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基于Netty与Kafka的物联网数据采集平台的设计与实现

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基于Netty与Kafka的物联网数据采集平台的设计与实现

作者：庞子皓南京邮电大学

学位级别：硕士

近年来,随着互联网技术以及智能传感器产业的蓬勃发展,将二者统筹整合的物联网技术也日趋成熟,越来越多的传统行业借助这一技术进行着业务革新和产业升级,物联网设备数量也急剧增加。在海量设备连接入网的情况下,如何将海量物联网设备... 详细信息

近年来,随着互联网技术以及智能传感器产业的蓬勃发展,将二者统筹整合的物联网技术也日趋成熟,越来越多的传统行业借助这一技术进行着业务革新和产业升级,物联网设备数量也急剧增加。在海量设备连接入网的情况下,如何将海量物联网设备接入数据平台并实时高效的采集数据是难点问题。为此,本文设计了一种基于Netty与Kafka的物联网数据采集平台。在设备连接方面,Netty通信框架基于事件驱动网络,并发性较高,同时定制能力强,可以对系统进行灵活扩展。在数据处理方面,Kafka具备消息订阅以及持久化能力,相对于传统的消息中间件有着更大的吞吐量。在此基础上,本文针对Kafka消息中间件带来的实时性问题,提出了一种基于多级优先队列的数据处理算法与Kafka协同处理数据。该算法将数据的优先级和长度的乘积作为标准,首先将数据分派到多级优先队列和短作业优先队列中,然后根据多级优先队列中的数据处理情况,依次创建队列,直到所有数据都处理完毕。针对TCP协议的粘包拆包问题,引入了一种自定义通讯协议,提高了平台的数据传输速度。针对由于Netty的IO线程池满造成的设备连接等待问题,本文提出了一种线程池容量配置方案,该方案考虑设备连接的等待时间和阻塞IO的处理时间,对Netty的IO线程池在合理范围内动态调整。最后本文基于优化后平台,从设备端和服务端入手,搭建了一个功能较为完备的物联网数据采集平台,并对数据采集平台的各项功能进行测试。结果表明,各功能的测试结果都能够满足预期,平台也能在收集数据的同时,提供各项服务。

关键词：物联网 Netty Kafka 多级优先队列线程调优

戊糖乳杆菌发酵对花生不同蛋白组分结构的影响

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食品科学 2023年第22期44卷 74-79页

作者：李玉蝶李玟君汪海燕宋青云庞子皓肖一郎汪超李玮湖北工业大学生物工程与食品学院湖北省食品发酵工程技术研究中心湖北武汉430060

通过戊糖乳杆菌(Lactiplantibacillus pentosus)对花生不同蛋白组分进行发酵处理,研究对比发酵前后花生分离蛋白、花生球蛋白及伴花生球蛋白分子结构的变化,阐明戊糖乳杆菌发酵对花生蛋白组分结构的影响规律。结果表明,戊糖乳杆菌发酵... 详细信息

通过戊糖乳杆菌(Lactiplantibacillus pentosus)对花生不同蛋白组分进行发酵处理,研究对比发酵前后花生分离蛋白、花生球蛋白及伴花生球蛋白分子结构的变化,阐明戊糖乳杆菌发酵对花生蛋白组分结构的影响规律。结果表明,戊糖乳杆菌发酵可显著提升花生球蛋白的游离巯基含量、表面疏水性和变性温度,显著降低β-折叠含量和变性焓值(P子改性,对花生蛋白的凝胶改性起到良好的促进作用。

关键词：戊糖乳杆菌花生组织蛋白分子结构热特性微观结构

花生根白藜芦醇的超声辅助提取工艺优化及分离提纯

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食品工业科技 2023年第16期44卷 228-235页

作者：宋青云李玟君庞子皓肖一郎汪海燕李玉蝶刘运汪超李玮湖北工业大学生物工程与食品学院湖北武汉430068 湖北妍琪生物科技有限公司湖北襄阳441000

研究了超声波辅助乙醇提取及大孔树脂初步纯化花生根中白藜芦醇的工艺条件。以花生根白藜芦醇的提取率为指标,考查了乙醇浓度、超声功率、超声时间和料液比对提取率的影响。结果表明,通过单因素实验和响应面法优化的最佳条件如下:乙醇浓... 详细信息

研究了超声波辅助乙醇提取及大孔树脂初步纯化花生根中白藜芦醇的工艺条件。以花生根白藜芦醇的提取率为指标,考查了乙醇浓度、超声功率、超声时间和料液比对提取率的影响。结果表明,通过单因素实验和响应面法优化的最佳条件如下:乙醇浓度90%、超声功率290 W、超声时间12 min、料液比1:38(g/mL),白藜芦醇的含量为175.53±1.57μg/g。通过方差分析发现:超声时间、超声功率和乙醇浓度对白藜芦醇含量的影响达到显著水平(P<0.05)。最佳条件下为树脂H103,上样浓度201.13μg/mL,上样速率为1.0 mL/min,上样量为120 mL,洗脱溶剂为90%乙醇,洗脱流速为1.0 mL/min,洗脱量为160 mL,一次处理后,粗产品中白藜芦醇的含量为49.19%±0.81%,RSD为1.65%。超声辅助提取白藜芦醇和大孔树脂初步纯化白藜芦醇是可行的。

关键词：花生根白藜芦醇超声波响应面优化大孔树脂

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基于压缩感知的低复杂度超分辨角度估计方法

系统工程与电子技术 2024年第6期46卷 1831-1837页

作者：吴敏黎子皓郝程鹏胡桥中国科学院声学研究所北京100190 中国科学院大学北京100049 西安交通大学机械工程学院陕西西安710049

在空域目标角度估计中,分辨率受阵列孔径的限制,依靠增加阵元数量提高分辨率会增加系统成本。为了在受限阵列尺寸中减少阵元数量,基于压缩感知(compressive sensing,CS)理论,提出了一种超分辨角度估计算法。首先建立阵列接收信号模型并... 详细信息

在空域目标角度估计中,分辨率受阵列孔径的限制,依靠增加阵元数量提高分辨率会增加系统成本。为了在受限阵列尺寸中减少阵元数量,基于压缩感知(compressive sensing,CS)理论,提出了一种超分辨角度估计算法。首先建立阵列接收信号模型并构造冗余字典,然后利用目标空间域稀疏先验信息将目标角度估计问题建模为优化问题,最后设计低复杂度算法对优化问题求解。所提算法通过贝叶斯CS理论推导了正则化系数,保证了算法的噪声抑制性能,通过共轭梯度运算及Hadamard乘积提高了算法效率。所提算法可利用较少快拍在信号数目未知的条件下,实现高精度角度估计。仿真结果和实测数据验证了所提算法的有效性。

关键词：阵列信号处理压缩感知波达方向估计波束形成

嗜盐四联球菌对黄曲霉毒素B1生物降解的研究

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中国酿造 2022年第6期41卷 58-62页

作者：张超李玟君李玉蝶汪海燕庞子皓肖一郎汪超李玮湖北工业大学生物工程与食品学院湖北省食品发酵工程技术研究中心湖北武汉430060

该实验主要研究了嗜盐四联球菌(Tetraphylococcus halophila)对黄曲霉毒素B1(AFB1)的降解。研究嗜盐四联球菌不同接种量及不同浓度AFB1对降解效果的影响,检测嗜盐四联球菌上清液不同处理条件及金属离子对AFB1降解效果的影响,并利用扫描... 详细信息

该实验主要研究了嗜盐四联球菌(Tetraphylococcus halophila)对黄曲霉毒素B1(AFB1)的降解。研究嗜盐四联球菌不同接种量及不同浓度AFB1对降解效果的影响,检测嗜盐四联球菌上清液不同处理条件及金属离子对AFB1降解效果的影响,并利用扫描电镜(SEM)观察了嗜盐四联球菌在AFB1毒素环境中的微观形态。结果表明,嗜盐四联球菌接种量为1%,发酵72 h时对AFB1的降解率可达到70.11%,降解活性物质主要存在于上清液中,且具有一定的耐热性。Ca^(2+)抑制上清液对AFB1的降解,AFB1降解率降至40.32%;Zn^(2+)促进上清液对AFB1的降解,AFB1降解率提高至75.52%,扫描电镜结果表明,与AFB1共培养72 h后,嗜盐四联球菌细胞壁褶皱转好。

关键词：嗜盐四联球菌黄曲霉毒素B1 生物降解微观结构

基于多源遥感数据火星Jezero地区地表岩性单元分类研究

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基于多源遥感数据火星Jezero地区地表岩性单元分类研究

作者：郑子皓吉林大学

学位级别：硕士

火星被认为是目前人类有望率先登陆的类地行星,火星地质的研究一直是火星的重要研究部分。对火星地质单元进行分类划定不仅是开展火星地质的重要而基础的工作,也是深入研究火星起源和演化的完整性和规律性的基础。随着人类越来越多的火... 详细信息

火星被认为是目前人类有望率先登陆的类地行星,火星地质的研究一直是火星的重要研究部分。对火星地质单元进行分类划定不仅是开展火星地质的重要而基础的工作,也是深入研究火星起源和演化的完整性和规律性的基础。随着人类越来越多的火星探测器发射以及通过探测器着陆的方式相继登上了火星,火星遥感数据愈发丰富,为提高地质单元的分类预测提供了重要的数据基础。因此,本研究以火星Jezero陨石坑周边区域为研究区,基于CRISM数据、CTX数据和DEM高程数据,研究多源遥感组合数据的地表岩性分类方法。首先,对多源遥感数据进行像素级数据融合,比较不同融合方法分类结果;其次,基于多源遥感数据提取光谱、纹理和高程等特征信息,使用随机森林对多源组合影像的特征参量进行筛选及特征变量分析,进行多源遥感数据特征级数据融合;最后,使用多种机器学习分类器对两种遥感数据融合结果进行地表岩性分类预测,对比分析两种遥感数据融合结果在不同分类算法下的分类精度。通过研究主要得到以下结论:(1)对于火星Jezero地区的影像像素级融合,像素级融合的融合质量较好,具有一定的准确性。在Gram-Schmidt变换、IHS变换和小波变换这三种像素级融合数据中,融合质量从高到低的排序是:小波变换、IHS变换和Gram-Schmidt变换。Gram-Schmidt变换、IHS变换以及小波变换这三种像素级数据融合的分类精度分别达到了69.61%、72.38%和73.58%,Kappa系数分别是0.6261、0.6584和0.6702。不同融合方法的分类结果与融合质量是有一定关联。(2)为了降低数据的冗余性并提高分类的准确性,本文采用了随机森林方法和OOB误差值对多源遥感数据得到的特征集合进行了优化筛选和降维。最后成功地将1305个特征变量减少到了25个。最终的分类结果显示,筛选后的特征集合能够有效地区分不同的火星地表岩性。(3)基于多源遥感特征级数据融合的岩性分类中,CNN算法和KNN算法展现出了较好的分类效果。其中,CNN算法的分类精度分别达到了81.15%和78.4%,Kappa系数分别为0.7488和0.7144,而SVM算法的分类效果稍微逊色于前两种方法,其分类精度为75.7%,Kappa系数为0.6954。经过对三种分类器的分类结果进行定性和定量的比较后,CNN算法展现出了更优的分类性能,能够更精确地区分各种岩性。(4)无论是像素级图像融合还是特征级图像融合,在岩性识别方面都表现出良好的效果。但是特征级图像融合在岩性识别的精度上普遍优于像素级图像融合,这表明在研究区域内基于特征级数据的融合技术在岩性识别方面具有较高的准确度。此外,将DEM数据整合到岩性分类的过程中,不仅增强了像素融合所不具备的特性,而且显著优化了分类结果,这说明研究区的岩性分布与其高程存在一定的相关性。

关键词：火星岩性分类机器学习信息融合多源遥感数据

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光纤法布里—珀罗冲击波压力传感技术研究

光纤法布里—珀罗冲击波压力传感技术研究

作者：高子皓西安工业大学

学位级别：硕士

冲击波是一种波面以突跃面形式在弹性介质中传播的压缩波,因其具有快速产生超压的能力,目前被应用于军事、医学、矿产资源开采、材料加工和航空航天等领域,随着对冲击波应用价值的发掘,冲击波压力的测量也变得日渐重要。而传统的电学压... 详细信息

冲击波是一种波面以突跃面形式在弹性介质中传播的压缩波,因其具有快速产生超压的能力,目前被应用于军事、医学、矿产资源开采、材料加工和航空航天等领域,随着对冲击波应用价值的发掘,冲击波压力的测量也变得日渐重要。而传统的电学压力传感器容易受到电磁干扰,不耐腐蚀,因此应用场景受到极大限制,而基于光纤传感技术的光纤法布里-珀罗(Fabry-Perot,F-P)压力传感器具有轻便小巧、抗电磁干扰和耐腐蚀等优点,更加适用于各种极端环境下冲击波压力的测量。本文就面向冲击波压力测量,对全光纤F-P压力传感器进行设计研究,主要研究内容如下:(1)光纤F-P压力传感器介绍与传感原理研究。阐述研究背景与国内外研究现状,以此确定传感器设计思路;从F-P传感器干涉原理出发,阐述光纤F-P压力传感器是如何对冲击波压力信号进行测量的,介绍的原理包括光纤F-P传感器基本结构与膜片式光纤F-P压力传感器感压原理,根据弹性力学得到传感器基本性能的理论计算公式;介绍目前常用的光纤F-P传感器的解调方法,并从中选出最适用于冲击波压力信号解调的方法为实验所用。(2)光纤F-P压力传感器设计仿真与制备工艺。基于冲击波压力测量需求,确定传感器制作材料,设计膜片式全光纤F-P压力传感器,利用空心光纤作为法珀腔体,多模光纤作为感压膜片;结合理论计算与仿真,以理论公式计算数据与仿真软件的模拟结果为依据,确定传感器的腔长尺寸与感压膜片尺寸设计范围;阐述传感器制备过程,并介绍切割控制方案以及感压膜片优化方法。(3)光纤F-P压力传感器实验测试与分析。通过光谱测量实验,验证制备的传感器光谱与仿真结果具有一致性;对传感器进行静态压力实验封装,设计并搭建静态压力测试实验系统,通过实验测试验证传感器的各项性能,如测压上限、灵敏度、稳定性和重复性等,经过对比,静态压力测试实验结果与仿真结果保持一致;对传感器进行动态压力实验封装,设计并搭建动态压力测量实验系统,利用激光诱导反应法,产生冲击波信号并用制备的传感器对其进行测量,测得冲击波压力信号上升时间为114 ns,峰值压力4.14 MPa。本文所研制的光纤F-P压力传感器具有轻便小巧、结构准直、抗电磁干扰、制作工艺相对简单且稳定性较好等优势,适用于多种复杂环境下的冲击波压力测量。

关键词：冲击波光纤传感器法布里-珀罗干涉空心光纤压力测量

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金融集聚对中国省域财政收入的空间效应分析

金融集聚对中国省域财政收入的空间效应分析

作者：于子皓燕山大学

学位级别：硕士

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基于图深度学习的药物重定位预测研究

基于图深度学习的药物重定位预测研究

作者：高子皓西北师范大学

学位级别：硕士