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化学链重整过程中LaFeO_(3)载氧体的CH_(4)部分氧化反应机理研究

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燃料化学学报（中英文） 2024年第4期52卷 586-594页

作者：王娜娜冯于川郭欣马素霞太原理工大学电气与动力工程学院山西太原030024 华中科技大学煤燃烧国家重点实验室湖北武汉430074

本研究基于密度泛函理论(DFT)计算揭示了化学链重整过程中LaFeO_(3)载氧体的CH_(4)部分氧化反应机理,通过系统研究CH_(4)吸附活化、H_(2)和CO形成以及氧扩散等基元反应步骤,构建了CH_(4)部分氧化反应网络。研究发现,CH_(4)发生逐步脱氢... 详细信息

本研究基于密度泛函理论(DFT)计算揭示了化学链重整过程中LaFeO_(3)载氧体的CH_(4)部分氧化反应机理,通过系统研究CH_(4)吸附活化、H_(2)和CO形成以及氧扩散等基元反应步骤,构建了CH_(4)部分氧化反应网络。研究发现,CH_(4)发生逐步脱氢反应形成H原子,其中,CH3脱氢反应所需要克服的能垒(1.50 eV)最高,是CH_(4)逐步脱氢反应的限速步骤。载氧体表面H_(2)形成有两种路径,其中,H原子从O顶位迁移到Fe顶位,然后与另外O顶位的H原子成键形成H_(2)分子是主要途径。由于其相对较低的能垒(1.27 eV),CO的形成过程较易发生。氧扩散需要克服1.35 eV的能垒,表明氧扩散过程需要在高温下进行且扩散速率较低。通过比较各基元反应能垒,发现H_(2)形成是LaFeO_(3)载氧体CH_(4)部分氧化反应动力学的限速步骤,而H迁移是限制H_(2)形成的关键,加快H迁移是增强LaFeO_(3)载氧体性能的主要途径。基于DFT计算研究系列A/B位点掺杂LaFeO_(3)载氧体的H迁移过程,有望实现潜在A/B位点有效掺杂剂的快速筛选,指导高性能LaFeO_(3)载氧体的设计开发。

关键词：化学链重整 LaFeO_(3)载氧体 CH_(4)部分氧化反应机理密度泛函理论

茉莉酸在L-谷氨酸诱导的番茄果实抗性中的作用

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中国食品学报 2024年第2期24卷 210-217页

作者：杨佳丽韩笑王腾飞狄建兵刘亚平王愈山西农业大学食品科学与工程学院山西晋中030801 山西省果蔬贮藏保鲜与加工技术创新中心山西晋中030801

为解析植物激素茉莉酸在化学激发子L-谷氨酸诱导抗性机制中的作用,以番茄果实为对象,经0.1 mg/mL L-谷氨酸和0.1 mmol/L茉莉酸甲酯处理后接种链格孢菌孢子悬浮液,观察果实的发病率。采用实时荧光定量PCR方法从转录水平上分析L-谷氨酸对... 详细信息

为解析植物激素茉莉酸在化学激发子L-谷氨酸诱导抗性机制中的作用,以番茄果实为对象,经0.1 mg/mL L-谷氨酸和0.1 mmol/L茉莉酸甲酯处理后接种链格孢菌孢子悬浮液,观察果实的发病率。采用实时荧光定量PCR方法从转录水平上分析L-谷氨酸对果实茉莉酸合成路径和信号路径上关键基因表达的影响。结果显示:番茄果实经L-谷氨酸处理后其发病率较对照组下降了35%,而在茉莉酸甲酯处理组中,L-谷氨酸与对照组发病率无显著差异;茉莉酸路径上编码脂氧合酶、丙二烯氧化物合酶、丙二烯氧化物环化酶、冠菌素不敏感蛋白1、转录因子MYC2和蛋白酶抑制剂PI-II的基因不同程度地被L-谷氨酸下调表达,同时茉莉酸信号路径的负调控因子JAZ1则被诱导上调表达。综上,在番茄果实与链格孢菌互作中,L-谷氨酸可能通过抑制果实的茉莉酸路径来调控对病原菌的防御反应,这解析了L-谷氨酸作为激发子响应病原菌侵染的抗性机制,也为其商业化应用提供理论依据。

关键词： L-谷氨酸诱导抗性茉莉酸果实腐烂

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我国煤矿快速掘进20a发展与展望

煤炭学报 2024年第2期49卷 1199-1213页

作者：王虹陈明军张小峰中国煤炭科工集团太原研究院有限公司山西太原030006 煤炭科学研究总院有限公司北京100013 煤矿采掘机械装备国家工程实验室山西太原030006

针对煤矿智能化快速发展,煤矿掘进面临新的机遇和挑战,笔者对我国煤矿快速掘进20 a的发展进行全面综述,以期理清掘进工艺、关键工序的技术及装备、成套装备的发展脉络及趋势,以便更好地推动掘进智能化的高速健康发展。在掘进工艺方面,... 详细信息

针对煤矿智能化快速发展,煤矿掘进面临新的机遇和挑战,笔者对我国煤矿快速掘进20 a的发展进行全面综述,以期理清掘进工艺、关键工序的技术及装备、成套装备的发展脉络及趋势,以便更好地推动掘进智能化的高速健康发展。在掘进工艺方面,双巷掘进开辟了截割、支护在不同巷道同时作业的新途径;掘锚同步工艺,时间-空间多维同步快速掘进工艺打破了先掘后支、及时全部支护的传统,创立了掘锚同步、迎头必要支护与多维空间永久支护动态匹配的分区支护方法。在掘进装备方面,形成了以纵轴、全宽横轴截割滚筒为主,全断面截割滚筒为辅的截割滚筒结构形式,并且在高功率密度减速器及整机设计理念不断突破的基础上,成功研制纵轴截割功率达315 kW、全宽横轴截割功率达560 kW的系列高效截割系统。在锚护装备方面,由传统的单体锚杆钻机发展出锚杆钻机、一键操作流程化钻机、钻机集群等,在有限空间内钻机的数量和作业安全性得到大幅提升,作业流程得到大幅简化,锚孔识别、锚护路径自动规划等智能化技术已进入工业性试验阶段。柔性运输系统的发明解决了掘进面短距离高效转载难题。在成套装备配置上,形成了以连续采煤机、掘锚一体机、掘锚机(掘进机+机载锚杆钻机)、煤矿全断面掘进机为龙头的四大类快速掘进系统,在四大快速掘进系统下,又分别形成了不同的作业线,实现了对不同地质条件巷道快速掘进的全覆盖。掘进工程系统层级上实现了具有成套装备的远程控制、集中控制、视频监测、闭锁联动、人员接近预警等智能化功能。回顾快速掘进的发展历程,提出完善时间-空间多维同步快速掘进理论、以智能掘进搜集透明地质的基础大数据、加强掘进巷道辅助作业工艺及设备研究、加强装备的智能化核心技术研发等智能掘进的发展方向。

关键词：快速掘进智能掘进截割锚护掘进成套装备

基于大气成分观测网的山西省近地面O3体积分数分布特征

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环境科学 2024年第2期45卷 655-667页

作者：李莹王淑敏裴坤宁闫世明孙鸿娉张逢生高兴艾山西省气象科学研究所中国气象局温室气体及碳中和监测评估中心山西分中心太原030006 山西省人工增雨防雷技术中心太原030006

利用山西省6个大气成分观测站2019年3月至2020年2月的反应性气体O_(3)、NO、NO_(2)和NO_(x)连续观测资料以及同期气象资料,采用统计分析和后向轨迹分析等方法,对山西近地面O_(3)体积分数变化特征及影响因素进行了对比研究.结果表明,6个... 详细信息

利用山西省6个大气成分观测站2019年3月至2020年2月的反应性气体O_(3)、NO、NO_(2)和NO_(x)连续观测资料以及同期气象资料,采用统计分析和后向轨迹分析等方法,对山西近地面O_(3)体积分数变化特征及影响因素进行了对比研究.结果表明,6个站的O_(3)体积分数一般在4~9月较高,10月至翌年3月较低,研究期内山西南部的晋城和临汾2站的O_(3)日最大8h体积分数滑动平均值φ(MDA8O_(3))超标最严重,其次是北部的五台山、朔州和大同3站,中部的太原站O_(3)污染较轻.对比城市站和高山站发现,两类站点的O_(3)体积分数季节变化虽都表现为:夏季>春季>秋季>冬季,但前者主要受前体物NO_(x)光化学反应的影响,后者的NO_(x)并不是产生高体积分数O_(3)的主要来源;两类站点的O_(3)日变化谱型截然相反,城市站O_(3)小时平均体积分数的峰谷值分别出现在15:00和06:00,而高山站分别出现在20:00和10:00,分别比城市站滞后了约5 h;此外城市站的O_(3)日振幅明显大于高山站.就城市站而言,相较日照时数、降水量和总云量,气温对O_(3)体积分数的影响更为显著;白天的NO_(2)体积分数直接影响O_(3)的日振幅大小,尽管太原站O_(3)的光化学生成潜力也较高,由于被高体积分数的NO滴定消耗,O_(3)体积分数为城市站中最低;各城市站高体积分数的O_(3)对应低体积分数的NO_(x),低NO_(x)以NO_(2)为主,高NO_(x)的贡献则主要来自NO,在较高NO_(x)体积分数时,O_(3)基本上完全被消耗.影响全部站点O_(3)体积分数升高的地面风主要来自东南、南和西南方向,特定的风速条件将导致站点O_(3)体积分数增加.站点地理位置不同会引起大气污染物输送作用的差异,而来自华北平原和汾渭平原高浓度O_(3)的水平输送很可能是造成山西各站点O_(3)体积分数升高的共同原因.

关键词： O_(3)体积分数前体物NO_(x) 城市站高山站气团输送

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不同工况下可见-近红外光谱的煤矸识别研究

光谱学与光谱分析 2024年第3期44卷 821-828页

作者：刘涛李博夏蕊李瑞王学文太原理工大学机械与运载工程学院煤矿综采装备山西省重点实验室山西太原030024

在实现煤炭高效利用过程中,煤矸分选是一个非常重要的步骤,但现有的煤矸分选技术存在资源浪费,效率较低等问题。可见-近红外光谱识别技术具有快速可靠的优点,在煤矸识别领域已有一定的研究基础,但大多数研究并未结合实际工况进行有效分... 详细信息

在实现煤炭高效利用过程中,煤矸分选是一个非常重要的步骤,但现有的煤矸分选技术存在资源浪费,效率较低等问题。可见-近红外光谱识别技术具有快速可靠的优点,在煤矸识别领域已有一定的研究基础,但大多数研究并未结合实际工况进行有效分析。首先,在实验室中搭建可见-近红外光谱采集装置,模拟实际环境下不同探测角度(0°、10°、20°、30°)、探测距离(10、15、20、25 cm)、光照角度(15°、25°、35°、45°)三种工况,并分别在单因素条件以及正交试验设计的多因素条件下,采集山西西铭煤矿的煤和矸石样本在可见-近红外波段的光谱数据。其次,对采集的光谱数据进行分析,并先后经过标准正态变量变换和Savitzky-Golay卷积平滑,以减少噪音和误差对数据的影响。最后,在单因素试验中,结合预处理算法并基于决策树(DT)、K近邻(KNN)、偏最小二乘判别分析(PLS-DA)、支持向量机(SVM)、AdaBoost五种机器学习模型对光谱数据进行训练。单因素试验结果表明,AdaBoost算法具有较强的学习能力,在不同工况下对煤和矸石的识别准确率均为100%,优于其他识别模型。在正交试验中,支持向量机(SVM)作为识别模型进行训练,结果表明,在原始数据和预处理后的数据中,三种工况对煤矸识别准确率的影响程度不同,影响次序从大到小为不同光照角度、探测距离、探测角度。同时,对比实验结果可以得出,选用合适的预处理和建模方法可以降低不同工况对识别准确率的影响。预处理后的数据中,最优的工况组合为探测角度0°、探测距离20、光照角度35°。随机选取一组条件与最优组进行三次重复对照试验,结果表明最优组的识别表现优于随机对照组。研究结果对煤矸识别最优工况条件的寻找具有借鉴意义,并为可见-近红外光谱技术在煤矸识别领域的实际应用提供了理论基础。

关键词：可见-近红外光谱不同工况煤矸识别 AdaBoost 正交试验

顶温对红心曲微生物群落结构及理化性质的影响

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中国食品学报 2024年第3期24卷 75-85页

作者：王昊乾刘昌录顾铁刚任晓壮唐艺婧张秀红山西师范大学生命科学学院太原030002 山西师范大学食品科学学院太原030002 内蒙古阿尔一一九八酒业有限公司内蒙古乌兰浩特137400

制曲温度能显著影响大曲的理化指标及微生物群落结构,因而大曲分为高温曲、中温曲和低温曲。在清香大曲制作中小范围改变温度,对其微生物及理化性质的影响并不清楚。本研究比较不同顶温对红心曲微生物群落结构及其理化性质的影响。结果... 详细信息

制曲温度能显著影响大曲的理化指标及微生物群落结构,因而大曲分为高温曲、中温曲和低温曲。在清香大曲制作中小范围改变温度,对其微生物及理化性质的影响并不清楚。本研究比较不同顶温对红心曲微生物群落结构及其理化性质的影响。结果表明:两组红心曲中微生物多样性没有显著区别,而属水平微生物群落结构发生明显变化。顶温升高5℃,红心曲真菌中嗜热子囊菌由原来的64.7%增至78.4%,扣囊腹膜酵母则由33.3%降至15.2%,显著增加的还有产淀粉酶的曲霉和根霉。顶温升高后显著增加的细菌有醋酸菌、魏斯氏菌和葡萄球菌等,均有利于白酒风味的形成。大曲中一般少量的放线菌类糖多孢菌由26.7%降至8.8%。理化性质方面,顶温升高5℃大曲糖化力由596.9 U降至516.1 U,液化力由1.26 U降至1.05 U,但下降均不显著;发酵力和酒化力有所增加,发酵力由0.74 U增至2.27 U,酒化力由7.1%vol提高到8%vol。结合实际情况提高顶温,能优化大曲微生物群落结构,改善综合质量,研究结果为红心曲的优质高产提供理论基础。

关键词：红心曲顶温微生物群落理化性质

跨层细节感知和分组注意力引导的遥感图像语义分割

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中国图象图形学报 2024年第5期29卷 1277-1290页

作者：李林娟贺赟谢刚张浩雪柏艳红太原科技大学电子信息工程学院太原030024 先进控制与装备智能化山西省重点实验室太原030024

目的语义分割是遥感图像智能解译的关键任务之一,遥感图像覆盖面广,背景交叉复杂,且地物尺寸差异性大。现有方法在复杂背景下的多尺度地物上分割效果较差,且分割区域破碎边界不连续。针对上述问题,提出了一种跨层细节感知和分组注意力... 详细信息

目的语义分割是遥感图像智能解译的关键任务之一,遥感图像覆盖面广,背景交叉复杂,且地物尺寸差异性大。现有方法在复杂背景下的多尺度地物上分割效果较差,且分割区域破碎边界不连续。针对上述问题,提出了一种跨层细节感知和分组注意力引导的语义分割模型用于高分辨率遥感图像解析。方法首先采用结构新颖的ConvNeXt骨干网络,编码输入图像的各层次特征。其次,设计了分组协同注意力模块,分组并行建模通道和空间维度的特征依赖性,通道注意力和空间注意力协同强化重要通道和区域的特征信息。接着,引入了自注意力机制,构建了跨层细节感知模块,利用低层特征中丰富的细节信息,指导高层特征层学习空间细节,保证分割结果的区域完整性和边界连续性。最后,以山西省太原市为研究区域,自制高分辨率遥感太原市城区土地覆盖数据集(Taiyuan urban land cover dataset,TULCD),所提方法实现了太原市城区土地覆盖精细分类任务。结果实验在自制数据集TULCD和公开数据集Vaihingen上与最新的5种算法进行了比较,所提方法在两个数据集上平均像素准确率(mean pixel accuracy,mPA)为74.23%、87.26%,平均交并比(mean intersection over union,mIoU)为58.91%、77.02%,平均得分mF_(1)为72.24%、86.35%,均优于对比算法。结论本文提出的高分辨率遥感图像语义分割模型具有较强的空间和细节感知能力,对类间差异小的相邻地物也有较强的鉴别能力,模型的整体分割精度较高。

关键词：遥感图像语义分割全卷积网络(FCN) 注意力机制分组卷积

基于导波基函数投影变换的单模态超声导波提取方法

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机械工程学报 2024年第4期60卷 250-258页

作者：王小丫王鉴秦鹏韩星程聂鹏飞韩焱中北大学信息探测与处理山西省重点实验室太原030051 中北大学山西省现代无损检测工程技术研究中心太原030051

由于超声导波的多模态特性和频散特性,实际检测时在同一激发频率下存在多种模态的混合信号,影响导波检测的灵敏度。针对上述存在的问题,在建立导波频散信号的数学模型的基础上,提出一种基于导波基函数投影变换的单模态超声导波提取方法... 详细信息

由于超声导波的多模态特性和频散特性,实际检测时在同一激发频率下存在多种模态的混合信号,影响导波检测的灵敏度。针对上述存在的问题,在建立导波频散信号的数学模型的基础上,提出一种基于导波基函数投影变换的单模态超声导波提取方法。首先根据频散传递函数建立各模态导波信号的数学模型,将各模态导波信号构建为一组导波模态基,之后,以模态基函数为投影变换核,对接收信号进行投影变换,从而实现多模态混叠信号中单模态导波信号的提取。通过对板中的Lamb波S_(0)、A_(0)和A_(1)混合模态仿真和实际信号处理试验表明,提出的方法无需频散补偿即可实现多模态混叠信号中单模态导波信号的有效提取。

关键词：导波导波基投影变换模态提取

基于模拟退火粒子群优化算法的ECT图像重建方法研究

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传感技术学报 2024年第3期37卷 484-491页

作者：王耀萱崔丽琴田鹏秦龙曾祥麟太原理工大学物理与光电工程学院山西太原030024

电容层析成像系统中,其反问题的“病态性”特点,导致传统图像重建算法的重建结果伪影现象严重。粒子群算法(Particles Swarm Optimization,PSO)作为智能算法的一种,具有易实现,收敛快等显著优点,缺点也很明显,即粒子易收敛于局部最优解... 详细信息

电容层析成像系统中,其反问题的“病态性”特点,导致传统图像重建算法的重建结果伪影现象严重。粒子群算法(Particles Swarm Optimization,PSO)作为智能算法的一种,具有易实现,收敛快等显著优点,缺点也很明显,即粒子易收敛于局部最优解。将模拟退火算法与粒子群搜索算法相结合,利用模拟退火算法中的概率突变能力,能够有一定概率跳出算法的局部最优解。设计了五种不同的典型流型并进行了仿真实验,利用所提算法与LBP算法、Tikhonov算法、Landweber迭代算法以及标准PSO算法分别对其进行了图像重建。仿真实验所得到的主观结果和客观数据均表明,所提算法可以有效减少重建图像中的伪影,明确图像形状,提高重建图像质量,使得图像重建结果更加接近原始流型。

关键词：电容层析成像图像重建粒子群算法模拟退火算法