摘要：预处理是构建近红外光谱检测模型的重要环节,影响着近红外光谱检测的精度。目前已有的预处理方法种类众多,不同方法用于解决不同类型的噪声和无关信息,从而提高信噪比,如何优化样品的光谱数据和预处理组合的选择对模型结果至关重要。为此,提出一种用于近红外光谱模型校准的预处理组合优化策略,包括挑选常用的八种预处理方法建立预处理方法库,利用偏最小二乘方法(PLS)建立定量模型,以建模交叉验证均方根误差(RMSECV)为迭代标准,从库中简单高效地选出提高模型优良校准能力的预处理组合。基于该策略的结构设计,选用优化领域中的贪婪算法作为寻优手段,通过对每一步的预处理方法进行寻优完成全局优化,简洁高效地完成光谱数据预处理组合的选择。提出的策略在小麦、猪肉等公开数据集上进行了测试,与同类的堆叠策略(Stacked)和多块数据顺序正交融合策略(SPORT)进行比较。结果显示,在小麦数据集上,提出的策略较Stacked和SPORT策略的校正均方根误差(RMSEC)分别降低了12%,6%,预测均方根误差(RMSEP)分别降低了32%,17%;在猪肉数据集上,提出的策略较Stacked和SPORT策略的RMSEC分别降低了49%,48%,RMSEP分别降低了46%、41%,显示出了较好的校准性能。最后,分析了该策略所选出的预处理方法在模型校准中各自的贡献度,讨论了该策略在模型可解释性、防止过拟合方面的潜力。该策略为近红外光谱的预处理方法选择提供了一种新的思路。

摘要：近年来存储行业经历了巨大的变革,以固态硬盘(solid state drive, SSD)为代表的半导体存储设备迅猛发展,在性能上显著超越了通过磁头移动寻址的机械硬盘(hard disk drive, HDD).目前支持SSD的2种协议主要包括非易失性内存主机控制器接口规范(nonvolatile memory express, NVMe)协议与串行SCSI(serial attached small computer system interface, SAS)协议,即SAS. NVMe是专为SSD设计的高性能存储协议,能够很大限度地发挥SSD的性能;而SAS协议则充分考虑数据中心的需求,在提供高可靠性与高可扩展性的同时,兼顾了系统性能与成本的平衡.相对于日益增速的存储介质,针对慢速存储设备所设计的软件栈在一次I/O过程中所耗费的时间开销愈发显著.针对该问题学界及工业界都相继提出了众多解决方案,例如Intel提出的高性能存储开发包(storage performance development kit, SPDK)通过将设备驱动实现在用户空间,并采用轮询感知I/O完成等方式大幅度缩短了NVMe SSD对应用程序的响应时间,极大地提升了整个系统的整体性能.然而之前的研究工作针对SAS SSD存储软件栈的优化非常有限,为此在用户空间实现了针对SAS SSD的软件栈优化.实验结果表明,该优化能够有效缩短存储设备对应用程序的响应时间,提高应用对存储设备的访存效率.此外,为了准确评估I/O栈中存储设备的时间开销,硬件性能测试工具HwPerfIO被提出,能够消除大部分软件开销的影响以测得更加准确的存储设备性能.

摘要：光照环境变化、印刷材质差异、相机彩色滤光片曲线或色彩响应偏差容易影响相机检测印刷色度测量值,而高光谱成像仪可获取物体的自身反射率曲线并配合色度算法有效提升色度测量的准确性,并可得到各种光照环境条件下的色度值。基于印刷品色差检测需求,提出以印刷品三原色混合反射率为基础建立成像色度测量系统各指标的三刺激值影响分析模型,重要指标有信噪比、光谱分辨率、谱线弯曲、色畸变等。为降低非均匀性、噪声及辐射标准传递影响,摒弃传统成像光谱仪相对辐射定标、绝对辐射定标而采用均匀间隔分布的标准漫反射板来直接建立物体反射率和仪器探测器像元响应的物理关系。基于Offner型分光组件研制了推扫式宽幅色度成像装置(PBCID),具有低谱线弯曲和色畸变的分光组件减免了校正处理,并由分析模型和CIEDE2000色差公式得到该装置各指标引起的色差均小于0.3。对比PBCID和参照仪器CM-700d测量24色标准色卡的颜色结果,光谱精度和色度精度能够达到分辨精细印刷品色差的要求。反射率定标后狭缝视场内光谱辐射响应均匀,色度测量均匀性良好,最大色差为1.02。不同光源照明时PBCID测得各色块的平均色差为1.56,表明使用研制的PBCID测量颜色时不受光源的影响。本文提出的色度测量仪器指标影响分析模型和基于反射率板的定标流程为开发在线式宽幅成像色度仪器提供了设计依据和技术基础。

摘要：生物炭对增强滨海湿地固碳能力和减少温室气体排放具有重要意义.然而,生物炭的固碳潜力和对土壤有机碳(SOC)矿化的具体作用路径仍不明确.本研究通过生物炭稳定性实验阐明不同热解温度生物炭的固碳潜力,通过土壤矿化实验和路径模型等方法,探究不同生物炭添加量(0%、0.1%、1.5%和3%)对SOC矿化的影响效果和路径.结果表明,随着生物炭制备温度从300℃升高到600℃,化学氧化的碳损失量由46.82%下降到14.11%,微生物矿化量由3.5%降到0.2%,表明600℃生物炭的固碳潜力较佳.采用600℃生物炭进行土壤矿化实验,生物炭使SOC含量增加了1.83~3.94倍,累积矿化量降低了3.43%~19.1%,其中1.5%添加量生物炭的矿化速率最低.使用偏最小二乘路径模型(PLS-PM)量化并揭示了生物炭影响滨海湿地SOC矿化路径:生物炭释放的稳定碳含量高,不易被微生物利用,矿化速率低;生物炭增加大团聚体含量和稳定性,对SOC进行物理包裹,实现碳封存,抑制SOC矿化.研究表明增加生物炭碳稳定性和抑制SOC矿化可提高滨海湿地固碳能力.

摘要：水力机械作为电力、船舶、武器等行业广泛应用的通用机械,越来越向高速化的趋势发展,然而一旦发生空化,将严重制约其效率和安全稳定性。空化过程涉及多相流、湍流和质量传递等复杂的流体力学过程,目前,针对非定常工况下空化气泡演化特性的数值模拟研究相对较少。该文首先建立双层叶片离心式水泵及流道模型,采用Realizable k-ε湍流模型及Schnerr-Sauer空化模型,探究不同吸入段初始雷诺数(6×10^(6)~18×10^(6))及转速(400~600 r/min)作用下的空化历程,并针对其中空化初生阶段的起始、空化气泡逃逸阶段的起始及空化区域分布进行定性与定量分析。结果表明:水泵腔体内空化的发生需要满足流场内高速与低压共存的条件。双层叶片转速或吸入段初始雷诺数的增加,均会造成空化气泡初生阶段开始的时间提前,而影响空泡逃逸开始时刻的主要因素是吸入段的初始雷诺数。保持吸入段初始雷诺数不变,伴随叶片转速的增加,空化区域将不断扩大;而保持叶片转速不变,伴随吸入段初始雷诺数的升高,空化区域将逐渐减少,呈现向吸入段位置收缩的效果。该文研究结果可为理解流体机械内部的汽-液两相流瞬时转化,优化水泵叶片结构、减少水泵汽蚀提供一定的技术参考。

摘要：含风电接入的互联电力系统面临精确建模难、运行方式复杂多变及风电出力波动大等难题,导致传统双馈风机附加阻尼控制器的区间振荡阻尼性能不稳定。为此,该文提出一种基于数据驱动鲁棒控制的附加阻尼控制方法,利用双馈风机无功调制能力提升系统区间振荡阻尼效果。首先依托动态线性化技术,建立以伪梯度矩阵为参数的数据驱动模型,并提出适应系统运行方式变化的参数在线更新方法,提高数据驱动模型的准确度;然后设计数据驱动离散二阶滑模面,生成控制律来抑制区间低频振荡,同时降低风速变化等扰动对控制器阻尼性能的不利影响;最后理论分析闭环系统的稳定性。仿真结果表明,在各种运行工况变化和扰动下,所提阻尼控制方法能有效抑制系统的区间低频振荡,大幅提升控制系统的适应性和鲁棒性。

摘要：在采用人工回灌方法建设地下水库储存地下水的过程中,回灌水中三价铝[Al(Ⅲ)]和细菌共同作用下引发的化学-生物复合堵塞问题突出且复杂,然而目前对其研究较少。本研究通过渗流试验模拟人工回灌过程,探究了细菌与0.05,0.20,0.60 mg/L Al(Ⅲ)共存条件下含水层的复合堵塞机制。研究结果表明,回灌水中Al(Ⅲ)可以改变石英砂的表面形态,促使含铝化合物生成化学沉淀。Si—O—Al键的生成证明Al(Ⅲ)的加入可以引起含水层化学堵塞。回灌水中不同浓度Al(Ⅲ)对堵塞的影响机制不同。0.05,0.20 mg/L较低浓度Al(Ⅲ)对细菌活性有抑制作用,减少细菌团聚,整体上降低了对生物堵塞贡献大的菌属占比,缓解了生物堵塞。0.60 mg/L高浓度Al(Ⅲ)会刺激细菌产生胞外聚合物,将大部分分散的细菌桥联,加剧生物堵塞。石英砂表面含铝化合物片状沉积物与细菌形态明显,可见含水层发生了化学-生物复合堵塞。本研究通过深入探讨Al(Ⅲ)和细菌与堵塞效应之间的关系,可以为优化回灌过程的设计和管理提供理论基础,进而保障地下水可持续利用。

摘要：为研究陡坡地段桥梁桩基穿越溶洞时的水平承载特性,以广那高速公路工程为依托,考虑陡坡和溶洞的影响,开展了横轴向受荷桩基的离心模型试验。在地基坡度、溶洞尺寸及位置一定的情况下,设置桩基的长径比分别为6.5、9.0、11.5和14.0,在桩顶逐级施加水平荷载,分析了长径比变化对桩基水平极限承载力、桩身弯矩以及桩侧土抗力的影响,给出了弯矩最大值和土抗力最大值的位置范围和分布规律。结果表明:陡坡段桩基穿越溶洞的情况下,长径比小于14.0时,桩基的水平极限承载力随长径比增大逐渐增大,桩身弯矩沿桩基埋深先增大后减小至0,最大值出现在距桩顶3.5~4.5倍桩径范围内。长径比从6.5增大至14.0时,弯矩最大值逐渐增大,桩侧土抗力沿桩基埋深先增大后减小至0,土抗力最大值出现在距桩顶2.5~4.5倍桩径范围内。随长径比增大,桩侧土抗力最大值逐渐减小,土抗力最大值的位置逐渐下移。长径比小于等于11.5时,桩基表现为刚性桩的承载特性;长径比大于11.5时,表现为弹性桩的承载特性;不同长径比条件下桩前土抗力均小于桩后土抗力。研究结果可为陡坡岩溶区桩基水平承载力计算提供参考。

摘要：大倾角极近距离煤层群开采过程中,巷道受多重采动影响,支护维护困难。针对此类问题,以代池坝煤矿大倾角极近距离煤层群重复采动巷道31233运输巷为工程背景,主要采用数值模拟和现场试验研究方法,研究了巷道围岩应力环境演化特征及其作用下巷道围岩破坏规律,设计了有利于围岩塑性破坏分布收敛的非对称屋顶断面,提出了基于巷道围岩塑性区分布规律的非均匀锚杆(索)支护设计方法。研究结果表明:大倾角极近距离煤层群重复采动影响条件下,巷道周边双向主应力差值较大且方向偏转,导致巷道围岩周边破坏呈现非均匀、局部湮灭、最大破坏深度偏转等蝶形特征,巷道内错位置和断面形状决定了巷道破坏形态和范围,内错距直接影响了其围岩塑性区分布与扩展的程度,而坚硬岩层的存在造成塑性区局部湮灭。当巷道内错距离大于17 m时,巷道周边应力趋于稳定,其围岩塑性区大小与形态无明显变化,内错位置大于该距离时,对巷道的围岩稳定性最有利。巷道断面的单边跨度尺寸决定了其所在侧的塑性破坏深度,当巷道断面为非对称屋顶断面时,围岩塑性分布收敛程度显著。巷道断面设计时,巷道最长边应位于坚硬岩层侧且尽量避开最大破坏深度方向,以便充分利用坚硬岩层塑性区湮灭特性,避免巷道围岩塑性区蝶叶过度扩展。因此,可充分利用大倾角非对称屋顶形巷道断面的几何特征,基于巷道围岩塑性区分布规律与合理锚固层位分布特征,进行非均匀锚杆(索)支护设计,有效保障锚杆(索)支护力的发挥的同时,保障巷道围岩的整体稳定。同时,在31233运输巷进行了试验,布设了巷道顶板深部位移与锚索支护力监测站,监测期间顶板变形量在100 mm以内,锚索支护力发挥稳定,围岩整体控制效果较好。

摘要：以深度解卷网络为核心的全色锐化方法虽兼具可解释理论框架和自学习能力,然而往往采用简单网络各自逼近空间、光谱退化矩阵,缺乏协作的先验学习策略。为此,提出空间-光谱联合解卷网络,在迭代优化的理论指导下分别通过多尺度级联策略和点卷积操作实现自适应空间、光谱响应矩阵估计,并构建以注意力为基础的空间-光谱先验算子。在先验算子求解中,提出由多头光谱注意力和多头空间注意力组成的联合注意机制,分别在局部窗口中沿光谱和空间维度计算自注意力值,以捕获长程频谱依赖性,并建模全局空间交互作用。进一步构建了联合网络架构用于空间和光谱注意力间的精确信息融合。此外,设计了一种尺度感知协作模块,以捕获图像的多尺度局部特征。三个遥感数据集的实验结果证明了所提方案在数值和可视化结果层面均优于其他对比方法,其中在GF-2数据集上实现了0.798 dB的峰值信噪比增益。