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等离子体氟改性TiO_(2)催化剂的制备及其光催化性能

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材料研究学报 2024年第2期38卷 141-150页

作者：周立臣中海石油(中国)有限公司湛江分公司湛江524000

以C_(2)H_(2)F_(4)为F源,用等离子体放电对TiO_(2)实现F改性制备TiO_(2)催化剂,并使用XRD、XPS、UV-vis、PL等手段表征其形貌和结构。以亚甲基蓝和油田废水作为污染物,研究外部环境对催化剂降解性能的影响和重复使用性能,并使用自由基... 详细信息

以C_(2)H_(2)F_(4)为F源,用等离子体放电对TiO_(2)实现F改性制备TiO_(2)催化剂,并使用XRD、XPS、UV-vis、PL等手段表征其形貌和结构。以亚甲基蓝和油田废水作为污染物,研究外部环境对催化剂降解性能的影响和重复使用性能,并使用自由基清除剂揭示其光催化机理。结果表明,催化剂添加量为8 g/L、pH值为6时,其对油田废水的降解效果最佳化学需氧量(COD)的去除率可达88%。同时,环境中的HCO_(3)^(-)、CO_(3)^(2-)、PO_(4)^(3-)、SiO_(3)2-能显著抑制光催化反应,而Cl^(-)的影响不大。羟基自由基(·OH)对光催化反应的影响更为关键。等离子体氟改性后,二氧化钛表面产生大量的≡Ti-F键和氧缺陷,实现了TiO_(2)的间隙F掺杂(Ti-O-F-Ti键),≡Ti-F和氧缺陷促进了光生电子-空穴向TiO_(2)表面转移。同时,间隙F掺杂在TiO_(2)价带上方产生杂质能级,使禁带宽度从2.98 eV收窄到2.82 eV,增强了这种催化剂在可见光区域的吸收,提高了其对油田废水的光催化降解效率。

关键词：无机非金属材料工业催化油田废水等离子体 TiO_(2)光催化

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电力设备状态大数据分析的研究和应用

高电压技术 2018年第4期44卷 1041-1050页

作者：江秀臣盛戈皞上海交通大学电气工程系

随着智能电网的发展和电网规模的迅速增长,及时、准确地掌握电力设备运行状态面临巨大的问题和挑战。近年来,电力信息化日臻完善,电力设备状态监测、生产管理、运行调度、环境气象等数据逐步实现集成共享,大数据技术为电力设备状态评估... 详细信息

随着智能电网的发展和电网规模的迅速增长,及时、准确地掌握电力设备运行状态面临巨大的问题和挑战。近年来,电力信息化日臻完善,电力设备状态监测、生产管理、运行调度、环境气象等数据逐步实现集成共享,大数据技术为电力设备状态评估和故障诊断提供了全新的解决思路和技术手段。结合大数据技术及数据挖掘分析方法在电力设备状态评估中应用的现状,说明了电力设备状态大数据分析的内涵、目的、数据特征和基本架构,阐述了电力设备状态大数据集成、转换、清洗、分布式存储和处理、高效挖掘以及数据驱动的设备状态分析模型等关键技术。通过分析电力设备状态评估的总体需求,总结和探讨了大数据技术在电力设备状态评价、异常检测、故障预测、智能诊断等典型业务场景中应用的方法和效果,提出了研究和应用中面临的主要问题,并对相关技术的发展趋势进行了展望。

关键词：大数据电力设备状态评估故障诊断状态监测数据挖掘异常检测故障预测

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短空气间隙流注放电的实验观测技术综述

电网技术 2022年第2期46卷 774-784页

作者：宋辉孟祥麟盛戈皞江秀臣上海交通大学电气工程系上海市闵行区200240

流注放电是气体间隙放电的重要阶段,流注放电的机理、仿真及实验研究是高压放电等离子体领域研究的重点之一,其中流注放电的实验研究是流注放电机理及仿真研究的基础。然而流注放电具有多时空尺度、多粒子碰撞、多物理场耦合等复杂特点... 详细信息

流注放电是气体间隙放电的重要阶段,流注放电的机理、仿真及实验研究是高压放电等离子体领域研究的重点之一,其中流注放电的实验研究是流注放电机理及仿真研究的基础。然而流注放电具有多时空尺度、多粒子碰撞、多物理场耦合等复杂特点,这对流注放电的实验观测提出了巨大的挑战。该文针对短空气间隙流注放电的实验观测,分别从短空气间隙流注放电实验设置和短空气间隙流注放电过程观测技术2个方面综述了国内外相关实验方法、平台及取得的研究进展。在此基础上,该文对目前短空气间隙流注放电研究所需要解决的关键问题和未来的发展趋势进行了探讨,认为未来短空气间隙流注放电实验研究进一步发展的关键在于建立更高精度与更高时空分辨率的多物理量同步观测系统,观测并分析单个流注发生发展的完整过程;探索新的实验手段和测量技术,获取电子平均能量等关键特征参数;深入研究数字图像处理技术,挖掘放电光学图像蕴含的更深层次的特征信息,进而完善对流注放电机理的研究。

关键词：气体放电短空气间隙流注同步观测技术

陕北风沙滩地典型地段土壤—地下水复合污染特征及潜在风险预测

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陕北风沙滩地典型地段土壤—地下水复合污染特征及潜在风险预测

作者：谢臣臣长安大学

学位级别：硕士

土壤和地下水环境质量是人们赖以生存和发展的重要保障,随着工农业生产规模扩大,重金属和有机物污染日趋严重。陕北风沙滩地工业园区分布广泛,污染物种类复杂,但因包气带防污性能差且生态系统脆弱,成为环境生态风险的重点防范区。本文... 详细信息

土壤和地下水环境质量是人们赖以生存和发展的重要保障,随着工农业生产规模扩大,重金属和有机物污染日趋严重。陕北风沙滩地工业园区分布广泛,污染物种类复杂,但因包气带防污性能差且生态系统脆弱,成为环境生态风险的重点防范区。本文以陕西省重点研发项目(2021ZDLSF05-05)为依托,以风沙滩地典型地段为研究区域。通过野外调查、采样检测、室内实验和数值模拟等手段,识别典型重金属和多环芳烃在风积沙中的污染特性,开展单一体系和复合体系中污染物的环境行为特征研究,运用HYDRUS-2D软件构建包气带水分和溶质运移耦合模型,预测不同情景下典型污染物迁移对土壤和地下水的潜在污染风险,并提出相应管控措施,为生态脆弱区土壤和地下水污染防控提供科学支撑。主要结论如下:(1)分析评价了研究区土壤环境质量现状及潜在生态风险,并确定了高污染风险因子。研究区土壤中Cd、Cr、Cu、Zn、Mn、Pb和As平均含量均未超过现行土壤质量标准,但Cd、Cu和Zn平均含量分别超出陕西省土壤背景值2.55、4.44和3.73倍。表层土壤中重金属污染级别达到重度污染级,且处于中等生态风险水平,其中Cd污染占比最高。USEPA优先控制的16种PAHs低于未污染级别(200μg/kg)且未构成潜在生态风险;其中单体Phe平均含量(38.16μg/kg)明显高于其他单体,检出率高达83.33%。受土壤中重金属和多环芳烃污染影响,研究区表层土壤中微生物优势菌属以节杆菌属(Arthrobacter)和鞘氨醇单胞菌属(Sphingomonas)为主,具备高效降解有机污染物和吸附重金属的能力。(2)研究区地表水和地下水水质整体较好,未构成潜在生态风险。地表水中各水质指标均符合现行地表水Ⅲ类标准,水质较好;地下水仅氨氮和亚硝态氮平均浓度超过现行地下水Ⅲ类标准2.6倍和1.6倍,这与当地氮肥施用量占比高有关。水体中重金属和多环芳烃均未构成潜在生态风险。(3)阐明了风积沙中Cd、Phe及Cd-Phe复合吸附特征,揭示了Cd-Phe复合时Cd促进Phe吸附、Phe抑制Cd吸附的规律。风积沙中微生物对Phe的自然降解效果很低,土壤自身吸附比重大。土柱淋滤实验中Cd、Phe初始穿透时间和穿透过程相对较快,这主要与土壤的吸附能力和其自身的弥散性有关。研究发现,Cd-Phe复合时,Cd对Phe表现为促进吸附,Phe对Cd则表现为抑制吸附。(4)构建了包气带水分与溶质运移耦合模型,预测了3种情景下(园区当前污水处理规模、园区规模扩建和污水泄露)Cd、Phe对土壤和地下水环境的潜在污染风险。在当前污水处理规模下,30年内Cd和Phe最大迁移范围分别低于1 m和3 m,在土壤表层不断累积,对地下水未造成污染风险。园区规模扩建后,污染物排放负荷量增加,Cd和Phe在垂向、横向上迁移范围分别扩大了1.3倍、1.3倍和1.5倍、1.7倍,导致土壤和地下水污染风险程度变高。污水泄露时,Cd、Phe分别在第1500天和第1000天穿透包气带,到达潜水面时Cd浓度超出地下水Ⅲ类标准30倍,Phe浓度接近风险设定值(0.01 mg/L),对土壤和地下水环境污染风险较高。(5)评价了研究区3种情景模式中Cd和Phe对土壤和地下水的潜在污染风险,并提出了“源头调控、分级防控、预警响应”风险管控措施,为构建风沙滩地生态脆弱区良好生态格局提供科学支撑。

关键词：风积沙复合污染 HYDRUS-2D模型风险管控陕北风沙滩区

基于深度学习的页岩储层总有机碳含量预测方法

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科学技术与工程 2023年第2期23卷 494-501页

作者：毕臣臣中石化石油物探技术研究院有限公司南京211103

页岩储层总有机碳(total organic carbon,TOC)含量的地震预测普遍采用密度回归拟合法,仅考虑了单因素的线性关系,预测结果误差较大。针对常规方法的不足,提出了基于深度学习的TOC含量预测方法。首先,从测井资料中优选出与TOC含量曲线相... 详细信息

页岩储层总有机碳(total organic carbon,TOC)含量的地震预测普遍采用密度回归拟合法,仅考虑了单因素的线性关系,预测结果误差较大。针对常规方法的不足,提出了基于深度学习的TOC含量预测方法。首先,从测井资料中优选出与TOC含量曲线相关度相对较高的多个弹性参数曲线作为样本集输入数据,TOC含量曲线作为样本集输出数据,构建针对TOC含量预测的深度前馈神经网络模型;然后,调试网络模型结构,并利用共轭梯度法进行网络参数寻优;最后,将叠前振幅随偏移距变化(amplitude versus offset,AVO)反演得到的弹性参数数据体输入深度前馈神经网络模型,预测得到最终的TOC含量数据体。通过四川盆地页岩储层实际测井、地震资料的应用,对比了该方法相对于常规回归拟合法的优越性,验证了方法的实用性和可行性,为页岩储层TOC含量预测提供了新思路。

关键词：深度学习页岩储层 TOC含量深度前馈神经网络

油浸式电力变压器匝间故障早期的电热特性研究

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中国电机工程学报 2023年第15期43卷 6124-6135页

作者：张立静盛戈皞倪子瞻江秀臣上海交通大学电气工程系上海市闵行区200240

油浸式电力变压器匝间绝缘的老化和劣化会造成匝间绝缘电阻减小,从而引起故障线圈上电流和产生热量增加。因此,研究变压器匝间故障早期的电热特性具有重要意义。该文分析匝间故障电阻对变压器等效电路和绕组损耗的影响,提出基于电磁、... 详细信息

油浸式电力变压器匝间绝缘的老化和劣化会造成匝间绝缘电阻减小,从而引起故障线圈上电流和产生热量增加。因此,研究变压器匝间故障早期的电热特性具有重要意义。该文分析匝间故障电阻对变压器等效电路和绕组损耗的影响,提出基于电磁、热–流体场耦合的变压器匝间故障模型。基于数字孪生(digital twin,DT)的理念,建立变压器的高保真仿真模型,通过传递变压器实体的结构、尺寸、材料参数等,实现对绕组电流和不同部件温度的准确模拟。采用此高保真仿真模型,研究高压绕组发生1%匝间故障的电热特性,结果表明低压绕组电流幅值仅增加2%,而顶层油温升高了9.4℃(25.7%),油箱外壳整体温度升高了10℃。在匝间故障早期阶段,顶层油温和油箱外壳温度的变化较绕组电流更为显著,因此,顶层油温、油箱外壳温度和绕组电流等电热特性参量可用于辨识早期故障。

关键词：油浸式电力变压器匝间故障早期故障电热特性多物理场仿真数字孪生

低聚半乳糖促进植物乳植杆菌发挥益生功效的机制研究

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低聚半乳糖促进植物乳植杆菌发挥益生功效的机制研究

作者：马臣臣海南大学

学位级别：硕士

肠道微生物组正以“四两拨千斤”之势影响宿主行为和健康。益生菌处于与肠道微生物接触的“正面战场”,因此研究益生菌与肠道微生物的互作尤为重要。然而,益生菌与肠道共生微生物对有限的营养物质和生态位竞争尤为激烈,在肠道选择压力下... 详细信息

肠道微生物组正以“四两拨千斤”之势影响宿主行为和健康。益生菌处于与肠道微生物接触的“正面战场”,因此研究益生菌与肠道微生物的互作尤为重要。然而,益生菌与肠道共生微生物对有限的营养物质和生态位竞争尤为激烈,在肠道选择压力下,两者均会不同程度的出现达尔文突变（又称为积极选择、适应性突变）以适应肠道新环境。为更好调控益生菌在宿主肠道中定殖,逐渐形成了以益生元为辅佐手段的营养支持,且被认为更有利于宿主健康。然而,益生元并非益生菌的专一养料,益生元在体内和益生菌的协同过程研究十分匮乏。面对上述现状:首先需要充分论证益生元促进益生菌在宿主肠道定殖的真实性;其次,需要阐述益生元补充促进益生菌发挥益生功效的有效性和潜在的作用机制。因此,为解答上述科学问题:本研究拟从肠道生态和进化两个角度,以候选益生植物乳植杆菌HNU082（HNU082）为研究对象,利用宏基因组测序技术,借助体外最适益生元筛选、体内遗传变异方法建立和体内动物实验研究益生元促进益生菌发挥益生功效的作用机制。首先,根据HNU082基因组注释其碳水化合物活性酶组成及低聚糖利用基因,据此确立了包括低聚半乳糖在内的多种低聚糖为候选搭配益生元。通过体外液体培养、生长曲线、活菌计数和代时确定低聚半乳糖为HNU082的最适益生元,进而将HNU082和低聚半乳糖搭配成互补性合生元。紧接着,建立了宿主肠道微生物遗传变异注释分析流程。最后,在体内实验中,通过基因组比对,确定了宿主肠道HNU082的丰度与低聚半乳糖的补充具有明显的依存关系。益生菌组和益生菌搭配连续低聚半乳糖补充组之间的差异性单核苷酸变异与菌株的定殖黏附能力相关,证实了低聚半乳糖的补充改变了菌株的适应性进化策略,以更少的基因组突变完成最大化定殖。其次,发现益生菌和连续低聚半乳糖补充组将最小限度的改变肠道菌群结构;且益生菌组中HNU082与拟杆菌属物种之间的负相关在连续低聚半乳糖补充组中转为正相关,可见低聚半乳糖的补充,改变了益生菌与肠道共生微生物的生态关系,并提高了与低聚半乳糖分解利用相关的整体功能。研究最后揭示了在益生菌消费期间,低聚半乳糖补充与否并不影响本地肠道微生物群（主要是拟杆菌）遗传多样性的整体变化,真正的核心影响因素仍是外源益生菌。综上:本研究证实低聚半乳糖协助植物乳植杆菌以最少的适应性突变实现最大化的稳定定殖;以最小化撼动肠道菌群组成为基础,改变肠道生态网络,协调竞争性共生微生物（拟杆菌）转为合作分解利用碳源,并以不增加肠道选择压力为前提,保持拟杆菌适应性进化速率。

关键词：植物乳植杆菌HNU082 低聚半乳糖互补性合生元宏基因组学定殖生态与进化单核苷酸变异

基于NSST-SR的GIL局部放电光电图谱融合算法

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高电压技术 2023年第11期49卷 4808-4815页

作者：梁言李泽刘伟王辉江秀臣上海交通大学电气工程系上海200240 国网安徽省电力有限公司电力科学研究院六氟化硫气体特性分析与净化处理技术国网公司重点实验室合肥230022

为解决气体绝缘输电线路局部放电光电联合检测过程中因信号缺失对模式识别造成干扰的问题,提出一种基于非下采样剪切波变换(non-subsampled shearlet transform,NSST)和稀疏表示(sparse representation,SR)的光电图谱融合算法,将光学局... 详细信息

为解决气体绝缘输电线路局部放电光电联合检测过程中因信号缺失对模式识别造成干扰的问题,提出一种基于非下采样剪切波变换(non-subsampled shearlet transform,NSST)和稀疏表示(sparse representation,SR)的光电图谱融合算法,将光学局放相位分布(phase-resolved partial discharge,PRPD)图谱和特高频局部放电PRPD图谱通过NSST分解为低频和高频子带图,基于最大绝对值和SR进行子带图融合,然后经过NSST逆变换得到融合图谱。最后,提取图谱特征并降维,代入K近邻、支持向量机、朴素贝叶斯和决策树分类器进行模式识别,并与其他融合算法效果进行对比。实验结果表明:不论样本总体数量大小、样本训练集与测试集相对数量比例大小,该文提出的算法均能较完整地融合两种源图谱的信息,局放模式识别准确率高于单一NSST算法或SR算法。在小样本(150)情况下,准确率可达89.2%,样本足够大时,准确率最高可达98.5%;当训练集样本数小于测试集样本数时,准确率依旧在70.0%以上,最高达88.0%。该文提出的融合算法可为提高气体绝缘输电线路局放模式识别准确率提供参考。

关键词：局部放电图谱融合 NSST SR 模式识别

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基于数据驱动的铁路继电器运行状态识别研究

基于数据驱动的铁路继电器运行状态识别研究

作者：马臣臣沈阳工业大学

学位级别：硕士

随着列车运行控制系统智能化的发展,对其电力系统的开关电器设备提出了更高的质量要求。铁路继电器是列车电力控制系统中重要元器件之一,其运行可靠性是列车安全运行的重要保障。铁路继电器从正常状态退化到失效状态,是一个长期过程,深... 详细信息

随着列车运行控制系统智能化的发展,对其电力系统的开关电器设备提出了更高的质量要求。铁路继电器是列车电力控制系统中重要元器件之一,其运行可靠性是列车安全运行的重要保障。铁路继电器从正常状态退化到失效状态,是一个长期过程,深入探析其退化过程中具体的运行状态变化,建立有效的运行状态识别模型,能够及时发现继电器性能退化程度,预防列车系统发生故障。本文基于数据驱动的方式对铁路继电器运行状态识别进行了研究,通过继电器电寿命试验,提取了相关性能退化参数。在采用相关性分析和重要度分析进行特征选择的基础上进行了触头退化序列表征,并建立了粒子群极限学习机识别模型对继电器不同的运行状态进行识别。首先,基于铁路继电器触头系统的基本构造及通断过程分析了其失效机理。之后按照试验要求,搭建继电器电寿命试验平台,以3RH211-2KF40型继电器作为试验对象,以Labview为上位机实现对继电器通断过程的有效控制和在线监测,并基于采集到的运行数据计算出能够表征继电器触头性能退化信息的八种特征参数。其次,为了提高运行状态识别模型的识别准确率,对提取到的八种参数进行特征选择处理。由于提取到的退化特征较多且具备非线性的特点,通过将相关性分析和重要度分析相结合来获得最优特征子集,并在此基础上,将最优特征集结合马氏距离表征继电器触头退化度序列,根据其退化趋势划分触头退化区间,分析其不同区间内和转折处的标准差验证其划分合理性为后续状态识别奠定基础。最后,研究了基于PSO-ELM识别模型的铁路继电器运行状态识别方法。通过对比不同输入特征用于同一识别模型和同一输入特征用于不同识别模型这两种情况下的识别正确率。结果表明,在铁路继电器运行状态识别研究中,采用最优特征集用于PSO-ELM分类器模型时能够有更有效的识别继电器不同运行状态。

关键词：铁路继电器特征选择相关系数马氏距离 PSO-ELM模型