检索结果-南通市图书馆

作者：彭婷钰中南林业科技大学

学位级别：硕士

土壤镉(cadmium,Cd)污染是广受关注的环境问题之一,植物修复是治理土壤Cd污染的有效途径。芥菜(Brassica juncea)具有富集多种重金属能力,在土壤Cd污染的修复中具有很好的应用潜力。miR397是植物中高度保守的miRNA,在调控植物对各种逆... 详细信息

土壤镉(cadmium,Cd)污染是广受关注的环境问题之一,植物修复是治理土壤Cd污染的有效途径。芥菜(Brassica juncea)具有富集多种重金属能力,在土壤Cd污染的修复中具有很好的应用潜力。miR397是植物中高度保守的miRNA,在调控植物对各种逆境胁迫尤其是重金属胁迫的响应中发挥重要作用。然而,miR397在芥菜响应Cd胁迫中的调控作用目前并不清楚。本文研究了过表达miR397对芥菜Cd耐受性的影响及其作用机制。研究内容如下:以下胚轴为外植体,采用农杆菌介导法转化芥菜,经预培养、共培养、分化培养、生根培养、炼苗移栽获得再生植株,经PCR检测筛选获得过表达miR397的转基因阳性植株。分析了Cd胁迫下过表达miR397对芥菜生物量、Cd含量与转运系数、叶片细胞活性、Cd元素的亚细胞分布、木质素含量的影响。结果显示:Cd胁迫下,转基因芥菜的生物量、地上部Cd含量、Cd转运系数以及叶片细胞活性高于野生型芥菜,地下部Cd含量和木质素含量低于野生型芥菜。转基因芥菜根系中液泡和细胞质组分中的Cd含量显著高于野生型芥菜,但细胞器和细胞壁组分中的Cd含量却显著低于野生型芥菜。这些结果说明miR397在芥菜响应Cd胁迫中具有重要的作用。采用高通量测序分析了过表达miR397对Cd胁迫下芥菜根系基因表达谱的影响。Cd胁迫下,野生型与过表达miR397芥菜相比,共检测到1045个差异表达基因(DEGs),其中473个上调,572个下调。对其进行GO和KEGG富集分析,GO注释结果显示DEGs主要富集在过氧化氢分解代谢过程、氧化应激响应、细胞壁组织等通路。KEGG结果显示DEGs主要富集在苯丙烷生物合成、戊糖和葡萄糖醛酸相互转化、硫代葡萄糖苷生物合成等通路。并且还发现部分漆酶(Laccase,LAC)基因参与了过表达miR397芥菜响应Cd胁迫的调控作用,可能是通过降低LAC靶基因的表达从而调控LAC介导的木质素生物合成过程去影响芥菜Cd耐受性。

关键词：芥菜镉胁迫遗传转化 miR397 转录组学

外源谷氨酸和谷氨酰胺对芥菜镉胁迫的缓解效应研究

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外源谷氨酸和谷氨酰胺对芥菜镉胁迫的缓解效应研究

作者：薛嘉琪中南林业科技大学

学位级别：硕士

土壤中的镉(cadmium,Cd)具有移动性强、生物毒性大、污染面广的特点,不仅影响作物的生长、产量和品质,还可通过食物链威胁人类健康。谷氨酸(glutamic acid,Glu)和谷氨酰胺(glutamine,Gln)是通过谷氨酸合成酶(glutamate synthase,GOGAT)... 详细信息

土壤中的镉(cadmium,Cd)具有移动性强、生物毒性大、污染面广的特点,不仅影响作物的生长、产量和品质,还可通过食物链威胁人类健康。谷氨酸(glutamic acid,Glu)和谷氨酰胺(glutamine,Gln)是通过谷氨酸合成酶(glutamate synthase,GOGAT)/谷氨酰胺合成酶(glutamine synthetase,GS)循环将铵同化的产物,在植物氮素代谢中具有重要作用,对植物生长发育和逆境胁迫响应具有重要影响。芥菜(Brassica juncea)隶属于十字花科,具有富集Cd的特性,在土壤Cd污染的植物修复中具有良好的应用前景。因此,研究芥菜耐受和富集Cd的机制及其调控措施具有重要的理论与应用价值。本文探究了添加外源Glu和Gln对芥菜Cd胁迫的缓解效应,结果如下:(1)比较了不同浓度的外源Glu和Gln(1、3、6 mM)对芥菜Cd胁迫的缓解效果。结果显示,外源Glu和Gln都能提高芥菜对Cd的耐受性;增强芥菜对Cd的耐受性的最佳外源Glu和Gln浓度分别为1mM和3mM。(2)分析了外源Glu(1mM)和Gln(3mM)对Cd胁迫下芥菜生长和生理指标的影响。结果表明,外源施用Glu和Gln可以降低Cd胁迫下芥菜根系和叶片中Cd含量、诱导抗氧化酶(超氧化物歧化酶、过氧化物酶、过氧化氢酶)活性降低、降低丙二醛(MDA)、过氧化氢(H2O2)和超氧阴离子(O2-)含量,从而维持根系与叶片细胞活力,保持了较高的光合色素含量和光合效率,从而缓解了Cd胁迫对芥菜幼苗生长的抑制。(3)探讨了外源Glu(1mM)和Gln(3mM)对Cd胁迫下芥菜基因表达谱的影响。结果显示,Cd胁迫下添加外源Glu导致芥菜根系、叶片中5620和1200个基因表达水平发生显著改变,其中根系、叶片的上(下)调基因数量分别为1933(3687)、985(215)。根系差异表达基因主要富集在植物激素信号转导、淀粉与蔗糖代谢等通路;叶片差异表达基因主要富集在类黄酮、苯丙烷生物合成等通路。Cd胁迫下添加外源Gln导致芥菜根系、叶片中2481和332个基因表达水平发生显著改变,其中根系、叶片的上(下)调基因数量分别为927(1554)、269(63),根系差异表达基因主要富集在氮代谢生物合成、光合作用等通路;叶片差异表达基因主要富集在氮代谢、淀粉与蔗糖代谢等通路。

关键词：芥菜 Cd胁迫谷氨酸谷氨酰胺活性氧氧化胁迫转录组学

高温后花岗岩能量演化规律与损伤本构模型研究

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高温后花岗岩能量演化规律与损伤本构模型研究

作者：徐磊中南大学

学位级别：硕士

随着地下矿产资源开采、高地温隧道开挖、地热资源开发利用以及高温辅助破岩等深部工程的发展,温度对硬岩工程的影响已不容忽视。围岩温度的升高会加剧岩爆灾害发生的频率和强度,深部工程面临的高应力、高地温、高岩爆问题日益突出。岩... 详细信息

随着地下矿产资源开采、高地温隧道开挖、地热资源开发利用以及高温辅助破岩等深部工程的发展,温度对硬岩工程的影响已不容忽视。围岩温度的升高会加剧岩爆灾害发生的频率和强度,深部工程面临的高应力、高地温、高岩爆问题日益突出。岩石破裂的本质是能量存储、耗散、剩余以及释放的综合结果。为此,本文基于室内试验和理论分析等研究方法,对不同温度花岗岩试样开展了一系列的常规单轴压缩和一次加卸载单轴压缩试验,以期从储能角度揭示温度影响硬岩岩爆倾向性的作用机理,从耗能角度分析高温岩石的损伤特性并构建损伤本构模型。本文主要研究内容以及结论如下:(1)分析了不同温度和卸载应力水平下花岗岩试样的应力–应变曲线变化特征,发现高温会促使试样压密阶段变长、屈服阶段明显,而峰后应力均发生快速跌落,表明花岗岩试样在700°C内仍表现出强脆性破坏。花岗岩试样的单轴抗压强度、弹性模量随温度的升高先增大后降低,而峰值应变则显著增大;探讨了花岗岩试样单轴抗压强度的温度效应,并定义了抗压强度变化显著的三个温度区间,具体为:20°C～300°C、300°C～400°C以及高于400°C。(2)考察了不同应力水平下高温后花岗岩试样的总输入应变能、弹性应变能和耗散应变能之间的关系,发现高温后花岗岩的弹性应变能与总输入应变能、耗散应变能与总输入应变能之间存在极强的线性关系,验证了温度不改变花岗岩试样具有线性储能和耗能规律的本质属性,高温仅改变了试样的压缩储能能力和耗能能力。(3)提出了一种定量计算岩石试样单轴压缩等效加载弹性模量和卸载弹性模量的新方法,并依据卸载应力平方与三种应变能之间的线性关系,佐证了高温后花岗岩试样单轴压缩过程中应变能变化遵循线性储能和耗能规律。(4)对比了不同温度花岗岩试样的远场弹射质量比与四种岩爆倾向性指数的判别结果,发现剩余弹性能指数的定量结果与远场弹射质量比的定性结果基本一致,实现了定性与定量评估之间的相互验证与统一。随着温度的升高,花岗岩试样的岩爆倾向性先增强后降低,300°C花岗岩岩爆倾向性最强,500°C以下花岗岩试样均为强岩爆倾向性,而700°C花岗岩为中等岩爆倾向性。(5)建立了高温后花岗岩常规单轴压缩统一损伤本构模型以及一次加卸载单轴压缩统一损伤本构模型。采用五种不同温度花岗岩常规单轴压缩试验曲线和不同卸载应力水平下的一次加卸载单轴压缩试验曲线验证了统一损伤本构模型的准确性和可靠性,统一损伤本构模型能够准确反映试验曲线的变化特征,极大地提高了压密和准弹性变形阶段应力–应变曲线的精度,具有参数含义明确,形式简单,方便使用的特点。图42幅,表16个,参考文献115篇。

关键词：高温后花岗岩一次加卸载单轴压缩线性储能和耗能规律岩爆倾向性损伤本构

660MW超超临界机组高压加热器优化设计研究

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660MW超超临界机组高压加热器优化设计研究

作者：虞佶上海交通大学

学位级别：硕士

随着我国电力工业的迅速发展，高参数、大容量机组数量不断增加。参数提高，容量增大，也使高压加热器的尺寸越来越大，同时也增加了设计、制造的难度。为了提高机组的效率，减少煤耗，降低电厂的生产成本，近年来我国已关闭多个50MW、1... 详细信息

随着我国电力工业的迅速发展，高参数、大容量机组数量不断增加。参数提高，容量增大，也使高压加热器的尺寸越来越大，同时也增加了设计、制造的难度。为了提高机组的效率，减少煤耗，降低电厂的生产成本，近年来我国已关闭多个50MW、100MW、125MW机组，并改扩建了一大批600MW、1000MW机组。660MW超超临界机组在近几年也得到了大力的发展，因为其有效地提高了机组的效率。本文通过对给水管内紊流换热因子的推导，简化自壁至水传热分系数α2的计算过程，通过对汽至壁传热分系数换热因子的推导，部分简化汽至壁传热分系数α1的计算过程。基于水蒸汽的特征，建立一些与压力或温度有关的物性参数拟合公式，减少查表工作。从而对660MW超超临界机组高压加热器进行优化设计，使加热器的设计更经济合理，加热面积更接近电厂实际需要，生产制造成本下降。

关键词：高压加热器热力计算换热因子最小二乘法数据拟合

芥菜对镉胁迫的生理代谢响应及外源脯氨酸的调控作用研究

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芥菜对镉胁迫的生理代谢响应及外源脯氨酸的调控作用研究

作者：谭飘飘中南林业科技大学

学位级别：硕士

芥菜(Brassicajuncea)具有比较广泛的环境耐性域,是一种易培植、生物量大、生长速度快的草本植物,在我国的各地方均可以进行种植培育,具有重要的食用价值和经济价值,在镉(Cadmium,Cd)污染土壤的植物修复中也有着很大的应用潜力。本研究... 详细信息

芥菜(Brassicajuncea)具有比较广泛的环境耐性域,是一种易培植、生物量大、生长速度快的草本植物,在我国的各地方均可以进行种植培育,具有重要的食用价值和经济价值,在镉(Cadmium,Cd)污染土壤的植物修复中也有着很大的应用潜力。本研究以芥菜为材料,探讨芥菜在Cd胁迫下的生理代谢响应,并分析了外源添加脯氨酸对芥菜的Cd耐性影响。主要研究结果如下:(1)芥菜用1/2霍格兰营养液培养40d后,在含有80μmol/LCdCl2溶液的营养液中处理0h、48h和7d,对不同处理下的芥菜幼苗进行生物量、Cd含量、细胞活性、木质素以及抗氧化酶(超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)、苯丙氨酸解氨酶(PAL)、抗坏血酸过氧化物酶(APX))活性测定。结果显示:芥菜幼苗受到Cd胁迫后叶片失绿,萎缩,出现黄化,根系产生褐变。Cd污染显著抑制了芥菜幼苗株高、根长以及干重的增长;随着Cd处理时间的延长,芥菜根系与叶片中Cd元素的含量也随之升高;木质素含量也不断累积;细胞活性测定结果显示,Cd胁迫导致叶片和根尖细胞受到损伤,并且胁迫时间越长,细胞损伤程度越大;短期Cd胁迫能刺激芥菜抗氧化酶活性,激发芥菜植株抵抗逆境的防御机制;而长期的Cd胁迫会对芥菜构成毒害作用,致使芥菜抗氧化酶活性急剧下降。(2)利用液相色谱-质谱联用(LC-MS)技术,并结合非监督式主成分分析(PCA)、有监督的偏最小二乘法判别分析(PLS-DA)等多元统计方法,分析芥菜幼苗根系在不同Cd处理时间(0h、48 h和7 d)下差异代谢物的变化。结果表明,不同Cd胁迫时间对芥菜根系氨基酸、有机酸、碳水化合物、脂类、黄酮类、生物碱和吲哚类物质的诱导水平存在显著差异,这对芥菜根系适应Cd胁迫具有关键作用。同时,芥菜根系通过调节氨基酸的生物合成、亚油酸的生物合成、氨酰-tRNA的生物合成、甘油磷脂的生物合成、ABC转运体、精氨酸的生物合成、缬氨酸、亮氨酸和异亮氨酸的生物合成以及α-亚麻酸的生物合成来抵抗短期Cd胁迫;然而,芥菜根系通过调节α-亚麻酸代谢、甘油磷脂代谢、ABC转运体和亚油酸代谢来抵抗长期Cd胁迫。(3)对不同浓度(0、20、40、60、80、100mg/L)外源脯氨酸处理下的芥菜幼苗在不同时间(0h、48h和7d)Cd胁迫下进行了生物量、细胞活性以及抗氧化酶(SOD、POD、PAL、APX)活性测定。结果表明:外源脯氨酸缓解了 Cd胁迫对芥菜幼苗生长发育的抑制,有效维持了芥菜幼苗的细胞活性,提高了抗氧化酶的活性,缓解了 Cd胁迫对芥菜幼苗的毒害作用,增强了芥菜幼苗对Cd胁迫的耐受能力。外源脯氨酸浓度为60 mg/L时,缓解芥菜Cd胁迫的效果最佳。

关键词：芥菜 Cd 生物量细胞活性抗氧化酶代谢组学脯氨酸

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金属矿海底开采岩层移动规律与预测预警研究

金属矿海底开采岩层移动规律与预测预警研究

作者：熊帅中南大学

学位级别：硕士

矿产资源是国家经济发展的重要支柱。经过七十多年的高强度开采,我国陆地金属矿产资源中的地表和浅部矿产资源已开采殆尽,同时深部矿产资源开采难度增高,沿海及其大陆架海基金属矿为尚未开发的新资源,有望成为我国矿产资源开采的新方向... 详细信息

矿产资源是国家经济发展的重要支柱。经过七十多年的高强度开采,我国陆地金属矿产资源中的地表和浅部矿产资源已开采殆尽,同时深部矿产资源开采难度增高,沿海及其大陆架海基金属矿为尚未开发的新资源,有望成为我国矿产资源开采的新方向。然而,与陆地矿产资源开采相比,海底金属矿产资源的开采面临的风险更大。金属矿海底开采过程中,极易导致岩层的不均匀变形和沉降,诱发区域大变形,若超出安全允许范围,很有可能造成井毁人亡的重大安全事故。因此,针对金属矿海底开采岩层移动规律开展理论研究,同时对岩层移动位移进行预测建立岩层移动预警模型对于金属矿海底开采过程中减少人员伤亡,提高开采效率,降低开采成本有着重要意义。本文主要研究内容如下:(1)立足于三山岛金矿新立矿区开采背景,勘查收集了新立矿区的基本情况和开采特征。对新立矿区开采区域矿体及其上下盘具有代表性的矿岩进行了现场块石取样,进行岩石力学试验,得到了新立矿区上盘黄铁绢英岩化花岗质碎裂岩,矿体花岗岩,下盘绢英岩化花岗质碎裂岩的岩石力学参数。此外,使用位移计对三山岛金矿新立矿区开采过程中的岩层移动进行了长达152天的现场监测,得到岩层移动位移的现场数据。为后续开展相似模拟试验以及建立金属矿海底开采岩层移动位移预测预警系统提供了真实可靠的数据。(2)针对海底金属矿厚大矿体多年在同一区域开采,海底岩层沉降破坏受多因素影响的特征,根据相似模拟试验原理,设计相似模拟试验相似比,配制相似模拟试验材料,制定海底基岩金属矿开采相似模拟试验整体方案,开展金属矿海底开采相似模拟试验。使用数字图像相关技术(Digital Image Correlation,DIC)监测相似模拟试验过程中岩层的位移和应变,使用土压力盒监测试验过程中岩层所受应力变化,后分析得到金属矿海底开采岩层移动规律。(3)结合对三山岛金矿新立矿区岩层移动的实地监测数据,建立了一个包含152组数据的岩层移动位移数据库。在数据库中选取天数,钻孔深度,巷道深度,巷道角度,密度,泊松比,抗压强度,弹性模量,抗拉强度,软化系数,粘聚力,内摩擦角13项数据作为输入变量,选取岩层移动位移作为输入变量,使用随机森林(RF),极限梯度提升树(XGBoost),自适应增强(Adaboost),梯度提升树(GDBT)四种集成学习模型建立金属矿海底开采岩层移动位移预测模型。利用均方根误差(RMSE)、平均绝对误差(MAE)和决定系数(R)对预测模型的预测效果进行评估。结果表明,在四种集成学习模型中,XGBoost在金属矿海底开采岩层移动位移的预测效果最好。(4)使用鲸鱼优化算法(WOA),海鸥优化算法(SOA),野狼优化算法(GWO)三种元启发式优化算法对极限梯度提升树(XGBoost)进行优化,建立了WOA-XGBoost,SOA-XGBoost,GWO-XGBoost三种混合模型,以提高模型预测精度,并在其中选取WOA-XGBoost为金属矿海底开采岩层移动位移预测的最佳模型。特征重要性分析的结果表明,天数的重要性得分为48.6%,钻孔深度的重要性得分为23.9%,说明天数和钻孔深度是金属矿开采过程中岩层发生移动的关键因素。(5)使用金属矿海底开采岩层移动位移预测效果最佳的WOA-XGBoost模型对三山岛金矿未使用位移计监测区域的岩层移动位移进行预测,并建立金属矿海底开采岩层移动预警系统。结果表明,在所预测的天数内,所有中段的岩层移动位移均处于微变形区,正常变形区和橙色预警区,没有中段的岩层移动位移达到红色预警区。图48幅,表26个,参考文献73篇

关键词：岩层移动相似模拟试验数字图像技术集成学习元启发式优化算法

地下采场结构参数优化及稳定性的能量突变分析

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地下采场结构参数优化及稳定性的能量突变分析

作者：杨官涛中南大学

学位级别：硕士

本文针对陕西铅硐山铅锌矿矿石回收率低、采场稳定性差的实际问题，从矿山工程地质、水文地质以及矿岩物理力学参数的研究分析入手，对地下采场稳定性进行了研究。结合矿山的实际情况，利用ANSYS有限元数值模拟软件，模拟研究了不同的... 详细信息

本文针对陕西铅硐山铅锌矿矿石回收率低、采场稳定性差的实际问题，从矿山工程地质、水文地质以及矿岩物理力学参数的研究分析入手，对地下采场稳定性进行了研究。结合矿山的实际情况，利用ANSYS有限元数值模拟软件，模拟研究了不同的矿房、矿柱组合对地下采场稳定性的影响。此外，作者还从能量突变理论的角度分析了地下采场的稳定性。主要内容如下：(1)现场收集了陕西铅硐山铅锌矿矿区地质、地质构造、矿体赋存特征、原岩应力等资料。(2)通过现场调查与室内试验，对陕西铅硐山铅锌矿矿岩性质进行了系统的研究。结合试验结果，给出了矿山的岩体力学参数，为后续的研究提供了基础数据。(3)利用ANSYS软件，建立了矿体研究区段的三维模型，对几种不同采矿方案进行了有限元数值模拟，得到了不同采场结构参数下矿岩中的应力、位移值。(4)选用能量释放率作为优化目标，结合应力应变等指标进行优化，推荐了几种可行的方案。并选取其中一个方案与矿山现行的方案进行了各项指标的对比分析。(5)引入突变理论对推荐方案和矿山现用方案进行能量突变特征值的计算，验证了推荐方案的适用性。

关键词：采场安全数值模拟能量释放率能量释放理论能量突变理论

芥菜根系对镉胁迫的响应及相关miRNA的调控作用研究

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芥菜根系对镉胁迫的响应及相关miRNA的调控作用研究

作者：刘婷婷中南林业科技大学

学位级别：硕士

芥菜（Brassicajuncea）具有富集多种重金属的特性,在土壤重金属污染的植物修复中具有良好的应用前景。镉)是非必需重金属之一,抑制植物生长,改变叶绿体超微结构,抑制光合作用,诱导脂质过氧化,从而对植物产生毒害作用。微RNA（microRNA... 详细信息

芥菜（Brassicajuncea）具有富集多种重金属的特性,在土壤重金属污染的植物修复中具有良好的应用前景。镉)是非必需重金属之一,抑制植物生长,改变叶绿体超微结构,抑制光合作用,诱导脂质过氧化,从而对植物产生毒害作用。微RNA（microRNA或miRNA）是一类小分子非编码RNA,广泛参与调控植物对逆境胁迫的响应。但迄今为止,有关miRNA在芥菜根系响应镉胁迫的过程中的调控作用还不清楚。该研究分析了芥菜根系对镉胁迫的生理响应,发现镉胁迫下,芥菜根系的细胞活性变的更差,活性氧产生更多,并且会提高自身抗氧化酶活性来应对镉胁迫。随后检测了 5种miRNA相对表达水平,在镉胁迫下,miRNA的表达量发生显著变化。最后构建了 miR408过表达载体并通过农杆菌介导法转化芥菜获得T1代转基因植株。研究结果如下:（1）芥菜根系对镉胁迫的生理响应。探讨了镉胁迫对芥菜根系细胞活性、活性氧水平、丙二醛含量和抗氧化酶（超氧化物歧化酶、过氧化物酶、过氧化氢酶、抗坏血酸过氧化物酶、谷胱甘肽还原酶）活性的影响。结果表明:随着镉处理浓度的升高和时间的延长,超氧阴离子和过氧化氢逐渐增加,芥菜根系细胞活性降低,丙二醛含量在镉胁迫48 h内无明显变化,而镉胁迫7 d时下降。不同的抗氧化酶活性随镉胁迫的浓度和时间的变化而表现出各自不同变化规律,大多数镉处理组的抗氧化酶活性高于对照组。上述结果说明,镉胁迫导致了芥菜根系活性氧的积累,进而导致细胞活性降低,芥菜根系通过提高抗氧化酶活性以应答镉胁迫导致的氧化胁迫。（2）芥菜根系中5种miRNA对镉胁迫的响应。采用实时荧光定量PCR技术检测了镉处理下芥菜根系中 5 种 miRNA（miR156、miR397、miR398a、miR398b/c、miR408）基因表达量的变化。结果表明,在不同的Cd胁迫处理时间和浓度条件下,5种miRNA表现出显著的上调或下调,除了 miR156以外,其余基因在第7 d时相对表达量最高。靶基因预测结果表明,这5种miRNA可能通过调控漆酶、SBP-box转录因子等靶基因的表达参与芥菜根系对镉胁迫的响应。（3）miR408过表达载体的构建及其遗传转化。克隆了芥菜miR408茎环序列并连接到pCAMBIA1300质粒构建过表达载体。通过农杆菌介导的遗传转化获取再生苗,对再生苗进行PCR检测,结果显示3株miR408转基因植株呈阳性。实时荧光定量检测结果显示T1代转基因植株中miR408的相对表达量显著上调,说明成功获得了过表达miR408的转基因芥菜。这些结果为进一步揭示miR408调控芥菜对镉胁迫的响应奠定了基础。

关键词：芥菜镉胁迫 miR408 抗氧化酶农杆菌遗传转化

水冷型质子交换膜燃料电池冷却系统故障诊断研究

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水冷型质子交换膜燃料电池冷却系统故障诊断研究

作者：韩喆西南交通大学

学位级别：硕士

在传统能源日渐匮乏的今天,燃料电池尤其是质子交换膜燃料电池由于具有低噪音、无污染、能量转换效率高和工作温度低等良好性能,受到了广泛的关注。其中温度对电堆的输出性能与安全运行是一个重要的因素,过低的温度会导致电堆内部欧姆... 详细信息

在传统能源日渐匮乏的今天,燃料电池尤其是质子交换膜燃料电池由于具有低噪音、无污染、能量转换效率高和工作温度低等良好性能,受到了广泛的关注。其中温度对电堆的输出性能与安全运行是一个重要的因素,过低的温度会导致电堆内部欧姆阻抗增大,极化现象增强,降低其输出性能,而过高的温度可能导致电堆温度均衡性变差,局部温度过高,使膜出现脱水甚至破裂的可能性。电堆温度由冷却系统进行控制,故对水冷型质子交换膜燃料电池冷却系统开展故障诊断的相关研究。本文首先分析了质子交换膜燃料电池的运行机理与系统组成,回顾了故障诊断理论的发展历程,总结了燃料电池故障诊断技术在国内外的研究现状,并自主搭建了一套水冷型质子交换膜燃料电池冷却系统故障诊断平台。通过分析不同故障对系统相关参数的影响,提出了一种基于多传感器数据相互校正的故障诊断策略,主要研究成果如下:在稳态工况下制定传感器采集数据的报警条件,当数据持续偏离其非报警区间时,认为故障现象发生。本文在给出报警条件的基础上,通过分析数据特征,制定不同故障的诊断策略。当检测到数据偏离报警阈值,系统在报警的同时能根据多传感器数据校正有效诊断出管道堵塞、泄漏、炸裂,水泵损坏、喘振等故障。考虑到系统在正常运行时电堆温度变化幅度较小,且较大幅值的目标转速跳变不利于离心泵机芯的保养,本文制定了一种泵的定步长调速策略,能够避免动态工况下因流量的迟滞性所引发的系统误报警现象。为提高诊断的精确性,分别研究调速步长与刷新周期对报警阈值的影响。通过选取适当的参数,诊断系统可在满足动态响应的需求下消除数据的误报警现象。实验结果表明,在改进的调速策略下,稳态工况下制定的各组诊断策略在动态条件下依然具有较强的适用性。对安装有分流装置的冷却系统,本文提出了一种基于数据的电控阀故障诊断策略,该策略能有效诊断阀体卡住与反馈角度偏离真实值两种故障。最后将诊断次序归纳为电控阀-多传感器联合校正-单传感器检测三层。结果表明,数据异常时系统能够迅速报警,并依次对导致数据异常的原因进行排查,最终诊断出故障的器件与性质。该诊断系统对于延长电堆寿命、改善输出性能与保障系统的安全性都具有重要的意义。

关键词：质子交换膜燃料电池冷却系统故障诊断

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基于故障树方法的智能采矿系统可靠性分析

基于故障树方法的智能采矿系统可靠性分析

作者：王凯中南大学

学位级别：硕士

自21世纪初,我国的采矿技术开始向智能化方向发展。随着矿山开采设备的日益智能化,山东三山岛金矿积极响应国家的发展战略,促进企业的转型升级和高质量发展。在已有信息化和智能化基础设施的基础上,该金矿引进了更为先进的智能采矿设备... 详细信息

自21世纪初,我国的采矿技术开始向智能化方向发展。随着矿山开采设备的日益智能化,山东三山岛金矿积极响应国家的发展战略,促进企业的转型升级和高质量发展。在已有信息化和智能化基础设施的基础上,该金矿引进了更为先进的智能采矿设备和系统。为了实现这些设备的安全高效运行,提高矿山的开采效率和智能化、绿色化水平,有必要开展智能采矿系统及其子系统的可靠性分析研究。通过分析各个子系统在现场应用时的可靠性,可以最大程度地提高主体采矿设备的匹配效率,保障智能采矿设备协同作业的稳定可靠性。同时,还需研究在多种智能采矿设备同时作业工况下的协同技术,分析智能采矿系统的整体可靠性,以实现系统的安全高效运行。本文的主要研究内容如下:(1)对三山岛金矿的深井开采智能设备进行了性能分析和介绍。这些设备包括三种主体采矿设备:智能铲运机、智能凿岩台车以及混装炸药车,以及三种辅助采矿设备:智能掘进台车、锚杆台车和锚索台车。采用了故障数据统计、实地调研、查阅文献以及与专家探讨等多种方法,建立了智能铲运系统运行使用故障树、智能凿岩系统运行使用故障树、混装炸药车运行使用故障树、智能掘进系统运行使用故障树、锚杆台车运行使用故障树以及锚索台车运行使用故障树。通过对这六类智能采矿设备的可靠性进行定性分析,求得了它们的结构重要度排序以及最小割集。(2)将模糊集合理论与建立的故障树模型相结合,对智能铲运系统、智能凿岩系统以及混装炸药车的可靠性进行了定量计算。通过求解底事件发生概率,得到了这三类子系统的顶事件发生概率以及底事件的重要度。研究结果表明,所得到的计算结果与实际情况相符。采用建立的故障树模型,并结合蒙特卡洛仿真模拟方法,对智能铲运系统、智能凿岩系统以及混装炸药车的动态可靠度进行了分析。研究通过仿真模拟计算得到了这三类子系统的平均无故障时间、可靠度与不可靠度曲线、系统失效概率分布曲线等多种可靠性指标参数,并进一步计算了这三类智能采矿设备的底事件仿真重要度。最终,将仿真计算结果与理论计算结果进行了对比,证实了所使用的方法和模型的准确性。(3)对矿山智能采矿系统的寿命进行了分析。通过对各种寿命分析方法进行对比,确定了可靠性模型,以此对系统的可靠性进行整体分析。对模型中的各项可靠性参数进行计算,求得了矿山智能采矿系统的可靠度公式,并利用该公式得到了智能采矿系统的动态可靠度变化规律。通过该研究,实现了对矿山智能采矿系统寿命和可靠性的综合分析和评估。图52幅,表39个,参考文献97篇

关键词：智能采矿系统可靠性模糊故障树蒙特卡洛仿真寿命分析