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数据残缺和样本不平衡的复杂系统异常检测方法及应用

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数据残缺和样本不平衡的复杂系统异常检测方法及应用

作者：魏居辉国防科技大学

学位级别：硕士

复杂系统是由多个不同子系统按照一定的结构连接而成。随着科技能力和认知水平的提升,系统复杂性日益增强,一方面使得复杂系统在控制精度、运行速度和智能程度等方面取得了长足的发展,但同时带来了复杂系统的可靠性问题。对复杂系统异... 详细信息

复杂系统是由多个不同子系统按照一定的结构连接而成。随着科技能力和认知水平的提升,系统复杂性日益增强,一方面使得复杂系统在控制精度、运行速度和智能程度等方面取得了长足的发展,但同时带来了复杂系统的可靠性问题。对复杂系统异常的及时检测、准确诊断和安全处理,能够消减系统的运行风险,避免系统瘫痪或报废造成的重大经济损失和人员伤亡。当前,传感器信息、计算机等技术的高速发展,使得采集、存储和处理大量的数据成为现实。这些数据提供了比以往更加全面的信息,为更加精准的异常检测提供支撑。但其中找寻异常数据也并非易事,其主要挑战在于以下两点:数据缺失。数据缺失可能改变数据的分布特征,给后续异常检测任务带来不可忽略的干扰。样本不平衡。样本不平衡使得分类算法过多关注多数类别,从而使得对少数样本,即异常样本的检测性能下降。针对上述问题,本文围绕复杂系统的异常检测方法,从构建更加可信的缺失数据补全方法和构建更加精准的模式表征方法两个方面的开展研究,提出了基于长短时记忆网络的数据补全方法和基于核密度估计以及高斯混合模型的模式库表征方法。主要创新工作在于:1)针对非线性系统存在观测数据部分缺失的情况,传统数据建模方法存在拟合能力弱、预测效果差等问题,本文引入了基于长短时记忆(LSTM)网络的时序数据建模与补全方法,借助LSTM网络的非线性数据建模能力,使得其具备更好的数据补全效果。2)针对复杂系统在多种平稳工作模式下切换的情况,提出了基于高斯混合模型的系统异常检测方法,该方法基于系统的平稳特征进行聚类分析与建模,继而利用EM算法求解高斯混合模型中的未知参数,并且利用可区分性、稳定性、拟合优良性来确定最优的聚类簇数,提升模式库构建的可信度。3)给出了多维核密度估计的最优带宽定理和带宽收敛性定理,为最优核密度估计算法提供了理论依据,据此提出了基于最优核密度估计和JS散度分布的异常检测算法,有效提高了对异常,特别是未知异常的诊断性能。4)开展了以滚动轴承和卫星太阳能帆板驱动机构(SADA)系统数据为对象的异常检测试验,验证了上述方法在数据残缺和样本不平衡情况下的复杂系统异常检测性能。

关键词：异常检测长短时记忆网络多维核密度估计高斯混合模型统计推断滚动轴承系统卫星SADA系统

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CO_2肥效及水肥条件对作物影响研究进展

核农学报 2013年第11期27卷 1783-1789页

作者：姜帅居辉韩雪刘勤中国农业科学院农业环境与可持续发展研究所北京100081 农业部农业环境与气候变化重点开放实验室北京100081

CO2是作物光合作用重要底物,其浓度升高对作物产量形成具有正向促进作用。本文全面介绍CO2浓度控制及模拟研究方法,具体阐述CO2浓度升高对作物产量和品质的影响,揭示了氮肥和水分条件与CO2肥效的互作关系。本文分析认为,在适宜条件下,CO... 详细信息

CO2是作物光合作用重要底物,其浓度升高对作物产量形成具有正向促进作用。本文全面介绍CO2浓度控制及模拟研究方法,具体阐述CO2浓度升高对作物产量和品质的影响,揭示了氮肥和水分条件与CO2肥效的互作关系。本文分析认为,在适宜条件下,CO2浓度升高会提高作物产量,但对作物品质影响以负面为主,仅少数特征指标有正向提高。在大田生产实践中,CO2肥效作用与以往控制气室试验相比,产量提升作用减低。水、肥、土以及作物品种等是限制CO2肥效发挥的重要作用因子。在一定施用范围内,CO2肥效随N肥量增加而提高,但超过限度后,N肥对CO2的增效作用降低,N肥和CO2肥效作用存在最佳互馈机制。CO2肥效作用在低水分土壤环境中发挥程度更高,且CO2浓度升高可提高作物水分利用效率,对于缓解作物干旱胁迫具有积极作用。

关键词： CO2肥效作物水肥产量品质

用“六字诀”推动农业科研事业单位国有资产高质量管理研究

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中国农业会计 2025年第1期35卷 48-50页

作者：李英冯蔓蔓黄大彤么成赵凯文吴少东农业农村部规划设计研究院

农业科研事业单位是国家行使公共职能的重要载体之一,国有资产是农业科研事业单位有效发挥公共职能的重要物质基础和保障,加强农业科研事业单位国有资产统筹管理和盘活利用资产很有必要,农业科研事业单位资产管理水平的高低决定着国有... 详细信息

农业科研事业单位是国家行使公共职能的重要载体之一,国有资产是农业科研事业单位有效发挥公共职能的重要物质基础和保障,加强农业科研事业单位国有资产统筹管理和盘活利用资产很有必要,农业科研事业单位资产管理水平的高低决定着国有资产能否安全运转、能否发挥应有的效能。本文剖析农业科研事业单位国有资产管理的特点及存在的问题,为提高国有资产管理高质量,提出农业科研事业单位国有资产管理“六字诀”对策建议,以期为农业科研事业单位国有资产管理提供思路和参考。

关键词：农业科研事业单位国有资产高质量管理

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我国水稻对气候变化的敏感性和脆弱性

自然灾害学报 2004年第5期13卷 85-89页

作者：杨修孙芳林而达居辉熊伟中国农业科学院农业环境与可持续发展研究所北京100081

采用PRECIS模型输出的B2气候情景,结合CERES-Rice作物模型数据,依据产量的变化率和GIS技术对我国未来(21世纪70年代)水稻的气候变化敏感性和脆弱性进行了研究。结果表明:受气候变化影响,未来我国绝大部分地区的雨养水稻将会减产,仅个别... 详细信息

采用PRECIS模型输出的B2气候情景,结合CERES-Rice作物模型数据,依据产量的变化率和GIS技术对我国未来(21世纪70年代)水稻的气候变化敏感性和脆弱性进行了研究。结果表明:受气候变化影响,未来我国绝大部分地区的雨养水稻将会减产,仅个别地区有增产趋势。负敏感区(减产区)主要集中在东北的辽宁和赤峰、华北平原大部、江淮及东南沿海地区;而在黑龙江西南部、福建大部、陕西与四川交界地区的雨养水稻有增产趋势。我国的灌溉水稻也以减产为主,负敏感区主要集中在辽宁、吉林西部、华北地区、陕西、宁夏、新疆南部、淮河流域、长江中下游及其以南广大水稻主产区;增产区主要集中在黑龙江西南部、内蒙古东部地区及陕西与湖北交界等地。未来我国雨养水稻的脆弱区主要分布在:(1)东北地区的中南部;(2)山东北部及淮河流域;(3)南部沿海和海南岛;(4)西南地区。未来我国灌溉水稻的脆弱区面积较大,主要分布在辽宁、黄河中游和下游、新疆南部及广西大部地区。

关键词：水稻气候变化敏感性脆弱性

氢氧化镁-活性炭复合材料的制备及其对糖浆脱色工艺优化

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食品工业科技 2025年第1期46卷 201-207页

作者：陈金足韦晓雯农晶晶韩丽芳冯学唐婷范李利军程昊广西糖资源绿色加工重点实验室广西柳州螺蛳粉工程技术研究中心广西科技大学生物与化学工程学院广西柳州545006 蔗糖产业省部共建协同创新中心广西南宁530004

为寻找绿色环保且具有高吸附性的糖浆脱色材料,本文通过原位生成氢氧化镁沉积在活性炭表面,制备了氢氧化镁-活性炭复合材料,采用扫描电镜(SEM)、能谱仪(EDS)、比表面积和空隙度分析仪(BET)和X射线衍射仪(XRD)对制备的复合材料进行了表征... 详细信息

为寻找绿色环保且具有高吸附性的糖浆脱色材料,本文通过原位生成氢氧化镁沉积在活性炭表面,制备了氢氧化镁-活性炭复合材料,采用扫描电镜(SEM)、能谱仪(EDS)、比表面积和空隙度分析仪(BET)和X射线衍射仪(XRD)对制备的复合材料进行了表征,并以脱色率为指标,复合材料投入量、pH、脱色温度、脱色时间为影响因素,采用单因素及正交试验优化赤砂糖回溶糖浆脱色的最佳工艺。结果证明所制备的氢氧化镁-活性炭复合材料为多孔性,其比表面积和空隙率大、晶型结构良好、吸附能力强。糖浆脱色的最佳工艺为:复合材料用量为0.70 g,pH为10.00,脱色温度为50℃,脱色时间为50 min。在该工艺条件下的脱色率可达到80.7%,脱色效果明显优于商用活性炭。综上表明,氢氧化镁-活性炭复合材料对糖浆具有较理想的脱色效果,作为一种绿色材料在工业制糖方面具有一定的应用前景。

关键词：氢氧化镁活性炭赤砂糖回溶糖浆复合材料脱色

基于深度神经网络的航空叶片表面缺陷检测算法

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光电子·激光 2025年第2期 130-135页

作者：苏宝华张吟龙张男冯选中国航发沈阳黎明航空发动机有限责任公司产品检验检测中心中国科学院沈阳自动化研究所工业控制网络与系统研究室沈阳化工大学信息工程学院

航空叶片表面缺陷的准确检测是保证航空发动机安全可靠运转的关键。目前基于视觉的航空叶片表面缺陷检测算法存在实时性差、漏检率高、定位目标不准等问题。针对上述问题，本文提出一种基于深度神经网络的航空叶片表面缺陷检测算法。为... 详细信息

航空叶片表面缺陷的准确检测是保证航空发动机安全可靠运转的关键。目前基于视觉的航空叶片表面缺陷检测算法存在实时性差、漏检率高、定位目标不准等问题。针对上述问题，本文提出一种基于深度神经网络的航空叶片表面缺陷检测算法。为了提高检测实时性，本文设计了深度可分离卷积(depthwise separable convolution, DSC)模型分解标准卷积；为了降低小目标缺陷漏检，本文设计了SE-PAN (squeeze-and-excitation path aggregation network)模型对每个通道的特征进行重标定，使得具有更强信息的特征得到更多的关注；为了提高定位准确度，本文设计了Focal-DIOU (focal-distance intersection over union)损失函数减弱低效框的作用。在本文的航空叶片表面缺陷数据集上的实验证明：本文算法的Precision、Recall、AP达到了95.7%、94.6%、96.3%,检测帧率达到24帧/s,均优于主流检测算法。

关键词：缺陷检测深度神经网络损失函数注意力模型

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酸助剂对现场混装乳化炸药敏化速率的影响研究

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火工品 2025年第1期 55-61页

作者：黄乾悦冯章启樊保龙葛立芳方志梅倪林吴攀宇魏国南京理工大学化学与化工学院江苏南京210094 安徽江南化工股份有限公司安徽合肥230088 安徽江南化工股份有限公司宁国分公司安徽宁国242300

为探讨酸助剂对现场混装乳化炸药敏化速率的影响,本研究通过改变酸助剂的种类、浓度和添加量来优化炸药的性能和安全性,通过测量基质发泡高度来计算乳化炸药密度。结果表明:草酸作为酸助剂时能显著提升现场混装乳化炸药基质的敏化速率,... 详细信息

为探讨酸助剂对现场混装乳化炸药敏化速率的影响,本研究通过改变酸助剂的种类、浓度和添加量来优化炸药的性能和安全性,通过测量基质发泡高度来计算乳化炸药密度。结果表明:草酸作为酸助剂时能显著提升现场混装乳化炸药基质的敏化速率,最大可以达到0.03 g·cm-3·min^(-1),而硝酸助剂的敏化速率最低,最大仅为0.008 g·cm^(-3)·min^(-1)。研究发现:弱酸助剂的氢离子(H+)电离能力是影响敏化速率的关键因素,而强酸与亚硝酸钠的副反应和气泡逸出效应会降低强酸助剂的敏化速率;当选择草酸作为酸助剂时,增大草酸的浓度和添加量可以进一步提高敏化速率。本研究为现场混装乳化炸药的定制化提供了理论支撑。

关键词：乳化炸药酸助剂现场混装敏化速率

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基于SPEI-PM指数的黄淮海平原干旱特征分析

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生态学报 2017年第6期37卷 2054-2066页

作者：李翔翔居辉刘勤李迎春秦晓晨中国农业科学院农业环境与可持续发展研究所作物高效用水与抗灾减损国家工程实验室北京100081 农业部农业环境重点实验室北京100081 农业部旱作节水农业重点实验室北京100081

利用黄淮海平原45个气象站点1961—2014年月值气象数据,基于Penman-Monteith蒸散模型计算了标准化降水蒸散指数(SPEI),对黄淮海平原近54年干旱变化趋势、发生频率和持续性特征进行了分析,并探讨了SPEI指数与河南、河北和山东省农业干旱... 详细信息

利用黄淮海平原45个气象站点1961—2014年月值气象数据,基于Penman-Monteith蒸散模型计算了标准化降水蒸散指数(SPEI),对黄淮海平原近54年干旱变化趋势、发生频率和持续性特征进行了分析,并探讨了SPEI指数与河南、河北和山东省农业干旱面积的关系,结果表明:(1)改用Penman-Monteith蒸散公式后,SPEI干旱指数在黄淮海平原呈整体上升趋势,即趋于湿润;(2)近54年干旱演变具有明显的年代际差异,20世纪60年代干旱频率最高,而21世纪初(2000—2014)干旱频率整体偏低;(3)黄淮海平原干旱发生具有持续性的特点,20世纪60年代遭受的持续性干旱最为严重,平均干旱持续时长约2.6个月,21世纪初下降到1.5个月;(4)河南、河北和山东省的农业干旱面积年际变化表明,干旱面积呈减少趋势,2000年以后年均受灾面积、成灾面积和绝收面积比2000年之前分别下降了58.0%、44.4%和49.1%;(5)农业干旱面积与SPEI具有中等以上的相关强度,其中对山东省受灾、成灾和绝收面积相关系数r达到-0.7以上,表明基于Penman-Monteith蒸散模型的SPEI指数在黄淮海平原具有良好的适用性。

关键词： SPEI Penman-Monteith蒸散模型干旱趋势干旱频率黄淮海平原

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图书馆微信平台信息生态链演化机制研究

图书馆微信平台信息生态链演化机制研究

作者：卢居辉黑龙江大学

学位级别：硕士

本文借助信息生态学及信息生态链理论,综合运用演化博弈理论,认为图书馆微信平台信息生态链的演化是各类信息主体通过互相博弈,经由选择机制、扩散机制、协同机制的共同作用,达到图书馆微信平台信息生态链整体协调发展,并建立适合新环... 详细信息

本文借助信息生态学及信息生态链理论,综合运用演化博弈理论,认为图书馆微信平台信息生态链的演化是各类信息主体通过互相博弈,经由选择机制、扩散机制、协同机制的共同作用,达到图书馆微信平台信息生态链整体协调发展,并建立适合新环境的结构及新秩序的结果。本文的理论意义在于不仅深化了图书馆微信平台信息生态链演化的研究,还对信息生态理论框架的完善起到一定的作用,对信息生态理论研究起到了一定程度的丰富作用。另外,图书馆微信平台信息生态链演化的理论研究对于现实生活中存在的众多图书馆微信平台的管理具有重要的指导意义,可以让图书馆微信平台的管理者更加准确地把握信息生态链在演化中的特征,进而能够针对性的采取管理与控制措施,更好的引导信息生态链的演化。

关键词：图书馆微信平台信息生态链演化机制演化特征