“传感器与测试技术”中的虚拟实验研究

面向飞行器设计与工程专业本科生,将“传感器与测试技术”课程与航空航天应用相结合,能够加深学生对传感器原理的理解、提高对测试技术的掌握,并促进理论和实践的联系。以飞行器结构无损检测的具体应用为基础,开展了结构虚拟检测实验平台的建立,探讨了虚拟实验在课程中运行和评测的方式,满足了学生动手操作实验的需求,实现了知识和应用的融合,促进了学生自主和探索式的学习。

多指标排序优选抽油井工作参数软件研发

针对原有抽油机井工作参数软件与采油生产实际结合不够紧密、使用不方便的问题,经过技术攻关研发出多指标排序优选抽油井工作参数软件。首先确立以产液量指标为主、井下效率指标为辅、安全指标可靠的优选抽油井工作参数的设计思路,其次是建立以产液量计算为核心的系统算法。应用工程计算和经验公式相结合的方法,通过抽油泵沉没压力使供液量与排液量建立联系,将与供液量接近的排液量作为产液量,进而计算出井下效率、悬点载荷和抽油杆负载率。对所有“泵径、冲程、冲次”组合的优势产液量和优势井下效率及其对应的指标和下泵深度以列表方式输出,对所有指标与井下效率的关系以曲线方式输出,经过排序对比即可挑选出各项指标均占优势且稳定可靠的抽油井工作参数组合,实现抽油井工作参数优化设计的目标。该软件自2017年应用以来年均指导调参130井次,平均单井增产原油63.54 t,提高井下效率3.2%,取得了显著的应用效果。

基于K均值算法-TOF聚类分析的复合材料板冲击损伤层析研究

碳纤维增强型复合材料(CFRP)中的冲击损伤是威胁压力容器结构安全的重要隐患,有必要对CFRP中的冲击损伤进行层析研究,促成CFRP复合材料损伤定量化分析。提出基于K均值算法对超声C扫的飞行时间(TOF)图像进行聚类分析,并结合TOF值确定不同簇所在层,对CFRP冲击损伤进行逐层定量化分析。同时,分析了冲击损伤的TOF图像,验证了基于K均值算法-TOF聚类分析的冲击损伤层析方法,并进一步通过水浸超声C扫试验获得多组试验数据,指出K均值聚类中簇的总数K为铺层总数的1.25倍即可满足损伤逐层分析,实现了不同铺层总数CFRP层合板冲击损伤的层析研究。TOF聚类分析方法可以直接对CFRP层合板各铺层的冲击损伤进行定量化,具有一定的工程意义。

基于分子模拟技术的不同聚合度多酚与氧化三甲胺脱甲基酶的相互作用机制研究

内源性甲醛是影响海产品品质和安全的常见因素,而氧化三甲胺脱甲基酶(trimethylamineN-oxide demethylase,TMAOase)被证明在内源性甲醛的生成过程中具有重要作用,因此抑制TMAOase的活性可以有效控制海产品内源性甲醛的产生。以往研究表明,植物多酚可以显著抑制TMAOase的活性,但关于二者的相互作用研究主要通过抑制动力学和光谱学分析证明它们之间的非共价相互作用,鲜有团队尝试利用分子模拟技术阐明两者间的关键结合位点和构效关系。因此,该研究采用分子对接及分子动力学模拟研究不同聚合度多酚与TMAOase之间的相互作用,并分析复合物的结合稳定性及对TMAOase结构的影响。分子对接结果表明4种不同聚合度的多酚均能与TMAOase形成复合物,其主要通过疏水相互作用和氢键结合,其中原花青素B2与酶的结合能力最强,其可通过疏水性氨基酸His-89、Phe-169、Gly-195、Gly-198、Gly-243和Phe-244以及氢键作用位点Thr-199和Asn-438与TMAOase结合。分子动力学模拟显示4种多酚均能增加TMAOase的表面疏水性并降低其分子内氢键数量,但并未使二级结构发生明显变化。原花青素B2对TMAOase的抑制作用为非竞争性抑制,与酶形成的复合物稳定性最好,且范德华力作为主要相互作用力也参与了复合物的形成和稳定。该研究在分子水平上解析了不同聚合度多酚与TMAOase之间的相互作用机制,为未来TMAOase抑制剂的筛选提供了新思路。

玉米发酵酱粉风味化合物分析及增鲜应用研究

玉米发酵酱粉是以玉米和食用盐为主要原料,经专用菌种发酵等工艺制成的一种具有增鲜、增香作用的发酵产品,其在食品中可提供鲜味和咸味。多种挥发性及非挥发性化合物共同决定了其风味特性,因此该文采用固相微萃取(solid phase micro-extraction,SPME)与GC-MS联用以及HPLC技术对市场上的一种玉米发酵酱粉中挥发性化合物和非挥发性化合物(游离氨基酸和5′-核苷酸)进行定量分析,并对玉米发酵酱粉在酱油中的增鲜应用特性进行研究。结果表明玉米发酵酱粉具有丰富的风味特性。共检测到34种挥发性化合物,其中12种挥发性化合物的气味活性值(odor activity value,OAV)≥1。非挥发性化合物中部分氨基酸和5′-核苷酸对酱粉中的鲜味具有贡献,例如丙氨酸(Ala)等氨基酸可为酱粉提供甜味,精氨酸(Arg)等氨基酸提供苦味。结合正交试验和感官评价发现,添加白砂糖(12%)、玉米发酵酱粉(5%)及酵母抽提物(1%)后调配得到酱油的感官评价最佳,可为增加酱油原油鲜味和甜味,同时抑制其苦涩味。该研究可为玉米发酵酱粉的风味研究及在其他调味品的深层次应用提供理论支撑。

不同氮源处理对4个木薯品种幼苗生长发育的影响

为了探究不同形态的氮源对不同品种木薯(Manihot esculenta)幼苗生长发育的影响及其差异性,以‘CH16’、‘SC16’、‘SC205’和‘17Q’等4个木薯品种作为试验材料,设置了-N、NO_(3)^(-)、NH4+三种不同氮源,围绕4个木薯品种的生长状况、氮含量、根系形态、氮积累量、氮素利用效率等特征展开研究。结果表明:在NaNO3(3 mmol·L^(-1)),NH4Cl(3 mmol·L^(-1))处理下,‘SC205’、‘17Q’对铵态氮的氮素利用效率相对较高,属于喜铵品种,‘SC16’和‘CH16’对硝态氮和铵态氮的利用效率和喜好性无差异;在无氮条件下,‘17Q’和‘SC16’耐低氮胁迫能力相对较强,是氮高效品种,而‘SC205’和‘CH16’耐低氮胁迫能力相对较弱,是氮低效品种,其中,‘CH16’的耐低氮能力最弱。

“双一流”背景下建环专业创新创业能力培养效果评价标准

随着国家“双一流”建设方案的实施,创新创业教育成为建设一流本科教育、一流学科、一流大学,以及全面提升教学水平和人才培养质量的重要现实需求。为充分保证创新创业教育质量,对创新创业教育能力培养效果开展科学评价显得尤为重要。然而,在现阶段本科生人才培养方案的课程要求中,特别是对创新创业课程的学习效果要求,至今尚未形成相应的评价标准。围绕高等学校创新创业教育的主题与课程,重点分析课程指导团队、教学计划及考核评价特点,举例说明创新创业相关课程中应满足的学习效果要求,阐明创新创业课程类型、学习目标和评估类型之间的关系,构建创新创业教学效果评价标准。以大连理工大学建环专业为例,依托创新创业能力训练与实践(上/下)专创融合课程,应用示范所构建的创新创业教学效果评价标准。在国内首次将该标准融入建环专业本科生人才培养方案,弥补了现有培养方案中缺少量化标准的不足,相关教学经验和成果有望向同类高校相近专业辐射。

符号消费视角下红色体育旅游的影响因素分析——以瑞金市为例

20世纪鲍德里亚出版著作《消费社会》中的符号消费理论已广泛应用到多个领域当中,跨领域应用研究日益丰富,但是在中国体育领域相关研究较少,尤其在红色体育旅游领域更少。江西省瑞金市被称为“红色故都”,是红色旅游的代表地之一,也是当前人们符号消费的目的地之一。但在瑞金市发展红色体育旅游产业的实践中,符号消费作为影响红色体育旅游的重要影响因素之一,尚未受到相关部门和学界的足够重视。鉴于此,本文拟从符号消费的视角,采用文献资料法、问卷调查法和逻辑分析法等方法,结合具体数据,分析各因素对当地红色体育旅游的影响,从而为红色体育旅游的蓬勃发展提供参考建议。

工科数学分析课程教学中的“工科应用课堂模块”探索

探讨在新工科背景下如何在工科数学分析课程教学中通过引入“工科应用课堂模块”,充分利用有限的课堂时间来提升工程人才培养质量,致力于挖掘培养创新型工程人才的教学实践着力点,强化工科学生知行合一、学以致用的能力,引导科学思维和科学精神,极大化课堂育人效能.

考虑水侵量时变的边底水油藏平均地层压力预测新方法

地层压力预测的准确性对于新井钻井安全评估及老井开发方案调整具有重要意义。传统平均地层压力预测方法未考虑水侵量随时间的变化,地层压力预测结果与实际偏差较大。针对这一问题,基于物质平衡方法建立了考虑水侵量时变的边底水油藏平均地层压力预测新方法。根据实际生产数据,计算对应的水侵量和油藏亏空体积,拟合得到水侵量及油藏亏空体积随时间的变化规律,最终预测任意时间的平均地层压力。以ZD油田C区块为例开展了实例应用,计算结果表明新方法预测误差小于4.60%,计算精度较高。该方法能够预测边底水油藏生产制度较稳定时的平均地层压力,从而为油田制定下步开发方案提供较为可靠的地层压力预测值。

基于核能低温供热堆调节特性的基本热负荷确定方法研究

基于低温供热堆季节性功率调节幅度分析,推导了低温供热堆基本热负荷系数与功率调节幅度及供热负荷的函数关系,并给出了我国严寒和寒冷地区以供暖为主的低温供热堆系统基本热负荷系数范围。通过与俄罗斯(含苏联)建设的低温供热堆核能供热站设计数据对比,检验了该基本热负荷系数范围的合理性,即在功率调节幅度为10%的条件下,以供暖为主的低温供热堆基本热负荷系数严寒地区可取0.30~0.45,寒冷地区可取0.45~0.60。以严寒地区某核能供热系统为例,计算了低温供热堆的设备容量、调峰热源容量并分析了非供暖期提高核能利用率的设计方案。

运筹学课程教学创新的设计与实践——以旅行商问题的教学设计为例

运筹学是培养学生应用能力和综合能力的重要课程,为培养新时代人才,对运筹学课程进行创新设计与实践研究.以旅行商问题的教学设计为例,通过案例式问题引入,探究式问题求解、实践式编程计算、开放式应用与拓展对课程进行教学创新,并将课程思政融入教学中,升华教学创新.教学中注重培养学生的创新能力、实践能力和优化思维.

面向研究生创新能力培养的数值分析课程教学改革与实践

数值分析作为研究生工程应用数学的子课程,具有内容多、重理论等特点,难以突破守成教育的框架.本文提出基于“问题驱动-理论讲授-案例分析”的层次化教学模式,“课程思政”与“角色互换”的启发式教学方法,以及“过程化-学术化”的多元考核策略,初步探讨了数值分析课程的教学改革与实践,以达到逐步提高研究生创新能力的目的.

RAMS在复杂地形下的次百米级预报效果检验

利用区域大气模式系统(Regional Atmospheric Modeling System,RAMS),对2022年2月15—19日北京延庆地区进行每12 h次百米级网格预报,并选取8个站点的风、降水、温度等气象要素对预报效果进行检验评估。结果表明:RAMS预报温度和风向准确率较高,相较其他模式预报系统,其准确率排名靠前且趋于稳定;晴雨预报准确率为71%,降水预报具有一定可信度;相对湿度在预报中准确率偏低,有待进一步改善;复杂地形及模式中地形海拔高度刻画不真实、模式系统误差、天气条件等因素对各气象要素预报有着不同程度的影响;RAMS在复杂地形下的次百米级预报还存在不足之处,可利用同化和订正技术提高预报准确率。

基于自旋式Unet++网络的小麦条锈病菌夏孢子自动检测方法

[目的]条锈病菌夏孢子是引起小麦条锈病暴发的重要原因。针对夏孢子显微图像识别中存在的检测精度不高和分割精度较低的问题,提出了一种基于自旋式Unet++网络的小麦条锈病菌夏孢子自动检测算法。[方法]针对显微图像中夏孢子目标密集,易粘连等特点,通过改进Unet++特征提取网络,将原始网络的输出反向连接至输入端形成一种自旋结构,并增加超参数K控制自旋次数,以达到迭代训练的目的,优化Unet++网络的分割精度,提高检测的分割率;根据孢子的形态特征,提出一种加权映射矩形计算公式,计算其矩形热力图,以提高孢子的检测精确率。[结果]算法测试结果表明,改进算法的平均精确率达到99.03%,分割率为86.45%,较原始CenterNet模型分割率提高了10.35百分点,精确率提高0.46百分点,占用内存降低66.09%。[结论]该模型在保证较高精度检测夏孢子目标的同时,保证了较高的孢子分割率,为小麦条锈病早期预警提供了一种有效的方法。

Sentinel-2影像和BP神经网络结合的小麦条锈病监测方法

选用包含红边等多种不同波段信息的多光谱卫星数据,为区域尺度上展开作物病害监测研究提供更加丰富有效的信息,相比于常规的宽波段卫星遥感影像,搭载红边波段的Sentinel-2影像对作物病害胁迫更加敏感,能显著提高模型精度。该文以陕西省宁强县小麦条锈病为研究对象,基于Sentinel-2影像共提取了26个初选特征因子:3个可见光波段反射率(红、绿、蓝)、1个近红外波段反射率、3个红边波段反射率、14个对病害敏感的宽波段植被指数和5个红边植被指数。结合K-Means和ReliefF算法筛选病害敏感特征,最终筛选出3个宽波段植被指数,包括:增强型植被指数(enhanced vegetation index,EVI)、结构加强色素指数(structure intensive pigment index,SIPI)、简单比值植被指数(simpleratio index,SR),2个红边波段植被指数:归一化红边2植被指数(normalized red-edge2 index,NREDI2)、归一化红边3植被指数(normalized red-edge3 index,NREDI3)。利用BP神经网络方法(back propagation neural network,BPNN),分别以宽波段植被指数和宽波段植被指数结合红边波段指数作为输入变量构建小麦条锈病严重度监测模型,对比2种模型的监测精度。结果显示,基于宽波段植被指数结合红边波段植被指数的监测模型的总体精度达到83.3%,Kappa系数0.73,优于仅基于宽波段植被指数特征所建监测模型的精度73.3%,Kappa系数0.58。说明红边波段能够为病害监测提供有效信息,采用宽波段植被指数和红边波段植被指数相结合的方法能够有效提高作物病虫害监测模型精度。

多源卫星遥感数据监测巢湖蓝藻水华爆发研究

湖泊蓝藻水华的精准动态监测,可为水利及环保部门评价污染水体的防治效果、优化和调整防治政策提供依据。论文以巢湖为研究对象,利用Landsat TM/OLI、HJ-1B CCD/IRS和NPP-VIIRS三种不同空间分辨率的影像数据,通过归一化水体指数(Normalized Difference Water Index,NDWI)实现巢湖水域范围提取,利用归一化植被指数(Normalized Difference Vegetation Index,NDVI)和浮游藻类指数(Floating Algae Index,FAI)提取2010~2014年共22景巢湖蓝藻的爆发区域。进一步的,对NDVI和FAI两种方法计算的蓝藻爆发区域进行对比分析,评价Landsat、HJ-1B以及VIIRS三种影像数据对巢湖蓝藻水华空间和时间的监测效果及适用性,进而结合气象因素分析不同气象因子对蓝藻水华爆发的影响。研究结果表明:(1)相比NDVI指数,FAI指数(Landsat和HJ-1B数据为主,VIIRS数据辅助)能降低薄云对蓝藻水华提取效果的影响,可提高蓝藻水华爆发区域、程度的识别能力;(2)气象因子中气温和日照时长加重了蓝藻水华爆发的严重程度,降水则对蓝藻水华的爆发起到一定的抑制作用。综上所述,论文引入VIIRS卫星影像研究巢湖蓝藻水华爆发,利用FAI指数降低薄云对蓝藻水华爆发面积提取精度的影响,取得的研究结果可为基于多源卫星遥感数据的巢湖蓝藻水华动态监测系统开发提供重要的方法支持,有利于推进卫星遥感技术在安徽省“河长制”和“湖长制”中发挥重要作用。

基于无人机多光谱影像的槟榔黄化病遥感监测

黄化病是一种严重危害槟榔生长的病害,迫切需要及时、准确地监测其侵染的严重度差异和空间分布。低空无人机遥感可有效解决槟榔种植区由于多云雨天气而造成光学卫星影像获取不足,提高槟榔黄化病监测的实时性。该文利用大疆精灵Phantom 4 Pro V2.0四旋翼无人机搭载MicaSense RedEdge-M多光谱相机获取5波段多光谱影像,基于最小冗余最大相关算法(Minimum Redundancy Maximum Relevance,m RMR)从15个潜在的植被指数中优选比值植被指数(Ratio VegetationIndex,RVI)、改进的简单比值指数(ModifiedSimpleRatioIndex,MSR)和花青素反射指数(Anthocyanin Reflectance Index,ARI)作为敏感特征,分别利用后向传播神经网络(Back Propagation Neural Network, BPNN)、随机森林(Random Forest, RF)和支持向量机(Support Vector Machine, SVM)分类算法,构建了槟榔黄化病严重度监测模型。结果表明,BPNN模型总体精度达到91.7%,分别比RF模型和SVM模型提高6.7%和10.0%,且Kappa系数为0.875,为所有模型中最高,漏分、错分误差也最小,健康,轻度和重度分别为11.1%、15.8%,13.6%、9.5%和0、0。研究结果证明了无人机多光谱遥感影像监测槟榔黄化病的可行性,同时也可为其他热带作物病害监测提供案例研究。

基于SE-UNet的冬小麦种植区域提取方法

传统的小麦面积提取方法主要依靠人工野外调查,存在工作量大、效率低、成本高等问题,而遥感技术具有准确、快速和动态等优点,已成为作物面积提取的有效手段。本文以石家庄市正定县各镇的Landsat-8卫星遥感影像为训练数据,藁城区增村镇影像为测试数据,并分别选取分辨率8 m的高分六号(GF-6)以及分辨率10 m的哨兵二号(Sentinel-2)作为对比验证数据,提出了一种改进U-Net网络的冬小麦种植区域提取方法。首先,对Landsat-8遥感影像进行预处理,标注小麦区域制作标签集,其次,在U-Net网络中添加Squeeze and excitation(SE)注意力机制模块融入特征通道间信息,并利用Batch normalization(BN)层抑制过拟合问题;最后,经过Softmax分类器得到分类结果。选择SegNet、Deeplabv3+、U-Net作为对比模型,分别利用GF-6、Sentinel-2和Landsat-83种数据构建预测模型。结果表明,SE-UNet网络在基于Landsat-8数据预测模型下测试数据集表现最优,MPA和MIoU分别达到89.88%和81.44%。本方法可为大范围冬小麦种植区提取提供参考。

不同植物油对植物肉风味及感官特性的影响

为探究不同脂肪酸组成的植物油对植物肉风味及感官品质的影响,将常用于食品加工且脂肪酸组成差异较大的5种植物油(菜籽油、大豆油、花生油、葵花籽油、棕榈油)添加到植物肉中,采用顶空固相微萃取-气相色谱-质谱联用技术(HS-SPME-GC-MS)对其进行风味分析,结合感官评价和质构分析等方法对5组植物肉进行对比。实验结果表明,5组植物肉的挥发性成分、感观属性、质构特性等存在显著差异。5组样品中共鉴定出79种挥发性组分,其中30种可被嗅闻到,主要包括吡嗪类、呋喃类、醛类、含硫类化合物。2,3,5-三甲基吡嗪、2-戊基呋喃、3-甲硫基丙醛等化合物的嗅闻强度最大。与其他样品相比,添加花生油的样品C和添加菜籽油的样品A中挥发性化合物种类和含量较多,但样品C的香气轮廓中油脂味较为突出,且该组样品的硬度与胶黏性较差,并不适用于植物肉的生产制作。样品A以肉香味为主,其硬度、弹性较大。研究结果表明,含芥酸、油酸较多的菜籽油更适用于植物肉的加工生产,对植物肉的风味、质构等感官品质具有明显增强作用。