科教融合与产教融合双轮驱动的国家级一流本科专业建设研究与实践——以电子信息工程专业为例

教育兴国、科技强国是实现中华民族伟大复兴中国梦的必由之路,而“双一流”建设是面向未来,实现教育兴国、科技强国的重大战略决策。电子信息工程对接当代科技前沿,是现代高新技术的重要组成部分。在“双一流”建设中,电子信息工程专业面临着新机遇与新挑战。中国石油大学(华东)电子信息工程专业获批国家级一流本科专业建设点,坚持“学生为本、因材施教”的育人理念,以“建设具有油气、海洋特色的电子信息工程国家级一流本科专业”为主线,开展了“科教融合前沿引领”与“产教融合实践贯穿”双轮驱动的研究和实践,建立了创新创业教育协同育人机制,推进了人才培养供给侧结构性改革,培养了学生的科学研究能力和工程应用能力,提升了教育教学质量和人才培养质量。

水声语义通信仿真实验设计

水声信道面临带宽资源有限和环境噪声复杂等局限,难以保证水声通信的高效性和可靠性。语义通信的微量性和鲁棒性表明其具有提升水声通信性能的潜力。为了验证基于语义通信革新水声通信的可行性,设计了一种水声语义通信仿真实验方案。发送端以文本为信源,提取文本的语义特征并以知识图谱表征,实现信息的微量表达,为数据的高效传输提供了有效途径;接收端借助深度学习技术将语义特征重构为文本,实现信息的鲁棒性重构,为数据的可靠传输提供了有力保障。仿真实验结果表明,与传统水声通信方案相比,水声语义通信方案具有微量表达和鲁棒传输等技术优势,形成了克服水声信道窄带宽和低信噪比等困难的全新水声通信制式。

水声信道模拟仪设计与实现

水声信道是无线传输水下观测信息的重要途径。为了测试水下装备,通常需要开展水下观测和水声传输实验,周期长、成本高。在陆上模拟水声信道,基于模拟信道测试水下装备观测端至终端的水声传输性能,有望提升实验效率、降低实验成本。然而,目前水声信道模拟通常通过计算机仿真实现,无法实体连接水下装备对其测试。发展模拟水声信道的嵌入式仪器是实现水下装备陆上测试的迫切需求。为了达到此目标,该研究基于指定海域温度、盐度、地形地貌等参数,配置水声信道模型,设计并实现水声信道模拟系统软件,适配至国产嵌入式平台,形成水声信道模拟仪。水声信道模拟仪能够与水下装备实体连接,形成短周期、低成本的水下装备陆上测试新实验方案。

考虑异质器件混用与输出电平倍增的混合型MMC及其调控方法

首先,为提高模块化多电平换流器(MMC)输出波形质量、降低装置运行损耗,提出一种基于Si和SiC器件组合应用的混合型模块化多电平变换器(HMMC)拓扑结构。该拓扑每个桥臂包含N个Si绝缘栅双极晶体管(IGBT)器件的半桥子模块,每相交流侧串联一个直流侧电压为半桥子模块一半的SiC金属-氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)全桥子模块,整体经济性较好。其次,提出一种面向输出电平数倍增的HMMC高、低频混合调制策略,并充分发挥SiC MOSFET开关损耗低的优势,在减小HMMC输出谐波的同时降低整体运行损耗。此外,分析混合调制策略下HMMC异质子模块直流侧能量的波动规律,提出一种高、低频模块直流侧电压稳定控制策略。最后,仿真和实验验证了所提HMMC拓扑结构和调制策略的可行性,并将所提HMMC、基于单一器件MMC和现有HMMC在损耗和成本方面进行综合对比,证明了该方案在降低损耗和减小成本方面优势显著。

透平风机与纸机真空系统的匹配设计方法

本课题主要在湿纸幅流阻特性分析的基础上,探讨了透平风机与湿纸幅的气动匹配特性,并以实际生产线技改为例,介绍了应用透平风机改进真空系统的相关设计准则。

基于文本挖掘的百年来中国共产党思想政治工作政策的演进与启示

思想政治工作政策不仅是党提高人们思想觉悟、加强意识形态建设的有力武器,更是党的思想政治工作思想贯彻落实的重要途径。在运用扎根理论分析思想政治工作政策文本的基础上建构分析模型,发现政策环境、政策目标、政策工具是影响思想政治工作政策实效的核心要素,并呈现出思想政治工作政策始终伴随着党的中心任务进行主题转换的演进规律。据此将百年来党的思想政治工作政策演进划分为奠基立业、赓续发展、鼎新革故、全面深化四个阶段加以分析。这启示我们,要始终坚持党的全面领导,在统筹谋划、高位推动中确保政策的正确方向;准确把握目标,在围绕中心、促进人的全面发展中不断提升政策合意性;坚持守正创新,在遵循行为逻辑、精准选用政策工具中提升落实质效;科学研判环境,在明确历史方位、掌握具体方法中实现政策目标。

一种高性能低成本的中压异质器件混合型模块化多电平变换器及其控制策略

针对少子模块数的中压模块化多电平变换器(modular multilevel converter,MMC)装置损耗、成本等指标难以综合提升的问题,该文提出一种基于Si基绝缘栅双极型晶体管(insulated gate bipolar transistor,IGBT)和SiC基金属氧化物半导体场效应晶体管(metal oxide semiconductor field effect transistor,MOSFET)混合的模块化多电平变换器,简称异质器件混合型模块化多电平变换器(heterogeneous device hybrid MMC,HDHMMC)。HDHMMC由全Si IGBT的低频模块和Si IGBT与SiC MOSFET混合的高频模块组成。针对此拓扑提出一种特定的高低频混合调制策略,充分发挥Si IGBT通态损耗低、SiC MOSFET开关损耗低的优势。此外,详细分析了高低频模块的能量波动机理,并针对高低频模块直流侧电容电压不稳定问题提出一种特定的稳压策略。仿真和实验结果验证了HDHMMC拓扑及其调制、稳压策略的可行性。最后,将HDHMMC与现有MMC拓扑进行损耗与成本对比,证明所提拓扑可以更好地平衡成本、效率、功率密度等性能指标。

神经影像统计建模方法前沿与进展

神经影像统计建模是神经科学和医学领域的一个关键分支,本文对近年来神经影像统计建模领域的重要方法学进展进行述评。首先,本文介绍了认知解码模型,重点讨论了如何利用正交分解方法和表征相似性分析来解析神经影像数据中潜在的认知加工过程。其次,本文探讨了神经影像个体化建模方法,包括规范性建模和个体脑功能剖分,以及它们在精神疾病研究中的应用。随后,本文讨论了数据驱动的疾病进展模型,阐述了如何利用机器学习和统计学工具推断出疾病生物标志物随时间而变化的进展模式,以及该方法在神经退行性疾病等领域的应用。最后,本文分析了基于人工智能的神经影像建模方法及其在神经影像领域中的应用。

乳腺超声自动容积成像技术与普通超声对早期乳腺癌的诊断效果

目的比较乳腺癌超声自动容积成像(ABVS)技术与普通超声对早期乳腺癌的诊断效果。方法选取2020年11月至2021年11月于山东省泰安市肿瘤防治院接受超声检查的100例乳腺结节患者作为研究对象,均采用ABVS技术与普通超声进行检查,以组织病理学检查作为金标准,比较ABVS技术与普通超声对诊断早期乳腺癌的灵敏度、特异度、准确度及AUC。结果组织病理检查诊断结果显示,100例乳腺结节患者中,乳腺癌阳性患者38例(38.00%),阴性患者62例(62.00%)。ABVS技术诊断早期乳腺癌的灵敏度、特异度、准确度均高于普通超声,差异有统计学意义(P<0.05)。ROC曲线分析结果显示,ABVS技术与普通超声诊断乳腺癌的AUC分别为0.856(95%CI:0.834~0.870,P=0.008)、0.765(95%CI:0.738~0.781,P=0.002)。结论与普通超声检查相比,ABVS技术能显著提高早期乳腺癌诊断的灵敏度、特异度、准确度,值得临床推广应用。

乡村振兴背景下动物营养学课程思政体系的构建与实践

动物营养学是畜牧类专业的一门学科基础课程。通过梳理动物营养学课程的知识内容和育人目标,挖掘章节知识蕴含的思政元素,构建课程思政体系。以餐桌猪肉故事、磷营养代谢、产业振兴等案例为载体,培养学生的大国“三农”情怀和科技强国理念,增强其文化认同。动物营养学课程思政体系构建与实践取得的育人成效,可为进一步实现思政教育与专业教育协同育人,培养可服务、面向乡村振兴的畜牧双创型人才奠定基础。

基于分层生成对抗网络的短临降水预报方法研究

本文使用深度学习方法中的生成对抗网络(GAN)来提升短临降水预报的准确率,提出了一个基于历史雷达回波图序列预测未来雷达回波图序列的分层生成对抗网络(HGAN)方法。HGAN方法由全局生成器和局部鉴别器两部分组成,全局生成器以多子网的层次结构构建,采用上采样过程训练模型,捕捉雷达回波的演变趋势,有利于生成清晰的未来雷达回波图。局部鉴别器根据局部区域将预测的雷达回波图与观测的雷达回波图区分开,并引入缓冲区机制,保存历史预测序列,使最终预测的结果更加符合时序性。两者以对抗的方式加以训练,得到的模型能够生成足够清晰且接近真实的未来雷达回波序列,对于回波强度极值和范围的刻画更为准确。对HGAN和GAN进行测试集检验及个例分析,分析结果验证了HGAN对雷达回波预测的有效性。同时在检验反射率阈值相同的情况下,HGAN的临界成功指数命中率高于GAN,而虚警率低于GAN,且在相同预测时长下,HGAN结构相似性指数(SSIM)优于GAN。

基于改进SiamRPN的高速无人船海上目标视觉跟踪研究

对于海上目标的监视侦察,无人船具备成本低、危险性小和隐蔽性好等优势。针对船只目标的抵近监视与跟踪问题,基于自研发的“久航750”7 m级高速无人船目标监视系统,本文提出了一种基于改进孪生候选区域生成网络(Siamese Region Proposal Network, SiamRPN)的海上目标视觉跟踪方法。该方法以ResNet50网络为主干网络,并在Siamese和RPN子网络之间增加了多层特征融合模块,通过对比原始SiamRPN算法、SiamFC(全卷积孪生网络)算法,显示了算法的鲁棒性和准确性。利用该高速无人船抵近监视“智飞号”无人集装箱船的海上数据,完成了由远及近过程中的无人船低速、加速和高速情况下的视觉跟踪测试,试验结果验证了所提算法的可行性和有效性。

广州地铁设计研究院地铁设计大厦自然通风与空调联动控制策略研究

良好的自然通风设计可有效提升室内空气品质并改善室内热环境,但难以满足全年在室人群的热舒适需求。“自然通风+空调”联动模式不仅能够保障建筑全年室内舒适和健康,且是实现近零能耗建筑目标的重要被动技术途径。然而,上述联动模式在实际工程中的应用案例极少,导致设计与运行经验极度匮乏。采用CFD软件Fluent对广州地铁设计研究院地铁设计大厦进行了过渡季通风策略的综合优化设计,提出了基于热舒适参数的“空调+自然通风”自适应联动策略,可使地铁设计大厦全年室内自然通风热舒适时长范畴达到1097~1351 h,辅助其实现了近零能耗建筑目标。研究结果可为建筑自然通风与空调联动系统的成熟应用提供设计与运行方面的参考经验。

基于对抗注意力机制的水下遮挡目标检测算法

水下环境复杂,遮挡目标信息缺失严重而难以提取到足够的特征信息,导致水下遮挡目标易被漏检。为解决该问题,提出一种基于对抗注意力机制的水下目标检测算法。以Faster R-CNN算法为框架,提出基于空间注意力机制的对抗生成遮挡样本网络(AOGN)。AOGN与Faster R-CNN网络相互竞争,通过三阶段训练过程,在不增加推理负担的情况下学习生成检测网络难以正确区分的样本,提高Faster R-CNN网络对水下遮挡目标的检测精度。使用Focal loss增加困难样本的损失比重,解决水下数据集难易样本不平衡的问题。在此基础上,为获得更丰富的水下目标特征信息,使用SE-ResNet50代替VGG16作为骨干网络,通过残差网络和SE模块的结合获得更有效、更丰富的水下目标信息,提高对检测目标的特征提取能力,同时加入多条ROIpooling支路实现多尺度特征融合,增加特征的丰富性。实验结果表明,该算法在URPC数据集和水下垃圾数据集上分别取得了73.76%和86.85%的平均精度均值(mAP),遮挡目标漏检率分别达到2%和7%,相较于其他检测算法能够有效提升检测性能。

陕西秦岭铅锌矿床的地质特征及成矿动力学过程

依据区域成矿背景、控矿构造和铅锌矿床的分布规律,将陕西秦岭铅锌矿床由北到南依次划分为凤太铅锌矿集区、山柞铅锌矿集区、镇旬铅锌矿集区以及马元铅锌矿集区。铅锌矿主要赋存在泥盆系、志留系和震旦系地层中,以热水喷流-沉积型和密西西比河谷型为主。通过对同位素地球化学、矿石矿物中微量元素地球化学特征等的总结,分析了陕西秦岭铅锌矿的成矿物质来源、成矿盆地的形成环境,进而探讨了成矿动力学过程。结果表明:陕西秦岭铅锌矿床矿石硫主要来源于海水硫酸盐,矿石铅主要来源于上地壳,成矿热液主要为大气降水;凤太铅锌矿集区、山柞铅锌矿集区、镇旬铅锌矿集区大规模的成矿作用受控于晚古生代扬子板块和秦岭微板块分别沿勉略带和商丹带俯冲形成的陆壳伸展扩张环境,马元铅锌矿集区受控于晋宁运动后扬子板块北缘所处的伸展岩石圈动力学背景。

冰雹形状及重复加载对叶表皮细胞壁仿生结构撞击损伤影响分析

为了提高纤维轻量化构件的冰雹载荷防护性能,基于高垂直刚度特性的叶表皮细胞壁仿生结构(a biomimetic isosceles trapezoid corrugated lattice cellular, bio-ITCLC),构建基体为涤纶纤维层合材料的仿生夹层结构数值模型,分析了冰雹形状、速度及重复撞击对叶表皮细胞壁仿生夹层结构力学行为及动态损伤的影响。结果表明:撞击接触力随冰雹形状的变化而改变,在相同撞击速度条件下,接触力峰值、初始上升率均随冰雹接触面的增大而提高,但加载时间减小;柱形及锥形冰雹的接触力峰值随撞击速度的增大而线性增长,半球形冰雹的接触力峰值与撞击速度呈抛物线关系。bio-ITCLC仿生夹层结构在柱形、半球形和锥形冰雹下的损伤模式分别为撞击区域屈曲压溃而引起纤维断裂、压痕导致的纤维断裂及基体开裂、仿生芯层与上层面板的分层失效。重复撞击并不改变仿生结构的失效模式,但bio-ITCLC仿生夹层结构的基体分层及累积损伤范围随冰雹重复撞击次数的增加而显著增大。

秦岭凤太矿集区喷流沉积型铅锌矿床S、Pb同位素地球化学特征

凤太矿集区位于秦岭泥盆系铅锌等多金属成矿带的中段，铅锌矿床主要产于中泥盆统古道岭组和上泥盆统星红铺组之间的硅质岩中。对区内三个典型铅锌矿床中S、Pb同位素组成研究表明，铅硐山、八方山、银母寺3个铅锌矿床金属硫化物的δ34S值变化范围较小，均不超过10‰。区内硫化物的δ34S值总体变化于4.3‰-13.2‰，指示S主要来自海水硫酸盐的还原作用。3个矿床矿石矿物的Pb同位素中206Pb/204Pb变化于17.775-18.180，207Pb/204Pb变化于15.457-15.805，208Pb/204Pb变化于37.977-38.670。各个矿床之间Pb同位素组成均有较大的重叠，暗示3个铅锌矿床具有相似的铅源。通过Pb同位素构造模式图解以及Δβ-Δγ分类图解分析表明，矿石铅来源于早古生代中期到末期扬子板块向华北板块之下俯冲以及晚古生代扬子板块、秦岭微板块向华北板块俯冲的历程中。

水分胁迫对燕麦穗颖渗透调节和抗氧化能力的影响

以抗旱性不同的燕麦品种‘蒙燕1号’（抗旱性强）和‘坝莜3号’（水分敏感）为试验材料,采用盆栽方式研究了抽穗期和灌浆期水分胁迫对燕麦穗颖渗透调节和抗氧化能力的影响.结果表明：（1）水分胁迫处理均显著促进了不同抗旱性品种穗颖渗透调节物质（游离脯氨酸和可溶性蛋白）含量增加,并以抗旱品种累积水平高于水敏感品种,且两种渗透调节物质对抽穗期胁迫的反应比灌浆期胁迫更敏感.（2）两时期的水分胁迫处理均能降低不同抗旱性品种穗颖SOD和POD活性,抗旱品种的保护酶活性要高于水敏感品种,抗旱品种的SOD活性降低幅度明显低于水敏感品种,而POD活性降低幅度在两品种间差异不明显.（3）水分胁迫导致2个品种穗颖丙二醛（MDA）含量和相对电导率显著增加,细胞膜结构受到严重伤害,且水敏感品种受害程度大于抗旱品种.（4）水分胁迫使2个品种单株籽粒产量下降,且在中度胁迫和重度胁迫下,抗旱品种的减产幅度要低于同期水敏感品种;水分胁迫下,水敏感品种‘坝莜3号’减产4.54％～30.29％,抗旱品种‘蒙燕1号’减产6.69％～23.54％.可见,抗旱性强的燕麦品种在受到水分胁迫的条件下能通过增强穗颖渗透调节和抗膜质过氧化能力、减弱穗颖细胞质膜损伤程度来适应干旱胁迫,最大限度减少水分胁迫对穗颖的伤害,有利于稳产.

小鼠皮肤烫伤模型的建立

目的建立用于热损伤研究的小鼠皮肤烫伤动物模型。方法小鼠麻醉后,使用沸水在其背部烫出直径1 cm的圆形烫伤区,沸水接触时间分别为10 s和25 s。烫伤后1、3、5、7和10 d处死动物。对不同损伤时间点皮肤取材,进行肉眼和组织学检查。结果 10s烫伤组,烫伤累及全层皮肤,程度为深Ⅱ°;25s烫伤组烫伤累及全层皮肤及背部肌肉,程度为Ⅲ°。结论该模型采用简单的方法成功制作出较为稳定的皮肤烫伤模型,为以后的皮肤热损伤研究奠定了一定的基础。

CFG桩复合地基试验研究

CFG桩复合地基广泛应用于土木工程各个领域,但就CFG桩复合地基的工作性态及桩-土共同作用机制尚不十分清楚,需要进一步研究。通过对CFG桩复合地基在川北某高层建筑中现场测试项目的资料分析,得出了CFG桩的桩-土应力分担的变化规律,对褥垫层上下的应力状态有了更为清晰的了解。测试荷载是实际的结构荷载,测试环境是实际的基础环境,测试结果更具实用性。测试结果显示,随着外加荷载的增加,桩-土应力比比例增加。当施工荷载为210 kPa时,桩-土应力比可达16。随着施工荷载的增加,桩体所分担的荷载增加较快,桩间土体分担荷载增加较慢。