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基于深度卷积神经网络的绝缘子检测与缺陷识别研究

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基于深度卷积神经网络的绝缘子检测与缺陷识别研究

作者：翟怡迪郑州轻工业大学

学位级别：硕士

电力系统是国家能源发展的纽带,也是实现全面建设社会主义现代化强国的重要基石。绝缘子是高压输电线路的重要组成部分,危及输电线路的稳定性并带来安全风险。因此,定期检查绝缘子故障对于保证电力系统的稳定性具有重要意义。针对现有... 详细信息

电力系统是国家能源发展的纽带,也是实现全面建设社会主义现代化强国的重要基石。绝缘子是高压输电线路的重要组成部分,危及输电线路的稳定性并带来安全风险。因此,定期检查绝缘子故障对于保证电力系统的稳定性具有重要意义。针对现有高压输电线绝缘子缺陷检测模型计算量和精度难以平衡、小目标缺陷精度不高、易受背景影响的问题,本文研究了基于改进的缺陷检测算法ML-YOLOv5,并采用双目标缺陷检测和目标检测和语义分割级联算法用于绝缘子小目标检测和分割。主要研究内容如下:1.针对现有绝缘子缺陷检测模型计算量和精度难以平衡的问题,研究了基于YOLOv5网络的增强型绝缘子缺陷检测算法ML-YOLOv5。采用深度可分离卷积和改进的C2f＿DG模块替换普通卷积和C3模块,降低损耗;增强了特征金字塔网络(MFPN),拼接浅层语义信息;同时使用YOLOv5m作为教师模型进行知识蒸馏,参数量不变的同时提升精度。结果表明,改进的ML-YOLOv5模型,在CPLID和IDID数据集上表现优异,与YOLOv5s相比,m AP0.5值提高了0.3%和1.4%。2.针对小目标缺陷占比小、易受背景影响的问题,研究了基于改进CB-YOLOv5的绝缘子串定位,消除背景影响。主干网络增添CA注意力机制,增添坐标特征信息;将颈部的C3模块更换为改进的C2f＿DG,降低计算损耗;采用增强了特征金字塔网络(Bi FPN),拼接多层语义信息,提升特征融合检测精度。结果表明,改进的CB-YOLOv5模型在绝缘子定位任务中,m AP0.5可达99.3%。3.针对小目标缺陷检测精度低,研究了基于双目标检测级联的绝缘子小目标缺陷检测。双目标检测级联模型:利用改进CB-YOLOv5的绝缘子串定位,将定位到的绝缘子串区域剪切,将切剪后的图像输入到ML-YOLOv5模型,进行绝缘子小目标缺陷检测。结果表明,改进的双目标检测级联模型,YOLOv5s相比,m AP0.5值提高了4%。4.针对小目标缺陷分割精度低问题,研究了基于目标检测和语义分割级联的绝缘子小目标缺陷分割方法。改进的Res Net-UNet分割模型:在编码器模块增添SE注意力机制,并在解码器模块的上采样时利用深度可分离卷积降低模型的参数量和计算量。目标检测和语义分割级联模型:利用改进CB-YOLOv5的绝缘子串定位方法,将定位到的绝缘子串区域剪切,并输入到改进后的Res Net-UNet模型,进行绝缘子小目标缺陷分割。结果表明,改进的级联模型,MIOU高达58.0%,适用于绝缘子串小目标缺陷分割。

关键词：绝缘子 YOLOv5 UNet 级联算法小目标缺陷

城市河涌沉积物产甲烷过程及其对活性小分子输入的响应

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城市河涌沉积物产甲烷过程及其对活性小分子输入的响应

作者：李鑫迪广州大学

学位级别：硕士

城市河涌是城市水生态系统的重要组成部分。高营养物和污染物输入以及城市化带来的水形态变化,会导致水体氧的消耗和有机物负荷增加,使得城市河涌成为大气甲烷（CH4）的潜在重要来源之一。然而,由于城市河涌的水域面积通常较小,在估算... 详细信息

城市河涌是城市水生态系统的重要组成部分。高营养物和污染物输入以及城市化带来的水形态变化,会导致水体氧的消耗和有机物负荷增加,使得城市河涌成为大气甲烷（CH4）的潜在重要来源之一。然而,由于城市河涌的水域面积通常较小,在估算全球温室气体预算过程中通常被忽视。此外,河涌作为城市功能区重要的受纳水体,受到不同类型生产、生活活动输入的有机物的影响。但目前对有机污染物来源如何影响城市河涌沉积物中微生物产甲烷过程还缺少研究。因此,本论文以广州市番禺区不同功能区河涌为研究对象,综合运用地球化学、室内培养以及高通量测序技术,探究不同功能区城市河涌沉积物微生物产甲烷过程及其对活性小分子有机质输入的响应。研究结果有助于提升对城市水生态系统甲烷排放特征的认识,为在城市化背景下准确评估城市水生态系统对全球增温的贡献提供参考依据。本论文主要结论如下:（1）不同功能区河涌水体溶存甲烷浓度存在显著差异。根据溶存甲烷浓度估算发现,住宅区河涌水体甲烷排放通量(203.65±63.14μmol m-2 d-1)要显著高于工业区(116.99±89.72μmol m-2 d-1)和农业区(94.64±64.31μmol m-2 d-1)。水体p H、溶解氧（DO）和氨氮（NH4+）含量对溶存甲烷浓度有重要影响。其中,溶存甲烷浓度与p H和DO显著负相关,而与NH4+含量显著正相关。虽然活性小分子有机质葡萄糖、甘氨酸以及尿素在不同功能区河涌水体中的含量存在较大差异,但它们与溶存甲烷浓度并没有显著关联。（2）不同功能区河涌沉积物产甲烷菌mcr A功能基因丰度不存在显著差异,但产甲烷菌群落组成差异明显。在相对丰度前五的产甲烷菌中,氢营养型产甲烷菌Methanobacterium、Methanoregula和Methanosphaera在工业区的相对丰度（分别为24.45、42.12和27.39%）要高于住宅区（分别为17.28、5.89和13.26%）和农业区（分别为10.95、12.24和11.04%）。甲基营养型产甲烷菌***以及代谢多样的Methanosarcina都是产甲烷菌群落的主要组成部分,可能对甲烷的产生有重要贡献。温度和p H是影响城市河涌沉积物产甲烷菌群落多样性和基因丰度的重要环境因子,而有机质对优势产甲烷菌影响最大。（3）城市河涌沉积物原位产甲烷潜力都较低,但产甲烷底物的添加能显著提升产甲烷速率,表明河涌沉积物中存在活性较高而底物受限的产甲烷菌群落。农业区河涌沉积物以甲基营养型产甲烷途径为主,而工业区和住宅区以氢营养型产甲途径为主。H2/CO2的长期添加能显著提升农业区氢营养型产甲烷途径的产甲烷贡献,并进一步提升氢营养型产甲烷途径对住宅区产甲烷的贡献。三甲胺（TMA）的长期添加使得甲基营养型产甲烷途径成为工业区的主导途径。然而乙酸对河涌沉积物的产甲烷速率没有明显影响。经过添加H2/CO2以及TMA培养的沉积物中,氢营养型和甲基营养型产甲烷菌被大量富集。其中甲烷杆菌和甲烷八叠球菌是优势产甲烷菌类群,这两类产甲烷菌都能利用H2/CO2和甲胺类化合物产生甲烷。（4）葡萄糖能显著促进沉积物中甲烷的产生,而甘氨酸和尿素对微生物产甲烷的影响相对较小,且存在明显的滞后效应。葡萄糖的添加促进了沉积物中酸杆菌门、厚壁菌门和广古菌门微生物类群的富集。其中,梭状芽胞杆菌、甲烷杆菌和甲烷八叠球菌等微生物类群与糖类和酸类物质的分解以及甲烷的产生有关。糖类和酸性物质分解相关的功能基因por A、pfk C和ALDO,以及与产甲烷相关的功能基因fwd、ftr、mtd和mcr A在长期的葡萄糖添加培养之后得到显著富集。此外,升温和活性氧物质会增强活性小分子有机质对产甲烷的促进作用,而盐度和NH4+浓度升高会起到抑制效果。

关键词：产甲烷菌氢营养型甲基营养型活性小分子葡萄糖

内生菌LSE07发酵产右旋糖酐酶及废弃菌体对叶类蔬菜促生提质的研究

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内生菌LSE07发酵产右旋糖酐酶及废弃菌体对叶类蔬菜促生提质的研究

作者：杨颖迪南昌航空大学

学位级别：硕士

基于静息态功能磁共振对CSVD-CI患者嗅觉识别功能的影像学研究

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基于静息态功能磁共振对CSVD-CI患者嗅觉识别功能的影像学研究

作者：李璐迪吉林大学

学位级别：硕士

目的:利用静息态功能磁共振(Resting-state functional magnetic resonance imaging,rs-f MRI)、结构磁共振(structural magnetic resonance imaging,s MRI)联合基于体素的形态学测量(voxel-based morphometry,VBM)、局部一致性(regional homogeneity,Re Ho)、低频振幅(amplitude of low frequency fluctuation,ALFF)的研究方法,初步探索脑小血管病认知功能障碍(cerebral small vessel disease cognitive impairment,CSVD-CI)患者的结构及功能影像学特征以及部分CSVD-CI患者出现嗅觉识别障碍的可能机制。方法:第一部分,选取自2021年9月至2023年10月于吉林大学白求恩第一医院认知障碍门诊就诊的CSVD-CI患者64例(CSVD-CI组),无认知障碍主诉的正常对照组(NC组)36例。收集患者的一般临床资料、宾夕法尼亚大学气味识别测试(University of Pennsylvania Smell Identification,UPSIT),神经心理学测评结果及神经影像学资料。对于所有受试者进行全脑磁共振数据采集,包括:3D-T1W1,T2W1,SWI以及rs-f MRI功能图像数据。基于采集到的磁共振数据进行CSVD负担视觉评分。使用CAT12软件对3D-T1W1图像进行VBM分析,获得所有受试者的灰质图像和颅内容积(total intracranial,TIV)和灰质(gray matter,GM)体积。根据嗅觉识别的机制将双侧眶额皮质,双侧海马、双侧梨状皮质,双侧嗅皮层合成为嗅觉识别通路的相关mask。运用基于Matlab R2016a平台的DPARSFA软件进行图像预处理及ALFF、Re Ho分析,获得全脑及嗅觉识别通路相关脑区不同体素的ALFF值以及Re Ho值。采用SPM12软件对组间进行独立样本t检验分析比较CVSD-CI组与NC组间全脑及嗅觉识别通路相关脑区TIV、GM体积、ALFF及Re Ho差异脑区,设置Voxel P value为P0.05);在AVLT、MMSE评定的大多数认知域如回忆能力、结构能力等均差于对照组,差异具有统计学意义(P<0.05)。CVSD组的UPSIT嗅觉评分结果相较于NC组较差,差异具有统计学意义(P<0.05)。2、通过VBM分析发现CSVD-CI组与NC组相比,CSVD-CI组右侧中央后回,左侧颞上回,左侧颞中回,左侧楔叶,左侧顶上缘角回,右侧楔叶的GM体积降低;通过ALFF分析发现,CSVD-CI组与NC组相比,CSVD-CI组右侧楔叶和右侧梭状回局部脑活动减弱,左侧梭状回和右侧海马旁回局部脑活动增强(voxel p<0.001);通过Re Ho分析发现,CSVD-CI组与NC组相比,CSVD组右侧额中回、右侧梭状回较NC组局部功能一致性减弱,左侧前扣带回,左侧枕前回,左侧中央后回和左侧三角部额下回局部功能一致性增强(voxel p<0.001)。3、通过VBM分析发现,在嗅觉识别通路相关脑区,CSVD-CI组与NC组相比,CSVD-CI组右侧内侧眶额皮层,左侧眶额回后部,双侧海马GM体积降

关键词：脑小血管病脑小血管病认知功能障碍嗅觉识别功能障碍静息态功能磁共振局部一致性低频振幅

掺铁生物活性玻璃/聚谷氨酸复合水凝胶的制备、表征及应用

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掺铁生物活性玻璃/聚谷氨酸复合水凝胶的制备、表征及应用

作者：冯梦迪扬州大学

学位级别：硕士

中国省际居民消费升级与旅游消费结构的互动关系及差异性

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经济地理 2024年第3期44卷 197-208页

作者：幸迪孙根年陕西师范大学地理科学与旅游学院陕西西安710119

文章基于2010—2019年6个省份的面板数据,引入7个核心指标测度居民消费与旅游消费结构的时空差异,采用PVAR模型分析二者的互动关系、影响机制及区域响应。研究发现:(1)发达省份居民消费和旅游消费结构升级同步,北京、上海消费结构多样化... 详细信息

文章基于2010—2019年6个省份的面板数据,引入7个核心指标测度居民消费与旅游消费结构的时空差异,采用PVAR模型分析二者的互动关系、影响机制及区域响应。研究发现:(1)发达省份居民消费和旅游消费结构升级同步,北京、上海消费结构多样化(1.8~1.9)、消费结构高级化(80%~85%)及旅游消费结构指数(0.87~1.00)水平较高,福建、山东次之,四川、陕西偏低。(2)居民消费与旅游消费结构之间存在双向共赢的互动效应,且交互影响持久、结构稳定,即消费升级是促进旅游消费升级的驱动力,同时又受旅游消费升级的反哺,但前者作用明显强于后者。(3)落后地区的旅游消费对居民刚需消费和消费多样化影响更敏感,旅游发展带动消费升级;发达地区的居民消费空间拓展了旅游消费场景,从而实现协同增长。促进旅游业与居民生活业态的深度融合,有利于实现旅游发展引领城市消费品质提升,形成全域融合、主客共享、双向赋能的新发展格局。

关键词：居民消费升级旅游消费结构旅游业消费空间

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基于参数解耦的个性化联邦学习方法研究

基于参数解耦的个性化联邦学习方法研究

作者：焦迪迪吉林大学

学位级别：硕士

联邦学习作为一种具有隐私保护特性的分布式机器学习范式,在近些年受到学术界和工业界的广泛关注。然而,由于数据异构性的存在,传统联邦学习方法训练得到的单一全局模型在数据间呈非独立同分布的客户端上收敛困难且表现不佳。因此,个性... 详细信息

联邦学习作为一种具有隐私保护特性的分布式机器学习范式,在近些年受到学术界和工业界的广泛关注。然而,由于数据异构性的存在,传统联邦学习方法训练得到的单一全局模型在数据间呈非独立同分布的客户端上收敛困难且表现不佳。因此,个性化联邦学习被提出以应对这一挑战,其旨在以联邦的方式为每个客户端定制能在本地数据上具有良好性能的个性化模型。将模型参数解耦为可共享的主体部分和私有头部的训练策略作为实现个性化联邦学习的主流方法之一,允许所有客户端协作训练模型主体部分以提高模型对数据通用信息的表征能力,而将模型头部留作本地更新以实现个性化。然而,传统的基于参数解耦的个性化联邦学习方法通常将个性化过程限制在数据样本有限的单个客户端本地,忽略了具有相似数据分布的客户端之间的协作带来的性能增益,因此,模型个性化性能仍有较大提升空间。针对上述问题与机遇,本文给出了两种基于参数解耦的模型个性化训练方案,具体如下:(1)针对现有的基于参数解耦的个性化联邦学习方法缺乏对相似客户端之间进行协作学习的认知能力的问题,本文提出了基于相似度认知的个性化联邦部分适应算法CFPA,旨在以一种安全且高效的方式充分挖掘并利用相似客户端之间的协作潜能,通过软分组加权聚合(SWA)策略提高模型的个性化性能。具体地,CFPA将模型参数解耦为主体部分和头部,并要求所有客户端使用一个随机初始化的固定头部,协作训练得到一个联邦预个性化模型。然后,通过从卷积层输出特征图中提取的能表征本地数据分布情况的分布知识,有效度量客户端之间的相似性。与需要依据经验设置聚类阈值或簇数的显式聚簇策略不同,CFPA最终在相似度矩阵的指导下,以加权联邦适应的方式为每个客户端学习个性化模型。本文通过与经典联邦学习方法进行对比以及消融实验,验证了CFPA在性能上的优越性以及框架内各模块的有效性。(2)在已提出的解决方案的基础上,考虑到在服务器上聚合模型参数时,除客户端数据量外,客户端局部模型不同组件内的层级关系等其他重要属性对模型性能的影响,本文提出基于分层软注意力机制的个性化联邦学习算法p Fed LSA,针对模型的主体部分和头部分别引入分层软注意力机制(LAM)进行细粒度组件内层级聚合,为每个客户端学习个性化模型。具体地,p Fed LSA权衡了客户端样本数量与局部模型主体部分对全局模型主体部分的层级贡献,聚合得到对数据通用信息具有更强表征能力的主体部分,并充分利用相似客户端之间的协作对客户端模型头部进行分层加权联邦适应,从而为每个客户端生成个性化模型头部。此外,p Fed LSA通过在服务器端维护层级个性化模型头部字典的方式,高效地解决了新来客户端的冷启动问题。最后,本文通过与其他先进的联邦学习方法进行对比以及消融实验,验证了p Fed LSA的优越性与有效性。

关键词：联邦学习个性化参数解耦相似度度量数据异构性

基于校企合作的机械设计基础课程思政教学改革与实践——以九江学院为例

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高教学刊 2024年第12期10卷 141-145页

作者：李养良郭迪明罗红梅李兵九江学院材料科学与工程学院江西九江332005 江西中船航海仪器有限公司江西九江332000

从应用型高校对人才培养的要求出发,结合机械设计基础课程实际,立足于地区经济发展需求,深入挖掘课程思政元素,探索校企合作实施课程思政的路径。从强化教师现代教育理念,优化完善人才培养方案,打造优质校企教学团队,采用线上线下混合教... 详细信息

从应用型高校对人才培养的要求出发,结合机械设计基础课程实际,立足于地区经济发展需求,深入挖掘课程思政元素,探索校企合作实施课程思政的路径。从强化教师现代教育理念,优化完善人才培养方案,打造优质校企教学团队,采用线上线下混合教学,强化过程考核,突出课程思政育人成效等方面,将课程思政元素融入全过程,激发学生的责任意识和爱国主义情怀,培养学生一丝不苟、爱岗敬业、乐于奉献、团结协作、改革创新的工匠精神。

关键词：课程思政思政元素校企合作机械设计基础职业素养

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基于文献研究探讨经方治疗银屑病证治规律

基于文献研究探讨经方治疗银屑病证治规律

作者：郭亚迪黑龙江中医药大学

学位级别：硕士