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突发公共卫生事件背景下农产品供应链中断与恢复策略研究

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突发公共卫生事件背景下农产品供应链中断与恢复策略研究

作者：张文港北京化工大学

学位级别：硕士

突发公共卫生事件的频繁爆发给全球供应链体系带来了巨大挑战,其中对农产品供应链的冲击尤为显著。与地震、洪水等突发事件不同,突发公共卫生事件背景下供应链中断具有高度不确定性、快速传播、多节点同时中断等特点,对农产品供应链网... 详细信息

突发公共卫生事件的频繁爆发给全球供应链体系带来了巨大挑战,其中对农产品供应链的冲击尤为显著。与地震、洪水等突发事件不同,突发公共卫生事件背景下供应链中断具有高度不确定性、快速传播、多节点同时中断等特点,对农产品供应链网络造成了多层次、多方位的冲击。除此之外,农产品持续稳定供应对于保障民生、维持社会稳定至关重要。在此背景下,深度探究突发公共卫生事件对农产品供应链中断影响路径,以及制定有效的恢复策略应对不确定性中断风险意义重大。基于此,为保障突发公共卫生事件背景下农产品供应链稳定运行,本文主要做了如下研究:(1)本文结合突发公共卫生事件背景下农产品供应链中断特点,考虑了农产品易变质的属性,结合SIR模型,构建了包含供应商、制造商以及零售商的三级农产品供应链系统动力学模型。并根据突发公共卫生事件爆发的规模划分了4种情境,研究了不同规模的突发公共卫生事件爆发对农产品供应链绩效的影响。研究发现,不同规模的突发公共卫生事件对农产品供应链造成了不同程度的冲击,供应链绩效整体表现出中断期间开始恢复的特点。“安全库存”的设置可以在一定程度上应对突发公共卫生事件造成的中断影响,但随着中断规模的扩大,这种应对效果开始降低。(2)本文基于由供应商和需求点组成的二级农产品供应链网络,考虑农产品储备和运输期间的变质率,将备用供应商这一弹性策略作为可选择的恢复策略,构建了以供应链运行成本最小化为目标函数的两阶段随机规划模型。同时,设定仅供应中断、仅需求中断以及供应和需求同时中断3种情境,每种情境按照中断规模设定不同的中断概率。基于实际案例,利用Python编程调用Gurobi求解器探究了当面对具有高度不确定性的突发公共卫生事件带来的中断风险时,备用供应商策略应对中断风险的有效性。研究发现,启用备用供应商策略可以有效降低供应链中断前和中断后的期望补偿运行成本,但随着中断规模的扩大,备用供应商表现的应对效果会随之下降。除此之外,敏感性分析结果表明,备用供应商应急储备量以及缺货成本是影响备用供应商策略是否被选择的关键要素,合理的应急储备量可以明显提高备用供应商应对中断风险的效果,不同的缺货成本可以决定企业是否选择启用备用供应商。本文研究结果为农产品供应链相关企业应对突发公共卫生事件背景下的中断风险以及降低供应链中断成本提供了参考意见。

关键词：突发公共卫生事件农产品供应链系统动力学随机中断两阶段随机规划

基于紫外—可见光谱法的水质多参数监测方法研究及系统研发

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基于紫外—可见光谱法的水质多参数监测方法研究及系统研发

作者：黎港南昌大学

学位级别：硕士

“十四五”规划纲要强调“深入打好污染防治攻坚战,加强大江大河和重要湖泊湿地生态保护治理”,对全面、快速、直接地掌握水环境质量状况提出了更高的要求,迫切需要水质多参数原位快速自动监测仪器。针对现有传统化学水质检测方法耗时... 详细信息

“十四五”规划纲要强调“深入打好污染防治攻坚战,加强大江大河和重要湖泊湿地生态保护治理”,对全面、快速、直接地掌握水环境质量状况提出了更高的要求,迫切需要水质多参数原位快速自动监测仪器。针对现有传统化学水质检测方法耗时长、存在二次污染,且多为单参数检测仪器的问题,本文开展了基于紫外-可见光谱法的水质多参数监测方法研究,并在此基础上研发了一套原位自动监测系统。系统性地研究了基于紫外-可见光谱法的水质多参数监测模型。建立了基于SE-1DCNN水质多参数监测模型,该模型引入通道注意力机制模块提高了网络的表达能力。模型实验结果表明,浊度、化学需氧量和硝酸盐监测值与真实值之间的决定系数分别为0.9971、0.9886和0.9682,解决了传统偏最小二乘监测模型无法准确监测成分复杂溶液中的硝酸盐参数,以及经典一维卷积神经网络监测模型存在过拟合、泛化性能不佳的问题,实现了对浊度、化学需氧量和硝酸盐三种最重要的水质参数的同步准确监测。研发了基于紫外-可见光谱的水质多参数监测系统。基于Cortex M微控制器、氙灯和微型光谱仪研发了水质多参数监测探头,提出了一种具有光源补偿的双光路结构。基于神经网络处理器RK3568和嵌入式Linux系统研发了边缘计算终端,开发了用户交互界面软件,并将SE-1DCNN监测模型部署在边缘计算终端。该系统通过监测探头原位采集水样紫外-可见光谱数据,边缘计算终端快速同步解算浊度、化学需氧量及硝酸盐水质参数,实现对目标水域水质的原位、快速、自动监测。将所研发的系统实际应用于南昌市主要江河湖水体断面的原位监测。测试结果表明系统各项性能指标符合国家及行业的相关标准,满足水质多参数的原位自动监测需求。论文研究成果为水质多参数原位监测提供一种可行方案,具有很好的社会效益和经济价值。

关键词：紫外-可见光谱水质多参数监测嵌入式系统 SE-1DCNN

姬蕨（Hypolepis punctata）对东洋散纹夜蛾（Callopistria japonibia）诱导型防御研究

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姬蕨（Hypolepis punctata）对东洋散纹夜蛾（Callopistria japon...

作者：李思港上海师范大学

学位级别：硕士

植物的诱导型防御反应在植物应对昆虫取食时发挥重要作用。目前,人们对植物直接诱导型防御的认识仅局限于种子植物。蕨类植物是早期陆生维管植物的关键类群,而取食蕨类植物的昆虫远远少于种子植物,蕨类与昆虫的相互作用目前研究也较少... 详细信息

植物的诱导型防御反应在植物应对昆虫取食时发挥重要作用。目前,人们对植物直接诱导型防御的认识仅局限于种子植物。蕨类植物是早期陆生维管植物的关键类群,而取食蕨类植物的昆虫远远少于种子植物,蕨类与昆虫的相互作用目前研究也较少。我们在野外多次观察到东洋散纹夜蛾取食姬蕨,由此针对两者之间的相互作用尤其是诱导型防御展开研究。本研究首先对东洋散纹夜蛾的生活史及其在蕨类植物中的适应性进行研究。东洋散纹夜蛾属于鳞翅目夜蛾科散纹夜蛾亚科散纹夜蛾属,其主要分布在环太平洋亚洲东部临海区域和中国华东和华中地区的丘陵地带。本研究通过室内观察对东洋散纹夜蛾形态进行详细描述;室内观察结果表明,幼虫龄期为5龄,卵期4天,1龄幼虫历期(3.22±0.63)天,2龄幼虫历期(2.11±0.31)天,3龄幼虫历期(2.29±0.61)天,4龄幼虫历期(3.38±0.65)天,5龄幼虫历期(3.58±0.61)天,预蛹期(4.45±0.5)天,蛹期(12.88±0.93)天,成虫期(4.96±1.30)天。本研究分别给东洋散纹夜蛾喂养不同蕨类植物中代表物种叶片来进一步探究东洋散纹夜蛾对蕨类植物整体的适应性格局。结果发现取食蕨类植物中的水龙骨目后,幼虫死亡速率较慢。说明东洋散纹夜蛾的取食选择更偏向于水龙骨目,东洋散纹夜蛾在蕨类植物中对水龙骨目的适应性更强。且“是否取食”这一性状在蕨类植物的水龙骨Ⅰ和水龙骨Ⅱ两个支系中存在谱系信号,说明东洋散纹夜蛾的“蕨食性”在水龙骨Ⅰ和水龙骨Ⅱ中是保守的。因此东洋散纹夜蛾对蕨类植物的取食选择与水龙骨Ⅰ和水龙骨Ⅱ的进化关系高度相关。由于在野外多次观察到东洋散纹夜蛾取食姬蕨,本研究推测姬蕨是东洋散纹夜蛾的寄主植物。为了验证这一假说,我们首先建立了利用姬蕨饲喂东洋散纹夜蛾的人工饲养体系,证明了在人工条件下用姬蕨作为食物来源,东洋散纹夜蛾可以正常发育并完成继代。本研究定量分析了东洋散纹夜蛾幼虫对隶属于姬蕨属的三个不同物种的适应性。结果说明,东洋散纹夜蛾对姬蕨属蕨类植物的适应性为:姬蕨>密毛姬蕨>细叶姬蕨。结果说明东洋散纹夜蛾对于姬蕨属不同物种的适应性也存在偏向性,与所测试的另外两物种相比,东洋散纹夜蛾更偏向于利用姬蕨。根据以上结果,进一步建立一个姬蕨与东洋散纹夜蛾互作的研究体系;基于这个体系,我们开展了姬蕨对东洋散纹夜蛾诱导型防御的研究。为探究东洋散纹夜蛾取食是否能诱导姬蕨的诱导型直接防御反应,我们检测了姬蕨受东洋散纹夜蛾取食诱导后对东洋散纹夜蛾生长发育的影响。结果发现东洋散纹夜蛾取食后的姬蕨叶片会抑制东洋散纹夜蛾的体重,影响其生长发育。由此可知,姬蕨对东洋散纹夜蛾产生了诱导型直接防御。通过分析对比姬蕨被东洋散纹夜蛾取食24h前后的挥发物,气相色谱-质谱(GC-MS)分析结果共检测到了32种挥发物,诱导后产生的挥发物包括绿叶挥发物、萜类化合物、苯环类及吲哚类等,其中壬醛在姬蕨挥发物中含量最高。另外姬蕨受虫食后显著含量增加的挥发物——壬醛可以吸引东洋散纹夜蛾的天敌齿缘刺猎蝽,这说明姬蕨对东洋散纹夜蛾也存在诱导型间接防御。为了进一步解析姬蕨对东洋散纹夜蛾诱导型防御的分子机制,本研究通过RNA-Seq和激素检测东洋散纹夜蛾取食后的7个时间点的姬蕨叶片。差异基因表达分析、加权共表达网络分析以及激素含量测定的结果显示,姬蕨叶片中茉莉酸合成和信号转导相关防御基因大量激活,生长素和赤霉素等生长激素合成相关基因受到抑制。因此姬蕨在防御东洋散纹夜蛾的同时其生长受到了抑制,这跟种子植物在进行诱导型防御一样。姬蕨受东洋散纹夜蛾取食后的不同时期有不同的防御反应。姬蕨的诱导型防御反应首先通过PRRs受体感知(苏氨酸/丝氨酸蛋白激酶),然后通过Ca2+信号和茉莉酸异亮氨酸传递信号并激发防御反应,后续主要通过茉莉酸、生长素相关基因来调控植物的防御反应和生长发育,最后通过绿叶挥发物、萜类、苯环类/苯丙环类、类黄酮等次生代谢物对东洋散纹夜蛾达到防御的效果。本研究从东洋散纹夜蛾的野外新分布入手,通过建立人工饲养体系,观察并描述了其形态鉴别及生活史特征,并探讨了其蕨食性的谱系特征和物种偏向性。基于以上研究,我们首次建立了一个可控的蕨类植物与蕨食性昆虫的互作研究体系。利用该研究体系,我们首次明确了姬蕨对东洋散纹夜蛾存在诱导型防御,并初步解析了姬蕨对东洋散纹夜蛾诱导型防御的分子机制。这不仅有利于进一步解析蕨类植物与昆虫互作的内在机制,更为深入理解植物对昆虫防御作用的起源与演化打下了基础。

关键词：植物与昆虫互作东洋散纹夜蛾姬蕨诱导型防御转录组测序

循环水系统中光照强度和周期对波纹龙虾生长、生理指标及其生物钟基因的影响

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循环水系统中光照强度和周期对波纹龙虾生长、生理指标及其生物钟...

作者：汪迎港大连海洋大学

学位级别：硕士

光照是地球上大多数生物生存所必需的环境因素,对生物的生长发育、消化、免疫、抗氧化能力以及基因表达等方面起着至关重要的调节作用。本研究选取波纹龙虾(Panulirus homarus)为研究对象,探讨不同光照强度和光周期对波纹龙虾生长、生... 详细信息

光照是地球上大多数生物生存所必需的环境因素,对生物的生长发育、消化、免疫、抗氧化能力以及基因表达等方面起着至关重要的调节作用。本研究选取波纹龙虾(Panulirus homarus)为研究对象,探讨不同光照强度和光周期对波纹龙虾生长、生理指标及生物钟基因表达量的影响。实验在三亚热带水产研究院的循环水养殖系统中进行,为期8周。(1)光周期实验:将90只初始体质量为(171.28±23.12)g的波纹龙虾随机分为5组,每组3个重复,每个重复6尾龙虾。以12L:12D为对照组(L代表光照时间,D代表黑暗时间),分别设定5组光周期(24L:0D、18L:6D、12L:12D、6L:18D和0L:24D;通过对波纹龙虾生长、消化酶、免疫酶、抗氧化能力、生物钟基因表达量及肝胰腺健康等指标进行分析,探讨了光周期对波纹龙虾生长生理特性的影响,评估养殖波纹龙虾过程中控制光周期的可行性,找出波纹龙虾养殖过程中最适宜光周期。(2)光照强度实验:将72只初始体重为(171.28±23.12)g的波纹龙虾随机分为4组,每组3个重复,每个重复6尾龙虾。以100 LX为对照组,分别设定4组光照强度(100 LX、500LX、1000 LX和3000 LX);通过对波纹龙虾生长、消化酶、免疫酶、抗氧化能力、生物钟基因表达量及肝胰腺健康等指标进行分析,探讨了光照强度对波纹龙虾生长生理特性的影响,分析波纹龙虾在不同光照强度下的生长效果,研究波纹龙虾养殖中适宜光照强度水平。主要研究结果如下:1.光周期对波纹龙虾生长、消化、免疫及抗氧化能力的影响(1)生长性能:波纹龙虾增重率(WGR)和特定生长率(SGR)在12L:12D光周期最高。肝胰腺指数(HSI)在6L:18D光周期显著高于其他组(P0.05)。(2)消化性能:波纹龙虾胃蛋白酶(PEP)、胰蛋白酶(TRYP)、糜蛋白酶(CHT)活性在0L:24D的光周期下最高;α-淀粉酶(AMS)活性在18L:6D最高;脂肪酶(LPS)活性在12L:12D最高。(3)免疫功能:波纹龙虾碱性磷酸酶(AKP)活性在12L:12D最高;溶菌酶(LZM)和酸性磷酸酶(ACP)活性在12L:12D处于较高水平。(4)抗氧化能力:波纹龙虾总抗氧化能力(T-AOC)和丙二醛(MDA)含量在12L:12D最高;过氧化氢酶(CAT)和超氧化物歧化酶(SOD)活性在12L:12D处于较高水平;谷胱甘肽过氧化物酶(GSH-Px)活性在18L:6D最高。2.光周期对波纹龙虾血清生化指标、肝胰腺健康、生物钟基因表达量及组织结构的影响(1)血清生化指标:波纹龙虾甘油三酯(TG)含量在24L:0D显著(P0.05)。(2)肝胰腺健康:波纹龙虾乳酸脱氢酶(LDH)活性在12L:12D最高;谷丙转氨酶(ALT)活性在0L:24D最高,与18L:6D无显著(P>0.05)差异;谷草转氨酶(AST)活性在各实验组之间无显著差异(P>0.05)。(3)生物钟基因表达:与12L:12D相比,其他各实验组循环蛋白基因(Cycle,Cyc)、双时蛋白基因(Doubletime,Dbt)、隐花色素1(Cryptochrome 1,Cry 1)和脑肌类芳香烃受体核转位蛋白1基因(Brain and muscle Arnt-like protein 1,Bmal 1)均呈现上调趋势。(4)组织结构:波纹龙虾肝胰腺组织结构在12L:12D排列整齐完整,细胞间隙密集紧凑。3.光照强度对波纹龙虾生长、消化、免疫及抗氧能力的影响(1)生长性能:500 LX光照强度可增加波纹龙虾的SGR,但波纹龙虾WGR、SR、MF、HSI和MYP在不同光照强度下无显著差异(P>0.05)。(2)消化性能:波纹龙虾PEP和TRYP活性在3000 LX最高;CHT在3000 LX处于较高水平;AMS活性在500 LX最高;LPS活性在100 LX最高。(3)免疫功能:波纹龙虾AKP活性在100 LX、1000LX和3000 LX处于较高水平;LZM活性随着光照强度的增强呈现下降趋势,但在100LX、500 LX和1000 LX之间无显著差异(P>0.05);ACP活性在各实验组之间无显著差异(P>0.05)。(4)抗氧化能力:波纹龙虾T-AOC、CAT和GSH-Px活性在500 LX最高;SOD活性在500 LX处于较高水平,但各实验组之间无显著差异(P>0.05);MDA含量在1000 LX最低,与500 LX无显著差异(P>0.05)。4.光照强度对波纹龙虾

关键词：龙虾光照生长生理生化特性生物钟基因

竖井环轨钻锚一体机的结构设计及其升降机构控制策略研究

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竖井环轨钻锚一体机的结构设计及其升降机构控制策略研究

作者：杜明港安徽理工大学

学位级别：硕士

微生物菌剂和玉米蛋白酵素对长季节栽培番茄生长、产量及品质的影响

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微生物菌剂和玉米蛋白酵素对长季节栽培番茄生长、产量及品质的影...

作者：刘希港山东农业大学

学位级别：硕士

针对日光温室长季节栽培番茄种植过程中,因肥料施用不当引起的植株早衰等问题,以提升长季节栽培番茄整个生育期的生长能力、肥料利用率和优质高产为目标,本文以‘圣罗兰3689’番茄为试材,进行了土壤栽培试验。共设置5个处理:对照（CK）... 详细信息

针对日光温室长季节栽培番茄种植过程中,因肥料施用不当引起的植株早衰等问题,以提升长季节栽培番茄整个生育期的生长能力、肥料利用率和优质高产为目标,本文以‘圣罗兰3689’番茄为试材,进行了土壤栽培试验。共设置5个处理:对照（CK）为每4 d滴灌1次日本山崎番茄配方（+Arnon微量元素配方）;T1为在CK基础上每30 d施入微生物菌剂10 kg·667 m-2;T2为在CK基础上每4 d施入玉米蛋白酵素6 kg·667m-2;T3为在CK基础上每30 d施入微生物菌剂10 kg·667 m-2+每4 d施入玉米蛋白酵素6 kg·667 m-2;另设不施肥处理（整个生育期只滴灌清水）作为空白对照（CK1）,仅用于计算养分利用效率,研究了不同处理对长季节栽培番茄生长、土壤理化性质、植株养分含量、果实品质和产量的影响,以期为日光温室长季节栽培番茄优质高产提供理论依据。主要研究结果如下:1.与对照（CK）相比,施用微生物菌剂或玉米蛋白酵素均能促进长季节栽培番茄植株生长,以T3处理最好,T1处理次之。处理后210 d,T3处理下株高、茎粗、总鲜重和总干重较CK显著提高。不同处理下番茄叶片叶绿素（a+b）含量、净光合速率和抗氧化酶活性均有不同程度地提高,丙二醛含量降低。随处理时间延长,番茄叶片叶绿素（a+b）含量、净光合速率和超氧化物歧化酶、过氧化物酶和过氧化氢酶活性呈先升高后降低趋势,丙二醛含量呈上升趋势。处理后80 d,除丙二醛含量以CK较高外,其他指标均以T3处理较高。2.与CK相比,施用微生物菌剂或玉米蛋白酵素均能降低土壤p H值,提高细菌、放线菌数量和土壤过氧化氢酶、蔗糖酶、脲酶、磷酸酶活性,增加速效氮磷钾含量,以T3处理较高。3.与CK相比,施用微生物菌剂或玉米蛋白酵素均可提高长季节栽培番茄植株氮磷钾含量和积累量,以T3处理较高。处理后210 d,T3处理下植株总氮、总磷和总钾含量分别较CK增加15.3%、6.1%和9.7%;氮、磷和钾积累量分别增加19.0%、15.7%和18.9%。4.与CK相比,施用微生物菌剂或玉米蛋白酵素均可提高长季节栽培番茄单果重、单株产量和整体产量,增加经济效益,以T3处理较高,T1处理次之。其中T3处理下总产量较CK增加9.8%,经济效益增加8.0%。5.与CK相比,施用微生物菌剂或玉米蛋白酵素后长季节栽培番茄品质均得到改善,以T3处理较好、T2处理次之。在第九穗果时,番茄品质达到峰值。其中,T3处理下番茄可溶性固形物、可溶性糖、维生素C、可溶性蛋白和番茄红素含量分别较CK增加6.9%、13.1%、12.2%、12.5和16.0%,有机酸含量降低18.1%。

关键词：番茄长季节栽培微生物菌剂玉米蛋白酵素产量品质

双发同轴面齿轮分汇流传动系统的静动态均载特性研究

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双发同轴面齿轮分汇流传动系统的静动态均载特性研究

作者：梁港西安工业大学

学位级别：硕士

均载特性作为衡量具有分流特性与汇流特性的齿轮传动系统其稳定性与可靠性的重要指标,同时该类型传动系统的使用寿命与应用前景直接由其均载性能优劣决定。双发同轴面齿轮分汇流传动系统因其同时具有分流与汇流特性,使其逐渐成为同轴双... 详细信息

均载特性作为衡量具有分流特性与汇流特性的齿轮传动系统其稳定性与可靠性的重要指标,同时该类型传动系统的使用寿命与应用前景直接由其均载性能优劣决定。双发同轴面齿轮分汇流传动系统因其同时具有分流与汇流特性,使其逐渐成为同轴双旋翼高速直升机传动系统的重点研究对象,同时其均载特性更是研究的关键点。本课题围绕双发同轴面齿轮分汇流传动系统的均载特性进行研究。在考虑安装位置角、多种误差(制造误差、安装误差)、多种刚度(扭转刚度、支承刚度)等多激励因素的基础上,针对系统的静力学均载特性建立其静力学模型,后续采用最小二乘法进行求解步骤,得到体现系统各级静态均载特性的静态均载系数。针对系统静态均载特性在不同因素影响下的变化规律进行重点分析研究。研究结果显示,安装位置角为180°时,系统左右输入端表现为完全均载状态,各级静态均载系数相等。制造误差及安装误差在Ⅲ级齿轮上的影响明显高于Ⅰ级与Ⅱ级齿轮。此外,在扭转刚度较小以及支承刚度较小的情况下,系统的静态均载特性能得到提升。在考虑制造误差、安装误差、扭转刚度和支承刚度等因素的基础上,根据集中质量参数法建立其84自由度的弯曲-扭转耦合动力学模型。进一步推导了系统的动力学微分方程,并利用Runge-Kutta法进行求解,重点针对制造误差、安装误差、扭转刚度和支承刚度对系统动态均载特性影响规律进行分析。研究结果显示,Ⅲ级齿轮的误差是主要影响系统动态均载特性因素。系统动态均载特性会随着分扭轴与双联轴扭转刚度的增大而变差;而各齿轮的支承刚度增大则会先改善后边差系统的动态均载特性。因此,合理控制支承刚度在一个适当范围内对系统动态均载特性的提升有利。最后利用ADAMS多体动力学仿真软件对系统进行多体动力学有限元仿真分析,其中包括当Ⅰ级及Ⅲ级齿轮制造误差为5μm时系统动态均载特性的变化规律的验证,制造误差、分扭轴与双联轴扭转刚度、Ⅰ级输入小锥角齿轮与Ⅱ级小圆柱齿轮支承刚度变化时系统动态均载特性变化规律的验证,通过将多体动力学有限元仿真得到的结果与理论计算的结果进行比较,得到两者的差值最大为0.380,满足工程误差允许的±5%,进而验证了系统的动态均载特性与动力学模型的正确性。基于上述研究结论,揭示了系统静/动态均载特性的在相关因素影响下的变化规律,为该构型传动系统的进一步研究提供了理论依据,同时也为实际工程应用奠定了理论基础。

关键词：同轴面齿轮分汇流误差刚度静/动态均载动力学验证

基于DEM与MFBD双向耦合的反铲挖掘机工作装置分析

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机械设计与制造 2024年

作者：徐庆港林谢昭福州大学机械工程及自动化学院

为正确评价挖掘机工作装置在作业过程中的动态性能，需要准确模拟工作装置在挖掘过程中所受的载荷变化以及铲斗的装料过程。在RecurDyn中构建了工作装置的刚柔耦合模型，并与基于离散单元法的土壤模型进行双向协同仿真。结果表明，结合... 详细信息

为正确评价挖掘机工作装置在作业过程中的动态性能，需要准确模拟工作装置在挖掘过程中所受的载荷变化以及铲斗的装料过程。在RecurDyn中构建了工作装置的刚柔耦合模型，并与基于离散单元法的土壤模型进行双向协同仿真。结果表明，结合离散单元法的刚柔耦合仿真能提供更符合真实工况的动态变化数据，能正确地反应挖掘全过程中斗杆和动臂的强度/刚度的动态变化，避免了传统计算只取个别特征位姿的不足。仿真得到的挖掘阻力比传统解析解大约38%，所确定的工作装置危险姿态也与现国标中的构型略有差异。

关键词：挖掘阻力工作装置离散单元法刚柔耦合

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基于自监督学习的人体骨架动作识别方法研究

基于自监督学习的人体骨架动作识别方法研究

作者：杨怀港东莞理工学院

学位级别：硕士

人体动作识别作为当前计算机视觉领域内重要分支之一,在实际场景中应用十分广泛,主要包括视频监控、人机交互、体育运动分析等领域,具有重要的现实意义和广阔的探索空间。基于深度学习的人体动作识别主要以可见光数据和骨架序列作为输入... 详细信息

人体动作识别作为当前计算机视觉领域内重要分支之一,在实际场景中应用十分广泛,主要包括视频监控、人机交互、体育运动分析等领域,具有重要的现实意义和广阔的探索空间。基于深度学习的人体动作识别主要以可见光数据和骨架序列作为输入,模型识别效果会受到背景环境、光照变化、视角变化等噪声信息干扰。可见光数据包括有RGB视频和深度图序列,其中RGB视频具有丰富的颜色信息、纹理信息,但缺少三维场景信息;深度图序列包含了几何信息,但却丢失了颜色、纹理等外观特征,给精准化多样化的人体动作识别带来严峻挑战。随着传感器数据采集设备的普及和姿态估计算法的发展,人体骨架数据包含了更加丰富的体型结构和姿态信息,并且具有尺度不变性、较低计算成本优越性和数据隐私保护性,因此基于骨架序列的人体动作识别得到了广泛关注。由于基于有监督学习方法需要大量的带标签数据训练,在人工标注过程中由于动作相似性导致标记不确定性增大,甚至出现错误标记。在这种情况下,设计出一种有效的方法对未标注数据进行特征表示引起越来越多的关注。因此研究者们提出一种自监督学习的方法,以避免所带来过高的人工标注成本和减小过拟合风险。然而,基于自监督学习的方法存在预训练模型所提取到的特征信息很难利用,扩展到其他数据集和下游任务时模型的泛化能力受限等困难,如何提取具有区分度的高层次特征表示信息,是动作识别研究中一个亟待解决的重要问题。本文从动作的全局性、局部性和更细粒度的关节点级三个层面开展研究工作:1.从动作全局方面,针对三维骨架动作不同视角下会带有噪声或者不完整姿态,导致模型识别精度较低的问题。本文提出了一种基于多视角数据增强和三元组自监督学习的人体骨架动作识别方法。首先,对原始骨架序列使用欧拉旋转矩阵从不同视角上变换。其次,设计一种三元组架构进行预训练,包括有一个在线分支和两个目标分支网络,最小化三元组高层次特征之间的距离设计对比损失函数,实现样本间的分布互信息最大化。探索出了一种针对三维骨架从不同视角建模的有效性和高效性方法。2.从动作局部方面,针对细粒度动作在全局表示学习中本身具有挑战性,而在度量空间中的局部特征也存在相似性,导致模型获得的高层语义信息也极为类似的问题。本文设计出一种跨部分双向知识蒸馏自监督学习方法。在数据预处理阶段,通过对动作姿态进行骨架分割,将分离后的骨架序列组成上半身和下半身。在预训练阶段,根据上述两部分提出基于跨部分双向知识蒸馏的自监督学习框架,通过动作编码网络分别提取特征表示信息,这两部分高层表示特征被输入到跨部分流双向知识蒸馏模型中,并通过损失函数调整样本间的相似性信息。3.从骨架关节点方面,针对现有方法仅仅聚焦于骨架的空间信息或序列的时间跨度信息,而忽略了不同帧之间的关节点时序关联性的问题。本文提出了一种基于时空掩码数据增强的自监督对比学习方法。在关节点上使用随机掩码方式,对骨架时空拓扑图掩盖其中一部分的关节点,通过动作编码器提取剩余骨架的特征信息,并充分利用那一部分重要的局部序列,能够使模型学习到遮盖不变性,保证了原始序列的一致性,促使模型学习到更广义和更具区分度的特征表示。此外,为了获得显著性的识别特征信息,通过引入自注意力模块作为汇聚层,用于融合编码器输出特征的局部和全局时空信息。最后,提出了一个分布散度最小化损失函数以减少特征空间中的分布散度,挖掘更多的正样本,最大化样本间的相似度。

关键词：人体动作识别自监督学习对比学习人体骨架图卷积网络