牛粪稻草基质和牛粪玉米芯基质,以这2种基质为原料进行压缩成型试验,探讨了土壤添加量、原料含水率、成型压力以及成型温度等操作因素对基质块成型品质的影响及作用规律。结果表明:牛粪稻草和牛粪玉米芯2种基质块的抗跌碎能力基本持平,其中牛粪稻草基质块的容重较大,吸水性和保水能力更强;添加土壤对2种基质块的抗破碎能力均有一定的提高,但不添加土壤2基质块也具有良好的抗破碎能力,能满足育苗过程对其机械强度的要求;适宜的原料含水率、成型压力和成型温度范围为10%~15%、10~15kN和80~120℃。
弹性齿对甘蔗茎秆的动态打击力与叶鞘剥离机理研究

为研究弹性齿式剥叶元件的叶鞘剥离机理,进行了弹性齿对甘蔗茎秆的动态打击力试验。设计专用试验台固定甘蔗茎秆的两端,并在固定组件的3个方向安装单向压电型冲击力传感器,剥叶滚筒带动弹性齿在茎秆中部施加打击力,传感器测得纵向、横向和切向动态打击力并得出最大值F_(xmax)、F_(ymax)和F_(zmax)。对剥叶滚筒转速、弹性齿与甘蔗茎秆交错深度、侧偏距离和弹性齿材料等4个变量进行单因素试验。分析各因素对打击力的影响规律,得出在样机剥叶试验的最优参数组合下三向动态打击力的最大值。结合叶鞘材料力学特性和剥离准则模型,推导叶鞘的最大破坏力公式,建立叶鞘剥离的力学模型。结果表明,滚筒转速达到700 r/min、交错深度为30 mm、侧偏距离为20 mm、弹性齿材料为聚氨酯(85 HA)时,弹性齿在x和y方向最大打击力F_(xmax)、F_(ymax)分别为93.87 N和138.26 N,同时大于叶鞘在相应方向的最大破坏力76.40 N和53.53 N,实现叶鞘剥离。
Shuttleworth - Wallace模型模拟陕北枣林蒸散适用性分析

在生态脆弱的陕北黄土丘陵区,林地耗水是生态学者长期关注的热点问题,准确测算植物耗水量是环境水分研究的关键。根据陕北山地枣林的立地条件和蒸散过程特点,结合2012年的实测资料,确定了相关模型参数,实现了Shuttleworth-Wallace(SW)和Penman-Monteith(PM)模型对枣林蒸散量的模拟,并利用2013年茎流计监测的蒸腾量和水量平衡原理推求的蒸散量,对这2个模型进行了比较和检验。结果表明:就整个枣树生育期10d尺度蒸散量而言,SW模型模拟精度优于PM模型。此外,2模型精度随枣树生育期变化而变化,且萌芽展叶期精度均最低。SW模型日蒸腾量模拟精度满足要求,但易受到天气状况影响,晴天模型精度优于雨天。SW模型精度在陕北山地枣林里得到验证,是半干旱区山地枣林耗水规律研究的有效工具。
玉米定向种子带恒张力卷绕系统自适应模糊PID控制

在玉米定向种子带的卷绕过程中,种子带的张力控制影响到种子带的质量。为此依据玉米定向种子带的要求,建立恒张力卷绕系统的传递函数,利用模糊控制技术实现玉米种子带的恒张力卷绕控制,创建了模糊自适应PID控制器,利用Matlab对其进行仿真,得到了较为合理的模糊控制算法,并将模糊控制算法通过西门子S7-200型PLC为核心的硬件控制电路应用于实际的张力控制,并进行了实际的卷绕试验。试验结果表明:模糊PID控制器与传统PID控制器相比,具有更好的动态稳定性和跟踪性能,张力产生阶跃时,系统过渡时间约为2 s,超调量在1.2%内,能够较好地满足种子带的卷绕要求。
低压射流不同喷嘴参数及压力下破碎过程实验

研究了不同低压下喷头喷嘴直径和喷嘴锥角对射流破碎的影响。采用高速摄像仪对低压圆柱射流的射流核心长度和射流破碎长度进行实验,测量了不同喷嘴结构的流量、射程和末端水滴直径。结果表明:同一压力下,当喷嘴锥角不变时,随着喷嘴直径的增大,喷头流量、射程和喷头末端水滴直径都变大,射流核心长度和破碎长度均增大;当喷嘴直径不变时,随着喷嘴锥角的增大,喷头流量逐渐减小,而喷头射程呈先增大后减小趋势,喷头末端水滴直径也变大,射流核心长度逐渐减小,射流破碎长度先减小后增大。综合考虑射程和雾化效果,直径为5 mm、锥角为45°的喷嘴为最优选择。同时通过对不同Re数和We数的实验和分析,给出了适合低压喷嘴的两种射流特征长度的拟合关联式。
变量喷雾技术研究进展分析

变量喷雾是精准施药的重要方式之一。近10年来,变量喷雾在技术发展和应用方面均取得了重要进展。本文从变量喷雾的探测技术、控制技术及系统集成三方面,对现有研究成果进行综合性评述。在作物形貌和密度的探测技术上,重点讨论了超声波用于作物形貌探测的方法,给出了误差分析,比较了超声波技术和激光技术用于作物形貌探测时的特点,强调了LIDAR用于树木结构和冠层探测的优势以及提取叶面积指数表征作物密度的优势。在作物病虫草害的探测方面,总结了自组织映射(SOM)、人工神经网络(ANN)、支持向量机(SVM)等信息解析技术用于探测作物病虫草害的特点,强调病虫草害的探测应结合农作物栽培和管理特点。在变量喷雾伺服系统方面,归纳了现有变量喷头及其控制技术,强调用控制技术提升低成本器件和装备的使用性能。最后,对变量喷雾系统集成进行了总结,指出了变量喷雾技术进一步发展的方向。
拖拉机液压转向变论域模糊控制器设计与试验

2BFQ-6型油菜精量联合直播机田间自动对行作业时,东方红-LX854型拖拉机为其配套动力,实现导航功能,针对导航执行机构——电控全液压转向系统导航作业时转向控制稳定性和准确性差的问题,设计了自适应变论域模糊控制器。应用旋升优选法对模糊控制器参数仿真分析,获得了不同波形、幅值和周期激励信号下的最优参数组合,运用窗口Fourier变换和自卷积法设计了响应类型的实时识别方法,依据识别的结果和仿真寻优获得的参数优化基础模糊器规则的论域。在拖拉机电控全液压转向系统上试验结果表明:变论域模糊控制器对转向20° 的阶跃响应的调节时间为2 s,平均稳态误差为0.18°,无稳态振荡现象;跟踪正弦信号平均延时为0.3 s;与定论域模糊控制器相比获得了更好的转向性能。
双差速驱动移动机器人路径跟踪混合控制律研究

针对双差速驱动移动机器人的路径跟踪问题,建立了双输入-双输出的非线性运动学模型并进行了输入-输出线性化,分析了冗余运动约束的速度协同条件,提出了一种融合偏差智能转化评价函数法和指数稳定控制的混合控制律。评价函数法可针对不同的偏差状态智能选择合适的控制量以将其转化到指数稳定控制的适用范围,再通过指数稳定控制实现姿态角偏差和距离偏差向零的同步收敛。数字仿真和实验测试结果表明,该混合控制律可平滑转化偏差状态、同步消除位姿偏差,使移动机器人精确、稳定地跟踪直线和圆弧导引路径。
多源传感器信息融合的农用小车路径跟踪导航系统

为解决四轮独立驱动农用小车在设施农业和畜牧业的物料运输和信息采集中的导航及控制问题,构建了农用小车导航控制系统,优化配置多个传感器,提出了基于CCD图像传感器、加速度计、电子罗盘及超声波等多传感器信息融合的导航控制方法。通过CCD获取标识路径信息,通过加速度计、电子罗盘获取小车姿态信息,通过超声波传感器判断障碍物,并给出路径特征提取、识别、多源信息融合自主导航控制和超声避障等算法,实现了小车的路径跟踪的导航控制,实验结果表明构建的导航控制系统及导航控制方法正确、有效。
苹果采摘机器人夜间识别方法

提出了一种适用于苹果采摘机器人夜间识别的方法。在图像采集阶段,通过对比不同光源的照明效果,选用白炽灯作为照明光源并采用2盏白炽灯从不同角度照明的方式削弱图像中的阴影。在图像分割阶段,对比白天图像的分割方法,提出改进R-G色差分割法。此外针对夜间图像中的高亮反光区,采用二次分割的方法提取出水果表面的高亮反光区以此对分割后的图像进行修补,以得到完整的分割结果。经统计不考虑果实的遮挡和粘连,夜间苹果正确识别率达到83.7%。
动态裂缝是特低渗透油藏注水开发中出现的新的开发地质属性

基于特低渗透油田注水动态特征,提出了动态裂缝概念,探讨其成因机理及对油田开发的影响。动态裂缝是指特低渗透油藏在长期注水过程中,由于注水井近井地带憋压,当井底压力超过岩层破裂、延伸压力,岩石破裂产生的新生裂缝,或原始状态下闭合、充填的天然裂缝被激动、复活所产生的有效裂缝通道。动态裂缝受现今地应力场控制,随着注水量的增长和井底压力的升高,不断向油井方向延展,直至与油井压裂缝连通。位于JA油田同一区块内的L76-60、L88-40密闭取心井组分析表明,动态裂缝改变了特低渗透油藏水驱油渗流特征,加剧了储集层的非均质性,导致剖面动用程度降低,平面上剩余油呈连续或不连续条带状分布在裂缝两侧;动态裂缝的产生、激化延伸与注水压力、注采比以及油、水井改造措施等密切相关。基质孔渗条件可以有效形成基质驱油时,应尽可能减弱高压注水和油、水井改造规模,实现基质驱油。
四川盆地中部侏罗系大安寨段致密油富集高产控制因素

基于岩心观察、铸体薄片鉴定、储集层荧光、油气地化特征以及测试资料分析,研究四川盆地中部侏罗系自流井组大安寨段致密油富集高产控制因素。川中侏罗系大安寨段介壳灰岩、泥质介壳灰岩以及致密灰岩均含油;不仅介壳灰岩中溶蚀孔和裂缝含油,而且致密灰岩基质孔(微裂隙和晶间孔)也均含油,呈现大面积普遍含油特征,其是油气井低产周期长的主要原因。在大面积普遍含油基础上,来自上三叠统须家河组的天然气为川中低幅度无水大安寨段致密灰岩储集层中石油运聚提供了动力,驱动致密灰岩基质孔中分散原油的运移聚集,使得高气油比井分布较多的川中西部构造石油富集程度较高,而川中东部受华蓥山大断裂的影响,断裂普遍断穿大安寨段,导致储集层中的天然气沿断裂运移到大安寨段以上地层富集或者散失,储集层缺乏天然气驱动,导致其油气富集程度不如西部。
鄂尔多斯盆地长7段致密油合理开发方式探讨

鄂尔多斯盆地三叠系延长组长7致密油储集层致密,孔隙结构复杂,孔隙度小,渗透率低,储集层微裂缝发育,地层压力系数低,采用丛式井网超前注水开发单井产量低,难以实现有效动用。以鄂尔多斯盆地A井区长7致密油为例,通过物质平衡理论计算、数值模拟方法研究以及矿场实践数据分析,认为水平井体积压裂后单井产量大幅度提高,但采用直井注水、水平井采油的联合井网开发,水平井见注入水风险大,见水比例达到65%;水平井衰竭式开发地层能量下降快,前期单井产量平稳,生产12个月后单井产量递减大,4个月单井产量累计下降50.3%。由此提出了水平井体积压裂后衰竭式开采,待地层能量不足时,运用注水吞吐采油的开发方式,致密油体积压裂水平井注水吞吐第1周期单井日产油量比吞吐前增加78.3%,注水吞吐采油取得初步效果。
鄂尔多斯盆地长7湖相泥页岩孔隙演化特征

以鄂尔多斯盆地三叠系延长组长7段低熟泥页岩为研究对象,基于温压模拟与纳米CT三维表征技术,研究泥页岩孔隙随温度变化的演化特征,并探讨其主控因素。结果表明:随成熟度增高,长7段富有机质泥页岩中纳米孔隙不断增加,基于纳米CT三维模型计算的孔隙度由0.56%增大至2.06%,增大比例超过250%;孔隙演化整体呈现3段式特征:从未熟到低成熟阶段,有机质生烃作用弱,压实作用为主,孔隙度快速降低;从低成熟到成熟再到高过成熟阶段,有机质大量裂解生烃,黏土矿物转化作用强烈,孔隙度快速增长;进入高过成熟阶段,有机质生烃能力与黏土矿物转化减弱,孔隙系统基本保持稳定。明确了不同成分对泥页岩孔隙演化贡献的差异性,有机质热演化贡献最大,黏土矿物转化贡献次之,脆性矿物转化贡献最小,三者比例大致为6∶ 3∶ 1,推测泥页岩镜质体反射率大于1.2%时有机质孔隙开始大量发育。
油气勘探开发中的沉积学创新与挑战

根据沉积学研究进展及在实践中的应用成效,梳理未来油气勘探开发对沉积储集层研究的需求,并提出未来研究的重点方向和领域。近年来,中国沉积学研究取得多项重要成果:建立跨重大构造期沉积盆地岩相古地理与浅水三角洲砂体发育新模式,扩展了油气勘探领域;深水沉积砂体分布规律的新认识促使深水—超深水区与湖盆中心持续获得重大油气发现;深层—超深层储集层发育机理的新认识拓展油气勘探开发深度;富有机质页岩发育模式与非常规储集层研究新进展,促进非常规油气勘探开发取得重大突破;多尺度开发地质建模有效预测剩余油分布。沉积储集层研究的新技术与新方法为沉积学理论发展及其工业化应用提供了基础。未来沉积学研究中,应发展传统沉积学、创新细粒沉积学和非常规储集层地质学,为沉积原型盆地恢复、富有机质页岩富集区评价、有利储集层预测和有利目标区优选提供依据,推动沉积学不断创新。
猕猴桃采摘机器人末端执行器设计与试验

进行了棚架式栽培模式自然生长条件下簇生猕猴桃无损采摘机器人末端执行器的研究。基于果实与果柄的分离特性,提出面向机器人的果实采摘方法和简化几何模型,进行了果实与果柄分离试验的可行性验证;基于果实采摘方法设计了从底部接近、旋转包络分离毗邻果实并抓取、向上运动分离果实的末端执行器,并试制样机,进行了现场评价试验。结果表明,采摘模型能够实现果实与果柄的分离,末端执行器解决了毗邻果实分离问题,能够实现单个果实稳定抓取、无损采摘和采后抓持,成功率达到96.0%,平均单果耗时22 s。
构造应力-流体压力耦合作用下的裂缝发育特征——以渤海湾盆地东濮凹陷柳屯洼陷裂缝性泥页岩“油藏”为例

利用岩心观察、流体包裹体分析和盆地模拟等方法,考虑构造应力与流体压力耦合关系,对渤海湾盆地东濮凹陷柳屯洼陷沙三上亚段盐间强超压裂缝性泥页岩“油藏”中的裂缝发育特征进行了研究。结果表明:① 该油藏的裂缝以构造裂缝和水力破裂缝为主,强超压区域内裂缝产状散乱,甚至发育水力破裂水平缝;② 超压通过改变岩石的孔隙弹性响应和渗透力作用来改变地层的差异应力和主应力方向,从而影响裂缝的类型和产状;③ 构造裂缝和水力破裂缝可细分为7种应力状态类型、3期发育,其中纵张和横张裂缝主要在第1期发育,水力破裂缝主要在第2期内构造抬升前发育,构造剪裂缝主要在第2和第3期发育,构造应力和超压均强烈发育时裂缝类型和产状呈多样化。
基于改进粒子群优化模糊控制的农业车辆导航系统

以采用机器视觉导航的农业车辆为研究对象,提出了一种基于改进粒子群优化自适应模糊控制的农机导航控制方法。建立了车辆2自由度转向模型和视觉预瞄模型,对车辆横向控制进行状态描述。对粒子群算法进行了改进,提高了粒子群算法的收敛速度,降低了算法计算时间。构建了自适应模糊控制器,在模糊控制器中引入加权因子,以横向偏差和航向偏差时间误差绝对值积分(ITAE)之和作为系统目标函数,通过粒子群算法计算得到最优加权因子,进而调整控制规则实现导航车辆的自适应控制。仿真和导航试验结果表明,提出的控制方法可以迅速消除横向误差,具有超调量小、响应速度快等特点,既保留了模糊控制算法的优点,又提高了系统控制品质。在相同参数条件下,与常规模糊控制相比,改进模糊控制算法导航精度显著提高。当车速为0.8/s时,直线路径跟踪最大横向偏差不超过4.2 cm,曲线路径跟踪最大横向偏差不超过5.9 cm,能够较好地满足农业车辆导航作业要求。
四川盆地下寒武统龙王庙组储集层形成与演化

通过野外露头、岩心和薄片观察,结合测井和实验测试资料,深入研究四川盆地下寒武统龙王庙组储集层特征、形成主控因素和演化过程,预测有利储集层分布。龙王庙组储集层以残余砂屑白云岩、鲕粒白云岩和晶粒白云岩为主,储集空间主要为溶孔和溶洞,平均孔隙度为4.28%,储集层平均厚度约36 m,以裂缝-孔洞型储集层为主。储集层形成受颗粒滩、准同生溶蚀和准同生白云石化作用控制。储集层经历4个演化阶段,孔隙形成期奠定储集空间类型和物性条件,表生岩溶期进一步改善储集层的物性,热液矿物充填期孔隙度减小,埋藏溶蚀和沥青充填期使储集层进一步致密化。基于储集层主控因素,预测华蓥山和龙泉山断裂之间的古地貌高带为最有利储集层发育区,广安—南充—剑阁一带有望取得勘探突破。
C波段车载双偏振雷达Z_(DR)资料处理方法研究

本文介绍了车载双偏振雷达参数Z_(DR)的处理方法, 首先分析了信噪比SNR对Z_(DR)参数的影响, 得出信噪比SNR至少要>18 dB, Z_(DR)数据才可信; 其次分析了雷达附近的不同类型遮挡物对Z_(DR)参数的影响, 结果表明, 尖状的遮挡物容易造成Z_(DR)正的偏差, 房屋等遮挡物容易造成负偏差, 而对树林等遮挡物, 偏差的正负变化很大。随着遮挡程度的减小, Z_(DR)的变化幅度变小; 针对Z_(DR)的系统误差, 使用反射率因子结合Φ_(DP)增量可以很好的进行计算, Z_(DR)系统误差在短时间内变化不大, 但是, 随时间变化而逐渐变化, 需要进行实时订正; 最后, 使用FIR滤波方法进行K_(DP)参数计算并用于Z_(DR)衰减订正, 取得了不错的效果。针对业务应用, 给出了实时处理Z_(DR)参数的业务流程图。
基于多普勒天气雷达的两种垂直风廓线反演方法的对比分析

利用2010年阳江高精度探空仪国际比对试验中观测的探空测风资料、 CINRAD-SA型多普勒天气雷达体扫资料及基于PUP-VAD方法反演的垂直风廓线产品资料, 使用三种不同复杂程度的分层VVP方法(VVP1、 VVP2和VVP3)反演了阳江雷达站上空的垂直风廓线, 以探空测风为参考, 以平均风向、 风速均方差和相关系数作为评估因子, 将雷达站周围降水回波分布分为较均匀和不均匀两种情况, 对比分析了基于分层VVP方法和PUP-VAD方法反演的垂直风廓线。结果表明, 相比PUP-VAD方法, 分层VVP方法都能提供更实用、 质量更好的垂直风廓线, 特别是在雷达周围降水回波分布不太均匀的情况下。主要原因是在某一高度, 相比PUP-VAD方法只分析某仰角某距离圈上的径向速度资料来说, 分层VVP方法是通过对该高度层10~100 km范围内的所有有效径向速度资料进行多元线性回归来求解该高度层的平均水平风向、 风速, 受资料覆盖率的影响程度要小于PUP-VAD方法。
基于时间序列模型与残差控制图的兰州市空气质量研究

利用2003-2012年兰州市月均空气污染指数API和季节性时间序列模型SARIMA, 对数据序列进行拟合并对其变化趋势进行了分析, 研究其演变趋势并选取空气质量良好(月平均API<150)的月份(2012年6月-2013年2月), 选用时间序列模型ARIMA(1,1,1)进行拟合, 再结合残差控制图, 对2013年3月日平均API预测监控。结果表明, SARIMA(0, 1, 1)×(0, 1, 1)_(12)模型较好的拟合了近10年兰州市API的变化趋势, 兰州市的空气污染大致呈冬、 春季污染相对较重, 夏、 秋季相对较轻, 空气质量总体在逐渐好转。适合该地区短时间尺度的时间序列模型是ARIMA(1, 1, 1), 结合残差控制图对2013年3月API进行预测监控, 结果显示6, 9, 10, 11, 12和13日超出控制限, 对6日和9日提出预警。预测结果与实际结果相吻合, 证实了将时间序列模型与残差控制图结合预测监控大气污染的有效性。
中层涡旋诱生南海热带低压形成的位涡反演分析

利用NCEP 1°×1°最终分析资料FNL和位涡反演方法, 对2006年8月下旬一次中层涡旋诱发南海热带低压的形成过程进行了分析。结果表明, 在中层涡旋诱发南海热带低压形成时高层暖心结构经历了由上向下逐渐发展的过程, 而中层气旋性环流经历了由上向下快速发展的过程。高层暖心结构的向下发展主要与中低层凝结潜热加热作用和干空气从高层侵入有关, 而高层波动的影响不明显, 暖心发展到达近海面需要有底层热力异常和中低层凝结潜热加热作用的共同配合。中层气旋性环流的向下发展主要与中低层凝结潜热加热作用有关, 高层波动对中低层涡度的影响不明显, 而底层热力异常主要在900 hPa以下产生负涡度。综合分析表明, 中低层凝结潜热加热对南海热带低压的生成和发展起关键作用。
一次重庆特大暴雨过程的中尺度分析

利用NCEP格点再分析资料、 地面实况资料、 TBB资料以及雷达资料对2011年7月6-7日重庆大暴雨过程进行了分析研究。结果表明, 此次暴雨过程中切变线附近发展起来的中尺度对流系统是暴雨产生的直接原因, 且从动力、 热力、 水汽条件以及能量等方面分析表明重庆东北部已具备暴雨发生的有利条件。通过雷达产品的分析可知, 两个阶段降水的中尺度特征不同: 第一阶段降水, 径向速度场上出现逆风区, 对应逆风区的回波较强, 雨强较大, 且垂直风廓线VWP显示高空有偏西偏南的强风速带下传, 从而形成较深厚的西南气流风场; 第二阶段降水, 径向速度场上出现强度不对称的"牛眼"结构, 存在风速辐合, 同时VWP显示中低层有深厚的冷空气楔入, 使暖湿空气抬升, 降水在经过短暂的减弱后再次加强。
龙门山沿线暴雨过程的诊断分析及数值试验

利用常规气象观测资料和西南区域模式WRF_RUC产品, 对2012年8月17-18日四川盆地西部龙门山脉沿线出现的一次暴雨过程进行了诊断分析和数值试验。结果表明, 对流层中低层明显高能、 高湿, 大气层结极不稳定, 为中尺度对流系统的生成和发展提供了有利的热力不稳定条件; 对流发展与低层偏东气流密切相关, 暴雨开始前, 四川盆地内低层偏东气流增强, 使盆地西部沿山地区辐合和地形抬升作用增强, 是造成垂直上升运动强烈发展的主要动力机制; 降低高原地形高度, 暴雨区明显西移; 降低盆地内初始场温湿条件, 降水强度明显减弱; 不考虑地面热通量影响, 降水强度也将有一定减弱。
2010年新疆北部暴雪异常的环流和水汽特征分析

2010年新疆北部地区暴雪异常偏多, 降雪量和积雪深度记录突破历史极值。利用NCEP/NCAR 2.5°×2.5°再分析资料, 对北疆暴雪时空分布特征进行了分析, 并对2010年两种暴雪类型发生时的大气环流、 水汽输送特征进行了合成分析。结果表明, 北疆暴雪多发生在山区和迎风坡上, 在暴雪形成过程中地形作用不容忽视; 北疆暴雪的发生与极锋急流和副热带急流的位置、 强度密切相关, 两支急流的叠加和汇合是冷锋暴雪发生的主要大尺度环流形势, 极锋急流在暖区暴雪中占主导地位; 冷锋暴雪是由北方冷空气与西南暖湿气流汇合造成的, 而暖区暴雪是北方南下的冷空气相对更冷而形成的冷暖汇合造成的; 冷锋暴雪时地面高压呈西南-东北向, 暴雪发生在强冷锋锋区内; 暖区暴雪时地面高压呈西北-东南向, 暴雪由冷锋前暖锋引发; 新疆北部暴雪的水汽以接力的方式输送, 伊朗副热带高压的强度和位置的变化对暴雪的水汽输送起决定性作用。
青藏高原冬季风演变的新特征及其与中国西南气温的关系

利用1951-2011年NCEP/NCAR再分析资料和1960-2010年西南地区77站月平均气温数据, 定义了冬季代表月(1月)青藏高原(下称高原)季风强度和位置的新指数, 并分析了该指数与中国西南地区地面气温的关系, 结果表明:(1)代表高原冬季风的冷高压强度和位置具有明显的年际、 年代际变化, 20世纪70年代末发生了由弱到强的突变, 80年代中期则是由偏北到偏南的突变。在全球变暖的大背景下, 高原冬季风强度的振荡频率加快, 由较长的7年周期向4年周期转化; 位置指数的4年与10年周期存在明显的反相变化, 自2005年以来位置振荡周期由10年向4年转化, 南北摆动更为频繁。(2)当高原冬季风偏强时, 北方冷空气与西南暖湿空气在西南地区交汇减弱, 云量减少, 辐射增温作用使西南地区温度一致偏高, 西南地区东部低层出现异常下沉运动中心, 下沉增温作用使该地区温度偏高更明显; 当偏弱时, 则相反。(3)当高原冬季风偏北时, 北方较强冷空气南下, 南支槽加深, 西南暖湿空气与北方冷空气交汇于川滇地区, 产生异常上升运动, 云量增多, 接收的太阳辐射减少, 且冷空气活动频繁, 西南地区温度一致偏低, 上升冷却作用使西部气温偏低更明显; 当偏南时, 则相反。
五桥臂逆变器驱动的双永磁同步电机系统占空比优化调制策略

以五桥臂电压源逆变器驱动两台三相永磁同步电机控制系统为研究对象,提出一种适合该系统的占空比优化调制策略。在空间矢量脉宽调制的基础上,分析逆变器驱动信号占空比的取值范围;为满足不同情况下公共桥臂的控制要求,分别对5个桥臂的占空比进行合理优化。该策略在两电机解耦控制的同时,有效减少了两电机受零电压矢量控制的时间,扩展了系统的调速范围,从而能提高直流母线电压的利用率。仿真和实验结果验证了该调制策略的可行性和有效性。
东昆仑南缘哥日卓托地区马尔争组砂岩碎屑组成、地球化学特征与物源构造环境分析

出露于东昆仑南缘布青山构造混杂岩带内的马尔争组沉积地层,其主体为一套沉积于被动大陆边缘构造环境的大陆斜坡相深海一半深海浊积岩。利用砂岩碎屑组分统计分析及岩石地球化学特征研究,探讨物源区源岩类型及其构造环境。砂岩骨架成分统计表明马尔争组砂岩主要类型为长石岩屑砂岩且成熟度较低,砂岩碎屑骨架成分为石英、长石、岩屑,含量平均值分别为44%、21%、35%, Dickinson三角图解显示其物源类型为再旋回造山带物源区和岩浆弧物源区的混合物源。砂岩岩石地球化学特征结果显示,马尔争组砂岩样品SiO_2 =58.12% ~ 72.98%.均值67.77%,REE配分曲线总体表现为右倾,∑LREE/∑HREE =6.5 ~ 12.1,δEu = 0.63 ~0.75,Eu具弱负异常,CIA值为56说明源岩遭受初级强度风化作用,具近源沉积特征。研究结果指示马尔争组砂岩物源区构造环境为大陆岛弧,源岩性质为长英质火山岩和花岗岩类源岩且主要来源于北侧东昆仑造山带加里东期岩浆弧与变质基底,沉积盆地类型为深海一半深海盆地。它是古特提斯洋北支布青山一阿尼玛卿洋演化历史过程中一次重要的沉积响应。
关于赣中相山矿田相山“碎斑熔岩”

赣中相山矿田相山杂岩体的主体岩石——“碎斑熔岩”的成因和命名,长期看法不一,主要观点有火山喷发成因、火山溢流成因、火山侵出成因、潜火山侵入成因等,本文通过综述“碎斑熔岩”的岩石学和相带特征,结合剥蚀程度、密度垂向变化研究成果,论述了“碎斑熔岩”不是火山岩而是侵入岩的成因观点。同时,对相山是否存在潜火山岩提出了质疑,探讨了相山“碎斑熔岩”的形成深度问题。认为“碎斑熔岩”命名为碎斑花岗斑岩更符合其侵入成因特点。
基于转子齿两侧开槽的开关磁阻电机振动抑制方法研究

振动的抑制是近年来开关磁阻电机研究的热门领域。该文提出一种在转子齿两侧开槽的方法,通过改变转子齿形来改变转子表面气隙磁密的方向,可以减小气隙中的径向磁密,同时增大切向磁密,达到抑制电磁振动的目的。利用二维瞬态有限元法,验证了转子齿两侧开槽对径向力波的削弱和转矩脉动的抑制效果,研究了开槽尺寸变化对仿真结果的影响规律,并对5.5kW、1000r/min、12/8极开关磁阻电机的开槽参数进行了优化,进行了样机的试制和试验。试验结果表明:该方法对开关磁阻电机的电磁振动有较好的抑制效果,但对电机的运行效率有一定影响。
风速对复合绝缘子覆冰增长及其闪络特性的影响

风速和电场均是影响绝缘子覆冰的重要因素,在多功能人工气候室对不同风速下的复合绝缘子进行了人工雨凇带电和不带电覆冰试验研究,分析了风速和电场双重作用对冰棱生长、覆冰量、覆冰密度、厚度及闪络电压的影响。研究表明:随着覆冰期风速的增大,绝缘子的冰棱长度、倾角、伞面冰厚、覆冰密度和覆冰重量均逐渐增大,在覆冰时间相同的条件下,其闪络电压随着风速的增大而逐渐降低;电场在风速较低时对覆冰参数和闪络性能都有明显的影响,但随着风速的增大,此种影响逐渐变得不明显,在风速较大的条件下可以不考虑电场的影响。
温度对复合电压下油纸绝缘电场分布的影响

为研究温度对复合电压下油纸绝缘电场分布的影响规律,该文在实验室中开展温度及含水率对油纸绝缘的电阻率及相对介电常数影响的试验研究,在此基础上通过仿真手段分析复合电压下油纸绝缘电场分布与温度的关系特性。试验结果表明,温度对油和浸油纸板的相对介电常数影响较小,但对电阻率的影响较大;随温度的升高油和浸油纸板的电阻率都呈指数规律下降,但两者的下降速度存在较大的差异;浸油纸板和油的电阻率随含水率增加均按指数规律下降。仿真结果表明,温度升高将导致纸中电场强度下降和油中电场强度上升,且水分平衡处于暂态过程时油纸绝缘中电场强度的变化幅值比稳态时的变化幅值大得多,交流含量越低该现象越明显。分析后得出结论,油和纸相对介电常数的比值随温度变化较小,而两者电阻率的比值随温度变化大,这是导致低交流含量的复合电压下温度对油纸绝缘电场分布有较大影响的主要原因。
一种适用于新型直接交交型有源滤波器的逐次分序谐波检测算法

有源电力滤波器(active power filter,APF)是电力系统中实现谐波治理功能的一种新型变流设备。谐波检测作为APF的关键技术之一,直接决定了其整体性能。针对近来出现的一类基于直接交交变换技术的APF,提出一种新的谐波检测算法。该算法结合改进的滑窗离散傅里叶变换法以及对称分量法,实现对三相电网各次谐波的各序分量的独立的快速检测。新算法与传统方法相比具有简单快速的优势。尤其是当系统不平衡时,需要在每个谐波频率上对正序与负序分量分别检测的应用场合。此外,该算法同样可用于传统的APF中以实现快速的谐波检测。首先对新型直接交交型APF进行简要的介绍,再详细推导新的谐波检测算法的原理,并将该算法与传统算法进行比较研究。然后基于新的谐波检测算法针,对新型APF提出一整套滤波控制解决方案。最后对新的谐波检测算法进行仿真验证,并在一台3kW新型APF样机上对其进行实验验证,仿真与实验结果证明了新算法的正确性与实用性。
新能源发电系统并网逆变器的高电压穿越控制策略

电网电压的骤升会带来新能源发电系统并网逆变器(grid-connected inverter,GCI)控制裕度的下降,如若失控则会导致能量由电网倒灌进入逆变器进而引发直流侧过压或过流。为改善电网电压骤升对GCI所造成的暂态冲击,确保其安全并网运行,该文提出一种GCI高电压穿越(high voltage ride-through,HVRT)控制策略。首先分析容量限制条件下GCI的电流控制能力,讨论不同电网电压骤升幅度情况下GCI的可控区。在此基础上,设计基于电网电压和发电侧负载电流信息的直流母线电压参考值自适应调节算法,以确保电网电压骤升期间GCI的可控性。最后,结合感性无功电流控制,给出GCI的HVRT方案。仿真和实验结果验证了GCI控制能力分析的正确性和所提出控制策略的有效性。
基于混沌理论和K-means聚类的有载分接开关机械状态监测

变压器有载分接开关的可靠性对保障电力系统的安全稳定运行意义重大。考虑到有载分接开关操作过程中的振动信号与其机械性能密切相关,从振动信号的混沌动力学特性出发,通过计算嵌入维数和延迟时间,对实测到的振动信号进行了相空间重构。根据振动信号的相空间分布特性,使用K-means聚类分析方法对重构后的振动信号模式进行识别,据此对有载分接开关的机械性能进行监测。现场实测数据的计算结果表明:使用改进Wolf法计算得到的最大李雅普诺夫指数为正,进一步证实了有载分接开关切换过程中振动信号的混沌特性,基于K-means聚类分析法得到的簇中心位移矢量的变化可清晰地识别出有载分接开关的故障隐患。研究结果为从混沌动力学角度监测有载分接开关的运行状态提供了理论依据。
提高LCL型并网逆变器电流控制性能的双采样模式实时运算方法

LCL滤波器对开关谐波具有很强的抑制能力,被广泛应用于并网逆变器中。为了抑制LCL滤波器的谐振尖峰,通常采用电容电流反馈进行有源阻尼。但是采用数字控制时,反馈信号的采样和控制算法的计算会引入一拍滞后的延时,改变有源阻尼的特性,使得控制系统对电网阻抗的鲁棒性较差;同时,该延时还会降低系统的相位,严重限制并网电流环的环路增益和带宽的提高。为此,提出双采样模式的实时运算方法,完全消除了有源阻尼内环和并网电流外环的计算延时,因此可大大提高并网逆变器的系统鲁棒性和电流控制性能。同时,与传统方法相比,双采样模式实时运算方法还可延长采样时刻与开关管开关时刻之间的时间间隔,从而有效地避免了高频开关噪声对采样信号的影响,提高了逆变器的抗噪性能。以单相LCL型并网逆变器为例,进行实验验证。实验结果证明了所提出的双采样模式实时运算方法是有效的。
自适应最大相关峭度解卷积方法及其在轴承早期故障诊断中的应用

滚动轴承处于早期故障阶段时,特征信号微弱,并且受环境噪声影响严重,因此故障特征提取困难。针对这一问题,提出了基于自适应最大相关峭度解卷积的滚动轴承早期故障诊断方法。利用粒子群算法优良的寻优特性,并行搜寻最大相关峭度解卷积算法的影响参数,自适应地实现最佳的解卷积效果。故障信号通过影响参数优化的最大相关峭度解卷积算法处理后,冲击特性会得到增强,对解卷积信号做进一步包络解调分析,通过分析包络谱中幅值突出的频率成分可最终判定故障类型。仿真和实测信号分析结果表明,该方法可有效提取滚动轴承早期故障微弱特征频率信息。
混合业务公平的宽带电力线正交频分复用系统跨层资源分配

在宽带电力线正交频分复用系统通信容量资源不足、实时业务要求固定速率/比特和非实时业务要求最小速率/比特、总功率受限子载波等功率的约束下,建立满足实时业务稳定性和非实时业务公平性的多目标优化跨层资源分配模型,提出混合业务公平性与速率自适应相结合的跨层资源分配算法。在典型电力线信道环境下进行仿真和分析,结果表明提出算法性能优于对比算法且更满足多用户混合业务电力线通信资源分配的多目标优化要求。