激光诱导荧光技术与地下水重金属原位检测应用进展

对地下水重金属污染进行现场检测,是快速识别重金属种类和评价污染程度的重要手段。激光诱导荧光技术(LIF)利用特定荧光探针,在目标重金属存在下,通过激光诱导荧光探针产生/猝灭荧光,从而完成对重金属的识别和检测,具有快速甄别地下水重金属污染特性和无损获取其价态的优势。本文在简述LIF检测重金属原理和LIF原位检测地下水重金属装备基础上,重点从荧光探针合成及其在重金属传感检测方法的构建上总结了基于不同荧光探针的LIF现场检测重金属的研究进展。目前可用于重金属检测的荧光探针包括以小分子探针、有机大分子和聚集诱导发光为主的有机荧光探针和以金纳米簇、量子点和金属有机框架材料为代表的纳米荧光探针。这些探针的合成及其对应的传感检测方法的构建表明LIF技术在地下水重金属检测中具有巨大优势。而针对地下水重金属检测的LIF设备研发方面的成果虽不如荧光传感检测方法丰富,但已研制出部分重金属的传感器和检测装备,表现出良好的应用前景。未来研究将会聚焦在地下水重金属主控因子识别和抗干扰技术研发、荧光探针合成与LIF检测方法构建、重金属传感部件和检测装备集成研制,以及检测技术标准化,为后续场地地下水典型重金属LIF检测技术的研究提供参考。

文本分类算法及其应用场景研究综述

随着大数据时代的到来,互联网中的文本信息迎来了井喷式的增长.文本分类作为自然语言处理中最重要的技术之一,其广泛应用于多个领域,如情感分析、新闻分类、自然语言推理、主题标记、抽取式问答、虚假内容检测等.从传统机器学习分类方法理论的深入到深度学习分类方法探索的兴起,相关研究模型与思路也在不断演变,各类新的方法、数据集和评价指标层出不穷,丰富了文本分类领域的研究,取得了卓越的理论成就和应用效果.尽管如此,新技术不断发展和业务应用场景不断丰富,同时,也为文本分类研究带来了许多新的问题与挑战,如数据约束场景中不均衡数据的文本表征学习、小样本场景下的文本分类等.针对当前研究难题与挑战,本文对文本分类方法进行了系统性调研,并对当前方法在实际应用场景中面临的技术挑战和未来的研究方向进行了综合探讨.具体而言,本文主要综述了七部分内容,分别是:(1)对文本分类技术的相关基础知识进行了全面介绍,包括文本分类的常见符号定义、计算范式和文本预处理技术;(2)对基于传统机器学习的文本分类方法进行了详细总结;同时,为了方便读者针对不同的应用场景选择合适的分类模型,本文对不同分类器擅长处理的文本分类难题及方法优劣进行了总结;(3)对基于新兴深度学习的文本分类方法进行了周详梳理,根据领域内代表性技术的核心思想进行分类,在此基础上对不同类别下的主要方法进行描述,同时对其技术的优劣进行了总结;(4)为了方便读者对文本分类模型的有效性进行验证,针对文本分类技术应用最为广泛的七大场景,本文对相关数据集进行了系统性的总结;(5)本文对不同任务目标下的常用的模型评价方法进行详尽介绍,以便对模型性能进行合理的定量评估;(6)基于上述内容,本文对典型应用场景中不同种类文本分类算法进行了性能总结对比;(7)本文分别从数据约束与模型计算两个层面对当前文本分类技术所面临的挑战和未来的重要研究方向进行了总结.本文通过梳理文本分类研究发展脉络,对涉及的代表性技术进行了详细总结和对比分析,有效填补了文本分类领域前沿技术的应用综述空白.

扩底桩竖向承载特性及群桩效应研究

为探明扩底群桩竖向承载特性,采用扩底桩筏结构,开展单桩(扩径比分别为1.5、2.0、2.5、3.0)和桩筏(扩径比为2)基础静载模型试验,分析其荷载传递规律,并建立桩间距为3.75、4.00、4.50、5.00倍桩直径时扩底桩筏基础有限元模型,研究桩间距对群桩效应影响。结果表明:扩底单桩和扩底桩筏结构荷载沉降曲线均为缓变型;扩底桩极限承载力随扩径比增大而逐渐增大,扩径比2.5~3.0时极限承载力增幅变缓,建议扩底桩扩径比取2.5~3.0;由于桩土共同沉降,桩间土压缩,桩土作用更充分,扩底桩筏基础中心桩侧摩阻力荷载分担比比扩底单桩增大了17.71%;群桩效应系数随桩间距增大而逐渐增大,桩间距为4.5~5.0倍桩直径时群桩效应系数增幅较小,群桩效应较弱,建议扩底桩筏基础桩间距取值不小于4.5倍桩直径。

微生物菌剂对连作芹菜根际土壤真菌群落多样性与结构的影响

以宁南旱区连作4年芹菜根际土壤为研究对象,采用田间定位试验结合高通量测序技术,以常规施肥(CK)为对照,研究常规施肥+枯草·哈茨复合菌剂(MF),常规施肥+枯草芽孢杆菌(BS),常规施肥+哈茨木霉菌(TH)3个处理对芹菜连作根际土壤真菌多样性及群落组成的影响。结果表明:施用枯草·哈茨复合菌显著提高了土壤有效磷、速效钾含量,增幅分别为34.29%和9.98%。施用微生物菌剂增加了土壤脲酶、蔗糖酶活性,平均增幅分别为43.16%和12.98%,并显著改变了土壤真菌的β-多样性。被孢霉属(Mortierella)、织球壳属(Plectosphaerella)、赤霉菌属(Gibberella)、链格孢属(Alternaria)、镰刀菌属(Fusarium)是各处理优势菌属,施用枯草·哈茨复合菌显著降低了赤霉菌属、链格孢属、镰刀霉属等真菌性病原菌的相对丰度,降幅分别为59.88%、51.63%、36.13%。冗余分析表明土壤蔗糖酶、脲酶、碱性磷酸酶活性、pH值和全磷是影响真菌群落结构组成的主要驱动因子。综合而言,枯草·哈茨复合菌剂的施用不仅降低了连作芹菜根际土壤镰刀菌属、链格孢属、赤霉菌属等病原菌的富集,还通过改变有效磷、速效钾等土壤理化性质,进一步重塑土壤真菌群落结构。

农地确权与农户政治信任:基于中央和基层组织的分析

农地确权的经济影响效应受到了学界的广泛关注,但鲜有研究关注农地确权政策的政治效应。基于3期农地确权追踪调查数据,利用广义DID模型评估农地确权对农户政治信任水平的影响。结果表明:农地确权使农户的中央级政治信任、村级政治信任分别提升0.142个单位和0.215个单位。上述结果在考虑平行趋势、样本随机性、控制潜在遗漏变量、替换被解释变量、更换计量模型后依然稳健。机制分析表明,农地确权通过降低地权权益的保护成本、提升盘活农地产权收益两条途径对农户政治信任产生影响。进一步分析显示:农地确权执行规范程度越高,不影响农户的中央级政治信任,但会显著提升农户的村级政治信任水平。由此认为,农地确权除产生经济影响外,也是政府投资农户政治信任的有效途径。

考虑DG和EV接入的分布式智能配电网联合规划

分布式智能配电网规划时,需考虑各个分布式电源(distributed generation,DG)运营商、充电站运营商和供电企业的利益,从而使规划模型多样化、复杂化。为此,提出一种分布式智能配电网双层联合规划模型,在考虑电网潮流、节点电压、电源出力等约束基础上,配电网下层规划考虑DG和充电站的初始投资成本、售电收入、发电补贴、过网成本,以分布式电源运营商/充电站运营商收益最大为目标函数,确定分布式电源和充电站的接入位置与容量;配电网上层规划考虑配电网购电费用、运行损耗、故障成本,以供电企业收益最大为目标,确定配电网投资项目。双层规划模型求解采用改进遗传算法,对DG和充电站的接入位置与容量、配电网项目开关组合进行隐性编码,将动态规划问题转化为一个非线性整数寻优的数学问题。通过中部城市某区域配电网实例,验证该方法的实用性和有效性。

基于自适应参数估计的微动时频表征重构方法

针对数据缺失条件下的目标微动回波时频表征重构问题,提出了一种基于自适应参数估计的微动时频表征重构方法。首先,将缺失的微动时频表征重构问题建模为基于L_P范数最小化的稀疏重构问题,其次,引入哈达玛积参数将L_P范数最小化稀疏重构问题转化为多个L_2范数联合最小化问题,并采用迭代吉洪诺夫正则化求解,同时在每次迭代过程中根据重构结果自适应估计正则化参数,最后,采用除偏处理减小了重构时频表征的振幅衰减。与传统微动回波时频表征重构方法相比,所提方法避免了需要人工设置正则化参数不足的问题,并且重构的时频表征更加完整。仿真实验和实测数据处理结果验证了所提方法的有效性和稳健性。

航空平台地磁矢量匹配导航算法研究进展

航空地磁矢量导航技术因其具有自主、无源、可靠性强的优势,在卫星导航系统受到攻击等情况下可有效发挥替代作用,在军民用领域均具有极高的战略意义和应用价值。航空平台具有飞行速度快、短时间跨越地域广的特性,对地磁矢量测量与导航方法提出高精度和高可靠性等要求。该文梳理近年来航空地磁矢量导航系统的研究与发展现状,介绍地磁矢量导航的关键技术,重点对地磁矢量匹配导航算法的研究进展进行分析。针对现有算法存在的不足,提出进一步提升算法的精度和鲁棒性、发展基于机器学习的地磁矢量匹配导航方法、推动无人机等新型航空平台地磁矢量导航技术发展等后续研究方向,意在促进航空地磁矢量导航技术的进一步发展。

miR-223、血小板参数及凝血指标与稳定型心绞痛的相关性及对其的预测价值

目的:分析血清微小RNA(miR)-223水平、血小板参数及凝血指标与稳定型心绞痛(SAP)的相关性及对其的预测价值。方法:选择2019年1月至2021年1月新疆医科大学第一附属医院收治的150例SAP患者为SAP组,并选择150例非冠心病人群为对照组。比较两组miR-223、血小板参数及凝血指标水平,采用Spearman法分析上述指标与冠脉病变程度(Gensini评分)的相关性,ROC曲线分析miR-223、纤维蛋白原(Fg)对SAP的诊断价值。结果:与对照组比较,SAP组miR-223、纤维蛋白原、纤维蛋白原降解产物、D二聚体、血小板分布宽度水平显著升高,血小板计数水平显著降低(P<0.05或<0.01)。Spearman相关性分析结果显示,纤维蛋白原、miR-223与冠状动脉病变严重程度呈正相关(r=0.228、0.269,P=0.013,0.001)。ROC曲线分析结果显示,miR-223[曲线下面积(AUC)=0.851]、纤维蛋白原(AUC=0.692)对SAP有较好的预测价值。结论:血清miR-223、纤维蛋白原与冠脉病变严重程度相关,二者可作为稳定型心绞痛诊断、病情评估的参考指标。

基于定切深和状态依赖时滞的共振冲击钻井系统动力学特性

为了研究共振冲击钻井系统的动力学特性,综合考虑钻柱的轴向动-静载复合冲击以及轴向冲击-周向扭转耦合运动,分别建立基于定切深方法和状态依赖时滞方法的钻进系统动力学模型。通过杜哈梅积分、四阶龙格-库塔方法对动力学模型求解,分析轴向简谐动载的频率和幅值对共振钻井系统动力学特性的影响;最后,基于数值求解结果和箱线图方法,对比分析两种钻进系统动力学模型特性差异。结果表明:在给定的初始条件下,当简谐动载频率从25 Hz提高到100 Hz时,钻进系统轴向方向的跳钻现象和扭转方向的黏滑效应明显减弱;当简谐动载幅值从30 kN提高到60 kN时,钻进系统轴向方向钻头跳钻现象频发,扭转方向黏滑效应加剧;在相同初始条件和简谐动载激励下,两种模型得到的动力学特性响应曲线无论是形状还是频率均存在差异,采用状态依赖时滞模型计算得到的数据点更加集中,更接近实际钻井工况;高频低幅的简谐动载能改善共振冲击钻井系统动力学特性,从而提高钻进效率。

2022年3月16日吉林松原宁江M 4.3地震前地震活动特征

针对2022年3月16日吉林松原宁江发生的M 4.3地震前的测震学资料及相关方法进行了震例回溯,发现此次地震前测震学方面存在3项异常:ML 3.0地震条带、视应力(2.5≤ML≤3.1)高值、b值趋势下降,三项异常均为中长期异常。结合松原宁江区以往的震例总结报告,综合分析认为这3项异常预测意义明确,对松原宁江地区中强地震的震情趋势分析具有一定的指示意义。

变化环境下河南省水资源情势与驱动力分析

为了解河南省水资源利用现状及趋势,为水资源管理部门提供参考,以应对变化环境下未来水资源供需所面临的挑战,基于河南省1999—2022年有关气象水文资料及水资源统计资料,采用统计分析、Mann-Kendall趋势检验及BP神经网络方法,对河南省水资源演变情势及其驱动力进行分析研究。结果表明:河南省降水量及水资源总量年际变化较大,整体不太稳定且丰枯水年交替频繁,供用水量呈现增长趋势但增速有所放缓;全省降水量、地下水资源量及水资源总量呈现不显著的减少趋势,地表水量及耗水量呈现不显著的增加趋势,供用水量呈现显著的增加趋势;降水量、年平均气温及下垫面的变化都是影响河南省水资源总量变化的重要因素。

基于动态优先级的机坪车辆避冲突运行规划方法

【目的】针对机坪车机混行环境,提出了一种考虑动态优先级的避冲突运行规划方法。【方法】首先,从作业效率和运行风险两个层面,提出动态优先级计算方法,完善了多类型保障车辆时变冲突风险划分的规则。其次,考虑保障车辆运行规则和物理特性,建立了考虑行驶和等待时间最小化的混合整数规划模型。最后,设计全局路径优化的两阶段算法进行求解,并通过低时间复杂度的改进冲突探测方法,弥补了传统方法求解大规模复杂问题在时效性方面的不足。【结果】实验表明,设计的算法在大、小规模场景均有较好的适用性,相比对照算法,冲突优化幅度提升7.6%,车辆与航空器冲突占比降低7.5%。【结论】所提方法满足了保障车辆差异化运行要求,实现了车辆和航空器混合运行环境下避冲突路径规划的功能。

黄土区楔形桩-网复合地基承载特性

[目的]针对黄土地区中楔形桩-网复合地基的承载性能进行探究.[方法]开展以几何相似常数为第一基本量、重度相似常数为第二基本量的土工模型试验,研究了不同受荷区域基桩承载能力,并通过有限元计算方法进一步分析其承载特性.比较模型试验结果与有限元计算结果,揭示了黄土区楔形桩-网复合地基的荷载沉降、桩身轴力、侧摩阻力、桩土应力比及荷载分担比等分布与变化规律.[结果]复合地基沉降变化总体趋于均匀,荷载-沉降曲线为缓变型;不同受荷区域基桩的桩身轴力、侧摩阻力呈现明显差异性;楔形桩-土相互作用与荷载和深度呈现正相关关系,但存在一定上限;复合地基中楔形桩随荷载增大能有效分散桩身应力,并将荷载由桩体向桩周土传递、由地基中心向外围扩散.[结论]楔形桩-网复合地基表现出良好的承载能力,直接受荷区桩能更高效地发挥楔形桩承载特性,楔形桩在复合地基中很好地实现桩-网-土协同作用.

一种面向联邦学习对抗攻击的选择性防御策略

联邦学习(FL)基于终端本地的学习以及终端与服务器之间持续地模型参数交互完成模型训练,有效地解决了集中式机器学习模型存在的数据泄露和隐私风险。但由于参与联邦学习的多个恶意终端能够在进行本地学习的过程中通过输入微小扰动即可实现对抗性攻击,并进而导致全局模型输出不正确的结果。该文提出一种有效的联邦防御策略-SelectiveFL,该策略首先建立起一个选择性联邦防御框架,然后通过在终端进行对抗性训练提取攻击特性的基础上,在服务器端对上传的本地模型更新的同时根据攻击特性进行选择性聚合,最终得到多个适应性的防御模型。该文在多个具有代表性的基准数据集上评估了所提出的防御方法。实验结果表明,与已有研究工作相比能够提升模型准确率提高了2%~11%。

移动边缘计算中基于图到序列深度强化学习的复杂任务部署策略

借助于移动边缘计算(MEC)和网络虚拟化技术,可使移动端将执行各类复杂应用所需的算力、存储和传输等资源需求就近卸载至边缘服务节点,从而获得更高效的服务体验。面向边缘服务商,研究其在进行复杂任务部署时所面临的能耗优化决策问题。首先将复杂任务部署于多个边缘服务节点的问题建模为混合整数规划(MIP)模型,然后提出了一种融合图到序列的深度强化学习(DRL)求解策略。该策略通过基于图的编码器设计提取并学习子任务间潜在的依赖关系,从而根据边缘服务节点的可用资源状态及使用率自动发现任务部署的通用模式,最终快速获得能耗优化的部署策略。在不同的网络规模中,将所提策略与具代表性的基准策略进行了全面对比。实验结果表明,所提策略在任务部署错误率、MEC系统总功耗和算法求解效率等方面均显著优于基准策略。

竖向荷载下螺钉桩承载特性的影响因素

为了研究桩身螺纹结构参数对竖向荷载下螺钉桩承载特性的影响,开展室内模型试验与有限元分析,对比分析不同螺纹段长度、螺纹间距、螺纹内径、螺纹宽度与螺牙深度下的荷载沉降曲线与轴力分布曲线.结果表明:随着螺纹段长度的增加,螺钉桩极限承载力提升,变截面处轴向应力突变程度增加,建议长度取桩长的1/2~2/3;螺钉桩承载能力随螺纹间距增加呈先增后减的趋势,存在一个合适螺距可以最大程度发挥桩土间相互作用;改变螺钉桩变径比,将影响变截面处与桩端处土体端承作用,同时易引起螺纹段截面应力集中,建议取值0.7~0.8;螺纹宽度与螺牙深度的变化改变螺纹与土体的约束程度,进而影响其极限承载能力.螺纹宽度的变化对极限承载力的影响要大于螺牙深度变化的影响.

聚醚醚酮、氧化锆及钴铬合金制作的套筒冠内冠耐磨损性及固位力比较

目的:比较使用聚醚醚酮(PEEK)、氧化锆及钴铬合金制作的套筒冠内冠的耐磨损性及固位力。方法:制作24个圆锥状金属基牙代型,分别使用钴铬合金、氧化锆和PEEK制作其上内冠各9个,使用钴铬合金制作外冠24个,对所有外冠外及内冠内表面进行喷砂处理后待用。根据内冠制作材料的不同,将所有试件分为A、B、C三组,每组9个内冠及8个外冠。A组:内冠为钴铬合金材料;B组:内冠为氧化锆材料;C组:内冠为PEEK材料。每组随机选取一个内冠使用扫描电镜观察外表面,并称重其余所有内外冠。将内冠粘接于基牙代型上,对基牙金属代型和外冠进行包埋。在万能拉力试验机上模拟摘戴循环10000次,观察并记录未循环、循环1000次、循环5000次与循环10000次时的固位力。去除包埋及粘接材料后再次进行称重,记录重量变化。电镜下观察内冠表面磨损情况。结果:3组固位力差异有统计学意义(P<0.001),并随着摘戴次数的增加,A组固位力逐渐下降,B、C组先升高后降低;未循环时,A组固位力>B组>C组,循环10000次后,A组和C组固位力>B组。C组内冠相对质量损耗大于A、B组,外冠相对质量损耗小于A、B组(P<0.017)。循环10000次后,A、B、C组表面粗糙度较实验前均有所增加,C组表面磨损更严重。结论:PEEK作为内冠材料可提供不低于钴铬合金和氧化锆内冠的固位力,耐磨损性能较钴铬合金和氧化锆内冠差,但对外冠的磨损较小。

腐蚀产物对2A12/TC4偶合体系盐雾腐蚀性能影响及仿真

研究了2A12/TC4偶合体系腐蚀机制以及腐蚀产物对腐蚀进程的影响。采用中性盐雾试验、腐蚀形貌观测、产物分析以及电化学测试等方法研究腐蚀产物对2A12/TC4偶合体系腐蚀进程的影响。搭建薄液膜环境下材料电化学测试平台,测量了500μm NaCl液膜下2A12铝合金、TC4钛合金的极化曲线,建立了腐蚀产物影响下的双金属电偶腐蚀模型,分析比对了偶合体系下电解质电位、电流密度、腐蚀深度以及腐蚀产物孔隙率等关键参数。由于腐蚀产物的阻碍作用,2A12铝合金腐蚀速率由1.99 mm/a降低至0.97 mm/a,腐蚀电流密度由2.01×10^(-5)A/cm^(2)降低至1.17×10^(-5)A/cm^(2),耐蚀性逐渐提高。生成的Al_(2)O_(3)、AlOOH及Al(OH)3等产物使结构逐渐致密,有效阻碍了腐蚀介质与基体的接触及带电粒子的扩散行为,因而腐蚀进程逐渐减缓。由构建的腐蚀产物影响下电偶腐蚀模型可知,在腐蚀过程中,腐蚀产物的孔隙率由0.8逐渐降低至0.2,极大地阻碍了离子的扩散和迁移过程,使得电化学腐蚀效应减弱。由试验及模拟的腐蚀深度值对比可知,试验值均落在模拟结果的10%误差范围内。

室外印刷装饰纸透气度对内层装修材料表面开裂性的影响研究

装修材料在室外环境下容易受到空气、阳光等的多重作用而出现表面开裂。为分析室外印刷装饰纸透气度对内层装修材料表面开裂性的影响,以不同透气度的印刷装饰纸为例,采用相同的工艺条件在装修材料表面进行贴敷,通过对比纸张透气度对浸胶量的影响和装修材料表面的开裂情况,以得到室外环境下印刷装饰纸透气度对内层装修材料表面开裂性的影响。结果表明:装饰纸的透气度越高则浸胶越简单,当透气度超过36.7s/100mL后,装修材料开始出现开裂现象。