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相位光时域反射仪中信号采样率的双频光倍增

光学学报 2024年第1期44卷 430-441页

作者：钟镇张旭苹邹宁睦常州工学院光电工程学院江苏常州213032 南京大学智能光传感与调控技术教育部重点实验室江苏南京210093 德克萨斯州立大学英格拉姆工程学院德克萨斯圣马科斯78666

在相位光时域反射仪中引入等时分双频光,提高扰动信号采样率,降低相邻相位的绝对差值,从而使得相位解缠绕正确实现,进而精确重构相位信号。然而,引入双频光使得初相位的不一致变得更加复杂,以致相位信号无法精确重构,即扰动信号的采样... 详细信息

在相位光时域反射仪中引入等时分双频光,提高扰动信号采样率,降低相邻相位的绝对差值,从而使得相位解缠绕正确实现,进而精确重构相位信号。然而,引入双频光使得初相位的不一致变得更加复杂,以致相位信号无法精确重构,即扰动信号的采样率难以真正得到提升。为此,在等时分双频光相位光时域反射仪中,基于模值最小值的乘积来快速确定参考位置并补偿脉冲序列方向初相位的不一致,对光纤长度方向初相位的不一致进行二次静态补偿。在实验中,当外界扰动为700 Hz的Burst信号时,使用单频探测脉冲光已无法进行正确解缠绕,而使用双重静态补偿方案的等时分双频光相位光时域反射仪却能够精确求解出Burst信号,且正弦部分的均方根误差仅为0.3872 rad,即在相位光时域反射仪中实现了信号采样率的双频光倍增和相位信号的精确重构。

关键词：光纤光学光纤传感相位光时域反射仪定量测量双频光精确提取

考虑井周堵塞效应的定水头非完整回灌井流模型

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岩土工程学报 2024年第1期46卷 207-215页

作者：李炯李明广詹红兵陈锦剑夏小和上海交通大学土木工程系上海200240 上海市公共建筑和基础设施数字化运维重点实验室上海200240 清华大学水利水电工程系北京100084 德克萨斯农工大学地质与地球物理系德克萨斯77843

针对传统定水头井流模型无法反映井周含水层堵塞对含水层渗流响应影响的问题,在假设井周含水层渗透系数在堵塞作用下随时间呈指数形式衰减的基础上,建立了考虑堵塞效应的定水头非完整回灌井流模型。通过对模型进行变量代换、Lapλace变... 详细信息

针对传统定水头井流模型无法反映井周含水层堵塞对含水层渗流响应影响的问题,在假设井周含水层渗透系数在堵塞作用下随时间呈指数形式衰减的基础上,建立了考虑堵塞效应的定水头非完整回灌井流模型。通过对模型进行变量代换、Lapλace变换和有限余弦Fourier变换及其逆变换,推导了定解问题在Lapλace空间的解,并采用Stehfest数值逆变换方法得到了实时空间内的半解析解。参数分析结果表明,较小的渐近渗透系数Kr,∞会减小回灌过程中回灌流量和水头抬升,并降低含水层的拟稳态渗流响应,而较大的渗透系数衰减指数λ仅降低了渗透系数衰减过程中水头抬升和回灌流量,并不影响含水层达到拟稳态时的渗流状态;因Kr,∞和λ不同引起的水头差沿径向距离先增大后减小,在井周堵塞区与主含水层交界面达到最大值;回灌堵塞使得水头抬升分布在井周堵塞区与主含水层交界面上存在明显的折点,并造成含水层水头在抬升过程中存在显著的下降阶段,上述特征可为回灌堵塞评估与预测提供参考。

关键词：回灌堵塞定水头回灌非完整井井流力学半解析解

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钒技术在难减排行业和能源转型中的作用评估

钢铁钒钛 2024年第4期45卷 84-94页

作者： David ASantos Manish KDixit Pranav Pradeep Kumar Sarbajit Banerjee 德克萨斯农工大学化学系德克萨斯农工大学材料科学和工程系德克萨斯农工大学建筑科学系德克萨斯农工大学土木与环境工程学院

重工业的减碳和可再生能源技术的出现皆与获得矿物资源有着密不可分的联系。因此，迫切需要对关键元素在减少温室气体排放方面的作用进行基准评估。考察了钒作为微合金元素在建筑碳减排以及作为电网储能用液流电池的主要成分在能源转型... 详细信息

重工业的减碳和可再生能源技术的出现皆与获得矿物资源有着密不可分的联系。因此，迫切需要对关键元素在减少温室气体排放方面的作用进行基准评估。考察了钒作为微合金元素在建筑碳减排以及作为电网储能用液流电池的主要成分在能源转型中的作用。研究结果表明，钒可使每年减少总计1.85亿t碳排放。其中，中国和欧盟的减排幅度分别为各自排放量的1.15%和0.18%。研究结果强调了关键金属在发展低碳基础设施中的作用，同时指出了进行全面评估并施加政策干预减轻供应链风险的必要性。

关键词：钒微合金化液流电池碳减排

考虑分布式电源时空相关及电动汽车充电负荷分布特性的有源配电网概率潮流

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电网技术 2024年第6期48卷 2550-2563,I0084,I0085页

作者：徐艳春李思佳汪平 MI Lu 梯级水电站运行与控制湖北省重点实验室(三峡大学) 湖北省宜昌市443002 得克萨斯农工大学电气与计算机工程系美国得克萨斯州77840

目前分布式电源(distribution generation,DG)和电动汽车(electric vehicle,EV)充电负荷等随机变量接入电力系统时时空特性考虑不足,会导致概率潮流计算偏离实际。因此该文提出了考虑DG时空相关及EV分布特性的有源配电网概率潮流模型。... 详细信息

目前分布式电源(distribution generation,DG)和电动汽车(electric vehicle,EV)充电负荷等随机变量接入电力系统时时空特性考虑不足,会导致概率潮流计算偏离实际。因此该文提出了考虑DG时空相关及EV分布特性的有源配电网概率潮流模型。首先,利用场景生成建立时空相关的风电、光伏出力概率模型;然后,考虑路网约束和用户心理,建立考虑EV时空分布特性的负荷概率模型;最后,以Nataf变换结合奇异值分解处理相关性输入变量,运用三点估计法对概率潮流进行计算,通过Cornish-Fisher级数拟合得到累积分布函数。以IEEE-33节点系统进行测试,利用所提模型分析了DG时空相关性和EV分布特性对配电网潮流的影响。结果表明DG时空相关性主要影响系统的波动性,EV分布特性主要影响系统的运行特性。该文研究可为新型配电网的安全运行提供理论指导。

关键词：分布式电源电动汽车充电负荷场景生成时空特性有源配电网概率潮流 Nataf变换

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顾及城郊农田生态服务价值的中心城区生态安全网络重构

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生态学报 2024年第13期44卷 5801-5815页

作者：彭李智胡石元张金亭周恒石庆翠吴秀武汉大学资源与环境科学学院武汉430072 武汉科技大学城市建设学院武汉430065 德克萨斯州立大学地理与环境系美国德州圣马科斯78666

针对中心城区日益凸显的农业、生态、城镇三类空间冲突问题,借鉴田园城市理论,创新性地提出一种利用城郊高生态价值农田细化城市生态安全网络,构建“三生”空间协调有序的国土空间格局的方法。利用防城港市遥感影像、国土调查和社会经... 详细信息

针对中心城区日益凸显的农业、生态、城镇三类空间冲突问题,借鉴田园城市理论,创新性地提出一种利用城郊高生态价值农田细化城市生态安全网络,构建“三生”空间协调有序的国土空间格局的方法。利用防城港市遥感影像、国土调查和社会经济数据,在城郊耕地综合评价的基础上,采用评价结果修正的当量因子法评估其农田生态价值。进一步利用InVEST、MSPA及MCR模型初步构建市域生态安全网络,再将高生态价值农田作为临时生态节点完成网络重构,并进行对比分析。以重构的新网络指导中心城区的规划分区优化,并对市域和中心城区两级生态网络要素的空间管控规则及联合管理机制进行了探索。结果表明:(1)防城港市区单位面积农田生态价值为35540元/hm^(2),高生态价值农田较均匀的环城分部。(2)重构后的网络新增34个临时节点和51条绿带,延长48.425 km,增加808.89 hm^(2)生态源。(3)新网络能有效引导中心城区形成圈层发展结构,较原网络在连通性、有效性、稳定性上均有所提升。研究结果为注重协调发展的国土空间规划背景下区域空间格局优化提供了新的思路。

关键词：耕地综合评价当量因子法生态安全网络重构田园城市理论临时生态节点

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机器学习势及其在分子模拟中的应用综述

化工学报 2024年第4期75卷 1241-1255页

作者：刘东飞张帆刘铮卢滇楠清华大学化学工程系北京100084

分子动力学模拟已经成为化工过程和技术研发的重要工具,但经典分子动力学模拟的精度不足和从头计算分子动力学模拟的高昂计算成本,制约了分子模拟技术的广泛应用。机器学习技术的出现和发展使得基于机器学习势的分子模拟快速发展起来,... 详细信息

分子动力学模拟已经成为化工过程和技术研发的重要工具,但经典分子动力学模拟的精度不足和从头计算分子动力学模拟的高昂计算成本,制约了分子模拟技术的广泛应用。机器学习技术的出现和发展使得基于机器学习势的分子模拟快速发展起来,该方法兼具速度快与准确性高的优势,将极大地加速分子模拟技术在化工中的应用。首先回顾了机器学习势的发展历程,给出了构建机器学习势模型的原则,介绍了数据集构建、模型训练和模型迁移与应用等,分析了不同类型的机器学习势的特点和局限性,最后对机器学习势的应用前景进行了展望。

关键词：机器学习势分子模拟计算化学热力学

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基于anchor-free的光学遥感舰船关重部位检测算法

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北京航空航天大学学报 2024年第4期50卷 1365-1374页

作者：张冬冬王春平付强陆军工程大学石家庄校区电子与光学工程系石家庄050003

针对基于深度学习的遥感舰船检测算法存在精细化程度不足、检测效率低的问题,提出一种基于anchor-free的光学遥感舰船关重部位检测算法。所提算法以全卷积的单阶段目标检测(FCOS)算法为基准,在主干网络中引入全局上下文模块,提高网络的... 详细信息

针对基于深度学习的遥感舰船检测算法存在精细化程度不足、检测效率低的问题,提出一种基于anchor-free的光学遥感舰船关重部位检测算法。所提算法以全卷积的单阶段目标检测(FCOS)算法为基准,在主干网络中引入全局上下文模块,提高网络的特征表达能力;为更好地描述目标的方向性,在预测阶段构建了具有方向表征能力的回归分支;对中心度函数进行优化,使其具备方向感知和自适应能力。实验结果表明:在自建舰船关重部位数据集和HRSC2016上,所提算法的平均精度(AP)比FCOS算法有显著提升;与其他算法相比,所提算法在检测速度和检测精度上均表现优越,具有较高的检测效率。

关键词：深度学习遥感图像 anchor-free 舰船检测关重部位检测全卷积单阶段检测

环境因素与暴力犯罪的非线性和空间异质性关系分析

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地理学报 2024年第8期79卷 2141-2156页

作者：张延吉朱春武福州大学人文社会科学学院福州350108 得州农工大学景观建筑与城市规划系美国得克萨斯州77840

“环境—犯罪”间的非线性关系与空间异质性关系是导致理论争议和实证分歧的关键,但有关分析仍显碎片化,且面临依赖线性模型、共线性问题、遗漏变量等局限。本文利用机器学习中的GBDT算法和SHAP解释器,系统揭示48种建成环境及社会环境... 详细信息

“环境—犯罪”间的非线性关系与空间异质性关系是导致理论争议和实证分歧的关键,但有关分析仍显碎片化,且面临依赖线性模型、共线性问题、遗漏变量等局限。本文利用机器学习中的GBDT算法和SHAP解释器,系统揭示48种建成环境及社会环境因素与北京暴力犯罪的非线性和空间异质性关系。研究表明,案例区环境因素与暴力犯罪存在7类非线性关系,各类环境因素的影响方向和边际效应呈不同变化趋势。环境因素与暴力犯罪的关联还具有不同程度的空间异质性,经K-means聚类分析,可将全域划分成6类拥有差异化犯罪引致因素的区域。犯罪模式理论的设施划分、街道眼与防卫空间理论何者成立、社会解组理论所提因素的影响都取决于环境变量取值区间和空间单元所在区位。犯罪防控应由普适性施策转向因类因地施策,公共资源投入需聚焦特定区间和重点区域。

关键词：非线性关系空间异质性梯度提升决策树可解释机器学习犯罪地理学

基于XGBoost算法的鱼粉中微塑料的红外光谱识别研究

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光谱学与光谱分析 2024年第7期44卷 1835-1842页

作者：许晓栋张慧敏刘佳乐韩鲁佳杨增玲刘贤中国农业大学工学院农业工程系北京100083

作为四大新兴污染物之一的“微塑料”带来的危害日益凸显,微塑料的检测识别是其污染评估和风险管理防控的关键。以鱼粉饲料中的微塑料(包括PA、PE、PET、PP、PS、PVC)作为研究对象,运用XGBoost算法分别研究构建了近红外光谱和红外光谱... 详细信息

作为四大新兴污染物之一的“微塑料”带来的危害日益凸显,微塑料的检测识别是其污染评估和风险管理防控的关键。以鱼粉饲料中的微塑料(包括PA、PE、PET、PP、PS、PVC)作为研究对象,运用XGBoost算法分别研究构建了近红外光谱和红外光谱定性识别模型。采用GridSearchCV工具包研究优化XGBoost模型的主要超参数,近红外光谱模型的超参数优化结果为n_estimators:300,learning_rate:0.08,gamma:0,max_depth:4,min_child_weight:1;红外光谱的超参数优化结果为n_estimators:100,learning_rate:0.02,gamma:0.20,max_depth:4,min_child_weight:1。基于优化后的超参数构建的近红外定性识别模型平均精确率(Precision)为0.985,平均召回率(Recall)为0.977,平均F1值(F1 score)为0.978,相比于优化前模型效果分别提升了40.17%,51.00%,50.00%;红外定性识别模型平均精确率(Precision)、平均召回率(Recall)和平均F1值(F1 score)均为1.000,优化后的模型效果分别提升了20.67%,27.50%,26.33%。进一步与PLS-DA模型对比分析发现,红外光谱的XGBoost模型与PLS-DA模型效果基本一致,近红外光谱的XGBoost模型各参数(Accuracy,Precision,Recall,F1 score)效果均不同程度地优于PLS-DA模型。综上所述,运用XGBoost算法可以有效识别鱼粉中不同种类的微塑料,该研究为鱼粉饲料中微塑料的快速检测识别方法提供理论支持和技术支撑。

关键词：微塑料红外光谱 XGBoost PLS-DA