基于动态自适应图神经网络的电动汽车充电负荷预测

电动汽车充电站负荷波动的不确定性与长时间预测任务给提升充电负荷预测精度带来巨大的挑战。文中提出一种基于动态自适应图神经网络的电动汽车充电负荷预测算法。首先,构建了一个充电负荷信息时空关联特征提取层,将多头注意力机制与自适应相关图结合生成具有时空关联性的综合特征表达式,以捕获充电站负荷的波动性;然后,将提取的特征输入到时空卷积层,捕获时间和空间之间的耦合关系;最后,通过切比雪夫多项式图卷积与多尺度时间卷积提升模型耦合长时间序列之间的能力。以Palo Alto数据集为例,与现有方法相比,所提算法在4种波动情况下的平均预测误差大幅降低。

基于模糊三支区间集半概念知识提取方法研究

为了解决只需要考虑属性区间集到对象区间集的问题,将经典半概念理论引入三支区间集中,对于一个模糊形式背景,定义了面向属性的模糊区间集半算子,用此算子得到模糊AE-区间集半概念;讨论了该类半概念的偏序关系和格结构,进而得到求同一形式背景下模糊AE-区间集半概念全体的算法。对偶地,得到模糊OE-区间集半概念定义和其格结构,以及寻找模糊OE-区间集半概念全体的算法。所得结果有助于拓展概念格和区间集理论的应用范围,也为知识提取提供了一种有益的方法。

基于透镜阵列多元聚焦的连续晶体三维位置灵敏探测器设计和仿真

连续晶体闪烁体探测器可以实现γ射线作用点的三维位置定位。本文提出一种新的探测器结构,引入透镜阵列实现作用点定位。探测器采集多元聚焦图像,从而改变对连续晶体闪烁光分布探测的需求。文中建立连续晶体、透镜阵列和光子计数器阵列的模型进行模拟研究,建立多元聚焦的光路反演重建算法定位γ射线作用点的三维位置。通过重建结果分析评估基于透镜阵列的连续晶体探测器性能,这种结构具有较好的定位能力和位置分辨。对于尺寸为48 mm×48 mm×45 mm的硅酸钇镥(LYSO)闪烁晶体,实现了xy平面位置分辨优于1.54 mm,z方向位置分辨优于3.13 mm。基于连续晶体和透镜阵列结构的探测器还可对多作用点的情形进行重建,分析三组选定位置的重建结果,该结构对双作用点定位具有可行性。

三支区间集半概念的代数结构及覆盖粗糙近似算子

针对在一个形式背景中以区间集为底集,考虑一个属性集(对象集)拥有的对象集(属性集)和不拥有的对象集(属性集)的知识表述而进行知识提取的问题,采取将区间集概念与三支决策、经典半概念相结合的方法,产生AE-区间集半概念和OE-区间集半概念两种形式的三支区间集半概念,同时发现AE-区间集半概念与OE-区间集半概念的纯双布尔代数结构。进一步深入讨论可知,AE-区间集半概念可分为AE1-区间集半概念与AE2-区间集半概念,利用粗糙集理论分别挖掘与AE1-区间集半概念和AE2-区间集半概念有关的近似算子的结构性质,对偶地可得OE-区间集半概念的相关结果。所得三支区间集半概念拓广了已有的三支决策集分别与区间集概念和半概念相结合的相关成果,成为一个新的知识表述。

基于等效慢度的快速推进法求解三维地震波走时

走时计算在地震学以及勘探地震学中具有广泛的应用.快速推进法是一种快速求解地震波走时的方法.但是,由于波前面在震源附近存在较大曲率,采用传统方法会产生较大误差.为了解决这个问题,我们提出了基于等效慢度的快速推进法求解地震波走时.该方法采用了“以直代曲”的思想,定义等效慢度为走时与点到源点直线距离的商.这种处理方式其实是把走时场的复杂度或曲率信息部分转移到具有解析解的距离项上,使得等效慢度具有更小的曲率半径,并且等效慢度场的分布更加光滑.使用差分格式对等效慢度进行离散求解代替传统方法对走时的离散求解,在得到等效慢度以后,用距离乘以等效慢度得到该点的走时,可以获得更高的精度.最后,通过数值算例的精度和效率分析,验证了算法的有效性.

有机物料还田对草甸土孔隙结构及玉米产量的影响

为了研究有机物料还田对草甸土孔隙结构及玉米产量的影响,优化草甸土耕作层结构、提高作物产量,2019年以吉林省公主岭市的草甸土为试验地,在玉米播种前设置了秸秆浅混还田(CT,0~15cm)、秸秆深混还田(STS,0~35cm)、秸秆和有机肥深混还田(STSM,0~35 cm)、无秸秆还田常规耕作(CK)4个处理。对玉米收获后的土壤进行取样分析,测定0~35 cm土层土壤物理性质和孔隙结构,并采用结构方程模式、Mantel test和随机森林方法分析土壤孔隙结构调控玉米产量的途径。结果表明,经CT、STS和STSM处理后的0~15 cm土层土壤容重与CK处理相比显著下降了5.2%~7.8%(P<0.05),而田间持水量和饱和导水率均呈现上升趋势,分别显著增加了7.8%~16.6%和77.5%~325%(P<0.05);STS和STSM处理进一步显著改变了>15~35 cm土层上述3个土壤物理性质。CT扫描结果显示,有机物料还田显著改善了相应土层土壤结构。与CK处理相比,CT、STS和STSM处理显著增加了0~15 cm土层>1000µm孔隙数量和孔隙度;与CT处理相比,STS和STSM处理>15~35 cm土层>1000µm孔隙数量和孔隙度分别显著增加了1.2倍~1.3倍和47.5%~58.9%(P<0.05)。有机物料还田增加了土壤孔隙的复杂性和连通性。与CK处理相比,CT、STS和STSM处理显著增加了0~15 cm土层的各向异性和分形维数,降低了欧拉数(P<0.05);STS和STSM处理显著改善了15~35 cm土层土壤孔隙结构。不同处理间玉米产量表现为STSM>STS>CT>CK。结构方程模型结果显示,0~15 cm土层土壤孔隙结构可以直接影响玉米产量或者通过影响容重和饱和导水率间接影响玉米产量,而15~35 cm土层土壤孔隙结构只能通过影响田间持水量间接影响玉米产量。0~35 cm土层土壤物理性质和孔隙结构能够解释玉米产量的81.9%,15~35 cm土层对玉米产量的贡献大于0~15 cm土层。有机物料深混还田通过改变0~35 cm土层草甸土物理性质和孔隙分布,增加孔隙结构的复杂性和连通性,优化耕层结构,具备提高玉米产量的潜力,其中秸秆和有机物配合施用的效果优于单独秸秆还田。如果草甸土分布区有机肥源充足,建议利用秸秆和有机肥料进行深混还田可建立良好的土壤肥力,可以有效增加玉米产量。

加长加宽的PEMFC电堆应力分布一致性仿真与优化

质子交换膜燃料电池可以通过扩大电堆的活性区域反应面积来获得更高的功率,但电堆反应面积扩大后,容易导致膜电极应力分布的不均匀性增加,从而引起燃料电池电化学性能的下降.为此,本研究设计了4种不同结构尺寸的燃料电池电堆,结合等效刚度模型法和有限元软件,分析了扩大反应面积的电堆结构对膜电极应力分布均匀性的影响,并进一步优化电堆内钢带的安装位置,以提升电堆内部接触压力分布均匀性.研究结果表明,膜电极接触压力分布的均匀性对反应区域宽度的变化较为敏感,当活性区域尺寸加宽,电堆内部活性区域的平均应力标准差增加了23.2%.而当活性区域加长,或同时加长和加宽时,相应增加一根捆扎钢带使电堆内部活性区域的平均应力标准差分别减小了8.6%和8.7%,表明适当增加捆扎钢带的数量可以提高电堆内部接触压力分布的均匀性.此外,钢带位置优化结果显示,电堆外侧钢带越靠近端板侧面时,电堆内部活性区域的应力分布越均匀.

基于哨兵函数和S变换的风力机叶片材料损伤特性研究

利用声发射检测技术研究玻璃纤维增强环氧树脂复合材料的损伤特性,在此过程中,采用哨兵函数来表征该材料的损伤程度,并通过S变换和模糊C均值(FCM)聚类来分析声发射信号,从而获得材料的损伤特征。三点弯曲实验结束后对试件断口进行扫描电子显微镜(SEM)拍照来验证,可得:通过对SEM照片的分析得到基体开裂、纤维脱粘、分层破坏、纤维断裂4种损伤模式;对整个声发射事件进行哨兵函数分析,观察到试件在弯曲过程中哨兵函数曲线呈明显下降趋势;对依据哨兵函数划分的不同阶段的信号进行VMD降噪处理,然后采用S变换进行时频分析得到不同损伤的特征频率,最后采用FCM聚类进行验证。结果表明:哨兵函数值的突变可作为材料断裂的预警信号,材料损伤类型的识别可依据S变换的频率分布结果进行确定。

复合扩管式锚索恒阻器的研发与试验研究

深部高应力、软弱围岩、强烈采动影响等条件下的巷道围岩频繁出现大变形,此类围岩大变形支护可控性普遍较差,常规锚索因其较低的延伸率无法适应巷道大变形而大量破断或锚固失效,导致巷道出现冒顶隐患。针对此类问题,研发了一种与常规锚索配合使用的复合扩管式恒阻器,其结构主要由止进端盖、扩径管、一体式托盘和锥式锁具组成,通过锥式锁具克服扩径管“扩胀—摩削”所产生的近似恒定的复合阻力,实现围岩大变形过程中的锚索支护阻力恒定,通过理论分析、数值模拟和静力拉伸试验等综合研究方法,系统分析和试验了复合扩管式恒阻器的力学特性和工作稳定性,掌握了该恒阻器扩径增量、锁具锥角对扩径管变形及恒阻器复合阻力的影响规律。试验结果表明:恒阻器复合阻力主要分为阻力快升段和近恒定阻力段2个过程,且近恒定阻力段作为主要阶段达到试验全程的85%~90%;锁具锥角、扩径增量直接影响了扩径管变形及恒阻器力学特性,锁具锥角小于20°时,扩径管变形均匀且恒阻器复合阻力发挥稳定,而扩径增量则决定了恒阻器复合阻力的大小,可通过调整扩径增量获取需要的锚索恒阻力;Ф17.8 mm锚索条件下,当锁具锥角为15°、扩径增量为5 mm时,恒阻器恒定阻力约为265.92 kN,Ф21.8 mm锚索条件下,当锁具锥角为15°,扩径增量为8 mm时,恒阻器恒定阻力约为424.15 kN,且工作状态稳定可靠,可较好的符合大变形巷道的恒阻支护要求。此外,该恒阻器还具有工作稳定性强、恒阻行程及阻力可调、结构简单、安装便捷等特点,是大变形巷道围岩控制技术的有效补充。

聚酰亚胺复合膜的制备及其在沼气提纯中的应用

为解决沼气分离过程中单级膜过程产物CO_(2)纯度低及CH4的损失率较高等问题,通过界面聚合法制备了具有超高分离性能的具有聚酰亚胺分离层的复合膜,研究了操作温度、进料侧压力及切割比等因素对分离效果的影响。结果表明:该膜适用的温度及压力范围较广,不同操作条件下的膜均表现出了优异的分离性能,产出的CO_(2)纯度高,CH4的损失率低。低温、低压、低切割比有利于渗透侧高纯CO_(2)的输出;高温、高压、低切割比则有利于渗余侧CH4的回收。使用该膜模拟沼气分离,在切割比为0.1下操作,当进气压力为0.2 MPa、温度为25℃时,通过单级膜过程,渗透侧可得到99%的CO_(2),渗余侧CH4回收率可高达99%。在很宽的操作范围内,本文制备的复合膜在沼气中CO_(2)组分分离时,CH4损失率可控制在1%范围内,是理想的CO_(2)/CH4分离膜。

弹药贮存微环境温度智能化预测

高效、准确获取弹药贮存微环境温度变化规律是开展弹药寿命评估与延寿的关键。结合神经网络算法以及传热学原理,研究了弹药贮存微环境温度预测模型,并基于此模型开发了一套弹药包装箱微环境预测软件,用以预测不同气候环境下包装箱内部的温度变化。在敦煌、漠河进行了相关试验,用以验证软件预测正确性以及参数优化。结果表明:应用基于神经网络算法开发的包装箱微环境预测软件,根据不同包装箱材料,调控贮存地点以及控制贮存起始温度,可以实现对箱内温度的控制。

电渗析联合臭氧氧化法处理垃圾渗滤液膜浓缩液

随着膜工艺广泛应用于垃圾渗滤液的处理,产出的大量膜浓缩液成为新的处理难题。针对膜浓缩液含盐量高、含有机物浓度高的特点,对电渗析联合臭氧氧化法处理垃圾渗滤液膜浓缩液进行了研究,通过电渗析法对膜浓缩液进行脱盐,考察了施加电压、进料流速,浓缩室和稀释室体积比、连续实验等四个因素对电渗析浓缩过程中脱盐率及单位能耗的影响,采用X射线衍射分析电渗析浓缩水的主要成分,采用臭氧处理电渗析稀释水,分析废水中UV254和B/C比的变化。结果表明:电渗析表现出良好的盐浓缩性能,当施加电压为10 V,进料流速为260 L/h,浓缩液和稀释液体积比为1:4时,浓缩液电导率可达到109.6 mS/cm,单位能耗为4.1 kWh/m3。电渗析稀释水经臭氧氧化后UV254去除率达到83.26%,B/C比由0.18升高到0.72,提高了废水的可生化性。

河南栾川老君山麻栎林群落结构与多样性动态研究

在河南老君山国家级自然保护区的麻栎林设置样地,分别于2018年、2023年进行了群落结构特征及其多样性调查.结果表明:5 a间,麻栎林的乔木密度下降,种类组成由52科86属110种减少至41科72属102种,常见种数量由70增加至79,物种丰富度指数增加,但各层次优势种、建群种相对稳定,群落具有一定相似性;胸径级与树高级的个体分布均表现出倒“J”形;多样性指数以灌木层的最大,灌木层与草本层均表现为增加,而乔木层表现为下降.研究表明,5 a间,群落结构特征与多样性发生了一定程度的变化,但总体上表现出较好的稳定性.

增温和秸秆还田对黑土农田土壤氮素有效性和N_2O通量的影响

土壤氮转化速率决定着土壤供氮能力,除受到温度的影响,还受到底物有效性的影响。然而,在农田生态系统中,关于土壤氮素有效性和N_2O通量对气候变暖和秸秆还田耦合的响应研究仍不足。本研究在东北黑土区进行增温和秸秆还田试验,采用离子交换树脂膜和静态暗箱法,原位监测0~20 cm土层土壤铵态氮、硝态氮有效性和氧化亚氮(N_2O)通量,探究增温和秸秆还田对农田黑土氮转化的影响。结果表明:增温、秸秆还田没有显著影响土壤氮有效性,但其在不同时期存在显著差异。秸秆还田显著增加了N_2O通量,且7月增温和秸秆还田处理对N_2O通量具有显著交互作用。在不增温条件下,秸秆还田使N_2O显著提升了109%;在增温条件下,秸秆还田使N_2O显著下降了2%。增温、秸秆还田和取样月份对N_2O通量也具有显著交互作用。研究结果有利于评估全球气候变暖背景下秸秆还田对农田生态系统氮周转的调控作用,对研究黑土氮循环过程具有重要参考价值。

开裂混凝土中氯离子等效扩散系数计算方法

氯离子侵蚀对钢筋混凝土结构有严重的劣化作用,混凝土中的裂缝为氯离子的快速扩散提供了通道,进而加快了结构力学性能的失效速度。现有研究多集中于单一裂缝特征因素对氯离子扩散系数的影响,根据试验结果给出的拟合公式具有局限性。结合机器视觉技术提取和量化多个裂缝特征因素,构建考虑裂缝密度、裂缝内界面粗糙度和裂缝取向度叠加影响的代表性单元体积(REV)模型,并计算其等效扩散系数,将已有研究的试验结果与基于REV模型的计算结果进行对比。结果表明:不同盐冻条件下的平均相对误差为1.6%,完成28次盐冻后不同初始裂缝条件下的平均相对误差为2.9%,计算结果与试验结果较为吻合,表明提出的开裂混凝土中氯离子等效扩散系数具有较好的可靠性。

祁连山东缘高寒草甸灌丛化对植被群落与土壤理化特性的影响

为明晰祁连山东缘高寒草甸灌丛化对其植被群落与土壤理化特性的影响,选取甘肃省天祝藏族自治县高寒草甸灌丛化区域,调查其植被,采集土壤测定理化性质,分析植被与土壤的互馈关系。结果表明:高寒草甸植被的均匀度指数、高度、盖度、地上生物量、土壤含水率随灌丛化过程增加(P<0.05),而多样性指数和容重均降低;全磷含量在各土层以灌丛区最高,但C∶P和N∶P以草甸区最高;土壤N∶P<14表明土壤养分主要受限于氮;土壤脲酶和过氧化氢酶活性在草甸区各土层显著高于灌丛区(P<0.05);冗余分析显示前两个排序轴的累计解释量为54.88%,土壤过氧化氢酶与植被特征拟合的结果最好(Pr=0.010),表明高寒草甸灌丛化过程中土壤过氧化氢酶受植被特征的制约最大。可见,高寒草甸灌丛化显著影响了植被群落结构与土壤理化特性,在祁连山生态保护和管理中应该予以重视。

云南文山薄竹山山顶苔藓矮林物种组成与群落特征

为了补充和完善我国西南地区山顶苔藓矮林的群落种类组成和结构特征,基于1 hm^(2)动态监测样地的群落调查数据,采用CTFS标准调查样地内胸径(DBH)≥1 cm的所有木本植物;从1 hm^(2)森林动态监测样地中选取10个(总计0.6 hm^(2),每个样方为20 m×30 m)标准植被样方,采用植物群落清查方法对样方内所有维管植物进行调查和统计;从物种组成特征、数量特征、主要优势树种的径级结构等角度入手,分析样地内的物种组成和群落结构特征。主要结果:(1)在1 hm^(2)动态样地中,DBH≥1 cm的木本植物共计20科32属42种3614株个体;在0.6 hm^(2)群落样地中,维管植物共计42科67属103种,其中树高≥3 m的乔木共计24种1536株个体。(2)厚叶杜鹃(Rhododendron sinofalconeri)在群落中占绝对优势,重要值比次优势物种的重要值大3~4倍。(3)整个群落年龄结构呈“L”型,但厚叶杜鹃以成年个体为优势而不同于其他优势种。(4)该群落由乔木层、灌木层、草本层和层间植物组成,命名为厚叶杜鹃-大花云南桤叶树-文山八角山顶苔藓矮林(Rhododendron sinofalconeri,Clethra delavayi var.yuiana,Illicium tsaii summit mossy dwarf forests)。云南文山薄竹山山顶苔藓矮林群落物种丰富、组成稳定、优势显著,更新状况良好。群落林冠外貌平整,处于成熟林状态。

“断层阴影”识别与校正方法——以松辽盆地升平构造为例

地层错断往往引起速度横向突变,导致在时间域地震资料中出现“断层阴影”现象,影响地质解释结果及圈闭评价等。为此,以松辽盆地升平构造为例,分析“断层阴影”现象,提出了正演模拟法、井震结合地层对比法和平均速度成图法三种识别方法;在此基础上,针对“断层阴影”,提出了高精度速度场校正和时间域层位校正两种校正方法。结果表明,高精度速度场校正法可以实现数据体的校正,适应性更广;时间域层位校正法可以实现层位的校正,具有快速、简便的优势。该方法对类似地区具有借鉴意义。

祁连山北麓荒漠草原5种优势植物生物量与土壤养分特征

为明晰荒漠草原优势植物的植物生物量与土壤养分关系,研究选取祁连山北麓肃北区域荒漠草原骆驼蓬(Peganum harmala)、狗尾草(Setaria viridis)、中华羊茅(Festuca sinensis)、碱茅(Pucci-nellia distans)和冰草(Agropyron cristatum)5种优势植物,测定该其生物量和根际土壤养分,探究其植物生物量分配及其与土壤养分间的关系。结果表明:(1)5种优势植物间总生物量和根冠比差异显著(P<0.05),骆驼蓬总生物量最高,碱茅最低。多年生的骆驼蓬、碱茅、中华羊茅和冰草植物生物量大部分集中在地下,一年生的狗尾草植物生物量大部分集中在地上,不同植物间根冠比大小为:碱茅>冰草>中华羊茅>骆驼蓬>狗尾草。(2)5种植物根际土壤有机碳、碱解氮、速效钾、全氮、全磷、全钾及其化学计量特征均存在显著差异(P<0.05),5种植物根际间土壤碳氮比大小为碱茅>狗尾草>冰草>骆驼蓬>中华羊茅。(3)不同植物生物量、根冠比及土壤养分变异性不一致,骆驼蓬、狗尾草和中华羊茅的根际土壤全钾与碱茅和冰草的根际土壤含水量等均为弱变异,而土壤养分及其化学计量特征为中等变异。5种优势植物的生物量与根际土壤碱解氮和全钾呈正相关性(P<0.05)。可见荒漠草原生态系统中植物生物量分配和根际土壤养分在生活史和物种间的差异较大,今后应根据不同优势植物养分需求,合理施肥来修复退化的荒漠生态系统。

基于NS-3网络模拟器的MPQUIC协议仿真研究

随着5G移动视频应用加速落地以及国内视频流需求的迅速激增,迫切需要一种新的数据传输协议来提供可靠的安全性,以保障上层应用处理更多的接入连接以及满足更低的延时需求.多路径QUIC协议(Multipath Quick UDP Internet Connection,MPQUIC)具有拟合多条链路带宽资源、强大连接的容错能力和高可靠性等优点,被认为将在未来移动互联网数据传输中发挥重要的作用.然而,目前国内外研究人员对于MPQUIC协议的相关研究正处于初步阶段,该协议还没有一个普适性的、开源的仿真平台.因此,借助全球网络仿真领域应用最广的NS-3网络模拟器搭建了MPQUIC仿真平台(ns3-mpquic),为相关学者提供研究MPQUIC协议的开源、免费、普适的基础平台,为全球专家学者对MPQUIC协议的模拟部署和优化提供助力.