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LIF结合LSTM神经网络的矿井水源识别

光谱学与光谱分析 2022年第10期42卷 3091-3096页

作者：闫鹏程张孝飞尚松行张超银安徽理工大学深部煤矿采动响应与灾害防控国家重点实验室安徽淮南232001 安徽理工大学电气与信息工程学院安徽淮南232001

矿井水害对煤矿安全生产存在巨大威胁,所以快速识别矿井突水水源,对煤矿水灾预警及灾后救援工作开展都有重大意义。激光诱导荧光(LIF)技术具有快速、高效、灵敏度高等特点,克服了传统水化学方法识别时间长的缺点。循环神经网络(RNN)在... 详细信息

矿井水害对煤矿安全生产存在巨大威胁,所以快速识别矿井突水水源,对煤矿水灾预警及灾后救援工作开展都有重大意义。激光诱导荧光(LIF)技术具有快速、高效、灵敏度高等特点,克服了传统水化学方法识别时间长的缺点。循环神经网络(RNN)在解决长序列训练过程中产生的梯度消失、梯度爆炸等问题上存在明显不足,而特殊变体RNN即长短期记忆(LSTM)神经网络很好地弥补了RNN的短板及缺陷。提出了将LIF技术与LSTM算法相结合,应用在矿井突水水源快速识别中。实验样本采自淮南矿区,以砂岩水和老空水为原始样本,并将砂岩水和老空水按照不同比例混合配置成5种混合水样,共7种待测水样进行实验。首先采用最大最小值归一化(MinMaxScaler)、平滑滤波(SG)以及标准正态变量变换(SNV)三种预处理方法对原始光谱数据进行预处理,减少原始光谱数据存在的噪声和干扰信息。之后为防止数据量过大,维度过高,将包括原始光谱数据在内的四组数据再进行LDA降维至3维。最后分别搭建LSTM识别模型,从测试集预测准确率、训练集准确率变化趋势以及训练集损失函数变化趋势三个方面进行比较,选择最优模型。其中SG+LDA+LSTM和Original+LDA+LSTM在测试集预测准确率上都能达到100%,MinMaxScaler+LDA+LSTM测试集预测准确率在98.57%,SNV+LDA+LSTM准确率最低,只有87.14%;在训练集准确率变化趋势表现上,SG+LDA+LSTM能够保持良好的学习,很快达到100%,Original+LDA+LSTM和MinMaxScaler+LDA+LSTM也能达到100%的准确率,但在前几次训练过程中会有准确率下降的情况出现,SNV+LDA+LSTM训练集准确率在训练次数内并未达到100%;SG+LDA+LSTM损失函数变化趋势也具有很好的收敛性和稳定性,Original+LDA+LSTM,MinMaxScaler+LDA+LSTM以及SNV+LDA+LSTM在损失函数变化趋势上表现并不出色。结果表明,4组模型中,SG+LDA+LSTM模型是最适合应用于矿井突水识别,该方法补充了矿井突水水源识别工作的内容,为矿井突水识别提供了新的思路。

关键词：水源识别激光诱导荧光光谱预处理 LDA LSTM

LIF技术与ELM算法的电力变压器故障诊断研究

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光谱学与光谱分析 2022年第5期42卷 1459-1464页

作者：闫鹏程张超银孙全胜尚松行尹妮妮张孝飞安徽理工大学深部煤矿采动响应与灾害防控国家重点实验室安徽淮南232001 安徽理工大学电气与信息工程学院安徽淮南232001

电力变压器油的检测分析是电力变压器故障诊断的有效方法,快速识别电力变压器油的油样对电力变压器故障诊断工作有重大意义。常规的电力变压器油的检测技术主要是气相色谱法,此方法操作比较复杂,且不适合在线检测,不能及时发现变压器的... 详细信息

电力变压器油的检测分析是电力变压器故障诊断的有效方法,快速识别电力变压器油的油样对电力变压器故障诊断工作有重大意义。常规的电力变压器油的检测技术主要是气相色谱法,此方法操作比较复杂,且不适合在线检测,不能及时发现变压器的故障隐患。提出一种激光诱导荧光光谱(LIF)技术与极限学习机(ELM)算法的电力变压器故障诊断研究的方法。实验采集四种油样,分别为热性故障油、电性故障油、局部受潮油以及原油。使用激光发生器激发油样而发射荧光,获取不同油样光谱数据,采用MSC、SNV预处理算法对光谱数据进行处理,防止噪声等因素干扰。随后,利用KPCA和PCA降维,主成分个数皆取5,KPCA处理后显示MSC预处理的累计贡献率最高,为99%,经MSC预处理的PCA模型累计贡献率依然达到95%以上,Original-KPCA与Original-PCA模型的累计贡献率均达到65%以下,可以发现,采用预处理的模型,累计贡献率均有上升。最后,分别对两种降维后的数据利用ELM进行回归拟合。实验表明,KPCA、PCA两种降维方式,KPCA算法表现性能较好,处理数据时间更短,提高了模型的可靠性和效率。同KPCA降维方式下,MSC-ELM模型的拟合优度R^(2)为0.99941,均方误差MSE为0.074%;SNV-ELM拟合优度R^(2)为0.99908,均方误差MSE为0.129%;Original-ELM拟合优度R^(2)为0.99695,均方误差MSE为0.399%;对比可以发现MSC比SNV处理后的效果更好,MSC-KPCA-ELM模型表现效果最佳,预测值与真实值更为接近,均方根误差最小。结果证明,MSC-KPCA-ELM模型结合激光诱导荧光光谱技术更加适用于对电力变压器是否发生故障的快速诊断,精确判断为哪种故障类型,保障电力设备的运行安全。

关键词：激光诱导荧光光谱极限学习机变压器油 KPCA PCA

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改进BP神经网络算法对煤矿水源的分类研究

光谱学与光谱分析 2021年第7期41卷 2288-2293页

作者：闫鹏程尚松行张超银张孝飞安徽理工大学深部煤矿采动响应与灾害防控国家重点实验室安徽淮南232001 安徽理工大学电气与信息工程学院安徽淮南232001

煤矿安全对煤炭工业的健康持续发展至关重要,而煤矿水灾又是煤矿事故的重大隐患,因此煤矿水源数据的处理对于预防矿井突水事故具有重要意义。实验在激光器的辅助下利用激光诱导荧光技术获取7种水源的数据信息,设定激光发射功率为100 mW... 详细信息

煤矿安全对煤炭工业的健康持续发展至关重要,而煤矿水灾又是煤矿事故的重大隐患,因此煤矿水源数据的处理对于预防矿井突水事故具有重要意义。实验在激光器的辅助下利用激光诱导荧光技术获取7种水源的数据信息,设定激光发射功率为100 mW,向被测水体发射波长405 nm激光,获取实验水样210组的荧光光谱数据,为了剔除光谱在采集过程受到的荧光背景、检测器噪声以及功率波动等影响,利用SG平滑、多元散射矫正(MSC)预处理对数据进行降噪以及提高光谱特异性,由于初始数据运算量过大并对数据压缩、消除冗余和数据噪音,利用主成分分析(PCA)分别对7种水样进行建模降维处理,从而得到小数据并且保持原有信息的数据特征。为了识别煤矿水源的突水类型,对于降维后的数据利用粒子群算法(PSO)优化BP神经网络,PSO算法通过对新粒子的适应度值和个体极值、群体极值适应度值的比较更新个体极值和群体极值的位置,将最优初始权值和阈值赋予BP神经网络,从而对待测水样的种类进行预测分析。普通的PSO优化BP神经网络,容易出现早熟收敛,故在改进的PSO算法中引入变异因子来提高模型寻找更优解的可能性。实验证明:SG,MSC以及Original三种预处理方式中,SG算法表现良好,提高了模型的相关性。在SG预处理的前提下,BP的决定系数R^(2)为0.9845,平均相对误差MRE 7.39%,均方根误差为7.25%;PSO-BP的决定系数R^(2)为0.9998,平均相对误差MRE 0.17%,均方根误差0.08%;IPSO-BP的决定系数R^(2)达到0.9999,平均相对误差MRE和均方根误差RMSE皆为0.01%。结果表明:经SG预处理过后的光谱数据,比MSC预处理效果更精确,改进的粒子群优化算法更适用于该实验的矿井水源分类。

关键词：激光诱导荧光技术预处理改进的粒子群优化算法

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论回旋电子与涡旋电磁波量子:涡旋电子波包

电子学报 2024年第5期52卷 414-420页

作者：王哲远张超清华大学航天航空学院航空宇航电子系统实验室北京100084

回旋电子辐射涡旋电磁波量子的理论模型是量子态涡旋电磁波技术的关键.本文是“论回旋电子与涡旋电磁波量子”系列论文的第一部分,建立了“涡旋电子波包”相关理论模型.能级跃迁辐射是涡旋电子最自然的辐射之一.为了给出单个涡旋电子回... 详细信息

回旋电子辐射涡旋电磁波量子的理论模型是量子态涡旋电磁波技术的关键.本文是“论回旋电子与涡旋电磁波量子”系列论文的第一部分,建立了“涡旋电子波包”相关理论模型.能级跃迁辐射是涡旋电子最自然的辐射之一.为了给出单个涡旋电子回旋辐射产生涡旋电磁波量子机理,本文根据磁场中电子的守恒量推导了恒定磁场中涡旋电子波函数,对相对论电子波包的运动情况做出分析,并通过求解狄拉克方程解释了自旋角动量和轨道角动量在本质上不可分割的情况.另外,在求解过程中根据相对论能量本征方程得到回旋电子在磁场中的横向能级分布,即朗道能级,并仿真得到电子具有确切轨道角动量数时的朗道能级形状.

关键词：能级跃迁辐射涡旋电子涡旋电磁波量子轨道角动量朗道能级相对论效应正则动量

迟子建1990年代小说创作与大众文化多样性

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当代文坛 2024年第1期 125-133页

作者：张超西北大学文学院

迟子建1990年代的小说写作在稳健真诚的风格中发生,与“众声喧哗”的思想争鸣、大众文化多样形态的生成语境间存在张力关系。迟子建的北国追忆接洽1990年代的怀旧情绪;《诗经》式抒情传统的“相与之情”契合“标准公民”的情感再造;伪... 详细信息

迟子建1990年代的小说写作在稳健真诚的风格中发生,与“众声喧哗”的思想争鸣、大众文化多样形态的生成语境间存在张力关系。迟子建的北国追忆接洽1990年代的怀旧情绪;《诗经》式抒情传统的“相与之情”契合“标准公民”的情感再造;伪满洲国历史的个人化历史想象延续“地方中国”主体性的生成。将“迟子建”作为进入1990年代的方法路径,考察1990年代作家写作发生与社会主义文学生产规律间的历史关系,在“过程/事件”的轨道上实现二者的双向研究。迟子建1990年代的写作并非疏离大众文化的多样性,而是在发生之初就选择了蕴含“众声”的文学道路。

关键词：迟子建 1990年代大众文化写作发生

Ca改性生物炭对土壤磷赋存形态影响及稳定化机制

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环境科学 2024年第2期45卷 983-991页

作者：张超翟付杰单保庆中国科学院生态环境研究中心环境水质学国家重点实验室北京100085 中国科学院大学北京100049

针对湖库周边农田淹没后土壤磷释放风险控制的问题,采用共热解法制备Ca改性生物炭(Ca-BC),通过X射线光电子能谱分析(XPS)、X射线多晶粉末衍射分析(XRD)、吸附实验和模拟培养实验等,进行Ca-BC对土壤磷赋存形态影响和稳定化机制研究.结果... 详细信息

针对湖库周边农田淹没后土壤磷释放风险控制的问题,采用共热解法制备Ca改性生物炭(Ca-BC),通过X射线光电子能谱分析(XPS)、X射线多晶粉末衍射分析(XRD)、吸附实验和模拟培养实验等,进行Ca-BC对土壤磷赋存形态影响和稳定化机制研究.结果表明,Ca-BC吸附磷的过程符合Langmuir(R^(2)=0.940)和一级吸附动力学模型(R^(2)=0.961),表明该吸附过程为化学作用主导的单层吸附,最大吸附量达到267.93 mg·g^(-1).模拟培养实验表明,当Ca-BC添加量为1%时,土壤中较活跃性的交换态磷形态从7.42%下降至4.59%.XRD结果表明,Ca-BC吸附磷后出现Ca_(3)(PO_(4))_(2)和Ca_(5)(PO_(4))_(3)(OH)吸收峰,证明磷酸盐在生物炭表面形成较稳定的晶体沉淀.XPS分析表明,生物炭表面羰基官能团参与磷固定过程,提高了生物炭对磷的吸附能力.总体来讲,CaBC添加量大于1%时,对磷的释放有较好的固定能力,具备对土壤磷释放控制的潜在应用价值.

关键词：改性生物炭土壤新增淹没区磷酸盐赋存形态

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传奇传统与新世纪小说中的“江湖气”

文学评论 2024年第3期 132-139页

作者：张超西北大学文学院

中国传统文化中的“流氓意识”,其作为生活的真实具有叙事的可靠性,经由传奇传统的文体规范和当代表达,进而成为文学意义上的“江湖气”。传奇文体“以史法绳之”的叙事传统对新世纪小说中的“江湖气”具有审美校正的作用,新世纪小说在... 详细信息

中国传统文化中的“流氓意识”,其作为生活的真实具有叙事的可靠性,经由传奇传统的文体规范和当代表达,进而成为文学意义上的“江湖气”。传奇文体“以史法绳之”的叙事传统对新世纪小说中的“江湖气”具有审美校正的作用,新世纪小说在“为人立传”的传奇传统中书写生存尊严,人物形象的“江湖气”以知识的形式楔入新世纪小说的史传追求当中,小说形式借用轮回结构叙述“江湖故事”中的“虚无”与“虚空”。

关键词：传奇传统新世纪小说江湖气文体

论回旋电子与涡旋电磁波量子：涡旋电磁波量子辐射

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电子学报 2024年

作者：王哲远张超清华大学航天航空学院航空宇航电子系统实验室

回旋电子辐射涡旋电磁波量子的理论模型是量子态涡旋电磁波技术的关键.本文为“论回旋电子与涡旋电磁波量子”的第二部分，建立“涡旋电磁波量子辐射”相关理论模型.电子通过能级跃迁能够辐射单个携带内禀OAM(Intrinsic Orbital Angular... 详细信息

回旋电子辐射涡旋电磁波量子的理论模型是量子态涡旋电磁波技术的关键.本文为“论回旋电子与涡旋电磁波量子”的第二部分，建立“涡旋电磁波量子辐射”相关理论模型.电子通过能级跃迁能够辐射单个携带内禀OAM(Intrinsic Orbital Angular Momentum)的电磁波量子.为了给出这一辐射机理，推导了非相对论和相对论效应中电子在朗道能级的跃迁概率.由于非相对论效应中朗道能级与内禀OAM模态值的线性关系，电子无论以何种初始状态跃迁都只能辐射平面波量子.相对论效应情况正好相反，可以得到丰富内禀OAM模态值的电磁波量子.在实际工程上，可用特定回旋装置作为产生单个涡旋电磁波量子的辐射源；模态选择上，根据不同内禀OAM模态间具有频率差的特性，利用虹膜嵌入式波导滤波器进行频率筛选，同时选择出特定内禀OAM模态的电磁波量子.最后分析强调了量子态和统计态涡旋电磁波的差异，以及二者在无线传输应用时的优缺点.

关键词：能级跃迁辐射涡旋电子内禀OAM 辐射概率相对论效应波导滤波器涡旋电磁波量子

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哮喘中嗜酸性粒细胞异质性研究进展

生理学报 2024年第4期 643-652页

作者：陈严应颂敏张超浙江大学呼吸疾病研究所浙江大学医学院附属第二医院呼吸与危重症医学科浙江大学国际健康医学研究院

哮喘是一种以慢性气道炎症为主要病理特征的异质性疾病，其中超过半数以上的患者由过敏原诱发，称为过敏性哮喘。炎症发生时，特异性趋化因子在受损的气道局部释放，募集大量嗜酸性粒细胞，活化后释放大量的炎症介质和细胞因子，进一步... 详细信息

哮喘是一种以慢性气道炎症为主要病理特征的异质性疾病，其中超过半数以上的患者由过敏原诱发，称为过敏性哮喘。炎症发生时，特异性趋化因子在受损的气道局部释放，募集大量嗜酸性粒细胞，活化后释放大量的炎症介质和细胞因子，进一步加剧气道炎症，嗜酸性粒细胞的数目与哮喘的严重程度呈正相关。近年来，嗜酸性粒细胞在哮喘发病机制中的作用受到广泛关注，相关的靶向药物和治疗策略也有大量研究。本文主要综述嗜酸性粒细胞异质性在哮喘发生、发展中重要作用的研究进展，并为未来的个性化和精准治疗提供新的思路。

关键词：哮喘气道炎症嗜酸性粒细胞异质性

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