基于遥感多参数和IPSO-WNN的冬小麦单产估测

冬小麦是我国的主要粮食作物之一。为进一步准确地估测冬小麦产量,以陕西省关中平原为研究区域,选取冬小麦主要生育期与水分胁迫和光合作用等密切相关的条件植被温度指数(VTCI)、叶面积指数(LAI)和光合有效辐射吸收比率(FPAR)作为遥感特征参数,采用改进的粒子群算法优化小波神经网络(IPSO-WNN)以改善梯度下降方法易陷入局部最优的缺陷,并构建冬小麦产量估测模型。结果表明,IPSO-WNN模型的决定系数R2为0.66,平均绝对百分比误差(MAPE)为7.59%,相比于BPNN(R2=0.46,MAPE为11.80%)与WNN(R2=0.52,MAPE为9.80%),IPSO-WNN能够进一步提高模型的精度、增强模型的鲁棒性。采用灵敏度分析的方法探究对冬小麦产量影响较大的输入参数,结果发现,抽穗-灌浆期的FPAR对冬小麦产量影响最大,其次拔节期的VTCI、抽穗-灌浆期和乳熟期的LAI以及返青期和拔节期的FPAR对冬小麦产量的影响较大。通过IPSO-WNN输出获取冬小麦综合监测指数I,构建I与统计单产之间的估产模型以估测关中平原冬小麦单产,结果显示,估测单产与统计单产之间的R2为0.63,均方根误差(RMSE)为505.50 kg/hm^(2),相比于前人的研究较好地解决了估产模型存在的“低产高估”的问题,因此,本文基于IPSO-WNN构建的估产模型能够较准确地估测关中平原冬小麦产量。

基于遥感多参数和CNN-Transformer的冬小麦单产估测

为了提高冬小麦单产估测精度,改善估产模型存在的高产低估和低产高估等现象,以陕西省关中平原为研究区域,选取旬尺度条件植被温度指数(VTCI)、叶面积指数(LAI)和光合有效辐射吸收比率(FPAR)为遥感特征参数,结合卷积神经网络(CNN)局部特征提取能力和基于自注意力机制的Transformer网络的全局信息提取能力,构建CNN-Transformer深度学习模型,用于估测关中平原冬小麦产量。与Transformer模型(R^(2)为0.64,RMSE为465.40 kg/hm^(2),MAPE为8.04%)相比,CNN-Transformer模型具有更高的冬小麦单产估测精度(R^(2)为0.70,RMSE为420.39 kg/hm^(2),MAPE为7.65%),能够从遥感多参数中提取更多与产量相关的信息,且对于Transformer模型存在的高产低估和低产高估现象均有所改善。基于5折交叉验证法和留一法进一步验证了CNN-Transformer模型的鲁棒性和泛化能力。此外,基于CNN-Transformer模型捕获冬小麦生长过程的累积效应,分析逐步累积旬尺度输入参数对产量估测的影响,评估模型对于冬小麦不同生长阶段的累积过程的表征能力。结果表明,模型能有效捕捉冬小麦生长的关键时期,3月下旬至5月上旬是冬小麦生长的关键时期。

刮板输送机多永磁电机串联驱动新模式及关键技术

装备智能化是煤炭行业高质量发展的必然趋势,伴随着煤矿超大采高、超长工作面的建设,刮板输送机不断朝着重型长运距的方向发展,并且永磁直驱已逐渐取代“异步电机+减速器”成为刮板输送机的主要驱动方式,而传统双驱动刮板输送机存在停机率高、煤流分布不均且能耗大、跟踪性能差的问题,尤其长运距下链条张力波动大造成驱动电机电路涌动,已成为制约我国刮板输送机智能化发展的主要难题。根据刮板输送机面临的主要问题和发展需求,提出了刮板输送机多永磁电机串联“驱动-传动”输送新模式,并阐述了多永磁电机串联驱动刮板输送机这一研究领域涉及的关键技术研究现状,包括刮板输送机故障诊断与状态识别技术、多电机串联驱动“机-电”耦合动力学特性、多永磁电机同步控制技术、多智能体自适应协同控制,对于多驱动刮板输送机的设计研发具有一定的适应性和借鉴性;针对刮板输送机多永磁电机串联驱动系统研究面临的难题,将该系统分为4项关键科学技术:①多驱动刮板输送机新构型设计;②多驱动刮板输送机非线性机-电耦合动力学建模;③多驱动刮板输送机链条张力脉动与主动控制;④串联驱动刮板输送机主动容错与自适应协同控制;从结构设计与优化、整机运维控制实现刮板输送机多永磁电机串联驱动系统技术攻关,提高刮板输送机的智能化水平,促进煤机高端装备的水平和发展。

基于遥感多参数和VMD-GRU的冬小麦单产估测

为充分挖掘时间序列遥感参数的时序信息和趋势信息,并进一步提升冬小麦估产精度,以陕西省关中平原为研究区域,选取与冬小麦长势密切相关的生育时期尺度的条件植被温度指数(VTCI)、叶面积指数(LAI)和光合有效辐射吸收比率(FPAR)作为遥感参数,构建耦合变分模态分解(VMD)与门控循环单元(GRU)神经网络的估产模型。应用VMD算法将各个时间序列遥感参数分解为多组平稳的本征模态函数(IMF)分量,选取与原始时间序列遥感参数高度相关的IMF分量进行特征重构,并将重构特征作为GRU网络的输入,以构建冬小麦组合估产模型。结果表明,VMD-GRU组合估产模型决定系数为0.63,均方根误差为448.80 kg/hm^(2),平均相对误差为8.14%,相关性达到极显著水平(P<0.01),其精度优于单一估产模型精度,表明该组合估产模型能够提取非平稳时间序列数据的多尺度、多层次特征,并充分挖掘冬小麦各生育时期遥感参数间的内在联系,获得准确单产估测结果的同时提升了估产模型的可解释性。

甘草泻心汤对急性有机磷中毒邪结胃肠型患者的影响

目的观察甘草泻心汤对急性有机磷中毒邪结胃肠型患者的影响。方法选择亳州市中医院治疗的急性有机磷中毒邪结胃肠型患者80例,按随机数表法分为对照组与观察组,各40例。对照组给予常规西医对症治疗,观察组在对照组治疗基础上给予甘草泻心汤治疗,治疗前后检测2组肿瘤坏死因子-α(TNF-α)、二胺氧化酶(DAO)、白细胞介素1β(IL-1β)、肌钙蛋白(cTnI)、D-乳酸(D-LA)、瓜氨酸、肌红蛋白(MYO)、氧磷酯酶1(PON1)、丙二醛(MDA)、超氧化物歧化酶(SOD)、总胆红素(TBil)、丙氨酸氨基转移酶(ALT)水平,比较2组治疗前后中医证候评分,记录苏醒时间、胆碱酯酶恢复正常时间,比较2组临床疗效及并发症。结果治疗后,观察组IL-1β、TNF-α、MDA、cTnI、MYO、TBil、ALTA、DAO、D-LA含量、中医证候评分低于对照组(P<0.05),SOD、PON1、瓜氨酸含量高于对照组(P<0.05);苏醒时间、胆碱酯酶恢复正常时间短于对照组(P<0.05);观察组总有效率(97.50%,39/40)高于对照组(87.50%,35/40)(P<0.05);观察组并发症总发生率低于对照组(P<0.05)。结论甘草泻心汤治疗急性有机磷中毒邪结胃肠型患者,可抑制炎症,减少氧化应激、肝功能及心肌损伤,保护胃肠黏膜,提升疗效,减少并发症。

基于LightGBM的冬小麦产量估测与可解释性研究

机器学习模型在作物长势监测和产量估测过程中,复杂模型的内部机制难以理解,为了在准确估测作物产量的同时给出合理解释,本文选取条件植被温度指数(VTCI)以及冬小麦产量数据,基于轻量级梯度提升机(LightGBM)开展关中平原冬小麦的产量估测研究,并将局部可解释性模型无关方法(LIME)、部分依赖图(PDP)和个体条件期望图(ICE)等全局和局部可解释性方法用于对模型估测结果的进一步解释。结果表明,与其他机器学习方法相比,经过网格搜索优化的LightGBM能够准确地估测冬小麦产量,估测单产与实测单产的决定系数R^(2)达到0.32,均方根误差(RMSE)为809.10 kg/hm^(2),平均相对误差(MRE)为16.55%,达到极显著水平(P<0.01),表明该模型有较高的预测精度和泛化能力。进一步可解释性实验表明,网格搜索优化的LightGBM能够准确提取数据蕴含的信息,从全局角度来看,冬小麦4个生育期中拔节期VTCI对产量形成最为重要,抽穗-灌浆期和乳熟期次之,返青期则影响最小,这与先验知识相符合;从局部角度来看,局部可解释性方法基于冬小麦产量西高东低的空间特征能够进一步提供不同县(区)产量存在差异的原因,为关中平原的田间管理提供参考,对冬小麦的稳产增产具有应用价值。

高低畦种植模式下水氮耦合对冬小麦产量和水氮利用效率的影响

高低畦种植是在生产实践中摸索出的一套节水增产的冬小麦种植模式,尽管已被山东省列为农业主推技术,但由于建立时间尚短,其背后机理研究仍较薄弱,很大程度上制约了该模式的完善与推广应用。为探索高低畦冬小麦最佳的水氮管理制度,于2020—2022年开展田间试验,设置3个灌水定额(W1:120 mm、W2:90 mm、W3:60 mm)和3个施氮水平(N1:300 kg/hm^(2)、N_(2):240 kg/hm^(2)、N3:180 kg/hm^(2)),以水氮充足的平作种植为对照(CK,灌水定额120 mm,施氮量300 kg/hm^(2)),测定了不同生育期土壤含水率、成熟期地上部生物量和产量,并计算了麦田耗水量、水分利用效率、氮肥偏生产力和净利润等指标。结果表明:(1)与平作种植相比,高低畦种植的麦田耗水量无明显差异,但冬小麦产量、水分利用效率、氮肥偏生产力和净利润分别提高14.8%~17.6%、15.9%~16.9%、14.8%~17.6%和58.9%~112.6%,说明高低畦种植模式具有增产与节水有机统一的良好潜力。(2)灌水水平和施氮水平均对高低畦种植麦田耗水量产生极显著影响(P<0.01);高低畦种植模式的产量、地上部生物量、水分利用效率、氮肥偏生产力和净利润的水氮耦合效应明显;W2N2与W1N1产量差异不显著(P>0.05),而水分利用效率和氮肥偏生产力也显著增加(P<0.05);说明适量节水减氮不会显著降低产量,且可获得较高的水分利用效率和氮肥偏生产力。二元二次回归分析得出,当耗水量为536.3~559.4 mm(灌水定额为99.2~115.4 mm),施氮量246.5~299.4 kg/hm^(2)时,可以使高低畦种植模式冬小麦产量、水分利用效率和净利润的综合效益最大化。研究为冬小麦高低畦种植模式下水氮优化管理策略的构建提供理论依据和技术支撑。

阴极经颅直流电刺激对右侧脑损伤患者上肢及手指运动功能的影响

目的探讨阴极经颅直流电刺激(ctDCS)对右侧脑损伤(RBI)上肢及手指运动功能障碍的影响。方法2020年10月至2022年5月,北京博爱医院住院RBI患者40例,随机分为对照组和试验组,各20例。两组均接受常规药物治疗、常规康复治疗和功能性作业治疗。阴极电极片置于未受损大脑半球M1区,对照组伪刺激,试验组真刺激,共治疗4周。治疗前后,采用Fugl-Meyer评定量表上肢部分(FMA-UE)、FuglMeyer评定量表手指部分、改良Barthel指数(MBI)进行评定。结果治疗后,两组FMA-UE、FMA手指和MBI评分显著提高(t>5.627,P<0.001),且试验组高于对照组(t>2.161,P<0.05)。结论ctDCS可有效提高RBI患者上肢及手指的运动功能,提高日常生活活动能力。

基于双变量同化和交叉小波变换的冬小麦单产估测

为进一步提高陕西省关中平原冬小麦产量估测的精度,利用集合卡尔曼滤波算法(EnKF)将CERES Wheat模型模拟的0~20 cm土壤含水率和叶面积指数(LAI)与遥感观测的条件植被温度指数(VTCI)和LAI进行同化,同时利用交叉小波变换分析冬小麦各生育时期同化VTCI和LAI与产量之间的共振周期,通过计算小波互相关度获得各生育时期同化VTCI和LAI的权重,进而构建基于加权VTCI和LAI的冬小麦单产估测模型。结果表明,在样点尺度,经过EnKF同化的VTCI和LAI能够综合表达模型模拟值和遥感观测值的变化趋势;在区域尺度,无论是否同化,经过交叉小波变换的各生育时期VTCI和LAI分别与产量之间存在特定的共振周期,同时发现,同化有助于对关键生育时期的特征提取;相较于未同化构建的估产模型,经过同化构建的估产模型的归一化均方根误差为13.23%,决定系数为0.50,平均相对误差为10.58%,精度略有提升,且估测产量的分布与统计产量的分布更为一致,因此认为将同化与交叉小波相结合构建的双变量单产估测模型精度更高,可为进一步实现高精度的区域产量估测提供研究基础。

中等强度运动对健康女青年智力的影响——一项基于近红外光谱的研究

目的:探讨长期中等强度运动对健康女青年智力的影响。方法:选取2021年6月~2022年12月首都医科大学康复专业2019级女学生和中国康复研究中心进修的年轻女治疗师共60人作为研究对象,按照运动指数将其分成久坐组与运动组(中等强度运动组)。2组均进行中国修订韦氏智力量表(第四版)测试、持续操作性测试;采集受试者任务态的fNIRS前额叶22个通道氧合血红蛋白和脱氧血红蛋白浓度变化值,去除大脑纵裂通道4和19,双侧各取10个通道的平均重心值,同时记录持续性操作测试的正确率、命中率和平均反应时长。结果:韦氏智力量表结果显示运动组的操作智商显著高于久坐组(P<0.01);而且2组间的言语智商和总智商的差异均存在统计学意义(P<0.05);在木块试验、图片拼凑两个分测验中,运动组表现要优于久坐组(P<0.05)。持续性操作测试组间的正确率、命中率均无统计学差异。但相较于久坐组而言,运动组的正确率和命中率更高,反应时长更短。功能性近红外光谱显示左侧前额叶氧合血红蛋白变化的重心值运动组低于久坐组(P<0.01)。结论:运动可通过改善大脑左前额叶的激活水平,进一步提高健康女青年智力水平。但运动功能对于持续注意力水平改善程度仍需要进一步探讨。

铝合金阳极氧化体系的现状与“新”发展

汽车、动车等交通运输工具的轻量化以及我国海洋战略的实施,扩大了铝合金的应用领域,也对铝合金阳极氧化膜性能提出了更高的要求。介绍了硫酸、铬酸、草酸3种单一酸阳极氧化体系以及硫酸-硼酸、硫酸-有机酸2个混合酸阳极氧化体系的基本工艺、性能与用途。结合铝合金应用领域,提出了制备高耐蚀、高韧性、高膨胀系数、抗冲击阳极转化膜的实际需求,研发新的阳极氧化体系、通过阳极氧化与化学转化形成复合转化膜是实现氧化膜性能提升的根本途径。作者团队还提出了几种可行的铝合金复合氧化膜制备体系,通过试验制备了以氧化铝为主的复合氧化膜,膜层孔隙率达60%,弯曲90°基本没有裂纹,远超过普通硫酸阳极氧化膜,对进一步研发具有指导意义。

毛桃和山桃砧木的分枝特征及其对接穗生长的影响

以1年生实生毛桃和山桃砧木为试材,嫁接同一品种春美的接穗。分别统计砧木和接穗的分枝数、直径以及接穗高度,试验结果表明,毛桃和山桃的砧木分枝数均存在明显个体差异,变异系数均大于0.25;群体中分枝数呈正态分布,毛桃分枝数较山桃少。进一步结合接穗分枝数的分析表明,砧木分枝与接穗分枝数存在一定的正相关性;此外,砧木和接穗的分枝数对苗木的生长势具有正向影响,砧木分枝量会影响接穗的分枝量及生长势。

经颅直流电刺激联合认知作业治疗对脑卒中认知的影响

目的探讨经颅直流电刺激(tDCS)对脑卒中认知的影响。方法选择2021年1月至2022年6月北京博爱医院住院收治的脑卒中患者44例为研究对象,随机分为对照组和试验组,每组22例。分别在常规药物治疗、常规康复治疗,认知作业治疗的基础上增加tDCS。阳极电极片置于受损大脑半球前额叶,对照组伪刺激,试验组真刺激。在治疗4周前后,采用MMSE|、MoCA、MBI进行评定。结果治疗后MoCA两组均显著提高(t>7.678,P<0.001),且试验组显著高于对照组(t>3.849,P<0.001);治疗后MBI两组评分均有显著性差异(P<0.001),治疗前后实验组差值高于对照组(P<0.001)。结论tDCS可有效改善脑卒中患者的认知功能。

河北省侧柏面积和蓄积分布规律及其适宜生境研究

为探究侧柏林分布规律和适宜的生长环境,以河北省侧柏二类资源数据为依据,在GIS的支持下,利用二元材积模型计算侧柏蓄积量,分析侧柏林蓄积量空间分布规律及其与地形因子的关系。结果表明:(1)河北省侧柏林总面积3.8067万hm^(2),总蓄积量108.42万m^(3),单位蓄积量28.48 m^(3)·hm^(-2)。(2)不同地级市中,单位蓄积量最大的为邢台(43.74 m^(3)·hm^(-2)),最小的为承德(18.22 m^(3)·hm^(-2))。(3)不同龄组中,单位蓄积量最大的为过熟林(67.74 m^(3)·hm^(-2)),最小的为幼龄林(20.22 m^(3)·hm^(-2))。(4)不同林种中,分布最大的为水保林(2.6497万hm^(2)),最小的为护岸林(0.0001万hm^(2))。(5)侧柏林适宜生境为海拔800 m以下、坡度15°~35°、朝南坡地区。

粘结剂喷射成形多孔Inconel 625合金的孔隙结构及力学性能研究

采用粘结剂喷射成形与粉末烧结技术相结合制备多孔Inconel 625合金制品,研究了烧结温度对多孔试样的孔隙率、气孔特征、微观结构、烧结颈和拉伸性能的影响。首先采用粘结剂喷射成形技术制备生坯,然后进行脱脂烧结得到多孔试样,通过光学显微镜、扫描电镜对金相和拉伸断口形貌进行表征,对气孔特征、微观结构和烧结行为进行分析,利用阿基米德排水法和拉伸试验分别对孔隙率和力学性能进行表征。试验结果表明,烧结温度由1150℃升高至1280℃,烧结制品的孔隙率由24.8%降低至8.63%,抗拉强度由316 MPa提高至515 MPa,在1250℃烧结时可获得最佳综合性能,孔隙率为17.16%,拉伸强度达到451 MPa。该方法为多孔材料的制备提供了新思路,并为粘结剂喷射成形Inconel 625多孔材料,烧结温度对孔隙结构和力学性能的影响规律提供了参考。

基于小波包与SOM神经网络的截齿磨损状态识别

为实现采煤机截割过程中截齿磨损状态的实时在线监测,采用声发射传感器对不同磨损程度截齿截割时的声发射信号进行采集,采用小波包分析方法分析声发射信号不同频带能量的变化规律,建立能量值的样本空间,构建基于SOM神经网络的截齿磨损识别模型,实现对截齿不同磨损状态的在线监测。通过随机测试实验对截齿磨损状态识别模型进行验证,结果表明,基于小波包分析与SOM神经网络的截齿预测磨损状态识别模型识别精度较高,测试样本识别精度约95%。研究结果为准确识别截齿的磨损状态、提高采煤机的工作效率提供一种重要的技术手段。

基于遥感多参数和门控循环单元网络的冬小麦单产估测

为进一步准确、实时监测冬小麦长势并估测其产量,以陕西省关中平原为研究区域,选取冬小麦旬或生育时期尺度的条件植被温度指数(VTCI)、叶面积指数(LAI)和光合有效辐射吸收比率(FPAR)作为遥感特征参数,分别构建不同时间尺度的单参数、双参数和多参数的门控循环单元(GRU)神经网络模型,并模拟得到冬小麦长势综合监测指数I,结果表明,旬尺度的模型精度总体高于生育时期尺度的模型精度。基于5折交叉验证法进一步验证旬尺度多参数GRU模型的鲁棒性,并构建I与统计单产之间的线性回归模型以估测冬小麦单产,结果显示,冬小麦估测单产与统计单产的决定系数(R^(2))为0.62,均方根误差(RMSE)为509.08 kg/hm^(2),平均相对误差(MRE)为9.01%,相关性达到极显著水平(P<0.01),表明旬尺度的多参数估产模型能够较准确地估测关中平原冬小麦产量,且产量分布呈现西高东低的空间特性和整体保持稳定且平稳增长的年际变化特征。此外,基于GRU模型捕获冬小麦生长的累积效应,分析在连续旬中逐步输入参数对产量估测的影响,结果显示,模型具有识别冬小麦关键生长阶段的能力,3月下旬至4月下旬是冬小麦生长的关键时期。

山梨酸钾/氯化钾复合相变材料制备及热物性分析

为开发出高效、性能稳定的微冻保鲜用相变蓄冷剂,保证运输中肉制品等农产品的品质,以山梨酸钾水溶液为主基液,探究添加氯化钾后相变蓄冷材料的热物性及热循环稳定性。对比30 g/L山梨酸钾溶液,当再添加氯化钾浓度为5 g/L时,相变温度为-2.8℃,潜热为254.6 J/g,热导率为1.012 W/(m·K),热扩散率为1.01 mm2/s。添加氯化钾对相变温度和潜热几乎没有影响;溶液的热导率提高了23.32%;热扩散率提高了151.37%。经200次冻融循环后,未添加氯化钾的相变溶液出现了-5.3℃的过冷度,含氯化钾的相变溶液没有过冷度,氯化钾在山梨酸钾相变过程中体现出了其良好的成核作用,使得该复合相变蓄冷剂具有优异的热稳定性。试验表明,山梨酸钾/氯化钾复合相变蓄冷剂适合于农产品的微冻保鲜用。

浅谈中医“治未病”思想在五禽戏中的体现

“治未病”思想是中医学历史长河中的瑰宝,《黄帝内经》中的“圣人不治已病治未病,不治已乱治未乱”便是“治未病”思想的精髓。中医“治未病”思想在五禽戏中得到延续与传承,主要体现在五禽戏“治未病”独有的思想特点(注重整体,五脏一体;动静相兼,阴阳平衡;形神意气,臆想优美)和在“治未病”思想指导下五禽戏对现代疾病的应用方面。五禽戏在不同疾病领域的现代研究日益增多,本文以“治未病”思想与五禽戏渊源为切入点,将五禽戏“治未病”思想特点及五禽戏对现代人体不同系统疾病的防与治进行总结探讨,以期为五禽戏对疾病的防治提供更多思路,同时提高五禽戏对“养生延寿”“未病先防,既病防变”的研究。

基于RS的赵楼矿区土地利用变化特征分析

矿区土地利用动态监测是我国自然资源调查监测的重要内容,也是矿区制定后期开采计划和进行土地复垦工作的重要依据。为了摸清矿区土地损毁状况及时空演变的特征,对土地利用动态平衡的调控和生态环境保护提供辅助手段,本文以山东省赵楼矿区为研究区域,利用2009年、2013年和2017年3期Lansand卫星影像,采用遥感(RS)技术手段,对赵楼矿区8年来土地利用变化特征进行了动态监测分析,通过各期土地利用分布图,土地利用转移矩阵,研究了赵楼矿区各种土地利用类型变化的情况。结果表明:农用地是矿区主要土地利用类型,在研究期内以转出为主,平均以1.41%/a的速度递减,水域、工矿用地和非工矿建设用地则以转入为主,累计转入面积分别达到148.59hm2、167.58hm2和886.14hm2。可见矿区在开采进程中缺少有效的土地复垦和整治措施,致使建设用地(工矿用地)和水域(塌陷积水区)持续侵占农用地,对矿区生态环境产生极大影响。