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基于多尺度时空残差网络的入侵检测方法研究

基于多尺度时空残差网络的入侵检测方法研究

作者：张亿林齐鲁工业大学

学位级别：硕士

随着网络环境的不断发展,网络中的流量数据日益呈现出高维、庞大、复杂的特点,网络威胁也不断加剧,保护网络环境的安全已成为亟待解决的问题,网络入侵检测技术也日益在网络安全中扮演着不可替代的地位。然而,实际网络环境中存在着极不... 详细信息

随着网络环境的不断发展,网络中的流量数据日益呈现出高维、庞大、复杂的特点,网络威胁也不断加剧,保护网络环境的安全已成为亟待解决的问题,网络入侵检测技术也日益在网络安全中扮演着不可替代的地位。然而,实际网络环境中存在着极不均衡的数据比例,以及现有的网络入侵检测模型往往会忽视对数据的时序特征进行全面的提取学习,这将极大影响网络入侵检测模型的准确率。目前,网络入侵检测模型主要用于对正常和异常网络数据进行二元分类研究,而较少用于对异常数据进行多分类研究。然而,多分类网络入侵检测模型可以提供更详细的警告信息,并能够识别特定类型的攻击。这使得系统能够直接采取针对特定攻击类型的对策。如果无法及时拦截这些攻击,将对网络设备和数据造成不可挽回的损失。因此,本文针对不平衡数据集的处理和网络入侵检测模型的改进进行了深入研究,本文主要工作及研究内容如下:(1)提出了一种基于改进的辅助分类生成对抗网络(Auxiliary Classifier Generative Adversarial Networks,ACGAN)的不平衡数据过采样方法。面对高维特征数据,ACGAN模型生成的样本质量低以及训练不稳定。为了解决上述问题,本文针对ACGAN的生成器进行改进,首先,在生成器部分添加自注意力机制模块,使生成器能够更好地处理局部细节和全局结构;并添加Bi GRU模块,从而提升生成样本的质量和连续性;使用残差网络结构构建模型的生成器,加快模型的收敛速度,使用改进的ACGAN来充分学习少数类数据的分布,构建平衡数据集。(2)针对一种深度神经网络提取的网络流量特征单一导致的准确率较低问题,提出了一种基于Transformer-Inception-Bi GRU-SA的网络入侵检测模型TIBS,首先使用Transformer的Encoder部分在全局捕捉联系,对输入数据进行初步的特征提取,其次利用改进的Inception模块对多尺度特征进行提取,利用自注意力机制(Self-Attention,SA)对提取到的不同尺度的空间特征进行加权,利用Bi GRU提升模型对时序特征的提取能力,通过Softmax激活函数进行分类。在公开的CIC-IDS-2017和CIC-DDo S-2019数据集进行了验证,通过四种评价指标验证了该模型在性能上优于单一深度学习方法以及机器学习方法,在二分类任务中,各项评价指标均可达到99.6%以上,而在多分类任务中,与其他模型相比,也有了较大幅度的提升,证明了本研究方法的创新性,因此,该方法在实际网络安全应用中具有潜在的价值和实用性。(3)本文通过提出的两种改进模型设计了一种网络入侵检测系统,该系统将采集的网络流量数据进行处理,首先训练改进的ACGAN模型,并对少数样本类的数据进行扩充,再使用数据扩充后的比较均衡的数据,利用TIBS模型对数据进行特征提取并检测分类,识别攻击数据的具体类别,并通过报警系统通知管理员,提升网络环境的安全性,提高管理员应对网络突发攻击事件的效率。

关键词：网络入侵检测 Transformer ACGAN 多尺度分析类不平衡

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轻量化高速列车制动盘材料-结构研究进展

中南大学学报（自然科学版） 2024年第6期55卷 2414-2431页

作者：姚曙光周亿莉许平龙雅婷阳程星中南大学轨道交通安全教育部重点实验室湖南长沙410075 中南大学轨道交通安全关键技术国际合作联合实验室湖南长沙410075 中南大学轨道交通列车安全保障技术国家地方联合工程研究中心湖南长沙410075

400 km/h高速列车紧急制动的强热负荷,导致制动盘温升高、温度分布梯度大和热衰减强,已超出钢质制动盘能载极限,开发耐高温强耐磨的制动盘材料,同时提升制动盘通风散热能力成为制动技术发展瓶颈。综述高速制动盘材料从高强度铸钢和锻钢... 详细信息

400 km/h高速列车紧急制动的强热负荷,导致制动盘温升高、温度分布梯度大和热衰减强,已超出钢质制动盘能载极限,开发耐高温强耐磨的制动盘材料,同时提升制动盘通风散热能力成为制动技术发展瓶颈。综述高速制动盘材料从高强度铸钢和锻钢、轻量化铝基复合材料至耐高温耐磨碳陶复合材料和表面改性技术发展历程,随着碳陶复合材料的台架试验和表面改性技术的摩擦磨损试验研究的深化,表面改性轻质复合材料是制动盘材料未来发展方向。概述通风制动盘内部散热层散热筋结构形貌优化、摩擦层表面耐磨性能改善的发展现状,内部散热筋由直通道设计逐渐演化为弯曲、支柱以及分形通道,镂空结构能更好地加速空气流动提高散热;表面摩擦层引入打孔或划线,更易于摩擦粉尘的抛离从而稳定摩擦因数,保持制动效果;但复杂通风导流结构和打孔划线增加了制备工艺的难度,提出高速制动盘结构构型设计需要综合材料热力学性能、制备工艺及耐热耐磨需求,形成材料-结构-功能—体化设计理念,为实现更高速的制动盘优化设计提供参考。

关键词：高速列车制动盘轻质复合材料结构优化设计

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垃圾腐殖土固化回填可行性试验研究

岩土力学 2024年第S1期45卷 84-94页

作者：李爽李江山张平刘磊杜月林朱磊高腾飞陈亿军中国科学院武汉岩土力学研究所岩土力学与工程国家重点实验室中国科学院大学中国科学院武汉岩土力学研究所污染泥土科学与工程湖北省重点实验室中国科学院武汉岩土力学研究所-香港理工大学固体废弃物科学联合实验室深圳市天健坪山建设工程有限公司武汉中科固废资源产业技术研究院有限公司

垃圾填埋场腐殖土的资源化利用是影响垃圾填埋场开挖的可行性和经济性的关键要素，固化/稳定化处理垃圾填埋场腐殖土具有较好的工程应用前景。选取普通硅酸盐水泥（ordinary Portland cement，简称OPC）、硫铝酸盐水泥（sulphoaluminate... 详细信息

垃圾填埋场腐殖土的资源化利用是影响垃圾填埋场开挖的可行性和经济性的关键要素，固化/稳定化处理垃圾填埋场腐殖土具有较好的工程应用前景。选取普通硅酸盐水泥（ordinary Portland cement，简称OPC）、硫铝酸盐水泥（sulphoaluminate cement，简称SAC）以及自制的水泥-矿渣基固化剂（OPC-ground granulated blast furnace slag，简称OG）和氧化镁-矿渣基固化剂（Mg O-ground granulated blast furnace slag，简称MG），开展了腐殖土固化体的强度、渗透、浸出和耐久特性研究。结果表明：腐殖土在固化处理后抗压强度显著提升，在10%及15%固化剂掺量下，SAC固化腐殖土的抗压强度最高；在20%掺量下则OPC固化土及OG固化土的强度相对更优，而MG固化土强度发展均不理想。增加固化剂掺量能有效降低有机质对固化效果的影响，综合经济性考虑建议选择15%掺量。在15%掺量下，除OPC固化土无法满足重金属元素As浸出浓度限值要求外，SAC、OG、MG固化土的各项重金属浸出浓度均可满足《地下水质量标准》（GB/T 14848―93）中IV类水质标准要求。在耐久性方面，OG固化土抗干湿循环及冻融循环均表现最优，SAC固化土抗干湿循环性能较差，但抗冻性能表现优于OPC固化土。以上试验结果初步验证了垃圾腐殖土固化体作为回填使用的可行性，为其资源化利用提供了理论及参数支持。

关键词：腐殖土固化/稳定化工程特性环境特性耐久性

吉林莫莫格国家级自然保护区河流湿地的鱼类栖息地修复效果评价

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湿地科学 2024年第1期22卷 1-15页

作者：杨富亿文波龙李晓宇刘宏远邹畅林中国科学院湿地生态与环境重点实验室中国科学院东北地理与农业生态研究所吉林长春130102 吉林莫莫格国家级自然保护区管理局吉林白城137300

鱼类是水禽栖息地及其迁徙停歇地中的重要食物基础。吉林莫莫格国家级自然保护区是白鹤(Grus leucogeranus)和东方白鹳(Ciconia boyciana)等珍稀濒危鸟类迁徙的重要停歇地。针对该保护区中的鱼类资源增殖能力下降、水禽栖息地及其迁徙... 详细信息

鱼类是水禽栖息地及其迁徙停歇地中的重要食物基础。吉林莫莫格国家级自然保护区是白鹤(Grus leucogeranus)和东方白鹳(Ciconia boyciana)等珍稀濒危鸟类迁徙的重要停歇地。针对该保护区中的鱼类资源增殖能力下降、水禽栖息地及其迁徙停歇地的适宜性水平降低的现状,2016年至2017年期间,采用湿地水文和基底修复的方法,对嫩江近岸浅水区和洪泛区中鱼类的自然栖息地进行了修复;鱼类栖息地修复前、后,分别于2015年9月和2017年11月至2021年9月期间,在鱼类栖息地,开展了鱼类样本采集和调查,研究了鱼类栖息地修复前、后鱼类群落的组成和结构特征,评价了鱼类栖息地的修复效果。研究结果表明,与鱼类自然栖息地相比,修复栖息地的鱼类物种数量明显增多,而经济鱼类的相对种群生物量和相对种群数量却分别减小了16.02%和39.98%,小型非经济鱼类的相对种群生物量和相对种群数量比自然栖息地分别增大了1.43倍和63.54%,鱼类现存资源量、平均年鱼类现存资源量和平均年鱼类分布密度大幅增加;修复栖息地鱼类群落的Simpson多样性指数和Pielou均匀度指数比自然栖息地分别减小了31.98%和34.42%。所采用的湿地水文和基底修复方法,提高了修复栖息地对鱼类的适宜性,促进了鱼类资源自然增殖和种群自我发展,实现了嫩江近岸浅水区和洪泛区作为水禽栖息地及其迁徙停歇地功能的可持续性,弥补了自然栖息地适宜性差、鱼类自然增殖能力低和种群发展不可持续的缺陷。该修复方法可以为松嫩平原湿地型自然保护区鱼类栖息地修复提供借鉴。

关键词：鱼类栖息地修复河流湿地吉林莫莫格国家级自然保护区

乙酸钾修饰界面用于高效稳定的钙钛矿太阳电池

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太阳能学报 2024年第4期45卷 51-58页

作者：户立文胡隆生杨亿凡李国龙宁夏大学材料与新能源学院银川750021 中国三峡新能源(集团)股份有限公司北京101100 石家庄铁道大学土木工程学院石家庄050043

使用乙酸钾(KAc)修饰电子传输层,正置结构的SnO_(2)/perovskite界面使用其具有的羧基和碱金属阳离子调节能级。研究发现,KAc薄膜的引入会对钙钛矿薄膜产生一定的表面陷阱钝化作用,表现出非辐射复合的减少以及体内和界面电荷复合的抑制... 详细信息

使用乙酸钾(KAc)修饰电子传输层,正置结构的SnO_(2)/perovskite界面使用其具有的羧基和碱金属阳离子调节能级。研究发现,KAc薄膜的引入会对钙钛矿薄膜产生一定的表面陷阱钝化作用,表现出非辐射复合的减少以及体内和界面电荷复合的抑制。此外,调节钙钛矿晶体的生长,产生晶粒尺寸从450 nm增至600 nm且无针孔的钙钛矿薄膜,缺陷密度显著降低。结果表明,通过使用KAc来修饰电子传输层,可明显减少SnO_(2)电子传输层的缺陷及能级差;优化后的太阳电池效率提高7.63%,量子效率(IPCE)从87.3%增大到90.1%。

关键词：钙钛矿太阳电池结晶度缺陷密度乙酸钾

复方扶芳藤合剂和复方扶芳藤胶囊剂生产后药渣中有效成分的含量测定

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广东药科大学学报 2021年第1期37卷 34-38页

作者：刘巧明奉建芳梁健钦林亿龙吴玉强广西中医药大学广西南宁530001 广西中医药大学制药厂广西南宁530023

目的测定复方扶芳藤合剂、复方扶芳藤胶囊生产后红参、人参和黄芪药渣中相应指标成分的质量分数。方法按《中国药典》采用HPLC法分别测定5批次红参药渣、5批次人参药渣中的人参皂苷(Re、Rg1和Rb1)质量分数,采用HPLC法与HPLC‐ELSD法分... 详细信息

目的测定复方扶芳藤合剂、复方扶芳藤胶囊生产后红参、人参和黄芪药渣中相应指标成分的质量分数。方法按《中国药典》采用HPLC法分别测定5批次红参药渣、5批次人参药渣中的人参皂苷(Re、Rg1和Rb1)质量分数,采用HPLC法与HPLC‐ELSD法分别测定10批次黄芪药渣中毛蕊异黄酮葡萄糖苷与黄芪甲苷的质量分数。结果红参药渣组的人参皂苷Rb1平均质量分数和人参皂苷Rg1+人参皂苷Re总量均显著高于人参药渣组(P0.05)。与《中国药典》规定的相应原药材含量限度相比,有4批次红参药渣高于《中国药典》规定的红参含量限度,人参药渣和黄芪药渣指标成分含量均低于《中国药典》规定的含量限度。结论复方扶芳藤合剂、复方扶芳藤胶囊生产后药渣中有效成分较高,具有进一步综合开发利用的价值;复方扶芳藤合剂、复方扶芳藤胶囊的提取工艺需进一步优化。

关键词：复方扶芳藤合剂药渣人参黄芪含量测定

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基于图论与换热器分离的引射式循环构建方法

工程热物理学报 2024年第7期45卷 1883-1889页

作者：崔梦迪王宝龙韦发林清华大学建筑技术科学系北京100084

构建高效制冷循环是发展高效制冷系统、实现制冷行业节能减排的核心内容。传统制冷循环构建往往基于专家经验,构建的制冷循环性能因人而异,且难以获取全局最优结构。基于图论和换热器分离的方法,本文提出了含引射器的制冷循环自动构建方... 详细信息

构建高效制冷循环是发展高效制冷系统、实现制冷行业节能减排的核心内容。传统制冷循环构建往往基于专家经验,构建的制冷循环性能因人而异,且难以获取全局最优结构。基于图论和换热器分离的方法,本文提出了含引射器的制冷循环自动构建方法,确定了引射器结构和引射式循环构型的数学化描述,建立了引射式循环的构建算法,并应用所提方法构建了适用于冷冻温区的引射式两相回热循环。结果表明:相比于经典的引射器回收膨胀功循环,能效比提升23%。

关键词：循环构建图论引射器制冷循环

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基于机器学习的氮掺杂石墨炔力学性能预测

Science China Materials 2024年第4期67卷 1129-1139页

作者：张存杨博林彭志龙陈少华 Department of Engineering Mechanics Shijiazhuang Tiedao UniversityShijiazhuang 050043China Hebei Key Laboratory of Intelligent Materials and Structures Mechanics Shijiazhuang Tiedao UniversityShijiazhuang 050043China Institute of Advanced Structure Technology Beijing Institute of TechnologyBeijing 100081China Beijing Key Laboratory of Lightweight Multi-functional Composite Materials and Structures Beijing Institute of TechnologyBejing 100081China Hebei Research Center of the Basic Discipline Engineering Mechanics Shijazhuang Tiedao UniversityShijiazhuang 050043China Provincial Collaborative Innovation Center of Mechanics of Intelligent Materials in Hebei Shijiazhuang Tiedao UniversityShijiazhuang 050043China

氮掺杂γ-石墨二炔(N-GDY)因其在能源、电子元器件和催化领域具有重要应用前景而备受关注.研究表明,N-GDY在不同的氮掺杂情况下会表现出迥异的物理化学性质.由于氮掺杂的多样性,N-GDY的理论及应用研究受到了极大的限制.鉴于此,本文采用... 详细信息

氮掺杂γ-石墨二炔(N-GDY)因其在能源、电子元器件和催化领域具有重要应用前景而备受关注.研究表明,N-GDY在不同的氮掺杂情况下会表现出迥异的物理化学性质.由于氮掺杂的多样性,N-GDY的理论及应用研究受到了极大的限制.鉴于此,本文采用鄂维南等人提出的DeepMD方法训练得到了具有第一性原理精度、适用于N-GDY的机器学习势.利用该机器学习势,系统研究了氮掺杂模式对N-GDY力学性能的影响.研究发现,氮原子掺杂会导致N-GDY的抗拉强度降低.在单个碳链上掺杂氮原子时,N-GDY的抗拉强度随着氮原子掺杂位点到苯环的距离变小而减弱.相邻碳链氮原子共掺杂能够使N-GDY表现出更强的各向异性力学特征.本文研究结果对N-GDY在能源存储和柔性设备等领域的潜在应用提供了理论支持,同时也表明了机器学习势在从大规模数据集中学习并预测碳纳米材料复杂力学性质方面的潜力,为纳米材料设计及工程应用具有重要指导作用.

关键词：机器学习力学性能预测氮掺杂碳纳米材料能源存储力学特征第一性原理电子元器件

高铁酸钾预氧化联用改性木质素混凝工艺的污泥脱水性能研究

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中国科学：技术科学 2024年第7期54卷 1368-1378页

作者：潘宇孙亿倍杨琥南京大学环境学院污染控制与资源化研究国家重点实验室南京210023

污水处理过程中产生大量亟需减量化处理的活性污泥,而污泥中胞外聚合物(EPS)是影响污泥脱水性能的关键因素.传统混凝预处理工艺难以有效地破坏EPS,释放结合水.本研究以南京市仙林某市政污水处理厂活性污泥为研究对象,先采用高铁酸钾(K_(... 详细信息

污水处理过程中产生大量亟需减量化处理的活性污泥,而污泥中胞外聚合物(EPS)是影响污泥脱水性能的关键因素.传统混凝预处理工艺难以有效地破坏EPS,释放结合水.本研究以南京市仙林某市政污水处理厂活性污泥为研究对象,先采用高铁酸钾(K_(2)FeO_(4))对污泥进行预氧化,再以一种阳离子改性木质素(LN-CD)为混凝剂对污泥进行混凝处理.系统考察了K_(2)FeO_(4)预氧化联用LN-CD混凝工艺对活性污泥的调理性能及其协同污泥脱水机制.研究结果表明,K_(2)FeO_(4)预氧化联用LN-CD混凝工艺具有良好的污泥调理效果,氧化剂投加量和混凝剂电荷密度(CD)是影响脱水性能的重要因素.经适量K_(2)FeO_(4)预氧化并联用CD最高的LN-CD1混凝处理,混凝剂用量最少而脱水效果最佳,且获得的污泥絮体尺寸最大结构也最为紧密.EPS不同形态中蛋白质(PN)二级结构分析结果表明,经预氧化-混凝工艺处理后PN结构从有序紧密转变为松散结构,有利于进一步脱水.这是由于经K_(2)FeO_(4)氧化作用,EPS结构被破坏,EPS中结合水得以释放,并且K_(2)FeO_(4)氧化后生成的三价铁还可起到一定协同混凝作用;而LN-CD通过电中和及黏结架桥作用有效抑制EPS,进一步聚集污泥颗粒实现有效脱水;此外,LN-CD还可利用其刚性结构特征起到骨料支撑作用,有利于改善泥饼可压缩性,协同促进污泥脱水.综上,K_(2)FeO_(4)预氧化联用LN-CD混凝工艺在污泥脱水工艺中具有良好的应用前景.

关键词：预氧化-混凝工艺高铁酸钾阳离子改性木质素混凝剂污泥脱水性能胞外聚合物蛋白质二级结构脱水机制