SmartMicro Grid Energy System Management Based on Optimum Running Cost for Rural Communities in Rwanda

The governmental electric utility and the private sector are joining hands to meet the target of electrifying all households by 2024.However,the aforementioned goal is challenged by households that are scattered in remote areas.So far,Solar Home Systems(SHS)have mostly been applied to increase electricity access in rural areas.SHSs have continuous constraints to meet electricity demands and cannot run income-generating activities.The current research presents the feasibility study of electrifying Remera village with the smart microgrid as a case study.The renewable energy resources available in Remera are the key sources of electricity in that village.The generation capacity is estimated based on the load profile.The microgrid configurations are simulated with HOMER,and the genetic algorithm is used to analyze the optimum cost.By analyzing the impact of operation and maintenance costs,the results show that the absence of subsidies increases the levelized cost of electricity(COE)five times greater than the electricity price from the public utility.The microgrid made up of PV,diesel generator,and batteries proved to be the most viable solution and ensured continuous power supply to customers.By considering the subsidies,COE reaches 0.186$/kWh,a competitive price with electricity from public utilities in Rwanda.

Determination of the Series Resistance of a Series Vertical-Junction Silicon (N+/P/P+) Solar Cell under Polychromatic Illumination and Magnetic Field: Effect of Optimum Thickness

By solving the magneto-transport equation for excess minority charge carriers in the base of the series vertical-junction silicon cell, the phenomenological parameters of the cell can be determined from the boundary conditions. Photocurrent density and photovoltage are determined for each value of applied magnetic field and corresponding optimum thickness, to establish the current-voltage characteristic (Jph(Sf, Sb, z, B, Hop)-Vph(Sf, Sb, z, B, Hop) of the silicon cell under polychromatic illumination. This study will make it possible to reduce the material used (by reducing the optimum thickness), which will help to lower prices. It will also enable us to reduce betting effects (lower series resistance), thereby boosting solar cell efficiency.

Permeability evolution mechanism and the optimum permeability determination of uranium leaching from low-permeability sandstone treated with low-frequency vibration

Low-frequency vibrations can effectively improve natural sandstone permeability,and higher vibration frequency is associated with larger permeability.However,the optimum permeability and permeability evolution mechanism for uranium leaching and the relationship between permeability and the change of chemical reactive rate affecting uranium leaching have not been determined.To solve the above problems,in this study,identical homogeneous sandstone samples were selected to simulate lowpermeability sandstone;a permeability evolution model considering the combined action of vibration stress,pore water pressure,water flow impact force,and chemical erosion was established;and vibration leaching experiments were performed to test the model accuracy.Both the permeability and chemical reactions were found to simultaneously restrict U6þleaching,and the vibration treatment increased the permeability,causing the U6þleaching reaction to no longer be diffusion-constrained but to be primarily controlled by the reaction rate.Changes of the model calculation parameters were further analyzed to determine the permeability evolution mechanism under the influence of vibration and chemical erosion,to prove the correctness of the mechanism according to the experimental results,and to develop a new method for determining the optimum permeability in uranium leaching.The uranium leaching was found to primarily follow a process consisting of(1)a permeability control stage,(2)achieving the optimum permeability,(3)a chemical reactive rate control stage,and(4)a channel flow stage.The resolution of these problems is of great significance for facilitating the application and promotion of lowfrequency vibration in the CO_(2)+O_(2) leaching process.

Optimum Application Rate of Nitrogen in Summer Peanut in Southern Shandong Area

[Objectives]To study the effect of nitrogen(N)on the growth demand of summer peanuts under a certain level of phosphorus and potassium fertilizers,and to carry out experiments on nitrogen fertilizer control of summer peanuts.[Methods]Four treatments were set up in the experiment:no-nitrogen plot(N 0P_(4)K_(4)),optimized nitrogen plot(N_(7)P_(4)K_(4)),70%optimized nitrogen plot(N_(5)P_(4)K_(4)),130%optimized nitrogen plot(N 9P 4K 4),repeated 3 times,and arranged in random blocks.The area of the plot was 42 m^(2),ridges were set between the plots,and protective rows of more than 1 m were set around the experimental site.The types of fertilizers were urea,superphosphate,and imported potassium chloride,and the variety of peanuts was Linhua 5.Except for the level of fertilization,other agricultural operations were the same,and soil sampling tests,field records,and yield testing were carried out according to the requirements of the plan.[Results]On the basis of 60 kg/ha of phosphorus and potassium fertilizer application,the optimum economical fertilizer application rate and the highest application rate of pure nitrogen were about 115.20 and 131.25 kg/ha,respectively.[Conclusions]This study is expected to provide a certain basis for the high-quality and high-yield summer peanuts in southern Shandong area.

Optimum Design of Stair-Climbing Robots Using Taguchi Method

Environmental issues like pollution are major threats to human health.Many systems are developed to reduce pollution.In this paper,an optimal mobile robot design to reduce pollution in Green supply chain management system.Green supply chain management involves as similating environmentally and eco-nomically feasible solutions into the supply chain life-cycle.Smartness,advanced technologies,and advanced networks are becoming pillars of a sustainable supply chain management system.At the same time,there is much change happening in the logistics industry.They are moving towards a new logistics model.In the new model,robotic logistics has a vital role.The reasons for this change are the rapid growth of the e-commerce business and the shortage of workers.The advantages of using robotic logistics are reduction in human errors,faster delivery speed,better customer satisfaction,more safety for workers,and high workforce adaptability.A robot with rocker-bogie suspension is a six-wheeled mobile platform that has a distinctive potential to keep all wheels on the ground continuously.It has been designed to traverse rough and uneven terrain by distributing the load over its wheels equally.However,there is a limitation to achieving high-speed mobility against vertical barriers.In this research,an optimal design of product delivery wheeled robots for a sustainable supply chain system is proposed to ensure higher adaptability and maximum stability during climbing staircases.The design parameters of the proposed robot are optimized using Taguchi Method.The aim is to get a smooth trajectory of the robot’s center-of-mass.The proposed approach realizes a robot with much-improved stability which can climb over heights more than the size of the wheel(i.e.,3 times the radius of wheels).The results reveal that the modified rocker-bogie system not only increases the stair-climbing capability but also thwarts instability due to overturning of a wheel of the robot.

振动压路机的能量传递模型与作业参数优化研究

为提高振动压路机作业过程的压实质量,研究了振动压路机的能量传递模型与作业参数优化。首先基于U-K方程建立“碾轮-被压实材料”的系统振动动力学模型,结合能量守恒提出振动压路机能量传递模型;然后以振动频率和压实速度作为寻优工作参数,构建路面压实质量的优化模型;最后通过案例验证证明了所提方法的可行性与有效性。结果表明:工作频率与被压实材料的固有频率比值保持在√2~2范围内,可避免共振带来的影响;初始阶段低速碾压,材料性能稳定后提高碾压速度可保证高效压实,得出振动频率在21.8~27 Hz、压实速度在2.36~2.91 km/s范围内,可达到最优的压实效果。所提的能量传递模型、作业参数优化模型为保障振动压路机压实质量奠定了基础,为提高振动压路机压实质量和效率提供了参考。

改进蚁群算法的送餐机器人路径规划

蚁群算法拥有良好的全局性、自组织性、鲁棒性,但传统蚁群算法存在许多不足之处。为此,针对算法在路径规划问题中的缺陷,在传统蚁群算法的状态转移公式中,引入目标点距离因素和引导素,加快算法收敛性和改善局部最优缺陷。在带时间窗的车辆路径问题(vehicle routing problem with time windows,VRPTW)上,融合蚁群算法和遗传算法,并将顾客时间窗宽度以及机器人等待时间加入蚁群算法状态转移公式中,以及将蚁群算法的解作为遗传算法的初始种群,提高遗传算法的初始解质量,然后进行编码,设置违反时间窗约束和载重量的惩罚函数和适应度函数,在传统遗传算法的交叉、变异操作后加入了破坏-修复基因的操作来优化每一代新解的质量,在Solomon Benchmark算例上进行仿真,对比算法改进前后的最优解,验证算法可行性。最后在餐厅送餐问题中把带有障碍物的仿真环境路径规划问题和VRPTW问题结合,使用改进后的算法解决餐厅环境下送餐机器人对顾客服务配送问题。

专利数据辅助的新产品概念设计方案生成方法

在生成新产品概念设计方案的过程中,企业常缺乏辅助新产品功能描述、分解及创新的设计知识,且存在功能实现技术检索结果可用性不高、难以有效转化为概念设计方案技术特征的问题。为此,提出一种专利数据辅助的新产品概念设计方案生成方法。首先,使用文本相似度算法,检索国际专利分类表中与设计任务相关的分类号文本,辅助描述新产品的主功能。其次,引入C-K理论将下级分类号释义视为K空间中的元素,新产品子功能视为C空间中的元素,通过元素间转化辅助完成主功能分解。再次,结合专利技术成熟度分析和功能创新策略,确定新产品的功能创新方向,并依据共现分类号释义预测新产品的集成功能,辅助实现新产品的功能创新。接着,应用专利文献跨域特征分析模型,引入技术领域融合度的概念,量化专利技术的知识广度和流动性,辅助优选功能实现技术,并利用语义解析技术自动提取专利独立权利要求中的技术特征,辅助生成新产品概念设计方案。最后,将该方法应用于重型汽车底盘预装设备领域的新产品开发,证明了方法的有效性。

基于CGCS2000新框架的地物坐标更新策略研究与分析

本文针对未来CGCS2000框架更新后,由此衍生的全国各类实体坐标成果的更新策略和方法进行分析研究,为未来CGCS2000框架维持在GPS布点、数据处理方法及达到的精度方面提供思路和应对策略。采用地形及面积与我国大致相同,且可以公开下载的国外密集的CORS站数据,设计、处理形成了研究所需的不同时长的GPS观测数据集及厘米级、分米级CGCS2000坐标数据仿真集。分别讨论了天文大地网CGCS2000坐标从分米级至厘米级的提升,以及基于CORS的CGCS2000新框架衍生的实体坐标转换的实施方法和策略。对转换到新框架下影响坐标转换精度的因素:格网内插方法、控制点密度、搜索范围、格网间距等进行充分试验分析,确定了:①天文大地点CGCS2000精度从分米级到厘米级提升的最大控制点间距为2.2°,相应为230 km,即全国需要布363个点;但顾及地方框架的自身维护,各省(市)至少有4个站,则全国需在2178个天文大地点进行GPS观测。②要实现新的CGCS2000框架下实体坐标间隔10年的动态更新,若布设985个CORS站,在我国东部和中部控制点间距分别为482 km、西部地区为107 km时可达到5 cm的精度;而全国布置2170个CORS站,对应我国东部、中部、西部地区控制点密度分别为118、374、75 km时可达到3 cm的精度。因试验区为地理近似而非完全一致,本文所得结论和实际会有差异,仅为我国框架衍生的各类实体坐标成果更新机制提供参考和借鉴。

植物不同生长期成分含量变化研究

综述了植物不同生长期多酚、多糖、氨基酸和蛋白质、萜类和挥发性成分含量变化的研究现状,为药材质量评价、确定最佳采收期、合理施肥、果蔬质量控制、副产物的合理开发利用等提供理论依据。

滨海盐碱稻区水稻氮肥适宜用量及运筹模式研究

通过在辽河三角洲滨海盐碱稻区设置田间小区试验,探明了不同氮肥用量(0~420 kg/hm^(2))和运筹模式(基肥∶蘖肥∶穗肥分别为6∶3∶1与4∶3∶3,以下简称6∶3∶1模式与4∶3∶3模式)对水稻生长发育以及产量品质的影响。通过对水稻分蘖动态调查研究表明,两种氮肥运筹模式下水稻平均茎蘖数均与施氮量呈显著正相关(r^(2)≥0.90),同时,6∶3∶1模式下氮肥用量对水稻平均茎蘖数的影响程度高于4∶3∶3模式。通过分析不同施氮量与产量的相关关系,发现了两者符合线性加平台肥料效应模型,拟合得到6∶3∶1模式与4∶3∶3模式下的最佳施氮量(EONR)分别为216 kg/hm^(2)(210~235 kg/hm^(2))与316 kg/hm^(2)(300~332 kg/hm^(2)),6∶3∶1模式的EONR比4∶3∶3模式高46.3%。通过考查两种氮肥运筹模式下的氮素利用率指标,发现4∶3∶3模式下各处理氮素利用率(37.2%~40.8%)显著高于6∶3∶1模式(29.9%~34.2%)。通过分析稻米营养与食味品质,在兼顾产量的前提下,再次明确了6∶3∶1模式与4∶3∶3模式下适宜氮肥用量分别为300~332与210~235 kg/hm^(2)。综合考虑水稻产量、氮素利用率以及稻米品质3个指标,推荐辽河三角洲滨海盐碱稻区的适宜氮肥施用量为210~235 kg/hm^(2),最宜采用的氮肥运筹模式为4∶3∶3。研究结果可以为辽河三角洲盐碱稻区合理施肥与氮肥高效利用提供切实的技术指导,为该地区水稻产业绿色发展提供理论支撑。

腔内ECG定位技术联合体外测量法在PICC中的应用

目的:探讨腔内心电图(ECG)定位技术联合体外测量法在经外周静脉穿刺的中心静脉导管(PICC)中的应用。方法:选取2021年1月—2023年1月阜宁县人民医院收治的100例行上肢PICC置管的患者作为研究对象。根据抛币法将其随机分为观察组和对照组,各50例。两组均进行PICC,对照组PICC应用体外测量法,观察组PICC应用腔内ECG定位技术联合体外测量法。比较两组一次性置管情况、导管相关并发症、置管满意度。结果:观察组置管准确率为98.00%,高于对照组的86.00%,置管过深率低于对照组,差异有统计学意义(P<0.05)。两组并发症发生率比较,差异无统计学意义(P>0.05)。观察组总满意度为100%,高于对照组的92.00%,差异有统计学意义(P<0.05)。结论:腔内ECG定位技术联合体外测量法可提高一次置管准确率,提高患者满意率。

基于耦合辐射模型的太阳能集热器倾角优化研究

为了使太阳能集热器获得更多的太阳辐射量,须对集热器倾角进行优化。文章在建立倾斜面太阳辐射计算模型的基础上,分别优化直接辐射、散射辐射的计算过程。以太阳能集热器运行期间倾斜面接收最大辐射量为求解目标,借助MATLAB对集热器倾角进行优化分析,得到月度最佳倾角和年度最佳倾角。其中天津地区的太阳能集热器年度最佳倾角为36.3°,比当地纬度略小;月度最佳倾角为10~64°,表现为夏季小冬季大的特点。相较于水平放置,在年度最佳倾角和月度最佳倾角下,太阳能集热器接收的年太阳辐射量可分别增加12.4%,17.3%;相较当地纬度作为倾角时,以月度最佳倾角值逐月调整接收的太阳辐射量可增加5.0%。分别以广州、拉萨、济南和长春为例,计算得到上述地区的年、月最佳倾角。对不同地区进行对比分析发现,直接辐射占比较高的地区逐月改变最佳倾角可获得更高的能量增益。

ATIS与收费策略下多用户随机均衡的效率损失

考虑ATIS作用的交通网络,用户具有交通信息接受程度的异质性;进一步,考虑实施道路收费策略情形下,用户具有时间价值的异质性;基于这两类异质性,研究了ATIS下异质性交通网络的效率损失问题。用户对ATIS系统的响应程度,亦即ATIS信息遵从率,是影响ATIS系统运行效率的关键因素。因此,通过ATIS信息遵从率参数的引入,将用户分为不同类型。假设用户均按照随机方式进行择路,建立了基于时间准则与基于费用准则的多用户Logit-随机均衡变分不等式。当系统总出行成本包含收费时,建立了多用户双准则系统最优模型,界定了多用户Logit-随机均衡相对于多用户系统最优的效率损失,推导出效率损失上界;进一步分析了当路段阻抗函数为多项式情形时,引入了自由流出行时间参数,给出了双准则下效率损失上界的解析式,分析了效率损失上界与各参数之间的关系。研究结论表明,双准则下效率损失上界为ATIS信息遵从率的减函数;此外,效率损失上界与路段阻抗函数、用户时间价值及其对路网的熟悉程度、路网本身复杂程度等因素有关。最后,通过算例验证了结论的有效性。

基于疫苗接种的SEIHRVI传染病模型分析与最优控制

为研究疫苗接种对控制传染病的影响,建立了具有标准发生率的传染病模型。通过推导得出模型的基本再生数,给出地方病平衡点的存在条件。借助构造Lyapunov函数证明了平衡点的全局稳定性。应用Pontryagin最大值原理分析了最优控制问题,得出最优控制策略。结果表明:提高疫苗接种率和效力能有效控制疾病传播;注意自我保护,及时接种以及重视治疗一定程度上可减小疾病爆发的规模。

基于帕累托最优效率模型的轨道交通沿线公交线路运行效率评价

通过建立公交运行效率评价模型,确定轨道交通沿线待优化线路,为两网融合奠定理论基础。首先通过定性定量法筛选出与轨道交通关联度大且有研究意义公交线路,其次以公交线网自身合理性、两网之间协同关系等数据构建评价体系,最后采用帕累托最优交叉效率模型,求解沿线公交线路运行效率。以南昌市1号线为例,筛选出沿线25条公交线路并进行实证分析。结果表明:帕累托最优交叉效率模型的评分更容易被所有的决策单元(decision-making units,DUMs)接受;数据分析得出南昌公交线网自身合理性较好,但在两网协同关系方面,可优化线路走向、调整线路重复系数等加强其协同性。最后基于两者的帕累托交叉效率均值,将25条公交线路划分为4种案例,为公共交通系统的管理者和决策者提供了更实用和有价值的观点。

铁尾矿-钢纤维双掺混凝土制备及性能研究

铁尾矿长期堆积在尾矿库造成资源浪费和环境破坏,研究铁尾矿-钢纤维混凝土力学性能对开发利用铁尾矿具有重要意义。在混凝土中掺入铁尾矿和钢纤维,研究不同材料配比下混凝土的抗压强度变化。结果表明:铁尾矿掺量过低,生成的胶状聚合物较少,黏结作用较弱,铁尾矿掺量过高会导致混凝土含水量过高,均会降低混凝土抗压强度;钢纤维对混凝土抗压强度具有提升作用;氢氧化钠掺量与水胶比主要影响胶状聚合物的形成,分布均匀、充足的胶状聚合物可有效连接水泥基体和钢纤维,增强混凝土抗压强度;铁尾矿-钢纤维混凝土最优配比为铁尾矿掺量40%、45 mm长度钢纤维体积掺量2%、氢氧化钠掺量40%、水胶比0.2。

基于耦合谐振及新型空间全向耦合机构的无线电能传输系统

针对传统无线电能传输系统中发射机构和接收机构相对位置发生偏移时,传输功率和效率急剧下降的问题,提出了一种基于耦合谐振及新型空间全向耦合机构的无线电能传输系统。首先通过有限元仿真分析发射机构的磁场分布特性,设计了适应其磁场分布的接收机构;然后基于串串谐振补偿结构建立系统数学模型,分析系统传输特性;在此基础上提出了最优输出方式选择方法和传输特性优化方法。最后,通过试验验证了所提系统多自由度传输能量的可行性和有效性。试验结果表明,接收机构在多角度情况下的输出功率维持在35 W以上,传输效率稳定在60%~75%。

技术进步能有效促进粮食安全与农民增收双目标实现吗?——来自全国省级面板数据的经验证据

技术进步能显著提高粮食安全与农民增收双目标实现的有效性。论文基于2002—2022年全国31省的面板数据,通过耦合协调度模型、DEA-Malmquist指数模型及面板数据双向固定效应模型等进行实证分析。研究表明:技术进步能明显提高粮食安全与农民收入一致性水平,其中,技术变化对粮食安全与农民收入一致性水平的影响更为显著,该结论在经过一系列稳健性检验后依旧成立。在经济发展水平相对落后的西部地区以及地形更为崎岖的丘陵地区,技术进步对粮食安全与农民收入一致性水平的促进作用更强。此外,技术进步可以通过促进农业适度经营规模水平提升进而间接作用于粮食安全与农民增收双目标的实现。以此为基础,论文提出了相应的政策建议,以充分发挥技术进步对粮食安全与农民增收双目标实现的促进作用。

基于多端口网络理论的多负载WPT系统效率最大化研究

针对多负载无线电能传输系统效率的最大化问题,采用多端口网络理论分析并将系统效率最大化下的最优负载值问题转为求解广义特征值问题。首先,搭建单输入多输出多负载无线电能传输系统模型,结合端口网络理论和广义瑞利商深入研究系统最佳负载和最大效率之间的关系。在系统参数确定的前提下,通过对系统负载值进行设计,可以实现系统达到最高效率运行的状态,并应用对偶原理将理论成果推广至多负载电容式无线电能传输系统中;其次,采用遗传算法对多负载无线电能传输系统效率进行寻优,确定最佳负载值的正确性和可行性;最后,搭建了基于S-S拓扑的电感式无线电能传输系统实验平台,将单输入两输出、单输入三输出、单输入两不同、单输入三不同输出负载系统作为样本,仿真和实验数据对比验证了所提方法的正确性及最佳负载的可行性。