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优化算法在污水处理中的应用进展

工业水处理 2025年

作者：刘良才毛文煜郑逸洁戴泽军胡启星胡智泉陈鹏郑军刘李侃湖北中烟工业有限责任公司湖北新业烟草薄片开发有限公司重组烟叶应用技术研究湖北省重点实验室华中科技大学环境科学与工程学院

现有的污水处理工艺系统存在自动化水平低、运行成本高和出水不稳定等问题。优化算法在水处理过程中的应用提高了处理效率和自动化控制水平，但仍面临数据处理复杂、算法效率不足等问题。介绍了几种主要的优化算法类型和特性，包括遗传... 详细信息

现有的污水处理工艺系统存在自动化水平低、运行成本高和出水不稳定等问题。优化算法在水处理过程中的应用提高了处理效率和自动化控制水平，但仍面临数据处理复杂、算法效率不足等问题。介绍了几种主要的优化算法类型和特性，包括遗传算法（GA）、粒子群优化算法（PSO）、随机森林（RF）、人工神经网络（ANN）、模糊逻辑控制（FLC）和混合优化算法。综述了各类优化算法的优缺点及适用范围，并讨论了它们在水质监测、控制优化和参数预测等不同水处理环节中的应用效果。表明了优化算法的应用可提升污水处理的自动化控制水平、出水质量，降低运营成本，优化操作参数的预测与调节，并减少温室气体排放。此外，还探讨了优化算法在实际工程应用中的挑战，指出算法优化和系统集成技术仍存在局限，并为优化算法在水处理领域的深入研究与应用指明了发展方向。

关键词：污水处理优化算法机器学习模型预测神经网络

基于正系统分析的不确定非线性系统性能驱动控制方法

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中高层大气环境变异及天气气候致灾效应——重大项目简介及最新进展

自动化学报 2025年第1期51卷 133-143页

作者：郭宗易韩永麟郭建国胡冠杰西北工业大学精确制导与控制研究所西安 710072

针对一类不确定非线性系统, 提出一种保证系统状态满足预设边界性能函数的新型性能驱动控制(Performance-driven control, PDC)方法. 不同于传统预设性能控制(Prescribed performance control, PPC) 方法中对误差与边界性能函数的比值... 详细信息

针对一类不确定非线性系统, 提出一种保证系统状态满足预设边界性能函数的新型性能驱动控制(Performance-driven control, PDC)方法. 不同于传统预设性能控制(Prescribed performance control, PPC) 方法中对误差与边界性能函数的比值进行非线性变换的思路, 本文基于保证状态量与上下边界的两个误差量均始终非负这一思想, 引入基于Metzler矩阵的正系统分析理论, 并结合切换控制技术, 以最终保证系统状态始终在预设性能函数之内. 系统的稳定性取决于边界性能函数的选取, 而不改变控制器的形式. 给出针对一类不确定非线性系统的控制设计、稳定性分析和方法讨论, 数值仿真例子验证了所提出方法的有效性.

关键词：不确定非线性系统预设性能性能驱动控制稳定性 Metzler矩阵

来源：博看期刊评论

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大气科学学报 2025年

作者：田文寿卞建春陆高鹏肖子牛尹志聪黄金龙胡定珠周放张重阳宋晓蕾兰州大学大气科学学院中国科学院气物理研究所中层大气和全球环境探测重点实验室中国科学技术大学地球和空间科学学院中国科学院大气物理研究所大气科学和地球流体力学数值模拟国家重点实验室南京信息工程大学大气科学学院

中高层大气因其对天气气候的显著影响而被列为世界天气气候研究计划前沿科学研究领域。同时，作为航空到航天的过渡空间，中高层大气被视为国防安全的“高边疆”。然而，由于观测数据不足以及缺乏完备的中高层大气模式，我国对中高层大... 详细信息

中高层大气因其对天气气候的显著影响而被列为世界天气气候研究计划前沿科学研究领域。同时，作为航空到航天的过渡空间，中高层大气被视为国防安全的“高边疆”。然而，由于观测数据不足以及缺乏完备的中高层大气模式，我国对中高层大气环境变异及其天气气候致灾效应的认识还很薄弱。为了加深我们对中高层大气的认识，国家自然科学基金委资助了重大研究项目“中高层大气环境变异及天气气候致灾效应”，该项目旨在：1）发展中高层大气成分观测的新技术和方法，开展“天空地”一体化多要素协同观测，获取中高层大气的多时空尺度观测资料；2）研究跨大气层相互作用和多源扰动对中高层大气的影响，量化外部强迫因子和内部变率对中高层大气变异的影响及贡献；3）完善模式的中高层大气物理化学过程，建立中高层大气资料同化系统；4）揭示中高层大气环境变异对东亚极端天气气候的影响和机制，评估其致灾效应和风险。该项研究将为防灾减灾、气候变化应对以及国防安全保障提供重要的科技支撑和决策依据。本文简要介绍了该项目的研究背景、内容和关键科学问题及最新研究进展。

关键词：中高层大气协同观测数据同化化学-辐射-动力反馈地球系统模式极端天气气候事件

CAD-Net：一种基于U型网络的胰腺分割方法

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智能计算机与应用 2025年

作者：胡旷怡辛国江梁昊刘翼奇吴莹洁湖南中医药大学信息科学与工程学院湖南中医药大学中医诊断研究所

胰腺分割在医学图像分析中是一项极具挑战的任务，主要由于胰腺形态复杂、大小差异显著，以及其与周围组织的灰度相似性，导致分割精度较低。为解决这一问题，本文提出了一种U型网络模型——CAD-Net，CAD-Net将ConvNeXt作为编码器骨干... 详细信息

胰腺分割在医学图像分析中是一项极具挑战的任务，主要由于胰腺形态复杂、大小差异显著，以及其与周围组织的灰度相似性，导致分割精度较低。为解决这一问题，本文提出了一种U型网络模型——CAD-Net，CAD-Net将ConvNeXt作为编码器骨干网络，并融合注意力机制和动态蛇形卷积。ConvNeXt的多尺度特征提取能力使模型能够更好地捕捉胰腺的复杂结构。利用注意力机制动态调整特征图的权重，进一步增强了对胰腺特征的提取，同时有效抑制背景噪声。采用动态蛇形卷积动态调整卷积核，提高了分割边缘的精度，精准捕捉胰腺的复杂边界。在NIH数据集上进行实验分析：Dice值达到82.87%，IoU值达到70.76%。实验结果表明，该方法在NIH数据集上显著提升了胰腺分割的准确性和鲁棒性，证明了其在胰腺图像分割中的有效性。

关键词：胰腺分割 CAD-Net ConvNeXt 注意力机制动态蛇形卷积

杏树间作下密度与钾肥对花生光合生理特性及产量的影响

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山东农业科学 2025年

作者：黄小双胡西旦·买买提热西旦·阿木提艾合买提·肉孜李海峰刘志刚新疆农业科学院吐鲁番农业科学研究所

为明确新疆吐鲁番地区杏树间种下适宜的种植密度和合理的施钾水平。本试验以当地主栽品种鲁花9号为试材，采用随机区组试验，设三个密度梯度：23.83（D1）、17.08（D2）、13.62（D3）万穴·hm-2，五个钾肥梯度：0（K1）、45（K2）、105... 详细信息

为明确新疆吐鲁番地区杏树间种下适宜的种植密度和合理的施钾水平。本试验以当地主栽品种鲁花9号为试材，采用随机区组试验，设三个密度梯度：23.83（D1）、17.08（D2）、13.62（D3）万穴·hm-2，五个钾肥梯度：0（K1）、45（K2）、105（K3）、150（K4）、225（K5）kg·hm-2，研究不同生育期杏树间作下密度与钾肥对花生光合、生理特性及产量的影响。结果表明，在施钾水平为K4密度为D2时，各生育时期花生功能叶片净光合速率（Pn）、蒸腾速率（Tr）(苗期除外)和气孔导度（Gs）均最高，且除苗期的Pn、Tr外，其余时期各性状与其他钾肥水平间均表现为差异显著；而胞间CO2浓度（Ci）均最低，显著低于除K5外的其他钾肥水平处理。不同密度下，花生功能叶片超氧化物歧化酶（SOD）、过氧化物酶（POD）和过氧化氢酶（CAT）活性各生育时期均表现为随钾肥用量增加呈先升后降的变化，均在K4处理下达到峰值，与其他钾肥水平间大多表现为差异显著；叶片丙二醛（MDA）含量则表现为随钾肥用量增加呈先降后增的变化，均在K4处理下达到最低，与其他钾肥水平间大多表现为差异显著。不同密度下，K4处理花生荚果产量均最高，显著高于其他钾肥水平处理（D3下的K5除外）。综上可知，本试验条件下，花生密度和施钾量分别以17.08万穴·hm-2和150 kg·hm-2较优，可作为杏树间作下花生栽培的推荐种植管理模式。

关键词：花生杏树间作密度钾肥光合生理特性产量

基于肺部感染控制窗结合自主呼吸试验时机下行序贯机械通气治疗COPD急性加重期疗效及对肺功能、血气指标的影响研究

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罕少疾病杂志 2025年第1期32卷 68-70页

作者：姚园场胡长新肖文永城市人民医院重症医学科河南永城476600

目的探讨基于肺部感染控制窗(PIC-W)结合自主呼吸试验(SBT)时机下行序贯机械通气治疗慢性阻塞性肺病急性加重期(AECOPD)患者的临床研究,为临床应用提供指导。方法对笔者所在医院重症监护室(ICU)收治的86例行有创-无创序贯机械通气治疗... 详细信息

目的探讨基于肺部感染控制窗(PIC-W)结合自主呼吸试验(SBT)时机下行序贯机械通气治疗慢性阻塞性肺病急性加重期(AECOPD)患者的临床研究,为临床应用提供指导。方法对笔者所在医院重症监护室(ICU)收治的86例行有创-无创序贯机械通气治疗的COPD急性加重期患者进行回顾性分析,根据切换点的选择分为对照组43例,选择PIC确定有创-无创序贯机械通气治疗时机,实验组43例选择PIC-W+SBT确定有创-无创序贯机械通气治疗时机。比较两组治疗效果。结果两组患者治疗后FEV1、FVC值、PaCO_(2)、SaO_(2)显均高于治疗前,且实验组高于对照组(P<0.05);实验组治疗后PaO_(2)值、再次插管率、死亡率及并发症发生率均低于对照组(P<0.05);实验组机械通气总时间、ICU住院时间均短于对照组(P<0.05)。结论基于肺部感染控制窗结合自主呼吸试验时机下行序贯机械通气治疗慢性阻塞性肺病急性加重期患者耐受性好,降低再次插管率、病死率,且在改善肺功能、血气指标及降低并发症方面具有积极作用,可在临床上推广应用。

关键词：慢性阻塞性肺疾病肺部感染控制窗自主呼吸试验序贯机械通气

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复合相分离法制备梯度孔聚4-甲基-1-戊烯中空纤维膜

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膜科学与技术 2025年

作者：田野李沐霏林亚凯唐元晖汪林王晓琳赵志杰卢瑞瑶汤明胡声威冯可张筱帆清华大学化学工程系膜材料与工程北京市重点实验室中国矿业大学(北京)化学与环境工程学院安徽师范大学化学与材料科学学院中国石油化工股份有限公司北京燕山分公司

本文在聚(4-甲基-1-戊烯)(PMP)/肉豆蔻酸（MA）体系的基础上，添加水溶性无毒非溶剂-PolarClean，使得PMP/MA/PolarClean 体系发生复合相分离（Hybridinducedphaseseparation，HIPS），成功获得了表面致密、内部具有双连续梯度孔结构的... 详细信息

本文在聚(4-甲基-1-戊烯)(PMP)/肉豆蔻酸（MA）体系的基础上，添加水溶性无毒非溶剂-PolarClean，使得PMP/MA/PolarClean 体系发生复合相分离（Hybridinducedphaseseparation，HIPS），成功获得了表面致密、内部具有双连续梯度孔结构的PMP中空纤维膜；系统地探究了MA/PolarClean配比，以及PMP浓度对中空纤维膜的形貌、强度、泡点、透气量等性能的影响。结果表明，当MA/PolarClean质量比例为5:1，且PMP浓度为40wt%时，PMP中空纤维膜的综合性能与商品膜相仿，展现了良好的应用潜力。

关键词：聚(4-甲基-1-戊烯) 中空纤维膜 PolarClean HIPS法梯度孔结构

石灰性[土娄]土夏玉米-冬小麦作物体系硫铵替代减磷增效研究

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水土保持研究 2025年第1期32卷 235-242页

作者：董海霞胡捧娟范浩博赵云高明霞杨学云冯浩孙本华西北农林科技大学资源环境学院/农业农村部西北旱地农业绿色低碳重点实验室陕西杨凌712100 西北农林科技大学水土保持科学与工程学院陕西杨凌712100 西北农林科技大学中国旱区节水农业研究院陕西杨凌712100

[目的]研究石灰性土壤上磷肥减施结合硫铵替代尿素措施的效果,为夏玉米-冬小麦体系合理施用磷肥和维持作物高产提供依据。[方法]在陕西关中设置3年田间定位试验,实施夏玉米-冬小麦轮作模式,共含有对照(CK,不施磷肥)、常规施磷(CP,年施磷... 详细信息

[目的]研究石灰性土壤上磷肥减施结合硫铵替代尿素措施的效果,为夏玉米-冬小麦体系合理施用磷肥和维持作物高产提供依据。[方法]在陕西关中设置3年田间定位试验,实施夏玉米-冬小麦轮作模式,共含有对照(CK,不施磷肥)、常规施磷(CP,年施磷量180 kg P 2 O 5/hm^(2),撒施)、减施磷肥(RP,年施磷量134 kg P 2 O 5/hm^(2),条施)、减磷结合硫铵替代尿素(RPSA,施磷量与RP相同,条施)4个处理。作物收获期采集植物和土壤样品,测定玉米和小麦产量、磷肥效率、pH及土壤磷水平。小麦拔节期测定根系形态、菌根侵染率等指标。[结果]与CK相比,施磷处理(CP,RP和RPSA)的玉米和小麦籽粒产量均显著提高,增幅分别为17.3%~24.8%和5.1%~19.0%;土壤有效磷(Olsen-P)和微生物量磷(MBP)显著提高;除RP外,施磷处理的土壤pH均显著降低。施磷处理间,2018-2019年度RP较CP产量显著降低14.6%,磷回收率和偏生产力显著提高。RPSA较RP土壤pH显著降低,有效磷、微生物量磷含量和根系形态及菌根侵染率均显著提高。土壤pH与土壤磷水平、小麦根系形态指标和产量均呈显著负相关。RDA结果表明:土壤pH是影响小麦菌根侵染率、根系形态和产量的最重要环境因子。[结论]磷肥减施结合硫铵替代尿素调控措施可以降低石灰性土壤pH,提高土壤有效磷和微生物量磷含量,促进小麦根系生长并提高菌根侵染率,是石灰性土夏玉米-冬小麦体系有效的磷肥减施增效措施。

关键词：硫铵替代尿素减磷增效根系形态菌根侵染率

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炎症、代谢物与骨质疏松症

中国组织工程研究 2025年第17期29卷 3697-3704页

作者：吕浩张舸胡芷苜王岩楚庆松周瑶江渟王久香安徽中医药大学第一附属医院骨伤一科安徽省合肥市230031 合肥市第三人民医院安徽省合肥市230031 安徽中医药大学第一附属医院临床研究实验中心安徽省合肥市230031

背景:多项研究表明炎症、代谢物与骨质疏松症之间存在密切关系,但炎症相关蛋白与骨质疏松症之间是否存在遗传因果效应以及代谢物是否在其中发挥中介效应尚不清楚。目的:采用孟德尔随机化方法研究了炎症相关蛋白和骨质疏松症的因果关系... 详细信息

背景:多项研究表明炎症、代谢物与骨质疏松症之间存在密切关系,但炎症相关蛋白与骨质疏松症之间是否存在遗传因果效应以及代谢物是否在其中发挥中介效应尚不清楚。目的:采用孟德尔随机化方法研究了炎症相关蛋白和骨质疏松症的因果关系以及血浆代谢物在该关系中的中介作用。方法:利用全基因组关联研究(GWAS)的汇总数据,骨质疏松症数据来Fengenn数据库,炎症相关蛋白和血浆代谢物的数据来自己发表的研究。评估暴露与结局之间的关联性主要是反方差加权方法,通过双向孟德尔随机化分析探索炎症相关蛋白与骨质疏松症之间的因果关系,并通过两步孟德尔随机化分析发现潜在的发挥中介作用的血浆代谢物。随后进行敏感性分析以进一步验证结果的稳健性。采用Cochran’s Q检验评估研究结果的异质性。通过MR-Egger截距法和MR-PRESSO法进行水平多效性评估。结果与结论:(1)通过初步双向孟德尔随机化分析,鉴定出5种与骨质疏松症有正向因果关系且没有反向因果关系的炎症相关蛋白;其中神经鞘胚素(OR=0.895,95%CI:0.819-0.979,P=0.015)与骨质疏松症呈负相关,而趋化因子(C-X-C基序)配体1(OR=1.100,95%CI:1.002-1.209,P=0.046)。趋化因子(C-X-C基序)配体11(OR=1.150,95%CI:1.043-1.268,P=0.005)、白细胞介素17 C(OR=1.087,95%CI:1.004-1.176,P=0.040)、肿瘤坏死因子样凋亡微弱诱导因子(OR=1.108,95%CI:1.002-1.226,P=0.046)与骨质疏松症呈正相关;敏感性分析显示,这些因果效应都没有异质性和多效性。(2)文章还进行了两步孟德尔随机化分析发现潜在的中介血浆代谢物:1-棕榈酰gpc(16∶0)增加了神经鞘胚素对骨质疏松症的负向作用,5α-雄甾烷-3α,17β-单硫酸二醇会增加趋化因子(C-X-C基序)配体1、趋化因子(C-X-C基序)配体11介导的骨质疏松症风险性;Α-酮戊二酸与琥珀酸比值会导致趋化因子(C-X-C基序)配体11、白细胞介素17 C介导的骨质疏松症风险性增加;亚精胺、脯氨酸与反式-4-羟脯氨酸比值导致趋化因子(C-X-C基序)配体11介导的骨质疏松症风险性增加;12,13-二羟基十八碳烯酸会导致白细胞介素17 C介导的骨质疏松症风险性增加;胡椒碱代谢物C_(16)H_(19)NO_(3)(3)的硫酸盐水平、腺苷3′,5′-环单磷酸腺苷会导致肿瘤坏死因子样凋亡微弱诱导因子介导的骨质疏松症风险性增加。(3)上述数据证实,部分炎症相关蛋白可以影响骨质疏松症的风险,这种作用是正向和负向的,并且其中一部分作用由血浆代谢物介导,这为未来探究骨质疏松症的发生发展机制提供了新的认知。

关键词：骨质疏松症炎症相关蛋白血浆代谢物免疫反应孟德尔随机化因果关系反向因果双向分析中介效应全基因组关联研究

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