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支撑新型配电网数字化规划的图形⁃模型⁃数据融合关键技术

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电力系统自动化 2024年第6期48卷 139-153页

作者：余涛王梓耀孙立明曹华珍吴亚雄吴毓峰华南理工大学电力学院广东省广州市510640 广州水沐青华科技有限公司广东省广州市510898 广东电网有限责任公司电网规划研究中心广东省广州市510080

配电网规划领域期盼实现智能规划,其愿景在于实现无人或少人干预的全自动规划。在数字化转型的背景下,新型配电网规划将面临图形多样化、场景碎片化、数据规模化三大挑战。文中从图形-模型-数据融合的角度提出三大关键技术:基于电气图... 详细信息

配电网规划领域期盼实现智能规划,其愿景在于实现无人或少人干预的全自动规划。在数字化转型的背景下,新型配电网规划将面临图形多样化、场景碎片化、数据规模化三大挑战。文中从图形-模型-数据融合的角度提出三大关键技术:基于电气图纸识别和拓扑智能分析的图形-模型融合技术、基于知识驱动的负荷/新能源推演分析和智能决策的模型-数据融合技术、基于多模态数据融合和多时空数据联动的图形-数据融合技术,尝试打破理论研究与数字化工程的壁垒。最后,对未来新型配电网数字化规划的发展进行思考和展望,为实现“以机为主,人机协同”的大闭环模式提供借鉴。

关键词：图形-模型-数据融合配电网数字化规划知识驱动图计算

湿地园小型水体温室气体浓度和通量的时空特征

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中国环境科学 2024年第8期44卷 4567-4575页

作者：徐美丽马姣娇李佳鸿易小青高常军广东省林业科学研究院广东省森林培育与保护利用重点实验室广东广州510520 广东海丰湿地生态系统国家定位观测研究站广东广州510520

以深圳坝光湿地园为研究对象,选取沟渠、池塘、河口3种水体,开展为期1a的野外监测,探究高度城市化小型水体中温室气体的时空特征及驱动因素.结果表明:水体中CO_(2)、CH_(4)、N_(2)O溶存浓度平均值为(54.30±49.55)、(0.89±1.45)、(0.0... 详细信息

以深圳坝光湿地园为研究对象,选取沟渠、池塘、河口3种水体,开展为期1a的野外监测,探究高度城市化小型水体中温室气体的时空特征及驱动因素.结果表明:水体中CO_(2)、CH_(4)、N_(2)O溶存浓度平均值为(54.30±49.55)、(0.89±1.45)、(0.0038±0.0007)μmol/L,通量的平均值为(113.94±424.19)、(1.48±3.84)、(0.0044±0.0176)mg/(m^(2)·h),是大气温室气体排放源.其中,CO_(2)的排放潜力远超过滨海水域、湖泊等水体,是在整个湿地园水体的全球增温潜势的主要贡献者,占比高达85.87%.在时空上,温室气体的浓度和通量主要表现为暖季(8月)>冷季(1、4、12月),沟渠>池塘、河口,且靠近湿地园中部更高.盐度、pH值、氨态氮、硝态氮、电导率、化学需氧量和总有机碳是影响水体中温室气体溶存浓度差异的关键环境因子,而电导率是影响通量变化的主要环境因子.

关键词：小微湿地景观水体 CO_(2) CH_(4) N2O 环境因子

高光谱成像技术结合集成学习的金钗石斛氮素检测

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光谱学与光谱分析 2024年第7期44卷 1918-1927页

作者：匡润龙腾刘海林吴继辉吕金胜谢自然刘文涛兰玉彬龙拥兵王再花赵静华南农业大学电子工程学院(人工智能学院) 广东广州510642 广东省农业科学院环境园艺研究所/广东省园林花卉种质创新综合利用重点实验室广东广州510640 国家精准农业航空施药技术国际联合研究中心广东广州510642 岭南现代农业科学与技术广东省实验室广东广州510642

金钗石斛叶片氮素含量是实现其精准施肥的重要决策依据之一。传统的氮素含量检测方法耗时且有损样品,如何高效检测金钗石斛叶片氮素含量是种植企业日益关心的问题。为了快速、无损获取金钗石斛叶片氮素含量,以金钗石斛新鲜叶片为实验样... 详细信息

金钗石斛叶片氮素含量是实现其精准施肥的重要决策依据之一。传统的氮素含量检测方法耗时且有损样品,如何高效检测金钗石斛叶片氮素含量是种植企业日益关心的问题。为了快速、无损获取金钗石斛叶片氮素含量,以金钗石斛新鲜叶片为实验样品,在获取其402.6~1005.5 nm高光谱图像和氮素化学检测值后,经感兴趣区域(ROI)分割、光谱预处理,利用偏最小二乘回归(PLSR)、核岭回归(KRR)以及支持向量回归(SVR)等三种个体学习器算法,以及随机森林(RF)、Bagging和Adaboost等三种集成学习算法,针对金钗石斛的氮素含量进行建模。在此基础上构建基于金钗石斛新鲜叶片全波段光谱信息、经过竞争自适应加权算法(CARS)特征提取的特征波段光谱信息的回归预测模型,并进行预测精度对比。结果表明,在基于全波段光谱信息构建模型时,经过多项式平滑算法(SG)预处理的光谱数据建立的RF模型最佳(R_(CV)^(2)=0.9614、RMSE_(CV)=0.0818、R_(P)^(2)=0.9726、RMSE_(P)=0.0633),所有模型R^(2)都达到了0.90以上。基于CARS提取的特征波段构建回归预测模型,Bagging模型具有最高的精确度和稳定性,其中SG-CARS-Bagging预测效果最好(R_(CV)^(2)=0.9387、RMSE_(CV)=0.1000、R_(P)^(2)=0.9535、RMSE_(P)=0.0826),而个体学习器中的KRR和SVR模型精度明显下降。经过CARS算法特征提取去掉了一些重要波段,提高了建模的效率,但是模型的精度有所降低。因此在优化回归模型的特征参数时,必须始终考虑精度和效率之间的平衡。结果表明,RF、Bagging和Adaboost等集成算法比PLSR、KRR和SVR个体学习器算法具有更高的稳定性和预测精度,更适用于高光谱数据的分析与处理,在金钗石斛氮素营养监测方面具有明显优势。

关键词：高光谱金钗石斛集成学习氮素 CARS

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光学斯格明子的产生与调控(特邀)

光学学报 2024年第10期44卷 77-91页

作者：周志凯王思聪李向平暨南大学光子技术研究院广东省光纤传感与通讯重点实验室广东广州511443

传统斯格明子是一种在核物理和磁性材料中均已被证明具有拓扑稳定性的准粒子,可应用于逻辑器件、晶体管、量子计算等领域。近年来,光学斯格明子被人们所提出,并引起了拓扑光学与光场调控领域研究者们的广泛兴趣。综述了当前光学斯格明... 详细信息

传统斯格明子是一种在核物理和磁性材料中均已被证明具有拓扑稳定性的准粒子,可应用于逻辑器件、晶体管、量子计算等领域。近年来,光学斯格明子被人们所提出,并引起了拓扑光学与光场调控领域研究者们的广泛兴趣。综述了当前光学斯格明子的研究进展,详细介绍了光学斯格明子的拓扑结构分类、不同矢量构型光学斯格明子的产生与调控,并对其潜在应用进行了展望,为本领域进一步快速发展提供了参考。

关键词：物理光学斯格明子拓扑光学结构光场调控

基于注意力机制优化的BiLSTM珠江口水质预测模型

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环境科学 2024年第6期45卷 3205-3213页

作者：陈湛峰李晓芳广东省生态环境监测中心广州510308

为提高珠江口水质预测精度和稳定性,提出了基于时间和特征双注意力机制优化的Bi LSTM水质预测模型,引入特征注意力机制强化模型捕获参数重要特征能力,加入时间注意力机制提高对时间序列相关性信息及水质波动细节信息的挖掘能力.将新模... 详细信息

为提高珠江口水质预测精度和稳定性,提出了基于时间和特征双注意力机制优化的Bi LSTM水质预测模型,引入特征注意力机制强化模型捕获参数重要特征能力,加入时间注意力机制提高对时间序列相关性信息及水质波动细节信息的挖掘能力.将新模型应用于珠江8个入海口水质预测,开展预测性能试验、泛化能力试验和特征参数扩展性试验.结果表明:①新模型在珠海大桥水质预测取得了较高的预测精度,预测值与实测值的均方根误差RMSE为0.0041 mg·L^(-1),决定系数R^(2)为98.3%.与Multi-Bi LSTM、Multi-LSTM、Bi LSTM和LSTM对比,表明新模型预测精度最高,验证了模型的精准性.②训练样本数量和预测步数均对模型预测精度产生影响,模型预测精度随着训练样本的增加而提升,海珠大桥断面总磷预测时,240组以上训练样本可获得较高预测精度;增加预测步数,会使模型预测精度迅速下降,预测步数大于5步时无法保障模型预测的可靠性.③将新模型应用于珠江8个入海口不同水质指标预测,预测结果均取得较高精度,模型具有较强的泛化能力;输入对象断面预测指标相关联的上游来水、降雨量等特征参数,能够提高模型预测精度.通过多方面多次试验,结果表明新模型能够较好地满足珠江口水质预测精度、适用性和扩展性要求,为复杂水动力环境水体水质高精度预测进行了新的探索.

关键词：特征注意力机制时间注意力机制 BiLSTM模型 LSTM模型珠江口水质预测

大概念教学视角下“蛋白质工程的原理和应用”教学设计

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生物学教学 2024年第4期49卷 28-32页

作者：王坤谢建华陈欣广东省广州市第六中学广州510300

以“转基因抗虫棉的培育和应用”情境贯穿大概念“基因工程赋予生物新的遗传特性”的学习,在“蛋白质工程的原理和应用”一节的教学中,以“改造Bt蛋白,增强杀虫效果”为主要任务,引导学生在解决问题的过程中,深刻理解蛋白质分子结构与... 详细信息

以“转基因抗虫棉的培育和应用”情境贯穿大概念“基因工程赋予生物新的遗传特性”的学习,在“蛋白质工程的原理和应用”一节的教学中,以“改造Bt蛋白,增强杀虫效果”为主要任务,引导学生在解决问题的过程中,深刻理解蛋白质分子结构与功能的关系,初步建构蛋白质工程的概念,同时应用概念尝试设计抗新冠病毒药物蛋白,发展完善概念,以达到对蛋白质工程概念的深度学习以及结构与功能观、生命信息观的培养。

关键词：大概念教学蛋白质工程 Bt蛋白改造高中生物学

表面钝化型二维ZSM-5分子筛的制备及甲苯与甲醇烷基化性能

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化工进展 2024年第5期43卷 2696-2704页

作者：曾浩桀周媚邹镇远熊峰曾星星刘宝玉广东工业大学轻工化工学院广东广州510006 化学与精细化工广东省实验室揭阳分中心(广东省榕江实验室) 广东揭阳515200

采用二次晶化技术在二维ZSM-5分子筛表面构筑了具有外表面钝化作用的全硅Silicalite-1结构,通过XRD、SEM、TEM、N_(2)吸附-脱附等温线、Py-IR等手段对所制备的催化剂进行表征,采用固定床反应器评价了表面钝化型二维ZSM-5分子筛在甲苯和... 详细信息

采用二次晶化技术在二维ZSM-5分子筛表面构筑了具有外表面钝化作用的全硅Silicalite-1结构,通过XRD、SEM、TEM、N_(2)吸附-脱附等温线、Py-IR等手段对所制备的催化剂进行表征,采用固定床反应器评价了表面钝化型二维ZSM-5分子筛在甲苯和甲醇烷基化反应中的催化性能。表征结果表明:二次晶化技术在保留ZSM-5分子筛内部二维片层结构的同时成功构筑了全硅Silicalite-1钝化表面,Silicalite-1钝化结构不仅能有效屏蔽二维ZSM-5分子筛外表面Brønsted酸位点,抑制二甲苯异构化副反应的发生,而且对PX(对二甲苯)具有择形扩散的性能,极大提高对二甲苯选择性。实验结果显示:表面钝化型二维ZSM-5分子筛在673K、WHSV=10h^(-1)的条件下表现出了较长的寿命,同时在反应40h后依然有较高的活性,且对二甲苯选择性达到了约35%,在甲苯与甲醇烷基化反应中表现出优异的催化性能,有效促进了甲苯与甲苯烷基化高选择性地制备对二甲苯的工业化应用进程。

关键词： ZSM-5 纳米结构对二甲苯分子筛多相反应

考虑随机返工与紧急插单的可抢占设计项目群调度

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计算机集成制造系统 2024年第6期30卷 2044-2055页

作者：王小明朱松平陈庆新毛宁广东工业大学广东省计算机集成制造重点实验室广东广州510006

鉴于多项目并行以及因随机返工和紧急插单而导致的任务抢占特征,使设计项目群调度问题难以求解,而传统随机动态规划方法因维数灾难只能获得小规模问题的最优策略,为构造面向大规模问题的高效近似方法,提出将原随机调度问题近似分解为各... 详细信息

鉴于多项目并行以及因随机返工和紧急插单而导致的任务抢占特征,使设计项目群调度问题难以求解,而传统随机动态规划方法因维数灾难只能获得小规模问题的最优策略,为构造面向大规模问题的高效近似方法,提出将原随机调度问题近似分解为各个状态下的确定性调度子问题,从而获得原问题的次优策略。建立了确定性调度子问题的混合整数规划模型,并提出基于元启发式算法和优先规则的求解方法。基于标准测试集PSPLIB设计了多组计算实验,在不同调度环境下验证了所构建模型和算法的有效性。实验结果表明,元启发式算法不但在单项目平均拖期比目标下较最优规则提升了12%以上,而且具有较高的计算效率,能够满足实际决策需求。

关键词：设计项目随机返工紧急插单可抢占调度次优策略

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重庆市南川区土壤锰元素遥感反演

光谱学与光谱分析 2024年第1期44卷 69-75页

作者：徐天李敬刘振华华南农业大学资源环境学院广东广州510000 广东省土地信息工程技术研究中心广东广州510000

土壤中的锰元素对植物生长起着重要作用,土壤锰含量过高或者缺少都将对植物产生不良影响,因此快速监测土壤中的锰含量尤为重要。目前利用遥感技术监测土壤锰含量的相关研究主要集中在利用土壤光谱估算土壤锰含量,而对于植被常年覆盖的... 详细信息

土壤中的锰元素对植物生长起着重要作用,土壤锰含量过高或者缺少都将对植物产生不良影响,因此快速监测土壤中的锰含量尤为重要。目前利用遥感技术监测土壤锰含量的相关研究主要集中在利用土壤光谱估算土壤锰含量,而对于植被常年覆盖的南方地区,难以从卫星影像中获取土壤光谱。因此,引入植被光谱,探索植被覆盖区域土壤锰元素的快速监测方法。首先从Landsat 8影像中提取11种植被光谱指标,并运用皮尔逊相关系数(Pearson correlation coefficient)结合方差膨胀因子(VIF)筛选出最佳植被光谱指标;在此基础上,利用偏最小二乘回归(PLSR)、多元逐步回归(MSR)和BP神经网络(BPNN)算法构建最佳植被光谱指标与土壤锰元素之间的光谱响应模型,分析比较三个模型的估算效果从而确定最佳反演模型;最后,基于最佳反演模型进行土壤锰含量空间制图。以重庆市南川区为例,研究结果表明:3个植被光谱指标(比值植被指数,归一化植被指数和可见光大气阻抗植被指数)被确定为土壤锰元素最佳的光谱响应指标;BPNN光谱响应模型(R^(2)为0.78,RMSE为334.24,RPD为2.13)为土壤锰含量最佳反演模型,其土壤锰含量的制图精度(R^(2)为0.69,RMSE为567.64,RPD为1.30)。表明通过植被光谱指标反演土壤锰含量可行,该研究为区域尺度的土壤锰含量监测开拓了新思路。

关键词：植被光谱指标土壤锰元素 BPNN 光谱响应指标筛选最佳反演模型