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水稻生产全程监测与可追溯物联网平台

水稻生产全程监测与可追溯物联网平台

作者：张恒维吉林农业大学

学位级别：硕士

近年来,食品安全问题层出不穷,餐桌安全受到各界人士的普遍关注,做为餐桌中最为主要的主食水稻的质量安全成为广大百姓关注的和需要解决的问题。随着物联网技术、无线传感技术、大数据处理技术以及智能终端的飞速发展,不单单在人们日常... 详细信息

近年来,食品安全问题层出不穷,餐桌安全受到各界人士的普遍关注,做为餐桌中最为主要的主食水稻的质量安全成为广大百姓关注的和需要解决的问题。随着物联网技术、无线传感技术、大数据处理技术以及智能终端的飞速发展,不单单在人们日常生活中带来方便,同时在环境、人和物之间形成了连接的计算机网络的镜像,为实现农业信息化、智能化带来了有力的技术支持。通过技术的有机结合,使得农产品的生产、加工、质检、包装、管理、运输等环节获得的数据更加准确、详细,但同时所产生的数据的类型更加多样化,完整的信息获取链条使得数据量在未来会呈指数上涨趋势,这无非是传统存储平台必须要面临解决的问题。在数据就是金钱的今天,对所采集、存储的这些大量的数据进行分析,并在其中挖掘出有价值的信息,通过数据的分析,为企业的生产和销售提供决策依据,从而扩大了农业生产的产量以及企业的知名度,真正将“智慧农业”引入到农产品的生产中来。为此,本文以吉林省珲春市某企业的粮食生产进行信息化建设为研究背景,利用zigbee技术、RFID射频识别技术、远程监控技术以及水稻质量图像检测技术,并结合Petri网模型,设计了一个水稻全程监测与质量可追溯的系统,本文系统内部还包括四个子系统:人员管理系统、农事记录与远程监控系统、水稻质量检测系统、库存运输跟踪系统。通过对各子系统进行详细设计以及功能分析,实现对水稻质量进行全程追踪。在实际应用中发现问题并解决问题,为水稻生产全程监测与可追溯的研究与发展提供了丰富的经验及可靠地依据。本文设计的系统主要创新点在于将Zigbee技术作为一关键技术应用到可追溯系统的设计中,并且运用远程监控技术对种植环境进行全程的监控,同时用水稻质量检测系统将其水稻质量划分出来并建立petri网模型对出现的问题进行逆向推导,及时找到出现问题的环节,极大的提高了水稻质量的合格率,同时将物联网平台与微信平台相结合,为消费者提供了购买的水稻追溯信息便捷查询的途径,使得可追溯信息系统真正用到生活中去,打造全民监督的食品安全生产链。

关键词：物联网大数据远程监测质量检测可追溯

分子改造甲烷八叠球菌醇脱氢酶催化合成4-羟基-2-丁酮

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应用与环境生物学报 2024年第5期30卷 990-998页

作者：张笛张恒维张迪杨套伟饶志明江南大学生物工程学院工业生物技术教育部重点实验室无锡214122

4-羟基-2-丁酮(4H2B)是一种重要的药物中间体,可以用于合成抗HIV药物度鲁特韦重要手性中间体(R)-3-氨基丁醇,但4H2B价格昂贵,本研究旨在通过酶催化反应,将廉价的1,3-丁二醇(1,3-BDO)催化合成4H2B,以便用于后续开发合成4H2B的衍生物.首... 详细信息

4-羟基-2-丁酮(4H2B)是一种重要的药物中间体,可以用于合成抗HIV药物度鲁特韦重要手性中间体(R)-3-氨基丁醇,但4H2B价格昂贵,本研究旨在通过酶催化反应,将廉价的1,3-丁二醇(1,3-BDO)催化合成4H2B,以便用于后续开发合成4H2B的衍生物.首先克隆表征了一种甲烷八叠球菌(Methanosarcina thermophila)来源的醇脱氢酶(MeADH),研究发现,其可用于催化1,3-BDO合成***最适催化温度为60℃,最适催化pH为10.0.经酶学性质分析发现,MeADH在最适反应温度60℃下孵育48 h仅剩7.51%左右残余酶活力,说明其热稳定性不佳.基于计算机辅助设计选择了15个突变位点,筛选得到一个双突变MeADHE246P/T296P,在60℃条件下孵育48 h,其残余酶活为初始酶活的40.27%左右,比原始酶提高了5.36倍.此外,MeADH催化反应过程中需要辅酶NADP^(+),通过引入鼠李糖乳杆菌(Lactobacillus rhamnosus)来源的NADH氧化酶(LrNox)突变体LrNoxL179S构建了NADP^(+)辅酶循环体系,并将其应用到4H2B的生物合成中.本研究通过优化反应条件和底物流加实验,4H2B合成量最高达到2.2 g/L左右,为后续进行高效生物合成4-羟基-2-丁酮及其衍生物的研究奠定了基础.(图10表3参29)

关键词： 4-羟基-2-丁酮醇脱氢酶辅酶循环再生热稳定性

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脊髓损伤后延迟给予腹腔注射依那西普的疗效

北京大学学报（医学版） 2014年第1期46卷 173-177页

作者：张恒维刘海鹰王波朱震奇北京大学人民医院脊柱外科北京100044

目的:观察大鼠在脊髓损伤后延迟给予依那西普的后肢运动功能恢复和脊髓组织凋亡相关基因表达情况,并观察脊髓组织的病理改变。方法:72只成年雄性SPF级SD大鼠,随机分为6组(实验组为E1组、E2组、E3组,对照组为C1组、C2组、C3组),每组12只... 详细信息

目的:观察大鼠在脊髓损伤后延迟给予依那西普的后肢运动功能恢复和脊髓组织凋亡相关基因表达情况,并观察脊髓组织的病理改变。方法:72只成年雄性SPF级SD大鼠,随机分为6组(实验组为E1组、E2组、E3组,对照组为C1组、C2组、C3组),每组12只,采用70 g动脉瘤夹钳夹脊髓1 min制作钳夹型损伤模型,分别在损伤后即刻、1 h、8 h对实验组(E1组、E2组、E3组)予以腹腔注射依那西普1.25 mg/kg,对照组(C1组、C2组、C3组)同样时间点予以腹腔注射生理盐水1 mL,每组取6只大鼠在损伤24 h后处死取脊髓组织,用Western blot法测定损伤处Bax和Bcl-2表达情况,其余大鼠饲养14 d,期间每日予以Basso Beattie Bresnahan(BBB)运动功能评分,并在第14天处死取脊髓组织制成HE染色切片,光镜下观察。结果:(1)Bax和Bcl-2表达情况:E1组Bax表达灰度值为165.423±2.946,E2组为135.391±3.045,E3组为108.543±6.999,对照组为69.054±0.774;E1组Bcl-2表达的灰度值为58.854±3.592,E2组为84.315±2.138,E3组为125.091±2.699,对照组为156.304±2.490,以上各组数据差异均具有统计学意义(P0.05)。(3)病理切片结果:光镜下观察E1组和E2组大鼠脊髓病理切片可见散在神经元细胞体,淋巴细胞、成纤维细胞浸润较少,组织坏死程度轻,而E3组和对照组可见大量淋巴细胞和成纤维细胞浸润,组织坏死严重。结论:脊髓损伤后注射依那西普可能会起到抑制脊髓组织凋亡的作用,但给药时间延迟超过8 h会显著降低其凋亡抑制作用,无法显著改善大鼠脊髓病理改变和促进后肢功能的恢复,依那西普用于脊髓损伤的实际临床价值仍有待进一步验证。

关键词：依那西普脊髓损伤给药系统治疗结果

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前厅服务质量影响因素分析

当代旅游 2017年第8期 177-177页

作者：张恒维大连财经学院

在本文的研究过程中,对优质服务这一概念予以了简单的阐述,并立足于这一概念的基础,对酒店前厅服务质量的影响因素予以了分析,并提出了相关的解决措施。

关键词：前厅服务质量影响因素

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水稻质量安全可追溯系统

吉林农业大学学报 2018年第1期40卷 120-126页

作者：于合龙张恒维刘杰许荣泽吉林农业大学信息技术学院长春130118

针对水稻质量安全问题,以珲春水稻为研究对象,结合利用物联网技术、RFID技术、条码技术,利用petri网模型设计并实现了水稻质量安全可追溯物联网系统。系统通过采用浏览器/服务器(Browser/Server)模式对水稻的种植信息、农事信息、加工... 详细信息

针对水稻质量安全问题,以珲春水稻为研究对象,结合利用物联网技术、RFID技术、条码技术,利用petri网模型设计并实现了水稻质量安全可追溯物联网系统。系统通过采用浏览器/服务器(Browser/Server)模式对水稻的种植信息、农事信息、加工及质量检测信息、物流运输及终端销售各个环节进行实时跟踪与记录,并将各个环节中所产生的数据通过无线局域网、移动通讯网(3G/4G)、互联网等动态传输网络传输至系统服务器,通过分析与整理形成溯源码。消费者通过扫描溯源码,可以方便快捷的查询到所购买大米的相关追溯信息,真正的实现水稻生产、管理、加工、销售一体化。

关键词：物联网 Petri网模型可追溯系统 RFID技术一体化

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物联网背景下校园智能安防平台的设计与实现

现代电子技术 2020年第24期43卷 174-177页

作者：张恒维于合龙连文聪高延辉吉林农业大学吉林长春130118

针对校园目前存在的安全隐患问题,以吉林某大学为研究对象,根据学校的实际情况和存在的问题,结合物联网技术、RFID技术、视频监控技术、图像识别技术、目标跟踪技术设计并实现一种基于物联网的校园智能安防平台。平台利用客户端/服务器(... 详细信息

针对校园目前存在的安全隐患问题,以吉林某大学为研究对象,根据学校的实际情况和存在的问题,结合物联网技术、RFID技术、视频监控技术、图像识别技术、目标跟踪技术设计并实现一种基于物联网的校园智能安防平台。平台利用客户端/服务器(Client/Server)模式对学校教学办公单位、实验室、人员密集地点、主要街道进行实时监测与记录,并将各个部位监测的数据信息通过校园网络、安防专线网络传输至系统服务器。当有可疑人员、车辆出现或险情发生时,利用MeanShift算法进行目标跟踪,实现静态目标、动态目标的快速跟踪定位,并会触发系统报警装置,形成联动报警机制,使学校保卫部门第一时间得到报警信息,真正实现校园安全监控、管理、调度的一体化和智能化。

关键词：安防平台系统设计物联网数据传输实时监控跟踪定位

基于手机LBS和移动GIS的玉米精准施肥决策系统

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吉林农业大学学报 2019年第1期41卷 120-126页

作者：于合龙吴晖霞刘寒静张恒维许荣泽吉林农业大学信息技术学院长春130118 吉林省精准农业与大数据工程研究中心长春130118

移动互联网快速发展和智能手机在农村普及为进一步完善精准施肥系统提供了有利条件。以当前主流的Android手机操作系统为平台,运用GPS定位、Baidu Map API和数据库等相关技术,设计并实现了基于手机LBS和移动GIS的玉米精准施肥系统。该... 详细信息

移动互联网快速发展和智能手机在农村普及为进一步完善精准施肥系统提供了有利条件。以当前主流的Android手机操作系统为平台,运用GPS定位、Baidu Map API和数据库等相关技术,设计并实现了基于手机LBS和移动GIS的玉米精准施肥系统。该系统通过无线网络进行用户端与服务器端的信息交互,服务器端运用土壤肥力丰缺指标法、玉米喜肥特性法以及养分平衡算法对数据进行分析和处理,生成施肥方案并推送给用户。结合测试表明,该系统通过GPS定位,定点定位误差<4 m,各模块响应速度在5～15 s。

关键词：移动GIS LBS 玉米精准施肥移动互联网

大肠杆菌抗噬菌体基因的挖掘及其抗噬菌体菌株的构建

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微生物学报 2023年第11期63卷 4167-4184页

作者：崔晓媛尤甲甲潘学玮张恒维张显高敏杰饶志明江南大学生物工程学院工业生物技术教育部重点实验室江苏无锡214122

【目的】噬菌体是工业发酵侵染底盘细胞的专一性病毒,由于其广泛存在以及难以根除,极大影响了发酵生产,从基因水平进行抗噬菌体基因的挖掘以及功能验证可以显著增强底盘细胞的抗噬菌体的能力,从而达到从源头上抵御噬菌体污染的目的。为... 详细信息

【目的】噬菌体是工业发酵侵染底盘细胞的专一性病毒,由于其广泛存在以及难以根除,极大影响了发酵生产,从基因水平进行抗噬菌体基因的挖掘以及功能验证可以显著增强底盘细胞的抗噬菌体的能力,从而达到从源头上抵御噬菌体污染的目的。为了选育具有噬菌体抗性的工程菌株,本研究旨在分析选取抗噬菌体的基因以及构建抗噬菌体的工程菌株。【方法】采用共进化筛选、重测序手段、重组菌株构建以及噬菌体侵染的敏感验证实验等方法,获得具有抗噬菌体属性的工程菌株。【结果】实验通过共进化共筛选得到7株抗噬菌体驯化菌株,基因组重测序以及Annovar软件分析,发现了12个基因发生位点突变,选取位点突变频率较高的dnaE (DNA聚合酶Ⅲ亚基α)、yhjH (环状二GMP磷酸二酯酶)及rzoD (假定的噬菌体裂解脂蛋白) 3个基因分析对噬菌体的抗性,突变基因过表达菌株对噬菌体BL21 Virus 01、BL21 Virus 02、BL21Virus06、T1和T7具有明显的抗性;吸附率测定结果表明,基因dnaE和yhjH影响噬菌体复制,而基因rzoD突变影响噬菌体吸附过程。使用定量PCR进一步分析突变基因dnaE和yhjH对噬菌体的抗性作用,结果表明基因dnaE、yhjH突变影响噬菌体基因组BL21 Virus 01的复制过程,而rzoD突变影响噬菌体BL21 Virus 01的吸附过程。【结论】基因dnaE、yhjH、rzoD的位点突变能够有效抵御噬菌体的侵染,同时含有3个位点突变的工程菌株BC11具有较广范围内的噬菌体抗性,是潜在的抗噬菌体底盘细胞。本研究为抗噬菌体基因挖掘与初步解析以及开发抗噬菌体工程菌株提供借鉴。

关键词：抗噬菌体进化筛选重测序工程菌株

半理性设计提高甲酸脱氢酶(Cb FDH)活力及热稳定性

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食品与生物技术学报 2023年第10期42卷 1-8页

作者：倪晗朦胡孟凯张恒维张显潘学玮饶志明周楠迪江南大学生物工程学院江苏无锡214122

甲酸脱氢酶(formate dehydrogenase,FDH)是NADH循环再生的最佳酶之一,广泛应用于食品、医药和化工等行业。但是野生型甲酸脱氢酶普遍存在酶活低、催化效率差等缺点,导致产品转化率较低,影响产品的工业化生产。为了获得具有更佳催化性能... 详细信息

甲酸脱氢酶(formate dehydrogenase,FDH)是NADH循环再生的最佳酶之一,广泛应用于食品、医药和化工等行业。但是野生型甲酸脱氢酶普遍存在酶活低、催化效率差等缺点,导致产品转化率较低,影响产品的工业化生产。为了获得具有更佳催化性能的甲酸脱氢酶,作者以博伊丁假丝酵母(Candida boidinii)来源的甲酸脱氢酶为模板,利用HOTSPOT WIZARD v3.1进行三维结构模拟预测,构建了P68G、Q197K两个突变体,比酶活较野生型分别提高了11%和33%。这是由于P68G氨基酸残基侧链的苯环被氢取代,减少了甲酸盐底物进入口袋的空间位阻;而Q197K侧链酰胺基突变为胺丁基增强了酶的柔性。然而这两个突变点对甲酸脱氢酶的热稳定性产生了负面影响,因此在I239位引入半胱氨酸突变与C262构成二硫键以提高其热稳定性,最终获得一株热稳定性显著提高,比酶活较野生型提高31%、较I239C提高45%的突变株Cb FDH Q197K/I239C。通过半理性预测蛋白质结构提高了甲酸脱氢酶的活力和热稳定性,为高效构建性能稳定、还原力强的甲酸脱氢酶提供了理论基础。

关键词：甲酸脱氢酶半理性设计博伊丁假丝酵母定点突变辅酶循环