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樽海鞘群算法基于动力学模型的改进

系统工程与电子技术 2024年第1期46卷 300-308页

作者：雷灏赵品彰汪东华陈柏屹江苏省计量科学研究院江苏南京210049 南京航空航天大学航天学院江苏南京210016

针对樽海鞘群算法(salp swarm algorithm,SSA)中参数含义不明确、收敛性不确定的问题,构建了SSA的差分动力学模型,定义了领导者选择机制、领导者游走机制、跟随者偏序学习机制,重点针对跟随者偏序学习机制分析了系统的收敛性,面向领导... 详细信息

针对樽海鞘群算法(salp swarm algorithm,SSA)中参数含义不明确、收敛性不确定的问题,构建了SSA的差分动力学模型,定义了领导者选择机制、领导者游走机制、跟随者偏序学习机制,重点针对跟随者偏序学习机制分析了系统的收敛性,面向领导者游走机制与跟随者偏序学习机制提出了算法全局最优收敛的充分条件。基于动力学分析结果提出了樽海鞘群异质定常跟随率与偏序多驱动机制的改进方法,仅对算法结构与参数进行了调整,在未增加计算量的情况下提高了算法的性能,通过仿真分析验证了改进的有效性。

关键词：樽海鞘群算法智能算法群体动力学收敛性分析

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长三角地区人口“镇化”发展与小城镇交通优势度的空间关系

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地理学报 2024年第6期79卷 1433-1448页

作者：王雪芹刘振刘盛和周蕾王维苗毅南京邮电大学地理与生物信息学院南京210023 中国科学院地理科学与资源研究所、中国科学院区域可持续发展分析与模拟重点实验室北京100101 中国科学院大学资源与环境学院北京100049 山东师范大学地理与环境学院济南250358

探讨长三角地区2460个小城镇人口“镇化”发展与交通优势度的空间格局特征及两者的空间关系,并结合双变量空间自相关方法揭示交通对人口“镇化”发展的影响机制。结果发现:①2017年长三角地区人口“镇化”发展总体处于初、中期阶段,五... 详细信息

探讨长三角地区2460个小城镇人口“镇化”发展与交通优势度的空间格局特征及两者的空间关系,并结合双变量空间自相关方法揭示交通对人口“镇化”发展的影响机制。结果发现:①2017年长三角地区人口“镇化”发展总体处于初、中期阶段,五成以上小城镇人口“镇化”水平不足30%;小城镇交通优势度空间分异特征显著,形成以上海为一级中心、以苏锡常、杭州、宁波和合肥为二级中心、以欠发达城市远郊与安徽省际交界地带为外围圈层的“中心—外围”结构;②人口“镇化”水平与交通优势度总体协调度较高,但以两者同步偏低为主,协调性随着与中心城区距离的增大而降低;上海、苏锡常等发达地区也存在交通发达但人口“灯下黑”的小城镇,苏北、安徽等欠发达地区存在交通落后但人口集聚度较高的小城镇;③交通对人口“镇化”发展具有显著正向影响;④区位子要素对人口“镇化”发展整体呈正向促进作用,但也存在负向影响的特殊情况,越发达的地区这种正向效应与负向效应均越显著;交通可达性主要通过站点枢纽效应促进各类要素与技术以空间外溢的形式在核心城市与一般城镇之间传递,重塑小城镇经济优势从而促进人口集聚;路网密度主要是通过影响出行成本以及要素流通速度与规模影响人口向镇区的集聚。

关键词：小城镇人口“镇化” 交通优势度空间关系长三角地区

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烘燥对活性染料染色丝绸的颜色损伤

丝绸 2024年第3期61卷 28-37页

作者：王兵心赵旭于晞胡祝兵刘建立江南大学纺织科学与工程学院江苏无锡214122 南京海关纺织工业产品检测中心南京214101 无锡小天鹅电器有限公司江苏无锡214035

为阐明烘燥对丝绸织物颜色损伤的机理,开展了干衣机烘燥微环境中丝绸织物颜色变化规律和脱落染料组分鉴定研究。文章采用活性红195,以一浴一步法对桑蚕丝织物染色并烘燥不同的时间周期。织物颜色测试结果表明,经过不同烘燥周期后丝织物... 详细信息

为阐明烘燥对丝绸织物颜色损伤的机理,开展了干衣机烘燥微环境中丝绸织物颜色变化规律和脱落染料组分鉴定研究。文章采用活性红195,以一浴一步法对桑蚕丝织物染色并烘燥不同的时间周期。织物颜色测试结果表明,经过不同烘燥周期后丝织物的L^(*)、a^(*)、b^(*)值都发生了变化。尤其是在经过20个烘燥周期后,与原试样相比,丝织物的L^(*)、a^(*)、b^(*)值和总色差ΔE变化较为显著。为研究染料烘燥时脱落的成分,采用去离子水将沾色试样上沾染的浮色物质洗脱后进行反向高效液相色谱(RP-HPLC)和核磁共振氢谱(H-NMR)测试。结果表明:与活性红195水解反应生成3个中间产物和1个最终产物的现象不同,沾色试样洗脱液中仅检出染料水解的最终产物。由此推断,在染色或皂洗时染料会发生水解并吸附在纤维表面和孔隙内部,在烘燥时未与纤维反应的水解染料会从纤维上脱落,这是造成丝绸织物烘燥颜色变化的主要原因之一。

关键词：丝绸织物活性染料烘燥液相色谱颜色

基于群智能优化多分类器的DOM组分检测研究

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光谱学与光谱分析 2024年第8期44卷 2349-2356页

作者：付丽辉戴峻峰王晓燕淮阴工学院自动化学院江苏淮安223003 淮阴工学院电子信息工程学院江苏淮安223003

可溶解有机物(DOM)是影响生态环境和居民生活安全的重要因素之一。当DOM总量达到一定水平时,将通过水体富营养化引致藻类爆发式生长,使得DOM成分更为复杂、影响更为严峻。常见的DOM检测方法虽然可以对DOM进行定性分析,但对于DOM组分的... 详细信息

可溶解有机物(DOM)是影响生态环境和居民生活安全的重要因素之一。当DOM总量达到一定水平时,将通过水体富营养化引致藻类爆发式生长,使得DOM成分更为复杂、影响更为严峻。常见的DOM检测方法虽然可以对DOM进行定性分析,但对于DOM组分的测定一直存在瓶颈,单传感器难以完成对水体DOM总量与组分的复杂性测试。提出基于等离子共振传感器(SPR)的交叉敏感性的DOM测试方案。利用群智能算法(PSO)训练的BP神经网络(BP),构建三个分类器。利用多模光纤,镀以55~85 nm的7种不同厚度的金膜,构成具有不同最佳折射率测量值的SPR传感探头,使各传感探头的最佳折射率测量值有效分布在1.33~1.43 RIU范围内,保证每个传感头在最佳测量区间内具有较好的灵敏度、线性度,在其他传感头对应的测量区间内,通过波长、谱宽和光强的变化,有着尽可能敏感的交叉响应。结合基于PSO-BP的三分类器的智能算法,通过对DOM的水样制备、DOM成分的测定、折射率的测量、SPR效应的测量、人工智能网络的训练、验证等实验步骤,实现对被测样本的SPR效应的共振波长、谱宽和光强的综合训练,从而完成对里运河(A)、洪泽湖(B)、公园景观湖(C)、校园景观湖(D)四种被测水体的五种DOM组分(酪氨酸类蛋白质、色氨酸类蛋白质、富里酸、溶解性微生物代谢产物、腐殖酸)浓度的有效预测。对四种不同被测水体(A、B、C、D)DOM组分浓度的最高预测率分别为81.2%(酪氨酸)、85%(色氨酸)、82%(色氨酸)、82.6%(色氨酸)。考察了响应参数及分类器个数对预测效果的影响,结果表明,与双分类器和单分类器相比较,三分类器的预测效果最好,对综合水样的五种不同DOM组分浓度的预测正确率分别为81.5%、84%、81%、82%、68.3%,验证了PSO-BP的多分类器及光纤SPR传感器在DOM组分预测中的正确性及可行性。

关键词：多分类器光纤等离子共振传感器可溶性有机物组分检测 BP神经网络 PSO算法

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磁场技术在农产品加工中的应用及研究进展

食品科学 2024年第6期45卷 306-316页

作者：姚黄兵金亚美张令涛吴石林郑子涛王婷杨哪徐学明江南大学食品学院江苏无锡214122 江南大学江苏省食品安全与质量控制协同创新中心江苏无锡214122 江南大学食品科学与资源挖掘全国重点实验室江苏无锡214122

随着现代农业技术发展和磁场生物学效应研究深入,磁场已被广泛应用于农业科学的各个领域。适宜的磁场参数如强度、频率、波形等对农产品原料可产生特异性的非热效应,主要通过影响水分子簇、细胞形态、大分子活性以及基因表达等方式调节... 详细信息

随着现代农业技术发展和磁场生物学效应研究深入,磁场已被广泛应用于农业科学的各个领域。适宜的磁场参数如强度、频率、波形等对农产品原料可产生特异性的非热效应,主要通过影响水分子簇、细胞形态、大分子活性以及基因表达等方式调节生物组织,细胞的新陈代谢、呼吸作用以及传质传热效率,因而相较于其他物理加工而言,其作用效果的显化更加缓慢。另一方面,相同的磁场参数针对不同处理对象也会展现不同的作用效果。磁场技术在农产品加工领域中已得到一定的验证并应用,主要包括农产品的辅助贮藏、杀菌、发酵、提取等方面,本文综述了磁场生化技术在农产品加工中的应用及研究现状,并就存在的问题及未来的发展趋势展开讨论,旨在为该技术在农业领域中的应用提供参考。

关键词：磁场生物效应农产品贮藏杀菌发酵

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亚硝酸盐对硫酸根自由基降解卤代酚的影响

中国环境科学 2024年第6期44卷 3395-3407页

作者：桂静婧刘佳婷杨培增陈静季跃飞陆隽鹤南京农业大学资源与环境科学学院江苏南京210095

系统研究了亚硝酸盐(NO_(2)^(-))对硫酸根自由基(SO_(4)^(•-))降解溴酚和氯酚的影响.结果表明,NO_(2)^(-)的加入明显促进了溴酚的降解,而氯酚的降解仅受到轻微促进;此外,两者都转化生成了有毒硝基产物.研究发现,卤代酚在SO_(4)^(•-)氧... 详细信息

系统研究了亚硝酸盐(NO_(2)^(-))对硫酸根自由基(SO_(4)^(•-))降解溴酚和氯酚的影响.结果表明,NO_(2)^(-)的加入明显促进了溴酚的降解,而氯酚的降解仅受到轻微促进;此外,两者都转化生成了有毒硝基产物.研究发现,卤代酚在SO_(4)^(•-)氧化过程中发生脱卤反应,脱下来的卤离子被SO_(4)^(•-)氧化为卤自由基和自由卤.其随后和中间产物甚至母体反应,生成卤代副产物,如卤仿和卤乙酸.若反应过程中存在NO_(2)^(-),首先,原位生成的活性卤物质能够被NO_(2)^(-)迅速捕获,生成强氧化性的硝酰卤.硝酰卤进攻卤代酚,导致其加速降解并生成硝基副产物.其次,NO_(2)^(-)被SO_(4)^(•-)氧化生成二氧化氮自由基(NO2•),其随后与卤代酚转化生成的酚氧自由基中间体结合,同样产生大量硝基卤代产物.数据显示,硝基溴酚的种类更多且产量更高.当加入200μmol/L NO_(2)^(-),溶液中硝基溴酚和硝基氯酚的总生成量最高分别可至9.2和5.7μmol/L.这是因为在SO_(4)^(•-)氧化过程中,溴酚较氯酚更容易发生脱卤反应,因此NO_(2)^(-)对溴酚转化行为的影响更显著.研究揭示了SO_(4)^(•-)氧化技术应用于地下环境中降解卤代污染物时的潜在风险,并对该过程中氮素和卤素的相互转化提供了新的见解.

关键词：溴酚氯酚硫酸根自由基亚硝酸盐硝酰卤硝基副产物

数字化PCR芯片技术用于食源性细菌多重定量检测

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分析化学 2024年第6期52卷 789-798页

作者：茅珍珍胡文琪唐曲蒋汶君秦玉岭吴丽南通大学公共卫生学院南通市公共卫生与医学分析重点实验室南通大学医学院

食源性细菌可造成食物腐败变质并产生多种有害毒素，严重危害食品安全和人体健康。因此，开发食源性细菌有效的检测方法具有十分重要的意义。本研究提出了基于多重数字化聚合酶链式反应（PCR）芯片的分析方法，可对3种常见食源性细菌（... 详细信息

食源性细菌可造成食物腐败变质并产生多种有害毒素，严重危害食品安全和人体健康。因此，开发食源性细菌有效的检测方法具有十分重要的意义。本研究提出了基于多重数字化聚合酶链式反应（PCR）芯片的分析方法，可对3种常见食源性细菌（金黄色葡萄球菌（Staphylococcus aureus）、沙门氏菌（Salmonella typhimurium）和单增李斯特菌（Listeria monocytogenes））进行快速且高效的检测。此芯片采用离心力驱动的数字化进样方式，15 min内即可完成数字化检测过程，操作简便。PCR实验结果表明，经历25个热循环后即可检出阳性信号。此芯片在低浓度细菌核酸定量检测方面具有显著优势，可有效避免假阴性结果。利用此芯片可对浓度为10～5～10～8CFU/mL的细菌样本进行多重检测。相比荧光定量PCR技术，此芯片在分析低含量靶标时具有更高的准确度和灵敏度。

关键词：数字化芯片多重聚合酶链式反应金黄色葡萄球菌沙门氏菌单增李斯特菌

来源：博看期刊

极性交换电场辅助植物修复稻田土壤镉污染研究

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农业机械学报 2024年第3期55卷 331-339页

作者：栾雅珺徐俊增李亚威胡哲伟王海渝王永红徐锡华河海大学农业科学与工程学院南京211100 河海大学水灾害防御全国重点实验室南京210098 生态环境部南京环境科学研究所南京210042 昆山市水务局昆山215300 高邮市水利局高邮225600

通过盆栽试验,采用太阳能供电方式,探究在干湿交替的水分条件下,水稻种植过程中极性交换电场辅助植物修复(EKPR)土壤重金属镉(Cd)污染的可行性。控制灌溉条件下,两电极板附近的土壤区域种植水稻作物,中间土壤区域种植水葱作富集植物。... 详细信息

通过盆栽试验,采用太阳能供电方式,探究在干湿交替的水分条件下,水稻种植过程中极性交换电场辅助植物修复(EKPR)土壤重金属镉(Cd)污染的可行性。控制灌溉条件下,两电极板附近的土壤区域种植水稻作物,中间土壤区域种植水葱作富集植物。结果表明,交换电极使电解水反应产生的氢离子(H~+)和氢氧根离子(OH~-)不断被中和,有效避免了土壤pH值极化。土壤电流变化范围为0.08~0.36 A,说明极性交换和较高的土壤含水率有效确保土壤中的可迁移离子数量和离子流动性,能够驱动重金属迁移。与对照处理(CK)相比,EKPR处理水葱根部干物质量显著增加34.93%;水稻根部和稻谷干物质量显著降低17.21%~30.16%、16.18%~22.28%,叶片和茎部干物质量分别提高3.82%~13.17%、7.59%~30.91%。EKPR处理水葱根部、地上部Cd含量分别提高15.49%~22.45%、33.30%~35.45%;水稻根部、稻谷Cd含量分别降低14.48%~35.06%、39.04%~57.43%。极性交换电场辅助植物修复技术可提高水葱对Cd的富集量,同时降低水稻对Cd的富集量,与CK处理相比,EKPR处理水葱Cd生物富集量显著增加46.48%,水稻Cd生物富集量显著降低24.75%。试验结束后,水稻根系附近的土壤Cd含量下降16.33%~19.14%。研究结果表明,在控制灌溉水稻种植过程中,极性交换电场辅助植物修复是一种可行的修复手段,在作物生产过程中利用电动修复和植物修复实现土壤净化,具有良好的应用前景和现实意义。

关键词：镉极性交换电动修复植物修复水稻控制灌溉

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基于牛顿-蚁群算法与选择性谐波调制的电网功率放大器宽频控制策略

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电力系统保护与控制 2024年第16期52卷 97-109页

作者：代子阔史可鉴赵晨星张天成徐妍汪诚国网辽宁省电力有限公司辽宁沈阳110006 国网辽宁电力科学研究院辽宁沈阳110006 国网铁岭供电公司辽宁铁岭112000 国网辽宁省抚顺供电公司辽宁抚顺113000 南京理工大学江苏南京210000

选择性谐波消除/生成脉宽调制技术能与多电平电力电子变换器相结合,实现低开关频率下的高频电网谐波功率复现。然而,为生成特定次谐波,需要求解非线性开关角方程,其求解精度受开关角初值选取约束,且实时性随着谐波次数的增加而降低。因... 详细信息

选择性谐波消除/生成脉宽调制技术能与多电平电力电子变换器相结合,实现低开关频率下的高频电网谐波功率复现。然而,为生成特定次谐波,需要求解非线性开关角方程,其求解精度受开关角初值选取约束,且实时性随着谐波次数的增加而降低。因此提出一种基于牛顿-蚁群算法的实时选择性谐波生成脉宽调制技术。通过建立开关角方程,利用蚁群算法求解初值,进一步结合牛顿算法获得不同开关频率及计算步长对应的最多谐波数目,并分析得到调制比-开关角对应关系。通过查找表获得初始开关角,并前馈至电压控制环路,实现对特定次谐波的无静差跟踪。最后以级联H桥多电平变换器为例,搭建仿真与实验平台,验证了理论分析的正确性与所提策略的可行性。

关键词：选择性电网谐波功率放大器级联多电平逆变器牛顿-蚁群算法实时选择性谐波生成脉宽调制