地面自动气象站数据流式处理设计与实现

针对观测密度和频次日益增加的海量地面自动气象站数据,在气象大数据云平台(天擎)中设计了基于Storm的实时流式处理,利用大规模并行处理的优势提高地面自动气象站数据的处理时效。在流式处理中,设计处理拓扑直接解码标准格式的数据消息;消息确认采用手工确认的方式,将数据解码组件锚定数据接入组件,实现每条数据的可靠处理;数据解码时进行字节校验和时间检查等,过滤异常数据;应用批量加定时的发送策略,解决海量监控信息发送气象综合业务实时监控系统(天镜)的问题;集群部署时保留部分剩余资源,有效应对单节点异常。应用效果表明:国家气象站小时数据的服务时效由全国综合气象信息共享系统(CIMISS)的175 s提高至天擎的78 s,约6×10^(4)个区域气象站小时数据的服务时效由CIMISS的5 min提高至天警的2 min,实况分析系统将数据源切换至天擎后,相同时间检索可获取的站点数量较CIMISS增加1倍。2021年12月基于Storm的流式处理与天擎一同在国省业务化运行,实现了长期稳定运行,为MICAPS4、SWAN2.0、实况分析系统等用户提供高效稳定的地面自动气象站数据。

基于流式细胞仪鉴定番石榴倍性方法的建立及应用

【目的】利用流式细胞仪鉴定番石榴的染色体倍性,为番石榴倍性育种和杂交育种奠定基础。【方法】以番石榴为材料,比较了样品部位、离心处理和保存方式对倍性检测结果的影响。【结果】番石榴花瓣作为倍性检测材料时,收集到的细胞核DNA数目最多,CV值为1.96%,峰形效果最佳;在制备细胞核悬浮液时,过滤后不离心,直接染色后上机的测定效果最好;新鲜番石榴花瓣得到的细胞核DNA含量明显高于冷藏和其他冷冻处理组,且背景碎片少,主峰明显;-80℃冷冻处理对样本的破坏性最小,检测效果仅次于新鲜的番石榴花瓣。本研究建立的番石榴流式细胞术倍性分析的方法为:取番石榴花瓣0.50-1.00 cm^(2),加入1 mL的mGb裂解液中混合切碎,过滤后加入30μL PI染色1 min即可上机检测。【结论】利用建立的流式细胞术对33份番石榴种质资源进行倍性鉴定,共检测出二倍体32份,六倍体1份。该方法执行简便、高效准确,为番石榴种质资源倍性鉴定提供了有效方法。

深层隧道进流式泵站前池流态及整流措施研究

为改善深层隧道进流式泵站前池内的旋流、偏流等不良流态,基于RNG k-ε湍流模型对前池流态进行数值模拟,研究适用于此类城市排涝泵站的整流措施。数值计算结果表明:泵站前池、进水池内存在局部立面旋滚、螺旋流、斜向流、流速分布上高下低等不良水力现象,致使泵站进水流道水力条件不佳;采用双层环形板和两组导流墩的组合式整流措施可抑制前池、进水池中的立面旋滚、螺旋流和斜向流流态,从而有效改善流道的进水条件,提高进水流道进口处流速分布均匀度,使泵进水状况变好,提高泵站运行的可靠性。

轴流式水轮发电机组不对中-碰摩耦合故障振动特性分析

针对轴流式水轮发电机组因联轴器偏角不对中引起的碰摩转子-转轮系统振动问题,基于修正的LuGre摩擦模型,该研究推导了联轴器不对中故障下转轮叶片碰摩力表达式。在此基础上,搭建了综合考虑不平衡磁拉力等外激励作用下系统动力学模型。采用数值方法研究了不对中角度对系统振动特性的影响,并结合Floquet理论分析了以转速为控制变量的系统周期解稳定性。结果表明,不对中的存在增大了系统发生失稳可能性,显著改变了系统动态特性。此外,不对中角度对转子与转轮振动响应的影响具有较大差异,随着不对中角度的增加,转轮振动变化明显且碰摩程度较为恶劣。该研究结果可为轴流式水轮发电机组安全运行及稳定性分析提供有益借鉴。

叶片安放角对微型轴流式水轮机性能的影响

为探究叶片安放角对微型轴流式水轮机水力性能的影响,以一比转数为548的微型轴流式水轮机为研究对象,在不改变其他几何参数的前提下,仅偏置转轮叶片各翼型剖面,得到7个不同叶片安放角的转轮;在试验验证的基础上,通过全流场数值计算,分析了改变叶片安放角对微型轴流式水轮机水力性能的影响.结果表明:随着叶片安放角的减小,在相同流量下水轮机的水头与出力均增大,高效率区域向小流量区域偏移,水轮机可高效运转的范围有一定程度的增大;随着叶片安放角的增大,水轮机的水头与出力减小,高效率区域向大流量区域偏移.适当减小叶片安放角的水轮机能在较大水头(流量)变化范围内维持较好的性能.其中,安放角为-4°的水轮机最高效率达到82.13%,高效率区的范围最大.该研究可为微型轴流式水轮机转轮的设计提供一定参考.

基于Kriging插值代理模型的轴流式止回阀多目标优化

基于Kriging插值代理模型,对轴流式止回阀的各项性能进行综合优化,具体的优化目标为:降低正向流阻;减小阀芯振动;提升止回性能。通过试验设计方案找到影响轴流式止回阀正向流阻的主要结构参数因素,并以其作为优化对象,通过Kriging插值法拟合主要结构参数对应的性能样本点,在保证拟合精度的情况下,使用NSGA-II遗传算法同时对3个主要结构参数进行多目标优化,得到了三目标Pareto前沿,经过权衡不同因素对性能指标的影响大小,最终得到了综合性能最优的结构参数为:阀瓣丰满度系数α_(1)=2.199,阀芯长度L=386.322 mm,阀芯半径R=113.997 mm。其对应的止回阀性能为:正向出口流量Q=161.839 kg/s,正向出口流速v=3.30235 m/s,止回阀进口压力p=97632.2287 Pa。相比优化之前,阀门正向流阻减小了1.2%,阀芯振动降低了0.24%,止回性能提升了2.3%。

叶顶间隙对螺旋混流式喷水推进泵内流及推进特性的影响

喷水推进泵是舰船泵喷推进系统的核心部件,喷水推进泵在工作过程中,叶顶间隙处所产生的泄漏流会严重影响混流泵的工作性能。为了探讨叶轮叶顶间隙对喷水推进泵推进特性的影响,本文定义了叶顶间隙系数τ,设计了六种不同叶顶间隙系数模型并使用Ansys进行仿真分析,最终得到叶顶间隙对于喷水推进泵内流以及推进特性的影响规律。结果表明:随着叶顶间隙系数的增大,叶顶间隙处泄漏流逐渐增加,泄漏涡影响范围变大,轴向推力随着叶顶间隙系数的增大呈负指数下降,叶顶间隙处泄漏量随指数上升,喷水推进泵内流损失增加,推进效率持续减小,并且在大流量工况下叶顶间隙对喷水推进泵推进特性影响最大,在设计的六套模型中,叶顶间隙系数为0.08,叶顶间隙为0.16mm时效率最高。通过本文的研究可以发现,叶顶间隙对于喷水推进泵内流以及推进特性影响较大,在设计时应尽量减小叶顶间隙。

基于流式细胞术的尿有形成分分析对细菌性尿路感染的诊断价值研究

目的:探讨尿有形成分分析结果在快速筛查尿路感染中的应用价值,减少不必要的培养,提高抗生素使用的针对性。方法:收集2023年1月-4月在我院门诊或住院的1626例疑似尿路感染患者的尿有形成分检测结果及相关参数,与尿培养结果作比较。以尿培养结果为金标准,绘制受试者工作特征(ROC)曲线,计算曲线下面积(AUC)及最佳截断值(cut-off值)以评估筛查性能,采用Kappa值评估细菌报警信息与培养鉴定结果的一致性。结果:1626例中段尿培养细菌阳性424例(26.1%),主要致病菌为大肠埃希菌、肺炎克雷伯菌、屎肠球菌和粪肠球菌。与尿培养阴性患者相比,尿培养阳性患者的WBC和BACT均明显升高,差异有统计学意义(P<0.001)。ROC曲线分析显示,BACT诊断UTI的效能优于WBC。对总体人群使用BACT<12.5/μL筛查培养阴性标本时,灵敏度为95.0%,阴性预测值为97.3%,可减少培养率47.2%。男性人群使用BACT<5.5/μL,灵敏度为95.4%,阴性预测值为98.4%,可减少培养率49.2%。女性人群使用BACT<15/μL,灵敏度为96.4%,阴性预测值为95.3%,可减少培养率为28.1%。培养阳性标本中,UF5000对革兰氏阳性细菌与革兰氏阴性细菌的总体识别符合率为72.9%(248/340),Cohen'skappa一致性为0.836(P<0.001)。结论:基于流式细胞术的尿有形成分分析可以有效筛选尿培养阴性标本,减少不必要的培养,UF5000全自动尿有形成分分析仪所提供细菌信息可为临床抗生素治疗提供参考依据。

轴流式对旋除尘风机的结构优化与性能研究

为了提高轴流式对旋除尘风机的除尘性能,研究各个参数相互之间的干扰,对其一级叶轮叶片数量、二级叶轮叶片数量、一二级叶轮距离、风筒直径和叶轮至进口距离这5个主要的结构参数进行优化改进和参数匹配。采取正交试验法,通过FLUENT对各结构参数下的风机除尘过程进行模拟仿真试验,分析风机除尘作业时内部流场和进出口速度、压力分布情况,给出综合评价风机除尘性能公式,得到轴流式对旋除尘风机各个参数的影响程度由大到小分别为一级叶轮叶片数量、风筒直径、二级叶轮叶片数量、一二级叶轮距离、叶轮至进口距离,并通过计算分析得到风机结构的最佳参数组合。

流式细胞仪平台支撑本科细胞生物学实验课教学改革的实践

在流式细胞术检测细胞凋亡实验中,借助流式细胞仪平台,从教学模式、实验内容、仪器准备、教学素材等方面对细胞生物学实验课进行改革,取得了较好的教学效果。这种仪器平台与教学团队共同探索教学改革的模式,充分发挥大型仪器设备在人才培养方面的潜能,可为其他高校仪器平台建设提供参考。

Apache Flink流式计算模型在数据处理中的应用与性能优化研究

文章旨在研究Apache Flink流式计算模型在数据处理中的应用与性能优化。先从可扩展性、容错性和数据并行处理能力三个方面对Apache Flink流式计算框架技术特点进行论述,再对Apache Flink流式计算框架核心思想与工作流程进行研究,并提出一套执行数据处理任务的Java源码,再从并行计算、数据存储和传输、算法参数、系统配置、资源管理与调度、检查点和容错机制、编码和序列化等方面就如何进行Apache Flink性能优化进行分析,最后通过实验手段就优化性能进行分析。实验结果表明,优化后的平均响应时间显著减少,吞吐量相应增加,调整并行度和内存分配等参数可显著提升系统性能,但还需要考虑任务调度和资源分配等方面的综合因素,因此,Apache Flink流式计算框架调优策略具有一定的应用价值。

混流式水电机组一次调频运行区分级划分方法——以拉西瓦水电站为例

混流式水电机组变水头宽负荷一次调频性能,是构建灵活电力平衡体系、保证频率稳定的重要内核。在水电站稳定性试验前提下,本文提出以一次调频电气特性为基准的运行区分级划分方法。该方法以调节时间、稳定时间和积分电量合格与否为分级划分基准,利用区域面积、区域中心和区域综合性能进行系统评价。以西北地区调频电厂拉西瓦水电站为例,通过与实验数据对比验证数学模型。在确认计算准确性基础上,以调频性能为优化目标,探究管径、转动惯量、积分增益等水机电参数对运行区分级划分的影响规律。最后,总结水机电参数对调频性能与运行区的贡献度占比,指出混流式水电机组变水头宽负荷一次调频运行优化的方向。

流式大数据平台下的弹性数据迁移能效优化策略

针对流式计算框架在最初设计时缺乏能效方面的考虑,导致其存在高能耗与低效率的问题,提出一种流式大数据平台下的弹性数据迁移节能优化策略。首先,建立负载预测模型与资源判定模型,并进一步设计负载预测算法,通过预测负载变化趋势确定节点资源占用,找到资源过载与过剩节点;其次,建立资源约束模型与最优数据迁移模型,由此提出最优数据迁移算法,以提高节点资源利用率为目的进行数据迁移;最后,建立能耗模型,计算集群进行数据迁移后节约的能耗。实验结果表明,数据迁移节能优化策略能够对集群内节点资源变化做出及时响应,并在提高节点资源利用率的基础上,有效提高集群数据处理的能效。

组织成像质谱流式在消化系统肿瘤中的应用

组织成像质谱流式(IMC)是一种融合了质谱、高分辨激光消融、免疫组织/细胞化学的新技术。以独特的高维视角全面、精准地描绘组织和肿瘤微环境中复杂的表型、信号通路、肿瘤免疫的相互作用,在消化系统肿瘤中广泛应用。本文围绕IMC在描绘肿瘤微环境全景图、揭示肿瘤空间异质性、阐明肿瘤药理学机制、助力新药开发、动态评估免疫治疗疗效在消化系统肿瘤中应用展开综述。

流式分选仪的创新调试及在初始T细胞纯化中的应用

针对敏感细胞样本如何调试流式分选仪以获得高纯度、高活性的分选产物是众多流式分选从业者关注的问题。该文以流式分选仪FACSAria Fusion为例,首创性地将工程师调试界面与用户调试界面相结合调整系统默认最低样品进样压力,并配合85μm喷嘴,按照用户常规操作流程,在流速1.0的情况下对小鼠原代初始T细胞进行纯化,并对产物的质量进行检测。结果证明阐述的调试方法可以成功地获得高纯度初始T细胞,并且诱导分化成的调节T细胞产生特异转录因子Foxp3的能力与未分选细胞相当。

流式细胞仪样品预处理系统的设计与实现

根据流式细胞仪对样品“均一化”的需求,研制了一套基于微流控细胞分选技术的流式细胞仪样品预处理系统,装置可以实现对粒径小于100µm细胞或微粒的驱动和分选.系统主要包含微流控分选芯片和样品驱动模块两部分,通过聚焦不同位置,实现了对不同粒径细胞/颗粒的有效分离.系统无需对细胞进行标记处理,经分选的细胞便于后续流式细胞仪检测.经验证,系统能够有效去除牡蛎血淋巴细胞样品中的大粒子杂质,提高细胞样品的稳定性和均一性,增加流式细胞仪检测结果的准确性.

逆流式双螺旋叶片气液固多相旋流分离特性

针对海洋平台空间的局限性和天然气水合物开采特殊工况,设计了一种结构紧凑、分离效率较高、维护成本低的逆流式双螺旋叶片气液固多相旋流分离器,以期实现海上平台天然气、泥质粉砂和海水多相混流的高效分离。综合高含气、高流量、小粒径等因素耦合作用,建立气液固多相分离湍流数学模型,采用SIMPLE压力-速度耦合算法进行求解,揭示螺距、螺旋叶片头数和螺旋圈数等叶片结构参数对气液固多相旋流分离性能的影响规律;并依据气液固多相旋流分离双螺旋叶片的单因素优化结果,量化分析入口流速、含气体积分数、泥质粉砂粒径等生产参数对气液固多相旋流分离性能的影响程度。研究结果表明:当螺旋叶片的螺距为70 mm、螺旋头数为2且螺旋圈数为3时,逆流式双螺旋叶片气液固多相旋流分离性能最佳;增大入口流速可有效提高分离效率,入口流速达到3.0 m/s时,气、固两相分离效率分别提高至98.6%和83.2%;而含气体积分数由30%增至45%时,气相分离效率由99.4%降至96.5%,且气相出口含气体积分数由81.1%增至91.9%;泥质粉砂的粒径尺寸会影响分离效率,粒径尺寸为70 um时,分离效率可达93.4%。所得结论可为适用于天然气水合物开采的气液固多相分离器的设计和优化提供参考。

流式细胞仪对甘蓝花粉倍性的测定

利用流式细胞仪测定甘蓝(Brassica oleracea var.capitata)花粉的倍性,以甘蓝GL21028的花粉为材料,以叶片为对照,比较花粉2种处理方式、3种不同细胞裂解液、2种核酸染料的效果差异。通过B缓冲液处理后获取的花粉细胞可以直接染色,为最简便处理方式;采用“Aru”buffer和Y 2种裂解液,染色剂DAPI,处理甘蓝叶片和花粉,通过流式细胞仪检测,样本细胞DNA成峰集中,细胞碎片很少;配制的Y裂解液能够适用甘蓝材料流式细胞仪的观察。甘蓝花粉通过B缓冲液处理后,可以直接作为流式细胞仪倍性鉴定的材料,不再需要其他处理,配制的Y裂解液可以得到较好的试验结果。

21色流式检测人非小细胞肺癌组织中免疫细胞亚群方案的建立

背景与目的肺癌组织的免疫微环境已成为关注的重点,随着多色流式的兴起,流式检测肺癌免疫微环境成为重要的手段,但多为检测细胞亚群占比或主要细胞亚群功能,无法同时对两者进行检测。因此本研究建立了一种可靠的21色流式方案,以检测人非小细胞肺癌(non-small cell lung cancer,NSCLC)肿瘤组织中免疫细胞各亚群。方法选用细胞膜表面抗体细胞分化簇(cluster of differentiation,CD)45、CD3、CD19、CD4、CD8、程序性死亡受体1(programmed cell death 1,PD-1)、CD39、CD103、CD25、CD127、趋化因子受体8(chemokine receptor8,CCR8)、CD56、CD11c、人类白细胞抗原(human leukocyte antigen,HLA)-DR、CD38、CD27、CD69、CD62L、CD45RA、CCR7和核酸染料L/D制定方案。首先对各抗体进行抗体滴定实验、电压优化、减一色染色和单色染色实验,确定各实验条件及检测方案后,采用6例健康成年志愿者外周血单个核细胞(peripheral blood mononuclear cells,PBMCs)标本验证方案的可行性;检测分析6例NSCLC患者的肿瘤组织样本。结果采用建立的21色流式方案检测了6例NSCLC患者的肿瘤组织样本,可分析出肺癌组织中各细胞亚群的占比及主要细胞群的免疫表型和分化情况。结论成功建立的21色流式方案适用于PBMCs和NSCLC组织样本检测,为监测肺癌中免疫微环境状态提供了一种有效的新思路。

稳流器结构对导流式消防水炮流动特性的影响

为了探究一种新的最佳星形稳流器结构形式,选取六肋式星形稳流器,设计了5种不同长度且交叉排列的星形稳流器.基于CFD对安装有5种不同结构形式的星形稳流器的导流式消防水炮内流体的流动特性展开了数值模拟研究,分析了不同稳流器布置形式对导流式消防水炮内流体速度分布均匀性、轴线速度以及湍动能的影响,并对不同布置形式下的压力降进行了分析.数值研究结果表明,稳流器可有效改善消防水炮内轴线速度分布并降低消防水炮的进出口湍动能差,分段叉排布置的稳流器可显著提升稳流效果.其中,数量为2、长度为40 mm且交叉布置的稳流器组合最有利于提升消防水炮的综合性能.同体积条件下,通过缩短单个稳流器长度,增加稳流器叉排数量的分段错位布置提升消防水炮的性能作用有限.过多数量的叉排布置会造成逆流以及较大的压力损失.研究结果对星形稳流器在消防水炮内的优化设计具有一定借鉴作用.