人工智能在土木工程领域的应用研究现状及展望

作为新一代产业变革的核心驱动力,人工智能是全面提高土木工程领域数字化、自动化、信息化和智能化的重要方法。为全面了解人工智能在土木工程中的发展及应用,定性分析了人工智能的基本研究领域,定量分析了人工智能在土木工程设计、制造、养维护阶段的研究现状,利用CiteSpace可视化工具深入挖掘人工智能在土木工程中存在的问题、发展瓶颈和研究趋势,并给出相应的解决办法及研究思路。通过文献综述发现,土木工程领域已展开了大量人工智能研究,但各阶段智能化发展不均衡,实际应用也存在一定局限性,需深入探索神经网络、大数据、深度学习等智能技术在土木工程全生命周期的交叉融合,促进土木工程领域人工智能研究的协同发展。

西葫芦新品种京葫42的选育

京葫42是以抗病自交系865为母本,以820为父本配制而成的温室专用抗病西葫芦一代杂种。中早熟,生长势强,茎秆粗壮,低温弱光下连续结瓜能力强,抗白粉病、小西葫芦花叶病毒(ZYMV)、西瓜花叶病毒(WMV)和番木瓜花叶病毒(PRSV);商品瓜翠绿色,中长柱形,瓜条顺直,商品性好;每667 m^(2)产量12000 kg左右,适宜华北、西北、黄淮海和东北地区越冬温室栽培。

基于多模态超声建构胎儿先天性心脏病决策树模型及其应用价值

目的:分析基于多模态超声建构胎儿先天性心脏病决策树模型及其应用价值。方法:随机选取2021年4月-2023年7月在本院产前超声检查孕中期孕妇300例,常规产科超声检查确定胎儿生长程度,核实孕周,采用超声多断面模式方法对胎儿心脏进行多断面检测,包括四腔心断面、三血管断面、主动脉弓断面、左室流出道断面、右室流出道断面。对正常分娩的新生儿进行心脏多断面超声检测。对300例胎儿进行多断面模式超声检测,分析胎儿是否伴有先天性心脏畸形,对比超声检查与随访结果符合情况。结果:超声检出21例先天性心脏畸形胎儿,8例选择引产,余13例正常分娩。超声诊断与随访结果对比,卵圆孔直径增大、法洛四联症、完全型心内膜垫缺损、二尖瓣闭锁、右室发育不良综合征、左室发育不良综合征、大动脉转位、永存动脉干、单心室、三尖瓣下移符合率均为100%,超声诊断室间隔缺损7例,随访发现室间隔诊断5例,诊断符合率71.4%。279例超声诊断无先天性心脏畸形胎儿出生后经超声诊断发现有1例卵圆孔未闭、3例室间隔缺损,共4例漏诊患儿,漏诊率0.54%。四腔心断面、三血管断面、主动脉弓断面、左室流出道断面、右室流出道断面诊断胎儿畸形率分别为3.95%、0.63%、2.76%、3.27%、3.25%。由决策树模型可得,产前超声检查发现胎儿心脏可疑异常、高龄孕妇、孕妇接受药物治疗或射线暴露、孕妇有先天性心脏病家族史是胎儿存在先天性心脏病的独立危险因素,其中产前超声检查发现胎儿心脏可疑异常的影响最为显著。结论:孕中期胎儿产前超声多断面模式筛查胎儿先天性心脏病,能够对多数胎儿先天性心脏病进行诊断。

基于过零点斜率加窗解调的ACARS信号接收方法

飞机通信寻址与报告系统(ACARS)允许飞机和地面站之间发送和接收报文,在保障飞行安全、实现空中交通管制等方面具有重要意义。通信链路的噪声和频偏是影响ACARS信号接收性能的关键因素。针对ACARS信号接收过程中的失真等问题,深入研究频偏、噪声等因素与ACARS报文接收性能之间的关系;在充分考虑噪声与多普勒频移等因素的基础上,提出基于过零点斜率加窗解调的ACARS信号接收方法,并从理论和仿真分析2方面探讨不同方法的抗频偏抗噪声能力;设计并搭建基于软件无线电平台的ACARS信号接收系统。通过对ACARS报文接收性能的仿真分析和真实报文接收性能的对比分析,表明所提方法在提升抗噪声和频偏能力、降低误码率等方面均具有优势。

国有资本入驻是否有助于民营企业减排

国有资本是推动经济绿色转型的重要引擎,国有资本入驻民营企业,不仅可以有效规范民营企业污染排放行为,还可以通过打破民营企业发展桎梏以赋予企业创新活力,对于实现“双碳目标”和推动中国式现代化发展具有重要意义。本文运用工业企业与绿色发展数据库的匹配数据,考察国有资本入驻对民营企业减排行为的影响。研究发现,国有资本入驻后可有效减少民营企业污染排放,并且该减排效应在大规模企业、非战略性行业与财政分权水平较高的样本中表现更为突出。机制检验发现,国有资本入驻既可以通过放松企业融资约束与提高企业风险承担能力的方式促进民营企业技术创新,还可以通过将自身所承担的政策性社会目标融入民营企业中,以强化民企的社会责任意识,最终在“技术创新效应”和“社会责任效应”共同驱动下实现污染减排。特别的,虽然国有资本入驻不利于提升企业生产率,但国有资本入驻引致的“技术创新效应”有助于推动民企实现生产效率与绿色化的兼容发展。本研究为完善企业创新激励机制、优化环境治理与实现发展方式绿色转型提供新的视角和动力。

考虑氢能应用的光伏直流微电网中储能容量配置寻优方法研究

针对光伏出力的间歇性与不稳定性,使得单纯依赖蓄电池进行能量平抑和调节,难以满足微电网持续稳定运行的需求,提出考虑氢能应用的光伏直流微电网中储能容量配置寻优方法。考虑氢能在光伏直流微电网中的应用,对光伏电池、蓄电池以及电解槽—储氢罐—燃料电池建模分析。根据建模分析结果,设计功率平抑控制策略与混合储能充放电管理策略。将最大化年净利润与光伏自消纳率作为优化目标,建立储能容量配置优化模型,获得储能容量最优配置结果。实验结果表明,应用所提方法后,光伏直流微电网的功率偏移率实现了显著的降低,调峰能力得到了有效优化,并且调度后微电网的自平衡率大幅提升,表明该方法具有良好的容量配置效果。

新时代黄河流域水土保持标准体系建设框架研究

为了贯彻落实《黄河保护法》,推动黄河流域水土保持各项工作规范化、标准化,满足黄河流域水土保持事业高质量发展的现实需要,根据《黄河保护法》有关规定,结合新时代黄河流域水土保持工作目标和特点,在全面分析水土保持标准体系建立的背景、意义及必要性的基础上,全面梳理现行的水土保持国家标准体系,广泛征集有关省(区)业务人员和专家的意见、建议,组织专家开展专题研究,提出了包括基础类、规划设计类、治理类、淤地坝类、监测类、监管类、信息化类、试验示范类等8类73项标准(其中沿用原有标准48项、建议新增标准25项)的黄河流域水土保持标准体系建设框架。

小麦新品种安麦19的选育

安麦19是安阳市农业科学院以中育1154为母本、周麦28为父本,采用改良系谱法选育而成的半冬性小麦新品种,高产、多抗、成穗率高、饱满度好、抗倒性强,于2023年7月通过河南省主要农作物品种审定委员会审定,审定编号:豫审麦20230100。对安麦19的选育过程、特征特性、产量表现和栽培技术要点进行介绍,以期为其推广应用提供参考。

基于熵权TOPSIS的黄河流域甘肃段水资源承载力评价

为评价黄河流域甘肃段水资源承载力,以黄河流域甘肃段4个二级分区为研究对象,初选20个评价指标,利用信息敏感性和相关性分析法剔除敏感性较低和相关性较高的7个指标,最终确定13个评价指标。从系统角度将指标分为水资源、社会、经济、生态环境4个子系统,利用熵权法与TOPSIS模型结合的方法计算综合得分,并利用障碍因子诊断模型分析4个二级分区的水资源承载力障碍因子。结果表明:空间维度上,黄河流域甘肃段水资源承载力存在空间差异性,龙羊峡以上分区水资源承载力最高,龙羊峡—兰州分区与兰州—河口镇分区水资源承载力次之,龙门—三门峡分区水资源承载力最低;时间维度上,除龙羊峡以上分区外其余3个二级分区水资源承载力均有缓慢上升趋势;人均水资源量、产水模数、人均供水量、人口密度、城镇化率及生态环境用水率是影响黄河流域甘肃段水资源承载力的主要障碍因子,建议优化水资源配置、调整用水结构、促使经济发展与水资源承载力相匹配等,以提升及保持黄河流域甘肃段水资源承载力。

基于数字孪生和深度强化学习的矿井超前液压支架自适应抗冲支护方法

受深部开采冲击地压等地质灾害扰动的影响,存在矿井超前支护系统自感知能力差、智能抗冲自适应能力弱、缺乏决策控制能力等问题。针对上述问题,提出了一种基于数字孪生和深度强化学习的矿井超前液压支架自适应抗冲支护方法。通过多源传感器感知巷道环境和超前液压支架支护状态,在虚拟世界中创建物理实体的数字孪生模型,其中物理模型精确展现超前液压支架的结构特征和细节,控制模型实现超前液压支架的自适应控制,机理模型实现对超前液压支架自适应支护的逻辑描述和机理解释,数据模型存储超前液压支架实体运行数据和孪生数据,仿真模型完成超前液压支架立柱仿真以实现超前液压支架与数字孪生模型虚实交互。根据基于深度Q网络(DQN)的超前液压支架自适应抗冲决策算法,对仿真环境中巷道抗冲支护进行智能决策,并依据决策结果对物理实体和数字孪生模型下达调控指令,实现超前液压支架智能控制。实验结果表明:立柱位移与压力变化一致,说明超前液压支架立柱仿真模型设计合理,从而验证了数字孪生模型的准确性;基于DQN的矿井超前液压支架自适应抗冲决策算法可通过调节液压支架控制器PID参数,自适应调控立柱压力,提升巷道安全等级,实现超前液压支架自适应抗冲支护。

地方工科高校一流本科教育的价值蕴涵与实践路径

地方高校办学规模大,与经济社会发展融合较为紧密。进入新时代,地方工科高校应主动适应经济社会发展需要,办好一流本科教育,助力高等教育强国建设。基于此,文章剖析了地方工科高校一流本科教育建设中暴露出的若干问题,在此基础上,以南京工业大学为例,从落实立德树人根本任务、提高专业建设水平、提升教师教学能力、推进课堂教学改革、施行教育“质量革命”、推动“互联网+”教育等方面探析了推进地方工科高校一流本科教育改革的路径与举措。

典型神经网络串联型电弧故障检测及选线方法研究

为解决传统特征分析加机器学习的电弧故障检测方法的准确率和实时性受到特征参数选取的主观性及特征分析过程的影响问题,搭建了三相多负载并联的串联型电弧故障实验系统,对不同支路、不同相发生电弧故障时的干路电流信号时间序列进行分析。将电流信号进行分类、分段、标准化处理并作为检测模型样本;对深度卷积神经网络模型、长短期记忆网络模型、普通神经网络模型进行架构及训练;通过差分处理对网络模型在线分类结果进行优化分析;以准确度和损失函数值、在线测试速度、优化后多分类识别准确率为评价指标,对比分析了3种模型故障检测及选线效果。研究结果表明:基于深度卷积神经网络的串联型电弧故障检测及选线模型对电机类负载故障检测及选线准确率可达96.77%,对变频器类负载故障检测及选线准确率可到98%,准确率高于近几年其他三相回路电弧故障检测模型。

前列腺癌根治术后远期膀胱过度活动症的危险因素

目的:分析前列腺癌根治术后膀胱过度活动症(overactive bladder, OAB)的发生及转归情况,并探讨其相关危险因素。方法:选择北京大学第三医院2013年1月至2017年5月住院接受根治性前列腺切除术的263例患者进行回顾性研究,分析并收集患者临床基线信息、计算影像特征、围术期参数、术前患者尿控情况、病理学诊断与术后1年内OAB发生情况的相关性。在影像特征中,定义膀胱壁厚度(bladder wall thickness, BWT)和膀胱黏膜光滑程度(bladder mucosal smoothness, BMS)两个参数,用于预测OAB的发生情况。结果:263例前列腺癌根治术后患者中,术后1年存在OAB状态者共52例,占所有患者的19.8%。术前既往存在OAB症状者40例,术后缓解者17例(42.5%),症状持续者23例(57.5%);术后新发OAB者29例,占术后所有OAB患者的55.77%。单因素分析显示膀胱壁厚度、膀胱黏膜光滑程度、膀胱过度活动症状评分和国际前列腺症状评分均与术后OAB的发生相关。进一步多因素分析发现,BMS是远期OAB的独立危险因素(P<0.001)。结论:根治性前列腺切除术后远期膀胱过度活动症是临床常见的并发症,通过术前磁共振成像测量充盈状态下膀胱壁厚度或膀胱黏膜光滑程度,可以预测根治术后OAB的发生风险。

王麟鹏教授“逐邪通络”法治疗原发性三叉神经痛

总结王麟鹏教授运用“逐邪通络”法治疗原发性三叉神经痛的学术思想。王麟鹏教授通过总结前人经验,提出“逐邪通络”针刺法,分期治疗原发性三叉神经痛;强调应根据邪气的致病特点、发作分期、正邪盛衰确定不同的针刺方案,提出局部取穴应用经络辨证为主;主张疼痛发作期以祛邪为要,缓解期主张扶正与祛邪兼而有之,重视调理脏腑、疏通经络,慎用扳机点的治疗理念,获得很好的临床效果。

北京2022年冬奥会内场主火炬抗风性能研究

北京2022年冬奥会和冬残奥会主火炬,是典型的舞美造型结构体,呈大面积薄壁状,对风荷载极为敏感,在点火仪式中有倾斜支撑和竖直悬挂两种典型状态。其中,倾斜支撑状态需要确定结构设计所需的风荷载,竖直悬挂状态需要给出主火炬的风振响应。该文基于实测数据,给出了国家体育场周边的平均风速剖面和湍流度剖面,通过缩尺模型风环境风洞试验及2月份局地风速概率分布,确定了主火炬结构倾斜支撑状态与竖直悬挂状态的正常运行风速;通过主火炬倾斜支撑和竖直悬挂状态的测力风洞试验,得到了作用于主火炬风荷载的体型系数;并通过随机振动分析给出了竖直悬挂状态的风振响应,为北京2022年冬奥会主火炬点火仪式的顺利进行提供了技术支撑。

基于有限谓词追踪的民机系统需求一致性检查方法

针对民机安全关键系统在正向研发过程中,系统级需求的正确性难以在设计早期全部完成确认的问题,提出一种基于有限谓词追踪的功能需求一致性检查体系。首先,引入一阶逻辑中的谓词追踪,建立系统内部功能需求与交互功能需求形式化规约方法。其次,针对单条、多条需求内容正确性以及需求关系一致性,构建需求一致性检查形式化规约,开展需求自冲突、集冲突与需求关系一致性检验,并生成可解释的检查反例进行需求迭代。最后,以机载平视显示(head-up display,HUD)系统飞行信息符号生成与显示功能为例,验证该方法的正确性与有效性。研究结果表明,基于有限谓词追踪的功能需求一致性检查方法能够提高需求一致性检查效率、降低研发成本,为民机系统级需求确认提供支持。

低强度超声和不同辐照时间组合激励微泡空化对裸鼠肾癌移植瘤血流灌注的影响

目的探讨不同辐照时长下低强度超声激励微泡空化对裸鼠肾癌移植瘤血流灌注的影响。方法选用雄性BALB/c裸鼠30只,于腋下建立786-O人肾透明细胞癌肿瘤模型,根据空化治疗时间(T)随机分为3组,分别为A组(T=20 min)、B组(T=10 min)、C组(T=5 min),每组10只。于治疗前和治疗后即刻、4 h、6 h分别进行造影检查(CEUS)及微血流显像(MFI);组织学染色检测空化治疗结束后肿瘤微血管状态。结果与治疗前相比,A组治疗后即刻肿瘤内血流灌注增加,PI、AUC的值分别增长7.4%(P<0.05)、10.6%(P<0.05);治疗后4 h、6 h肿瘤血流灌注比治疗后即刻显著降低(均P<0.05)。B组结果显示,与治疗前相比,治疗后即刻、治疗后4 h与治疗后6 h的PI数值分别增长了8.1%、15.1%和3.1%,且相应的AUC数值增长率为18.7%、31.2%和9.3%。方差分析结果显示各组PI、AUC值存在显著差异(均P<0.01),且组间两两比较PI、AUC差异均有统计学意义(均P<0.01);C组结果显示,治疗后即刻、治疗后4 h、6 h肿瘤内血流灌注与治疗前比较均降低。肿瘤内血流灌注PI、AUC值均显著减小,与治疗前相比差异有统计学意义(均P<0.05)。MFI显像各组视觉评分差异分析结果与造影分析结论一致。病理图显示:B组可见较明显的血管扩张,而C组可见管腔受压变窄、出血,微血管密度减低(P<0.01)。结论低强度超声激励微泡空化治疗时间影响肿瘤血流灌注,在本研究中治疗时间为10 min时产生的血流增强效应最优。

基于零序特征参量差异的谐振接地系统熄弧时刻判别方法

在谐振接地系统中,熄弧时刻的准确判别对于接地故障的选线、消弧效果评估以及熄弧后暂态信息提取和利用具有指导意义。该文针对谐振接地系统单相接地故障,分析了故障点工频电流熄弧前后的故障电气特征,并利用母线零序电压和消弧线圈电流,通过求取其信号的一阶导数及其平方信号的二阶导数,构造两种特征参量。研究发现该特征参量在熄弧前为常数,熄弧后发生明显变化,据此可形成相应的熄弧时刻判别的基本判据。考虑到系统实际运行中各种因素的影响,在此基础上形成熄弧时刻判别的附加判据,从而最终提出基于零序特征参量差异的谐振接地系统熄弧时刻判别方法。通过Mat Lab/Simulink仿真和现场实测,验证了该熄弧时刻判别方法的有效性和准确性。

基于“慕课+虚拟仿真”的生理学实验评价体系改革

传统的生理学实验课考核在内容和形式上比较单一,无法对学生各方面的能力和素养进行全面评估。湖北工程学院将慕课和虚拟仿真实验深度融合,形成一体化实验在线学习平台。利用平台对学习过程中产生的学习数据进行采集、统计和分析,并将此作为过程性评价的依据,构建了一个全新的生理学实验多元学习评价体系,并通过调查问卷和统计学方法评估其实施效果。研究结果表明,新的评价体系能够对学生进行全面、客观和准确的评价,同时很好地发挥了以评促学的作用,具有较强的应用和推广价值。

基于荧光光镊与机器学习的单细胞血液分类方法

利用物种间血液成分的差异来识别物种,对生物医学、医疗健康、海关、刑侦、食品安全、野生动物保护等工作十分重要。但目前的研究都是针对群体细胞展开,忽略了单细胞的异质性,开展基于单细胞的血液光谱分类方法研究非常迫切。在此提出了一种基于荧光光镊和机器学习的单细胞血液分类方法,利用光镊实现了单细胞捕获,通过荧光光谱检测系统获得了单细胞荧光光谱数据,并基于机器学习方法实现了准确分类。首先,设计并搭建了一套荧光光镊系统,实现了单细胞捕获和荧光光谱检测。然后,制备了马、猪、犬、鸡四种动物的红细胞稀释液,以440 nm激光作为荧光激发光源,获得了四个物种每种100条、共计400条荧光光谱数据,并进行了背景去除、平滑、归一化的预处理,消除了信号中的噪声干扰。随后,建立了随机森林分类模型,分析了当抽取特征数k=20时,模型中树的棵数与预测准确率之间的关系,当决策树m=500时,分类正确率趋于稳定,有很高的分类正确率和运行效率。进一步地,设定样本数据的30%作为测试集、70%为训练集,计算不同波长与特征重要性之间的关系,得到了10个分类准确率,并取平均值作为模型分类的准确率,测试集最终准确率达到93.1%,方差为0.31%。最后,计算了混淆矩阵,对模型预测精度进行了评价,鸡的分类正确率最高,马的分类正确率最低。分析表明,对分类有重要贡献的物质分别是卟啉类物质、血红素和黄素腺嘌呤二核苷酸。总之,研究表明,将荧光光镊与机器学习方法相结合,可实现单细胞水平的血液分类,较高的分类正确率验证了这种方法的可行性和有效性。同时,该方法不需要过多样品就能满足建模需求,避免了因浓度低带来的荧光自吸收强度过低等问题,具有快速、准确分类的优点,具有非常重要的潜在应用价值。