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基于迭代自组织数据分析算法与蚁群算法建立有机物黏度的QSPR模型

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物理化学学报 2014年第5期30卷 803-810页

作者：时静洁陈利平陈网桦南京理工大学化工学院安全工程系南京210094

为了构建310个有机物分子结构与其黏度之间的定量结构-性质关系(QSPR)模型,探讨影响有机物液体黏度的结构因素,首先运用迭代自组织数据分析技术(ISODATA)将样本集初步分类,划分为训练集和测试集,进而应用DRAGON2.1软件计算310个有机物... 详细信息

为了构建310个有机物分子结构与其黏度之间的定量结构-性质关系(QSPR)模型,探讨影响有机物液体黏度的结构因素,首先运用迭代自组织数据分析技术(ISODATA)将样本集初步分类,划分为训练集和测试集,进而应用DRAGON2.1软件计算310个有机物分子的分子结构描述符,以蚁群算法(ACO)筛选分子描述符,得到5个参数,随后分别采用多元线性回归法(MLR)和支持向量机法(SVM)建立ACO-MLR模型和ACOSVM模型.结果表明,非线性ACO-SVM模型(相关系数R2train=0.9013,R2test=0.9026)的性能优于线性ACOMLR模型(R2train=0.7680,R2test=0.8725).ACO-MLR模型和ACO-SVM模型对测试集所得预测值与实验值的相关系数分别为0.934和0.950,预测效果令人满意.本文应用Williams图对模型的应用域进行了一定的研究,所建立的模型为工程上提供了一种根据分子结构预测有机物黏度的有效方法.

关键词：黏度 ISODATA 蚁群算法多元线性回归支持向量机

基于分子形状与电性拓扑状态指数预测烃类物质粘度的研究

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南京理工大学学报 2014年第4期38卷 575-580页

作者：时静洁陈利平陈网桦杨惠南京理工大学化工学院江苏南京210094

基于定量结构性质相关性(Quantitative structure-property relationship,QSPR)原理,以2种Kappa分子形状指数与9种电性拓扑状态指数作为描述符,研究了烃类物质粘度(η)与其分子结构间的内在定量关系。以65种化合物作为样本集,随机选择其... 详细信息

基于定量结构性质相关性(Quantitative structure-property relationship,QSPR)原理,以2种Kappa分子形状指数与9种电性拓扑状态指数作为描述符,研究了烃类物质粘度(η)与其分子结构间的内在定量关系。以65种化合物作为样本集,随机选择其中52种作为训练集,剩余13种作为测试集,分别采用多元线性回归方法(Multiple linear regression,MLR)和支持向量机方法(Support vector method,SVM)建立模型进行分析测试。研究结果表明:SVM模型对烃类物质粘度具有很强的预测能力,该方法所得模型在模型拟合和预测能力方面大大优于MLR模型。同时,应用Jackknifed法对SVM模型进行了稳健性检验,进一步说明了SVM对于烃类物质粘度的预测模型的稳定性与可靠性。该研究提供了一种新的预测烃类物质粘度的方法。

关键词：分子形状指数电性拓扑状态指数烃类粘度定量构效关系多元线性回归方法支持向量机方法预测

基于定量结构-活性关系预测苯及其衍生物的立即威胁生命或健康的浓度

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环境与职业医学 2023年第9期40卷 1033-1038页

作者：袁雄军赵薇时静洁王悦陈常豪常州大学安全科学与工程学院江苏常州213164 天地(常州)自动化股份有限公司江苏常州213015

[背景]随着工作场所危化品暴露的增多,员工的职业健康伤害和职业安全事故频发,危化品职业接触限值的获取迫在眉睫。[目的]为了获取更多未知的立即威胁生命或健康的浓度(IDLH),探索定量结构-活性关系(QSAR)预测研究方法应用于IDLH的情况... 详细信息

[背景]随着工作场所危化品暴露的增多,员工的职业健康伤害和职业安全事故频发,危化品职业接触限值的获取迫在眉睫。[目的]为了获取更多未知的立即威胁生命或健康的浓度(IDLH),探索定量结构-活性关系(QSAR)预测研究方法应用于IDLH的情况,从而为评估与防控职业健康伤害提供一定的理论依据和技术支持。[方法]本文运用QSAR将50种苯及其衍生物的IDLH与化合物的分子结构关联起来并展开预测研究。首先应用近邻传播聚类算法对样本集进行聚类划分,随后运用Dragon2.1软件计算并预筛出537种分子描述符,然后运用遗传算法筛选出的6个特征分子描述符作为应变量,分别构建了多元线性回归模型(MLR)以及支持向量机(SVM)与人工神经网络(ANN)两种非线性模型。最后,采用内、外验证评估模型的性能并绘制Williams图确定模型的适用范围。[结果]ANN模型训练集和测试集的R^(2)分别为R^(2)_(train)=0.8526和R^(2)_(test)=0.8505,均方根误差(RMSE)=0.5243、平均绝对误差(MAE)=0.4610,内、外验证系数:Q1002=0.8476、Q^(2)_(ext)=0.8905。经比较,ANN模型各性能验证参数均优于MLR和SVM模型,且所有物质均在应用域之内。[结论]目前,ANN模型具备最好的拟合能力、稳定性、预测性,适用于预测苯及其衍生物的IDLH。通过QSAR的方法预测苯及其衍生物的IDLH值是一种有效方法,为职业健康与安全的发展提供了一定的理论依据和技术支持。

关键词：定量结构-活性关系立即威胁生命或健康浓度近邻传播聚类算法人工神经网络预测

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喷射火环境下石化管廊管道失效特征试验研究

中国安全科学学报 2022年第1期32卷 135-141页

作者：周宁吴露露李雪李徐伟时静洁曹林林常州大学石油工程学院江苏常州213164 常州大学环境与安全工程学院江苏常州213164

为探究喷射火灾下石化管廊管道热力学响应特征,依据流体力学相似理论搭建缩比试验平台,开展石化管廊管道热力学响应试验研究。通过分析火灾中管道热力学响应特征及事故多米诺演化特征,探讨各因素对管道升温和失效的影响程度,并结合强度... 详细信息

为探究喷射火灾下石化管廊管道热力学响应特征,依据流体力学相似理论搭建缩比试验平台,开展石化管廊管道热力学响应试验研究。通过分析火灾中管道热力学响应特征及事故多米诺演化特征,探讨各因素对管道升温和失效的影响程度,并结合强度理论建立管道失效时间定量计算模型。研究结果表明:火灾功率是管道失效的主导因素,随着火灾功率的增大,管道失效时间缩短;水平方向喷射火影响程度最大,相较于垂直方向喷射火管道峰值温度提升近一倍;多喷射火源下火焰强度、覆盖范围急剧增加,受火管道峰值温度达到800℃,钢结构管道强度基本丧失;液相介质会加速管道失效,且管道压力、管道尺寸、距火源远近程度对管道失效影响显著。

关键词：喷射火石化管廊热响应管道失效火灾功率

基于BP人工神经网络的有机化合物爆炸下限预测

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消防科学与技术 2023年第5期42卷 609-614,621页

作者：时静洁赵薇陈小林陈常豪常州大学安全工程学院江苏常州213164 天地(常州)自动化股份有限公司江苏常州213015

运用定量结构-性质关系对458种有机化合物的爆炸下限展开预测研究。首先运用Dragon 2.1软件计算并预筛出708种分子描述符,随后采用遗传算法确定了5个特征分子描述符作为模型的输入变量,最后运用SPSS和MATLAB分别构建了多元线性回归线性... 详细信息

运用定量结构-性质关系对458种有机化合物的爆炸下限展开预测研究。首先运用Dragon 2.1软件计算并预筛出708种分子描述符,随后采用遗传算法确定了5个特征分子描述符作为模型的输入变量,最后运用SPSS和MATLAB分别构建了多元线性回归线性模型、支持向量机与人工神经网络两种非线性模型。研究结果为:MLR模型的训练集和测试集的复相关系数R2分别为0.8387和0.8588;SVM模型的R^(2)分别为0.8569和0.8779;ANN模型的R2分别为0.9284和0.9328。由此表明,无论是训练集还是测试集,SVM模型的预测效果均优于MLR模型,ANN模型的预测效果均优于SVM模型,有机化合物的爆炸下限与其分子结构之间存在着较强的非线性关系。此外,本研究采用内外验证方法及与其他研究的比较对模型性能进行了验证,证实了ANN模型对爆炸下限具有较好的预测能力。通过绘制Wiliams图分析了模型的应用域,验证了所建模型均具有良好的泛化能力和鲁棒性。通过QSPR方法预测有机化合物的爆炸下限,能为危险化学品的风险管控及安全工艺的研究提供有力的理论和技术支持。

关键词：定量结构-性质关系人工神经网络多元线性回归支持向量机爆炸下限有机化合物

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烃类物质自燃点的QSPR预测研究

消防科学与技术 2021年第3期40卷 303-307页

作者：朱红亚李晶晶时静洁应急管理部天津消防研究所天津300381 常州大学环境与安全工程学院江苏常州213164

应用定量构效关系(QSPR)方法对烃类物质的自燃点开展了预测研究。选取国际电工委员会数据库中的39种烃类物质作为样本集,随机选择34种作为训练集,5种作为测试集。采用遗传算法(GA)对变量进行筛选,结合线性和非线性方法分别建立多元线性... 详细信息

应用定量构效关系(QSPR)方法对烃类物质的自燃点开展了预测研究。选取国际电工委员会数据库中的39种烃类物质作为样本集,随机选择34种作为训练集,5种作为测试集。采用遗传算法(GA)对变量进行筛选,结合线性和非线性方法分别建立多元线性回归(MLR)模型和支持向量机(SVM)模型,理论预测得到了5种烃类物质的自燃点。结果表明,2个预测模型均比较稳定,理论预测值与实验值均较为相符,GA-SVM模型预测结果较GA-MLR模型更接近于实验值,这表明自燃点与其分子结构间具有更强的非线性关系。

关键词：烃类物质自燃点预测 QSPR

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烃的含氧衍生物自燃点的QSPR预测研究

消防科学与技术 2022年第8期41卷 1019-1022页

作者：朱红亚李晶晶时静洁应急管理部天津消防研究所天津300381 常州大学江苏常州213164

应用定量构效关系(QSPR)方法对烃的含氧衍生物的自燃点(AIT)及其与分子结构间的内在定量关系进行了研究。选取国际电工委员会(IEC)数据库中的76种烃的含氧衍生物作为样本集,选择65种作为训练集用于建立预测模型,11种作为测试集。采用遗... 详细信息

应用定量构效关系(QSPR)方法对烃的含氧衍生物的自燃点(AIT)及其与分子结构间的内在定量关系进行了研究。选取国际电工委员会(IEC)数据库中的76种烃的含氧衍生物作为样本集,选择65种作为训练集用于建立预测模型,11种作为测试集。采用遗传算法(GA)对变量进行筛选,结合线性和非线性方法分别建立多元线性回归(MLR)模型和支持向量机(SVM)模型,理论预测得到了11种烃的含氧衍生物的自燃点,最后对所构建模型的性能及应用域进行了评价。结果表明,经GA筛选得出MATS2e、nCOH、Dv、BEHv2、nCHR、GATS1v、IDE、Du等8种特征分子描述符,GA-MLR和GA-SVM模型的理论预测值与实验值均较为相符且后者更优,两个预测模型均比较稳定,且具备较强的预测能力和泛化推广性能。

关键词：烃的含氧衍生物自燃点定量构效关系遗传算法多元线性回归支持向量机

基于遗传算法的支持向量机预测有机物自燃点的研究

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中国安全科学学报 2011年第7期21卷 125-129页

作者：时静洁陈利平石宁徐伟杨惠陈网桦化学品安全控制国家重点实验室山东青岛266071 南京理工大学化工学院安全工程系江苏南京210094

根据定量构效关系(QSPR)原理,研究自燃点(AIT)与其分子结构间的内在定量关系。以265种有机化合物作为样本集,随机选择238种作为训练集,27种作为测试集,用遗传算法(GA)进行变量选择,分别建立多元线性回归(MLR)模型和支持向量机(SVM)模型... 详细信息

根据定量构效关系(QSPR)原理,研究自燃点(AIT)与其分子结构间的内在定量关系。以265种有机化合物作为样本集,随机选择238种作为训练集,27种作为测试集,用遗传算法(GA)进行变量选择,分别建立多元线性回归(MLR)模型和支持向量机(SVM)模型研究有机物的自燃点与其分子结构间的关系。通过分析,发现造成模型预测效果不佳的原因是试验数据本身存在问题。通过对2个模型的比较,结果为GA-SVM模型明显优于GA-MLR模型,说明自燃点与其分子结构间具有很强的非线性关系。

关键词：自燃点(AIT) 遗传算法(GA) 多元线性回归(MLR) 支持向量机(SVM) 定量构效关系(QSPR)

泄爆口参数对氢气火焰传播过程影响的数值模拟

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中国安全生产科学技术 2022年第7期18卷 178-186页

作者：时静洁赵薇陈小林袁雄军陈常豪常州大学环境与安全工程学院江苏常州213164 天地(常州)自动化股份有限公司江苏常州213015

为了减少管内气体爆炸造成的损失与破坏,基于大涡模拟LES模型和Zimont燃烧模型,研究泄爆尺寸(直径为40,60,80 mm)和泄爆位置(侧方距点火端1,3,5 m)等泄爆条件对受限空间中氢气燃爆特性的影响。研究结果表明:大孔径泄爆口更好的排放效果... 详细信息

为了减少管内气体爆炸造成的损失与破坏,基于大涡模拟LES模型和Zimont燃烧模型,研究泄爆尺寸(直径为40,60,80 mm)和泄爆位置(侧方距点火端1,3,5 m)等泄爆条件对受限空间中氢气燃爆特性的影响。研究结果表明:大孔径泄爆口更好的排放效果造成火焰锋面在通过泄爆口时发生严重畸变,而泄爆口与点火端距离的增加则会削弱火焰锋面畸变的程度,且不同尺寸泄爆口产生的泄压效果差异较大。因此,应考虑将合适尺寸的泄爆口设置于靠近易燃点处。通过探索不同泄爆孔径与泄爆口位置对氢气火焰传播的影响规律,可为实际应用中的安全泄爆起到指导性作用。

关键词：氢气爆炸泄爆口参数火焰结构爆炸超压流场特性