mlsa-iai-msu-lab/ru_sci_bench_zho_cite_reranking huggingface dataset:
丹参注射液通过干扰肿瘤细胞与血小板相互作用抑制SKOV3细胞体外增殖

目的:观察丹参注射液对肿瘤细胞与血小板相互作用诱导的卵巢癌细胞增殖的抑制作用。方法:采用噻唑蓝(MTT)比色法和集落形成法,观察血小板对SKOV3体外生长的诱导作用及丹参注射液(12,24,48 g·L~(-1))的抑制作用;采用酶联免疫吸附测定法(ELISA)检测血小板-肿瘤细胞相互作用系统及血小板上清液中转化生长因子-β(1 TGF-β_1)含量,并观察丹参注射液对TGF-β_1分泌的影响;采用微量板法和ELISA观察肿瘤细胞培养上清液对血小板聚集和分泌的影响,并检测丹参注射液的抑制作用;采用蛋白免疫印迹法(Western blot)观察丹参注射液对血小板核转录因子-κB(NF-κB)信号转导通路的影响及单独用丹参注射液的影响。结果:与空白组比较,血小板诱导组吸光度A570显著升高(P<0.01);血小板+丹参注射液组A570则较血小板诱导组显著降低(P<0.01),且与丹参注射液组比较,经血小板诱导的同剂量丹参注射液组细胞增殖抑制率更显著(P<0.01)。与空白组比较,血小板诱导组集落数明显增加(P<0.05);血小板+丹参注射液的集落数则明显低于血小板诱导组(P<0.05,P<0.01)。与空白组比较,血小板诱导组上清液中TGF-β_1含量显著升高(P<0.01);血小板+丹参注射液组TGF-β_1含量显著降低(P<0.01);与丹参注射液(24 g·L~(-1))组比较,经血小板诱导的同剂量丹参注射液组抑制率更高(P<0.01)。与空白组比较,经丹参注射液处理的血小板上清中TGF-β_1明显减少(P<0.05,P<0.01);经丹参注射液处理的SKOV3上清中TGF-β_1的含量差异无统计学意义。与空白组比较,SKOV3细胞上清液诱导组的血小板聚集、血栓素A_2(TXB_2)和5-羟色胺(5-HT)分泌显著升高(P<0.01),细胞上清液诱导+丹参注射液组上述指标均显著降低(P<0.01),且与丹参注射液(24 g·L~(-1))组比较,经细胞上清液诱导的同剂量丹参注射液组抑制率更高(P<0.01)。与空白组比较,血小板诱导组的磷酸化TGF-β激活激酶1(p-TAK1), p-NF-κB表达显著升高,p-NF-κB抑制蛋白(p-IκB)表达显著降低(P<0.01);血小板+丹参注射液组p-TAK1,p-NF-κB表达均显著降低,p-IκB表达显著升高(P<0.01)。结论:丹参注射液可通过抑制血小板与肿瘤细胞相互作用从而对SKOV3细胞增殖产生的影响,其作用机制可能与抑制血小板分泌TGF-β_1有关。
黄韧带肥厚动物模型研究进展

黄韧带肥厚是一种多发的脊椎退变疾病,对其发病机制的深入研究需要一种标准且可靠的动物模型,并可作为检验新疗法的实验载体。因此,国内外学者根据黄韧带肥厚的客观规律建立了多种动物模型。本文结合自己的实验结果归纳了这些动物模型的制作方法。
方剂反证在构建病证结合动物模型中的作用——以逍遥散反证抑郁症肝郁脾虚证为例

目的:通过方剂反证寻找病证结合动物模型的证候稳定时间窗,并验证证候的稳定可靠性。方法:采用慢性不可预知温和应激(CUMS)法并通过体质量测量、糖水消耗实验、行为学实验、脑组织5-羟色胺(5-HT)检测建立大鼠抑郁症模型,通过人类临床症状等效转化为大鼠宏观表征等方法来进行大鼠的肝郁脾虚证的证候判别,基于宏观表征动态采集量表用逍遥散反证抑郁症肝郁脾虚证病证结合动物模型的稳定可靠性。结果:大鼠16周龄时,CUMS组(应激8周)大鼠糖水消耗量、旷场实验穿格次数和活动总距离均明显低于正常组(P<0.05);免疫组化结果显示,CUMS组大鼠脑组织海马CA2区5-HT含量也明显低于正常组(P<0.05),说明抑郁症疾病的模型制作成功。CUMS组大鼠肝郁脾虚证出现于14周龄(应激后6周),16周龄(应激后8周)时数量达到最大值占比约70%,往后数量逐渐下降。方剂反证CUMS组14,16,18,20,22周龄大鼠证候积分分别减少66.6%,70.7%,54.8%,50.4%,44.8%,证候疗效分别为有效、显效、有效、有效、有效。结论:CUMS组大鼠14~16周龄即CUMS 6~8周是抑郁症肝郁脾虚证稳定可靠的时间窗。
不同密度布氏田鼠对内蒙古典型草原菌根真菌群落的影响

布氏田鼠是内蒙古典型草原的主要啮齿类动物,其活动既可以改变植物群落组成和多样性,又可以改变土壤理化性质,进而潜在影响与绝大多数草原植物共生的重要土壤微生物-丛枝菌根真菌(AMF),但目前关于啮齿动物活动对AMF群落组成和多样性影响的研究鲜有报道。基于此,依托内蒙古自治区锡林浩特市毛登牧场的大型野外布氏田鼠围栏实验平台,选择其中3个田鼠密度处理(低、中、高密度,对应的初始投放布氏田鼠数量分别为12、 24和48只·样地~(-1)),利用Illumina Miseq测序技术分析不同密度布氏田鼠处理对AMF群落的影响,采用标准网格交叉法测定根系侵染率和土壤菌丝密度,探究布氏田鼠活动对典型草原AMF群落的影响机制和作用途径。主要结果表明:1)在土壤样品中共鉴定到6科9属的AMF,其中优势属为球囊霉属(Glomus);2)高密度布氏田鼠处理显著降低了植物生物量、植被盖度、群落丰富度和多样性,显著降低土壤水分、pH,显著增加土壤硝态氮含量;显著降低AMF侵染率、菌丝密度、丰富度和多样性;3)相关性分析表明,菌丝密度与植物丰富度、多样性指数、土壤pH和含水量显著正相关,与硝态氮含量显著负相关;侵染率与植物多样性指数、土壤pH和含水量显著正相关;AMF多样性指数与土壤pH和含水量显著正相关,不同操作分类单元(OTU)丰富度与植物多样性指数和pH显著正相关;4) NMDS和PerMANOVA分析显示AMF群落结构在低密度和高密度处理间差异显著,其中土壤NO_3~-和pH是影响AMF群落组成的主要因子。因此,布氏田鼠密度过高会导致植物群落生物量、多样性以及土壤养分含量下降,同时两者的改变导致了AMF群落多样性显著降低,可能会加速典型草原的退化。
生物炭与秸秆还田对风沙土壤-微生物-胞外酶化学计量特征的影响

以宁夏贺兰山东路风沙土壤为研究对象,分析等碳量秸秆、生物炭还田后土壤、微生物、胞外酶及其化学计量特征,为农田养分调控和土壤可持续利用提供科学依据。结果表明,随着秸秆和生物炭还田量的增加土壤有机碳(C)、全磷(P)、速效氮(AN)、速效磷(AP)浓度显著增加,且生物炭还田优于等碳量秸秆处理。而秸秆与生物炭还田对土壤全氮(N)浓度影响不显著。土壤C/N、C/P、N/P、AN/AP变化范围在10.1~10.9、7.4~8.2、0.7、2.7~ 3.4。且N/P、AN/AP随秸秆还田量的增加显著增加,随生物炭还田量的增加显著降低。生物炭还田后土壤微生物生物量碳(MBC)、微生物生物量氮(MBN)、微生物生物量磷(MBP)含量显著高于等碳量秸秆还田。而秸秆还田后土壤微生物与胞外酶化学计量比均显著高于等碳量生物炭还田。相关性分析表明,秸秆还田后土壤AN与碱性磷酸酶(AKP)极显著负相关,与β-葡糖苷酶(BG)、亮氨酸氨基肽酶(LAP)、β-乙酰葡糖胺糖苷酶(NAG)、MBC、(BG+CBH)/AKP、(NAG+LAP)/AKP、MBN/MBP极显著正相关。生物炭还田后土壤AP与BG、α-纤维素酶(CBH)、LAP、NAG、MBC、MBN、(BG+CBH)/AKP极显著正相关,与MNC/MBN极显著负相关。综上,生物炭还田有利于提高土壤养分浓度和微生物量,而秸秆还田更有利于维持土壤养分平衡。
冷季型绿肥对锥栗园土壤生化性质及微生物群落的影响

为评价锥栗园生草法相比传统清耕法和施用化学除草剂法,果园土壤质量的绿肥恢复效益,本研究以福建典型的红壤丘陵山区锥栗园为研究对象,采用随机区组设计,将供试样地均分为面积0.3~0.5 hm~2的若干试验小区,全园清除自然杂草后,设置撒播鼠茅草(Mode1)、黑麦草(Mode2)、光叶紫花苕(Mode3)3种生草处理,并以施用草甘膦(CK1)和清耕(CK2)处理为对照,每种处理3个重复,2年后,分析3种冷季型绿肥、清耕及施用草甘膦对锥栗园土壤理化性质、酶活性、微生物群落等指标的影响。结果表明:1)相较于清耕处理和喷施草甘膦处理,3种生草处理土壤碱解氮、有效磷、速效钾含量有明显提升,其中鼠茅草处理最高,分别为74.14、156.87和234.76 mg·kg~(-1);黑麦草处理土壤孔隙度最高,为56.03%;鼠茅草和黑麦草处理土壤蔗糖酶活性提升明显,分别为32.29和26.87 U· g~(-1)。 2)5种处理土壤共有优势细菌类群主要为放线菌门、变形菌门、绿弯菌门和酸杆菌门,相对丰度分别为24.9%~ 28.9%、20.9%~28.8%、13.7%~18.6%和10.8%~12.9%,共有优势真菌类群主要为子囊菌门和担子菌门,相对丰度分别为37.4%~73.7%和15.3%~54.4%。3)相较于清耕处理,3种生草处理细菌群落Chao1指数和Shannon指数均有所提升,真菌群落有所下降。4)相较于清耕处理和喷施草甘膦处理,3种生草处理土壤变形菌门、拟杆菌门和厚壁菌门细菌相对丰度均有所下降,绿弯菌门和浮酶菌门细菌则有所增加,生草促使锥栗园土壤细菌群落由快速生长型向缓慢生长型转变。5)5种处理细菌群落和真菌群落非计量多维尺度转换排序(NMDS)表明,土壤真菌群落分异程度高于细菌群落。6)相关分析(CA)和冗余分析(RDA)表明,生草处理通过改变土壤蔗糖酶、过氧化氢酶活性和碱解氮含量,喷施草甘膦处理通过改变土壤碳氮比,清耕处理通过限制土壤自然含水率改变真菌相关优势类群。综上,锥栗园短期人工生草对土壤理化性质和酶活性有一定程度的改善作用,生草处理与清耕处理和喷施草甘膦处理均会形成特异土壤真菌群落。
基于高频相移PQ-Sensor血凝传感仪的研究

快速、定量和准确的凝血检测在一系列疾病防控中尤为重要,先进的血凝检测仪器对促进血凝检测技术的发展有着重要意义。本文开发了一种基于粘度传感的高频相移PQ-Sensor血凝传感仪,该仪器利用固定频率及被动激励相位测量的原理,采用基频100 MHz镀铝压电石英晶体研制而成,用于监测人体凝血功能。血液凝固过程中,由于纤维蛋白原的降解凝聚引起了血液粘度变化,该仪器响应信号呈阶梯状降低,展现了良好的传感性能。使用该仪器与Sysmex凝血分析仪分别监测了静脉血浆纤维蛋白原的含量,结果显示两组数据相关性一致( R~2>0.954),同时表明该仪器具有检测限低、测量精度高、灵敏度好的优势,在临床和个人凝血功能监测中具有广阔的应用前景。
红外双幅度脉冲间隔调制通信系统传感器稳定性控制模型

传统脉冲系统传感器稳定性控制模型忽略了对脉冲控制器驱动全域总线的设计,导致无法实现脉冲信号的全域连通,因此传统控制方法存在较大偏差。为此,构建新的红外双幅度脉冲间隔调制通信系统有限时间传感器稳定性控制模型。采集脉冲同态数据,完成脉冲资源文件信息的重新配置。设计脉冲控制器驱动全域总线,重组数据传输结构。应用脉冲内部领域微控制器,将脉冲信号转换为数字信号,连通脉冲全域总线完成全区域脉冲连通。组合和划分区域内脉冲能量簇,依靠各层级的驱动节点实现逐级控制,实现整体性传感器稳定性控制。实验所得数据表明:所设计的传感器稳定性控制模型的脉冲发条高频和红外低频脉冲控制偏差较小,与传统模型相比具有明显应用优势。
扭转角和晶向对含微缺陷纳米镍双晶断裂的影响

采用分子动力学方法研究了单轴拉伸载荷下扭转晶界(Twist boundary,TB)扭转角和晶向对含微缺陷的纳米镍双晶断裂的影响机理。结果表明:扭转角和晶向决定了扭转晶界处失配位错密度大小,影响位错的形核与发射。随着扭转角的增加,晶界处位错形核与发射增多,裂纹扩展加快,孔洞变形变小,镍双晶断裂从0°时由孔洞导致变为45°时由裂纹扩展导致。对含有不同晶向扭转晶界的镍双晶,(110)扭转晶界镍双晶相比于(010)和(111)扭转晶界镍双晶具有更大的裂纹扩展速率,塑形变形的集中也让孔洞长大不明显,并在应变达到0.3之前就已经完全断裂。而(110)与(111)扭转晶界镍双晶裂纹扩展较难,孔洞长大明显,并在应变达到0.3时也未发生完全断裂,因此拥有更好的延展性。
基于聚丙烯的介电复合材料研究进展与挑战

介电电容器因具有功率密度高、充放电速度快和循环寿命长等优点,在脉冲功率武器装备、输变电工程和5G通讯等方面具有广阔的应用前景。聚丙烯(PP)具有高抗击穿强度、低介电损耗和良好的可加工性,是目前商业应用最广泛的介电材料之一,但其介电常数低,储能密度难以提高,很大程度上限制其应用。基于PP的复合或者改性可以有效提高其储能密度,因而成为当前的研究热点。本文综述近年来介电复合材料的分类和存在的问题,将填料/聚合物复合材料和全有机复合材料两种合成策略与PP的储能性能提升联系起来,从无机陶瓷填料/PP、导电填料/PP、核-壳结构填料/PP、三元复合材料、交联、共混、多层结构设计等方面重点讨论PP基介电复合材料的研究进展。最后总结开发高性能PP基介电复合材料面临的挑战,对未来研究进行展望。
耦合电感式开关准Z源双向直流变换器

针对电动汽车的多源系统应用背景,本文提出一种应用于超级电容的耦合电感式开关准Z源双向直流变换器。在传统的开关准Z源拓扑基础上,通过将开关准Z源网络中的电感进行耦合,从而减小所需的总电感量与磁芯体积,进一步提高变换器的功率密度。本文对电感耦合后的开关准Z源变换器进行了运行原理及稳态分析,对所提电感耦合方案进行了理论分析与参数设计,并与分离式电感进行了比较,最后通过样机实验验证了理论分析的正确性。
高压直流输电送端水电站孤网频率稳定性

为分析高压直流输电送端的带调压室水电站的孤网频率稳定性,本文采用了系统理论分析和时域数值模拟相结合的方法,利用系统的传递函数和霍尔维兹判据,得到了系统在不同特征参数下的稳定域。本文着重分析了水电站水力-机械子系统的影响机制,包括调速器参数和调压室相关特征参数等。研究结果表明,本文得到的稳定域与时域数值模拟结果一致,水电站的水力不稳定性将引发系统超低频振荡,不利于高压直流输电送端的频率稳定性。因此,对于高压直流输电送端的稳定性评估及改善,建议不仅应考虑电气侧的因素,还应考虑水力-机械子系统的因素。
一种IPMSM无位置传感器系统设计的新方法

针对内置式永磁同步电机IPMSM(interior permanent-magnet synchronous motor),本文给出一种新的无位置传感器系统设计方案。由转子永磁磁链角的估计值和同步坐标系下定子磁链的代数模型得到定子磁链的估计值,经旋转变换后与静止坐标系下由定子电压、电流积分模型得到的定子磁链进行比较形成反馈闭环来抑制积分漂移,并利用两者的叉积经锁相环得到IPMSM转子转速和位置的估计值。与已有的EEMF状态观测器方法相比较,本文所提方法简单且有更好的动态和静态估计性能。最后通过仿真和实验验证了所提算法的可行性和有效性,试验中为提高系统在低速下的性能,对逆变器的非线性进行了补偿。
提高系统暂态稳定性的风电直流协调控制策略

风电规模的扩大和直流线路的增多,风火打捆交直流混联系统的暂态稳定性受到关注。本文从风火打捆交直流混联系统的实际网络拓扑结构出发,通过对节点导纳矩阵的收缩变换获取风电和直流输电功率外特性与系统等值机械功率间的关联关系,在此基础上基于扩展等面积定则,确定出DFIG和VSC-HVDC接入网络拓扑位置和输出特性对风火打捆交直流混联系统的暂态稳定的影响规律。进一步利用DFIG和VSC-HVDC对功率的可控性提出一种协调阻尼控制策略,利用风电和直流本身的灵活调节能力实时调节功率输出,促进系统快速恢复稳定。仿真结果表明,所提控制策略使得系统功角摆幅更小,恢复更快,在不添加额外硬件设备的情况下,有效提升了系统的暂态稳定性。
综合高低频段分量的谐振接地系统故障选线

针对谐振接地系统单相接地故障特征提取困难、故障识别率低的问题,提出一种基于参数优化变分模态分解VMD(variational modal decomposition)的选线方法。首先,利用果蝇优化算法对变分模态分解的影响参数组合进行迭代寻优,以获取最佳分解层数K及惩罚因子α,通过优化后的变分模态分解将各馈线零序电流分解为若干个反映信号局部特性的本征模态函数。其次,通过希尔伯特(Hilbert)边际谱能量熵反映各馈线零序电流低频段衰减直流分量的含量差异度,利用曲线斜率反映各馈线高频段暂态电容分量与母线零序电压导数的线性关系,构成综合高、低频段故障特征的双重选线判据。大量Matlab/Simulink仿真结果验证了该方法在不同故障情况下选线的准确性。
GC-MS测定人乳及动物乳中支链脂肪酸组成

支链脂肪酸(BCFA)是乳中微量但对婴幼儿的生长发育具有重要意义的生物活性成分。利用GC-MS对人乳和4种动物乳(牛乳、羊乳、牦牛乳、骆驼乳)中BCFA种类及含量进行测定。结果表明:5种乳中共有64种脂肪酸,其中含15种BCFA,17种饱和脂肪酸(SFA),18种单不饱和脂肪酸(MUFA)和14种多不饱和脂肪酸(PUFA);BCFA含量呈现出很大的物种间差异,动物乳中的支链脂肪酸含量显著高于人乳(p<0.001),牛乳、牦牛乳、羊乳、骆驼乳和人乳中BCFA多为异构(iso)和反异构(anteiso)BCFA,含量分别为2.82%、4.90%、3.35%、8.00%和0.28%;人乳中BCFA受孕龄影响显著(p<0.01),足月儿乳母的母乳中含有丰富的BCFA。
基于改进蝠鲼觅食优化SVM的配电网拓扑辨识

针对配电网的拓扑结构变化频繁的问题,提出了一种基于改进蝠鲼觅食优化支持向量机的配电网拓扑辨识方法。考虑到量测数据缺失的问题,提出了基于电压方差K近邻的缺失数据填补方法。利用改进蝠鲼觅食算法同时进行特征选择和支持向量机参数的优化,筛选出对配电网拓扑辨识最有效的部分电压幅值量测。所提方法仅需一个时间断面的部分电压幅值量测数据,且能处理不同类型的分布式电源,适用于量测不足的区县农村配电网,计算速度可满足在线应用需求。通过IEEE 33节点配电网和PG&E 69节点配电网验证了所提方法的有效性。
“沼改厕”推广模式的实现及其在四川省的应用

农村户用沼气池是国家战略性惠农措施,中国政府为促进农村沼气工程建设投入了大量财力物力。近年来,因劳动力转移、农业产业结构调整等多种原因造成大量沼气池闲置弃用,极大地浪费了国家和人民的财产。如何提高农村户用沼气池利用率,改善农村生产生活环境是当前乡村振兴面临的一大难题。该研究从“沼改厕”的现实背景、发展现状和技术模式入手,通过“推广模式、推广方法、效益分析和管护机制”四个层面对四川省“沼改厕”典型地区进行案例分析,并深入讨论了“沼改厕”模式的推广应注意的问题,为农村“厕所革命”提供互补的改厕方式,也为“沼改厕”推广模式提供理论支撑。
采用注意力机制与改进YOLOv5的水下珍品检测

海胆、海参、扇贝等水下珍品在渔业中具有重要意义和价值,最近,利用机器人捕捞水下珍品成为发展趋势。为了探测水下珍品的数量及分布情况,使水下机器人获得更加可靠的数据,该研究提出基于注意力机制与改进YOLOv5的水下珍品检测方法。首先,使用K-means匹配新的锚点坐标,增加多个检测尺度提升检测精度;其次,将注意力机制模块融入特征提取网络Darknet-53中获得重要特征;然后,利用Ghost模块的轻量化技术优势,引入由Ghost模块构成的Ghost-BottleNeck代替YOLOv5中的BottleNeck模块,大幅度降低网络模型的参数与计算量;最后,将IOU_nms修改为DIOU_nms以优化损失函数。采用基于实际水下环境建立的数据集,样本数量为781幅图像,按照9∶1的比例随机划分训练与测试集,对改进的网络进行验证。结果表明,该研究算法可获得95.67%平均准确率,相比YOLOv5算法可提升5.49个百分点,试验效果良好,研究结果可以为水下珍品的检测捕捉提供更加准确快捷的方法。
基于声振信号对称极坐标图像的苹果霉心病早期检测

为实现苹果早期霉心病较高精度的检测,该研究采用对称极坐标法(Symmetrized Dot Pattern,SDP)将苹果声振信号变换为雪花图,然后采用AlexNet、VGG16和ResNet50卷积神经网络以迁移学习方式深度挖掘SDP雪花图像的特征信息,将其输入到支持向量机(Support Vector Machine,SVM)分类器,对霉心程度≤7%的苹果进行检测。研究结果表明,当时间间隔系数为25和角度放大因子为50°时,健康果与早期霉心果声振信号的SDP图形状特征差异最大,在此条件下获取的SDP图经卷积神经网络AlexNet、VGG16和ResNet50提取特征并构建了不同核函数的SVM霉心果检测模型,在各类SVM模型中,ResNet50-SVM-gaus(高斯核)模型用相对较少的训练时间和参数量可取得训练集霉心果较高分类准确率,经超参数优化训练该模型对健康果和早期霉心果测试集不平衡样本(10∶1)的总体分类准确率达到96.97%,平均查准率、平均查全率、平均加权调和均值、Kappa系数和马修斯相关系数值分别为80.19%、90.36%、86.21%, 82.54%和82.68%,该模型不仅对多数类的健康果保持较高分类准确率,而且对少数类的早期霉心果也具有较高判别能力。研究结果为声振法应用于果蔬内部病害的早期在线检测系统研发提供了技术支撑。
人地协调视角下农村居民点利用质量评价与提升策略

农村居民点高质量利用是乡村振兴的一种具体表现,综合开展农村居民点质量评价、全面改善质量障碍要素是科学编制村庄规划和优化农村要素配置的基础。该研究以北京市平谷区为例,从土地集约利用和人居环境品质相互协调的视角界定农村居民点利用质量内涵并构建评价体系,综合运用熵权-TOPSIS法、变异系数修正的弹性系数法和障碍度诊断模型,对农村居民点利用质量进行评价并提出相应的提升策略。结果表明:1)平谷区农村居民点土地集约利用水平中等偏高,人居环境品质和农村居民点利用综合质量则中等偏低。2)平谷区农村居民点类型表现为中等质量主导、高质量次之、低质量偏少,对应着从脱钩F弱型、脱钩T弱型、正向挂钩F强型、负向挂钩F弱型、正向挂钩T强型、负向挂钩T弱型、正向挂钩T-F同强型、负向挂钩T-F同弱型的村庄数量依次降低。3)平谷区农村居民点高质量利用的障碍要素主要体现在规模强度、空间布局、生活环境和生产环境4个维度,从高质量到低质量利用类型,障碍因素数量增多、作用程度逐渐增大。4)平谷区应充分发挥生态环境优势,在“整体化、集约化、人本化和善治化”战略导向下,按照“高质量利用类适当优化、中等质量利用类同步调控、低质量利用类系统整治”策略,分类有序地推进农村居民点质量提升。
改进Mask R-CNN的温室环境下不同成熟度番茄果实分割方法

基于深度神经网络的果实识别和分割是采摘机器人作业成功的关键步骤,但由于网络参数多、计算量大,导致训练时间长,当模型部署到采摘机器人上则存在运行速度慢,识别精度低等问题。针对这些问题,该研究提出了一种改进Mask R-CNN的温室环境下不同成熟度番茄果实分割方法,采用跨阶段局部网络(Cross Stage Partial Network,CSPNet)与Mask R-CNN网络中的残差网络(Residual Network,ResNet)进行融合,通过跨阶段拆分与级联策略,减少反向传播过程中重复的特征信息,降低网络计算量的同时提高准确率。在番茄果实测试集上进行试验,结果表明以层数为50的跨阶段局部残差网络(Cross Stage Partial ResNet50,CSP-ResNet50)为主干的改进Mask R-CNN模型对绿熟期、半熟期、成熟期番茄果实分割的平均精度均值为95.45%,F1分数为91.2%,单张图像分割时间为0.658 s。该方法相比金字塔场景解析网络(Pyramid Scene Parsing Network,PSPNet)、DeepLab v3+模型和以ResNet50为主干的Mask R-CNN模型平均精度均值分别提高了16.44、14.95和2.29个百分点,相比以ResNet50为主干的Mask R-CNN模型分割时间减少了1.98%。最后将以CSP- ResNet50为主干的改进Mask R-CNN模型部署到采摘机器人上,在大型玻璃温室中开展不同成熟度番茄果实识别试验,该模型识别正确率达到90%。该研究在温室环境下对不同成熟度番茄果实具有较好的识别性能,可为番茄采摘机器人精准作业提供依据。
基于RGB-D信息融合和目标检测的番茄串采摘点识别定位方法

采摘点的识别与定位是智能采摘的关键技术,也是实现高效、适时、无损采摘的重要保证。针对复杂背景下番茄串采摘点识别定位问题,提出基于RGB-D信息融合和目标检测的番茄串采摘点识别定位方法。通过YOLOv4目标检测算法和番茄串与对应果梗的连通关系,快速识别番茄串和可采摘果梗的感兴趣区域(Region of Interest,ROI);融合RGB-D图像中的深度信息和颜色特征识别采摘点,通过深度分割算法、形态学操作、K-means聚类算法和细化算法提取果梗图像,得到采摘点的图像坐标;匹配果梗深度图和彩色图信息,得到采摘点在相机坐标系下的精确坐标;引导机器人完成采摘任务。研究和大量现场试验结果表明,该方法可在复杂近色背景下,实现番茄串采摘点识别定位,单帧图像平均识别时间为54 ms,采摘点识别成功率为93.83%,采摘点深度误差±3 mm,满足自动采摘实时性要求。
基于改进DenseNet的田间杂草识别

精确、快速地获取作物和杂草的类别信息是实现自动化除草作业的重要前提。为解决复杂环境下农作物田间杂草种类的高效准确识别问题,该研究提出一种基于改进DenseNet的杂草识别模型。首先,在DenseNet-121网络的基础上,通过在每个卷积层后引入高效通道注意力(Efficient Channel Attention,ECA)机制,增加重要特征的权重,强化杂草特征并抑制背景特征;其次,通过DropBlock正则化随机隐藏杂草图像部分特征块,以提升模型的泛化能力,增强模型识别不同类型杂草的适应性;最后,以自然环境下玉米幼苗和6类伴生杂草作为样本,在相同试验条件下与VggNet-16、 ResNet-50和未改进的DenseNet-121模型进行对比试验。结果表明,改进的DenseNet模型性能最优,模型大小为26.55 MB,单张图像耗时0.23 s,平均识别准确率达到98.63%,较改进前模型的平均识别准确率提高了2.09个百分点,且综合性能高于VggNet-16、ResNet-50模型;同时,通过采用梯度加权类激活映射图(Gradient-weighted Class Activation Mapping, Grad-CAM)可视化热度图方法分析,得出改进前后模型的类别判断概率分别为0.68和0.99,本文模型明显高于未改进模型,进一步验证了改进模型的有效性。该模型能够很好地解决复杂环境下农作物和杂草的种类精准识别问题,为智能除草机器人开发奠定了坚实的技术基础。
不确定条件下考虑水循环过程的灌区多水源高效配置

灌区多水源配置涉及“大气水-地表水-土壤水-地下水”水循环过程,水文要素的变化增加了灌区多水源配置的复杂性,如何在不确定性条件下考虑农田水循环过程,将有限的不同来源的水量高效的分配到作物不同生育阶段,对促进灌区精准灌溉具有重要意义。基于此,该研究在径流与降水联合不确定性条件下,建立基于水循环过程的灌区多水源高效配置多目标模型,该模型耦合了Jensen模型与水短缺足迹模型,以实现节水增效的目的,并获得灌区高效配水方案对径流-降水联合不确定性的响应特征。结果表明:在不同径流与降水的组合情景下,基于各情景配水方案及发生概率,灌区主要生育期的综合配水量为2 241万m~3,地表水与地下水的分配比例为6.5∶1,田间实际配水量占灌区可分配水量的95%;经济效益与田间配水量呈正相关关系,而水短缺足迹与田间配水量呈负相关,所构建的模型权衡了灌区经济效益、产量、蓝水利用量多个相互矛盾目标,与实际情况相比,灌区水分生产力可提高11%;不同情景下各生育阶段需要灌溉的程度不同,拔节期对缺水的敏感性最强,且水量分配变幅较大;分蘖期、拔节期和乳熟期采用以地表水灌溉为主,而抽穗期采用以地下水灌溉为主的方式可促进灌区节水增效;多水源配置方案使灌区灌溉的有效性在各情景下均呈现良好状态,可靠性在良好和中等水平之间,而灌区在灌溉的充分性方面有很大提升潜力。构建的模型能够反映水文要素的动态变化对灌区多水源配置的影响,明晰渠首引水与田间多水源配水的相互关系,并提出效益与用水效率同步提升的多水源配置方案,为灌区农业水资源的高效利用提供决策支持。
定甩刀防缠式香蕉秸秆粉碎还田机设计与试验

针对香蕉秸秆粉碎机具缠绕造成秸秆粉碎率不达标等问题,该研究设计了一种定甩刀防缠式香蕉秸秆粉碎还田机。在粉碎过程中,粉碎定刀与高速运转中的Y型甩刀对香蕉秸秆形成三点支撑,进而实现秸秆粉碎与避免秸秆缠绕。其中,Y型甩刀由2个L型刀片组合的Y型粉碎刀与甩刀构成。确定了各关键部件的结构参数、动定刀排列组合方式及香蕉秸秆粉碎过程受力分析,明确了影响粉碎效果的主要因素为机具前进速度、粉碎刀辊转速以及Y型甩刀折弯角。以前进速度、刀辊转速和甩刀折弯角为试验因素,以香蕉秸秆粉碎合格率和抛撒不均匀度为评价指标,进行三水平三因素正交田间试验,确定优化参数组合为前进速度1.85 m/s,刀辊转速1 500 r/min,Y型甩刀片折弯角140°,此时香蕉秸秆粉碎合格率为95.1%,抛撒不均匀度为14.6%,满足香蕉秸秆粉碎作业性能要求。与已有秸秆粉碎机进行性能对比试验,结果表明,该研究研制的定甩刀防缠式香蕉秸秆粉碎还田机秸秆粉碎合格率提高了1.7个百分点,防缠性能更优。该机具的研制对解决蕉区秸秆粉碎还田关键技术问题具有重要意义和应用价值。
高光谱图像结合特征变量筛选定量检测羊肉中狐狸肉掺假

为了探讨快速无损检测羊肉糜中狐狸肉掺假含量的可行性,该研究利用高光谱技术结合特征变量筛选方法开展了其定量检测研究。利用遗传算法、竞争性自适应重加权算法和二维相关光谱分析(Two-Dimensional Correlation Spectroscopy,2D-COS)3种方法分别对代表性样品全部846个波长进行特征波长筛选,得到207、34和14个特征波长;基于全部波长和特征波长建立羊肉糜中狐狸肉掺假含量的偏最小二乘回归(Partial Least Squares Regression,PLSR)和支持向量回归(Support Vector Regression,SVR)模型并进行比较。研究结果表明,基于全部波长和特征波长建立的SVR模型性能均优于PLSR模型。其中,利用2D-COS方法提取的14个特征波长建立的SVR模型(即2D-COS-SVR模型)性能最优,其预测集决定系数和均方根误差分别为0.928和3.00%,相对分析误差为4.85,表明高光谱结合2D-COS-SVR模型可以有效实现羊肉糜中狐狸肉掺假的定量检测。该研究结果为开发低成本肉类掺假检测系统提供技术支持和参考依据。
冻胀反力系数在渠道衬砌冻胀弹性地基梁模型中的应用

为了探究渠道基土在冻胀过程中的非线性变形特性对渠道衬砌冻胀的影响,基于冻土三轴试验结果,建立考虑围压和温度的邓肯-张本构模型,参考室内三轴试验测定基床系数方法,应用数值模拟法建立冻胀反力系数随被约束冻胀量变化的计算式,并基于有限差分法离散弹性地基梁平衡微分方程。模型考虑衬砌不同点因被约束冻胀量不同引起冻胀反力系数不同的取值问题,克服以往模型中冻胀反力系数取常量的不足。应用解析解验证模型的合理性,探究冻胀反力系数分别为变量与常量时在梯形渠道衬砌冻胀力学响应计算结果上的差异。结果表明,对于边坡和渠底衬砌板,常量冻胀反力系数计算出的最大冻胀反力是变量的1.43倍,计算出的弯矩最大值平均是变量的1.12倍。因此在采用弹性地基梁理论分析渠道衬砌冻胀问题时,若冻胀反力系数采用常量,不考虑冻土的非线性变形,会使得计算结果偏大。研究结果可为大型梯形渠道衬砌抗冻胀设计提供参考。
智慧农业水田作物网络化精准灌溉系统设计

传统水田粗放型灌溉不仅对作物生长带来不利影响,而且不能够充分利用自然降水,在很大程度上造成了水资源的浪费。该研究设计了基于智慧农业技术的网络化水田作物精准灌溉系统。建立了通信节点最优部署模型、作物耗水预测模型、降水预测模型、最优化灌溉决策模型以及基于模糊控制理论的精准灌溉决策系统;提出了基于维诺图改进的飞蛾扑火优化算法(Voronoi Moth Flame Optimization,VI-MFO)的灌溉网络通信节点优化部署方法,以提升灌溉网络通信效率并降低通信能耗;最后,将水田状态信息及气象参数作为精准灌溉决策系统输入,经过系统决策,自适应控制水田灌溉设备进行精准灌溉。对江苏地区水稻田进行仿真,结果表明,所提出的智能灌溉系统与传统非智能决策系统相比,灌溉设备动作频次降低26.67%,灌溉量减少40.82%,排水量减少33.89%。所提出的智能灌溉决策系统节约了水资源。
基于序列信息的土壤CT图像超分辨率重建

受部分容积效应影响,土壤计算机断层扫描(Computed Tomography,CT)图像存在孔隙边界模糊现象,影响土壤孔隙结构研究的准确性。针对该问题,该研究提出基于序列信息的生成式对抗网络(Sequence information Generative Adversarial Network,SeqGAN),实现土壤CT图像的超分辨率重建。针对土壤CT序列图像具有较高相似性的特点,SeqGAN法引入序列卷积块挖掘前后图像的序列信息,并将多重特征增强融合于目标图像中;利用多层残差块提取图像特征,构建残差块输入和输出的直接连接,以减少模型退化;利用对抗网络实现损失间接反馈,提高模型的特征学习能力。在序列相似性较高的土壤图像数据集验证了该方法性能。结果表明,SeqGAN法均方误差比次优方法GAN降低25%,峰值信噪比提升1.4 dB,结构相似性提升0.2%。重建的土壤图像具有较高准确率和清晰度,可为后续土壤物理学研究提供准确的数据基础。
基于熵产理论的超低扬程双向卧式轴流泵装置飞逸特性

超低扬程的泵站常具有双向输水的需求,因而双向水泵装置在双向运行工况下都具有发生飞逸事故的风险。为研究泵装置在正反向飞逸过渡过程的差异性,该研究建立双向低扬程卧式轴流泵全过流系统,采用流体体积函数法分析上下游水气两相分布,利用力矩平衡方程推导叶轮实时转速,并结合熵产理论进行分析。结果表明:对比熵产计算与模型试验得到的扬程损失,在正反向工况下误差均在3%以内,验证了数值模拟及熵产计算的准确性;叶轮扭矩的波动频率受叶频控制,且正向飞逸工况下扭矩波动的幅值更高;总计算域中直接耗散熵产占主导地位,湍流耗散熵产次之,壁面耗散熵产最少;各计算域中叶轮的总熵产值最高,源于较大的速度梯度和强烈的动静干涉作用;轴流泵进入稳定飞逸状态下,正向飞逸工况扭矩的波动幅值明显高于反向飞逸工况;零流量时刻下,涡核与熵产率分布相似说明涡核的聚集与漩涡的演变是流场产生明显能量损失的原因。研究可为分析机组的瞬态特性提供一种思路。
中国耕地利用强度分化特征及影响因素研究

中国耕地利用正在发生转型,呈现耕地集约化与边际化同时存在的现象,而这种双向变化会引起耕地利用强度发生分化。该研究在对耕地利用强度分化过程进行理论解释的基础上,通过修正变异系数构建区域耕地利用强度分化测度模型,测度中国2000-2014年耕地利用强度分化演变特征及区域差异影响因素。研究结果表明:全国及区域尺度耕地利用强度分化时间上基本呈扩张趋势,仅中部地区呈收缩特征,空间上呈“中部低,四周高”的分布特征;省域尺度耕地利用强度分化特征在时间上表现为大部分省份分化扩张,少部分省份收缩,而在空间上省域耕地利用分化程度弱于全国与区域尺度分化程度,省际之间耕地利用强度分化差异显著;农药化肥要素投入分化扩张特征更明显,其均衡性发展有助于区域耕地利用强度的提高;省域尺度耕地利用强度分化区域差异主要受耕地流转、劳均耕地规模等经营管理因素的影响,受耕地质量、地形起伏等自然条件影响相对较弱,同时,社会经济状况因子的作用效应较耕地经营状况和自然基础状况空间分异特征更明显。基于研究结果该文认为一方面需加强农业基础设施建设和农药化肥等生物化学投入管控,另一方面应不断完善土地市场、培育多种经营本体,整合农业生产要素,提高农民收入水平。
油菜扰动气力盘式穴播排种器参数优化与试验

针对油菜气力式精量排种器作业速度提高易产生漏充影响穴播排种性能的问题,该研究对油菜扰动充种过程进行动力学分析,建立了扰动充种力学模型,明确了充种性能受到种盘转速、工作负压和种盘结构的影响;运用EDEM软件构建了可划分强制扰动区与摩擦扰动区的种子与种盘运动接触仿真模型,以槽齿厚度、槽齿数目和种盘转速为试验因素,以强制扰动区种群平均速度为试验指标,研究了各因素对种群扰动性能的影响规律,获得了较优的槽齿参数组合;以槽齿厚度、槽齿数目、种盘转速和工作负压为试验因素,以漏充率与充种合格率为评价指标进行了四因素三水平正交试验,通过极差分析得到了槽齿较优参数组合,即槽齿数为18、槽齿厚度为1.0 mm,与仿真结果一致,通过台架对比试验明确了对种群具有定向扰动的种盘可有效改善充种性能;开展了安装最佳种盘的穴播排种器穴播排种性能优化试验,以种盘转速与工作负压为试验因素,以空穴率与穴粒数合格率为试验指标,采用三水平析因试验设计,并对试验结果进行回归分析。结果表明,在种盘转速为40~80 r/min,工作负压在2 392~2 500 Pa的条件下,空穴率均低于3%,穴粒数合格率均高于96%。田间试验表明,油菜种植密度为(70±4)株/m~2,平均空穴率为4.6%,平均穴粒数合格率为90.54%,满足油菜农艺种植要求。该研究可为皖江地区油菜机械化穴播技术及装备研究提供参考。
融合动态机制的改进型Faster R-CNN识别田间棉花顶芽

针对田间密植环境棉花精准打顶时,棉花顶芽因其小体积特性所带来识别困难问题,该研究提出一种改进型快速区域卷积神经网络(Faster Region Convolutional Neural Networks,Faster R-CNN)目标检测算法实现大田环境棉花顶芽识别。以Faster R-CNN为基础框架,使用RegNetX-6.4GF作为主干网络,以提高图像特征获取性能。将特征金字塔网络(Feature Pyramid Network,FPN)和导向锚框定位(Guided Anchoring,GA)机制相融合,实现锚框(Anchor)动态自适应生成。通过融合动态区域卷积神经网络(Dynamic Region Convolutional Neural Networks,Dynamic R-CNN),实现训练阶段检测模型自适应候选区域(Proposal)分布的动态变化。最后在目标候选区域(Region of Interest,ROI)中引入目标候选区域提取器(Generic ROI Extractor,GROIE)提高图像特征融合能力。采集自然环境下7种不同棉花总计4 819张图片,建立微软常见物体图像识别库2017(Microsoft Common Objects in Context 2017,MS COCO 2017)格式的棉花顶芽图片数据集进行试验。结果表明,该研究提出方法的平均准确率均值(Mean Average Precision,MAP)为98.1%,模型的处理帧速(Frames Per Second,FPS)为10.3帧/s。其MAP在交并比(Intersection Over Union,IOU)为0.5时较Faster R-CNN、RetinaNet、Cascade R-CNN和RepPoints网络分别提高7.3%、78.9%、10.1%和8.3%。该研究算法在田间对于棉花顶芽识别具有较高的鲁棒性和精确度,为棉花精准打顶作业奠定基础。
2000-2020年南疆地区棉花种植空间格局及其变化特征分析

南疆地区是中国棉花的重要产区。综合全面了解南疆地区棉花种植空间格局及其变化特征对各级政府部门制定相关决策、保障国家粮棉供给、促进中国棉纺织工业加速发展具有重要意义。该研究以MODIS EVI数据为基础,应用TIMESAT软件平台集成的Double-Logistic滤波对棉花生长曲线进行重构,根据曲线特点提取棉花生长阈值,进而提取南疆地区棉花种植信息,分析其种植空间格局及其变化特征。结果表明:1)南疆地区棉花主要分布在天山山脉南侧,形成以阿克苏地区为核心,喀什东北部及巴州北部为边缘的“核心-边缘”结构;2)近20 a南疆地区棉花种植面积增加103.17万hm~2,年均棉花种植面积增长5.16万hm~2,主要来源于耕地(76.85%)与草地(11.91%);3)棉花分布在空间上呈“东北-西南”走向,棉花种植重心近20 a总移动距离91.5 km,年移动速率4.58 km/a,基本稳定保持在阿克苏市境内;4)南疆地区棉花种植面积冷点主要分布在克州以及和田地区,2005年后逐渐向西南侧集聚;热点分布格局年际变化显著,2005年前主要分布在阿克苏地区,2005年后逐渐向南疆地区东北侧延伸,主要集中在阿克苏地区以及巴州地区北部。研究成果可为制定区域国土管理制度和涉棉企业科学决策提供参考,对调整和优化棉花结构布局具有积极作用。
基于支持向量机的玉米根茬行图像分割

玉米根茬行的准确识别是实现玉麦轮作机器视觉式小麦自动对行免耕播种技术的前提。针对华北一年两熟区联合收获机玉米留茬收获后根茬行较难准确分割的问题,该研究以直立玉米根茬为研究对象,提出一种基于支持向量机(Support Vector Machine,SVM)的玉米根茬行分割方法。首先,利用主成分分析(Principal Components Analysis,PCA)对提取的目标(直立根茬)与背景(行间秸秆及裸露地表)的颜色和纹理特征进行分析,优选出21个特征,构成特征向量作为训练直立根茬SVM识别模型的输入;然后,根据图像坐标设置图像中间包含完整玉米根茬行的矩形区域为感兴趣区域(Region of Interest,ROI);最后,使用训练好的直立根茬SVM识别模型以25×25(像素)的窗口在ROI内滑动检测,采用阈值法分割根茬行并通过形态学处理优化得到最终的玉米根茬行二值图像。利用在农业农村部河北北部耕地保育农业科学观测实验站采集的100幅玉米根茬行图像进行试验,结果表明,本文方法对于不同行间秸秆覆盖量和不同光照条件下的根茬行分割表现出较好的准确性和鲁棒性,直立根茬平均识别准确率、平均分割准确率、平均召回率、平均分割准确率与平均召回率的加权调和平均值(F1avr值)分别为93.8%、93.72%、92.35%和93.03%,每幅图像的平均分割时间为0.06 s,具有较好的实时性。基于SVM的分割方法可实现联合收获机玉米留茬收获后根茬行图像的分割,为下一步检测玉米根茬行直线并将其作为导航基准线进行视觉导航的研究提供良好基础。
基于无人机影像自动检测冠层果的油茶快速估产方法

快速准确的产量估算对油茶经营管理和可持续发展具有重要意义。该研究针对油茶快速估产的应用现状,提出一种基于无人机影像自动检测冠层果的方法用于油茶快速估产。首先借助无人机航拍影像,通过随机抽样选取120株油茶树进行无人机近景摄影和人工采摘称量;然后利用Mask RCNN(Mask Region Convolutional Neural Networks)网络开展基于近景影像的油茶冠层果自动检测与计数;采用线性回归和K最邻近建立冠层果数与单株果数之间的关系,同时结合研究区典型样木株数和平均单果质量,构建基于冠层果自动检测的估产模型。结果表明:1)无人机超低空近景影像结合Mask RCNN网络能够有效检测不同光照条件油茶果,平均F1值达89.91%;2)同传统卫星遥感相比,基于无人机近景摄影的冠层果自动检测在作物产量估测方面显示出明显优势,Mask RCNN网络预测的冠层果数与油茶样木单株果数之间具有良好的一致性,拟合决定系数R~2达0.871;3)结合线性回归和K最邻近构建的模型估产精度均较高,拟合决定系数R~2和标准均方根误差NRMSE(Normalized Root Mean Square Error)分别在0.892~0.913和28.01%~31.00%之间,表明基于无人机影像自动检测冠层果的油茶快速估产是一种切实可行的方法。研究结果可为油茶快速估产和智能监测提供参考。
综合干旱指数构建及其在不同草原类型中的应用

干旱指数是评估旱情等级、制定防旱减灾对策的重要指标。该研究从干旱发生的物理机制出发,基于CRITIC (Criteria Importance Through Inter-criteria Correlation)客观赋权法,综合考虑气象标准化降水蒸散指数(Standard Precipitation Evapotranspiration Index,SPEI)、植被供水指数(Vegetation Supply Water Index,VSWI)和日光诱导叶绿素荧光指数(Solar-induced Chlorophyll Fluorescence,SIF)在干旱发展过程中的作用机制,构建融合多源信息的综合干旱指数,探究其在不同草原类型干旱中的适用性和敏感性,进而分析干旱的时空分布及演化特征。结果表明:综合干旱指数既能敏锐捕捉气象干旱的早期开始,亦能从水文和牧业干旱角度综合反映旱情的持续过程和时间,相比单一干旱指数,具有综合表征多尺度干旱演化特征的优势;2007-2018年,内蒙古锡林郭勒草原干旱频率呈波动中下降趋势,干旱强度主要以轻中旱为主,重旱及以上干旱集中在春秋两季;空间分布上从西北向东南逐渐降低,呈现荒漠草原>典型草原>草甸草原,典型草原中北部旱情严重的特征。该研究对蒙古高原不同草原类型干旱事件精准监测及旱灾防御具有重要意义。
SCAL型间接空冷系统循环水中溶氧量变化规律及其对pH值间接影响

表面式换热器铝制散热器(SCAL)型间接空冷(间冷)机组已经成为解决我国北方富煤贫水地区发电的有效措施,该机组SCAL型间冷系统稳定运行过程中常出现循环水pH值异常升高的现象。由于系统内散热器采用铝材质,pH值异常升高会破坏铝管表面氧化膜,导致散热器腐蚀甚至泄漏,因此循环水pH值异常升高是该系统运行的难题。通过对SCAL型间冷系统结构的分析、水质调研,分析了系统中的动态变量,通过理论计算和工业试验验证对该问题进行了深入研究。结果表明:SCAL型间冷系统在运行期间基本处于密闭状态,外界氧气难以扩散进入,系统循环水中溶解氧的来源为系统运行前除盐水中溶解的氧气;碳钢的腐蚀反应是系统中溶解氧主要的消耗方式;溶氧量变化改变了碳钢腐蚀产物的类型,当系统中溶氧量较低时,碳钢腐蚀生成的Fe(OH)_2具有较大的溶度积,能够导致循环水pH值升高。
共享理念下的城市能源综合利用体系构建

共享发展理念已经成为中国社会发展的总体目标,新一代信息技术的加速突破和应用,将使未来生活场景发生深刻改变。能源共享是共享城市的重要组成,能源互联网的核心价值是互联共享。本文分析了我国城市能源消费需求现状及未来发展趋势,提出城市未来能源综合利用体系的开放与共享、数字与智能、耦合与融合、去中心与市场化、全要素广域节能体系5个特征,并从物理层、信息层和服务层3个维度提出了能源共享、信息共享和服务共享的未来城市能源共享体系基本框架构建。
掏挖与岩石锚杆复合型基础上拔承载机理和影响因素研究

针对掏挖与岩石锚杆复合型基础上拔承载机理不明确的问题,基于现场试验工况,利用Plaxis3D有限元软件建立复合型基础抗拔承载模型,研究其上拔承载机理。在此基础上,研究了土体弹性模量、岩体弹性模量、土体黏聚力对复合型基础各部分的承载影响,分析了掏挖基础和岩石群锚基础的承载力发挥情况、上拔变形、塑性区开展,并给出了复合型基础的改进方案。结果表明:上拔变形刚度较大的岩锚基础对复合型基础的承载极限状态起控制作用;掏挖基础和岩石锚杆基础的上拔变形协调性是影响复合型基础承载力发挥的关键;适当增加掏挖基础嵌入岩石的深度可有效提高复合型基础的抗拔承载力。
砂土中齿桩抗拔特性模型试验研究

为研究齿桩的抗拔承载特性,开展了缩尺模型试验,针对齿部结构的层数与长度变量进行了11组试验研究。结果表明:齿桩相比光面桩表现出更优异的抗拔性能,齿距、齿长与模型桩的抗拉拔承载力都呈现正相关;在一定的弹性承载阶段,模型桩的抗拔承载力随着齿层数的增加呈线性增大;齿长相比于齿层数对模型桩的抗拔承载力和抗拔侧摩阻力均具有较大的影响。试验及分析结果对小改截面桩的研究运用具有一定的借鉴意义。
中国西南喀斯特石漠化治理现状及对策

我国西南喀斯特地区石漠化问题严重,虽然通过石漠化治理措施遏制了整体扩张趋势,但是治理形势并不乐观,生态环境质量有待进一步改善。针对中国西南石漠化治理存在的治理成果难以有效维持、无法彻底消除人地矛盾、治理难度不断提高等问题,在系统梳理西南喀斯特地区的特殊性、石漠化成因、西南喀斯特地区石漠化综合治理模式的基础上,从重视区域整体治理与系统修复、探索喀斯特生态产品价值实现机制与途径、加强喀斯特地区生态补偿、探索喀斯特地区社会-生态系统的协同机制四方面,提出了面向区域整体治理与绿色发展的对策建议,为我国西南地区生态环境和社会经济协同高质量发展提供科学参考。
紫外加速老化对聚碳酸酯力学和光学性能的影响

为分析紫外加速老化对聚碳酸酯力学和光学性能的影响,采用实验室荧光紫外灯源暴露实验法,研究聚碳酸酯透光率、黄色指数、拉伸性能和弯曲性能随紫外辐照时间和辐照强度的变化规律。结果表明,聚碳酸酯的透光率随着辐照时间和辐照强度的增加而降低,延长辐照时间和增加辐照强度导致材料黄色指数增加。红外光谱显示,紫外加速老化使得聚碳酸酯内部生成有色基团,影响材料光学性能。聚碳酸酯的拉伸强度和断裂伸长率随着辐照时间和辐照强度的增加而降低,紫外加速老化导致材料受辐照面产生微裂纹和孔洞等缺陷,拉伸作用会使微小缺陷扩展并引发断裂。当受压面为辐照面,聚碳酸酯的弯曲强度随着辐照时间的延长和辐照强度的增加而升高,辐照面缺陷在受压状态下不易扩展并且增加了材料表面刚度,使得弯曲强度提高。聚碳酸酯的拉伸模量和弯曲模量受老化时间和辐照强度影响较小,这是因为紫外加速老化对分子量影响较小。
医学病毒学生物安全三级动物实验室的建立

目前国内多个机构已建立了BSL-3实验室,这些实验室能够满足细胞水平和动物水平的病原微生物实验活动。医学病毒学生物安全三级动物实验室(ABSL-3)可分为小动物实验室和中(大)动物实验室。小动物实验室主要开展小鼠、大鼠、仓鼠等啮齿类动物的感染性实验活动;中(大)动物实验室主要开展小型猪、猴等实验。动物三级实验室特别是开展中(大)动物实验的高等级实验室,其实验室布局,设备设施,管理体系及流程会有很大的差别。本文从使用者的角度,通过所在机构医学病毒学生物安全三级动物实验室(ABSL-3)的建设与实践,对于筹备和建立以及使用过程中的所面对的问题以及应对,进行了提炼和归纳,分析和探讨,旨在为建设和使用医学病毒学高致病性生物安全三级动物实验室提供借鉴和参考。
GMA椭圆油膜轴承性能实验

为研究超磁致伸缩驱动器(GMA)椭圆油膜轴承性能,搭建了三自由度可控椭圆轴承实验装置,利用GMA动态控制了椭圆轴承所支撑转子的轴心轨迹,观察了椭圆轴承油膜形成和破裂过程,考察了轴径转速、进油压力、偏心率等参数对椭圆轴承油膜气穴位置的影响。实验结果表明:椭圆轴承动态气穴内存在润滑油丝,逆着旋转油流方向移动;随着转速升高或者偏心率增加,椭圆轴承圆周方向油膜破裂边提前;随着转速增加或者进油压力减少,椭圆轴承气穴位置逆着轴向油流方向移动。利用GMA合理控制椭圆轴承短轴油膜间隙,可以更好的抑制转子系统的工频振动。研究结果可为椭圆油膜轴承的稳定性提供参考。
初步设计阶段邮船船体钢材重量估算方法

基于2艘邮船的具体数据,通过统计学对比分析方法对几种船舶钢材估算方法在邮船上的适用性进行分析,并通过一元回归分析方法,针对沃森法采用的通用钢材重量估算曲线,对客船数据进行修正,回归出一种在邮船设计初期的船体钢材重量估算公式。经过邮轮实船数据检验,该估算公式误差较小,可为国内邮船设计中的空船重量分配和重量控制目标等关键指标的确定提供参考。
变幅循环加卸载作用下大理岩扩容特性试验研究

通过不同围压下变幅值循环加卸载试验,对大理岩的损伤演化与变形特性进行了研究,并着重分析其裂隙体积应变和扩容特性。结果表明:随着循环加卸载次数的增加,大理岩的弹性模量先增大后减小,广义泊松比先稳定而后迅速增加;综合分析第3~6次加载时裂隙体积应变曲线,随着加载次数增加,大理岩的初始裂隙体积应变增加,弹性变形阶段的起始位置延迟,扩容点逐渐提前,且单次循环所造成的裂隙体积应变增量与应力幅值呈指数变化关系;围压较大时,变幅值循环加卸载与单调加载作用下的扩容指数相差较大。随着围压的增加,裂隙体积应变占比逐渐增加,且变幅值循环加卸载作用下裂隙体积应变占比大于单调加载作用下裂隙体积应变占比。大理岩的破坏模式由单调加载作用下的剪切破坏变化为变幅值循环加卸载作用下的鼓胀破坏。
岩石高温高压两刚一柔型真三轴时效力学试验系统研制与应用

为研究深部地下工程岩体在高温高压条件下开挖响应问题,自主研制岩石高温高压两刚一柔型真三轴时效力学试验系统。该系统主要包括用于施加最大主应力(1 s)和中间主应力(2 s)的刚性应力加载系统,施加最小主应力(3 s)的柔性应力加载系统,温度伺服控制系统及可扩展部分;在1 s和2 s方向上刚性加载力最高2 000 kN, 3 s方向柔性加载的最大压力为70 MPa。该系统设计采用50 mm×50 mm×100 mm的标准岩石试样,可在最高250 ℃的长时高温下进行真三轴、蠕变以及循环加卸载等多种应力路径试验。应用该系统研究高温(60 ℃,100 ℃,150 ℃, 200 ℃)高压(2 s = 30 MPa, 3 s = 20 MPa)条件下北山花岗岩强度与变形特征、高温条件下锦屏大理岩真三轴蠕变行为。结果表明,北山花岗岩峰值强度和弹性模量随温度升高而呈现出先增大后减小的趋势,转折点出现在150 ℃。锦屏大理岩80 ℃下真三轴蠕变曲线可明显观察到衰减蠕变、稳定蠕变和加速蠕变过程。该系统为认知高温高压下岩石真三轴力学特性提供了一种新的有效手段。
煤岩稳定性与变形局部化演化关联性实验研究

采用单轴压缩实验方法开展煤试件变形破坏全过程的稳定性与变形局部化演化关联性研究,选取一种煤作为试件,以数字散斑相关方法观测试件变形局部化演化规律,分析变形局部化带的拉伸位移及速率、滑动位移及速率演化,变形局部化带剪应力位移演化关系,以及变形过程中的围岩能量演化。研究结果表明:(1)煤岩变形破坏过程中,煤岩承载力的降低是由煤岩变形局部化带的拉伸位移和滑动位移突变引起;(2)煤岩宏观上整体稳定性既和变形局部化带等效刚度有关,也和变形局部化带的剪应力降幅有关;(3)在试件失稳过程中,发现围岩变形能释放与应力释放具有非同步性现象,即应力释放滞后于围岩的变形能释放。
广义双剪应力准则的一种角隅模型的数值实现及应用

理论和试验表明广义双剪应力准则比传统的Mohr-Coulomb准则能更准确地表述岩土材料的抗剪强度。然而,现有的大型有限元等数值软件中均没有基于该准则的本构模型。为对Mohr-Coulomb准则进行光滑化而提出的Gudehus-Argyris(G-A)函数,其实是广义双剪应力屈服函数的角隅函数。通过对该角隅函数的研究,构造G-A角隅模型,推导各流动矢量计算表达式;在ABAQUS平台上,采用Fortran语言编制相应的基于完全隐式向后欧拉积分算法的UMAT子程序;将该子程序应用于模拟常规三轴压缩、单轴拉伸和真三轴试验以及一均质路堤稳定性分析中,并与ABAQUS内嵌Mohr-Coulomb模型的结果进行了对比。结果表明,该角隅模型的数值实现方法是完全正确和可靠的,有利于广义双剪应力准则的实际应用,以克服传统的Mohr-Coulomb模型偏于保守的缺陷。
晋南不同密度油松人工林土壤水分的物理特性

为应对人工林生态系统的经营问题,探究林分密度对森林土壤的影响,以晋南油松人工纯林为研究对象,采用典型抽样法,探讨3种林分密度(500、1 250、2 475株 · hm~(-2) )对土壤水分物理特性的影响 。结果表明:(1)不同林分密度对土壤密度和土壤孔隙度影响不同,高密度油松人工林显著降低土壤密度,增加土壤总空隙度和非毛管孔隙 。(2)不同林分密度对土壤持水特性的影响程度不同,高密度油松人工林显著增加土壤最大持水量和田间持水量 。(3)不同林分密度对表层土壤密度 、孔隙度和持水特性的影响更为强烈,林分密度对0< h ≤10 cm表层土壤的土壤密度 、孔隙度和持水特性影响超过10 cm< h ≤20 cm和20 cm< h ≤40 cm土层次的土壤 。(4)林分密度不改变土壤属性垂直分异的基本规律,随土层深度的增加,不同密度林分土壤密度不断增大,总孔隙度 、毛管孔隙度 、非毛管孔隙度,最大持水量 、毛管持水量和田间持水量等均不断减小,土壤密度与土壤孔隙度和土壤持水特性指标表现出相反的增减趋势 。(5)林分密度2 500株 · hm~(-2)左右相对更利于晋南区域油松人工林的可持续健康发展 。