面向卓越工程师培养的物联网实践教学模式改革与探索

针对物联网方向卓越工程师培养要求,探索物联网专业硕士研究生实践教学新模式。开展了物联网专业实践教学体系、教学平台建设和教学内容的改革和创新。教学实践表明,学生的工程设计思维、行业产业认知、物联网系统设计、工程综合应用创新能力和工程意识不断提升,获得多项竞赛成果,就业竞争力明显增强。

DroneRFa:用于侦测低空无人机的大规模无人机射频信号数据集

为研究与发展反无人机检测识别技术,该文公开了一个名为DroneRFa的大规模无人机射频信号数据集。该数据集使用软件无线电设备探测无人机与遥控器相互通信的射频信号,包含城市户外场景下运动无人机信号9类、城市室内场景下信号15类以及背景参照信号1类。每类数据有不少于12个片段,每个片段包含1亿个以上的采样点。数据采集覆盖了3个ISM无线电频段,记录无人机多频通信的真实活动。该数据集具有详细的无人机户外飞行距离和工作频段标注,以前缀字符结合二进制编码的形式方便用户灵活访问所需数据。此外,该文提供了基于频谱可视统计特征和基于深度学习表征的两种无人机识别方案,以验证数据集的可靠和有效性。

水性聚氨酯海洋防污涂层构建及控释机理研究

针对海洋防污涂料的环保要求,通过调控聚己内酯及聚四亚甲基醚二醇的用量,合成一系列可降解水性聚氨酯。水性聚氨酯薄膜吸水率及降解率随着聚己内酯链段用量增加而增加,其降解速率随温度增加而增加。水性聚氨酯海洋防污涂层的DCOIT释放速率与其降解速率正相关,可以通过调控WPU-PCLX的降解速率,从而控制WPU-PCLX海洋防污涂层的DCOIT释放速率。

不同灌水量和栽培方式对土壤养分及菊芋产量和品质的影响

于2021—2022年开展大田裂区试验,以灌水量为主区,3个灌水量分别为3 750 m^(3)·hm^(-2)(W1)、4 500 m^(3)·hm^(-2)(W2)、5 250 m^(3)·hm^(-2)(W3),栽培方式为副区,2种方式分别为垄作(B1)、平作(B2),探索不同灌水量和栽培方式对河西荒漠化地区菊芋产量、品质和土壤养分含量的影响。结果表明,随着灌水量的增大,0~20 cm土层土壤全氮、碱解氮、总磷、有效磷含量呈下降趋势,而速效钾含量先上升后下降,其中W2B1处理表现最佳;W2B1处理菊芋株高、茎粗、单株块茎数、单株块茎质量和产量均高于其他处理,增幅分别为1.94%~19.79%、2.71%~28.87%、8.22%~31.68%、12.22%~57.81%和12.31%~58.01%。W1B1处理菊芋块茎总糖、还原糖、可溶性糖和菊糖含量均高于其他处理,增幅分别为7.25%~18.19%、1.35%~6.19%、4.20%~39.67%和7.58%~19.10%。菊糖含量表现为W1B1>W2B1>W2B2>W1B2>W3B2>W3B1,灌水量增大不利于菊糖在块茎中积累;相同灌水定额下,垄作方式比平作更有利于块茎菊糖积累。通过主成分分析综合评价不同处理对菊芋产量和品质以及土壤养分含量的影响发现,灌水量4 500 m^(3)·hm^(-2)配合垄作方式效果最佳,灌水量5 250 m^(3)·hm^(-2)配合平作方式效果最差。

添加木本泥炭和腐熟秸秆对黄沙土壤有机碳组分及南瓜产量的影响

为探究木本泥炭、腐熟秸秆对黄沙土壤肥力提升的改良效果,采用田间小区试验,研究添加不同量木本泥炭、腐熟秸秆对古浪县黄花滩生态移民区设施大棚黄沙土壤养分指标、有机碳组分、土壤呼吸速率、CO_(2)排放量和贝贝南瓜产量的影响。试验共设如下4个处理:CK(常规施肥),T1处理(木本泥炭4 500 kg/hm^(2)+腐熟秸秆1 500 kg/hm^(2)+生物激发剂+常规施肥),T2处理(木本泥炭9 000 kg/hm^(2)+腐熟秸秆3 000 kg/hm^(2)+生物激发剂+常规施肥),T3处理(木本泥炭13 500 kg/hm^(2)+腐熟秸杆4 500 kg/hm^(2)+生物激发剂+常规施肥)。结果表明,木本泥炭、腐熟秸秆处理下,土壤电导率降低,土壤有机质、全量养分及速效养分含量均有不同程度的提高,贝贝南瓜产量显著增加,以T3处理的增产效果最为明显,增幅达1倍;贝贝南瓜生育期内的平均呼吸速率、CO_(2)-C累计排放量显著增加;土壤有机碳及相关组分含量明显提升,土壤总有机碳(TOC)、易氧化有机碳(EOC)、可溶性有机碳(DOC)、微生物量碳(MBC)含量分别较CK增加25.71%~62.37%、46.97%~163.11%、84.45%~223.40%、50.34%~73.40%,以DOC含量增加得最为显著;土壤有机碳各组分间关系密切,土壤有机质、全氮、全磷、全钾等养分指标含量和土壤平均呼吸速率、CO_(2)-C累计排放量及贝贝南瓜产量与土壤有机碳组分含量均呈正相关。综合来看,添加木本泥炭和腐熟秸秆可以大幅提升古浪黄花滩设施大棚黄沙土壤肥力,改善土壤理化性状,增加贝贝南瓜产量,其中添加木本泥炭13 500 kg/hm^(2)、腐熟秸杆4 500 kg/hm^(2)的效果最明显。

不同消毒方式对特殊药材连作土壤理化性质、酶活性及微生物群落的影响

为探讨特殊药材连作土壤对不同消毒方式的响应,试验设置T1(棉隆)、T2(棉隆+微生物菌剂)、T3(石灰氮)、T4(石灰氮+微生物菌剂)、T5(微生物菌剂)、CK(清水)6个处理,利用Illumina MiSeq高通量测序平台,研究不同药剂处理对土壤养分、酶活、微生物多样性及群落结构的影响。结果表明:T4和T5处理显著提高了土壤脲酶、蔗糖酶和中性磷酸酶的活性;显著提高土壤细菌丰富度与多样性,T2、T4和T5处理可以显著提高土壤真菌丰富度与多样性;土壤细菌群落优势菌门为变形菌门、酸杆菌门、芽单胞菌门,T3和T4处理显著提高有益菌群鞘氨醇单胞菌属的相对丰度,所有处理均提高了有益菌群马赛菌属的相对丰度;土壤真菌群落优势菌门为子囊菌门、接合菌门、担子菌门,所有处理均降低了被孢霉属的相对丰度,T1和T2处理显著降低了致病菌群镰刀菌属的相对丰度;pH值、全氮、水解性氮等理化性质的改变是影响连作土壤微生物群落的重要因素。综上,不同消毒方式处理一定程度上改善了连作土壤养分供应,影响了根际土壤细菌和真菌的群落结构。研究结果可为进一步阐明特殊药材连作障碍的发生机理提供依据。

物联网慕课课程建设的探索与实践

随着物联网领域的快速发展,社会对物联网技术相关人才培养提出了更高要求。在“互联网+教育”时代,做好物联网课程的在线教育具有重大意义,但如何根据“两性一度”的标准建设物联网线上金课以保证线上教学质量是一个巨大挑战。该研究以作者在爱课程平台上开设的“DIY智慧小屋:带你玩转物联网”课程为例,以设计一个生活中的物联网应用系统案例为主线,实现学生线上学习与线下实践的有机融合,并通过激励策略的设计引导更多的学生完成全部课程学习,全方位践行“两性一度”金课标准要求。这门在线课程的相关数据表明,作者的课程设计与激励举措取得了显著的教学成效。

基于双卫星智能通讯的船载水文气象系统设计

为了解决船载水文气象系统中北斗卫星信号不能全球覆盖和国外卫星通讯资费较高的问题,本文设计了一种以北斗卫星为主、铱星为辅的智能实时船载水文气象系统,阐述了观测设备组成,双卫星智能传输模块的硬件电路设计、软件设计和数据通讯协议,陆地数据中心组成及管理软件接收处理北斗、铱星数据流程。通过对实际项目应用中的北斗、铱星数据到报率统计与分析,表明该系统的数据传输率能够满足实际需求,既达到了有效降低数据通讯费用的目的,又能保证数据安全、有效传输,该系统可广泛应用于近海、远海的船舶海洋水文气象辅助观测。

舒更葡糖钠对老年肺结核患者肺叶切除术后罗库溴铵血药浓度及肌松恢复的影响

目的:评价舒更葡糖钠对老年肺结核患者肺叶切除术后罗库溴铵血药浓度和肌松恢复的影响。方法:选择2021年9月20日至2022年7月5日首都医科大学附属北京胸科医院行全身麻醉下肺结核肺叶切除术的老年患者68例,采用计算机生成随机序列方法随机分为观察组与对照组,每组各34例。在排除观察组4例、对照组3例后,最终纳入观察组30例和对照组31例进行分析。使用0.6 mg/kg罗库溴铵麻醉诱导,术中用罗库溴铵维持4个成串刺激计数(train of four stimulation count,TOFC)为0。术毕当4个成串刺激计数中第2个肌颤搐(T_(2))再现时,观察组给予2 mg/kg舒更葡糖钠拮抗肌松,对照组给予0.05 mg/kg新斯的明+0.025 mg/kg阿托品拮抗肌松。使用液相色谱串联质谱法测定T_(2)、肌松拮抗后5 min和30 min时罗库溴铵的血药浓度;记录从T_(2)分别恢复到4个成串刺激比值(train of four stimulation ratio,TOFR)=0.7、0.8和0.9的时间;记录肌松拮抗前及拮抗后1、2、3、5 min的平均动脉压(MAP)和心率(HR);记录自主呼吸恢复时间、拔管时间和术后住院时间。结果:肌松拮抗后5 min和30 min,观察组罗库溴铵血药浓度分别为(82.9±13.9)μg/ml和(68.1±9.9)μg/ml,均明显高于对照组[(66.1±19.7)μg/ml和(44.0±16.0)μg/ml],差异均有统计学意义(t=3.837、7.046,P值均<0.001)。观察组TOFR恢复到0.7、0.8、0.9的时间分别为(2.0±0.9)min、(2.5±1.1)min和(3.9±2.8)min,均较对照组明显缩短[(7.3±3.6)min、(10.2±5.1)min和(15.8±7.8)min],差异均有统计学意义(t=-7.829、-8.087和-7.878,P值均<0.001)。观察组自主呼吸恢复时间、拨管时间和住院时间分别为(12.1±5.4)min、(15.5±6.6)min和(7.1±2.1)d,对照组自主呼吸恢复时间、拨管时间、住院时间分别为(17.4±7.3)min、(19.5±7.0)min和(8.6±3.4)d,两组比较差异均有统计学意义(t=-3.215、-2.295和-2.065,P=0.002、0.025和0.043)。结论:老年肺结核患者胸腔镜肺叶切除术后使用舒更葡糖钠能够快速增加血浆无活性罗库溴铵血药浓度,快速逆转肌松,明显缩短呼吸恢复时间、拔管时间和住院时间。

美军面向联合环境的能力试验方法研究

针对体系化装备试验需求,简述了美军能力试验方法的模型化驱动过程,分析了能力试验方法的指标体系、评估元模型和“能力走廊”概念,介绍了能力试验方法中对试验空间的探索性分析方法和相关技术,指出了能力试验方法在指标评估中的思路和方法,提出了能力试验方法在系统工程理论方面对我军体系贡献率研究的启示。

基于云边协同的智能垃圾分类系统设计

为满足生活垃圾分类智能化需求与分类设备的集中化管理,设计并开发了一种基于云边协同的智能垃圾分类系统。该系统采用树莓派和阿里云HaaS100开发板作为边缘端主控设备,以阿里云物联网平台作为云平台。系统选用百度飞桨提供的245个类别的垃圾分类数据集,并结合数据增强与云边协同技术,对三种轻量级垃圾分类算法进行训练、测试与部署。实验结果表明,数据增强可使算法模型在测试集上的Top-1准确率提高1%左右,云边协同可使树莓派在推理时的Top-1准确率达到98.80%,能够满足实际使用需求。

基于COMSOL的板式电涡流阻尼器数值模拟分析

电涡流阻尼器具有无需与结构接触、无磨损的特点,不存在如黏滞阻尼器容易出现漏液等问题。为了研究板式电涡流阻尼器的性能,首先对板式电涡流阻尼器的理论进行简述;然后基于电涡流阻尼系数测定试验,对采用COMSOL进行电涡流阻尼模拟方法和模型的可靠性进行验证;最后采用COMSOL和验证后的模拟方法对板式电涡流阻尼器的导磁间隙、导体板厚度、导体板背铁厚度、磁铁背铁厚度等进行参数分析。验证板式电涡流阻尼基本符合黏滞阻尼理论的假定,也证明采用COMSOL进行阻尼系数模拟的结果是可信的;分析发现导磁间隙和导体板厚度均对阻尼系数影响较大,而导体板和磁铁背铁的厚度对阻尼几乎没有影响。

不同施肥方式与保水剂互作对河西地区黄芪土壤微环境及产量的影响

土壤干旱缺水和有机质亏缺是限制甘肃河西地区黄芪产业发展的关键因素。为探索促进河西地区土壤蓄水保肥和土壤微环境改善的施肥措施,通过连续2年大田试验,设置保水剂+有机肥+普通尿素(B+OM+N)、保水剂+有机肥+缓释尿素(B+OM+HN)、保水剂+普通尿素(B+N)、有机肥+普通尿素(OM+N)、有机肥+缓释尿素(OM+HN)和单施普通尿素(CK)6个处理,探讨了不同施肥方式与保水剂互作对黄芪土壤水分、养分等微环境指标的影响,并分析了其与产量之间的相关性。结果表明:随着土层深度的加深,土壤水分含量先升后降,有机质、速效氮磷钾及微生物生物量碳、氮(MBC、MBN)含量逐渐降低,NH_(4)^(+)-N和NO_(3)^(-)-N含量逐渐增加,MBC/MBN比先增后减;随着生育期的推进,土壤水分、NH_(4)^(+)-N和NO_(3)^(-)-N含量逐渐降低,有机质、MBC、MBN含量和MBC/MBN比逐渐增加,碱解氮、速效钾含量先升后降,有效磷含量波动式下降;不同土层深度、不同生育期各养分指标及黄芪芦头直径和单株根重均以B+OM+HN处理表现最高。相关性分析显示,土壤养分指标间及其与黄芪产量指标显著正相关。综上,有机肥、缓释尿素、保水剂的施用提升了黄芪土壤养分,改善了土壤微环境,进而提高了黄芪产量,其中以氮减量1/3的基础上配施有机肥、缓释尿素与保水剂处理对河西灌区土壤微环境改善和黄芪产量提升效果最佳。

蚯蚓粪和微生物菌剂互作对蜜瓜生长和土壤养分的影响

为了缓解民勤蜜瓜种植上存在的连作障碍问题,以民勤蜜瓜银蒂为试验材料,采用大田试验,选用新型改良材料蚯蚓粪、根际促生菌、EM微生物菌剂,设置5种施肥处理,分别为OPE、OP、OE、O、CK,测定蜜瓜生长指标、产量、营养品质、土壤养分和酶活性,探讨蚯蚓粪有机肥和微生物菌剂配施在民勤蜜瓜栽培中的应用效果。结果表明,蚯蚓粪和微生物菌剂配施能够增加蜜瓜株高、茎粗、最大叶面积;蚯蚓粪和微生物菌剂配施显著提高土壤微生物活性,增加土壤酶活性,脲酶、过氧化氢酶、碱性磷酸酶表现为成熟期酶活性较开花期酶活性高;多酚氧化酶和硝酸还原酶活性则是开花期酶活性高于成熟期;蚯蚓粪和微生物菌剂配施显著提高蜜瓜土壤有机质含量(4.45%~25.62%),微生物碳、微生物氮含量均呈现增加的趋势,表现为OPE和OP处理含量最高,对其余养分的影响较小;蚯蚓粪和微生物菌剂配施能够显著提高蜜瓜维生素C含量、可溶性蛋白含量和可溶性糖含量,降低蜜瓜有机酸含量和硝酸盐含量,产量较对照增加了8.93%~29.59%。利用隶属函数综合评价分析各处理间改良效果,综合评价指数排序OPE处理得分最高,其次是OP、OE、O和CK,蚯蚓粪和两种微生物菌剂配施效果最好,蚯蚓粪和单一菌剂配施效果次之,单施蚯蚓粪效果较差,根际促生菌较EM微生物菌剂效果好。

南方地区集中式储粮温控系统应用效果分析

开发了立筒仓和浅圆仓集中式控温系统,1台制冷主机可用于多个储粮仓房控温,各储粮仓房的顶侧均固定连通有自然通风管,制冷主机上固定连通有送风管与回风管,实现同时对多个浅圆仓与立筒仓集中式控温,可以对冷空气进行充分的利用,降低了工作量,单仓造价低,能耗低。

磁谐振海水电导率测量方法研究

针对海水电导率测量问题,本文提出了一种基于磁耦合谐振技术的海水电导率测量方法,从不同角度分析了海水涡流对磁耦合谐振系统的影响,并且利用仿真软件验证了谐振对于磁场与涡流的放大作用。以相位差和有效值两个参数为测量对象,搭建水下磁耦合电导率测量系统进行实验研究,比较了海水电导率变化对系统的影响及电导率测量效果。实验结果表明:采用磁耦合谐振技术,通过测量相位差或电压有效值来进行海水电导率测量是可行的。

储热型太阳能供暖系统热输送全过程特性研究

研究了基于低温辐射散热的储热型太阳能供暖系统。分析了平板热管型太阳能集热器的集热特性和相变储热材料的吸/放热特性,揭示了相变储热单元温度场不均匀度的变化规律,测定了相变储热单元的热传输速率及系统的太阳能综合利用能力,优化了毛细管网运行条件,讨论了系统经济性。结果表明:平板热管型太阳能集热器热损系数为5.5447 W/(m^(2)·K),截距效率为86%;相变储热材料熔点及相变焓分别为55.69℃、163.09 J/g;相变储热单元温度场不均匀度在储热/放热阶段的变化趋势基本一致,平均储热速率和放热速率分别为1.829、1.803 MJ/h;系统的太阳能综合利用能力为0.2132;毛细管网的最佳进口温度和散热温差分别为36、8℃;系统初投资和运维成本分别为225.8、4.28元/m^(2),静态投资回收期为8.7年。

可视双腔支气管导管在肥胖患者单肺通气中的应用效果观察

目的观察可视双腔支气管导管在肥胖肺癌患者开胸手术气管插管和肺隔离中的应用效果。方法选取55例肥胖肺癌患者作为研究对象,剔除7例后,将患者随机分为可视组和对照组,每组24例。麻醉诱导后,可视组行可视左双腔支气管导管置入,对照组行左双腔支气管导管置入。比较2组患者导管置入时间和给药前5 min(T_(1)时点)、诱导前即刻(T_(2)时点)、双腔支气管导管置入即刻(T_(3)时点)、置入后3 min(T_(4)时点)、置入后5 min(T_(5)时点)的平均动脉压(MAP)、心率(HR)变化,并比较2组术中导管移位情况、气管损伤情况和术后咽部疼痛、声音嘶哑情况。结果可视组气管插管时间、气管插管移位后重新定位时间短于对照组,气管支气管损伤轻于对照组,差异有统计学意义(P<0.05);可视组术后咽部疼痛、声音嘶哑发生率低于对照组,差异有统计学意义(P<0.05);T_(3)时点,可视组MAP、HR均低于对照组,差异有统计学意义(P<0.05)。结论可视双腔支气管导管可明显缩短气管插管时间,减少气管插管时MAP的波动,减轻气管支气管损伤,降低术后咽部疼痛、声音嘶哑发生率。

交通荷载作用下结构性软土地基长期沉降计算

为了合理预测结构性软土路基长期运营沉降,基于力学-经验法开展了交通移动荷载下软土地基动力附加沉降的计算分析.首先,通过对天然软土循环三轴试验结果的模拟与分析,验证了根据人工结构性土建立的稳定型和破坏型累积应变预测模型的有效性,建立了临界动应力比与应力灵敏度的定量关系,提出了适用于结构性土累积应变的预测模型.然后,采用数值方法确定了考虑荷载速率效应的动应力空间分布,结合累积应变经验模型与分层总和法,提出了交通荷载下结构性软土地基长期沉降的实用计算方法,并通过典型低路堤断面运营沉降的模拟计算,验证了所提方法的合理性与有效性.最后,开展了长期沉降的参数敏感性分析,结果表明:行车速度大于80 km/h和路堤高度小于2 m时,地基动应力显著增大,土结构性易受到损伤破坏;土体灵敏度越低,变形状态越易从稳定型转变为破坏型,地基浅层塑性变形显著增大.

湿化作用下改良膨胀土永久变形特性多级加载试验研究

针对列车荷载与湿度变化作用下改良膨胀土累积塑性变形问题,以浩吉(浩勒报吉—吉安)铁路三荆段中膨胀土为研究对象,在素膨胀土、石灰改良土和水泥改良土最优含水率(w_(opt))基础上分别增湿2%,4%和6%,通过多级连续加载和单级加载的动三轴对比试验,分析湿化幅度、应力水平和应力历史对膨胀土及其改良土累积应变特性的影响。通过时间硬化方法考虑应力历史的影响,建立多级加载模式下累积应变的预估模型。研究结果表明:在含水率增至w_(opt)+2%后,素膨胀土累积应变急剧增大直至破坏;在含水率增至w_(opt)+6%的过程中,改良膨胀土累积应变基本表现为稳定型,水泥改良土相对石灰改良土抗湿化变形能力更强。在不同应力水平下,围压和动偏应力对累积应变的发展有不同的影响规律,当动偏应力σ_(d)与围压σ_(c)比值小于2时,围压对累积应变的影响起主导作用;当σ_(d)与σ_(c)比值大于2时,动偏应力对累积应变影响更大。在相同应力水平下,多级加载下试样累积应变均小于单级加载下试样累积应变,前期低应力水平作用可增强路基土强度,减小其永久变形。本文所提模型具有较好的适应性,素膨胀土及改良土的模型参数与含水率增幅呈线性关系。