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基于梯度提升算法和SHAP的石家庄PM2.5和臭氧浓度预测及影响因素分析

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环境科学学报 2024年第7期 402-409页

作者：潘梦瑶任瑛王思源夏必胜延安大学数学与计算机科学学院

PM2.5和O3是两种常见的空气污染物，目前针对空气污染的预报解析方法有很多，但大多存在分类器训练不足、过拟合、可解释性较差等问题.为了解决这些问题，本文使用梯度提升算法和SHAP对PM2.5和O3浓度进行预测分析，利用2015-01-01—2021... 详细信息

PM2.5和O3是两种常见的空气污染物，目前针对空气污染的预报解析方法有很多，但大多存在分类器训练不足、过拟合、可解释性较差等问题.为了解决这些问题，本文使用梯度提升算法和SHAP对PM2.5和O3浓度进行预测分析，利用2015-01-01—2021-12-31石家庄市的大气污染物数据和气象数据，分析了不同梯度提升树算法（LightGBM、GBR、XGBoost）的预测精度.实验结果表明，XGBoost对PM2.5的预测精度高于LightGBM和GBR模型，LightGBM对O3的预测精度在评价指标上均优于GBR和XGBoost模型.最后通过模型解释方法 SHAP，分别识别出影响PM2.5和O3浓度的关键因素.研究表明PM10、CO和SO2对PM2.5的浓度影响显著，NO2、TEMP对O3浓度贡献较大.

关键词：梯度提升算法 SHAP 地面臭氧 PM2.5

基于梯度提升算法和SHAP的石家庄PM和臭氧浓度预测及影响因素分析

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环境科学学报 2024年

作者：潘梦瑶任瑛王思源夏必胜延安大学数学与计算机科学学院

PM2.5和O3是两种常见的空气污染物，目前针对空气污染的预报解析方法有很多，但大多存在分类器训练不足，过拟合，可解释性较差等问题.为了解决这些问题，本文使用梯度提升算法和SHAP对PM2.5和O3浓度进行预测分析，利用2015-01-01—2021... 详细信息

PM2.5和O3是两种常见的空气污染物，目前针对空气污染的预报解析方法有很多，但大多存在分类器训练不足，过拟合，可解释性较差等问题.为了解决这些问题，本文使用梯度提升算法和SHAP对PM2.5和O3浓度进行预测分析，利用2015-01-01—2021-12-31石家庄市的大气污染物数据和气象数据，分析了不同梯度提升树算法(LightGBM、GBR、XGBoost)的预测精度.实验结果表明，XGBoost对PM2.5的预测精度高于LightGBM和GBR模型，LightGBM对O3的预测精度在评价指标上均优于GBR和XGBoost模型.最后通过模型解释方法 SHAP，分别识别出影响PM2.5和O3浓度的关键因素.研究表明PM10、CO和SO2对PM2.5的浓度影响显著，NO2、TEMP对O3浓度贡献较大.

关键词：梯度提升算法 SHAP 地面臭氧 PM

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工艺因素对氨基磺酸盐电镀的影响及优化

电镀与精饰 2024年第3期46卷 50-58页

作者：李铮何伟春任瑛栗正新河南工业大学材料科学与工程学院河南郑州450000

针对镍钴镀层抗拉强度不能满足工业需求的问题,为改进氨基磺酸盐镀液的电镀工艺,采用电化学工作站、电子万能试验机、显微硬度计、X射线衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)等测试方法,设计正交试验,研究温度、主盐浓度和电流密度等因素对电镀... 详细信息

针对镍钴镀层抗拉强度不能满足工业需求的问题,为改进氨基磺酸盐镀液的电镀工艺,采用电化学工作站、电子万能试验机、显微硬度计、X射线衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)等测试方法,设计正交试验,研究温度、主盐浓度和电流密度等因素对电镀反应极化曲线、电化学动力学参数、电镀层抗拉强度、硬度、晶体结构及表面形貌等性质的影响;通过对抗拉强度进行正交和单因素分析,优化得到了最佳实验方案。结果表明:镍盐浓度对电极交换电流密度j0有显著正影响,相应j0值范围是0.002 mA/dm^(2)~1.640 mA/dm^(2);钴盐浓度对析氢副反应有负影响,可降低析氢效率至0.3%;工艺因素对于抗拉强度和硬度的影响程度分别是:温度>钴盐浓度>电流密度>镍盐浓度和温度>电流密度>钴盐浓度>镍盐浓度;优化结果:当氨基磺酸镍400 g/L、氨基磺酸钴30 g/L,温度为50℃,电流密度为3A/dm^(2),其抗拉强度达到853 MPa,维氏硬度为234 HV;温度对氨基磺酸盐电镀体系的性能和镀层质量有显著影响,温度升高时引起镍钴镀层的晶粒由(200)择优取向转为(111)和(220)生长。

关键词：镍钴镀层正交实验氨基磺酸盐动力学参数表面结构

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一种全光纤拼接结构的MZI液位温度传感器

光电子．激光 2024年第3期35卷 252-257页

作者：申展魏长胜任瑛冯岩佩温俊梁刘颖刚西安石油大学陕西省油气资源光纤探测工程研究中心和陕西省油气井测控技术重点实验室陕西西安710065

本文设计并制作了一种基于光纤马赫-曾德尔干涉仪(Mach-Zehnder interferometer, MZI)的光纤液位温度传感器。该结构是由熔接在单模光纤(single-mode fibers, SMFs)之间的一段无芯光纤(no-core fiber, NCF)和一段多模光纤(multi-mode fi... 详细信息

本文设计并制作了一种基于光纤马赫-曾德尔干涉仪(Mach-Zehnder interferometer, MZI)的光纤液位温度传感器。该结构是由熔接在单模光纤(single-mode fibers, SMFs)之间的一段无芯光纤(no-core fiber, NCF)和一段多模光纤(multi-mode fiber, MMF)拼接而成。由于周围环境液位和温度的变化会导致干涉仪传输光模式改变,进而引起干涉光谱条纹移动。通过检测干涉光谱的两个谷值波长的漂移情况,便可获得液位和温度响应的灵敏度,利用灵敏度系数矩阵可实现对液位和温度的同时测量。研究表明,当液位升高时,干涉光谱发生红移;在0—36 mm液位变化范围内,其最大液位响应灵敏度为208.38pm/mm。当温度升高时,干涉光谱依然保持红移现象;在30—70℃温度变化范围内,其最大温度响应灵敏度为29.67 pm/℃。该传感器结构具有灵敏度高、测量范围大、制造简单、成本低以及液位温度同时测量等优点,在传感领域具有应用潜力。

关键词：光纤马赫-曾德尔干涉仪(MZI) 液位温度同时测量

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基于TCN的PM_(2.5)浓度预测模型

微型电脑应用 2024年第4期40卷 89-92页

作者：任瑛马乐荣夏必胜延安大学数学与计算机科学学院陕西延安716000 延安市红色文化大数据智能信息处理重点实验室陕西延安716000

作为大气污染主要因素之一的可吸入颗粒物PM_(2.5)严重影响人类的健康,受到广泛的关注。科学高效地预测PM_(2.5)有利于人类提前做好防护措施,保护自身安全。为此设计了基于时域卷积神经网络的PM_(2.5)浓度预测模型,选取中国环境监测总... 详细信息

作为大气污染主要因素之一的可吸入颗粒物PM_(2.5)严重影响人类的健康,受到广泛的关注。科学高效地预测PM_(2.5)有利于人类提前做好防护措施,保护自身安全。为此设计了基于时域卷积神经网络的PM_(2.5)浓度预测模型,选取中国环境监测总站的全国城市空气质量实时发布平台的数据,对陕西省西安市的PM_(2.5)浓度进行了预测,并对预测结果进行分析。与长短时记忆神经网络和门控循环单元模型进行对比实验,结果表明时域卷积神经网络在预测PM_(2.5)浓度中具有较好的性能。

关键词： PM_(2.5)预测时域卷积神经网络循环神经网络

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基于白光干涉的三维表面形貌拼接方法研究

光电技术应用 2024年第2期39卷 44-50页

作者：任瑛黄育争魏长胜申展刘颖刚西安石油大学陕西省油气资源光纤探测工程研究中心和陕西省油气井测控技术重点实验室西安西安昂科光电有限公司西安

白光干涉测量技术由于具有非接触、无损伤、量程大、精度高和灵敏度高等特点,被应用于微纳米结构三维表面形貌测量中,但存在受限于显微物镜视场限制测量范围问题。提出了一种可以有效提高测量范围的三维表面形貌拼接方法。通过对多次采... 详细信息

白光干涉测量技术由于具有非接触、无损伤、量程大、精度高和灵敏度高等特点,被应用于微纳米结构三维表面形貌测量中,但存在受限于显微物镜视场限制测量范围问题。提出了一种可以有效提高测量范围的三维表面形貌拼接方法。通过对多次采集的小范围高分辨率白光干涉图样进行域划分,采用三维形貌数据拼接配准方法,利用模板匹配算法对图像的二值化矩阵进行匹配计算,实现了待测元件的表面形貌的有效表征。研究发现,当采用不同的图像拼接方式即上下拼接、左右拼接和2&2拼接方式时,图像拼接效果有一定差异,其准确度和产生的误差不同。三种拼接方式中,2&2拼接方式能够有效减小操作误差,实现大范围和高分辨干涉图样拼接,在白光干涉三维形貌表征中具有广阔应用前景。

关键词：白光干涉仪表面形貌拼接方式图像划分

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基于多元回归的延安市PM2.5浓度预测

信息技术 2024年第5期48卷 15-21页

作者：王思源任瑛夏必胜王文发延安大学数学与计算机科学学院陕西延安716000

工业化进程的加快带来的不只是经济的飞速发展,还有以PM2.5为主的污染物浓度的增加,给人类的健康以及环境的治理带来不利影响,合理有效的PM2.5浓度预测对于人类健康和环境治理有着重要意义。文中设计了基于多元回归模型的PM2.5浓度预测... 详细信息

工业化进程的加快带来的不只是经济的飞速发展,还有以PM2.5为主的污染物浓度的增加,给人类的健康以及环境的治理带来不利影响,合理有效的PM2.5浓度预测对于人类健康和环境治理有着重要意义。文中设计了基于多元回归模型的PM2.5浓度预测模型,分别预测了延安市春季、夏季、秋季和冬季的PM2.5浓度,与极限树回归、Catboost回归和K邻近回归等回归模型的预测结果进行对比。结果表明多元回归模型的误差较小,拟合精度较高,为延安市大气污染的治理提供了可靠的科学依据。

关键词：多元回归 PM2.5预测极限树回归随机森林

新工科背景下材料类专业有机化学实验教学改革探索

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教育进展 2024年第2期14卷 1463-1469页

作者：周雪飞程巧换任瑛王仁杰刘萌苗蔚程文喜林浩伟河南工业大学材料科学与工程学院河南郑州

有机化学实验是材料类专业基础化学实验的重要组成部分,传统的实践教学模式已经不能满足新工科背景下培养创新型工程科技人才的需求。本文针对当前有机化学实验课程教学中存在的问题及弊端进行分析,从整合基础操作类实验、增加创新设计... 详细信息

有机化学实验是材料类专业基础化学实验的重要组成部分,传统的实践教学模式已经不能满足新工科背景下培养创新型工程科技人才的需求。本文针对当前有机化学实验课程教学中存在的问题及弊端进行分析,从整合基础操作类实验、增加创新设计类综合实验、构建网络教学资源平台、开发分析测试仪器教学功能、线上教学平台辅助过程性评价、增设期末考核等多方面进行教学改革探索,以期为新工科背景下材料类专业创新型人才的培养提供借鉴。

关键词：新工科材料专业有机化学实验教学改革

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MPCVD同质外延单晶金刚石研究进展

材料导报 2023年第16期37卷 52-59页

作者：董浩永任瑛张贵锋大连理工大学材料科学与工程学院三束材料改性教育部重点实验室辽宁大连116024 河南工业大学材料科学与工程学院郑州450001

微波等离子体化学气相沉积法(Microwave plasma chemical vapor deposition,MPCVD)外延单晶金刚石被认为是制备大尺寸、高质量的单晶金刚石极具前景的技术手段之一。本文首先对MPCVD同质外延单晶金刚石生长机理及最新进展做了简要介绍,... 详细信息

微波等离子体化学气相沉积法(Microwave plasma chemical vapor deposition,MPCVD)外延单晶金刚石被认为是制备大尺寸、高质量的单晶金刚石极具前景的技术手段之一。本文首先对MPCVD同质外延单晶金刚石生长机理及最新进展做了简要介绍,然后着重阐述了MPCVD法制备大尺寸、高质量单晶金刚石在籽晶筛选与预处理、基台结构设计及生长工艺探索等方面的工作,并对MPCVD高品质单晶金刚石在力学、热学、光学及电子学等领域的应用进行了介绍,对未来单晶金刚石的应用前景进行了展望。

关键词： MPCVD 同质外延单晶金刚石生长工艺基台结构设计应用领域