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基于HHT-LSTM的冬奥会临时设施运行趋势预测方法研究

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智能系统学报 2024年第1期19卷 228-237页

作者：常明煜田乐郭茂祖北京建筑大学电气与信息工程学院北京100044 北京建筑大学建筑大数据智能处理方法研究北京市重点实验室北京100044

针对冬奥会延庆赛区临时设施的安全性和可使用性,本文充分结合信号处理算法与深度神经网络,提出了一种由希尔伯特黄变换(Hilbert-Huang transform,HHT)对时序数据进行信号分解和信号特征提取,长短期记忆网络(long short-term memory,LS... 详细信息

针对冬奥会延庆赛区临时设施的安全性和可使用性,本文充分结合信号处理算法与深度神经网络,提出了一种由希尔伯特黄变换(Hilbert-Huang transform,HHT)对时序数据进行信号分解和信号特征提取,长短期记忆网络(long short-term memory,LSTM)进行临时设施运行趋势预测2部分构成模型。该模型基于受严寒天气和大客流诱发的看台振动等一系列外因影响所测得的真实振动和倾角数据,实现对设施进行有效的预测,以避免发生安全问题,解决了由于受数据中一些无关特征因素的干扰导致预测准确度低的问题。论文提出的方法与循环神经网络(recurrent neural network,RNN)、门控循环网络(gated recurrent neural network,GRU)、双向RNN和双向GRU等运行趋势预测方法进行比较,验证了本文方法的可行性和有效性,实验结果也说明所提出的模型在此类任务中表现非常出色。

关键词：时间序列预测希尔伯特黄变换长短期记忆网络信号处理趋势预测临时设施预测方法数据分析自然语言处理

ZnOS异质结光催化降解有机染料的综合实验设计

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实验技术与管理 2024年 66-72页

作者：李合孙瑞祥郭茂德张彦衡水学院化学系

围绕能源和环境催化领域的前沿研究热点，设计了一个科教融合的综合化学实验项目——ZnO1–xSx异质结光催化降解有机染料。该项目以光催化剂的水热合成、结构/形貌表征、性能测试和数据分析为主线，模拟了科学研究的全过程。通过参与该... 详细信息

围绕能源和环境催化领域的前沿研究热点，设计了一个科教融合的综合化学实验项目——ZnO1–xSx异质结光催化降解有机染料。该项目以光催化剂的水热合成、结构/形貌表征、性能测试和数据分析为主线，模拟了科学研究的全过程。通过参与该实验项目，学生能够自主探索ZnO1–xSx异质结的组分比例对其结构、光学性质和光催化性能的影响规律，并初步推断异质结界面光生载流子的转移路径。该实验项目训练了学生对多种化学学科知识的理解与综合运用，有助于培养他们的自主创新意识、实践应用能力和批判性思维，教学质量大大提高。

关键词：光催化硫化锌氧化锌异质结实验设计

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适应于弱光环境的ORB-SLAM算法

北京邮电大学学报 2024年第1期47卷 106-111页

作者：黎萍操超超电子科技大学中山学院机电工程学院中山528402 广东工业大学自动化学院广州510006

针对视觉同步定位与地图构建(SLAM)算法在弱光照或黑暗等复杂条件下定位失败和跟踪丢失等问题,提出了一种基于ORB-SLAM2算法的适合弱光环境的ORB-SLAM算法,其中应用了一种新的自适应图像增强模块,利用多尺度高斯函数提取的输入图像照度... 详细信息

针对视觉同步定位与地图构建(SLAM)算法在弱光照或黑暗等复杂条件下定位失败和跟踪丢失等问题,提出了一种基于ORB-SLAM2算法的适合弱光环境的ORB-SLAM算法,其中应用了一种新的自适应图像增强模块,利用多尺度高斯函数提取的输入图像照度分量,所设计的校正因子可根据照度分量进行动态调整,从而自适应地调整图像亮度。在公开数据集上进行了算法性能测试。结果表明,该算法能够有效地增强弱光照甚至黑暗等复杂条件下视觉图像的特征匹配,从而有效提升ORB-SLAM算法的鲁棒性。

关键词：弱光环境同步定位与地图构建图像增强多尺度高斯函数自适应校正

面向结构地震响应预测的Phy-LInformers方法

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智能系统学报 2024年

作者：郭茂祖张欣欣赵玲玲张庆宇北京建筑大学电气与信息工程学院建筑大数据智能处理方法研究北京市重点实验室哈尔滨工业大学计算学部

建筑结构的地震响应预测是建筑评估的重要组成部分，特别是在基于性能的地震工程中。本文提出了一种深度学习框架，名为Phy-LInformers，该框架综合运用了长短期记忆网络（Long Short-Term Memory，LSTM）LSTM、Transformer类模型Infor... 详细信息

建筑结构的地震响应预测是建筑评估的重要组成部分，特别是在基于性能的地震工程中。本文提出了一种深度学习框架，名为Phy-LInformers，该框架综合运用了长短期记忆网络（Long Short-Term Memory，LSTM）LSTM、Transformer类模型Informer以及物理先验知识，以实现对建筑结构非线性地震响应的精确预测。该框架的核心思想是结合Informer的Encoder和Decoder结构，在Decoder部分引入了LSTM以预测建筑物先前的历史状态信息。同时，通过将现有的物理知识（例如预测变量之间的状态依赖关系和运动控制方程等）编码到损失函数中，对Phy-LInformers进行指导并约束其学习空间，同时提高有限训练数据下深度学习模型的预测性能。随后，通过两个模拟数据算例，验证了所提框架的性能。结果表明：所提出的Phy-LInformers是一种鲁棒性良好，预测性能优秀的非线性地震响应预测方法，即使在训练样本非常少（例如仅有10条）的情况下依然能准确预测结构在地震作用下的动力响应。这一特性使得Phy-LInformers在工程实践中具有可行性，并且在建筑结构抗震性能评价领域展现出良好的应用前景。

关键词：地震响应预测物理知识物理驱动的深度学习时间序列预测少样本学习 Informer LSTM Phy-LInformers

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降温过程中NaCl盐渍土相变的电化学特征

岩土工程学报 2024年

作者：肖泽岸李康良段杰云王启航郭茂亮太原理工大学土木工程学院

氯盐渍土是我国西北寒旱区一种典型的盐渍土类型，其电化学特征是深入理解盐渍土腐蚀病害机理的关键。为探究盐渍土孔隙溶液相变与其电化学特征之间的联系，本文以NaCl盐渍粉质黏土为研究对象，测试了不同含盐量和温度条件下NaCl盐渍土... 详细信息

氯盐渍土是我国西北寒旱区一种典型的盐渍土类型，其电化学特征是深入理解盐渍土腐蚀病害机理的关键。为探究盐渍土孔隙溶液相变与其电化学特征之间的联系，本文以NaCl盐渍粉质黏土为研究对象，测试了不同含盐量和温度条件下NaCl盐渍土的电化学阻抗谱。研究表明：NaCl盐渍土阻抗随着测试频率的增加而逐步降低，并在高频率时逐步达到稳定。NaCl盐渍土的阻抗模的对数值在冻结前随温度的降低线性增加，而在冻结后，冰晶和盐结晶的生成导致土体阻抗模值发生显著增加。NaCl盐渍土在冻结前表现为一段容抗弧，而在冻结后，由相变导致的土体水盐迁移使得土体在出现阻抗弧后又存在一段扩散阻抗。根据土体在冻结前后的导电路径，本文建立了土体在冻结前后的等效电路模型，并在此基础上分析了土体孔隙溶液相变与对应电路元件之间的联系。此研究对深入理解盐渍土电化学特征及孔隙溶液相变规律具有重要意义。

关键词：氯盐渍土冻结过程电化学阻抗谱相变等效电路模型

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考虑水盐相变的盐渍土基质吸力的温度效应

农业工程学报 2024年

作者：肖泽岸段杰云李康良王启航郭茂亮太原理工大学土木工程学院

基质吸力是引起土体中水分迁移的驱动力，对探究土体中水盐迁移动态具有重要的意义。为研究由温度变化诱发的盐渍土孔隙溶液相变对土体基质吸力的影响，用pF meter测试了不同NaCl和Na2SO4比例的盐渍土在不同温度条件下的基质吸力。试验... 详细信息

基质吸力是引起土体中水分迁移的驱动力，对探究土体中水盐迁移动态具有重要的意义。为研究由温度变化诱发的盐渍土孔隙溶液相变对土体基质吸力的影响，用pF meter测试了不同NaCl和Na2SO4比例的盐渍土在不同温度条件下的基质吸力。试验结果表明：在水盐相变发生前，盐渍土基质吸力随温度的降低呈线性增加；而当降温过程中有水盐相变发生时，土体基质吸力随温度的变化趋势会发生明显突变。NaCl和Na2SO4对土体水盐相变规律影响不同，使得含不同比例NaCl和Na2SO4的复合盐渍土基质吸力呈现较大的区别。2%NaCl+4%Na2SO4的盐渍土在19和-9℃附近发生盐结晶相变和二次相变，而4%NaCl+2%Na2SO4的盐渍土两次相变分别发生在11和-16℃附近。水盐相变导致土体液态含水率明显降低，进而引起复合盐渍土基质吸力在两个相变阶段均有明显增加。NaCl抑制土体中液态水发生冰水相变，Na2SO4容易在正温结晶，故Na2SO4主要影响土体正温时的盐结晶规律，NaCl则主要影响土体在负温条件下的冰晶产生规律；二者比例不同造成土体盐结晶温度和二次相变温度有明显差异，使得复合盐渍土的水盐相变规律更加复杂，其基质吸力随温度的变化更加难以预测。此外，该研究进一步探究了冰、盐结晶量对基质吸力变化的贡献，为深入理解盐渍土的相变过程和基质吸力之间的关系提供了有效参考。

关键词：盐渍土基质吸力水盐相变液态含水率温度效应

南水北调前后北京平原区地下水和地面沉降演变特征

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地质学报 2024年第2期98卷 591-610页

作者：雷坤超北京市地质环境监测所北京100195 中国科学院地质与地球物理研究所中国科学院页岩气与地质工程重点实验室北京100029

超量开采地下水引发的地面沉降已成为制约北京区域社会经济可持续发展的重要因素之一。2014年12月,南水北调中线工程正式通水,每年向北京输水超过10×10^(8)m^(3),改变了北京供水格局,也为地下水压采、涵养及控制地面沉降创造了条件。... 详细信息

超量开采地下水引发的地面沉降已成为制约北京区域社会经济可持续发展的重要因素之一。2014年12月,南水北调中线工程正式通水,每年向北京输水超过10×10^(8)m^(3),改变了北京供水格局,也为地下水压采、涵养及控制地面沉降创造了条件。本文利用多种监测数据,分析南水进京前后,北京平原区地下水和地面沉降的变化;研究不同水位变化模式下不同岩性及深度土层的变形特征;计算土层不同变形阶段的弹性和非弹性储水率;并对黏性土层产生较大残余变形和滞后变形的原因进行了探讨。结果表明:①2015~2020年,平原区大部分地区第一至第四含水层组地下水位逐渐上升,地面沉降呈减缓的趋势。②第二和第三压缩层组是沉降主要贡献层,除平各庄和榆垡站外,其余各站第三压缩层组沉降占比逐渐增大,沉降主控层有向深部转移的规律。③平原区北部和东部,第二和第三压缩层组对应的地下水位由降转升。在水位下降阶段,土层呈塑性和蠕变变形;水位上升阶段,土层以塑性变形为主,部分时间出现弹性变形,具有黏弹塑性。平原区南部,地下水位始终持续下降,土层变形始终呈塑性和蠕变变形。含水砂层则主要呈弹性变形。④土层变形的不同阶段,弹性和非弹性储水率并不是恒定的,随着地下水位下降,储水率呈减小的趋势。⑤黏性土层存在较大残余变形和变形滞后的原因,一是非弹性储水率大于弹性储水率,二是黏性土层的弱渗透性。

关键词：北京平原区南水北调工程地下水和地面沉降土层变形储水率

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林场营林质量管理问题与提升措施研究

中文科技期刊数据库（全文版）自然科学 2024年第6期 0100-0103页

作者：郑郭茂广西壮族自治区国有七坡林场广西南宁530001

随着城市建设规模的不断扩大,林业在维护生态平衡与推动区域经济发展中的作用日益凸显。营林质量管理作为林业健康、可持续发展的关键,当前却面临管理理念落后、技术能力不强、资金短缺及培育模式陈旧等多重问题。本文旨在深入分析这些... 详细信息

随着城市建设规模的不断扩大,林业在维护生态平衡与推动区域经济发展中的作用日益凸显。营林质量管理作为林业健康、可持续发展的关键,当前却面临管理理念落后、技术能力不强、资金短缺及培育模式陈旧等多重问题。本文旨在深入分析这些问题,并提出通过完善育苗基地建设、推动技术创新与引进、拓宽资金来源渠道及加强人才队伍建设等具体措施,以期提升营林质量管理水平,促进林业资源的可持续利用与发展。

关键词：营林质量管理问题与措施研究分析

MXenes等离激元诱导热载流子产生与输运温度依变性

维普期刊数据库评论

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物理学报 2024年第11期73卷 313-324页

作者：见超超马向超赵子涵张建奇西安电子科技大学光电工程学院西安710071

MXenes可以实现大规模合成且具有诸多优异光电特性,被用于构建各种结构和功能独特的热载流子光电探测器件.然而,变温环境条件下MXenes并不稳定,一方面环境温度升高会加速材料氧化降解,另一方面温度变化可能影响光电器件的寿命和性能稳定... 详细信息

MXenes可以实现大规模合成且具有诸多优异光电特性,被用于构建各种结构和功能独特的热载流子光电探测器件.然而,变温环境条件下MXenes并不稳定,一方面环境温度升高会加速材料氧化降解,另一方面温度变化可能影响光电器件的寿命和性能稳定性,目前MXenes温度不稳定性受到越来越多关注.鉴于实验研究变温条件下MXenes热载流子性质的局限,本文基于多体微扰理论和量子力学理论,研究环境温度对电子态分布和散射效应的影响.从表面等离激元非辐射衰减角度出发,采用第一性原理计算量化热载流子的产生效率、能量分布和输运,系统研究了MXenes表面等离激元诱导热载流子的环境温度依变特性.结果表明,MXenes中带间跃迁和声子协助电子跃迁共同高效率产生了高能热空穴主导的热载流子,且表现出与硼烯媲美的长寿命和输运距离.环境温度升高显著提高了红外波段的热载流子产生效率,同时可见光波段的热空穴表现出优异环境温度稳定性.此外,环境温度升高降低了热载流子的寿命和输运距离,主要源于增强的电子与光学声子散射效应.

关键词： MXenes 热载流子温度特性介电函数