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基于新型自注意力—卷积的结构振动数据综合恢复与降噪方法研究

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基于新型自注意力—卷积的结构振动数据综合恢复与降噪方法研究

作者：张得云广州大学

学位级别：硕士

受到恶劣运行环境的影响,结构健康监测系统测量的数据中不可避免地存在异常与噪声成分。异常成分的分布和持续时间具有随机性,噪声成分则持续影响检测数据。当数据受污染严重时,结构状态评估的可靠性将会受到严重影响,甚至可能导致错误... 详细信息

受到恶劣运行环境的影响,结构健康监测系统测量的数据中不可避免地存在异常与噪声成分。异常成分的分布和持续时间具有随机性,噪声成分则持续影响检测数据。当数据受污染严重时,结构状态评估的可靠性将会受到严重影响,甚至可能导致错误的结构状态预警。目前,已经有一些基于数据驱动的方法能够有效地识别数据异常,同时在数据降噪方面的研究也已取得优异成果。然而,由于真实工况下结构振动数据异常情况复杂,现有的针对特定的任务场景而定制的异常数据恢复和降噪方法通用性和鲁棒性不足。为此,本研究创新的自注意力机制权值计算方法并结合模型微调和迁移学习等人工智能前沿技术,提出了一种基于新型自注意力-卷积的结构振动数据综合恢复与降噪方法用以恢复检测出的异常数据与振动响应降噪。本文的主要研究内容如下:(1)结合本研究的任务类型和前人的研究经验,针对现有研究在通用性和鲁棒性方面的不足,利用自注意力机制的全局特征提取能力和卷积网络在噪声处理方面的优势,构建了据综合恢复与降噪框架,并设计了三种网络模型。本节详细介绍了该数据综合优化框架的设计理念,并通过调整损失函数、激活函数及卷积核等超参数对设计到三种模型进行了优化。最后,将改良普遍应用的自注意力算法得到的C型自注意力机制嵌入到深度学习模型中,从而确立了一种有效利用剩余数据与缺失数据相关性恢复缺失数据的方法。(2)本研究采用广州塔环境激励下的数据对所设计的模型开展工程试验验证,并通过比较试验验证了所提出方法的有效性和通用性。首先,将所提出的模型与Dense Net模型进行了数据恢复性能的对比。结果表明,在结构加速度数据的多种缺失综合恢复中,本模型具有更高的有效性和准确性。然后,详细分析了模型在时域和频域上的预测情况,结果表明模型恢复数据与真实数据高度一致。接着,使用注意力权值可视化的方法对模型注意力层权值做了仔细分析,解释了注意力机制在恢复结构加速度数据中的作用。同时,通过对比分析传统自注意力机制与本文提出的C型自注意力机制的权值数据,发现本文提出的C型自注意力机制更能捕获结构振动特征,证明了该改进的有效性。最后,通过模态识别的方法对预测数据与真实数据进行了对比,进一步验证了所提出方法的工程应用价值。(3)本研究采用广州塔环境激励下和两个台风激励下的振动响应数据,对所提出方法的多任务同步处理能力进行了研究。首先,探讨了在数据非常有限的情况下的两种直接恢复方法的可行性,分别是:使用环境激励数据训练的工况下,对带有不同水平噪声污染的数据进行降噪及恢复;使用环境激励数据训练的工况下,对风激励下缺失的振动响应数据进行恢复。研究结果显示,本方法在噪声方面具有良好的鲁棒性,即使是被未知水平噪声污染的数据也能达到较好的预测精度。在数据恢复方面,模型也展现出较好的通用性与泛化性。随后,通过模型微调和迁移学习两种方式,提升了模型多任务同步处理精度。在带噪声缺失数据集和台风激励缺失数据集上验证结果都表明,采用小样本数据对模型进行再训练,能够有效地将环境激励下模型提取到的结构重要特征泛化到新的应用场景,并能在不进行进一步训练时直接用于相似激励情况下的丢失数据预测。

关键词：结构健康监测振动响应恢复振动响应降噪自注意力机制深度学习

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面向采摘机械手无碰撞运动的控制策略研究

机械设计与制造 2024年

作者：张得元马黎汪强商丘职业技术学院机电工程学院河南农业大学信息与管理科学学院

为保证荔枝采摘机械手的采摘成功率，提出了一种改进的自适应权重粒子群优化算法来规划采摘机械手的运动路径。根据双目立体视觉信息，结合采摘机械手的适应度函数，通过改进粒子群算法求解采摘机械手的逆运动学问题，得到采摘机械手无... 详细信息

为保证荔枝采摘机械手的采摘成功率，提出了一种改进的自适应权重粒子群优化算法来规划采摘机械手的运动路径。根据双目立体视觉信息，结合采摘机械手的适应度函数，通过改进粒子群算法求解采摘机械手的逆运动学问题，得到采摘机械手无碰撞运动的采摘姿态。引入了目标重力概念和自适应调整参数方法，加快了路径确定速度。通过仿真表明所提的改进粒子群算法的位置精度和方向精度要明显优于传统的粒子群算法，最后搭建了采摘机械手无碰撞运动实验，进一步验证了所提算法的有效性。

关键词：采摘机械手路径规划适应度函数粒子群算法

金融支持对共同富裕水平提升的效率测度及影响因素研究

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金融支持对共同富裕水平提升的效率测度及影响因素研究

作者：张得力北方民族大学

学位级别：硕士

金融支持对于区域经济发展有着重要的作用,特别是对中国式现代化,实现共同富裕有着尤为重要的作用。实现共同富裕是社会主义的本质要求,习近平总书记指出:“中国式现代化是人口规模巨大的现代化,是全体人民共同富裕的现代化。”实践证明... 详细信息

金融支持对于区域经济发展有着重要的作用,特别是对中国式现代化,实现共同富裕有着尤为重要的作用。实现共同富裕是社会主义的本质要求,习近平总书记指出:“中国式现代化是人口规模巨大的现代化,是全体人民共同富裕的现代化。”实践证明,金融支持水平与共同富裕水平两者之间有着正相关关系。金融支持水平越高的地区,共同富裕水平也就越高。但是,由于各地区金融支持力度存在着较大差异,导致区域间共同富裕水平也存在着较大差异。因此,充分地发挥金融支持的作用,使金融支持与区域共同富裕水平所需相一致是进一步提升区域共同富裕水平的关键所在。本文以31个省级行政区(港澳台除外)为研究对象,收集2012-2021年的数据,在构建金融支持与共同富裕指标体系、运用熵值法进行权重计算的基础上,测算并分析了各区域金融支持指数与共同富裕指数的现状及两者关系;运用DEA-BCC模型和Malmquist指数模型测度了金融支持对共同富裕水平提升的效率,并用Tobit模型对其影响因素进行分析。根据研究结果提出对策,以此提升区域共同富裕水平。本文得出的主要结论如下:(1)2012-2021年31个省级行政区金融支持指数和共同富裕指数整体呈上升趋势,两者之间呈现正相关关系;(2)从2012-2021年静态分析可以看出,各地区金融支持对共同富裕的综合技术效率整体呈上升趋势,且各地区的差异较大;(3)从2012-2021年动态分析可以看出,各地区金融支持对共同富裕的整体全要素生产率呈现不同的发展态势,且具有波动性;(4)影响金融支持效率的因素较多且表现不一。其中,全体居民人均消费支出、产业结构等具有显著的正向影响;地方财政一般预算支出、金融业规模、金融业法人机构总数等具有显著的负向影响;金融业就业人员数未通过显著性检验。基于以上研究结论,提出如下建议:(1)在金融业发展方面,一是支持实体经济;二是创新金融科技;三是发展普惠金融;四是加强金融监管;五是健全金融体系。(2)在区域自身发展方面,一是经济发达地区要进一步提高金融支持共同富裕效率;二是经济欠发达地区要加大金融支持共同富裕力度;三是加强经济发达地区与欠发达地区的金融合作和交流。

关键词：金融支持共同富裕效率测度影响因素

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瑞来巴坦及其中间体的合成研究进展

化工进展 2024年

作者：王帅张得意李超乔仁忠北京化工大学生命科学与技术学院

瑞来巴坦是新一代的β-内酰胺酶抑制剂，可以重新恢复或增强β-内酰胺类抗生素活性，从而缓解全球细菌耐药性对公众健康构成的威胁。本文介绍了7个已上市的β-内酰胺酶抑制剂，以瑞来巴坦为例引出此类原料药合成上的难点，对瑞来巴坦进... 详细信息

瑞来巴坦是新一代的β-内酰胺酶抑制剂，可以重新恢复或增强β-内酰胺类抗生素活性，从而缓解全球细菌耐药性对公众健康构成的威胁。本文介绍了7个已上市的β-内酰胺酶抑制剂，以瑞来巴坦为例引出此类原料药合成上的难点，对瑞来巴坦进行逆合成分析。根据起始原料不同，合成瑞来巴坦关键中间体11-PG的工艺路线共4条，阐述了以L-焦谷氨酸、(2S， 5S)-5-羟基哌啶-2-甲酸、L-谷氨酸和4-羟基-2-丁酮为起始原料的优缺点。重点介绍了原研默沙东公司从11-PG合成瑞来巴坦的工艺改进策略，实现规模化制备瑞来巴坦的思路。同时指出此类化合物的双手性和脲环的构建是关键，高效设计并构建手性哌啶是缩短瑞来巴坦合成路线最有效的方式，温和条件下、清洁高效的成脲环和脱Boc将成为今后的研究方向。

关键词：瑞来巴坦合成工艺药物 β-内酰胺酶抑制剂

季节性运输波动下山区铁路工程弃渣回收物流网络优化

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铁道科学与工程学报 2024年

作者：张得志罗湘钰李翔王煜恺中南大学交通运输工程学院天佑京铁轨道技术有限公司

我国山区铁路工程建设桥隧比高、工程弃渣量大的特征使巨量弃渣的合理处置与利用成为铁路工程建设可持续发展亟待解决的关键问题。然而，季节因素会对山区铁路工程建设的物资运输能力与运价率等产生影响。基于此，考虑运输能力与运价率... 详细信息

我国山区铁路工程建设桥隧比高、工程弃渣量大的特征使巨量弃渣的合理处置与利用成为铁路工程建设可持续发展亟待解决的关键问题。然而，季节因素会对山区铁路工程建设的物资运输能力与运价率等产生影响。基于此，考虑运输能力与运价率随季节波动以及弃渣的产出不确定性，研究山区铁路工程建设弃渣回收物流网络优化问题，构建多周期多产品弃渣回收物流网络多目标优化模型。该模型综合考虑物流网络的经济效益和社会环境效益，优化确定弃渣加工厂的选址与投资建设规模、采购与弃渣回收利用比例、弃渣运输路线规划与流量分配等，并采用Epsilon-约束法对模型进行转化和求解。最后，以长赣铁路工程项目为例，验证了模型有效性；对求解结果从多目标平衡和季节影响等角度进行结果分析；并对机制砂市场采购价格和运价率进行敏感性分析。研究结果表明：（1）社会环境效益权重较大的范围内，弃渣的回收利用有助于提高网络的经济效益；（2）弃渣的回收利用应主要安排在秋季，且当运价率上涨时可以将其他季节的弃渣回收行为转移至秋季以降低物流网络总成本；（3）政府可以通过政策颁布介入采购和运输市场以控制网络碳排放水平，主要对秋季运价率进行上涨控制以避免秋季碳排放量的突增。研究结果为我国山区铁路工程建设中的弃渣回收利用物流网络优化问题提供了有效参考。

关键词：铁路工程建设弃渣回收物流网络设计季节性运输波动多目标优化

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铁路工程建设可持续供应链网络集成优化研究

铁道科学与工程学报 2024年第7期21卷 2649-2659页

作者：张得志李翔周赛琦马璇张涛中南大学交通运输工程学院湖南长沙410075 国家铁路局装备技术中心北京100160

随着国家对铁路工程项目可持续发展的日益重视,迫切需要先进且集成的供应链网络设计方案理论与方法来提高供应链效率、可持续绩效以及资源利用率。实施可持续供应链网络设计已成为实现铁路工程可持续发展的重要途径,而供应商选择、物流... 详细信息

随着国家对铁路工程项目可持续发展的日益重视,迫切需要先进且集成的供应链网络设计方案理论与方法来提高供应链效率、可持续绩效以及资源利用率。实施可持续供应链网络设计已成为实现铁路工程可持续发展的重要途径,而供应商选择、物流设施选址、路径规划、库存管理以及工程废弃物回收再利用等决策是铁路工程供应链管理的核心与关键问题。针对我国铁路工程建设供应链管理特点,从可持续视角研究铁路工程建设供应链网络设计集成优化问题,提出两阶段的求解框架:其中,第1阶段基于可持续指标体系运用模糊TOPSIS方法确定最佳供应商选择;第2阶段针对物流设施选址、库存控制策略与网络最佳流量分配的集成决策问题,构建了基于模糊规划的多周期多目标供应链网络集成决策优化模型。该优化模型考虑了运输过程的不确定性,以供应链总成本、碳排放量最小以及社会效益最大为优化目标。针对上述多周期多目标优化模型的特征,设计了改进的宽容分层序列算法进行求解。最后,基于我国丰雄商铁路工程建设项目进行案例研究,验证了上述求解框架与算法的有效性,并针对单位运价、单位运输碳排放量以及弃置率3个关键参数进行了敏感性分析。研究结果表明:1)批量折扣策略可以在联合采购中节省大量成本;2)运输模式与路径优化对系统的效率和可持续绩效有决定性影响;3)与管理学手段相比,推进新能源的使用是降低碳排放量最有效的措施;4)社会效益的提高不可避免地需要更高的成本,政府合理的补贴政策是提高企业积极性的关键举措;5)长远来看,铁路工程项目中的废弃物回收利用是实现可持续工程建设的重要途径,其技术和应用的发展都应受到重视。

关键词：铁路工程建设供应链网络设计供应商选择集成优化多目标优化不确定性宽容分层序列算法可持续性

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基于多源开放数据的城市多中心定量识别方法

地球信息科学学报 2024年第5期26卷 1212-1228页

作者：姜永青赵新正李培庆相里博晨张得康西北大学城市与环境学院西安710127 西北大学陕西省黄河研究院西安710127 陕西省情研究院西安710127 陕西省地表系统与环境承载力重点实验室西安710127

开展城市多中心研究对于优化城市空间结构、合理配置空间要素及加强城市规划管理具有重要意义。现有研究围绕多中心识别进行了大量实证分析,但尚未建立一套统一的评定标准。为此,本文以POI、人口分布、OSM路网等多源开放数据为基础,构... 详细信息

开展城市多中心研究对于优化城市空间结构、合理配置空间要素及加强城市规划管理具有重要意义。现有研究围绕多中心识别进行了大量实证分析,但尚未建立一套统一的评定标准。为此,本文以POI、人口分布、OSM路网等多源开放数据为基础,构建了一套从结构形态到强度等级和功能分类的城市多中心定量识别方法。(1)结构形态方面,基于对POI数据的多属性加权分析构建多中心结构特征指标—“中心集群度”,并通过参数优化后的局部等值线树算法识别城市多中心的范围与边界。(2)强度等级方面,通过构建多中心综合服务强度指标(UCSI),运用首尾切割规则对多中心内部进行了强度斑块划分并计算多中心强度等级(UCL)。(3)功能分类方面,通过计算融入加权属性后的POI数据的频数占比,识别多中心的功能组合关系与分类。最后以西安市为例进行模拟实证,发现:西安市传统单核心的城市结构表现出明显的扩散趋势,共识别出21个城市中心的位置和边界,分别为3个城市主中心、5个城市副中心以及13个区域中心;各城市中心强度等级呈“核心-外围”圈层式递减特征;识别出4个复合型功能中心、12个双功能中心以及5个单一型功能中心。研究结果表明,本文建立的定量识别方法能够精准、系统地识别城市多中心发展特征。针对大城市多中心发展中的突出问题本文提出了相应的政策建议,以期为城市规划的编制与实施提供借鉴意义。

关键词：多中心识别多源开放数据结构形态强度等级功能分类定量识别西安市

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盐碱土壤中唐古特白刺内生真菌分离与鉴定

西北农业学报 2024年第7期33卷 1375-1385页

作者：刘艳萍张得芳文怀秀青海大学农林科学院西宁810016 青海高原种质资源研究与利用实验室西宁810016 中国科学院西北高原生物研究所青海省藏药研究重点实验室西宁810008

为探明唐古特白刺(Nitraria tangutorum Bobr.)的内生真菌种属及其组织分布特性,采用传统组织块法从生长于盐碱土壤的白刺中分离内生真菌,运用形态学和真菌ITS序列分析进行种属鉴定,并通过MEGA7.0构建系统发育树。结果显示,从白刺(根、... 详细信息

为探明唐古特白刺(Nitraria tangutorum Bobr.)的内生真菌种属及其组织分布特性,采用传统组织块法从生长于盐碱土壤的白刺中分离内生真菌,运用形态学和真菌ITS序列分析进行种属鉴定,并通过MEGA7.0构建系统发育树。结果显示,从白刺(根、茎、叶)分离得到23株内生真菌,共鉴定出21株,其中链格孢属(Alternaria)13株,毛壳菌属(Chaetomium)1株,篮状菌属(Talaromyces)3株,细基格孢属(Ulocladium)4株,主要分布于唐古特白刺的根部,叶次之,茎则无。表明白刺内生真菌分布具有组织差异,根是其侵染和定殖的主要部位。

关键词：唐古特白刺内生真菌分离鉴定盐碱土壤