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飞秒激光仿生调控材料表面浸润性:当前进展与挑战(特邀)

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中国激光 2024年第1期51卷 161-241页

作者：雍佳乐吴东中国科学技术大学精密机械与精密仪器系安徽合肥230026

特殊浸润性表面在众多应用领域都发挥着重要作用,因而它的制备不论是在基础科学研究领域还是在工程实际应用方面都具有重要意义。可加工材料广泛以及擅长微纳结构精细设计的优势使飞秒激光成为一种制备各种超浸润微结构表面的有效工具... 详细信息

特殊浸润性表面在众多应用领域都发挥着重要作用,因而它的制备不论是在基础科学研究领域还是在工程实际应用方面都具有重要意义。可加工材料广泛以及擅长微纳结构精细设计的优势使飞秒激光成为一种制备各种超浸润微结构表面的有效工具。本综述系统总结了飞秒激光微加工技术在调控材料表面浸润性方面的研究进展。基于飞秒激光对材料表面微纳结构的设计和改性,可以实现超亲水与超疏水性、超疏油性、水下超疏气与超亲气性、液体灌注超滑表面、水下超疏聚合物性、超疏液态金属性、可调黏滞性、各向异性浸润性、智能可调浸润性等一系列极端浸润性质。这些特殊的浸润性使得飞秒激光作用后的材料获得了一系列实际应用,如防水/防油/防气、自清洁、液滴操控、液体图案化、浮力增强、微小液滴/气泡释放、油水分离、水气分离、防结冰、防腐蚀、水下减阻、水雾收集、微流控、柔性电路/电子器件、细胞工程、生物医疗、海水淡化、表面增强拉曼散射等。最后,本文总结讨论了飞秒激光调控材料表面浸润性技术的突出优势以及当前所面临的挑战。

关键词：激光技术飞秒激光微纳加工浸润性超疏水

基于专家知识与监测数据联合驱动的高压开关柜状态评估

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高技术通讯 2024年第7期34卷 776-786页

作者：仇翔蒋文泽吴麒张宝康葛其运浙江工业大学信息工程学院杭州310014 科润智能控制股份有限公司衢州324100

高压开关柜(HVS)作为电力系统的关键设备,对其工作状况进行有效评估可以保障电力系统的安全稳定运行。在工程实践中,由于高压开关柜长期服役于潮湿、高温等恶劣环境下,不可避免的传感器失效或人为因素会导致其设备状态数据存在随机缺失... 详细信息

高压开关柜(HVS)作为电力系统的关键设备,对其工作状况进行有效评估可以保障电力系统的安全稳定运行。在工程实践中,由于高压开关柜长期服役于潮湿、高温等恶劣环境下,不可避免的传感器失效或人为因素会导致其设备状态数据存在随机缺失的现象,从而破坏了数据的完整性和可用性,使得对数据质量要求较高的数据驱动方法难以直接用于解决高压开关柜状态评估的问题。为了解决上述问题,研究了一种基于专家知识和监测数据联合驱动的高压开关柜状态评估方法。首先,对高压开关柜系统的内部构成进行了深入分析,并根据区域中设备的功能不同将其分为电缆室、母线室和断路器室三大区域。其次,进一步分析了系统状态、各区域状态及其关键部件状态两两之间的因果关系,从而建立了适用于高压开关柜状态评估的三层贝叶斯网络(BN)拓扑结构。然后,引入专家领域知识设计了适用于高压开关柜系统的3种约束罚函数,并通过求解带有约束的优化问题,改善了不完整数据集下的贝叶斯网络参数估计性能,进而实现了对高压开关柜系统状态的精确评估。最后,在自主设计的10 kV高压开关柜样机上开展了对比验证实验,结果表明,相比于支持向量机(SVM)方法和反向传播(BP)神经网络方法,本文所提方法在状态评估精度上更具优势。

关键词：高压开关柜(HVS) 状态评估参数学习知识与数据联合驱动贝叶斯网络(BN)

中国东北北部地区雪面雨日数变化及其影响因素

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地理研究 2024年第7期43卷 1850-1861页

作者：宝乐尔其木格内蒙古农业大学林学院呼和浩特010019

本文基于中国东北北部地区121个气象站1968—2019年逐日积雪深度、降水、气温、海拔高度资料,利用统计方法对雪面雨日数气候学和长期变化特征及其影响因子进行了分析。结果表明:中国东北北部地区年均雪面雨日数在0.12~3.60 d之间,其中... 详细信息

本文基于中国东北北部地区121个气象站1968—2019年逐日积雪深度、降水、气温、海拔高度资料,利用统计方法对雪面雨日数气候学和长期变化特征及其影响因子进行了分析。结果表明:中国东北北部地区年均雪面雨日数在0.12~3.60 d之间,其中长白山(1.34 d),大、小兴安岭地区雪面雨日数偏多,最多出现在长白山南部,高原和平原地区雪面雨日数少,年均0.83 d以下。雪面雨发生在秋季积雪积累期和春季融化期,峰值分别出现在10月和4月,春季积雪消融期比秋季积累期多,约是其2倍。近52 a东北北部地区雪面雨日数呈减少趋势,大、小兴安岭减少较快(气候倾向率分别是-0.107 d/10a和-0.105 d/10a,均通过显著性检验)。冷季降雨日数和积雪日数对雪面雨贡献具有空间异质性,大兴安岭地区虽然降雨日数少但积雪日数多,使得该地区雪面雨日数较大,长白山地区则相反。月尺度上,雨日和积雪日数的共同增加(减少)导致3月(9月)雪面雨日数增加(减少),4月长白山、松嫩平原和小兴安岭地区雨日和积雪日数共同减少导致雪面雨日数减少。10月积雪日数减少是雪面雨日数减少的主因。积雪积累和融化初期(9月和3月)降雨日数和积雪日数共同变化导致雪面雨变化,而在积雪积累和融化后期(10月和4月)积雪日数对雪面雨变化贡献更大。年雪面雨日数和雪面雨量随海拔的升高而增加。

关键词：东北北部地区雪面雨变化影响因素

当归AP2/ERF转录因子家族鉴定及干旱胁迫下的表达分析

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中草药 2024年第14期55卷 4849-4859页

作者：刘天乐朱田田晋玲康舒淇张菁徐丽张帅杨白梅甘肃中医药大学药学院甘肃兰州730002 西北中藏药省部共建协同创新中心甘肃兰州730000 甘肃省珍稀中药资源评价与保护利用工程研究中心甘肃兰州730000 陇药产业创新研究院甘肃兰州730000

目的对当归Angelica sinensis中的AP2/ERF转录因子基因进行鉴定以及生物信息学分析,并分析其在干旱胁迫下的表达差异,以期筛选出与响应干旱胁迫相关的AsAP2/ERF基因,为后续深入研究2品种当归抗逆性差异及抗性育种提供参考依据。方法基... 详细信息

目的对当归Angelica sinensis中的AP2/ERF转录因子基因进行鉴定以及生物信息学分析,并分析其在干旱胁迫下的表达差异,以期筛选出与响应干旱胁迫相关的AsAP2/ERF基因,为后续深入研究2品种当归抗逆性差异及抗性育种提供参考依据。方法基于全长转录组测序数据,利用生物信息学方法对AsAP2/ERF转录因子家族成员进行鉴定,并分析该家族特征。基于干旱胁迫转录组数据分析AsAP2/ERF基因的表达模式,并利用qRT-PCR技术进行验证。结果从当归中共鉴定到53个AP2/ERF转录因子,包括28个ERF、18个DREB、5个RAV、2个AP2亚家族成员。AsAP2/ERF转录因子的氨基酸数量是142~440aa,均为亲水性蛋白,亚细胞定位预测结果显示多数成员定位于细胞核。基因表达模式的分析结果表明,在响应干旱胁迫条件下,“岷归2号”(M2)中表达上调的基因数量多于“岷归1号”(M1),其中8个基因在2品种当归D2组表达差异显著,这可能与2品种当归的抗旱性相关。qRT-PCR分析结果表明,6个基因与干旱胁迫转录组数据基本一致。结论鉴定了当归中的AP2/ERF转录因子家族,探究了不同基因在干旱胁迫下的表达模式,最终获得了6个响应干旱胁迫的AsAP2/ERF候选基因,为后期开展当归抗旱功能基因的研究奠定基础。

关键词：当归 AP2/ERF家族干旱胁迫基因表达转录组

农村户内生态渗井的除污特性及微生物种群结构

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中国给水排水 2024年第7期40卷 36-44页

作者：王骞乐荣懿徐瑶瑶于优城金鹏康西安建筑科技大学环境与市政工程学院陕西西安710055 中核华辰建筑工程有限公司陕西西安712000 陕西优斯达环境科技有限公司陕西宝鸡721300 西安交通大学人居环境与建筑工程学院陕西西安710049

针对农村生活灰水分布分散、不易集中处理的现状,设计了一种可有效去除灰水中碳、氮、磷的无动力户内生态渗井,以模拟生活灰水为处理对象,探究该系统对污染物的去除特性及其微生物种群结构。充氧效果试验结果表明,内均布管通气模式运行... 详细信息

针对农村生活灰水分布分散、不易集中处理的现状,设计了一种可有效去除灰水中碳、氮、磷的无动力户内生态渗井,以模拟生活灰水为处理对象,探究该系统对污染物的去除特性及其微生物种群结构。充氧效果试验结果表明,内均布管通气模式运行后期充氧效果变差,而外部双立管通气模式对各污染物的平均去除率均可稳定维持在较高水平,证明后者更利于硝化菌和反硝化菌分区生长;外部双立管生态渗井通气层位置与布水周期交互影响试验结果表明,通气层在第5层、布水周期为进3 min停9 min时,生态渗井对污染物的去除效果最好,COD、NH_(4)^(+)-N、TN和TP的平均出水浓度分别为14.85、0.14、4.67和0.47 mg/L,去除率分别为94.11%、97.91%、70.45%和73.92%;16S rRNA基因测序结果表明,运行稳定的生态渗井内部微生物群落分布从上到下有明显差异,反硝化菌群与硝化菌群分别集中在生态渗井的中上部与下部,聚磷菌的相对丰度在生态渗井中上部较高,呈现出高效脱氮除磷的分布状态。

关键词：分散式农村灰水生态渗井无动力充氧 A/O工艺

饱和砂土中DNAPL污染物迁移过程及数值模拟

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中国环境科学 2024年第1期44卷 386-395页

作者：肖鹏刘汉乐桂林理工大学广西环境污染控制理论与技术重点实验室岩溶地区水污染控制与用水安全保障协同创新中心广西桂林541004

基于物理砂箱实验所获参数,运用数值模拟Petrasim程序模拟DNAPL在饱和多孔介质中的迁移过程,探究DNAPL在重力和毛细力共同作用下的迁移行为与迁移路径中污染物的分布特征.研究表明:⑴DNAPL污染物入渗前期主要受重力影响呈“液滴”状垂... 详细信息

基于物理砂箱实验所获参数,运用数值模拟Petrasim程序模拟DNAPL在饱和多孔介质中的迁移过程,探究DNAPL在重力和毛细力共同作用下的迁移行为与迁移路径中污染物的分布特征.研究表明:⑴DNAPL污染物入渗前期主要受重力影响呈“液滴”状垂向扩散,在垂向扩散至底部不透水层后,DNAPL在毛细力驱动下开始横向再分布扩散,最后在底部形成长期的“池状”污染源区;⑵通过对比验证数值模拟结果和实验结果,其垂向扩散相对误差范围为-2.96%~5.95%.横向扩散的相对误差范围为0.04%~23.41%.平面污染面积相对误差范围为0.03%~19.39%.表征横向扩散、垂向扩散与污染面积模拟值与实验值差异性的拟合决定系数R2分别为0.8827、0.9919、0.9832,模拟结果与实验值接近,模拟效果良好.结果说明了数值模拟Petrasim程序预测饱和多孔介质中DNAPL迁移行为和污染分布范围的可靠性与准确性.在野外环境中DNAPL泄露污染的污染范围评估与迁移行为预测方面具有广阔的应用前景.

关键词：重非水相液体污染物分布数值模拟饱和砂土

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分级监督范式指导下的遥感图像超分辨率方法

遥感学报 2024年第7期28卷 1746-1759页

作者：李明锴徐其志北京理工大学机电学院北京100081

超分辨率技术可提升遥感图像空间分辨率,为基于遥感图像的目标检测、场景分类等任务提供更加清晰的数据集,具有广泛的应用价值。然而,现有基于深度学习的超分辨率方法存在监督次数不足的问题,导致超分辨率重建图像中易出现细节损失和伪... 详细信息

超分辨率技术可提升遥感图像空间分辨率,为基于遥感图像的目标检测、场景分类等任务提供更加清晰的数据集,具有广泛的应用价值。然而,现有基于深度学习的超分辨率方法存在监督次数不足的问题,导致超分辨率重建图像中易出现细节损失和伪细节。针对这一问题,本文提出基于分级监督的遥感图像超分辨率方法(MSSR)。首先,提出了一个分级监督网络架构,通过引入多级真值图像作为监督,为超分辨率过程提供充足的图像细节恢复指引,进而减少超分辨率结果中细节损失和伪细节的出现。其次,为了便于构建级数可变、超分辨率倍数可变的分级监督网络,设计了一个轻量化的、超分辨率倍数可灵活调整的同构超分辨率模块(BSRC)。各级BSRC的网络结构基本相同,便于迁移网络权重,缩短训练时间。最后,针对分级网络超分辨率倍数一定时,网络级数及各级分辨率倍数有多种组合方式的问题,对比多种分级方式下的超分辨率结果,给出最佳网络分级方式。此外,构建了一个包含世界各地复杂细节地面场景的遥感图像数据集(RSSRD)。在该数据集和UCMerced、AID两个公开数据集上进行超分辨率实验,实验结果显示本文方法优于现有常用超分辨率方法。

关键词：遥感图像深度学习分级监督超分辨率多尺度特征提取渐进式网络参数共享迁移学习

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中国近海及西北太平洋气溶胶铁的研究进展

中国环境科学 2024年第2期44卷 602-619页

作者：张天乐郑玫北京大学环境科学与工程学院北京100871

总结中国近20年来近海及西北太平洋区域海洋气溶胶中铁的研究进展.从铁排放清单的角度,介绍从沙尘铁清单到人为源铁清单建立的历程,包括总铁和可溶性铁;总结气溶胶中铁浓度的测量方法和来源解析技术的最新进展,强调未来海洋总铁和可溶... 详细信息

总结中国近20年来近海及西北太平洋区域海洋气溶胶中铁的研究进展.从铁排放清单的角度,介绍从沙尘铁清单到人为源铁清单建立的历程,包括总铁和可溶性铁;总结气溶胶中铁浓度的测量方法和来源解析技术的最新进展,强调未来海洋总铁和可溶铁在线测量的重要性,在线测量是获得高分辨率海洋气溶胶铁时空分布特征的关键;此外,指出新兴的铁同位素分析技术可实现对气溶胶铁来源的定量解析,同时将铁的在线测量技术与源解析受体模型结合是定量认识铁来源的新路径;最后总结气溶胶铁沉降对海洋生态和气候的影响,气溶胶铁沉降对浮游植物的生长具有明显的促进作用,但铁沉降气候效应的定量评估仍存在较大的不确定性.未来应加强对海洋大气铁观测数据的积累,深入对铁化学相关机制的研究,并及时推动大气与海洋模型的结合.

关键词：海洋气溶胶铁排放清单来源解析海洋响应