基于元胞自动机技术的农村中长期负荷预测方法

针对农村用电负荷分布不均、多样性强,难以准确预测的问题,在考虑农村发展规划、经济、人口等影响负荷变化因素的基础上,提出了一种基于元胞自动机技术的农村中长期负荷预测方法。根据农村用电用途和特点,对农村负荷进行分类;按照台区供电范围内地块利用性质以及地块上负荷分布特点,定义了农村地块功能,利用最小二乘法得到不同功能地块的历史负荷密度曲线;在此基础上,结合农村发展规划、经济及自然条件等引起农村负荷密度和地块功能变化的影响因素,利用历史数据训练门控循环单元负荷密度模型,并利用元胞自动机技术预测地块变化信息;根据地块变化信息和历史负荷密度曲线,利用门控循环单元网络模型预测负荷密度,进而得到农村中长期负荷的预测结果;以某农村为例,验证了所提策略的可行性和有效性。

分散式乡村空间格局的规划模式建构与实践探索

文章对散点布局形态下的乡村空间规划模式进行分析,参考人们日常行为的舒适尺度,针对乡村地形复杂的特性,构建了集聚细胞单元的"九宫格"规划模式。同时,以浙江省A村庄规划编制实践为例,结合具体人群需求,利用"九宫格"规划模式来解决乡村功能布局松散、空间尺度模糊、网络结构薄弱、服务效率低下及基础设施利用率低等问题。

基于蝙蝠算法的配电网故障区间定位

蝙蝠算法是受自然界中的微蝙蝠回声定位行为启发而演变出的一种新颖的智能优化算法。在分析基本算法的仿生原理和配电网结构特点的基础上,提出将蝙蝠算法应用到解决配电网故障定位的问题上。利用元胞自动机原理,按照定义的邻居规则在元胞周围产生可能的解,进一步提高该算法的局部寻优能力。通过建立合适的仿真模型,模拟简单配电网和复杂配电网发生单点和多点故障,从上传的故障信息无畸变和畸变两方面分别验证该算法进行定位的可行性。最后将蝙蝠算法与其他算法比较,表明其具有较好的收敛性。

大尺度和精细化城市扩展CA的理论与方法探讨

城市模型研究存在两个必然趋势:研究单元由粗糙单元向精细单元转变,研究范围由单个城市向城市群、整个国家乃至全球转变,但在大地理区域上建立精细化的城市模拟模型,兼顾大地理尺度和基本空间单元仍存在较大的难题,它对当前地理模拟的计算能力、数据质量和理论方法等都提出了新的要求。在此背景下,该文从理论、方法和应用研究上总结近年来城市扩展CA领域取得的重要进展和呈现的新特征,并提出构建大尺度和精细化城市模型的关键技术及亟待解决的主要问题,以满足未来城市模型在大数据量和高精度方面的要求。研究得出以下结论:1)耦合CA模型与城市空间相互作用模型,可弥补城市扩展CA在表达城市网络空间联系与交互作用上的不足;2)丰富的带有地理位置信息的地理时空大数据,为开展大尺度和精细化城市扩展模拟研究创造前所未有的机遇;3)设计高性能地理元胞并行技术,可为大尺度和精细化城市CA计算提供高效运算工具;4)有必要探究地理时空数据和地理模拟过程的可靠性,实现对现实世界更为准确的模拟与预测。

滇池流域不透水表面动态模拟及其非点源污染风险评价

利用混合模型综合模拟不透水表面的时空演化规律及其水环境效应是定量探索湖滨型城市可持续发展模式的有效途径。以滇池流域为研究区域,借助遥感与GIS技术探索2000—2016年城市化过程中不透水表面的时空演变特征及其扩张规律,并采用分区元胞自动机模型对2021年和2031年不透水表面的分布进行模拟与预测。进而在子流域和水文响应单元的尺度上计算2000—2031年不透水表面的覆盖率(ISC),对滇池流域历史和未来的水环境城市非点源污染风险进行评价。结果表明:(1)滇池流域不透水表面的扩张具有以滇池湖体为中心向外辐射的显著特征,不透水表面面积增加了286.28 km 2,增长速率为17.9 km 2/年。2006—2009年增长最快为38.8 km 2/年,其覆盖率从2000年的10.16%增加到2016年的20.64%;(2)相比较不分区元胞自动机模型,分区元胞自动机模型在模拟用地变化时的精度有显著提升(Kappa系数提高超过16%,总体精度提高超过26%),可以借以模拟未来不透水表面的扩张情景;(3)子流域和水文响应单元两种尺度下的不透水表面覆盖率都逐年升高,城市非点源污染风险也逐年增大,若不加以重视,风险将会进一步增加。研究结果可为调整土地利用结构、协调城镇建设与水环境保护提供科学依据。

利用元胞自动机探讨商业性CPUE与资源量之间的关系

构造1个集鱼类资源增长、渔船捕捞及鱼群分布与渔船作业间相互作用的元胞自动机模型,以探讨鱼群探捕与渔船作业可能对商业性CPUE与资源量之间关系的影响。文中分别模拟了(1)鱼群集中或随机分布,渔船随机分布;(2)鱼群由随机逐渐集中,渔船通过捕捞数据也逐渐集中分布,同时规定每艘船的最大捕捞量;(3)鱼群由分散到集中再到分散,而渔船集中在鱼群分布概率最大区;(4)渔船从随机分布到逐渐集中分布,鱼群集中分布不变等4种渔业上客观存在的情形。在渔船随机分布的情形下,不管鱼群如何分布,商业性CPUE与资源量均呈线性关系;在鱼群分布逐渐集中、渔船由于渔民经验积累也随之逐渐集中的情形下,商业性CPUE与资源量能表现出高稳性和高贫化性的特点。由于鱼群的集散或渔船进入渔区的时间长短不一,会造成商业性CPUE与资源量负相关的现象。上述模拟情况说明,在渔业资源评估中需要关注模型应用的前提条件以及模型的完善。文中还探讨了元胞自动机在渔业资源评估中应用的可行性。

原发性高血压患者外周血T细胞集落及T细胞亚群的观察

本文观察了51例原发性高血压患者外周血TL-CFu和T细胞亚群的变化。结果表明,患者外周血TL-CFu减少,OKT_3^+细胞及T_4/T_3比值降低,OKT_3^+细胞增多。提示原发性高血压患者在祖细胞水平上T细胞功能受抑,增殖和分化能力下降,免疫调控紊乱,发生细胞免疫抑制反应;同时作了分期和年龄组的结果分析。

基于单中心的早期CRRT治疗在严重腹腔感染中的前瞻对照研究

目的探讨早期连续性血液滤过(CRRT)治疗对严重腹腔感染患者炎性因子及细胞免疫水平的影响及其临床价值。方法将124例严重腹腔感染的患者采用数字表法随机分为常规治疗组及CRRT治疗组,常规治疗组患者给予常规集束化治疗措施;CRRT治疗组在常规集束化治疗基础上加用连续性静脉-静脉血液滤过(CVVH)治疗模式。检测降钙素原(PCT)、白细胞介素-6(IL-6)、白细胞介素-10(IL-10)、肿瘤坏死因子-α(TNF-α)水平及血T淋巴细胞亚群比例;记录两组患者治疗前、治疗7天时的急性生理与慢性健康评分(APACHEⅡ)、序贯器官衰竭(SOFA)评分、ICU住院天数(天)及28天病死率。结果两组患者治疗前血清PCT、IL-6、IL-10、TNF-α、CD3+及CD4+细胞组间比较差异均无统计学意义;而随着治疗时间延长,两组患者PCT、IL-6、IL-10、TNF-α均呈逐渐下降趋势;CD3+、CD4+比例呈逐渐升高趋势,且CRRT组与常规治疗组间比较,差异有统计意义(P<0.05)。CRRT治疗组患者治疗7天时SOFA评分、APACHEⅡ评分及ICU住院天数明显低于常规治疗组(P均<0.05),两组患者28天病死率差异无统计学意义(P>0.05)。结论严重腹腔感染在早期行CRRT治疗与常规治疗比较,可清除患者体内过高的炎性介质,恢复细胞免疫稳态,为综合治疗提供了时机和条件。

基于元胞自动机的森林水源涵养量模型新方法——概念与理论框架

模型方法是定量评价森林水源涵养的重要途径。根据元胞自动机的基本理论,结合森林水源涵养效应的多尺度特征,提出了一个新的基于元胞自动机的森林水源涵养量计算模型。该模型将森林"水文响应单元"网格化作为元胞空间的基本单元,邻域定义为摩尔(Moore)型,元胞"水库"水量状态变化范围定义在一个连续的实数空间上。将元胞单元对不同降雨事件的响应分为不产生径流和产生径流两种情况,通过对蒸散发、邻域元胞间水量传输、深层渗漏等制定转换规则,模拟森林在不同尺度上的水源涵养动态特征。这种新模型方法将为森林水源涵养由小尺度(水文响应单元)向流域、景观尺度上推提供有效的定量研究途径,从而进一步推动森林水源涵养功能研究的深入。

基于动态差分元胞多目标遗传算法的混合作业车间布局改善与优化

针对一类离散作业、流水作业和特殊作业等多种作业单元共存的混合制造模式,提出了作业车间布局改善问题。以物料搬运费用最小、单元移动费用最小、作业单元包络矩形面积最小及非物流关系最大为目标,明确布局约束条件,构建车间布局多目标优化模型。在差分元胞多目标遗传算法的基础上,设计并引入动态变异策略以改善算法的全局搜索能力,提出用于解决布局模型的动态差分元胞多目标遗传算法,通过实例计算与结果分析验证了模型及算法的有效性。

知识型企业生命体健康演化仿真

为探索影响知识型企业生命体健康演化的因素,采用元胞自动机建模理论研究了核心智能单元、支持智能单元与动态竞争环境相互作用对知识型企业生命体健康演化的影响.仿真结果表明:核心智能单元的已有业务能力集、动态能力与外部环境变化的匹配程度高,且支持智能单元的健康保持能力与自修复能力强时,使知识型企业生命体维持在健康状态;但当核心智能单元及支持智能单元相关能力与动态环境匹配程度较低或一高一低时,将导致知识型企业生命体处于不健康状态;知识型生命体健康的演化结果对其初始健康状态敏感.

都江堰灾后社区重建模式探索

基于对都江堰市灾民重建意愿的调查,提出了都江堰灾后社区重建模式——细胞再生模式。它包含细胞单元、基本社区、复合社区三种基本建设单元,强调社区结构和形态的重构,为灾后集中安置的社区建设提供了一种合理的、灵活的空间建设策略。

周期性多孔材料等效剪切模量与尺寸效应研究

提出了以圆筒扭转力学模型为基础,预测周期性多孔材料等效剪切模量及其研究尺寸效应的一种简单有效计算方法.以方形孔和圆形孔两种典型多孔材料为例进行了数值计算求解;同时,建立了几何参数随体胞尺寸缩放因子n的解析关系,证明了两种构型的周期性多孔材料的等效剪切模量均随尺寸缩放因子n的增大而减小.当n→∞时,即体胞尺寸相对整体结构无限小时,多孔材料的等效剪切模量趋近收敛于一个恒定值;当体胞的材料体分比增大时,多孔材料等效剪切模量也随之增大.此外,依据周期性多孔材料的结构对称特性,使用体胞子结构有限元计算模型进行等效剪切模量及其尺寸效应的预测,极大地提高了计算效率.

基于GPU的坡面细沟发育过程可视化模拟

为了快速表现降雨条件下坡面水蚀微地貌的动态发育过程,构建了基于元胞自动机的坡面水蚀模型,提出了基于GPU的可视化模拟算法。模型包括降雨、入渗、产流、侵蚀、沉积和输沙等过程,通过对元胞应用简单的水沙交换规则来实现产流产沙的同步演化。利用Perlin噪声来模拟微地貌和降雨等侵蚀因子的空间分异性与随机性,增强了坡面细沟发育的真实性。结果表明,该模型能够有效表现坡面细沟发育过程的分形特征,借助GPU可以大大提高坡面水蚀可视化模拟的实时性。

CRH3型动车组牵引传动系统可靠性分析

为分析CRH3型动车组(EMU)牵引传动系统可靠性,基于其结构及运行特点,结合图论,从建立系统网络图可靠性模型入手,将系统可用度计算转化为系统网络图模型的连通概率计算。在系统各部件可维修的前提下,考虑部件停工相关性,结合京津城际高速铁路某CRH3型动车组历史运行数据,用蒙特卡罗模拟-元胞自动机(MCS-CA)算法,通过Matlab编程,计算分析系统在正常工作状态和降级(降容)运行状态下的可靠性,并绘制相应的可靠度、可用度随时间变化曲线。结果表明,动车组牵引传动系统受电弓高压进线单元故障率最高,其次是变流单元。

蜂窝网联合协作MIMO上行容量研究

研究了蜂窝无线通信系统中联合协作传输的性能以及用户协作与基站协作之间的关系。在时分的线性部署蜂窝无线系统中,通过研究MIMO信道条件下基站、用户联合协作方式的单个小区可达上行各态历经速率,给出了MIMO信道中多基站联合解码与终端OAF协作联合模式下的可达速率的计算方法,并通过仿真对MIMO信道下联合协作方式性能进行验证。通过仿真MIMO平坦衰落信道条件下系统参数变化的系统性能,分析得出MIMO信道下多基站联合解码(宏分集)与终端协作性能的线性叠加关系,而临近小区强干扰将会严重削弱终端与基站联合协作时终端协作的作用。

改进的硅各向异性腐蚀GPU并行模拟

硅各向异性腐蚀过程复杂,采用元胞自动机模拟硅各向异性腐蚀非常耗时。为了加速腐蚀模拟过程,研究了基于图形处理器(GPU)进行硅的各向异性腐蚀模拟。针对串行算法直接并行化方法存在加速效率低等问题,提出了一个改进的并行模拟方法。该方法增加了并行部分的负载,减少了内存管理的开销,从而提高了加速性能。实验证明该方法能够获得较理想的加速比。

微元胞缺失下三星型微结构面内动态性能分析

由于制造精度和生产工艺等原因,微结构材料内部往往会出现胞元缺失,从而对其整体性能产生影响。以三星型微结构为研究对象,首先,采用准静态压缩试验对模型可靠性进行了验证;其次,通过有限元软件Hyperworks和显示动力有限元软件LS-DYNA对其进行联合仿真分析,得到不同冲击速度和不同微元胞缺失数目下该三星型微结构的变形模式、应力-应变曲线、吸能曲线和平台应力对比曲线。结果表明:当冲击速度处于一定范围(20~80 m/s)时,微元胞缺失数目越多,三星型微结构的负泊松比效应(negative Poisson’s ratio,NPR)越弱,从而平台应力显著降低,吸能特性减弱;而在微元胞缺失数目相同的条件下,冲击速度越高,平台应力越大,吸能量越多。该研究为其在车辆吸能件中的应用提供数据支持。

一种用于复杂地理环境的无线智能中继组网技术

分析了现有230 M无线专网及GPRS公网无线信道通信特点,针对重庆市复杂地形条件下普遍存在的通信盲区问题,提出一种基于230 M无线专网的无线智能中继组网技术。该技术采用了230 M无线专网单工微蜂窝组网设计,提出了终端多级中继选择的判据和路由优化算法,在实际应用中融合了高速率调制解调器、时序优化等技术。在地理环境比较复杂的重庆北部地区的应用,取得了验证数据和实际运行效果。

连续肾脏替代治疗对ICU脓毒症患者胃肠功能及细胞免疫功能的影响

目的分析连续肾脏替代治疗对重症加强护理病房(ICU)脓毒症患者胃肠功能及细胞免疫功能的影响。方法70例ICU脓毒症患者,按不同治疗方式分为观察组和对照组,各35例。对照组接受常规治疗,观察组在对照组基础上联合连续肾脏替代治疗。比较两组的免疫功能指标、胃肠功能指标、炎症指标及临床疗效。结果治疗前,两组CD3^+、CD4^+和CD4^+/CD8^+比较差异均无统计学意义(P>0.05);治疗后,两组CD3^+、CD4^+和CD4^+/CD8^+均较治疗前明显升高,且观察组CD3^+、CD4^+和CD4^+/CD8^+分别为(54.06±5.06)%、(38.71±4.06)%、(1.81±0.53),均高于对照组的(50.29±4.73)%、(35.26±3.41)%、(1.52±0.56),差异均有统计学意义(P<0.05)。治疗前,两组胃动素(MOT)、胃泌素(GAS)、胃残留量(GRV)水平比较差异无统计学意义(P>0.05);治疗后,两组MOT较治疗前明显升高,GAS和GRV较治疗前明显降低,差异均有统计学意义(P<0.05);治疗后,观察组MOT(392.46±18.57)pg/ml高于对照组的(309.26±18.11)pg/ml,GAS(65.29±8.33)pg/ml和GRV(85.29±4.16)ml低于对照组的(91.28±9.06)pg/ml、(112.06±7.25)ml,差异均有统计学意义(P<0.05)。治疗前,两组血清C反应蛋白(CRP)、白介素-6(IL-6)、肿瘤坏死因子-α(TNF-α)比较差异均无统计学意义(P>0.05);治疗后,两组CRP、IL-6、TNF-α均较治疗前明显降低,且观察组CRP、IL-6、TNF-α分别为(6.82±1.45)mg/L、(10.29±3.57)ng/L、(8.93±1.48)μg/ml,均低于对照组的(8.84±1.47)mg/L、(15.26±3.41)ng/L、(11.27±1.56)μg/ml,差异均有统计学意义(P<0.05)。观察组总有效率97.14%高于对照组的82.86%,差异具有统计学意义(P<0.05)。结论ICU脓毒症患者实施连续肾脏替代治疗可改善患者胃肠功能,提高免疫功能,消除炎症反应,值得临床应用。