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数据驱动与机理耦合的冷轧电机功率智能预测方法

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哈尔滨工业大学学报 2024年第5期56卷 28-35页

作者：曹雷董梓硕李晓华李旭张殿华轧制技术及连轧自动化国家重点实验室(东北大学) 沈阳110819

电机功率计算在保证生产安全、制定轧制规程以及发挥设备能力等方面起到了重要作用。为提高计算精度,本文提出一种机理模型与数据驱动方法相结合的电机功率预测模型。首先,机理模型部分采用上界法得到解析解,然后将部分功率解析解(塑性... 详细信息

电机功率计算在保证生产安全、制定轧制规程以及发挥设备能力等方面起到了重要作用。为提高计算精度,本文提出一种机理模型与数据驱动方法相结合的电机功率预测模型。首先,机理模型部分采用上界法得到解析解,然后将部分功率解析解(塑性变形功率、张力功率和剪切功率)与相关变量输入长短时记忆(long short-term memory,LSTM)网络中训练,以提取变量数据之间的深度特征和时序相关性。结果表明:本文提出的时序耦合预测模型相对误差不超过±3.9%,且在相邻卷带钢轧制规程变化较大时,预测效果明显优于上界法和人工神经网络(artificial neural networks,ANN);从残差分布直方图中可以看到,上界法由于遗漏了摩擦系数和损失功率与其他参数间的强耦合关系,导致残差集中在±50 kW附近且不符合正态分布,而ANN和本模型均基本遵循正态分布,但本模型拟合精度更高;对比更广泛的模型评估指标,本模型具有更好的综合预测性能。此外,通过模型输出结果分析了电机功率与轧制长度、轧制速度之间的关系,表明本模型除具有高预测精度外,还与已知的参数间物理规律有较强一致性。

关键词：冷轧电机功率长短时记忆网络工业大数据上界法数学模型

新型三元复合材料对低浓度含铀废水的去除性能及机制

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稀有金属 2024年第2期48卷 196-213页

作者：张益硕周仲魁李龙祥孙占学东华理工大学水资源与环境工程学院核资源与环境国家重点实验室江西南昌330013

为解决羟基磷灰石(HAP)基吸附材料合成步骤复杂、易团聚及成本高等问题,采用一步水热法合成十六烷基三甲基溴化铵改性羟基磷灰石-膨润土(CTAB-HAP-B)三元复合材料,并研究其对低浓度含铀废水的去除性能。通过单因素试验和正交试验得出,... 详细信息

为解决羟基磷灰石(HAP)基吸附材料合成步骤复杂、易团聚及成本高等问题,采用一步水热法合成十六烷基三甲基溴化铵改性羟基磷灰石-膨润土(CTAB-HAP-B)三元复合材料,并研究其对低浓度含铀废水的去除性能。通过单因素试验和正交试验得出,当pH为4.0,铀(VI)浓度为10 mg·L^(-1),时间为160 min,温度为室温(298.15 K),CTAB-HAP-B用量为0.05 g,转速为165 r·min^(-1),废水体积为50 ml时,其对低浓度含铀废水去除率可达99%左右。通过扫描电子显微镜(SEM)、能谱(EDS)、X射线衍射(XRD)、全自动比表面分析(BET)、全自动孔隙度分析(BJH)、X射线光电子能谱(XPS)和傅立叶红外光谱(FTIR)对CTAB-HAP-B的形貌、比表面积、孔径、元素组成、晶型、表面官能团进行表征,得出其吸附机制主要为离子交换和官能团的配位。优化了HAP基吸附材料对低浓度含铀废水的去除性能,可为低浓度含铀废水的处理提供试验依据,并提出环境吸附材料的研究需利用不同材料之间的协同作用以克服单一吸附材料的局限性,该思路有利于未来研究和设计潜在的环境功能吸附材料。

关键词：吸附新型复合材料机制铀

菌根类型对森林草本植物群落物种丰富度的影响

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应用生态学报 2024年第5期35卷 1251-1259页

作者：高旭硕王震石兆勇河南科技大学农学院河南洛阳471023 河南省乡村人居环境工程中心河南洛阳471023 洛阳市共生微生物与绿色发展重点实验室河南洛阳471023

物种丰富度对生态系统的稳定和健康有着重要意义,菌根类型是影响生态过程的一个重要因素,目前缺乏对菌根类型影响林下草本植物物种丰富度及其对环境变化响应的认识。本研究基于美国1604个丛枝菌根(AM)森林、4654个外生菌根(ECM)森林和5... 详细信息

物种丰富度对生态系统的稳定和健康有着重要意义,菌根类型是影响生态过程的一个重要因素,目前缺乏对菌根类型影响林下草本植物物种丰富度及其对环境变化响应的认识。本研究基于美国1604个丛枝菌根(AM)森林、4654个外生菌根(ECM)森林和5568个AM+ECM型森林的草本植物群落物种丰富度和环境因素数据,探讨菌根类型对物种丰富度及其对环境变化响应的影响。结果表明:不同菌根类型森林的草本植物群落物种丰富度间有显著差异,含有AM优势植物越多的森林的草本植物丰富度越高,这一结果为菌根介导假说提供了有力的证据。环境因子(纬度、温度、降水、氮沉降及土壤性状)对森林草本植物群落物种丰富度的影响也随菌根类型的不同而有着较大差异。在AM型、ECM型和AM+ECM型森林植被中,林下草本植物群落的物种丰富度分别受氮沉降、温度和土壤pH的影响最大,这些因素的相对重要性高达42.3%、41.1%和48.7%。森林优势植物的菌根类型在调节林下草本植物群落物种丰富度方面有着重要作用,且影响着群落物种丰富度对环境变化的响应。

关键词：菌根类型物种丰富度林下草本植物群落环境因子

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2000—2020年大连市区海岸围填海动态演化研究

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海洋湖沼通报 2024年

作者：吕耘硕许珺关旭源张晶首都师范大学资源环境与旅游学院首都师范大学城市环境过程虚拟仿真国家级实验教学中心首都师范大学三维信息获取与应用教育部重点实验室中国科学院地理科学与资源研究所资源与环境信息系统国家重点实验室中国科学院地理科学与资源研究所中国科学院陆地表层格局与模拟重点实验室首都师范大学水资源安全北京实验室

围填海是沿海地区用于开发利用海洋空间的一种重要方式，但大规模的围填海活动将破坏近岸海域生态环境，及时监测围填海演化进程已成现实需要。本文基于2000年、2005年、2010年、2015年和2020年的Landsat TM/ETM+/OLI影像数据，提取并... 详细信息

围填海是沿海地区用于开发利用海洋空间的一种重要方式，但大规模的围填海活动将破坏近岸海域生态环境，及时监测围填海演化进程已成现实需要。本文基于2000年、2005年、2010年、2015年和2020年的Landsat TM/ETM+/OLI影像数据，提取并分析了20年间大连市区海岸围填海动态演化特征。结果表明：(1)20年间大连市区海岸围填海总面积持续增长，2020年达237.38 km2，围填海主导类型逐步由渔业用海向工业用海及尚未利用用海转变；(2)围填海活动主要分布于沿岸重要港口海湾及附近的临港临空经济区、工业区；(3)不同类型的规模与分布变化呈阶段性特征，尤其2010年后各类型间动态转移频繁，部分废弃的养殖空间与工业盐田最终转变为城镇建设、工业、交通运输用海以满足城市化发展需要；(4)围填海景观格局受海岸带人类活动影响较大，各类型斑块形态复杂程度加剧；景观多样性逐年上升，整体趋向均匀化、集约化利用方向发展。研究结果为进一步优化海域资源合理开发利用提供了科学依据。

关键词：围填海动态变化景观格局转移矩阵大连市区

基于Stackelberg博弈的钢铁企业产成品转库决策优化

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计算机集成制造系统 2024年

作者：李庆雪崔添硕张昊哈尔滨理工大学经济与管理学院哈尔滨工程大学经济管理学院

转库物流是当前钢铁行业物流成本控制的关键环节，产成品转库决策亦是对转库物流的效率起着决定性的作用，针对钢铁企业末端库与成品库之间的产成品转库问题，考虑末端库与成品库之间的供需关系，以最大化转库收益最小化转库成本为目标... 详细信息

转库物流是当前钢铁行业物流成本控制的关键环节，产成品转库决策亦是对转库物流的效率起着决定性的作用，针对钢铁企业末端库与成品库之间的产成品转库问题，考虑末端库与成品库之间的供需关系，以最大化转库收益最小化转库成本为目标函数构建了Stackelberg博弈模型，结合模型特征，采用Q-Learning算法对博弈模型进行验证求解，将体现水路运输为优先考虑因素的特征约束拟合到算法的编码中。最后基于不同规模的产成品转库数据特征，生成算例，实验结果表明Q-Learning算法能够对大、中、小不同规模的转库问题求得最优转库策略，同时与相关求解算法相比，Q-Learning算法有更强的优越性。

关键词：钢铁企业产成品转库供需关系 Stackelberg博弈 Q-Learning算法

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近月空间星座轨道设计方法

中国空间科学技术（中英文） 2024年第3期44卷 15-29页

作者：陈诗雨倪彦硕彭兢北京空间飞行器总体设计部北京100094

结合未来月球探测任务对中继通信及月面导航的需求,提出一种近月空间星座轨道构型设计方法。首先梳理了中继通信、月面导航、建设及维护成本三个方面的星座设计指标,并应用层次分析法确定了各项指标的权重,给出综合评价指标;充分考虑近... 详细信息

结合未来月球探测任务对中继通信及月面导航的需求,提出一种近月空间星座轨道构型设计方法。首先梳理了中继通信、月面导航、建设及维护成本三个方面的星座设计指标,并应用层次分析法确定了各项指标的权重,给出综合评价指标;充分考虑近月空间轨道资源,分析各类轨道的性质,初步筛选适合部署星座的轨道类型;提出一种近月空间星座建设路线,分三个阶段逐步实现全月的100%四重覆盖;依次设计三个阶段的星座构型,对每个阶段,比较不同的构型方案,选择综合评价指标最优的构型方案。基于上述方法得到了近月空间星座建设方案:第一阶段部署2颗椭圆冻结轨道卫星,可为月球南极极区提供全时对地中继通信;第二阶段部署6颗椭圆冻结轨道卫星、2颗近直线晕轨道卫星、1颗L2晕轨道卫星,可为月球南极极区提供全时导航定位,并为全月面提供全时对地通信;第三阶段部署4颗椭圆冻结轨道卫星、2颗近直线晕轨道卫星、1颗L1晕轨道卫星、3颗远距离逆行轨道卫星,可为全月提供全时导航定位。对全月任一点,该星座的几何精度衰减因子小于5的时间至少占72%,可长时间为全月面提供高精度导航定位。相较于现有文献,该近月空间星座设计方法考虑的轨道类型更丰富,星座性能指标更全面,且创新性地提出了分阶段的近月空间星座建设方案。

关键词：近月空间通信导航轨道设计星座构型

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融合小波分解的多尺度时间序列异常检测

计算机应用 2024年

作者：叶力硕何志学中国民航大学计算机科学与技术学院

时间序列异常检测是时间序列分析中的重要任务之一，然而现实世界中多维时间序列的异常检测任务仍存在时间模式复杂、表征学习困难等问题。针对上述问题，提出一种融合小波分解的多尺度时间序列异常检测(WMAD）方法。具体地，WMAD以多... 详细信息

时间序列异常检测是时间序列分析中的重要任务之一，然而现实世界中多维时间序列的异常检测任务仍存在时间模式复杂、表征学习困难等问题。针对上述问题，提出一种融合小波分解的多尺度时间序列异常检测(WMAD）方法。具体地，WMAD以多时间窗口的方式，将时间序列的时间模式统一融合入二维堆叠的时间窗口中，增强多时间模式提取能力；同时，从频域角度引入小波变换，将原始序列分解为蕴含不同频率分量的时间变化模式，从长时间的趋势变化和短时间的瞬时变化角度捕捉复杂时间模式；借鉴卷积网络的特征提取能力，采用多尺度卷积网络自适应的聚合不同尺度的时序特征；增加包含空间和通道两种注意力机制的注意力模块，在增强多尺度特征提取能力的基础上提高关键信息的提取能力，进而提高精度。在SWaT(Secure Water Treatment)、SMD(Server Machine Dataset)和MSL(Mars Science Laboratory)等6个公共数据集上的异常检测结果显示，与MSCRED(MultiScale Convolutional Recurrent Encoder-Decoder)方法相比，WMAD的F1值提高了3.62～9.44个百分点；与TranAD(deep Transformer networks for Anomaly Detection)方法相比，F1值提高了3.86～11.00个百分点；与其他代表性方法相比，F1值均有所提高。实验结果表明，WMAD方法能够捕获时间序列中的复杂时间模式，缓解表征困难问题，同时具有较好的异常检测性能。

关键词：异常检测小波变换多尺度卷积注意力机制时间序列

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区块链技术下的智能安全可靠支付系统设计

国防科技大学学报 2024年第3期46卷 237-246页

作者：张艳硕刘宁刘天野陈颖张黎仙北京电子科技学院密码科学与技术系北京100070

为了增强支付系统的安全性和可靠性,设计了一种区块链技术下的智能支付系统。这个系统利用区块链的去中心化和分布式账本特性,提供了一种更加安全和透明的支付解决方案。系统将区块链技术、国密算法与支付系统相结合,给传统互联网支付... 详细信息

为了增强支付系统的安全性和可靠性,设计了一种区块链技术下的智能支付系统。这个系统利用区块链的去中心化和分布式账本特性,提供了一种更加安全和透明的支付解决方案。系统将区块链技术、国密算法与支付系统相结合,给传统互联网支付系统提供一个更安全的保障。利用区块链技术的点对点特点,解决支付效率和数据安全等方面的问题。借助互联网大数据技术,对用户进行信用评级,提供信贷服务。结合跨链技术可以对不同区块链的数据进行共享,更好地解决资金流动性。相比比特币和以太坊等电子货币系统,该系统在安全性、交易吞吐率和交易时延等方面做到了权衡发展,使得各方面的性能有了一定程度的均衡提升,更能满足当前环境下的应用需要。

关键词：区块链共识机制支付系统安全智能

基于电泳沉积法的Ti_(3)C_(2)T_(x) MXene改性国产高模高强碳纤维

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复合材料学报 2024年第6期41卷 2968-2979页

作者：曹洪硕黄玲刘哲田艳红张学军北京化工大学有机无机复合材料国家重点实验室北京100029

为提升国产高模高强碳纤维的表面特性及其复合材料的界面性能,采用连续化电泳沉积工艺,在国产高模高强碳纤维(BHM5碳纤维)表面构筑Ti_(3)C_(2)T_(x)MXene纳米片层。通过SEM、XPS、动态接触角、INSTRON万能材料试验机对改性前、后BHM5碳... 详细信息

为提升国产高模高强碳纤维的表面特性及其复合材料的界面性能,采用连续化电泳沉积工艺,在国产高模高强碳纤维(BHM5碳纤维)表面构筑Ti_(3)C_(2)T_(x)MXene纳米片层。通过SEM、XPS、动态接触角、INSTRON万能材料试验机对改性前、后BHM5碳纤维的表面形态、表面元素含量、表面润湿性及其复合材料的力学性能和断面形貌进行了表征,探讨了Ti_(3)C_(2)T_(x)MXene改性BHM5碳纤维复合材料的界面增强机制。结果表明:经Ti_(3)C_(2)T_(x)MXene改性后的BHM5碳纤维表面粗糙度和比表面积增加,具备了与环氧树脂基体良好的机械互锁能力。碳纤维表面极性基团的含量明显上升,表面润湿性得以增强。在15 V电压下对BHM5碳纤维处理2 min后,其复合材料的层间剪切强度达到82.54 MPa,相较于未处理的碳纤维制成的复合材料,提升了28.2%。

关键词：高模高强碳纤维电泳沉积复合材料 Ti_(3)C_(2)T_(x)MXene 界面性能