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基于数字孪生的微耕机耕作过程监控系统的研究

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基于数字孪生的微耕机耕作过程监控系统的研究

作者：熊祥盛江西农业大学

学位级别：硕士

传统微型旋耕机耕作过程依赖于农机操作手主观化、经验化的操作,耕作效果的好坏取决于农机操作手自身水平的高低。同时传统微型旋耕机耕作过程通常无法实现最佳的耕作效果,其根本的原因在于农机操作手无法详细、准确的获取微型旋耕机耕... 详细信息

传统微型旋耕机耕作过程依赖于农机操作手主观化、经验化的操作,耕作效果的好坏取决于农机操作手自身水平的高低。同时传统微型旋耕机耕作过程通常无法实现最佳的耕作效果,其根本的原因在于农机操作手无法详细、准确的获取微型旋耕机耕作过程中耕作要素的动态变化,无法对耕作效果进行准确的判断,面对不同的耕作环境无法及时、有效的给出正确的耕作策略。随着新一代信息技术与农业生产领域的深度融合与创新发展,农业生产技术水平突飞猛进,以智慧农业为发展趋势的农业数字革命已经展开。数字孪生作为一种充分利用模型、数据、智能并集成多学科的技术,可以在实体对象全生命周期过程中,发挥连接物理世界和信息世界的桥梁与纽带作用,全面系统的统一物理世界与信息世界的“连接-感知-决策-控制”过程,提供更加实时、高效、智能的服务。为此,本文从数字孪生理论与相关技术出发,结合微型旋耕机的耕作特点,成功实现了基于数字孪生的微型旋耕机耕作过程监控系统的构建。本文的主要工作如下:(1)对数字孪生的定义、内涵、现有的模型架构进行研究分析。对微型旋耕机的耕作效果进行了详细分析,并对微型旋耕机耕作过程的主要任务即土壤切削运动进行了分析,进而得出了影响耕作效果的相关因素。综合数字孪生五维模型与微型旋耕机耕作效果,提出了基于数字孪生的微型旋耕机耕作过程监控系统架构,分析了该系统的主要功能,并对实现该系统的关键技术进行了研究。(2)围绕数字孪生微型旋耕机耕作过程监控系统的虚实结合功能,实现了物理世界与虚拟世界的通信。首先针对不同类型的影响因素进行详细分析,分别采用了不同类型的传感器进行数据采集,并详细阐述了数据采集过程。然后通过分析现有信息通信方法,提出了利用Zig Bee构建无线传感器网络实现对传感器数据汇聚与传输的方法,并借助智能网关实现了无线传感器局域网与互联网间的通信。(3)研究了微型旋耕机耕作效果预测方法,提出了运用多元二次回归分析法构建微型旋耕机耕作效果决策模型的方法。为实现耕作效果决策模型的构建,搭建了微型旋耕机耕作试验台,以土壤质量含水量、土壤坚实度、前进速度、旋耕刀转速、耕深与旋耕刀回转半径为影响因素,切削扭矩、碎土率与土壤支持力三个耕作效果为指标,构建了切削扭矩、碎土率与土壤支持力的多元二次回归模型。随后构建出决策模型并进行了实验验证。实验结果表明:在满足耕作效率的情况下,模型对切削扭矩的平均相对误差为2.87%;对土壤支持力的平均相对误差为7.84%;对碎土率的平均相对误差为1.52%。该结果说明微型旋耕机耕作效果决策模型具有一定准确性和可行性。(4)设计了数字孪生微型旋耕机耕作过程可视化系统以实现实际耕作与虚拟耕作的交互融合。分析了该系统应具备的相关功能,并以C/S架构设计了可视化系统的架构,并阐述了系统的通信流程。随后借助Unity3D平台搭建了虚拟耕作场景并详细描述了搭建过程。最后借助Unity3D平台在虚拟耕作场景的基础上集成了相应的UI组件,利用UI组件实现了从耕作效果、状态监控、状态预警三个功能模块全面、系统的对微型旋耕机耕作过程进行监控。

关键词：数字孪生微型旋耕机数据采集与传输耕作效果决策模型数据可视化

新赛道新商机新希望——变化中的MLCC解读(十一)

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丝网印刷 2024年第14期 20-26页

作者：熊祥玉闵慧华不详

介绍了D型网版印刷机、G型自动锡膏(网版)印刷机、K型全自动视觉网版印刷机等三款新型网印机设备的优势、特点、功能,中国制造已经完成了在智能化网印机的发展上高速迈进。

关键词：网印机智能化中国智造

二维范德瓦耳斯异质结Cs_(3)X_(2)I_(9)/InSe(X=Bi,Sb)的光电性能

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物理学报 2024年第13期73卷 229-237页

作者：熊祥杰钟防张资文陈芳罗婧澜赵宇清朱慧平蒋绍龙湖南科技大学物理与电子科学学院智能传感器与新型传感器材料湖南省重点实验室湘潭411201 格拉斯哥大学亚当史密斯学院格拉斯哥G128QQ 中国科学院微电子研究所硅器件技术重点实验室北京100029 粤港澳大湾区(广东)量子科学中心深圳518045

设计二维半导体范德瓦耳斯异质结是一种实现多功能微电子器件的有效策略.本文构筑了二维钙钛矿Cs_(3)X_(2)I_(9)(X=Bi,Sb)和铟锡InSe的范德瓦耳斯异质结Cs_(3)X_(2)I_(9)/InSe.基于密度泛函理论的第一性原理方法,计算了其几何、电子结... 详细信息

设计二维半导体范德瓦耳斯异质结是一种实现多功能微电子器件的有效策略.本文构筑了二维钙钛矿Cs_(3)X_(2)I_(9)(X=Bi,Sb)和铟锡InSe的范德瓦耳斯异质结Cs_(3)X_(2)I_(9)/InSe.基于密度泛函理论的第一性原理方法,计算了其几何、电子结构、光学性质.研究表明,二维Cs3Bi2I9/InSe和Cs3Sb2I9/InSe异质结为II型能带排列,且带隙分别为1.61 eV和1.19 eV,可见光和紫外光范围内具有较高的吸收系数.基于形变势理论和类氢原子模型的计算,二维Cs_(3)X_(2)I_(9)/InSe异质结显示了较高的电子迁移速率和激子结合能.基于Ⅱ型排列的能带结构和肖克利-奎伊瑟极限(Shockley-Queisser limit),对比研究了光电转换效率.此外,进一步探究了双轴应变对二维异质结Cs_(3)X_(2)I_(9)/InSe光电特性的调控及其规律.上述研究为未来设计高效的二维范德瓦耳斯光电子器件提供了理论依据.

关键词：二维异质结光电转换效率第一性原理计算应变工程

新赛道新商机新希望——变化中的MLCC解读(十二)

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丝网印刷 2024年第2期 19-25页

作者：熊祥玉闵慧华不详

工业4.0要求传统工厂向智能化工厂升级换代,智能化、智慧化的网版印刷无人工厂已然在MLCC制造领域完成了超微细网版印刷作业,不断追求卓越是网版印刷历经2 000多年发展仍然立存于世的核心竞争力。

关键词：智慧工厂网版印刷技术 MLCC制造

二维范德华异质结CsXI/InSe(X=Bi、Sb)光电性能的第一性原理研究

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物理学报 2024年

作者：熊祥杰钟防张资文陈芳罗婧澜赵宇清朱慧平蒋绍龙中国科学院微电子研究所硅器件中心重点实验室格拉斯哥大学亚当史密斯学院湖南科技大学物理与电子科学学院智能传感器与新型传感器材料湖南省重点实验室粤港澳大湾区(广东)量子科学中心

设计二维半导体范德华异质结是一种实现多功能微电子器件的有效策略。本文中，构筑了二维钙钛矿Cs3X2I9(X=Bi、Sb)和铟锡InSe的范德华异质结Cs3X2I9/InSe。基于密度泛函理论的第一性原理方法，计算了其几何、电子结构、光学性质。研究... 详细信息

设计二维半导体范德华异质结是一种实现多功能微电子器件的有效策略。本文中，构筑了二维钙钛矿Cs3X2I9(X=Bi、Sb)和铟锡InSe的范德华异质结Cs3X2I9/InSe。基于密度泛函理论的第一性原理方法，计算了其几何、电子结构、光学性质。研究表明，二维Cs3Bi2I9/InSe和Cs3Sb2I9/InSe异质结为II型能带排列，且带隙分别为1.61eV和1.19eV，可见光和紫外光范围内具有较高的吸收系数。基于形变势理论和类氢原子模型的计算，二维Cs3X2I9/InSe异质结显示了较高的激子结合能和电子迁移速率。基于II型排列的能带结构和肖克利-奎伊瑟极限(Shockley–Queisser limit)，对比研究了光电转换效率。此外，进一步探究了双轴应变对二维Cs3X2I9/InSe异质结的光电特性的调控和规律。上述研究为未来设计高效的二维范德华光电子器件提供了理论依据。

关键词：二维异质结光电转换效率第一性原理计算应变工程

新赛道新商机新希望--变化中的网版与新赛道网版(九)

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丝网印刷 2024年第13期 19-28页

作者：熊祥玉杨虎祥不详

电铸网版有利于焊膏在印刷时顺利通过。便携电子产品、汽车电子、户外大型平板显示等的大量应用需求使Mini LED持续走红,电铸模版在有海量微小开孔的Mini LED模组生产中表现出优秀的能力。

关键词：电铸网版 LED模组传统印刷

新赛道新商机新希望——变化中的网版与新赛道网版(五)

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丝网印刷 2024年第9期 27-33页

作者：熊祥玉杨虎祥不详

介绍了网版的绷网、张力、感光材料等质量要求,对丝网感光材料性能进行了对比和分析。

关键词：网版感光材料网版印刷

新赛道新商机新希望——变化中的网版与新赛道网版(十一)

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丝网印刷 2024年第15期 18-24页

作者：熊祥玉杨虎祥不详

现代的电子元器件组装技术,随着电子元器件的小型化、微型化,以及器件间距、开孔尺寸越来越小,模版厚度越来越薄。为了增加焊锡膏释放率,一般采用电铸钢版或加纳米涂层的激光钢版,同时还要选择印刷精度较高、全自动化智能化的锡膏印刷机... 详细信息

现代的电子元器件组装技术,随着电子元器件的小型化、微型化,以及器件间距、开孔尺寸越来越小,模版厚度越来越薄。为了增加焊锡膏释放率,一般采用电铸钢版或加纳米涂层的激光钢版,同时还要选择印刷精度较高、全自动化智能化的锡膏印刷机(网版印刷机)。

关键词：电子元器件钢版锡膏网印机

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改良内上蒂倒T形切口乳房缩小上提术

中华整形外科杂志 2024年第5期40卷 491-498页

作者：杨开王先成孙杨熊祥孟宪熙李文波易忠杰赵弘历乔治华中南大学湘雅二医院整形美容(烧伤)外科长沙410011

目的探讨改良内上蒂倒T形切口乳房缩小上提术的临床效果。方法回顾性分析2021年3月至2023年3月于中南大学湘雅二医院整形美容(烧伤)外科,采用改良内上蒂倒T形切口完成的乳房缩小上提术患者的临床资料。术前使用手持多普勒超声血流探测... 详细信息

目的探讨改良内上蒂倒T形切口乳房缩小上提术的临床效果。方法回顾性分析2021年3月至2023年3月于中南大学湘雅二医院整形美容(烧伤)外科,采用改良内上蒂倒T形切口完成的乳房缩小上提术患者的临床资料。术前使用手持多普勒超声血流探测仪探查并标记胸廓内动脉第2~4穿支血管的穿出点,根据穿支位置设计含至少2条穿支的内上蒂,蒂部宽度为6 cm左右;术中将蒂部向外上方旋转,将乳头乳晕复合体(NAC)向上移位,塑造较饱满的乳房上极,下皱襞处切除多余皮肤形成倒T形切口。术后对NAC血运情况、乳房形态及并发症发生情况进行观察和随访。应用Canfield Mirror 7.1.1软件通过侧位照片测量术前和术后6个月左、右侧乳房形态数据,包括乳房总面积、乳房最大突出度、乳房上极突出度、乳房下极高度、乳头提升高度5个指标;采用BREAST-Q量表调查患者术前和术后6~12个月乳房满意度、社会心理健康度、性健康度及身体健康度,每个维度总分均为0~100分,分数越高满意度和健康度越高。应用SPSS 28.0软件对数据进行分析,正态分布计量资料以±s表示,术前和术后乳房形态数据(前4个指标)、BREAST-Q量表评分比较采用配对t检验,P0.05);术后左、右侧乳头提升高度分别为(6.30±1.84)、(6.52±1.66)cm。术前和术后BREAST-Q量表调查均完成的患者有44例,评分结果显示:与术前相比,术后乳房满意度[(50.30±10.30)分vs.(83.20±6.02)分]明显提高(t=5.17,P=0.008),社会心理健康度[(56.20±17.20)分vs.(89.70±2.70)分]也明显提高(t=5.09,P=0.010),但性健康度和身体健康度评分术前、后差异均无统计学意义(P均>0.05)。结论术前使用手持多普勒血流探测仪明确穿支位置,据此设计改良内上蒂倒T形切口行乳房缩小上提术,既能保障NAC血运,避免因血管变异而发生缺血坏死,同时又可以最大程度减少蒂部宽度,增加蒂部旋转的灵活性,获得较佳的乳房塑形效果。

关键词：乳房成形术超声检查,多普勒,脉冲胸廓内动脉穿支皮瓣内上蒂法乳房缩小成形术