基于Modbus协议的工控设备数据虚拟化系统

针对工业控制现场网络不同设备的多链路通信数据传输问题,本文提出了一种基于Modbus协议的工控设备数据虚拟化方案。通过虚拟数据中心以及物理链路虚拟化、内外网的数据映射这两层虚拟化,实现主控机对现场网络内不同链路设备数据的统一流转与传输。该方案解决了不同链路数据传输的介质差异带来的协议变体问题,同时解决Modbus协议对于多字节类型数据难以区分的问题。在不改变原有协议标准的基础上增强了Modbus协议的数据表述能力,使得不同类型的数据能够在总线上灵活传输;对总线外部的数据访问请求提供统一的接口,降低了现场网络设备部署与维护的成本。

腹腔镜直肠癌根治性手术患者术前Naples评分与预后的相关性分析

目的 探讨腹腔镜直肠癌根治性手术患者术前Naples评分与预后的相关性。方法 选取2010年1月至2020年6月在庐江县中医院行腹腔镜直肠癌根治性手术的98例患者作为研究对象,根据术前Naples评分分为0分组(n=25)、1~2分组(n=50)、3~4分组(n=23),比较三组患者的临床资料和随访结果,并通过多因素Cox回归分析腹腔镜直肠癌根治性手术患者预后不良的独立危险因素。结果 Naples 3~4分组患者的体重指数、术后3年无瘤生存率、术后3年总生存率均显著低于Naples 0分组(均P<0.05)。Naples 3~4分组患者术后住院天数显著长于Naples 0分组(P<0.05),TNM分期为Ⅲ期、组织分化程度为低分化、淋巴结转移的比例、血癌胚抗原水平均显著高于Naples 0分组(P<0.05)。多因素Cox回归分析结果表明,分化程度为低分化、有淋巴结转移、Naples评分均为3~4分是患者预后不良的独立危险因素(均P<0.05)。结论 术前Naples评分为3~4分是腹腔镜直肠癌根治性手术患者预后不良的独立危险因素之一,可参考该评分制定治疗方案和随访计划。

全自动草莓钵苗移栽机构优化设计与试验

为了实现草莓钵苗机械化移栽,根据草莓种植农艺要求,提出了一种Hermite插值非圆齿轮行星轮系全自动草莓钵苗移栽机构,用一套回转机构依次完成取苗、输送、挖穴与栽植4个移栽工序,满足了草莓钵苗移栽所需的轨迹与姿态要求,保证了所取秧苗和所挖穴口的精准配合。根据移栽机构的工作原理,建立了运动学理论模型,并结合设定的优化目标,基于Visual Basic 6.0设计了计算机辅助分析优化设计软件,通过优化得到了一组满足移栽要求的机构参数。根据优化的参数对机构进行了二维设计、三维建模,通过ADAMS软件完成了虚拟样机仿真,应用3D打印技术制作了物理样机。在所搭建的草莓钵苗移栽试验台架上,利用高速摄像技术对物理样机进行了轨迹与姿态验证试验,通过对比分析得到理论轨迹、虚拟仿真轨迹和台架试验轨迹基本一致,验证了机构设计的正确性。并进行了机构的性能试验,结果表明取苗成功率为92%,栽植成功率为85%,平均栽植株距为172.9 mm,所挖穴口深度、长度和宽度效果良好,满足草莓钵苗移栽要求。

探出开孔式高速水稻膜上插秧机分插机构设计与试验

针对水稻覆膜栽培机械作业过程中存在分插机构直接插秧造成秧苗根系损伤或开孔装置结构复杂造成同步性差、漏插等问题,设计了一种切膜开孔、分秧栽植配合精准的一体式高速水稻膜上插秧机分插机构。通过分析其结构特点和工作原理,建立分插机构运动学模型,基于Visual Basic 6.0软件编写了计算机辅助分析与优化软件,优化得到满足水稻覆膜栽培农艺要求的结构参数和秧针尖点和切膜开孔刀尖点轨迹,优化结果为:取秧角16.01°、推秧角62.43°、膜上开孔长度44.31 mm、膜孔与穴口偏差5.02 mm、栽植位置21.63 mm;将三维建模仿真与高速摄像试验相结合,对比分析可知,仿真轨迹、试验轨迹与理论轨迹基本一致,验证了分插机构设计的正确性和合理性;土槽试验结果表明,在速比特征系数λ=1.57时,分插机构能够依次完成切膜开孔与栽植动作,膜上穴口长度和栽植位置的实测值与理论值偏差均小于4 mm,符合水稻膜上探出开孔式分插机构设计要求。

步行式水稻钵苗膜上开孔移栽机构优化设计与试验

为了实现将水稻钵苗移栽和膜上栽植农艺技术相结合,设计了相应的步行式水稻钵苗膜上开孔移栽机构,用一套回转机构一次性依次完成取苗、输送、膜上开孔和配合栽植。根据移栽机构的工作原理,建立了运动学理论模型并设定数字化优化目标,基于Visual Basic 6.0开发了机构的计算机辅助分析优化设计软件,通过优化获得一组满足移栽要求的机构参数。对机构进行了结构设计、三维建模和装配,并通过ADAMS软件完成了虚拟样机仿真,应用3D打印技术制作了物理样机。利用高速摄像技术在所搭建的试验台架上对样机进行了轨迹与姿态验证试验,通过对比分析得到理论轨迹、虚拟仿真轨迹和物理样机轨迹基本一致,验证了机构设计的合理性与正确性。在试验台架上完成了取苗试验、膜上开孔试验以及栽植试验,结果表明取苗成功率为90.4%,秸秆纤维地膜和塑料地膜栽植成功率分别为87.5%和82.5%,所开膜孔的长度与宽度效果良好,满足步行式水稻钵苗膜上开孔移栽的要求。

夹护式西瓜钵苗移栽机构设计与试验

为解决西瓜钵苗茎秆纤细和大株冠造成的取秧、输送过程中秧苗脱落和取秧过程中秧苗子叶损伤问题,基于西瓜钵苗形态,设计一种夹护式西瓜钵苗自动移栽机构,探入式取钵移栽可保护秧苗茎、冠及形态,提高移栽作业合格率。文章根据西瓜种植农艺要求及西瓜钵苗外形尺寸设定优化目标,开发对应计算机优化辅助分析软件,优化一组符合西瓜钵苗夹护移栽要求结构参数,建立机构三维模型并作运动学仿真。加工机构物理样机并作台架试验,通过高速摄影对比移栽作业实际轨迹、虚拟样机轨迹和理论计算轨迹基本一致,验证夹护式钵苗移栽机构设计合理性。取苗试验表明,夹护式钵苗移栽机构较普通探入式移栽机构取苗成功率提高5%终稿栽植成功率提高7.5%,栽植优良率提高7.5%,栽植优良率提高15%。夹护式栽植机构各项性可满足旱地移栽要求,护苗机构明显提高栽植质量,减少秧苗脱落和株冠子叶损伤。

斜置式螺旋带状整地装置研究

为解决全幅旋耕整地作业存在耗能大、工作效率较低等问题,高整地作业工作效率,设计斜置式螺旋带状整地试验装置,分析斜置式螺旋整地作业过程并建立数学模型,确定影响整地作业主要因素,运用4因素5水平二次旋转正交组合试验方法,以机具前进速度、螺旋转速、螺旋入土角度、螺旋螺距为试验因素,以碎土率为评价指标作土槽试验。结果表明,机具前进速度为0.4 m·s^(-1)、螺旋转速为550 r·min^(-1)、入土角度为20°、螺旋节距为60 mm时为最优结构参数组合,在最优参数组合下,土槽验证试验碎土率为92.54%。设计关键部件可提高碎土率,为斜置式螺旋整地机设计提供参考。

水稻闭锁式立体育苗系统的设计与试验研究

针对黑龙江平面普通大棚育苗受气候、设施、育苗人的技术素质影响等问题,设计了水稻闭锁式立体育苗生产系统。系统主要以不透光的绝热材料为围护结构,栽培环境内完全封闭,使秧苗摆脱了自然条件的束缚和地域性的限制,生长周期可控,为种苗的繁育创造了良好的生长环境,促进种苗快速发育;以人工光源作为秧苗生长的唯一光源,实现了水稻秧苗的多层立体培育;通过光照、生长环境、水肥的自动调控,实现了秧苗高速、安全、稳定生产,从而达到抵御极端气候、有效节省3~5倍土地资源的目的。经后期育苗试验,秧苗各项素质指标与常规大棚平面方式育出的秧苗对比差异性显著,验证了适合我国北方寒区的闭锁式立体水稻育秧技术的可行性。

环池形态改变与颅脑损伤开颅术后常见并发症的关系研究

目的探讨环池形态与颅脑损伤开颅术后常见并发症的关系。方法选取我院2013年11月～2016年11月行去骨瓣减压术279例,探讨环池形态改变与颅脑损伤开颅术后常见并发症的关系。结果环池受压变窄136例,术后未出现并发症38例,出现一种并发症58例,两种31例,三种及以上9例,其中胃出血38例,肺部感染24例,高血糖21例,泌尿系感染16例,腹泻20例,迟发性颅内血肿14例,其他15例;环池单侧闭塞84例,出现一种并发症30例,两种42例,三种及以上12例,其中胃出血49例,肺部感染38例,高血糖25例,泌尿系感染8例,腹泻13例,迟发性颅内血肿9例,其他11例。环池双侧全闭59例,出现一种并发症6例,两种18例,三种及以上35例,其中胃出血53例,肺部感染51例,高血糖33例,泌尿系感染2例,腹泻2例,迟发性颅内血肿6例,其他10例。结论环池形态改变越严重,术后并发症种类越多。胃出血,肺部感染和高血糖的发生率与环池受压程度呈正相关,腹泻发生率与环池受压程度呈负相关,迟发性颅内血肿和泌尿系统感染与环池受压程度无关。

前循环动脉瘤患者动脉瘤破裂部位与预后的关系

目的探讨行开颅夹闭术治疗的前循环动脉瘤(ACA)患者动脉瘤破裂(IAR)的瘤顶、瘤颈、瘤体破裂点与预后的关系。方法分析接受开颅夹闭术治疗的123例ACA患者(动脉瘤135个)的临床资料,术中40例患者(动脉瘤共41个)出现IAR现象。分析IAR患者的一般资料,进行单因素、多因素分析以探讨影响IAR者的预后因素。结果 IAR患者的性别、年龄、高血压史、动脉瘤直径、术中是否使用临时阻断夹以及阻断时间、术中失血量对预后无显著影响(P>0.05),而术前Hunt-Hess分级、术中的破裂点对预后有显著影响(P<0.01)。术前Hunt-Hess分级、术中不同破裂点均是IAR患者预后的独立危险影响因子(P<0.01)。结论 ACA夹闭术中不同破裂点会显著影响IAR者的预后,且瘤颈部破裂是导致患者预后不良的重要因素。

基于变形预补偿的汽车水室注射模具设计

在注射成型过程中,汽车水室等长条形塑件制品的变形较大,根据充填平衡分析和翘曲分析结果,优化了汽车水室成型结构方案,并确定了取向效应引起的翘曲变形量远大于冷却不均匀、收缩不均匀和角效应引起的翘曲变形量,无法采用优化成型工艺参数和浇注系统结构进行解决。文章利用注塑CAE技术对模具型腔尺寸进行变形预补偿的迭代方法,对长条形塑件变形进行了合理的控制。以某型号汽车水室为研究对象,确定了汽车水室装配平面不同位置的变形预补偿量,结合汽车水室的结构特征设计了4处侧向抽芯,完成了基于变形预补偿的模具结构设计,经实际生产工艺验证,模具设计满足生产要求。

汽车卡扣注塑成型的模具设计及工艺优化

以汽车卡扣注塑成型为研究对象,建立了塑件CAE分析模型,通过对塑件模具结构2种设计方案的填充、保压、冷却等成型过程进行模拟仿真分析,优化了浇口位置和模具结构设计方案。结合塑件的成型工艺参数优化目标,设计了以动态变压和保压方式为试验因子的Tugachi试验方案,并研究了网格尺寸条件对分析结果产生的影响及其处理方式。结果表明:网格质量对塑件顶出时最大体积收缩率产生了影响,差值最大为5. 6%。优化后的注塑成型工艺参数为:熔体温度200℃,充填时间2. 2 s,模具温度20℃,冷却时间为30 s; 2种网格条件得到,顶出时最大体积收缩率分别为8. 364%和8. 679%,与优化前的试验数据相比,分别降低了12. 64%和9. 8%,并优于Moldflow成型窗口分析模块的计算结果。

基于最大间隔准则的鲁棒多流形判别局部图嵌入算法

针对现有的多流形人脸识别算法大多直接使用带有噪声的原始数据进行处理,而带有噪声的数据往往会对算法的准确率产生负面影响的问题,提出了一种基于最大间距准则的鲁棒多流形判别局部图嵌入算法(RMMDLGE/MMC)。首先,通过引入一个降噪投影对原始数据进行迭代降噪处理,提取出更加纯净的数据;其次,对数据图像进行分块,建立多流形模型;再次,结合最大间隔准则的思想,寻求最优的投影矩阵使得不同流形上的样本距离尽可能大,同时相同流形上的样本距离尽可能小;最后,计算待识样本流形到训练样本流形的距离进行分类识别。实验结果表明,与表现较好的最大间距准则框架下的多流形局部图嵌入算法(MLGE/MMC)相比,所提算法在添加噪声的ORL、Yale和FERET库上的分类识别率分别提高了1.04、1.28和2.13个百分点,分类效果明显提高。

基于核稀疏表示的多流形判别分析

针对单样本人脸识别中非线性可分性的问题,提出了一种基于核稀疏表示的多流形判别分析(KSRMMDA)算法。首先,对数据图像进行分块,构建多流形模型;其次,运用核稀疏表示方法刻画各流形数据点之间的关系,学习流形内部图和流形间图;再次,在每个流形空间中分别寻找最佳的投影来保持流形内部图的特征,同时抑制流形外部图的特征;最后,通过计算测试样本流形到训练样本流形的距离进行分类识别。在extended Yale B和CMU PIE数据集上的实验研究表明,与其他同类算法相比,所提算法对光照、遮挡变化具有更强的鲁棒性。

蛛网膜下腔出血患者血清netrin-1早期变化及其对动脉瘤夹闭术的预后价值

目的:探讨动脉瘤性蛛网膜下腔出血(aSAH)患者血清神经轴突导向因子-1(netrin-1)早期变化及其对动脉瘤夹闭术的预后价值。方法:选取2018年10月至2021年12月期间首次在黄冈市中心医院神经外科接受动脉瘤夹闭术治疗的168例自发性aSAH患者作为研究对象。采用酶联免疫吸附试验检测入院时、入院后各时间点(24 h、48 h、72 h)血清netrin-1水平。出院时、术后30 d和90 d时通过改良Rankin评分(m RS)评估预后,mRS≥3分定义为预后不良。采用二分类多因素Logistic回归模型分析动脉瘤夹闭术后预后的影响因素。采用受试者工作特征曲线(ROC)分析血清netrin-1水平对a SAH诊断和预后的效能,根据最佳截断阈值分为低netrin-1亚组和高netrin-1亚组。结果:aSAH患者入院后72 h内血清netrin-1水平持续高于健康对照组(P<0.001)。随着发病时间的延长,aSAH患者血清netrin-1水平有降低趋势(P<0.001)。入院时血清netrin-1水平诊断aSAH的ROC曲线下面积为0.776(95%CI:0.723~0.829),在最佳截断阈值下(321.13 pg/mL),灵敏度和特异性分别为80.40%和61.30%。入院时低netrin-1亚组术后90 d内中位死亡时间短于高netrin-1亚组(P<0.001)。多因素logistic回归分析显示,低血清netrin-1水平是aSAH患者术后90 d预后不良的独立危险因素(P<0.05)。联合检测入院时netrin-1水平可提高格拉斯哥昏迷评分(GCS)对动脉瘤夹闭术后90 d预后不良的预测效能(P<0.001)。结论:入院时低血清netrin-1水平可作为aSAH患者动脉瘤夹闭术后90 d预后的候选生物标志物,并且可以提高GCS评分对预后不良的预测效能。

螺旋带状整地装置功耗分析与试验研究

螺旋带状整地装置可解决传统全幅旋耕整地能耗高、土壤扰动大等问题,为探明螺旋带状整地装置工作参数对作业功耗影响规律,基于土壤强度破坏机理,建立螺旋带状整地装置切土、抛土功耗模型,得到螺旋带状整地装置作业功耗与结构参数、工作参数、土壤物理及力学性质函数关系。依据东北土壤物理和力学性质建立土壤离散元仿真模型,运用EDEM仿真试验,以入土角度、作业速度、螺旋叶片转速为试验因素,以作业功耗为试验指标,作二次正交旋转试验,得到影响螺旋带状整地装置作业功耗因素顺序为作业速度>螺旋叶片转速>入土角度;利用土槽试验台测定螺旋带状整地装置不同工况下作业功耗,并与离散元仿真值作对比,得出仿真值与实测值相对误差均值为8.34%,说明该离散元仿真模型可较准确反映螺旋带状带状整地装置作业功耗。研究可为螺旋带状整地装置结构优化、动力合理配套和功耗特性研究等提供参考。

闭锁式水稻水培育苗装置的设计与试验研究

水稻是我国主要粮食作物之一,具有高产、稳产、适应性强、附加值高等特点,而水稻优质高效育苗是水稻高产、优质增效的前提和基础。黑龙江为水稻种植大省,地处寒区,春季育苗易受低温寡照、春季回暖迟等自然环境影响,同时存在优质苗床土资源短缺、育苗设施占地面积大、土地利用率低等问题。为此,设计了闭锁式水稻水培育苗系统,并通过育苗试验验证了系统的可行性,从而实现了闭锁式水稻水培育苗,为有效解决传统育苗方式存在的问题进行了积极探索。

旱田钵苗移栽机纵向送苗机构优化设计与试验

针对传统方法设计纵向送苗机构难度大,缺少适用于高效旱田钵苗移栽机的纵向送苗机构的问题,设计了一种棘轮连杆式钵苗移栽机纵向送苗机构。根据机构特点与旱田钵苗移栽纵向送苗要求,建立了运动学模型与优化目标,设计纵向送苗机构优化设计软件,得出满足设计要求的结构参数。建立了机构三维模型,试制了物理样机。根据软件优化结果,运用二次正交旋转中心组合试验方法对棘轮结构进行优化设计,以棘轮驱动面高度x1、棘轮定位面高度x2、取苗转速x3为试验因素,以送苗成功率y为试验指标,进行了参数优化试验,结果表明:x1=2.32 mm、x2=3.5 mm、x3=100 r/min时,送苗成功率达到99.85%。取x1=2.3 mm、x2=3.5 mm、x3=100 r/min进行验证试验,得出送苗成功率为99.17%,结果满足设计要求。

基于UVM的AXI4-Stream可重用验证平台设计

文章针对传统寄存器传输级代码验证平台重用性差、覆盖率低以及自动化程度低等问题,利用通用验证方法学(universal verification methodology,UVM)设计了一个支持多AXI4-Stream设备互联结构验证的通用AXI4-Stream验证平台;设计了受约束随机测试、基础测试及直接测试3种测试用例,并采用功能覆盖率模型自动统计功能覆盖率。仿真结果表明,该验证平台功能覆盖率达到100%,具有良好的可配置性与可重用性,可显著提高验证效率。

基于Kernel Rank-order距离的重构权重局部线性嵌入算法

针对局部线性嵌入算法(Local Linear Embedding,LLE)短路、离群点影响大和结构信息缺乏等问题,提出基于Kernel Rank-order距离的重构权重局部线性嵌入算法(Reconstruction weight Local Linear Embedding algorithm based on Kernel Rank-order distance,KRLLE)。用核函数将样本点映射到高维使其更加线性可分,进而获得较好的近邻点集;计算重构权重系数进而得到加权重构权重,重构权重系数根据两点间相关性越大对重构贡献越大的特性来减小离群点的影响,并利用两点间的欧氏距离与测地线距离之比有效地将短路点排除在外;根据加权重构权重得到低维嵌入坐标。在ORL、Yale人脸库和MNIST手写体数据库上的实验表明,KRLLE对离群点具有更好的鲁棒性并且由于增加了结构信息,识别率得到了提高。