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考虑粒子分散性的磁热疗温度分布评估及优化

华中科技大学学报（自然科学版） 2024年第3期52卷 65-71页

作者：汤云东陈鸣金涛福州大学物理与信息工程学院福建福州350108 福州大学电气工程与自动化学院福建福州350108

针对磁纳米粒子(magnetic nanoparticles,MNPs)建模过于理想化的问题,在肿瘤模型内构建了多种单分散和多分散的MNPs.在此基础上,以MNPs的功耗为输入通过求解生物传热方程来预测模型治疗温度,继而研究了不同分散性MNPs对磁热疗治疗效果... 详细信息

针对磁纳米粒子(magnetic nanoparticles,MNPs)建模过于理想化的问题,在肿瘤模型内构建了多种单分散和多分散的MNPs.在此基础上,以MNPs的功耗为输入通过求解生物传热方程来预测模型治疗温度,继而研究了不同分散性MNPs对磁热疗治疗效果的影响差异.此外,考虑一种接近真实的多分散性MNPs模型中构建了基于模糊自适应比例积分微分磁热疗控制系统,该系统能通过温度反馈实时控制磁热疗治疗温度处于临界值46℃,解决了因MNPs分布不均匀性和多分散性导致目标区域局部温度难以稳定在最佳治疗温度46℃的问题.仿真结果表明:在相同的治疗条件下,MNPs粒径集中程度和肿瘤区粒子分布均匀性的提高均可有效地改善治疗效果,而所设计的控制系统能够以较快的速度使最高温度稳定在最优值46℃,显著提高治疗效果.

关键词：磁纳米粒子磁热疗温度场粒径分布 PID控制

基于特征图像组合与改进ResNet-18的电能质量扰动识别方法

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中国电机工程学报 2024年第7期44卷 2531-2544,I0003页

作者：张逸欧杰宇金涛毕贵红福州大学电气工程与自动化学院福建省福州市350108 昆明理工大学电力工程学院云南省昆明市650500

针对传统电能质量扰动(power quality disturbance,PQD)识别体系中单一图像特征信息受限与算法识别能力不足等问题,依据特征融合的思想,提出一种基于特征图像组合与改进ResNet-18的PQD识别方法。首先,对PQD信号进行变分模态分解(variati... 详细信息

针对传统电能质量扰动(power quality disturbance,PQD)识别体系中单一图像特征信息受限与算法识别能力不足等问题,依据特征融合的思想,提出一种基于特征图像组合与改进ResNet-18的PQD识别方法。首先,对PQD信号进行变分模态分解(variational mode decomposition,VMD)得到一系列固有模态函数(intrinsic mode functions,IMFs)与残差分量;其次,将IMFs、残差分量、原始扰动信号与Subtract分量纵向拼接成分量矩阵,利用信号-图像转化方法生成特征分量彩色图;再次,对原始扰动信号进行连续小波变换(continuous wavelet transform,CWT)生成小波时-频图;最后,将特征分量彩色图与小波时-频图组合输入改进的六通道ResNet-18中训练学习并完成扰动识别。通过仿真对PQD识别方法进行分析并将其与目前常用识别体系进行比较。结果表明,所提方法具有较好的抗噪性能并且能够更好地提取PQD特征信息,达到更高的识别准确率。

关键词：电能质量扰动变分模态分解特征分量彩色图小波时-频图残差网络

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延安黄土丘陵沟壑区治沟造地工程水土资源调控机理研究

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延安黄土丘陵沟壑区治沟造地工程水土资源调控机理研究

作者：金涛西安理工大学

学位级别：硕士

自1999年以来,黄土丘陵沟壑区通过实施退耕还林(草)工程,生态环境得到明显改善,然而大量坡耕地退耕,也导致了局部人地矛盾的加剧。为此,2013年,国家正式批复了延安地区50万亩的治沟造地土地整治重大工程。针对黄土高原区特殊地貌,治沟... 详细信息

自1999年以来,黄土丘陵沟壑区通过实施退耕还林(草)工程,生态环境得到明显改善,然而大量坡耕地退耕,也导致了局部人地矛盾的加剧。为此,2013年,国家正式批复了延安地区50万亩的治沟造地土地整治重大工程。针对黄土高原区特殊地貌,治沟造地工程是集坝系建设、旧坝修复、盐碱地改造、荒沟闲置土地开发、当地水资源节约高效利用为一体,通过闸沟造地、打坝修渠、垫沟覆土等土体重构措施及方案，在黄土丘陵沟壑的小流域上,实现增良田、保生态、惠民生的系统工程。论文以延安市南泥湾九龙泉沟治沟造地工程为研究对象,跟踪了工程建设的关键生命周期,结合定位监测、室内试验测试和统计分析等方法,根据区域水资源条件,论文围绕工程实施后的土壤水分分布特征、壤中流形成机制及过程、水土资源有效调控机理等,从工程到机制再到调控,研究特殊环境下的水土资源调控机理,取得了如下主要成果:(1)分析了治沟造地工程建设后土壤水分的时空分布特征。在0-160cm深度范围内不同坡位土壤水分随深度逐渐上升,坡上土壤含水率相对较低,坡中和坡脚土壤含水率较为接近,整体含水量较高:不同深度的土壤储水量在不同坡位存在显著差异,整体上,随着土层深度的增加,坡位对土壤储水量的影响逐渐减弱;地形条件对降水具有分配作用,阴坡沟道土壤含水量整体高于阳坡;不同坡向沟道土壤含水量在浅层(0-30cm)存在显著差异,深层(30-160cm)差异不显著,且阴坡沟道土壤水分变异性高于阳坡,表明阳坡沟道内土壤水分分布更均匀;不同深度土壤含水率变异系数存在显著差异，而平均值和标准差相对稳定,土壤含水率变异性随深度先增大后减小再增大;与未进行治沟造地的区域相比,治沟造地区域的土壤储水量分布更为均匀,季节分布也更加均衡,工程措施实施后效果显著。土壤水的有效利用对于维持水土之间的动态平衡和稳定关系具有重要意义,将更加有利于沟道小流域内的粮食生产和生态安全。(2)探明了治沟造地沟道壤中流的形成机制及产汇流过程。黄土高原沟道地区水资源相对丰富,主要来自暴雨、坡面汇水和地下水。沟道边坡土壤剖面构型多样,土层厚度不均,沟谷地带土层较浅;降水不仅是治沟造地流域内地表水和农田土壤水的主要补给来源,同时也与部分地下水混合,共同构成深层土壤水;研究区边坡土壤水分在深层呈现空间异质性,坡下土壤水分高于坡上和坡中;黄土高原地区沟谷壤中流受地下水位影响显著,边坡壤中流和沟谷壤中流共同构成治沟造地区域壤中流产流系统;包气带地面和土层对降雨具有再分配作用,壤中流作为重要的水文循环要素,主要发生在包气带的中下部,与其他径流类型有所不同,在降雨产生的径流过程中的贡献较少,具有明显的滞后性;壤中流的产汇流过程可进一步划分为地表贮水入渗、快速泄流和地表泄流三个阶段。(3)提出了工程措施与动态调控一体化结合的壤中流自适应调控机制。根据水池、排洪沟、截水沟、灌排两用渠等工程设施,基于水土资源的客观条件,分析了壤中流与工程设施中明流之间的关系,因势利导,构建了沟道土地与各个设施间的蓄、截、灌、排的一体化自适应调控机制。通过拟定灌溉制度和灌溉需水量,计算得到九龙泉沟灌溉区内水量能达到基本供需平衡,一般年份可以充分高效利用壤中流,实现自适应调节灌溉,同时可有效防止农田土壤积水;对于特殊年份的干旱(有蓄水)与洪涝(能排水),对工程设施加以人为控制,尽可能保障了农田安全。

关键词：黄土丘陵沟壑区治沟造地黄土水分分布特征壤中流水土资源自适应调控

基于多级注意力机制融合的电能质量扰动点分类及时间定位方法研究

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中国电机工程学报 2024年第11期44卷 4298-4310,I0010页

作者：刘宇龙崔宪阳袁丁金涛福州大学电气工程与自动化学院福建省福州市350108 智能配电网装备福建省高校工程研究中心福建省福州市350108

随着新能源渗透率的不断提高,电网所受电能质量扰动(power quality disturbances,PQD)变得更加复杂,传统方法难以准确识别扰动类型并定位扰动时间。因此,该文提出一种基于多级注意力机制融合的PQD点分类及时间定位方法。该方法以卷积神... 详细信息

随着新能源渗透率的不断提高,电网所受电能质量扰动(power quality disturbances,PQD)变得更加复杂,传统方法难以准确识别扰动类型并定位扰动时间。因此,该文提出一种基于多级注意力机制融合的PQD点分类及时间定位方法。该方法以卷积神经网络为基础建立分类模型,在预处理和模型内部分别嵌入局部特征注意力机制(local feature attention mechanism,LFAM)和双尺度注意力机制(dual-scale attention mechanism,DSAM)。其中,LFAM根据幅值包络线追踪信号的幅值变化,以加权方式增强信号波形的局部特征;DSAM则从通道和神经元两个尺度协助模型学习各维度特征的重要性。最后,模型以多类别-多输出的形式对每个采样点进行分类,并完成扰动时间定位。为了验证所提方法的有效性,该文建立含63种PQD类型的仿真数据库对模型进行测试。在30 dB白噪声环境下,该模型平均分类准确率为99.10%,时间定位误差均为毫秒级,具有更强的泛化性能和鲁棒性。同时,基于交流电源搭建硬件平台来测试模型,其平均准确率为99.03%,进一步验证了所提方法的可靠性。

关键词：电能质量扰动点分类时间定位深度学习注意力机制融合模型

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土壤厚度演化模型理论方法研究进展

土壤学报 2024年第2期61卷 319-330页

作者：刘金涛赵薇刘彧河海大学水灾害防御全国重点实验室南京210098 河海大学水文水资源学院南京210098 中国科学院地球化学研究所环境地球化学国家重点实验室贵阳550081

全球平均土壤厚度仅约为1 m,但土壤厚度的空间分布信息在地貌、生态及水文科学等领域的研究和实践中具有重要价值。由于其具有显著的空间异质性,基于现有土壤制图产品、地球物理勘测及经验统计模型难以获取流域尺度土壤厚度分布信息,亟... 详细信息

全球平均土壤厚度仅约为1 m,但土壤厚度的空间分布信息在地貌、生态及水文科学等领域的研究和实践中具有重要价值。由于其具有显著的空间异质性,基于现有土壤制图产品、地球物理勘测及经验统计模型难以获取流域尺度土壤厚度分布信息,亟待发展土壤厚度预测的过程机理模型。本文回顾了土壤厚度演化模型理论方法的研究进展,评价了不同土壤生成及输移模型的适用性。研究指出土壤化学风化成土等机理仍不清晰是制约模型发展的理论瓶颈。此外,模型的方法体系仍需完善,亟待进一步发展描述土壤生成和输移的函数形式及其参数的估计方法等,指出物理与随机结合的模拟方法以及基于数学物理途径的参数确定方法等有望解决模型应用中遇到的难题。最后,在土壤厚度演化模型基础上,提出发展基于流域协同演化理论的土壤发生学模型是定量预测土壤理化全要素发生所亟需突破的难点之一。

关键词：土壤厚度土壤厚度演化模型土壤生成土壤输移流域协同演化

基于长短期记忆网络的无线通信智能抗干扰研究

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现代电子技术 2024年第14期47卷 35-40页

作者：史金涛陕西省机关事务服务中心陕西西安710004 西安电子科技大学陕西西安710126

为提高无线通信网络的抗干扰能力,提出一种基于长短期记忆(LSTM)网络的无线通信智能抗干扰方法。首先,结合无线通信抗干扰的原理,提出深度学习的通信抗干扰基本思路;其次,采用基于长短期记忆网络的逐时隙频谱状态预测方案进行空闲频谱预... 详细信息

为提高无线通信网络的抗干扰能力,提出一种基于长短期记忆(LSTM)网络的无线通信智能抗干扰方法。首先,结合无线通信抗干扰的原理,提出深度学习的通信抗干扰基本思路;其次,采用基于长短期记忆网络的逐时隙频谱状态预测方案进行空闲频谱预测;最后,根据预测结果进行空闲频段优化选择,以实现跳频通信。实验结果表明,在3 GHz频点中,逐时隙预测的信道状态信息与真实信道状态信息相同,预测结果与真实结果一致,说明采用所提方法可准确预测到下一时隙的信道状态并进行跳频频段选择,这有助于用户提前避开干扰,保障用户的通信质量。

关键词：无线通信抗干扰深度学习长短期记忆网络空闲频段跳频通信信道状态

自适应窗长改进Sage-Husa卡尔曼滤波的结构响应重构

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计算力学学报 2024年

作者：路金涛彭珍瑞兰州交通大学机电工程学院

针对固定窗口估计噪声方差的卡尔曼滤波方法在结构响应重构时窗口长度由经验选取导致重构精度降低的问题，提出了一种自适应窗长改进Sage-Husa卡尔曼滤波(Improved Sage-Husa Kalman filter， ISHKF)算法的结构响应重构方法。首先，对... 详细信息

针对固定窗口估计噪声方差的卡尔曼滤波方法在结构响应重构时窗口长度由经验选取导致重构精度降低的问题，提出了一种自适应窗长改进Sage-Husa卡尔曼滤波(Improved Sage-Husa Kalman filter， ISHKF)算法的结构响应重构方法。首先，对卡尔曼滤波先验误差协方差矩阵应用UD分解以保证其正定性，根据测量先验误差自适应调整窗口长度，再应用Sage-Husa时变噪声估计器，实现测量噪声和系统噪声的同步调节。然后，根据已知的部分加速度响应，结合模态叠加法重构加速度、速度和位移响应。最后通过某动车组齿轮箱的C型支架、二维桁架结构数值仿真和简支梁试验来验证方法的可行性。结果表明所提方法可实现自适应窗长未知噪声方差估计下的结构响应重构，与移动窗卡尔曼滤波方法相比，重构精度更高。

关键词： Sage-Husa卡尔曼滤波结构响应重构噪声估计 UD分解

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中西医结合治疗重症急性胰腺炎的要点和进展

中国实用外科杂志 2024年第5期44卷 529-532页

作者：金涛夏庆四川大学华西医院中西医结合中心胰腺炎中心四川成都610041

中西医结合治疗重症急性胰腺炎(SAP)特色和优势明显,历经半个世纪的探索与发展,逐渐形成相对成熟的理论和实践体系。以“益气救阴、活血化淤、清热解毒、通里攻下”为主的中医治法在SAP早期减轻炎症、缓解疼痛、防治重症化、保护器官功... 详细信息

中西医结合治疗重症急性胰腺炎(SAP)特色和优势明显,历经半个世纪的探索与发展,逐渐形成相对成熟的理论和实践体系。以“益气救阴、活血化淤、清热解毒、通里攻下”为主的中医治法在SAP早期减轻炎症、缓解疼痛、防治重症化、保护器官功能方面与西医治疗的协同效应。病程后期,实行以防治感染、微创外科处理并发症联合中医治疗为核心的“建中”思想,可有效促进胃肠功能恢复。中西医结合策略可整体提升救治SAP的疗效水平。

关键词：重症急性胰腺炎中西医结合治疗

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基于相对熵逆强化学习的飞行冲突解脱方法

安全与环境学报 2024年第3期24卷 1070-1078页

作者：隋东董金涛南京航空航天大学民航学院南京211106

针对航路上的飞行冲突解脱问题,提出了基于相对熵逆强化学习的飞行冲突解脱方法。首先基于相对熵的逆强化学习算法从历史飞行轨迹数据中学习隐含的管制员先验知识,并以奖励函数的形式进行量化表达。然后,将奖励函数引入基于深度强化学... 详细信息

针对航路上的飞行冲突解脱问题,提出了基于相对熵逆强化学习的飞行冲突解脱方法。首先基于相对熵的逆强化学习算法从历史飞行轨迹数据中学习隐含的管制员先验知识,并以奖励函数的形式进行量化表达。然后,将奖励函数引入基于深度强化学习的冲突解脱模型,以指引训练模型不断向与管制员解脱方案相似的方向更新。试验结果表明,解脱模型能够学习管制先验知识,且在测试集中冲突解脱率超过73%。研究对于减少管制员工作负荷和提升空中交通管制安全性有借鉴价值。

关键词：安全工程空中交通管制飞行冲突解脱逆强化学习深度强化学习