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2023年工业控制系统安全热点回眸

科技导报 2024年第1期42卷 314-328页

作者：程鹏张镇勇车欣陈积明浙江大学控制科学与工程学院工业控制技术全国重点实验室杭州310027 贵州大学计算机科学与技术学院省部共建公共大数据国家重点实验室贵阳550000

2023年,勒索病毒仍然威胁着全球工业控制系统安全,地缘政治冲突加剧导致工控系统成为敌对双方网络攻击的重要战场,供应链攻击再度成为工控系统的软肋。工控系统安全行业关注度持续提升,各国围绕工控系统安全展开大规模演习;工控系统安... 详细信息

2023年,勒索病毒仍然威胁着全球工业控制系统安全,地缘政治冲突加剧导致工控系统成为敌对双方网络攻击的重要战场,供应链攻击再度成为工控系统的软肋。工控系统安全行业关注度持续提升,各国围绕工控系统安全展开大规模演习;工控系统安全政策、标准相继出台,相关行业有规可循、有法可依;软硬件漏洞仍然是工控系统“硬伤”,而“离地攻击”则可绕开漏洞实施“低成本、大威胁”攻击;研究人员开发了新型攻击手段,深度横向移动攻击、PLC勒索病毒使得威胁直指工控系统控制层,模块化、功能强大的工控系统攻击工具Pipedream为攻击者指明攻击路径;工控系统安全防护技术持续迭代更新,安全厂商和研究机构相继推出安全监控平台、可信DCS、攻击取证工具、轻量级密码算法、零信任机制传感器,网络安全逐渐被考虑纳入工控系统设计环节,功能安全、信息安全一体化协同设计取得突破;在PLC运行时安全测试、协议实现正确性测试、协议逆向分析技术、攻击检测技术方面都有创新性研究成果;新兴技术如人工智能、数字孪生、大语言模型等为工控系统安全带来机遇;工控安全外溢到卫星系统,欧美等国开始为网络战的空天战场作准备。

关键词：工业控制系统安全防护技术数字化智能化

半疏水晶胶微球的悬浮特性及固载乳杆菌合成有机酸

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高校化学工程学报 2024年第2期38卷 253-264页

作者：侯东杰楼小玲蔡礼年陈治宏张玮陈冰冰贠军贤浙江工业大学机械工程学院浙江杭州310023 浙江工业大学绿色化学合成技术国家重点实验室培育基地浙江杭州310014

针对有机酸生物合成过程中底物和产物抑制、细胞密度低和耐受性弱等问题,采用“结晶致孔-低温聚合”方法制备聚甲基丙烯酸羟乙酯-甲基丙烯酸丁酯半疏水晶胶微球,通过高速成像和数值模拟研究10 L搅拌式生物反应器(STR)内的悬浮行为,通过... 详细信息

针对有机酸生物合成过程中底物和产物抑制、细胞密度低和耐受性弱等问题,采用“结晶致孔-低温聚合”方法制备聚甲基丙烯酸羟乙酯-甲基丙烯酸丁酯半疏水晶胶微球,通过高速成像和数值模拟研究10 L搅拌式生物反应器(STR)内的悬浮行为,通过固载乳杆菌分析半疏水晶胶微球在乳酸和苯乳酸生物合成中的作用。结果表明,数值模拟得到晶胶微球的悬浮特性与高速成像实验结果基本一致,体积分数为3%的晶胶微球均匀悬浮所需最低搅拌转速为55 r·min-1;在晶胶固载乳杆菌发酵联产乳酸和苯乳酸过程中,乳杆菌生物量达10.5 g·L^(-1),相比于无载体发酵提高了84.2%;在第1次补料期间,乳酸的发酵周期大幅缩短至21 h,比无载体发酵周期缩短了50%。

关键词：半疏水晶胶微球搅拌式生物反应器悬浮行为乳杆菌发酵数值模拟

基于异步优势演员-评论家的交通信号控制方法

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浙江大学学报（工学版） 2024年第8期58卷 1671-1680,1703页

作者：叶宝林孙瑞涛吴维敏陈滨姚青浙江理工大学信息科学与工程学院浙江杭州310018 嘉兴大学嘉兴市智慧交通重点实验室浙江嘉兴314001 浙江大学工业控制技术全国重点实验室智能系统与控制研究所浙江杭州310027 浙江理工大学计算机科学与技术学院浙江杭州310018

针对现有基于深度强化学习的交通信号控制方法的模型学习和决策成本高的问题,提出基于异步优势演员-评论家(A3C)算法的单交叉口交通信号控制方法.在模型输入端分别从交叉口和车道2个不同维度构建车辆权重增益网络,对采集的车辆状态信息... 详细信息

针对现有基于深度强化学习的交通信号控制方法的模型学习和决策成本高的问题,提出基于异步优势演员-评论家(A3C)算法的单交叉口交通信号控制方法.在模型输入端分别从交叉口和车道2个不同维度构建车辆权重增益网络,对采集的车辆状态信息进行预处理.设计新的奖励机制,提出融合车辆权重增益网络的A3C算法.基于微观交通仿真软件SUMO的仿真测试结果表明,相比于传统的交通信号控制方法和基准强化学习方法,所提方法在低、中、高3种不同的交通流量状态下,均能够取得更好的交通信号控制效益.

关键词：交通信号控制深度强化学习 A3C 权重增益网络

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CO_(2)化学吸收系统的垂直管式降膜再沸器传热传质研究

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动力工程学报 2024年第6期44卷 964-972页

作者：许利华邓峰吕勋李蓝茜王涛方梦祥浙江西子新能源工程技术有限公司杭州310009 浙江大学能源清洁利用国家重点实验室杭州310027

针对CO_(2)化学吸收系统中存在的高再生耗能和吸收剂长时间高温受热产生热降解的问题,提出了一种新型管式降膜再沸器。通过对降膜流动特性分析,开展了液体分布器结构优化设计研究,并且在200m^(3)/h烟气CO_(2)化学吸收中试平台进行了系... 详细信息

针对CO_(2)化学吸收系统中存在的高再生耗能和吸收剂长时间高温受热产生热降解的问题,提出了一种新型管式降膜再沸器。通过对降膜流动特性分析,开展了液体分布器结构优化设计研究,并且在200m^(3)/h烟气CO_(2)化学吸收中试平台进行了系统热工实验,以验证降膜再沸器的传热传质性能并寻找最优操作参数。通过降膜流动实验发现,优化接管开孔和分布槽孔径后的液体分布器不均匀度可显著降低至0.026。结果表明,随着管内液相流速的增加及层流与湍流状态的转变,降膜再沸器总传热系数呈先减小后增大的趋势。同时,随着蒸汽质量流量由60kg/h增加至70kg/h和80kg/h,再生率可由10%左右上升至20%左右,最高可达到24.7%,从而促进了胺溶液的二次解吸。增加蒸汽流量和胺溶液进口温度,降膜再沸器热流量逐渐增大,整体传热性能逐渐增强,总传热系数随之增加。所开发的CO_(2)化学吸收管式降膜再沸器,实现了降低吸收剂在再沸器内停留时间,同时提升了再沸器传热效率及胺溶液CO_(2)再生率,有望显著降低碳捕集再生热耗。

关键词：降膜再沸器液体分布器碳捕集传热性能解吸性能

纳米纤维素嵌合型晶胶微球的多微管成形与模拟

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化工学报 2024年第5期75卷 2060-2071页

作者：王文雅张玮楼小玲钟若菲陈冰冰贠军贤浙江工业大学机械工程学院浙江杭州310023 浙江工业大学绿色制药技术与装备教育部重点实验室浙江杭州310023 浙江工业大学化学工程学院绿色化学合成技术国家重点实验室培育基地浙江杭州310014

利用多微管反应器,采用结晶致孔与低温聚合方法可实现纳米纤维素嵌合型晶胶微球的规模化制备。该过程中内嵌纳米纤维素的甲基丙烯酸羟乙酯单体溶液经多微管反应器的成形是首要条件,研究其成形过程的动力学特性具有重要意义。利用高速成... 详细信息

利用多微管反应器,采用结晶致孔与低温聚合方法可实现纳米纤维素嵌合型晶胶微球的规模化制备。该过程中内嵌纳米纤维素的甲基丙烯酸羟乙酯单体溶液经多微管反应器的成形是首要条件,研究其成形过程的动力学特性具有重要意义。利用高速成像和计算流体力学(CFD)模拟方法对不同入口流速(6、8、10 mm·s^(-1))下内嵌不同比例(单体质量的1%、3%、5%)纳米纤维素的甲基丙烯酸羟乙酯液滴形成过程进行可视化研究,考察了纳米纤维素含量对液滴成形、液滴直径分布、颈缩线长度、液滴下落速度等因素的影响规律。结果表明,内嵌纳米纤维素的甲基丙烯酸羟乙酯液滴经多微管反应器的成形及滴落,会经历拉伸与压缩过程,最后稳定为球状,测得液滴直径和颈缩线长度与纤维素浓度呈正相关,纤维素含量的增加使得单体溶液黏度和表面张力系数增加,从而增大液滴尺寸和颈缩线长度,模拟得到的结果与实验基本一致,液滴直径差异为2.1%~6.3%,颈缩线长度差异为7.2%~11.9%;在对液滴成形的放大模拟中,10 mm·s^(-1)的入口流速下液滴平均直径为3.98 mm,平均颈缩线长为4.14 mm。最终,利用多微管反应器成功制备了纳米纤维素嵌合型晶胶微球,微球有效孔隙率可达80%以上,绝干孔隙率接近90%,是生物分离领域与微生物贴壁生长的理想载体。

关键词：嵌合型晶胶微球纳米纤维素多微管反应器液滴动力学成像数值模拟

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离子液体强化一氧化碳转化

化工进展 2024年第1期43卷 124-134页

作者：陈瑶姬任成瑜胡达清卢晗锋葛春亮崔国凯浙江天地环保科技股份有限公司浙江杭州310012 浙江工业大学绿色化学合成技术国家重点实验室培育基地化学工程学院催化反应工程研究所大气污染催化控制创新团队浙江杭州310014

一氧化碳(CO)作为一种有害气体,同时是一种宝贵的C1资源。因此,CO的捕集转化是一个重要的化工过程。离子液体因其独特性质已被广泛应用于气体捕集及转化领域。其一,离子液体作为反应介质,促进一氧化碳(CO)转化。其二,具有功能位点的离... 详细信息

一氧化碳(CO)作为一种有害气体,同时是一种宝贵的C1资源。因此,CO的捕集转化是一个重要的化工过程。离子液体因其独特性质已被广泛应用于气体捕集及转化领域。其一,离子液体作为反应介质,促进一氧化碳(CO)转化。其二,具有功能位点的离子液体基吸收剂可以提高CO捕集容量,促进CO转化。其三,离子液体作为催化剂或助催化剂,促进CO转化。本文从离子液体在CO转化中的3种用途(反应介质、吸收剂、催化剂/助催化剂)出发并对适宜的转化反应进行规律性分类总结,综述了离子液体、离子液体基混合溶剂、离子液体基杂化材料强化CO转化的研究进展。离子液体强化的CO转化反应包括酰化、酯化、开环加成、烯烃加成、聚合等。系统地总结了应用于CO转化的离子液体的结构,分析了离子液体基混合溶剂和离子液体基杂化材料在CO转化中的作用机理、影响因素等,最后提出离子液体强化CO转化存在的问题及未来趋势。

关键词：离子液体一氧化碳化学反应活性羰基化强化

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白肋烟中糖酯类化合物的分离与鉴定

质谱学报 2024年第3期45卷 375-385,I0003页

作者：袁凯龙朱俊臣谢越刘化兵金慧清孙翠荣张晓兵冯鸿儒潘远江浙江中烟工业有限责任公司浙江杭州310008 浙江大学药学院浙江省先进给药系统重点实验室浙江杭州310058 浙江大学化学系浙江杭州310027

烟草中糖酯类化合物是重要的致香前体物,对烟叶的品质具有重要影响。但目前还未见关于白肋烟烟叶中糖酯类化合物的分离分析研究。本实验利用高分辨液相色谱-串联质谱(LC-MSn)技术,从白肋烟叶提取物中共分离鉴定出4类蔗糖酯和2类葡萄糖酯... 详细信息

烟草中糖酯类化合物是重要的致香前体物,对烟叶的品质具有重要影响。但目前还未见关于白肋烟烟叶中糖酯类化合物的分离分析研究。本实验利用高分辨液相色谱-串联质谱(LC-MSn)技术,从白肋烟叶提取物中共分离鉴定出4类蔗糖酯和2类葡萄糖酯,每类均包含多种同系物。其中,4种蔗糖酯为首次发现,8种葡萄糖酯的结构鉴定在栽培烟草中为首次报道。本研究丰富了烟草中糖酯类化合物的种类,对烟草中不同类型蔗糖酯和葡萄糖酯的分析鉴定和代谢研究具有参考意义。

关键词：白肋烟蔗糖酯葡萄糖酯液相色谱-串联质谱(LC-MSn) 结构鉴定

基于多级数据融合的核电站运行功能健康状态评估

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机械工程学报 2024年第4期60卷 200-211页

作者：蒋翔宇冯毅雄洪兆溪胡炳涛司恒远谭建荣浙江大学流体动力基础件与机电系统全国重点实验室杭州310027 贵州大学省部共建公共大数据国家重点实验室贵阳550025 浙江大学宁波科创中心宁波315100 深圳中广核工程设计有限公司深圳518172

随着新一代信息技术和人工智能技术与工业日益深度的融合协作,工业系统的运维从传统的人工定期运维向基于状态的智能维护迈进,其中健康状态评估作为智能运维的关键环节,通过源源不断的数据对系统的演化进行持续感知分析,为预测性维护提... 详细信息

随着新一代信息技术和人工智能技术与工业日益深度的融合协作,工业系统的运维从传统的人工定期运维向基于状态的智能维护迈进,其中健康状态评估作为智能运维的关键环节,通过源源不断的数据对系统的演化进行持续感知分析,为预测性维护提供决策支持。以核电站为研究对象,提出面向多部门协同环境下设备-系统-子功能-功能多层级融合的健康状态评估框架。针对工业系统控制的设备群具有大量状态参数的特点,提出基于偏差赋权的加权平均融合算子融合设备级参数,可快速定位并突出异常设备参数,避免评估结果因融合参数较多而展现“健康”假象;鉴于系统在不同健康状态下样本数据量的差异,提出考虑不平衡样本的非对称多分类学习方法融合系统健康值,多个健康等级之间通过信息有向迁移建立可自学习优化的健康评估模型,实现子功能健康状态及时自感知评估;最后基于集成学习融合多个子功能所属的健康评估器,得到宏观的运行功能健康状态评估决策。在提出的框架指导下对核电站反应性功能进行逐级健康状态评估,验证所提方法的有效性。

关键词：工业系统健康状态评估数据融合核电站基于状态的维护

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基于导星纳米对准的片上光子引线直写技术

光学学报 2024年第5期44卷 203-210页

作者：孙伯文周国尊杨振宇卞殷旭匡翠方刘旭浙江大学极端光学技术与仪器全国重点实验室浙江杭州310027 浙江大学杭州国际科创中心浙江杭州311215 浙江大学光电科学与工程学院浙江杭州310027

针对双光子激光直写片上光子引线波导的纳米级对准需求,提出了基于导星数字匹配与纳米智能对准的方法,实现了高精度、高密度片上光子引线互联纳米结构3D直写加工。面向片上光子引线波导的背景与需求,设计了双光子直写光刻系统的光学系... 详细信息

针对双光子激光直写片上光子引线波导的纳米级对准需求,提出了基于导星数字匹配与纳米智能对准的方法,实现了高精度、高密度片上光子引线互联纳米结构3D直写加工。面向片上光子引线波导的背景与需求,设计了双光子直写光刻系统的光学系统结构,在硬件上设计了独特的导星,在算法上利用机器视觉的智能识别方法,精确定位了片上光子引线波导连接结构。所刻写的光子引线与硅片波导的平均偏差角度为0.19°,绝对位置平均对准精度为29 nm,标准差为17 nm。所提方案为实现高精度、高密度的光学片上互联提供了一种可行的方法,在芯片封装、多材料功能结构制备、复杂结构修饰等高精度加工领域有着重要的科学和应用意义。

关键词：光学设计光刻机器视觉片上光子引线波导加工双光子激光直写