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基于高光谱指数分割的草莓硬度预测与研究

激光技术 2024年第3期48卷 365-372页

作者：邵慧靳培龙王程陈冲胡玉霞刘学安徽建筑大学电子与信息工程学院合肥260601 安徽建筑大学安徽省古建筑智能感知与高维建模国际联合研究中心合肥230601 中华通信系统有限责任公司北京100000

为了快速无损检测草莓硬度,连续5天采集了草莓高光谱数据和硬度信息,提出一种基于高光谱多指数阈值逐层分割的硬度预测方法。首先分析各组分(果肉、霉变果肉、草莓籽和萼片)的光谱反射率差异并确定特征波段,利用特征波段构建新的归一化... 详细信息

为了快速无损检测草莓硬度,连续5天采集了草莓高光谱数据和硬度信息,提出一种基于高光谱多指数阈值逐层分割的硬度预测方法。首先分析各组分(果肉、霉变果肉、草莓籽和萼片)的光谱反射率差异并确定特征波段,利用特征波段构建新的归一化特征指数,完成分割阈值的确定,采用逐层分割的方法以排除无关部分的干扰;通过连续投影算法、主成分分析法及2次组合降维来降低光谱信息冗余度并提取特征,利用随机森林与偏最小二乘法分别对原始光谱及降维后特征建立回归模型,并确立最佳预测模型;最后利用最佳预测模型对草莓果肉部分进行硬度拟合,得到硬度分布图像,实现了草莓硬度预测结果的直观显示。结果表明,基于2次降维建立的偏最小二乘模型效果最好,测试集和预测集的相关系数分别为0.9101和0.9099,测试集均方根误差为0.1344。该研究为草莓硬度的无损检测和显示提供了参考。

关键词：光谱学指数分割草莓硬度降维硬度重建

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基于UWB的加权同心圆聚类室内定位方法

电子测量与仪器学报 2024年第4期38卷 161-175页

作者：徐恒刘虎邵慧孙龙胡玉霞孟凡宇安徽建筑大学电子与信息工程学院合肥230601 安徽省古建筑智能感知与高维建模国际联合研究中心合肥230601

为了降低基于超宽带(UWB)测距中的非视距(NLoS)误差的影响,引入了一种基于遗传算法-反向传播神经网络(GA-BP)的UWB测距误差识别与优化方法,能够识别NLoS传播链路下的数据,对NLoS传播链路下测距误差和系统偏差进行校正,最后对测距结果使... 详细信息

为了降低基于超宽带(UWB)测距中的非视距(NLoS)误差的影响,引入了一种基于遗传算法-反向传播神经网络(GA-BP)的UWB测距误差识别与优化方法,能够识别NLoS传播链路下的数据,对NLoS传播链路下测距误差和系统偏差进行校正,最后对测距结果使用卡尔曼滤波(KF)优化。在此基础上,针对测距误差导致的多边定位无交点或多交点问题,提出了一种加权同心圆聚类定位(WCCGT)方法,通过加权同心圆生成(WCCG)解决无交点问题,再采用均值漂移聚类定位方法实现定位解算,以提高定位精度。实验结果表明,改进的测距优化方法有效减小了NLoS传播链路下的测距误差,基于UWB的测距精度提升了60%以上;通过静态定位实验和动态实验分析,将WCCGT方法定位结果与最小二乘(LS)方法进行了比较,本文方法能够在NLoS环境下达到10.78 cm的定位精度,定位性能提升了17.32%。

关键词： UWB测距 GA-BP神经网络卡尔曼滤波 NLoS测距误差 WCCGT定位方法

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Serratia sp.对铜绿微囊藻、斜生栅藻的溶藻效果

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广东海洋大学学报 2024年第1期44卷 76-83页

作者：洪桂云汪涛朱慧马少雄安徽建筑大学环境与能源工程学院/水污染控制与废水资源化安徽省重点实验室安徽合肥230601

【目的】探讨一株溶藻菌S6(Serratia sp.)对富营养化水中优势蓝藻和绿藻的溶藻效果,为有害藻类的生物控制提供参考。【方法】从富营养化水体中分离到一株溶藻菌S6(Serratia sp.,GenBank登录号为KY462187),将不同浓度菌液分别加至铜绿微... 详细信息

【目的】探讨一株溶藻菌S6(Serratia sp.)对富营养化水中优势蓝藻和绿藻的溶藻效果,为有害藻类的生物控制提供参考。【方法】从富营养化水体中分离到一株溶藻菌S6(Serratia sp.,GenBank登录号为KY462187),将不同浓度菌液分别加至铜绿微囊藻(Microcystis aeruginosa)、斜生栅藻(Scenedesmus obliquus)以及两者以浓度比1∶1混合的藻液(下称“混合藻”)中,进行溶藻实验,测定14 d内实验体系中藻的生物量、叶绿素a、氨氮和总磷(TP)浓度,分析溶藻菌S6对不同藻类的溶藻效果以及对水体中氮磷的影响;运用光谱技术分析溶藻产物特性。【结果与结论】溶藻菌S6对铜绿微囊藻、斜生栅藻和混合藻的溶藻效果较佳,且菌液浓度越高,溶藻效果越佳,其中3组原菌液(2×10^(9)mL^(-1))处理组14 d内的溶藻率分别为89.4%、80%、78.6%。溶藻菌S6对3种实验体系氨氮和TP浓度影响较大,原菌液处理组变化最明显,其中铜绿微囊藻藻液氨氮和TP质量浓度分别下降21.24、6.21 mg/L;斜生栅藻藻液氨氮和TP质量浓度分别下降13.19、7.54 mg/L;混合藻液中氨氮和TP质量浓度分别下降10.81、11.85 mg/L。傅里叶红外光谱、紫外光谱和三维荧光光谱分析表明,铜绿微囊藻的溶藻产物中主要含类色氨酸、类富里酸和类腐殖酸物质,斜生栅藻的溶藻产物中主要含类色氨酸和类腐殖酸物质。

关键词：铜绿微囊藻斜生栅藻溶藻菌 Serratia sp. 溶藻产物光谱分析技术

基于中值滤波和偏振调制的雾天偏振图像快速增强方法研究

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光学技术 2024年第1期50卷 106-111页

作者：周玉叶袁宏武凤瑞王峰徐国明安徽建筑大学电子与信息工程学院安徽合肥230601 安徽新华学院大数据与人工智能学院安徽合肥230088 偏振光成像探测技术安徽省重点实验室安徽合肥230031 安徽大学互联网学院安徽合肥230039

针对现有偏振去雾算法难以兼顾去雾效果和实时性问题,提出了一种基于中值滤波和偏振调制的雾天偏振图像快速增强方法。利用中值滤波估算大气光;采取半反法估计无穷远处大气光强,并基于大气散射模型对图像进行恢复;使用场景偏振度对恢复... 详细信息

针对现有偏振去雾算法难以兼顾去雾效果和实时性问题,提出了一种基于中值滤波和偏振调制的雾天偏振图像快速增强方法。利用中值滤波估算大气光;采取半反法估计无穷远处大气光强,并基于大气散射模型对图像进行恢复;使用场景偏振度对恢复的图像进行偏振调制增强。相比较其他方法,文章通过降采样方法减少图像尺寸,选取小尺度的滤波窗口,在保持足够的大气光估算精度的同时,显著降低了处理时间,并采用偏振调制和直方图均衡化方法提高目标与背景的对比度,较好地解决了去雾效果和算法实时性问题。实验结果表明,经过该方法增强的图像,在信息熵、去雾前后梯度比、目标与背景对比度等三个指标上都有较大提升,达到了良好的去雾效果;对于分辨率为1393×986的图像,处理时间仅为16ms,完全满足实时性要求。

关键词：偏振去雾大气散射模型中值滤波偏振调制实时处理

基于多系统融合的实验室安全管理平台的设计与实现

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自动化应用 2024年第10期65卷 4-7页

作者：王涛安徽建筑大学实验室与设备管理处安徽合肥230601

作为实验室管理的重要内容,高校实验室安全管理是一项涉及多因素的系统工程,业务链条长、牵扯因素多,管理控制困难。近年来,高校实验室火灾、爆炸、毒害等安全事故频发。为此,研究了基于多系统融合的高校实验室安全准入与预警方法,对高... 详细信息

作为实验室管理的重要内容,高校实验室安全管理是一项涉及多因素的系统工程,业务链条长、牵扯因素多,管理控制困难。近年来,高校实验室火灾、爆炸、毒害等安全事故频发。为此,研究了基于多系统融合的高校实验室安全准入与预警方法,对高校现有的软硬件系统进行多方式、多层次的充分融合,利用中间库技术汇集、共享数据,采用不同方式融合多源、异构、多粒度的数据,实现了数据的采集、整合、分析、利用。同时,进一步设计了实验室安全准入系统和预警系统,拓展了平台功能,实现了多系统一体化整体实时联动。

关键词：实验室安全多系统融合安全准入安全预警

采动覆岩裂隙演化的光纤监测耦合性及分带表征

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煤炭学报 2024年第3期49卷 1345-1357页

作者：刘奇牛家宝李青海赵金海訾建潇山东科技大学能源与矿业工程学院山东青岛266590 山东省矿山灾害预防控制省部共建国家重点实验室培有基地山东青岛266590 安徽建筑大学建筑结构与地下工程安徽省重点实验室安徽合肥230601 肥城矿业集团梁宝寺能源有限责任公司山东济宁272400

分布式光纤感测作为科学认识采动覆岩动态演变规律的重要工具,其监测数据的准确性主要取决于光纤-岩体的耦合关系。选择神东某矿作为研究对象,将分布式光纤感测技术应用于相似模拟实验,结合光纤-岩体耦合关系,探究采动覆岩垂直分带时空... 详细信息

分布式光纤感测作为科学认识采动覆岩动态演变规律的重要工具,其监测数据的准确性主要取决于光纤-岩体的耦合关系。选择神东某矿作为研究对象,将分布式光纤感测技术应用于相似模拟实验,结合光纤-岩体耦合关系,探究采动覆岩垂直分带时空演化特征与光纤应变数据峰值点位置的内在联系。针对以往研究中光纤应变数据容易受光纤-岩体耦合关系影响,从而导致测试结果出现误差的问题,提出用岩体裂隙率表征光纤-岩体耦合关系的新方法。通过光纤-岩体耦合关系试验,得到光纤-岩体应变传递系数与岩体裂隙率之间呈线性函数关系,并采用二值化方法处理模型图像获取各区域裂隙变化量,分区域地计算出采动覆岩直埋光纤的应变传递系数,为进一步探究光纤应变数据峰值与采动覆岩垂直分带特征之间的关系提供了支撑。研究表明:光纤应变峰值点位置能用于关键层下方离层以及覆岩分带表征,利用构建的关键层下方离层及覆岩分带表征模型,结合峰值检测算法,得到关键层的位置分别为44、68、107 cm,以及垮落带、导水裂隙带发育高度分别为35、68 cm,算法识别结果与理论计算数值吻合,符合神东某矿的实际情况。

关键词：采动覆岩导水裂隙关键层光纤传感耦合性

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原位生成纳米MnO_(2)胶体对Mn^(2+)的吸附机理实验研究

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环境科学与技术 2024年第4期47卷 16-25页

作者：张欣宇唐玉朝王坤黄显怀尹翠琴高和气伍昌年黄健李卫华安徽建筑大学环境污染控制与废弃物资源化利用安徽省重点实验室安徽合肥230601 合肥供水集团有限公司安徽合肥230011

该文用Mn^(2+)离子与KMnO4溶液反应,得到原位生成纳米MnO_(2)胶体,用该胶体颗粒对水中Mn^(2+)离子进行吸附。对原位生成MnO_(2)胶体采用光学显微镜、能谱分析、傅立叶变换红外光谱、粒度和Zeta电位分析仪进行表征,探究了原位生成MnO_(2... 详细信息

该文用Mn^(2+)离子与KMnO4溶液反应,得到原位生成纳米MnO_(2)胶体,用该胶体颗粒对水中Mn^(2+)离子进行吸附。对原位生成MnO_(2)胶体采用光学显微镜、能谱分析、傅立叶变换红外光谱、粒度和Zeta电位分析仪进行表征,探究了原位生成MnO_(2)胶体对Mn^(2+)离子吸附机理,考察了原位生成MnO_(2)胶体浓度、吸附温度、吸附时间以及pH对原位生成的MnO_(2)胶体对Mn^(2+)离子吸附容量的影响。结果表明,原位生成MnO_(2)胶体对Mn^(2+)离子的吸附符合Freundlich吸附模型(R^(2)>0.97),说明发生了多层次吸附,最佳吸附时间为30 min,符合伪二级动力学方程(R^(2)>0.98);低浓度原位生成的MnO_(2)胶体吸附容量相较于高浓度更大,1 mg/L原位生成的MnO_(2)胶体在25℃下吸附容量能达到2 022.19 mg/g;低温有利于原位生成的MnO_(2)胶体对Mn^(2+)离子的物理吸附,高温有利于其表面羟基与Mn^(2+)离子络合;pH=8.03时原位生成的Mn O_(2)胶体对Mn^(2+)离子的吸附容量约为p H=4.56时的4倍且表面Mn-OH和羟基增多,45 mg/L的MnO_(2)胶体吸附容量达到1 647.13 mg/g;pH=4.56和pH=8.03条件下原位生成的MnO_(2)胶体吸附Mn^(2+)离子后Zeta电势值分别为-12.6、-1.10 m V,原位生成纳米MnO_(2)胶体对水中Mn^(2+)离子的吸附实际上是物理吸附、静电吸引、表面配位的共同作用。

关键词：原位生成纳米MnO_(2) 吸附除锰影响因素吸附机制

典型煤矸石堆积区土壤重金属特定源健康风险评价及优先控制源分析

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环境科学 2024年

作者：赵吉洋陈星郑刘根陈永春陶鹏飞深部煤炭开采与环境保护国家重点实验室安徽建筑大学环境与能源学院安徽省矿山生态修复工程实验室安徽大学资源与环境工程学院

煤矸石含有的重金属在长期堆积过程中可通过多种途径释放到周边环境中，对人体健康造成潜在威胁。为有效控制和预防煤矸石堆积区土壤重金属对人体的健康风险，选择淮南潘一煤矸石堆积区为研究对象，采集并测定土壤中Cd、Zn、Cu、Fe、Mn... 详细信息

煤矸石含有的重金属在长期堆积过程中可通过多种途径释放到周边环境中，对人体健康造成潜在威胁。为有效控制和预防煤矸石堆积区土壤重金属对人体的健康风险，选择淮南潘一煤矸石堆积区为研究对象，采集并测定土壤中Cd、Zn、Cu、Fe、Mn、Cr、Ni和Pb的含量；基于正定矩阵因子分解模型（PMF）定量解析土壤重金属污染源贡献，耦合源解析结果和健康风险评价模型评估特定源的健康风险，并进一步明确了不同来源健康风险贡献率的空间分布特征。结果表明，土壤重金属Cd和Zn含量平均值分别为土壤背景值的4.65倍和2.16倍，其余重金属含量平均值均低于背景值，其中Zn受人类活动影响最大。源解析表明，研究区土壤重金属受煤矸石堆积污染源、交通活动污染源、自然母质成土来源和农业活动污染源的影响，贡献率分别为27.5%、16.4%、30.4%和25.6%。土壤重金属对儿童的非致癌风险需要引起重点关注，特定源-健康风险评估模型分析表明农业活动对儿童非致癌风险的贡献最大（59.3%），为优先控制源。基于不同来源健康风险空间分布特征，建议加强煤矸石的资源化利用，对煤矸石淋滤液进行收集处理，并采取相应的环境管理措施减少农药和化肥的使用。

关键词：煤矸石重金属源解析健康风险空间分布

短程硝化过程的光谱特征波段选择与间隔偏最小二乘法建模

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光谱学与光谱分析 2024年第8期44卷 2224-2232页

作者：宋彧李卫华薛同站余丽申慧彦安徽建筑大学环境与能源工程学院安徽合肥230602 环境污染控制与废弃物资源化利用安徽省重点实验室安徽合肥230601

序批式活性污泥反应器(SBR)是目前应用较广的活性污泥处理装置。通过SBR反应器处理人工模拟高氨氮废水研究短程硝化反应系统启动过程中硝酸盐氮和亚硝酸盐氮含量的变化,利用紫外光谱采集所得数据为基础建立模型,以期快速预测SBR反应器... 详细信息

序批式活性污泥反应器(SBR)是目前应用较广的活性污泥处理装置。通过SBR反应器处理人工模拟高氨氮废水研究短程硝化反应系统启动过程中硝酸盐氮和亚硝酸盐氮含量的变化,利用紫外光谱采集所得数据为基础建立模型,以期快速预测SBR反应器出水中硝酸盐氮、亚硝酸盐氮含量。采用实验室配置的不同浓度硝酸盐氮和亚硝酸盐氮混合溶液,以三种不同波段选择的区间偏最小二乘法(iPLS)构建标准混合液的校正模型。研究结果显示,所建模型对混合液中硝酸盐氮和亚硝酸盐氮实测值与预测值相关性均较好。测定反应器出水指标,同样以三种不同波段选择的偏最小二乘法算法构建紫外光谱与硝酸盐氮和亚硝酸盐氮含量的模型。利用校正集相关系数、交叉验证均方根误差(RMSECV)、预测集的相关系数以及预测均方根误差(RMSEP)评价指标来评价模型结果。在iPLS、siPLS、biPLS三种模型中利用联合区间偏最小二乘法(siPLS)将全光谱分别等分为24、19个区间时,分别联合子区间[24]、[38]建立的模型预测拟合结果最优,其校正模型r=0.9393、RMSECV=1.6504,r=0.9507、RMSECV=0.4421,预测模型r=0.9992、RMSEP=1.3418,r=0.9119、RMSEP=2.6770。该模型对硝酸盐氮和亚硝酸盐氮的预测效果总体较好,表明利用紫外光谱建立区间偏最小二乘法模型可以实现对短程硝化反应器出水硝氮和亚硝氮含量的快速预测。

关键词：短程硝化硝酸盐氮亚硝酸盐氮紫外光谱联合区间偏最小二乘法波段选择