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基于深度学习的推移质颗粒识别优化算法研究

工程科学与技术 2024年

作者：王浩杨飞奇张磊吴伟谢皓南赵琳浙江省河口海岸重点实验室福州大学土木工程学院中国水利水电科学研究院水利部泥沙科学与北方河流治理重点实验室中国水利水电科学研究院流域水循环模拟与调控国家重点实验室中国长江三峡集团有限公司长江生态环境工程研究中心

推移质运动规律对河床演变具有重要影响，是河流动力学研究的重点和难点。本文开展中低水流条件下的推移质平衡输沙试验，将灰度相减方法和深度学习方法相结合，旨在提出一种优化的推移质运动颗粒识别算法，并在此基础上应用粒子跟踪测... 详细信息

推移质运动规律对河床演变具有重要影响，是河流动力学研究的重点和难点。本文开展中低水流条件下的推移质平衡输沙试验，将灰度相减方法和深度学习方法相结合，旨在提出一种优化的推移质运动颗粒识别算法，并在此基础上应用粒子跟踪测速技术(Paticle Tracking Velocimetry，PTV)和卡尔曼滤波算法计算推移质颗粒运动轨迹，从而建立紊流相干结构与颗粒运动强度关系。为清晰捕捉运动距离较小颗粒，对YOLOv5(You Only Look Once)目标检测模型网络结构进行卷积块改进、增加注意力机制和优化损失函数处理，以增强其在推移质颗粒识别任务中对极小目标的检测性能。结果表明：（1）灰度相减方法可识别运动距离较大的颗粒，改进YOLOv5模型则能够更好识别运动距离较小的颗粒，通过合并优化两种方法，在本文设置的试验工况下可更准确识别推移质运动颗粒和运动轨迹。（2）中低水流强度条件下，推移质泥沙颗粒运动强度受紊流相干结构影响沿水槽横向方向呈现间隔条带结构。并且随着水流强度增加，条带结构逐渐由密集变得稀疏，其宽度也由窄转宽，当水流强度继续增大时紊动掺混剧烈，条带结构遭到破坏逐渐消失。（3）总体看来泥沙颗粒运动多集中在水槽中间区域，边壁处运动较少，沙条带结构呈现中间宽两边窄的空间分布特征，表明条带结构形成原因是受紊流大尺度相干结构的影响，而非二次流结构。

关键词：推移质灰度相减 YOLOv5 颗粒运动轨迹条带结构

灌溉用水户水权交易对农业灌溉、生产和收入的影响——基于四省的实证检验

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中国环境科学 2024年第6期44卷 3466-3479页

作者：吴伟中国人民大学农业与农村发展学院北京100872

基于甘肃、山西、河北和湖南四省2019年至2022年灌溉用水户水权交易数据,构建基于产权理论和新制度经济学的理论分析框架,分析灌溉用水户水权交易改革政策实施前后的变化,使用双重差分固定效应模型评估改革的影响,实证检验灌溉用水权交... 详细信息

基于甘肃、山西、河北和湖南四省2019年至2022年灌溉用水户水权交易数据,构建基于产权理论和新制度经济学的理论分析框架,分析灌溉用水户水权交易改革政策实施前后的变化,使用双重差分固定效应模型评估改革的影响,实证检验灌溉用水权交易能否通过合同节水、额定灌溉用水额、调整农作物种植结构机制对农业灌溉面积、农业产出和农户收入产生影响.结果显示,在产权界定明晰的前提下,节水合同为交易提供了保障,额定用水量从需求管理角度促进了节水效应和用水效率提升,考虑到交易水权的成本和用水效益,调整优化农作物结构成为增产增收的重要途径.研究结论,通过水权交易、节水合同机制和用水定额制度,激励农户提高灌溉用水效率,优化作物种植结构,实现了水资源的高效配置,促进了农业总产出和农户收入的增长,有利于可持续农业发展.

关键词：灌溉用水户水权交易农业灌溉生产收入水资源

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钙钛矿太阳能电池中铅泄漏的抑制和回收

科学通报 2024年第22期69卷 3283-3298页

作者：吴伟瑜陈聪河北工业大学材料科学与工程学院天津300401

有机-无机杂化金属卤化物钙钛矿成为太阳能电池、光电探测器、发光二极管等领域的研究焦点.尤其在太阳能电池领域,铅(Pb)基钙钛矿太阳能电池已经实现超过26%的高效光电转换效率和万小时以上的稳定性,商业化潜力巨大.然而,严苛的Pb元素... 详细信息

有机-无机杂化金属卤化物钙钛矿成为太阳能电池、光电探测器、发光二极管等领域的研究焦点.尤其在太阳能电池领域,铅(Pb)基钙钛矿太阳能电池已经实现超过26%的高效光电转换效率和万小时以上的稳定性,商业化潜力巨大.然而,严苛的Pb元素毒性及生物环境风险评估使研究人员质疑其商业化应用前景和价值.为了减少Pb的泄漏,研究人员已经尝试采用物理隔离和化学吸附等方法对钙钛矿太阳能电池进行封装,实现Pb泄漏的抑制率达到95%以上.但最终,这些电池及光伏组件仍将面临损坏、老化和退役问题,其组分Pb仍不可避免会泄漏到环境中.要根本解决这一问题,需采用有效的“Pb泄漏抑制+绿色回收”策略,解除钙钛矿光伏规模化应用中因环境评估问题所引发的障碍.本文系统地综述了钙钛矿太阳能电池中Pb泄漏的危害、检测方法、抑制方法以及回收策略.

关键词：钙钛矿太阳能电池 Pb泄漏污染 Pb回收

山区高标准农田建设促进脱贫农户收入增长机制——以贵州为例

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自然资源学报 2024年第5期39卷 1084-1100页

作者：吴伟中国人民大学农业与农村发展学院北京100872

基于贵州山区500户脱贫农户跟踪调查数据,使用双重差分固定效应模型,从改善资源禀赋、农业生产集聚和规模效应视角,实证检验山区高标准农田建设促进脱贫农户收入增加及其作用机制。结果表明:(1)山区耕地散碎化特点致使流转高标准农田难... 详细信息

基于贵州山区500户脱贫农户跟踪调查数据,使用双重差分固定效应模型,从改善资源禀赋、农业生产集聚和规模效应视角,实证检验山区高标准农田建设促进脱贫农户收入增加及其作用机制。结果表明:(1)山区耕地散碎化特点致使流转高标准农田难以实现规模化种植,但农机集中服务节约劳动投入,可以利用荒废耕地资源,开拓收入来源。(2)山区高标准农田每年因灾受损,重复修缮拉动脱贫农户工资性收入季节性增长,农户珍视仅有的保障口粮安全耕地资源,返乡务工意愿强烈。(3)山区使用农机除了耕种和收获,日常管护、防灾补种意义更为显著,对劳动力的替代可以促使农户耕种模式规模化。因此,山区高标准农田建设要抓住脱贫农户耕地资源贫瘠和在山两个特征,使用农机服务,拓宽收入来源,突破耕地不能规模化的限制,实现经营模式的规模化。

关键词：山区高标准农田农户收入增长机制

基于改进SMOTE不均衡样本处理和IHPO-DBN的变压器故障诊断方法研究

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电力系统保护与控制 2024年第11期52卷 21-30页

作者：周萱吴伟丽西安科技大学电气与控制工程学院陕西西安710054 西安市电气设备状态监测与供电安全重点实验室陕西西安710054

针对由于变压器故障样本不均衡和故障模型陷入局部最优而导致的分类准确率低的问题,提出了基于改进的合成少数类过采样技术和优化深度置信网络(deep belief network, DBN)的变压器故障诊断方法。首先采用聚类融合的K-means算法,通过分... 详细信息

针对由于变压器故障样本不均衡和故障模型陷入局部最优而导致的分类准确率低的问题,提出了基于改进的合成少数类过采样技术和优化深度置信网络(deep belief network, DBN)的变压器故障诊断方法。首先采用聚类融合的K-means算法,通过分簇和匹配的方式筛选出不稳定的少数类样本用以改进中心点合成少数类过采样技术(center point synthetic minority oversampling technique, CP-SMOTE)算法,并对少数类样本进行扩增,解决了变压器故障数据分布不均衡的问题。其次,通过加入随机逆向学习和自适应惯性权重技术对猎食者优化算法进行改进,并用改进后的算法对DBN的内部参数进行优化调整,提高了模型精度。最后,将不同数据预处理情况下以及不同数据规模下的变压器故障模型进行仿真对比。结果表明,经过数据预处理和模型优化后的变压器故障识别准确率能够提高到98%,有效地解决了故障数据不平衡导致的分类精度低的问题。

关键词：变压器故障诊断不均衡样本 K-means聚类改进合成少数过采样改进猎食者优化

不协调广义多尺度决策系统的最优尺度组合的层次关系

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控制与决策 2024年第6期39卷 2041-2050页

作者：曾华鑫吴伟志浙江海洋大学信息工程学院浙江舟山316022 浙江海洋大学浙江省海洋大数据挖掘与应用重点实验室浙江舟山316022

多尺度信息系统是一类特殊的对象-属性值系统,数据集中的每个对象在每个属性下根据不同的尺度或粒度可呈现出不同的值,并从细粒度属性值域到粗粒度属性值域间存在粒信息变换函数.从多尺度数据集中的每个属性中选择一个满足预设条件的尺... 详细信息

多尺度信息系统是一类特殊的对象-属性值系统,数据集中的每个对象在每个属性下根据不同的尺度或粒度可呈现出不同的值,并从细粒度属性值域到粗粒度属性值域间存在粒信息变换函数.从多尺度数据集中的每个属性中选择一个满足预设条件的尺度用于最终的决策分析(这个过程称为最优尺度组合选择)是多尺度决策系统知识获取的关键问题.针对不协调广义多尺度决策系统的最优尺度组合选择问题,首先,通过引入三层思维提出广义决策类最优尺度组合和对象最优尺度组合的概念,讨论两者间的层次关系;然后,提出属性约简诱导的最优尺度组合和关键尺度组合的概念,讨论对象关键尺度组合与广义决策类关键尺度组合间的层次关系;最后,依据对象关键尺度组合与广义决策类关键尺度组合间的层次关系给出两者间互相计算的方法.

关键词：粒计算粗糙集信息系统多尺度信息系统最优尺度组合

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钙钛矿太阳能电池中铅泄漏的抑制和回收

科学通报 2024年

作者：吴伟瑜陈聪河北工业大学材料科学与工程学院

关键词：钙钛矿太阳能电池 Pb泄漏污染 Pb回收

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高校跨学科创业团队内部治理机理

科学学研究 2024年第6期42卷 1278-1287页

作者：陈艾华吴伟浙江理工大学法政学院浙江杭州311103 浙江大学公共管理学院浙江杭州310058

跨学科创业团队是高校开展学术创业的关键载体,加强高校跨学科创业团队内部治理是提升高校科技成果转化力、助推国家创新体系构建的重要举措。高校跨学科创业团队是学术创业绩效提升的源头,其内部如何进行治理,尚缺乏系统而全面的理论... 详细信息

跨学科创业团队是高校开展学术创业的关键载体,加强高校跨学科创业团队内部治理是提升高校科技成果转化力、助推国家创新体系构建的重要举措。高校跨学科创业团队是学术创业绩效提升的源头,其内部如何进行治理,尚缺乏系统而全面的理论与实证研究。本文以高校跨学科创业团队为调查对象,理论结合实证剖析了高校跨学科创业团队内部治理机理与规律,研究发现:在高校跨学科创业团队中,变革型领导对跨学科合作以及学术创业绩效均具有正向影响;跨学科合作在变革型领导和学术创业绩效之间发挥着部分中介效应;冲突中的关系冲突在变革型领导和跨学科合作的不同维度之间既发挥着负向调节效应又发挥着正向调节效应,冲突中的任务冲突在变革型领导和跨学科合作中的合作质量两者之间的关系中具有不显著的负向调节效应。本文的发现强调了高校跨学科创业团队生产力物化过程的匹配规律,也为高校跨学科创业团队内部治理过程中核心要素的耦合提供了证据。

关键词：跨学科创业团队学术创业内部治理

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稀薄气体动理论中介观尺度数值模拟的加速方法

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国防科技大学学报 2024年第2期46卷 70-78页

作者：杨伟奇国防科技大学空天科学学院湖南长沙410073

针对滑移流、早期过渡流区域采用离散速度法(discrete velocity method,DVM)求解Boltzmann方程收敛速度极慢、计算资源消耗大的难题,提出全流场耦合介观/宏观方程加速方法。在介观层面基于有限差分的DVM求解Boltzmann方程,在宏观层面基... 详细信息

针对滑移流、早期过渡流区域采用离散速度法(discrete velocity method,DVM)求解Boltzmann方程收敛速度极慢、计算资源消耗大的难题,提出全流场耦合介观/宏观方程加速方法。在介观层面基于有限差分的DVM求解Boltzmann方程,在宏观层面基于有限体积的压力耦合方程组半隐式方法求解矩方程,充分利用纳维-斯托克斯-傅里叶/R26矩方程在低克努森数下的快速收敛特性,对介观方程进行加速。基于高阶Hermite多项式重构分布函数,完成宏观方程与介观方程之间的数据传输。仿真结果表明:全流场耦合介观/宏观方程的加速方法在滑移流、早期过渡流区域具有显著加速性能,最大降低了95.28%的计算时长;但对中、大克努森数流域,加速性能大幅度下降。

关键词：稀薄气体 Boltzmann方程离散速度法 R26矩方法加速方法