石河子大学学报

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化工·材料·食品

壳聚糖衍生Cu-N-C催化剂乙炔氢氯化反应性能研究

徐冬, 朱明远

2022, 40(5): 529-536. doi: 10.13880/j.cnki.65-1174/n.2022.22.046

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本文以壳聚糖为原材料制备了Cu-N-C新型催化剂,考察了Cu-N-C催化剂在乙炔氢氯化反应中的催化性能。Cu-N-C催化剂在180 ℃和90 h^-1的乙炔气体空速(GHSV)下显示出83%的乙炔转化率,Cu-N-C中吡咯氮相对含量的增加可提高催化剂的催化性能,高吡咯氮含量以及铜和氮掺杂的协同作用是催化性能提高的主要原因。Cu-N-C抑制了乙炔氢氯化反应过程中积碳,催化剂可稳定运行80小时。

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化工·材料·食品

Pd-C₂N催化丙烷脱氢反应的密度泛函理论研究

赵雅兰, 康丽华

2022, 40(5): 537-546. doi: 10.13880/j.cnki.65-1174/n.2022.22.047

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丙烷脱氢制丙烯技术由于选择性高,价格相对便宜,是丙烯生产的一种非常有前景的方法。在本研究中,设计出一种Pd-C₂N二维单原子催化剂。通过密度泛函理论研究Pd-C₂N上丙烷脱氢的反应,所有模拟计算使用B3LYP泛函,对Pd原子使用LAN2DZ赝势,对于C,H,N非金属原子使用6-31g^**基组。分析催化剂静电势,态密度及反应物在催化剂上的吸附作用及反应机理。计算研究表明,Pd-C₂N催化丙烷脱氢反应路径为先脱甲基上的氢原子,再脱亚甲基上的氢原子从而生成丙烯,能垒为25.09 kcal·mol^-1。丙烯在催化剂上将进一步进行脱氢反应,能垒为42.81 kcal·mol^-1。Pd-C₂N催化剂在丙烷脱氢反应中表现出优异的催化性能,为设计潜在的新型丙烷脱氢潜在的催化剂提供了理论依据。

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化工·材料·食品

季铵盐阳离子淀粉的合成及粘土防膨性能研究

翟怀建, 冉廷敏, 董景锋, 张俊波, 任洪达, 杨海怡, 赵威, 史玉琳

2022, 40(5): 547-554. doi: 10.13880/j.cnki.65-1174/n.2022.22.035

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油田注水开发过程中加入有机粘土稳定剂可以有效保护油藏储层,是实现原油稳产、增产的重要手段。本文开发了一种环保型阳离子淀粉防膨剂(CS),采用核磁共振氢谱(¹H NMR)、红外光谱(FTIR)、凝胶渗透色谱(GPC)和元素分析对CS进行了表征。室内粘土防膨实验表明,CS可以有效抑制粘土水化膨胀和分散运移,在加剂量为2.0 wt%时,其防膨效果可达79.9%,与环氧氯丙烷-二甲胺缩聚物的防膨性能接近。耐水洗测试表明,经过3次水洗CS依然能保留72.0%的防膨率,表现出优异的长效粘土防膨效果。文章采用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、和zeta电位测定仪对粘土-CS复合物的微观相态及界面荷电性进行了研究,实验结果发现,CS对钠膨润土的防膨机理主要是聚合物吸附架桥和晶层插层,此外,分子间氢键和静电牵引也在固定地层粘土颗粒方面发挥了重要作用。

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化工·材料·食品

脱色菌藻聚生体系代谢组及固定化分析

肖映瑱, 徐小琳, 汤伟华, 侯勇博, 郭德亮

2022, 40(5): 555-563. doi: 10.13880/j.cnki.65-1174/n.2022.22.051

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以曲霉Aspergillus sp.XJ-2和小球藻C.sorokiniana XJK构建的聚生体系相对单一微藻具有更好的染料降解效果,利用靶向代谢组学技术分析比较单一小球藻与聚生体系中小球藻的代谢水平差异,结果显示聚生体系中小球藻有129种代谢产物显著上调,65种代谢产物显著下调,通过代谢产物分析推测真菌可促进小球藻糖、脂代谢水平,从而加速菌藻体系对染料的降解。为提高聚生体系的稳定性及重复利用率,选择聚氨酯泡沫固定化菌藻聚生体系,当菌藻接种比例为1∶2,固定化载体投加量为0.8 g·L^-1,菌藻接种同时投加载体,pH值为6,温度为25 ℃,转速为160 r·min^-1的条件下,4 d固定化菌藻共生体系对分散红的脱色率可达98.8%。该体系可耐受较高的盐浓度,且能耐受一定染料浓度的波动。该聚生体系还可同时有效去除废水中氮磷,可多次重复使用,具有工业化应用潜力。

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农业·林业

乌拉尔甘草化感自毒活性的研究

赵智龙, 马淼

2022, 40(5): 564-570. doi: 10.13880/j.cnki.65-1174/n.2022.21.005

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本研究以乌拉尔甘草作为试验对象,探究其各器官(根、茎、叶和根状茎)是否存在化感自毒作用。利用乌拉尔甘草各器官不同浓度(0、0.025、0.1 g/mL)的水浸提液开展种子萌发试验,以模拟研究甘草根系分泌物及茎叶淋溶物对自身种子的化感自毒潜力,并将各器官粉末与土壤混合作为栽培基质开展盆栽试验,以评价甘草残茬和凋落物对幼苗生长的化感自毒效应。结果表明:所有器官的水浸提液均显著地降低了甘草种子的萌发指数,并表现出显著的浓度依赖效应,即水浸提液浓度越高,则对种子萌发指数的抑制效果越明显;茎、叶和根状茎高浓度水浸提液(0.1 g/mL)处理下的甘草种子最终萌发率显著低于对照组,与对照组相比分别降低11.1%、17.3%和11.1%;所有处理组的种子均存在延迟萌发现象,并且随着水浸提液浓度的提高,种子萌发的延迟效应愈加显著。在幼苗盆栽试验中,所有处理组均对乌拉尔甘草幼苗的生长具有不同程度的抑制作用,其中添加甘草根、茎和根状茎粉末的处理完全抑制了幼苗根状茎的发育。与对照组相比,添加根、茎、叶和根状茎粉末处理的幼苗地下器官甘草酸含量分别降低70.9%、21.5%、49.3%、62.5%,总黄酮含量分别降低46.4%、34.9%、30.7%和35.1%。因此,乌拉尔甘草根系分泌物、茎叶雨水淋溶物、根系残茬以及地上凋落物对其自身种子的萌发和幼苗生长均具有显著的自毒作用。

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农业·林业

落酸功能类似物萘酮戊酸调控棉花叶片脱落的形态学与转录组分析

周婷婷, 杨林, 韩小强, 田沁怡, 陈阅新

2022, 40(5): 571-582. doi: 10.13880/j.cnki.65-1174/n.2022.23.005

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化学脱叶技术是机采棉综合农艺配套技术的关键环节和重要前提。为了开发环保型脱叶剂产品,本研究在前期研究的基础上,开展基于脱落酸高活性类似物萘酮戊酸对棉花脱叶效果的研究。以新陆早64号为材料,在棉花吐絮期喷施萘酮戊酸单剂和噻苯隆·敌草隆复配制剂,分析萘酮戊酸单剂对棉花脱叶效果的影响,评价其作为棉花脱叶剂的潜力。结果表明,萘酮戊酸单剂和噻苯隆·敌草隆复配制剂处理后6 d,棉花叶柄断裂强度显著低于空白对照,萘酮戊酸单剂处理后9 d的棉花脱叶率显著高于空白对照,但低于噻苯隆·敌草隆复配制剂。萘酮戊酸单剂处理后6 d观察到棉花叶柄离层向内凹陷,噻苯隆·敌草隆复配制剂处理后3 d能观察到离层的形成,而空白对照则在9 d时才能观察到离层。萘酮戊酸单剂处理后能够促进棉花叶片内源脱落酸的生成,降低细胞分裂素和生长素的含量。转录组测序结果显示,萘酮戊酸单剂处理后植物激素信号转导、代谢途径在棉花脱叶过程中起着重要的作用;差异基因表达结果显示,萘酮戊酸单剂处理后,棉花叶柄的细胞分裂素氧化酶/脱氢酶基因(CKXs)、乙烯相关基因和茉莉酸响应因子(JAZs)上调表达,细胞分裂素反应调节因子(ARRs)和赤霉素受体(GIDs)下调表达。该研究结果为深入开发萘酮戊酸调节棉花脱叶的功能奠定了一定的理论基础。

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水利·建筑工程

沙漠砂再生混凝土力学性能试验研究

牛景行, 王智, 赵红艳, 明嗣东, 邓轩, 程建军

2022, 40(5): 583-590. doi: 10.13880/j.cnki.65-1174/n.2022.21.025

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为进一步拓展新疆地区丰富的沙漠砂资源在建筑材料领域的应用,本研究以沙漠砂部分替代天然河砂,以实验室自产再生粗骨料部分替代碎石配制沙漠砂再生混凝土,研究2种骨料掺量对沙漠砂再生混凝土力学性能的影响。研究中选取的沙漠砂和再生粗骨料的掺量均为0、20%、40%、60%,并在每个取代率水平下设定恒定不变的减水剂掺量、灰砂比以及水胶比等参数,浇筑不同配合比的混凝土,通过对比分析得到混凝土强度与沙漠砂取代率和再生粗骨料取代率之间的关系,提出在同时考虑材料强度要求和资源利用效率下沙漠砂和再生粗骨料的合适掺量分别为20%、40%。试验结果证明沙漠砂再生混凝土能满足材料的基本力学要求,具有工程实用价值。

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水利·建筑工程

沙漠砂混凝土框架节点恢复力模型研究

张华东, 朱燕芳, 李志强, 王尧鸿, 董伟

2022, 40(5): 591-597. doi: 10.13880/j.cnki.65-1174/n.2022.21.023

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为了探究沙漠砂混凝土框架节点的恢复力特性,对9个沙漠砂混凝土框架节点开展了拟静力实验。以轴压比、核心区配箍率、沙漠砂替代率为设计参数,对构件的破坏过程、破坏特征、骨架曲线、刚度退化、滞回规则等进行分析。基于试件的破坏特征,提出了三折线形骨架曲线模型。在滞回曲线的基础上回归分析出相关卸载刚度的表达式,并提出相应的滞回规则,最终得到沙漠砂混凝土框架节点的恢复力模型。结果表明:三折线形恢复力模型与实验结果吻合度较好,能够较好地模拟和反映构件的实际抗震性能,可为沙漠砂混凝土框架节点的弹塑性地震反应分析提供参考。

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水利·建筑工程

粘滞阻尼器耗能减震结构的地震易损性分析

周佩, 王玉山, 周力强, 廖欢

2022, 40(5): 598-603. doi: 10.13880/j.cnki.65-1174/n.2022.21.014

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评价结构采用消能减震技术后的损伤破坏水平,需要对减震结构进行地震易损性和可靠性研究。本文以钢筋混凝土框架结构为研究对象,粘滞阻尼器为减震装置,采用ETABS有限元软件对结构进行传统时程分析,确定消能减震分析模型;基于增量动力分析(IDA)的基础上,对消能减震结构应用Perform-3D进行了地震易损性分析,依据指定不同强度地震作用下各极限状态的结构地震易损性概率,评定减震结构在地震作用下的破坏程度。结果表明,设置粘滞阻尼器后可有效地提高结构的抗震性能,能够满足抗规“小震不坏,中震可修,大震不倒”的抗震要求。基于增量动力分析方法的结构易损性分析也可以为实际工程结构的地震破坏和损失评估提供有力的科学依据。

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医学·药学

一种噬菌体质粒的构建及其在抗体库模型筛选中的应用

康晓彤, 赵博

2022, 40(5): 604-610. doi: 10.13880/j.cnki.65-1174/n.2022.22.039

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目的噬菌体展示技术(Phage display technology, PDT)是一种独立于任何免疫系统并在体外进行筛选多肽或者抗体的一种技术,可以从噬菌体抗体库中筛选得到特异性结合的单克隆抗体(monoclonal antibody)。本研究提出了一种应用于噬菌体抗体库筛选的质粒构建方法,旨在提高噬菌体展示技术的筛选效率。方法首先将编码整个抗体结合域的基因(以单链可变片段scFv的形式)融合到基因III,并在融合噬菌粒scFv-PIII间引入牛凝血酶(thrombin)酶切位点,通过SDS-PAGE及Western Blot实验验证牛凝血酶特异性洗脱效果,同时利用ELISA(酶联免疫吸附实验)及噬菌体滴度检测特异性洗脱后单链抗体的结合活性,最后根据该质粒设计一种新的模型筛选方法,验证筛选效率。结果本研究成功构建目标质粒并利用该质粒进行模型筛选,证实筛选效率得到提高。结论在构建噬菌体抗体库的噬菌粒载体上添加牛凝血酶特异性酶切位点的筛选方法,可以减少筛选轮次高效筛选出特异性噬菌体抗体。

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医学·药学

重组人Neuritin蛋白生物学活性的定量分析方法

王宿洁, 宋丹丹, 李煜, 孟平平, 朱金辉, 朱礼彦, 黄瑾

2022, 40(5): 611-619. doi: 10.13880/j.cnki.65-1174/n.2022.22.040

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目的建立一种快速高效地定量评价重组人Neuritin(rhNeuritin)蛋白生物学活性的新方法。方法首先建立小鼠海马神经元细胞(HT22细胞)维持培养条件。在此条件下,明确rhNeuritin蛋白作用于HT22细胞的最佳检测时间。根据11组不同浓度梯度的rhNeuritin蛋白对HT22细胞存活的影响,建立标准品rhNeuritin蛋白与HT22细胞存活的量效关系曲线;并确定rhNeuritin蛋白的检测范围。在rhNeuritin蛋白的检测限内,根据标准品rhNeuritin蛋白与HT22细胞存活之间的量效关系的拟合曲线,制订标准品蛋白的活性单位,建立了针对rhNeuritin蛋白生物学活性的评价体系。利用两批测试品rhNeuritin蛋白,对该方法的重复性和准确性进行了验证。结果 HT22细胞的维持培养液的浓度为0.4% FBS,rhNeuritin蛋白作用于HT22细胞的最佳检测时间为72 h,rhNeuritin蛋白浓度在62.5~1 000 ng·mL^-1的检测限内,HT22细胞的存活与rhNeuritin蛋白的浓度呈正相关。在rhNeuritin蛋白的检测线内,拟定标准品的EC50为一个活性单位。两组测试品rhNeuritin蛋白的量效关系曲线与标准品呈现相同趋势,3者R²均大于0.9,说明该方法的重复性很好。通过拟订的标准品的活性单位,计算得到500 ng·mL^-1时测试品1和测试品2的活性单位分别为1.059、1.069,而实验实际测得测试品1和测试品2的活性单位分别为1.074和1.088,与测定的活性单位相比,两组测试品计算得到的活性单位的误差小于2%,说明该实验方法具有较好的准确性。结论成功建立了重组人Neuritin蛋白的定量检测方法,并制定了明确的活性单位。

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医学·药学

MSMEG_0372基因敲除、回补及过表达耻垢分枝杆菌的构建与鉴定

刘仪, 牛宏红, 杨赛丽, 曹旭东, 袁俐

2022, 40(5): 620-626. doi: 10.13880/j.cnki.65-1174/n.2022.22.041

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目的为研究MSMEG_0372基因的功能,构建该基因敲除、回补及过表达耻垢分枝杆菌(Mycobacterium smegmatis, M. smegmatis)并鉴定。方法聚合酶链反应(PCR)扩增MSMEG_0372基因的左、右臂(即等位基因互换底物,allele exchange substrates, AES)。AES与p0004s经过酶切并连接,构建p0004s-AES质粒。p0004s-AES与phAE159经过酶切并连接,构建phAE159-AES噬菌粒。噬菌粒转化至M. smegmatis,30 ℃培养,扩增重组噬菌体。用重组噬菌体侵染M. smegmatis,37 ℃培养,发生基因同源重组,形成MSMEG_0372基因敲除菌株。筛选阳性菌落,PCR鉴定。PCR扩增MSMEG_0372基因,构建pMV361-MSMEG_0372质粒。将pMV361-MSMEG_0372质粒分别导入MSMEG_0372基因敲除菌株和野生型M. smegmatis,构建MSMEG_0372基因回补菌株和MSMEG_0372基因过表达菌株。筛选阳性菌落,PCR鉴定。结果 PCR扩增出MSMEG_0372的左、右臂(AES),构建了p0004s-AES质粒和phAE159-AES噬菌粒,制备了高滴度的重组噬菌体并侵染M. smegmatis,从而成功构建了MSMEG_0372基因敲除菌株。构建了pMV361-MSMEG_0372质粒,成功构建了MSMEG_0372基因回补和过表达菌株。结论成功构建并鉴定了MSMEG_0372基因敲除、回补及过表达M. smegmatis,为进一步研究该基因的功能奠定了基础。

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医学·药学

SH3BGRL1基因过表达在宫颈癌中对癌细胞增殖和迁移影响的研究

宋树言, 王慧娟, 郭柄轩, 者湘漪, 李洪涛, 李冬妹, 潘泽民

2022, 40(5): 627-632. doi: 10.13880/j.cnki.65-1174/n.2022.22.029

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目的探讨在宫颈癌细胞及组织中的SH3BGRL1基因表达水平和其与HPV感染的关系,探讨SH3BGRL1基因对宫颈癌细胞增殖和迁移的影响。方法采用正常宫颈组织、宫颈癌组织制作芯片,并采用免疫组织化学染色(Immunohistochemical staining,IHC)分析SH3BGRL1蛋白质的表达情况。转染SH3BGRL1过表达质粒的细胞为实验组,转染空载体质粒为对照组(NC组)。Western blot方法检测SH3BGRL1基因在HeLa、SiHa两种癌细胞中蛋白质表达水平,qRT-PCR方法检测SH3BGRL1基因在HeLa、SiHa两种癌细胞中的mRNA的表达水平,使用第二代杂交俘获技术(hybrid capture system－2,HC－2)检测组织中HPV感染情况;MTT实验方法对宫颈癌细胞的增殖能力进行测定,划痕实验方法检测宫颈癌细胞的迁移能力。结果 SH3BGRL1在宫颈癌组织中低表达,差异明显(P＜0.05);但该基因的表达与HPV感染未发现明显关联(P＞0.05);在基因SH3BGRL1过表达之后,SiHa、HeLa细胞增殖水平受到抑制,且迁移水平也受到抑制(P＜0.05)。结论 SH3BGRL1基因在宫颈癌组织和细胞中表达水平降低,促进了细胞的增殖和迁移,且与HPV感染无关联。提示该基因可能参与了宫颈癌的发生和发展。

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医学·药学

棕色化和白色化条件下脂肪组织KLF7的差异表达分析

唐意涵, 马丁凌, 梁毛迪, 袁成钢, 李梦环, 侯艳婷, 孙超月, 张君

2022, 40(5): 633-638. doi: 10.13880/j.cnki.65-1174/n.2022.22.038

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目的观察棕色化和白色化条件下C57BL/6小鼠棕色脂肪组织(BAT)、腹股沟白色脂肪组织(iWAT)和附睾白色脂肪组织(eWAT)中KLF7蛋白表达水平的变化,为探讨KLF7对脂肪组织功能的影响提供实验基础。方法健康雄性C57BL/6小鼠36只,分为普通饮食组(n=6)和高脂饮食组(n=30),喂养8周,成功诱导肥胖模型后,将高脂饮食组随机分为室温处理组(n=6)、生理盐水处理组(Saline)(n=6)、β3肾上腺素能受体激动剂处理组(n=6)、4 ℃冷刺激处理组(n=6)和32 ℃热中性处理组(n=6),连续干预7天。观察不同处理后各组小鼠体重、摄食量、血糖、脂肪组织重量及形态变化,蛋白质免疫印迹法检测小鼠棕色脂肪组织、腹股沟白色脂肪组织和附睾白色脂肪组织中UCP1、PGC-1α和KLF7蛋白表达水平。结果 4 ℃冷刺激处理组小鼠体重显著降低(P<0.01),血糖显著升高(P<0.01)。蛋白质免疫印迹法结果显示:KLF7在小鼠的棕色脂肪组织表达水平最高。高脂饮食组小鼠的棕色脂肪组织和腹股沟白色脂肪组织中KLF7表达水平升高。在β3肾上腺素能受体激动剂和4 ℃冷刺激处理的棕色化条件下,小鼠的3种脂肪组织中KLF7表达水平升高,而在32 ℃热中性处理的白色化条件下, 3种脂肪组织中KLF7表达水平降低。结论棕色化条件可以促进小鼠3种脂肪组织中KLF7的表达,而32 ℃热中性的白色化条件下可以抑制3种脂肪组织中KLF7的表达,提示棕色化和白色化条件下可以改变不同脂肪组织中KLF7的蛋白表达水平,进而可能影响脂肪组织的生物学功能。

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计算机技术·信息工程

基于哨兵2号遥感影像最优时相组合的棉花提取方法

司凯凯, 汪传建, 赵庆展, 杨启原, 任媛媛, 袁盼丽

2022, 40(5): 639-647. doi: 10.13880/j.cnki.65-1174/n.2022.23.009

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棉花是我国最重要的经济作物之一,其快速准确的提取是有效管理棉田信息的关键。针对高分辨率遥感影像获取不易,数据常有缺失,作物生长期遥感影像利用不充分的问题。本文基于深度学习方法,使用棉花生长周期内4月至10月的遥感卫星影像,探究遥感影像单个时相及其时相组合的数据对棉花提取的影响。通过Deeplabv3+模型对研究区各个时相的遥感影像的棉花分别进行提取,并使用分段函数评估模型对提取效果进行快速比较,按此结果排列出适合棉花提取的单时相遥感影像,依次加入到Deeplabv3+模型中,得到该模型下的遥感影像棉花提取结果最优时相组合为6月、7月、8月和10月,该组合下棉花提取准率Precision、Recall、F1指数、IoU指数分别为0.93、0.93、0.94、0.87,同时,并基于该结果与SegNet,U-Net两种模型相比,准确度分别高出18%和8%,能够明显减少与非棉花耕地的错分情况,对棉田的边缘恢复较好,该结果可以在棉花遥感数据不足及快速提取时提供参考。

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计算机技术·信息工程

基于时序卷积对抗域适应的风机叶片结冰诊断

刘曦檬, 汤占军, 李英娜, 王金轩, 周盛山

2022, 40(5): 648-654. doi: 10.13880/j.cnki.65-1174/n.2022.23.011

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风机叶片结冰问题影响风电场的经济与人员安全,利用风机数据采集与监控(Supervi sory Control And Data Acquisition,SCADA)系统中的历史数据训练模型以准确识别叶片状态是有效且成本低廉的辅助方法,为解决单风机训练模型在不同风机上泛化能力差及实际诊断任务中风机运行数据无叶片状态标注的问题,基于域适应思想构建叶片结冰诊断模型,采用长效记忆能力更佳的时序卷积网络从不同编号风机原始数据中进行特征提取,基于对抗学习的域适应框架保证特征的泛化性和可迁移性,在金风科技提供的15号风机和21号风机运行数据上进行实验,实验结果表明本文所构建模型在目标域风机上的诊断准确率达到89.80%,可为不同风机叶片状态诊断问题提供一定参考。

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计算机技术·信息工程

基于混沌克隆遗传算法的无线传感器网络低能耗分簇方法

杨瑞, 周杰

2022, 40(5): 655-660. doi: 10.13880/j.cnki.65-1174/n.2022.23.003

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合理的低能耗分簇是无线传感器网络中的重要问题之一。为了降低无线传感器网络通信能耗,提升能量利用效率,本文提出一种混沌克隆遗传算法,设计了分簇模型,提出了目标函数用于计算无线传感器网络通信能耗;设计了新的分簇编码方式,以改进低能耗分簇的性能。设计了新的混沌算子和克隆算子,提升了算法的收敛速度,避免了算法陷入早熟收敛。实验结果显示,当传感器节点数量增至250时,混沌克隆遗传算法优化后的网络能耗相比常用的粒子群算法和混合蛙跳算法分别降低了0.22%和0.30%,即所提方案降低了无线传感器网络通信能耗,提升了网络能量利用效率。

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