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Accurate and efficient remaining useful life prediction of batteries enabled by physics-informed machine learning

Journal of Energy Chemistry 2024年第4期91卷 512-521页

作者： Liang Ma Jinpeng Tian Tieling Zhang qinghua guo Chunsheng Hu School of Mechanical MaterialsMechatronic and Biomedical EngineeringUniversity of WollongongWollongongNSW 2522Australia Department of Electrical and Electronic Engineering and Research Centre for Grid Modernization The Hong Kong Polytechnic UniversityKowloonHong Kong 999077China School of Electrical Computer and Telecommunications EngineeringUniversity of WollongongWollongongNSW 2522Australia School of Advanced Interdisciplinary Studies Ningxia UniversityYinchuan 750000NingxiaChina

The safe and reliable operation of lithium-ion batteries necessitates the accurate prediction of remaining useful life(RUL).However,this task is challenging due to the diverse ageing mechanisms,various operating conditions,and limited measured *** data-driven methods are perceived as a promising solution,they ignore intrinsic battery physics,leading to compromised accuracy,low efficiency,and low *** response,this study integrates domain knowledge into deep learning to enhance the RUL prediction *** demonstrate accurate RUL prediction using only a single charging ***,a generalisable physics-based model is developed to extract ageing-correlated parameters that can describe and explain battery degradation from battery charging *** parameters inform a deep neural network(DNN)to predict RUL with high accuracy and *** trained model is validated under 3 types of batteries working under 7 conditions,considering fully charged and partially charged *** data from one cycle only,the proposed method achieves a root mean squared error(RMSE)of 11.42 cycles and a mean absolute relative error(MARE)of 3.19%on average,which are over45%and 44%lower compared to the two state-of-the-art data-driven methods,*** its accuracy,the proposed method also outperforms existing methods in terms of efficiency,input burden,and *** inherent relationship between the model parameters and the battery degradation mechanism is further revealed,substantiating the intrinsic superiority of the proposed method.

关键词： Lithium-ion batteries Remaining useful life Physics-informed machine learning

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UAMP-Based Delay-Doppler Channel Estimation for OTFS Systems

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China Communications 2024年第10期21卷 1-15页

作者： Li Zhongjie Yuan Weijie guo qinghua Wu Nan Zhang Ji Department of Electronic and Electrical Engineering Southern University of Science and TechonologyShenzhen 518055China School of Electrical Computer and Telecommunications EngineeringUniversity of WollongongWollongongNSW 2522Australia School of Integrated Circuits and Electronics Beijing Institute of TechnologyBeijing 100081China School of Mathematics and Statistics Henan University of Science and TechnologyLuoyang 471000China

Orthogonal time frequency space(OTFS)technique, which modulates data symbols in the delayDoppler(DD) domain, presents a potential solution for supporting reliable information transmission in highmobility vehicular networks. In this paper, we study the issues of DD channel estimation for OTFS in the presence of fractional Doppler. We first propose a channel estimation algorithm with both low complexity and high accuracy based on the unitary approximate message passing(UAMP), which exploits the structured sparsity of the effective DD domain channel using hidden Markov model(HMM). The empirical state evolution(SE) analysis is then leveraged to predict the performance of our proposed algorithm. To refine the hyperparameters in the proposed algorithm,we derive the update criterion for the hyperparameters through the expectation-maximization(EM) algorithm. Finally, Our simulation results demonstrate that our proposed algorithm can achieve a significant gain over various baseline schemes.

关键词： channel estimation hidden Markov model(HMM) orthogonal time frequency space(OTFS) unitary approximate message passing(UAMP)

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学术期刊的“整体”变革与编辑自处

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清华大学学报（哲学社会科学版） 2024年第5期39卷 215-224,244页

作者：郭庆华山西大学学术期刊社太原030006

学术期刊编辑的存在感是通过学术期刊获得满足的,而其满足程度与学术期刊作为“整体”的稳定程度有关。学术期刊“整体”,是学术期刊得以成立并存续的前提,也是其缔造者——学术期刊编辑的存在依托,学术期刊编辑只有拥有了基于学术期刊... 详细信息

学术期刊编辑的存在感是通过学术期刊获得满足的,而其满足程度与学术期刊作为“整体”的稳定程度有关。学术期刊“整体”,是学术期刊得以成立并存续的前提,也是其缔造者——学术期刊编辑的存在依托,学术期刊编辑只有拥有了基于学术期刊“整体”的安全感,才能确证自己的存在,从而更有效地从事编辑劳动。对于学术期刊编辑而言,迄今为止最具安全感的存在依托无疑是纸本时代的学术期刊“整体”。近几十年来,学术评价、数字技术及编辑用工改变等力量因素,以势不可挡之态从不同入口或层面引发学术期刊“整体”动荡,致使学术期刊一定程度上成为被“权力眼光”摆置的“整体”、被技术拆解的“整体”、被“外力”介入的“整体”,进而造成学术期刊编辑的价值困惑与存在危机。然而,学术期刊编辑存在根本上取决于学术期刊“整体”本身及相关感知,包括其作为“整体”的价值认同、功能发挥、构造需求等的具体情形。实际上,在学术期刊“整体”动荡中,各种破坏力也相继表现出诸多建设性,体现着变革的趋势。相对于更新中的“整体”,学术期刊编辑只有放弃传统执念,树立起新的“整体”观,才能在打造学术期刊品牌形象的新作为中自主存在。

关键词：学术期刊编辑学术期刊 “整体”变革高质量发展

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地理大数据揭示中国主要城市建成环境物质存量的空间格局

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Engineering 2024年第3期34卷 143-153页

作者： Zhou Huang Yi Bao Ruichang Mao Han Wang Ganmin Yin Lin Wan Houji Qi Qiaoxuan Li Hongzhao Tang Qiance Liu Linna Li Bailang Yu qinghua guo Yu Liu Huadong guo Gang Liu Institute of Remote Sensing and Geographical Information Systems School of Earth and Space SciencesPeking UniversityBeijing 100871China International Research Center of Big Data for Sustainable Development Goals Beijing 100094China SDU Life Cycle Engineering Department of Green TechnologyUniversity of Southern DenmarkOdense 5230Denmark Department of Construction Management School of Civil EngineeringTsinghua UniversityBeijing 100084China School of Computer Science China University of GeosciencesWuhan 430074China School of Geographical Sciences East China Normal UniversityShanghai 200062China Land Satellite Remote Sensing Application Center Ministry of Natural ResourcesBeijing 100048China Institute of Geographic Sciences and Natural Resources Research Chinese Academy of SciencesBeijing 100101China Department of Geography California State UniversityLong BeachCA 90840USA Aerospace Information Research Institute Chinese Academy of SciencesBeijing 100094China College of Urban and Environmental Sciences Peking UniversityBeijing 100871China

The patterns of material accumulation in buildings and infrastructure accompanied by rapid urbanization offer an important,yet hitherto largely missing stock perspective for facilitating urban system engineering and informing urban resources,waste,and climate ***,our existing knowledge on the patterns of built environment stocks across and particularly within cities is limited,largely owing to the lack of sufficient high spatial resolution *** study leveraged multi-source big geodata,machine learning,and bottom-up stock accounting to characterize the built environment stocks of 50 cities in China at 500 m fine-grained *** per capita built environment stock of many cities(261 tonnes per capita on average)is close to that in western cities,despite considerable disparities across cities owing to their varying socioeconomic,geomorphology,and urban form *** is mainly owing to the construction boom and the building and infrastructure-driven economy of China in the past ***’s urban expansion tends to be more“vertical”(with high-rise buildings)than“horizontal”(with expanded road networks).It trades skylines for space,and reflects a concentration-dispersion-concentration pathway for spatialized built environment stocks development within cities in *** results shed light on future urbanization in developing cities,inform spatial planning,and support circular and low-carbon transitions in cities.

关键词： Urban system engineering Built environment stock Spatial pattern Urban sustainability Big geodata

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煤矿氧气检测高精度VCSEL驱动及温控电路设计

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矿业安全与环保 2024年第2期51卷 153-160页

作者：于庆张华乾郭清华煤炭科学研究总院北京100013 中煤科工集团重庆研究院有限公司重庆400039 煤矿灾害防控全国重点实验室重庆400037

为解决当前常用煤矿氧气检测仪器易受交叉气体干扰且功耗大的问题,基于GD32F303RCT6微控制器和ADN8834热电冷却控制器,设计了一种软启动开关电路控制的垂直腔面发射激光器(Vertical-cavity Surface-emitting Laser,VCSEL)高精度驱动及... 详细信息

为解决当前常用煤矿氧气检测仪器易受交叉气体干扰且功耗大的问题,基于GD32F303RCT6微控制器和ADN8834热电冷却控制器,设计了一种软启动开关电路控制的垂直腔面发射激光器(Vertical-cavity Surface-emitting Laser,VCSEL)高精度驱动及温控电路。驱动电路中,高频正弦波信号和低频锯齿波信号叠加的二进制数据由微控制器产生,经信号发生电路、电压电流转换电路转化成VCSEL高精度驱动电流信号;温控电路中,设计基于比例积分微分(Proportional Integral Differential,PID)补偿电路和数模转换控制器(Digital to Analog Converter,DAC)目标温度控制电路实现激光器温度自动调节。测试结果表明:驱动电路的电流输出区间为0.680~1.360 mA;锯齿波频率误差小于0.5%,正弦波频率误差小于0.1%;氧气吸收峰扫描精度高达0.07 pm,对应电流扫描精度为0.12μA;温控电路的温度控制精度为±0.012℃。满足了可调谐半导体激光吸收光谱(Tunable Diode Laser Absorption Spectroscopy,TDLAS)煤矿氧气检测应用需求。

关键词：煤矿氧气检测 VCSEL 高精度驱动及温控电路 PID补偿电路 DAC目标温度控制电路

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辐射废锅内辐射屏水冷管热变形数值模拟研究

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煤炭学报 2024年第6期49卷 2896-2904页

作者：张国钰许建良龚岩郭庆华于广锁华东理工大学洁净煤技术研究所上海200237

煤气化技术是煤炭清洁高效利用的有效途径,其中带辐射废锅的气流床气化工艺能够有效回收高温合成气显热,提高能源利用率。辐射废锅内部增设辐射屏水冷管,可在保持辐射废锅水冷壁整体结构紧凑的同时提高传热面积。为研究气化炉操作条件... 详细信息

煤气化技术是煤炭清洁高效利用的有效途径,其中带辐射废锅的气流床气化工艺能够有效回收高温合成气显热,提高能源利用率。辐射废锅内部增设辐射屏水冷管,可在保持辐射废锅水冷壁整体结构紧凑的同时提高传热面积。为研究气化炉操作条件下辐射废锅内辐射屏水冷管的热变形,利用流体−结构耦合原理建立三维辐射屏模型进行模拟分析。模拟结果表明:在正常操作工况下,水冷管整体在距顶部5.30 m处温度达到最大值。在周向方向上,最靠近炉膛中心的1号水冷管表面温度成抛物线形分布,向火侧中间位置温度最高,向火侧和背侧最大温差达到60 K;在相邻水冷管的冷却作用下,2~5号水冷管表面温度成双峰状分布。水冷管的空间布置直接影响水冷管表面的温度分布。未加固定的辐射屏水冷管中最靠近炉膛中心的1号水冷管局部变形量最大为5.20 cm,π方向的最大偏移量为4.58 cm,超过相邻水冷管的间距,水冷管之间易发生碰撞。水冷管间增加固定后,水冷管发生整体变形,最大热变形量为3.28 cm,较未加固定的减小36.9%,π方向的相对偏移基本消失,水冷管之间的局部变形远小于管间距。增加固定可有效避免水冷管之间的碰撞。进口合成气温度和表面沉积的变化不同程度影响水冷管表面温度梯度和变形量,偏移方向均为水冷管的π/2侧。

关键词：辐射废锅水冷管热变形数值模拟

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砥砺奋进五载春秋扬帆起航铸就新篇——中煤天津设计工程有限责任公司郭庆华董事长专访

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煤炭加工与综合利用 2024年第9期 1-3页

作者：郭庆华中煤天津设计工程有限责任公司

在当今煤炭行业转型升级、智能化发展的浪潮中,中煤天津设计工程有限责任公司作为煤炭行业内的领军企业,始终站在技术创新的前沿,引领着煤炭行业向智能化、高效化、安全化迈进。为了全面展示公司在智能化设计、技术研发及工程实践方面... 详细信息

在当今煤炭行业转型升级、智能化发展的浪潮中,中煤天津设计工程有限责任公司作为煤炭行业内的领军企业,始终站在技术创新的前沿,引领着煤炭行业向智能化、高效化、安全化迈进。为了全面展示公司在智能化设计、技术研发及工程实践方面取得的最新成果与经验,值此公司入津5周年之际,本刊特别策划并出版了本期企业风采专栏。专栏汇聚了公司近年来在智能选煤厂设计与建设、智能干选、覆岩离层注浆、煤气化渣分选、绿色甲醇生产等多个领域的精华内容,旨在通过详实的案例、深入的分析和前瞻性的思考,为煤炭行业同仁提供宝贵的参考与启示。希望通过这些文章,不仅展现中煤天津设计工程有限责任公司在煤炭行业新质生产力发展中的积极探索与显著成效,更能够激发整个行业对煤炭清洁高效利用产业的深刻认识和广泛共鸣。

关键词：煤炭行业选煤厂设计甲醇生产智能化设计扬帆起航企业风采智能化发展行业同仁

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不同剂量促肾上腺皮质激素兴奋试验在原发性醛固酮增多症分型诊断中的比较

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四川大学学报（医学版） 2024年第1期55卷 210-216页

作者：邱平臧丽张丽吕朝晖母义明郭清华解放军总医院第一医学中心内分泌科北京100853 成都医学院第一附属医院内分泌科成都610500 新疆医科大学第五附属医院内分泌科乌鲁木齐830011

目的比较午夜地塞米松联合不同剂量的促肾上腺皮质激素(adrenocorticotropic hormone,ACTH)兴奋试验对原发性醛固酮增多症(primary hyperaldosteronism,PA)分型的诊断价值。方法本试验为前瞻性试验。对2020年1月1日–2022年9月30日解放... 详细信息

目的比较午夜地塞米松联合不同剂量的促肾上腺皮质激素(adrenocorticotropic hormone,ACTH)兴奋试验对原发性醛固酮增多症(primary hyperaldosteronism,PA)分型的诊断价值。方法本试验为前瞻性试验。对2020年1月1日–2022年9月30日解放军总医院第一医学中心内分泌科确诊为PA的患者进行不同剂量ACTH兴奋试验(所有患者午夜1 mg地塞米松抑制后,按照1∶2随机分为25单位ACTH组和50单位ACTH组);根据肾上静脉取血和/或手术后病理、临床随访分型判断为肾上腺醛固酮瘤(aldosterone-producing adenoma,APA)和特发性醛固酮增多症(idiopathic hyperaldosteronism,IHA)。通过绘制受试者工作特征(receiver operating characteristics,ROC)曲线,研究不同剂量ACTH兴奋试验对鉴别APA和IHA的诊断效能及其差异。结果本研究纳入82例PA患者,包括APA 49例(59.8%)和IHA 33例(40.2%);25单位ACTH组29例(35.4%)和50单位ACTH组53例(64.6%)。两组基线资料在年龄、性别构成比、血压、血钾及生化指标方面差异无统计学意义;两组ACTH刺激后各时间点血醛固酮(plasma aldosterone concentration,PAC)、血皮质醇(cortisol,F)、血醛固酮/同步血皮质醇(PAC/F)无明显差异(P>0.05)。25单位ACTH组PAC值ROC曲线下面积(area under the curve,AUC)较PAC/F更大;其中90 min时AUC最大〔0.948,95%置信区间(confidence interval,CI):0870~1.000〕,最佳切点为38.0 ng/dL,敏感性和特异性分别为92.9%和86.7%。50单位ACTH组PAC值AUC同样较PAC/F更大,AUC最大值仍然为90 min时(0.930,95%CI:0.840~0.994),最佳切点为39.6 ng/dL,敏感性和特异性分别为91.2%和83.3%。25单位ACTH组各点PAC值AUC(0.862~0.948)较50单位ACTH组(0.823~0.930)更大,但差异无统计学意义。结论小剂量地塞米松联合25单位ACTH或50单位ACTH兴奋试验用于PA分型(APA和IHA)鉴别中的最佳PAC切点值接近,分别为38.0 ng/dL和39.6 ng/dL,均在90 min时具有较高的敏感性和特异性。25单位ACTH剂量小、安全性更好,可推荐用于PA分型诊断。

关键词：原发性醛固酮增多症分型诊断促肾上腺皮质激素兴奋试验前瞻性研究

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隧道火灾重点排烟系统烟气控制效果及排烟效率研究

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消防科学与技术 2024年第2期43卷 189-196页

作者：申哲玮郭庆华李兴莉太原科技大学应用科学学院山西太原030024 太原科技大学安全与应急管理工程学院山西太原030024

采用数值计算方法,考虑热释放速率、排烟量、排烟口间距、排烟口面积、尺寸比和隧道高度,研究隧道火灾重点排烟系统下烟气蔓延距离、温度分布、排烟口风速和排烟效率。结果表明:火灾烟气蔓延距离随排烟量的增大而缩短,隧道顶棚温度下降... 详细信息

采用数值计算方法,考虑热释放速率、排烟量、排烟口间距、排烟口面积、尺寸比和隧道高度,研究隧道火灾重点排烟系统下烟气蔓延距离、温度分布、排烟口风速和排烟效率。结果表明:火灾烟气蔓延距离随排烟量的增大而缩短,隧道顶棚温度下降;在排烟量不变的条件下,更大的排烟口宽长比能够缩短烟气蔓延距离;而排烟口间距的变化对排烟效率影响不明显。基于研究结果,给出了5 MW和20 MW火源功率下的重点排烟系统排烟量和排烟口布置建议值。

关键词：隧道火灾重点排烟排烟量排烟口尺寸排烟效率

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血清硫酸脱氢表雄酮在原发性双侧肾上腺大结节样增生鉴别诊断中的价值

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中华医学杂志 2024年第30期104卷 2830-2836页

作者：饶小娟姜得悦臧丽郭清华吕朝晖母义明中国人民解放军总医院第一医学中心内分泌科北京100853 郑州大学第五附属医院内分泌科郑州450045

目的探讨血清硫酸脱氢表雄酮(DHEAS)在原发性双侧肾上腺大结节样增生(PBMAH)与肾上腺无功能腺瘤(NFA)、肾上腺皮质腺瘤(ADA)、库欣病(CD)鉴别诊断中的价值。方法横断面研究。回顾性分析解放军总医院第一医学中心2010年1月至2021年6月诊... 详细信息

目的探讨血清硫酸脱氢表雄酮(DHEAS)在原发性双侧肾上腺大结节样增生(PBMAH)与肾上腺无功能腺瘤(NFA)、肾上腺皮质腺瘤(ADA)、库欣病(CD)鉴别诊断中的价值。方法横断面研究。回顾性分析解放军总医院第一医学中心2010年1月至2021年6月诊治的302例PBMAH、NFA、ADA、CD患者的临床资料,其中男97例,女205例,年龄(45.7±7.2)岁。采用受试者工作特征(ROC)曲线下面积评估DHEAS比值(血清DHEAS除以其相应年龄及性别正常参考值范围下限)及8点促肾上腺皮质激素(ACTH)水平鉴别诊断PBMAH与NFA、ADA、CD的效能,取约登指数最大值为cut-off值。结果302例患者中PBMAH组33例,NFA组125例、ADA组67例和CD组77例。DHEAS比值在CD组、NFA组、PBMAH组及ADA组依次降低,分别为6.34(4.44,9.93)、3.37(2.24,4.79)、1.14(1.04,2.40)和0.58(0.27,1.05),各组间差异均有统计学意义(均P<0.01)。DHEAS比值将PBMAH与NFA、ADA、CD相鉴别的ROC曲线下面积分别为0.803、0.741、0.930,cut-off值分别为2.59、0.99、2.92,灵敏度分别为66.1%、64.2%、87.9%,特异度分别为81.8%、81.2%、85.7%。根据8点ACTH水平,将PBMAH分为ACTH抑制组(ACTH<2.2 pmol/L,n=18)和ACTH非抑制组(ACTH≥2.2 pmol/L,n=15),ACTH非抑制组DHEAS比值高于ACTH抑制组(P<0.01)。DHEAS比值鉴别ACTH非抑制PBMAH与CD的ROC曲线下面积为0.877,cut-off值为4.55,灵敏度93.3%,特异度75.3%。若DHEAS比值联合8点ACTH水平作为鉴别诊断指标,鉴别ACTH非抑制PBMAH与CD的ROC曲线下面积可达0.967,灵敏度100.0%,特异度81.8%。结论DHEAS比值在PBMAH、NFA、ADA、CD患者中存在差异,可协助PBMAH与NFA、ADA及CD的鉴别诊断,特别是在ACTH非抑制PBMAH与CD的鉴别诊断中更具有优势。

关键词：肾上腺肿瘤库欣综合征硫酸脱氢表雄酮原发性双侧肾上腺大结节样增生库欣病

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