基于运行效率分布差异的水电机组劣化状态趋势预测

为解决水电机组劣化状态难以刻画及预测精度低的问题,需深入探究不同机组状态下运行效率的分布差异特性,提出了一种基于运行效率分布差异的水电机组劣化状态趋势预测方法。首先,综合考虑水电机组工况(水头、流量)与效率之间映射关系和状态监测数据随机性,利用高斯混合模型拟合多工况下机组健康状态运行效率的概率分布特性;在此基础上,计算观测样本在机组健康状态分布下的负对数似然概率,并以此作为水电机组劣化状态指标,表征观测样本与机组健康状态标准分布之间的偏差;进一步采用非因果原理和高斯误差线性单元,分别改进时间卷积网络(TCN)的膨胀卷积模块和残差模块,并融合门控循环单元(GRU),设计并构建水电机组劣化状态预测模型;最后,利用某水电站#6机组实际运行监测数据开展方法验证。结果表明,所提方法能有效提升机组劣化状态趋势预测精度。

病毒性脑炎合并心肌损害患儿血清Th1/Th2细胞因子含量变化及其诊断效能

目的探讨病毒性脑炎(viral encephalitis,VE)合并心肌损害患儿血清Th1/Th2细胞因子含量变化及其诊断效能。方法选取我院VE合并心肌损害患儿102例作为研究组,遵循1∶1分配原则另纳入102例VE、102例健康体检儿童作为VE对照组、正常对照组。统计3组血清Th1细胞因子[干扰素γ(interferon-γ,IFN-γ)、肿瘤坏死因子α(tumor necrosis factor-α,TNF-α)]及Th2细胞因子[白细胞介素(interleukin,IL)-4、IL-10]、心肌酶谱指标[乳酸脱氢酶(lactate dehydrogenase,LDH)、心肌损伤标志物肌酐蛋白(cardic troponin I,cTnI)、肌酸激酶同工酶(creatine kinase isoenzymes,CK-MB)],比较研究组不同心肌损害程度血清Th1/Th2细胞因子,Spearman分析血清Th1/Th2细胞因子与心肌损伤程度相关性,绘制受试者工作特征曲线(receiver operating characteristic,ROC)、决策曲线(decision curve analysis,DCA)和临床影响曲线(clinical impact curve,CIC)分析血清Th1/Th2细胞因子诊断VE合并心肌损害价值。结果3组血清IFN-γ、TNF-α、CK-MB、cTnI、LDH水平比较:研究组>VE对照组>正常对照组,血清IL-4、IL-10水平比较:研究组<VE对照组<正常对照组(P<0.05);研究组不同心肌损害程度血清IFN-γ、TNF-α水平比较:重度>中度>轻度,血清IL-4、IL-10水平比较:重度<中度<轻度(P<0.05);VE合并心肌损害患儿心肌损害程度与IFN-γ、TNF-α呈正相关(r=0.599、0.634)(均P<0.05),与IL-4、IL-10呈负相关(r=-0.602、-0.587)(均P<0.05);血清Th1/Th2细胞因子联合、心肌酶谱联合诊断VE合并心肌损害的AUC分别为0.928(95%CI:0.883~0.959)、0.933(95%CI:0.890~0.963),两者诊断效能近似。DCA、CIC曲线显示,联合Th1、Th2细胞因子的模型诊断VE合并心肌损害净收益率、临床有效率较高。结论VE合并心肌损害患儿血清Th1/Th2细胞因子含量明显异常,且与心肌损伤程度联系密切,IFN-γ、IL-10、TNF-α、IL-4联合诊断VE合并心肌损害具有较高诊断效能及临床效益。

湖北省水足迹特征及变化驱动力

水足迹评价对区域水资源合理开发具有指导意义,基于投入产出法核算湖北省2007-2017年水足迹,并联合结构分解模型分析水足迹变化的驱动因素。结果表明,2007-2017年湖北省虚拟水含量下降显著,用水效率提升,而水足迹总量呈先上升后下降的趋势,净增长19.9%,主要增长部门是建筑业和服务业;技术水平和经济规模分别是抑制和促进水足迹增长的主要因素,但其对水足迹变化的影响逐渐减弱,均表现削减作用。2007-2017年部门联系由正向驱动变为负向驱动,对水足迹的抑制作用得以显现,可见优化产业生产流程有助于区域开展节水;驱动因素对不同部门的影响表现出异质性,产业结构的调整抑制了农业等高耗水部门水足迹增长,而促进了建筑业、服务业水足迹增长。未来服务业等生产高附加值产品的部门产业规模和居民需求呈增长趋势,应及时将节水技术发展转向此类部门。

一种基于电力线路布局优化的城市供电数据可视分析方法

电力数据可视化可以实现海量电力设备在线监测数据中各种属性、运行状态等电力特征信息以图形、图像化直观呈现,为设备运行状态的及时、有效监控分析提供有力保障。基于城市供电数据,提出一种城市供电态势的可视分析方法。首先根据供电系统中的变电站数据对总体供电态势进行可视化,然后根据供电线路数据对线路进行基于多标准约束的布局优化并对其进行可视化编码,最后根据线路的附属关系对线路下挂载的用户进行可视化编码。设计了一套可视分析系统,旨在方便用户探索分析某一区域的供电态势。基于上海市城市供电数据的案例分析表明,该方法可以有效地反映某一区域内的总体供电态势和具体供电细节。

双锥对撞点火实验中的交叉束能量转移与背向受激布里渊散射

在直接驱动激光聚变研究中,激光辐照靶丸会激励起受激布里渊散射(SBS)和交叉束能量传递(CBET)等过程,降低激光与靶丸的能量耦合效率以及激光辐照均匀性,导致靶丸内爆品质下降.本文使用一套基于光纤收集信号的背向散射诊断系统,诊断了双锥对撞点火(DCI)实验中波长在351 nm附近的时间分辨背向散射光谱.通过对比不同激光辐照条件下散射光谱的特征,结合光谱强度与入射激光能量以及激光偏振态的相关性分析,确认背向散射信号中包含了分别来自CBET和背向SBS过程的散射成分,确认镜像激光束之间的偏振夹角对CBET的影响.实验结果表明,在当前DCI实验中,在351 nm附近的背向反射率不高于3%,显著低于球对称辐照直接驱动中心点火方案的实验结果.

强激光与亚临界密度等离子体相互作用中的近前向散射驱动光子加速机制

通过二维粒子模拟(particle-in-cell)方法研究了强激光与亚临界密度等离子体相互作用中的近前向光子加速机制.该机制利用强激光在亚临界密度气体传输过程中的电离效应产生在纵向和横向上密度分布不均匀的电子等离子体.在纵向上,入射激光电离氦气产生一个陡峭的电子密度前沿分布.在密度前沿处,入射激光与电子等离子体波作用发生近前向散射.散射光频率较激光频率增大,在频谱中产生了第一个特征峰.在横向上,密度不均匀造成电子等离子体波具有不同的相速度并与入射激光相互作用,使入射激光发生近前向散射,在频谱中产生了第2个特征峰.由于密度分布的不均匀性较电子等离子体波的密度扰动大得多,因此基于微扰理论的散射模型和色散关系,如受激拉曼散射,无法解释频谱中两个特征峰的出现.进一步研究发现:在密度不均匀的情况下,入射激光、电子等离子体波和散射光三者之间仍满足动量和能量守恒的三波耦合关系.这能够解释两个特征峰对应的频率和强度增长过程.该研究对于强激光在亚临界密度气体传输过程中的频谱演化具有重要参考意义.

强激光与近临界密度等离子体相互作用中的无碰撞静电冲击波产生

本文通过一维粒子模拟(particle-in-cell)方法研究了强激光与近临界密度等离子体相互作用中的弱冲击波和强冲击波产生,并讨论了非相对论和相对论光强以及等离子体密度分布区间对无碰撞冲击波形成的影响.非相对论的弱驱动光与等离子体相互作用产生的是弱冲击波.由于电子加热不充分,电子能谱呈现出双温分布.较低温度的电子对弱冲击波的形成以及质子反射加速有重要作用.弱冲击波加速质子的能谱呈连续分布.在等离子体密度上升沿区间较大时,可观察到后孤子结构向离子声波结构演化并进一步演化为弱冲击波结构的过程.在相对论的强驱动光强下,电子加热比较充分可达到相对论温度,且呈现出单温分布.进一步分析密度分布区间大小对冲击波形成的影响时发现:1)当等离子体密度上升沿区间较大时,离子声波的势垒易被热电子屏蔽且离子声波结构在传输的过程中容易被后续的激光破坏而无法演化为无碰撞冲击波;2)当等离子密度分布区间较小时,离子声波中加速电场的有效距离(即德拜长度)和持续时间更长,这导致其结构在传输过程中更加稳定.当离子声波中加速的质子与靶后鞘层场加速的质子之间的速度差满足无碰撞冲击波的离子反射条件时,离子声波进一步演化为强的无碰撞冲击波,同时产生了准单能的质子.

基于EEMD-VMD-SSA-KELM模型的汛期日径流预测

受气象、气候变化和人类活动等因素的影响,径流序列呈现出非稳态、非线性等特征,给径流精准预测带来新的挑战。为了提高单一径流预测模型的预测精度,文章提出了一种新的基于集合经验模态分解(Ensemble Empirical Mode Decomposition,EEMD)算法、变分模态分解(Variational Modal Decomposition,VMD)算法和麻雀搜索算法(Sparrow Search Algorithm,SSA)优化核极限学习机(Kernel Extreme Learning Machine,KELM)的组合径流预测模型(EEMD-VMD-SSA-KELM)。首先利用EEMD算法将径流序列分解为趋势分量、细节分量和随机分量,接着利用VMD算法将频率最大的随机分量进一步分解为若干个频率不同、较随机分量更加稳定的分量,从而降低径流序列的不稳定性;接着,对每个分量分别建立KELM模型进行预测,并采用SSA优化KELM模型的核参数和惩罚系数;最后,累加所有分量的预测结果得到径流序列的预测结果。提出的模型应用于湖北宜昌寸滩水文站的汛期日径流预测,并与BP神经网络模型、最小二乘支持向量机(Least Squares Support Vector Machine,LSSVM)模型、KELM模型等作对比。结果表明:组合了数据分解算法的预测模型的预测精度明显优于单一的BP模型、LSSVM模型和KELM模型;组合EEMD算法和VMD算法的预测模型的预测精度优于仅组合EEMD算法的预测模型;KELM模型的预测精度优于LSSVM模型;SSA的优化精度优于粒子群优化算法。EEMD-VMD-SSA-KELM模型的预测精度最高,能准确的模拟复杂多频信息的汛期日径流的变化趋势,可为水文预测及相关预测研究提供参考。

大数据分位数回归下基于信息阵的最优子抽样

基于D-optimality准则构造了分位数回归中基于信息阵的最优子抽样方法.从理论角度证明了此方法相较于以往方法存在优势,即所含信息量会随总样本量的增加而增加.通过模拟实验比较了新方法和均匀子抽样、基于L-optimality准则的子抽样在不同情况下的性能.实证分析表明了新方法在实践中表现出色.

低压微电网运行脆弱性评估

基于微电网拓扑结构和运行状态,提出了微电网运行脆弱性评估方法。首先定义了孤岛运行状态下的微电网脆弱性;其次对微电网进行脆弱性实时评估,分析微电网脆弱性实时评估的各种影响因素,建立微电网脆弱性实时评估概率模型,并基于风险理论建立风险后果度量函数。最后,通过算例验证评估方法的有效性及合理性。可以及时找出微电网脆弱性环节,为实现自愈提供理论基础。

超音速高密度喷流对撞过程中的高效能量转移

在双锥对撞点火激光核聚变方案中,两个锥口相距约100μm放置的金锥内氘氚球冠靶在高功率纳秒激光烧蚀驱动下,获得沿金锥的球对称压缩和加速,形成沿着金锥轴向的超音速高密度喷流,出射喷流在两个金锥的几何中心发生对撞减速并形成聚变密度等离子体.在对撞过程中,高速运动喷流的动能转化为内能,实现对等离子体的预加热,与此同时,皮秒拍瓦激光产生的高能快电子从垂直方向入射并加热高密度等离子体,使其快速升温达到聚变温度,实现聚变点火.2020年在中国科学院上海光学精密机械研究所高功率激光联合实验室神光Ⅱ升级激光装置上,我们利用总能量为10 kJ的八路纳秒激光进行了两轮实验.实验利用包括X射线汤姆逊散射、硬X射线单色背光成像、X射线条纹和分幅成像等多种主动、被动诊断方法对超音速高密度喷流对撞过程进行了高时空分辨研究,实验测量发现,在单锥口形成的超音速等离子体喷流密度为5.5—8 g/cm^(3);在对撞过程中形成了阻滞时间约200 ps的高密度等离子体,中心密度达到了(46±24)g/cm3.通过对等离子的温度、速度的分析发现,对撞过程中动能到内能的转换效率高达89.5%.

胎盘间充质干细胞对重症急性胰腺炎大鼠肺损伤的保护作用及机制

目的探讨胎盘间充质干细胞(P-MSCs)对重症急性胰腺炎(SAP)大鼠肺损伤的保护作用及机制。方法健康成年雄性SD大鼠36只,采用随机数字表法分为对照组、SAP组与P-MSCs组,每组12只。采用4%牛磺胆酸钠胆胰管逆行注射法构建SAP大鼠模型。造模后6 h,经尾静脉注射P-MSCs(1×106个/100 g)。P-MSCs输注后12 h和24 h,处死大鼠,收集血清、胰腺组织及肺组织。测定肺湿干重比,显微镜下计数支气管肺泡灌洗液(BALF)中中性粒细胞、白细胞和巨噬细胞数;HE染色评估胰腺组织、肺组织损伤程度并进行病理评分;ELISA法测定血清炎性因子、淀粉酶、脂肪酶浓度;采用髓过氧化物酶(MPO)检测试剂盒测定胰腺组织与肺组织MPO活性;RT-qPCR检测肺组织中TNF-α、IL-1βmRNA的表达水平;免疫荧光染色观察肺巨噬细胞极化情况。结果与SAP组比较,P-MSCs组大鼠肺湿干重比明显下降,BALF中中性粒细胞、白细胞与巨噬细胞数均明显减少(P<0.001)。HE染色结果显示,与SAP组比较,P-MSCs组胰腺组织、肺组织病理损伤明显减轻(P<0.001)。ELISA检测结果显示,与SAP组比较,P-MSCs组血清淀粉酶、脂肪酶浓度以及IL-1β、IL-6、TNF-α水平明显降低,IL-10水平明显升高(P<0.001)。MPO活性测定结果显示,与SAP组比较,P-MSCs组胰腺组织与肺组织MPO活性均明显降低(P<0.001)。RT-qPCR检测结果显示,与SAP组比较,P-MSCs组肺组织中TNF-α、IL-1βmRNA表达水平明显降低(P<0.001)。免疫荧光染色结果显示,P-MSCs组肺组织中M1巨噬细胞数明显减少,M2巨噬细胞数明显增加。结论P-MSCs可减轻SAP大鼠肺组织炎性损伤,其保护机制可能与诱导肺巨噬细胞向M2型极化有关。

基于体素特征重组网络的三维物体识别

三维物体识别是计算机视觉领域近年来的研究热点,其在自动驾驶、医学影像处理等方面具有重要的应用前景。针对三维物体的体素表达形式,特征重组卷积神经网络VFRN使用了直接连接同一单元中不相邻的卷积层的短连接结构。网络通过独特的特征重组方式,复用并融合多维特征,提高特征表达能力,以充分提取物体结构特征。同时,网络的短连接结构有利于梯度信息的传播,加之小卷积核和全局均值池化的使用,进一步提高了网络的泛化能力,降低了网络模型的参数量和训练难度。ModelNet数据集上的实验表明,VFRN克服了体素数据分辨率低和纹理缺失的问题,使用较少的参数取得了优于现有方法的识别准确率。

发达国家服务贸易依存度与中国服务贸易出口——基于OECD十国的经验数据

发达国家的服务贸易依存度极大地影响了中国服务贸易的出口。基于对2010—2016年OECD国家中与中国服务贸易额年均超千万美元的10个发达国家的服务贸易依存度进行测算,运用贸易引力模型,分析得出了发达国家服务贸易依存度、人口规模和国民教育水平对中国服务贸易出口呈正相关,而地理距离和发达国家的国内生产总值对中国服务贸易出口呈负相关的结论。据此,为中国出口服务贸易的发展提出了合理控制规模、创新合作模式和优化出口结构等建议。

蝗虫优化相关向量机模型在径流预测中的应用

针对径流序列不稳定导致预测精度不高的问题,提出一种基于变分模态分解(VMD)和蝗虫优化算法(GOA)优化相关向量机(RVM)的组合径流预测模型。首先对原始非平稳的径流序列采用VMD得到若干个相对稳定的分量序列,再分别建立RVM预测模型,并采用GOA优化RVM中核函数的参数,最后累加所有分量的预测值得到径流序列的预测值。实例结果发现,较传统的BP神经网络、支持向量机及基于经验模态分解的支持向量机等模型,该模型预测精度更高,预测结果能为水电站的经济运行、水资源的有效利用等提供决策依据。

相对论强激光与近临界密度等离子体相互作用的质子成像

近临界密度是激光等离子体相互作用中能量吸收和高能电子产生的重要等离子体参数区间.利用激光加速产生的质子束作为电磁场探针,研究了超强激光与近临界密度等离子体相互作用产生的等离子体结构及其时间演化.实验发现,初始均匀分布的质子束穿过近临界密度等离子体后分裂为两个斑.两个质子束斑的间距随着作用时间先增大后减小.并且两个束斑呈不对称分布.分析认为,幅度约为10^9V/m的不对称分布瞬变电场是产生质子束偏折和分裂的主要原因.粒子模拟的结果也验证了这一解释.该研究对激光尾场电子加速、离子加速、惯性约束聚变快点火方案研究等有一定的参考价值.

相对论圆偏振激光与固体靶作用产生高次谐波

超短超强激光与固体靶表面等离子体相互作用可以通过高次谐波的方式产生从极紫外到软X射线波段的相干辐射,获得飞秒甚至阿秒量级的超短脉冲,可用于观测原子或分子中的电子运动等超快动力学过程.本文实验研究了相对论圆偏振飞秒激光与固体靶相互作用的高次谐波产生过程,实验结果表明,在较大入射角下,圆偏振激光也可以有效地产生高次谐波辐射.通过预脉冲控制靶表面的预等离子体密度标长,发现高次谐波的产生效率随密度标长的增加而单调下降.进一步通过二维粒子模拟程序,分析了激光的偏振以及预等离子体密度标长对高次谐波产生的影响,很好地解释了实验观测结果.

改革开放40年中国绿色增加值演化趋势与结构分解

改革开放40年不仅是中国经济高速发展史,而且也是中国环境污染和环境治理变迁史:环境污染蔓延和初步治理I阶段(1978—1992年)、环境污染加剧和规模化治理II阶段(1992—2002年)、环境污染恶化和综合治理III阶段(2002—2012年)、环境污染适度控制和生态文明建设IV阶段(2012—2017年)。本文通过构建1978—2017年拓展环境污染的中国非竞争型投入产出表,探讨了中国绿色增加值演化趋势和结构分解问题。主要研究结论:第一,在40年的高速经济增长过程中,污染产生系数总体上呈不断增大趋势,绿色增加值指数也在持续降低;第二,结构分解显示出投资和出口在改革开放40年的经济增长中扮演着关键作用,但伴随带来非常严重的污染问题,尤其是II和III阶段;第三,以煤炭采选业为代表的原材料工业和以石油加工、炼焦及核燃料加工业等为代表的加工制造业在生产过程中产生的污染并未得到有效和及时治理,这些行业污染治理工作在未来一段时期亟待加强。主要研究启示:一是思想上要把绿色发展作为经济发展的核心理念之一,重视环境污染的治理工作,发展“绿色GDP”,尽可能把环境污染的外部成本纳入到国民经济核算的体系中;二是策略上要转变传统的粗放型高污染经济发展模式,转变投资和出口结构,一方面重点投资发展低污染行业,另一方面促进生产高附加值产品的行业的出口,提高人均绿色GDP;三是重点上要持续关注污染较严重的行业的发展,一方面推进升级改造,提升技术水平,减少污染并加强治理,另一方面降低这些行业在国民经济中的占比,提升环境治理效率。

基于信息冗余度的多目标水文站网评价方法

水文站网的规划布设对研究水文过程、获取正确有效的水文信息、减少资源浪费具有重大意义。选取田纳西Hiwassee流域9个站点2014~2016年的日径流量数据,基于信息熵理论建立多目标组合优化站网评价模型,即先提出信息冗余度概念,以站点信息冗余度最小为原则对9个站点进行综合排序,得到站点组合;再建立以信息总量、信息冗余、信息推断能力为目标的多目标函数,并采用理想点法求解该模型得到最优站点组合;最终基于信息距离传输模型对最优组合站点进行空间控制范围评价。结果表明,该流域仅需保留3个站点(03571000、03566000、03550000)即可提供原始站点所提供信息总量的92.9%,信息冗余度降低89.3%,其总空间控制范围达到全流域面积的90.2%。说明优化后的3个站点仍可提供足量信息,对其余站点的信息推断能力较强,且站点分别位于流域的上、中、下游,能更好地实现对流域的监测和控制。

面向激光等离子体尾波加速的毛细管放电实验研究

具有合适径向密度分布的等离子体通道可以用于超短超强激光导引,这使得等离子体通道在激光尾波加速中有着重要的应用.本文介绍了在上海交通大学激光等离子体实验室开展的毛细管放电和光导引实验.通过光谱展宽法测量了充氦气的放电毛细管中的等离子体密度分布,在长度为3 cm、内径为300μm的毛细管中实现了轴向均匀,径向呈抛物线型的等离子体密度分布.通过改变放电延时和喷气时长,确定和优化了产生等离子体通道的参数区间,得到的最大通道深度为28μm,与实验中使用的激光焦斑半径匹配.在此基础之上,开展了不同能量的激光脉冲在放电等离子体通道中的导引研究,结果发现当通道深度与焦斑半径匹配时,激光可以不散焦地在通道中传输,实现激光导引.这项研究为未来的激光尾波级联加速和锁相加速等研究奠定了基础.