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一种基于人工神经网络的地表水质预测方法

一种基于人工神经网络的地表水质预测方法

作者：刘宇同哈尔滨工程大学

学位级别：硕士

水资源是一种重要的生活、生产的物质资源。中国是水资源贫乏的国家,同时目前我国现有的水资源均不同程度存在污染的状况,尤其是地表水的水质与人们的生产生活质量息息相关。水环境系统复杂且变化繁多,大量生物和化学过程的反应机理尚... 详细信息

水资源是一种重要的生活、生产的物质资源。中国是水资源贫乏的国家,同时目前我国现有的水资源均不同程度存在污染的状况,尤其是地表水的水质与人们的生产生活质量息息相关。水环境系统复杂且变化繁多,大量生物和化学过程的反应机理尚不清楚。传统确定性水质数学模型通常需要水文、水质大量的参数,这些参数更难以测定,这限制了广泛应用和确定性水质数学模型的正确性。因此,寻求一种简单、安全、正确的水质预测方法一直是科研人员关注的方向。人工神经网络是一个大规模的非线性动态系统,由大量的神经元连接在一起,目前向进一步模拟人脑可以处理非结构问题,并能解决复杂系统建模仿真系统的方向努力。因为人工神经网络原本的优势,神经网络现已在图形处理、专家决策系统、声音处理等多个领域,获得了惊人的成绩。该理论已经变成关联多领域新的多元前卫学科。近几年人工神经网络研究逐步应用到环境科学中来,其中有的将人工神经网络研究应用于水质富营养化预测、水质预测等领域。人工神经网络技术应用于地表水质预测的研究为初期阶段,因其具有的特点使得在该领域具有较大的发挥优势。本文以2005年-2013年黑河市黑龙江断面水质自动监测站的PH值、溶解氧、高锰酸盐指数、氨氮4项监测指标数据为基础,根据不同水期水质的特点,分别形成了包含一个隐含层的三层BP人工神经网络,用MATLAB语言编写程序,并在MATLAB平台上仿真实现此人工神经网络预测模型。采用改进的L-M算法进行训练,用训练好的网络对2014年黑河市黑龙江断面水质进行预测,与实际监测数据对比,取得了较好的预测结果。通过用UCI标准数据集对算法的验证表明,用BP人工神经网络进行地表水的水质模拟预测是可行的、有效的。该方法能对水环境污染状况做出快速、准确的预测,BP人工神经网络在水质预测模拟问题上具有很好的应用前景和推广价值,对水资源环境的保护和防治工作提供重要的参考依据。

关键词：人工神经网络地表水质监测指标预测

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查尔斯·泰勒“现代社会想象”思想探析

查尔斯·泰勒“现代社会想象”思想探析

作者：刘宇同黑龙江大学

学位级别：硕士

现代性是当代重点关注的问题之一,吸引着无数思想家研究它。查尔斯·泰勒在现代性研究领域成果显著,《现代社会想象》一书追溯现代西方道德秩序观的建立,并且叙述了西方现代性的历史进程,着重论述现代社会实践背后的社会想象,泰勒力图... 详细信息

现代性是当代重点关注的问题之一,吸引着无数思想家研究它。查尔斯·泰勒在现代性研究领域成果显著,《现代社会想象》一书追溯现代西方道德秩序观的建立,并且叙述了西方现代性的历史进程,着重论述现代社会实践背后的社会想象,泰勒力图打破二元论的思维方式,以解释学的方式理解现代性,以此提出“社会想象”这一思想。他的解释学建立于其人类学之上,强调以人的视角为出发点,是普通人对社会的“想象”,是一种解释学的现代性话语。社会想象与社会理论不同,社会想象是人们想象其集体生活的一种方式,能够使社会实践成为可能,并且表达了人类自我理解的几方面形式:市场经济、公共领域、人民主权等。在这种理解下,人类既是制度的遵循者亦是价值的创造者,需要寻求自身能动性的解放。通过了解与评析查尔斯·泰勒现代社会想象的思想,对中国现代性发展与建设有重要的启示和意义。

关键词：查尔斯·泰勒现代性社会想象世俗化

基于线性遗传规划控制的后向斜坡流动分离控制研究

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基于线性遗传规划控制的后向斜坡流动分离控制研究

作者：刘宇同哈尔滨工业大学

学位级别：硕士

如何减小流动分离一直是工程应用中的热门课题。事实上，减少流动分离在地面和空中交通工具减小阻力、提升推进效率、增加升力和降低噪音等方面发挥着关键作用。流动问题有着非常复杂的物理机理，湍流相干结构十分复杂，流动控制问题几... 详细信息

如何减小流动分离一直是工程应用中的热门课题。事实上，减少流动分离在地面和空中交通工具减小阻力、提升推进效率、增加升力和降低噪音等方面发挥着关键作用。流动问题有着非常复杂的物理机理，湍流相干结构十分复杂，流动控制问题几乎不可能采用数学建模的方法进行研究。随着现代计算机计算能力和数学优化算法的提升与改进，人工智能/机器学习算法已开始广泛应用于流动控制领域。本论文首次使用线性遗传规划控制（LGPC）的机器学习控制方法对二维平滑斜坡上的流动分离进行控制研究。首次提出使用10个分布式吸气-吹气激励器和10个分布式速度/压力传感器减小后向斜坡上的回流区域面积，。　　本文首先调查了现有的流动分离控制研究。上世纪的流动分离控制研究多采用被动控制的方法，即通过在斜坡前沿设置一些涡流发生器来影响流场，提升湍流度使流场附着性更强，减小流动分离区域面积。进入二十一世纪以后，前沿的流动控制研究主要采取主动控制措施，向流场中输入额外能量影响流动状态。主流的实验器材有电磁阀和等离子体激励器等。如优化算法通过控制电磁阀来开关气阀出口，改变频率和占空比分别控制吹气的频率和动量，改变流场提升工程性能。但大部分主动流动控制研究采用开环控制方法，只能优化单一工况，抗扰动能力差。近年来陆续有少量研究采取闭环控制提升控制效果和系统自适应能力，即系统的鲁棒性。闭环控制带来的鲁棒性极大地提升了研究成果用于工程实践中的可行性。但由于流体是个严重的非线性模型，很难进行数学建模并采取经典控制或现代控制理论中的方法优化控制律。本研究调查了一些机器学习在流体问题中的应用，采用数据驱动的无模型机器学习算法，不需要对流场结构有任何先验的物理知识，通过设置一个目标成本函数并利用大量实验结果持续学习，机器学习往往能取得非常好的结果。一些机器学习优化方法，如本文所用的LGPC，不需要预设控制律形式，可以在更大的搜索空间内寻找最佳的非线性控制律。　　2017年，Kaiser等人采用数值仿真的方法，利用聚类控制算法成功在雷诺数7700条件下将一后向平滑斜坡上的回流区域面积减小至未施加控制时的23%。本研究选取相同的平滑后向斜坡模型，采用数值模拟的方法，提出使用一组沿斜坡均匀分布的10个吹气/吸气激励器作为控制输出，通过定义为再循环气泡面积大小的成本函数判断流动分离控制效果。本文设置了由5783个三角形网格和11884个顶点的计算网格组成的斜坡流动仿真计算域，利用FROTRON求解器计算流场信息。该求解器采用隐式有限元的方法，在空间上达到了二阶精度，时间上达到了三阶精度。综合考虑计算时间和计算精度，本研究中的仿真计算时间步长取0.025。本文详细描述了研究中用到的MATLAB控制程序和CFD求解器如何通过一个等待文件完成联合仿真模拟。综合平衡计算量与课题实用性，本文主要研究斜坡模型在雷诺数Re=1000条件下的平流情况。本文测试了所用的仿真系统能准确获得1000雷诺数下准确的流场状态，并使用一个周期性的开环控制测试仿真系统运行效果及所用激励器的效率。对比分析了未施加控制时雷诺数Re=1000条件下的自然流和雷诺数Re分别为500，1000，1500时采用开环控制下的回流区域面积大小，周期性控制在雷诺数为500的条件下减小了62%的回流区域面积，但在不同雷诺数下的鲁棒性表现较差，在雷诺数为1000和1500时只能减少约40%的回流区域面积。　　本文详细介绍了遗传规划算法，以及如何用该机器学习算法优化控制问题。遗传规划算法属于进化算法，受达尔文进化论中“适者生存”思维的影响，通过给定的成本函数评估种群中某代全部个体的控制效果并排序所有个体，判断应具体采取何种遗传操作生成下一代。受遗传生物学启发，进化操作包括：精英/复制，交叉和编译。具体操作为最佳的精英和某一小部分个体直接保留进入下一代;部分个体的信息互相交叉模拟生物的染色体交换形成下一代;部分个体基因通过突变生成全新控制律。其中精英直接保留的做法确保了算法结果的收敛性，突变操作能让系统更容易跳出局部最优解，在全局控制律搜索空间内搜索全局最优解。相比于一些参数优化算法如极值搜索算法或普通遗传算法，遗传规划算法无需预设控制律形式，且控制律搜索空间更广泛。本文采取的线性遗传规划算法，使用矩阵存储操作对象及操作符。本文尝试使用遗传算法和线性遗传规划控制来控制洛伦兹混沌系统状态。经过40代个体的进化后，遗传算法优化过的控制律在一个较小的成本内将系统控制到原点。而线性遗传规划控制算法在极短的时间内（第5代）找到了更高效的控制律，用更少的成本将系统状态控制回了原点。根据分析结果，线性遗传规划控制优化得到的控制律具有复杂的非线性结构，传统遗传算法只能对线性控制律进行参数优化。　　本文首先尝试在斜坡末端的竖直方向上均匀设置10个速度传感器获取速度数据，计算并反馈所在位置

关键词：流动分离控制机器学习线性遗传规划流动控制

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知识管理在高中物理学习中的应用研究

知识管理在高中物理学习中的应用研究

作者：刘宇同华中师范大学

学位级别：硕士

管理是“人人每天生活中都要面对的主题之一”。教师和学生是学校教育的主体,教师和学生的管理就成为学校教育的主旋律,面向学生的知识管理将成为其中最精彩的乐章。知识管理就是一种潜移默化的教育力量,是特定的文化环境,对学生的发... 详细信息

管理是“人人每天生活中都要面对的主题之一”。教师和学生是学校教育的主体,教师和学生的管理就成为学校教育的主旋律,面向学生的知识管理将成为其中最精彩的乐章。知识管理就是一种潜移默化的教育力量,是特定的文化环境,对学生的发展起到导向、熏陶等教育功能。在学生的个人知识管理活动中,学生从书本以外的生活中学到的东西,可能比从书本里学到的东西还要多。目前有关面向学生、面向教学活动的知识管理研究尚处于起步阶段,理论建设还不完善,也缺乏可供实际操作的成功模型。本研究的目的在于:尝试着把教学活动中的知识管理意识化、系统化;给物理学科教师的知识管理提出理论和实践上的参考;加快知识管理深入到教学活动中来。研究中,主要以笔者过去十多年的教学实践经验为基础,以教育学和心理学理论为依据,以当代人本主义学习理论和建构主义学习理论为指导,提出在教学实际中具有可操作性的知识管理策略。文章内容共四部分: 第一部分阐述知识管理的相关理论。第二部分把知识管理理论结合到学校教育中去。第三部分从物理学习角度提出学生个人知识管理策略。第四部分从物理教学角度提出班级组织中师生的知识管理策略。

关键词：管理知识管理隐性知识主体建构学习型组织

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用反向伏安法测定水及含酒精饮料中的汞

国外环境科学技术 1997年第3期 50-55页

作者：刘宇同

此反向伏安法是在最高容许浓度()范围内,用金—石墨作为电极来测定不同水及饮料中汞的改进方法。在分析信号以及光化学样品制备时选择最适宜的条件。还引入了度量学评定此方法。使用了“技术分析”公司生产的自动伏安分析仪,在自动状态... 详细信息

此反向伏安法是在最高容许浓度()范围内,用金—石墨作为电极来测定不同水及饮料中汞的改进方法。在分析信号以及光化学样品制备时选择最适宜的条件。还引入了度量学评定此方法。使用了“技术分析”公司生产的自动伏安分析仪,在自动状态下对指定的对象进行汞测定,可以同时进行三个试样的光化学制备和分析。

关键词：反向伏安法底液汞酒精饮料

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用反向伏安法测定水及含酒精饮料中的汞

环境科学与管理 1997年第3期 50-55页

作者：刘宇同

关键词：反向伏安法底液峰值电位势

档案标准化监管长效机制研究——以北运河管理处为例

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北京档案 2019年第11期 37-38,50页

作者：杨丽娜张猛刘宇同杨伟超北京市北运河管理处

档案管理标准化是新时期档案事业发展的必然趋势,是实现档案管理现代化的重要基础工作。本文以北京市水务局下属水管单位北运河管理处实施"档案管理标准化工程"为例,从档案管理的现代化理念、标准化体系、监管机制、保障措施等方面综合... 详细信息

档案管理标准化是新时期档案事业发展的必然趋势,是实现档案管理现代化的重要基础工作。本文以北京市水务局下属水管单位北运河管理处实施"档案管理标准化工程"为例,从档案管理的现代化理念、标准化体系、监管机制、保障措施等方面综合设计,建立了一套档案"1+2+3+4"管理模式,提升各项工作过程质量和效率的监管能力,为其他行业档案管理体系建设提供了一定的参考价值。

关键词：水务行业档案标准化监管机制

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架空输电线路防雷分析与探讨

管理观察 2009年第31期 28-29页

作者：刘宇同江苏省电力公司洪泽县供电公司

近几年来，随着电力的迅猛发展，架空输电线路的雷击跳闸率和事故率较为突出，严重威胁电网的安全。架空送电线路防雷一直是电力工作者努力探讨的课题，雷击故障往往造成线路绝缘破坏，引起局部停电，给电力部门造成直接经济损失的同时... 详细信息

近几年来，随着电力的迅猛发展，架空输电线路的雷击跳闸率和事故率较为突出，严重威胁电网的安全。架空送电线路防雷一直是电力工作者努力探讨的课题，雷击故障往往造成线路绝缘破坏，引起局部停电，给电力部门造成直接经济损失的同时也给居民生活及工农业生产带来了不良影响。从雷电活动的频繁性及雷击故障的严重性来看，雷击故障仍然是影响电网安全运行的重要因素之一。

关键词：架空输电线路防雷

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黑龙江省西部地区土地沙化问题及防治对策

黑龙江环境通报 2007年第4期31卷 14-15页

作者：刘宇同刘宇光黑龙江省环境保护对外合作中心黑龙江哈尔滨150008 黑龙江省农垦总局环保局黑龙江哈尔滨150036

本文指出了黑龙江省西部地区土地沙化现象,是我们面临的重要生态问题。为防治土地沙化,要把这项工作纳入政府重要议事日程,尊重自然规律,科学治沙,建设西部地区防风林带,有效的保护生态环境。

关键词：黑龙江西部土地沙化防风林对策

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