大气污染协同防治

• 低碳背景下太原市大气O_3和PM_(2.5)协同防治研究

  何秋生;李宏艳;崔阳;郭利利;田晓;王爽;

  近年来，太原市推行重污染企业关停和防治，城中村改造和市容市貌综合整治等，环境空气质量明显好转。煤焦钢铁产业污染排放量大，及盆地地形和静稳天气等不利条件，使太原市环境空气质量改善面临巨大压力。本研究简要分析了太原市近五年环境空气质量的演变趋势，污染源贡献，最后从空气质量改善需求提出太原市2020-2060年低碳背景下的能源结构、产业结构和运输结构等改善对策。

  2022年02期 v.43;No.190 93-96页 [查看摘要][在线阅读][下载 363K]
  

• 太原市夏季大气O_3演变及VOCs贡献特征研究

  朱惠丽;刘泽乾;薛彩凤;崔阳;李宏艳;何秋生;王新明;

  本研究开展了太原市夏季大气臭氧(O_3)变化特征研究，并探讨NOx和主要VOCs组分对O_3贡献特征。结果显示，O_3浓度日高值在(65.00～286.00)μg/m~3之间，均值为188.52μg/m~3,期间45天超过国家空气质量二级标准。O_3日变化表现为9:00-14:00的快速升高，14:00-18:00呈现日均高值。O_3高值天气影响特征表现为白天持续高温(≥30℃),低湿度(≤35%),西风和西南风向影响(≥2 m/s).NO_X日高值在(31.00～234.00)μg/m~3变化，日变化表现为白天低、晚上高。主要前体物醛酮(OVOCs)(10.41 ppbv),烯烃(3.27 ppbv)和芳香烃(1.32 ppbv)的升高，导致O_3高值。VOCs对O_3生成贡献为108.00 ppbv, O_3高值天OFP从92.93 ppbv达到123.07 ppbv,上升32.44%,甲醛、乙醛和异戊二烯增长最大，达到17.42 ppbv、7.34 ppbv和6.35 ppbv.经过比值分析发现，太原市VOCs来源主要受西和西南方向焦化和煤炭行业区域传输影响，其OVOCs主要来自光化学反应的二次生成。

  2022年02期 v.43;No.190 97-102+108页 [查看摘要][在线阅读][下载 720K]
  

• 太原盆地某地冬季PM_(2.5)中OC和EC污染特征研究

  韩朋;田晓;郭利利;崔阳;李宏艳;何秋生;王新明;

  本研究于2019年11月19日至2019年12月24日在太原盆地某县城利用大气颗粒物有机碳、元素碳在线分析仪对PM_(2.5)中有机碳(OC)、元素碳(EC)进行了在线监测，分析其污染特征及来源。结果显示，研究期间OC、EC的平均质量浓度为21.26μg/m~3和9.72μg/m~3,分别占PM_(2.5)的21.94%和10.03%.利用Cabada法估算了研究期间二次有机碳(SOC)平均质量浓度为6.80μg/m~3,对OC的贡献率为31.98%.OC和EC的日变化在上午11时左右出现浓度峰值，这主要是由于燃煤及机动车影响加剧造成的；凌晨0～2时OC/EC值较大，且SOC、OC出现浓度峰值，说明此时二次源对碳质气溶胶影响较大。相关性分析显示，该地区冬季OC和EC来源大致相同，都是以一次排放为主。OC、EC、SOC与SO_2的相关性均高于NO_2和CO,表明燃煤对OC和EC贡献比机动车尾气更加显著。

  2022年02期 v.43;No.190 103-108页 [查看摘要][在线阅读][下载 520K]
  

• PM_(2.5)中金属元素污染特征研究——以介休市为例

  韩彦君;田晓;崔阳;郭利利;何秋生;王新明;

  为更好地了解介休市城区PM_(2.5)中金属元素的污染特征和来源，本研究在2020年1月至12月期间利用AMMS-100大气重金属在线分析仪对PM_(2.5)中金属元素浓度开展逐时观测，以研究PM_(2.5)中14种金属元素的变化特征。采样期间14种金属元素的浓度范围从小于10 ng/m~3到5 000 ng/m~3,金属元素浓度均值的排名顺序：Al(2 519.78 ng/m~3)>Si(1 596.59 ng/m~3)>Fe(710.78 ng/m~3)>K(705.47 ng/m~3)>Ca(561.81 ng/m~3)>Zn(200.21 ng/m~3)>Pb(120.57 ng/m~3)>Mn(45.93 ng/m~3)>Cu(45.65 ng/m~3)>Ba(40.28 ng/m~3)>As(15.79 ng/m~3)>Se(10.47 ng/m~3)>Ni(5.47 ng/m~3)>Cr(4.96 ng/m~3).金属元素表现明显的季节变化，Fe、Ca表现为春季浓度最高，Cu表现为夏季浓度最高，Cr和Ba表现为秋季浓度最高，其余金属元素表现为冬季浓度最高。排放源和气象参数的变化共同导致了大多数金属元素浓度明显的日变化，表现为白天高晚上低的变化特征。正定矩阵因子分解模型识别出地壳扬尘、工业与生物质燃烧源、燃料燃烧和机动车辆排放是介休市金属元素的主要来源。本研究结果可为类似城市金属元素的防治提供提供科学参考。

  2022年02期 v.43;No.190 109-115页 [查看摘要][在线阅读][下载 1050K]
  

• 某家具制造各工序VOCs排放特征及风险评估

  薛彩凤;高雪莹;朱惠丽;崔阳;李宏艳;何秋生;王新明;

  以山西省某木制家具制造企业为研究对象，通过苏玛罐和2,4-二硝基苯肼小柱(DNPH)采样并结合气相色谱-质谱仪/氢火焰离子检测器(GC-MS/FID)和高效液相色谱仪(HPLC)分析，研究了家具制造不同工段119种VOCs的排放特征，并利用美国环保署(US-EPA)推荐的健康风险模型对家具制造各工段排放VOCs所致的工人健康风险进行评估。结果表明：厂界上、下风向的TVOCs浓度分别为0.49 mg/m~3和0.64 mg/m~3.贴皮工段、封边工段、底漆涂装和面漆涂装的TVOCs浓度范围为(2.15～183.90)mg/m~3,封边工段的VOCs浓度最高，贴皮工段和面漆涂装皆以芳香烃为主，底漆涂装以醚酯类为主，封边工段以卤代烃为主。健康风险评价结果显示封边工段的致癌风险平均值高于1.00E-04(US-EPA上限值),主要来自二氯甲烷和乙苯，其它工段的致癌风险为5.45E-06～2.27E-05.本研究结果有助于制定与家具制造行业有关的减排措施和风险管理的决策。

  2022年02期 v.43;No.190 116-121页 [查看摘要][在线阅读][下载 615K]
  

• 煤烟型无机气溶胶的形成特征研究

  王伟;田晓;崔阳;郭利利;何秋生;王新明;

  本研究于2020年夏季(8月1日-31日)和冬季(12月1日-31日)使用气溶胶化学组分分析仪(ACSM)在太原盆地典型煤焦化工区介休开展PM_(2.5)中主要化学组分(包括SO_4~(2-)、NO_3~-、NH_4~+、Cl~-和有机物)的在线观测。结果表明:在冬季受供暖的影响，煤炭消耗量增加，SO_2、NO_2和CO等污染物的排放量高于夏季;夏季和冬季PM_(2.5)的浓度分别为(45.66±31.31)μg/m~3和(57.74±53.79)μg/m~3，其中无机气溶胶(SO_4~(2-)、NO_3~-、NH_4~+)占PM_(2.5)的68.89%和62.41%．无机气溶胶的浓度随PM_(2.5)浓度增大而升高。SO_4~(2-)的形成在夏季主要表现为光化学反应，在冬季主要表现为液相反应;NO_3~-的形成在夏季表现为光化学反应和液相反应，在冬季主要是液相反应;结合风速和风向分析发现夏季区域传输和本地生成对SO_4~(2-)和NO_3~-均有贡献，冬季则主要是本地生成为主。夏季硫氮转化速率为0.26和0.14，冬季硫氮转化速率均为0.09，夏季SO_4~(2-)和NO_3~-的转化效率更高。本研究可为太原盆地相关城市PM_(2.5)污染改善工作提供参考。

  2022年02期 v.43;No.190 122-128+135页 [查看摘要][在线阅读][下载 892K]
  

计算机科学与信息工程

• 串级不稳定时滞过程的二自由度Smith预估控制

  杜祎君;成咪;任振涛;

  针对串级不稳定时滞过程提出了一种改进的二自由度Smith预估控制方法。该方法在副回路采用了内模PID控制，快速消除了副回路干扰对系统性能的影响。主回路采用了二自由度Smith预估控制方法，首先使用了PD控制器将不稳定时滞过程转换为稳定时滞过程，然后在设定值跟随控制回路中引入了通过Bode理想传递函数设计的分数阶控制器，增强了系统的鲁棒性，在干扰抑制回路中使用内模控制改善了系统的抗扰性。经仿真实验验证，该方法不仅参数整定简单，且能使系统具有良好的闭环性能与鲁棒性。

  2022年02期 v.43;No.190 129-135页 [查看摘要][在线阅读][下载 442K]
  

• 结合注意机制和局部擦除的行人重识别方法

  贺南南;张荣国;王晓;李建伟;胡静;

  针对行人重识别中行人姿态变化和遮挡问题，提出了一种结合注意机制和局部擦除的行人重识别方法。首先，构建由ResNet50为全局分支和注意擦除为局部分支组成的双分支网络。全局分支用来提取全局特征表示，在训练过程中可以监督注意擦除分支的训练。注意擦除局部分支由注意模块和擦除模块组成，该分支将输入特征映射的同一区域随机地分批擦除，以增强局部区域的注意特征学习；其次，在训练阶段采用标签平滑损失函数和三元组损失函数对模型进行联合训练。标签平滑损失函数用于防止分类任务过度拟合，三元组损失函数用于解决类间相似、类内差异的分类问题；最后，在Market-1501,DukeMTMC-reID两个数据集上、和现有的八种方法进行对比测试实验，rank-1/mAP分别达到94.3%/85.9%,87.2%/75.3%,优于其他现有方法。

  2022年02期 v.43;No.190 136-142页 [查看摘要][在线阅读][下载 437K]
  

• 基于DSP的线缆自动除字器设计

  张贵生;朱艳娜;赵尹;

  针对线缆印字不清晰需除字重印的问题，摒弃传统人工擦拭方式，采用自动控制原理和电机控制系统，结合实际生产经验，设计一种线缆自动除字器，介绍了印字类问题缆产生原因、现有除字方式及其弊端，测速架、喷洗箱、除剂箱等机械结构以图示说明，并详细叙述除字流程，电气系统以DSP28335为主控制器、线缆速度为切入点，通过速度检测单元、触摸屏、电机拓扑结构等硬件电路设计与功能分析，主程序、电机控制器子程序的软件流程图绘制与计算公式推理，最终实现线缆的自动除字功能，省人力、可暂停，速度快、效果好、效率高，且不损伤线缆护套。

  2022年02期 v.43;No.190 143-146+153页 [查看摘要][在线阅读][下载 408K]
  

• 基于注意力机制U-Net的低剂量CT图像去噪方法

  程小霞;崔学英;郭映亭;上官宏;郝文强;

  计算机断层扫描(CT)产生的辐射风险已成为公众关注的问题。降低剂量将影响CT图像的质量以及医生的诊断结果。传统的基于深度网络算法中，同一层中的特征通道间的地位是平等的，影响信息的提取。为此，提出了一种具有注意力机制的U-Net残差网络。在U-Net中引入通道注意力模块驱使网络将更多的注意力集中于含有噪声和伪影信息的通道上，降低对其他信息通道的关注度，提高网络的去噪能力。同时利用像素注意力引导网络捕捉图像区域中的噪声和伪影。实验验证了两种注意力的结合提高了网络的性能。所提出的方法的峰值信噪比高出REd-CNN大约0.17,视觉信息保真度高出大约5%,信息保真度准则高出大约4%.

  2022年02期 v.43;No.190 147-153页 [查看摘要][在线阅读][下载 611K]
  

机械工程与材料科学

• 基于Matlab的ER50A型拆捆机器人运动特性分析

  仝浩源;马立东;孟智娟;

  以ER50A机器人为研究对象，通过MDH参数法建立机器人连杆坐标系，根据连杆坐标系之间的矩阵变换关系推导出机器人正逆运动学方程，通过五次多项式插值算法对机器人末端进行点到点运动轨迹规划。在Matlab中利用Robotics工具箱对机器人进行建模和正逆运动学仿真分析，根据蒙特卡洛算法对机器人工作空间进行模拟，通过轨迹仿真得出机器人末端点到点运动时各关节的角度、角速度和角加速度变化规律，仿真结果证明了所建机器人运动学模型的可靠性，为下一步拆捆作业的进行提供了参考和理论指导。

  2022年02期 v.43;No.190 154-159页 [查看摘要][在线阅读][下载 401K]
  

• 3wt.%SiO_2掺杂ZrO_2粉体的制备及其热行为研究

  杨帆;李真有;丁鹏博;王若羽;王亚珂;梁丽萍;

  采用液相合成方法制备3 wt.%SiO_2掺杂ZrO_2粉体，探讨复合氧化物的形成机制及其在(300～1 400)℃温度范围内的热行为。研究发现，在液相反应阶段，硅物种参与了锆源的水解-缩聚过程，通过形成Si-O-Zr键合实现了两组元间的复合。当热处理温度不高于750℃时，SiO_2引入稳定了ZrO_2的四方相，也提高了粉体颗粒尺寸的热稳定性。当热处理温度达到1 000℃及以上时，Si-O-Zr键断裂，四方相不能以亚稳态存在。这使得在1 250℃与1 400℃烧结过程中，源自750℃焙烧粉体且具有纯四方相的生坯经历四方→单斜→四方→单斜的晶型转变；伴随相变过程，坯体发生膨胀、收缩、再膨胀，因而产生大量裂纹并遭到破坏，且晶粒在无约束状态下异常长大至微米量级。此外，Si-O-Zr键断裂形成游离态SiO_2.经1 250℃与1 400℃烧结后，SiO_2以玻璃相分布于晶界处并与ZrO_2发生反应生成新相ZrSiO_4.

  2022年02期 v.43;No.190 160-165页 [查看摘要][在线阅读][下载 600K]
  

• 基于人机工程学左手专用尖嘴钳的设计

  徐妍;焦万铭;张超;徐江燕;

  人机工程学是研究人、环境和机械设备三者之间相互作用的学科。目前，左手专用工具的种类及数量较少。该文立足于左利手人群在使用手持工具时的局限，在市场调研的基础上，设计时充分考虑了钳子外形、手柄长度及形状、手柄握持空间和钳口张角、钳头样式、钳头刃口、铰接方式、夹持面、钳子弹性结构等因素，基于人机工程学理论及3D技术设计了一款左手专用尖嘴钳。

  2022年02期 v.43;No.190 166-171页 [查看摘要][在线阅读][下载 467K]
  

• 基于防爆铲运车传动轴万向节的有限元分析

  陈利东;

  针对某防爆铲运车传动轴万向节在工业性试验过程中出现强度不足这一现象，应用三维软件，有限元分析软件和疲劳寿命分析软件等工具，对传动轴模型进行网格划分、模态分析、寿命预测，进而获得了该传动轴万向节的应力、形变等分布情况，对花键连接处网格进行局部细化，根据分析结果适当提高花键处的强度。仿真结果表明，改进后的传动轴强度安全系数大幅增加，这为井下防爆铲运机传动轴的改进提供了设计依据。

  2022年02期 v.43;No.190 172-175页 [查看摘要][在线阅读][下载 459K]
  

应用科学

• 多个变时滞二阶中立型微分方程解的零点分布

  孟智娟;房亚楠;

  对多个变时滞二阶非线性中立型微分方程的零点分布进行了分析，通过泰勒公式展开，对二阶微分方程实施降维处理，构建其与对应一阶微分不等式间的联系，非线性方程线性化处理，进而对方程振动解的相邻零点间的距离进行了估计，推广了已有的一些研究结果。

  2022年02期 v.43;No.190 176-179页 [查看摘要][在线阅读][下载 208K]
  

• 四元合金析出行为的非等温傅里叶谱相场模拟

  杨芳芳;杨斌鑫;

  建立了Fe-Cu-Ni-Mn合金的非等温相场模型，用傅里叶谱方法进行求解，从数值上模拟了Fe-Cu-Ni-Mn合金的非等温析出过程，研究了温度场对合金析出的影响。进行了两次不同的实验模拟，模拟一是恒温状态下合金析出行为，模拟二是非恒温温度场下合金析出行为随温度场的变化情况。两次模拟表明：Cu的沉淀物先从过饱和固溶体中析出，Mn、Ni随后析出。而在相场中加入温度场，可以得出温度随着序参量的变化而变化，进而影响合金的析出，而温度场的加入使得Cu和Ni、Mn在温度较高的地方析出更快更明显。也验证了傅里叶谱方法求解相场方程的可行性及优越性。

  2022年02期 v.43;No.190 180-184页 [查看摘要][在线阅读][下载 304K]
  

• 基于密度峰值法的复杂网络聚类增长维度研究

  许英;罗梦迪;

  复杂网络是由个体或组织以及它们之间的关系所组成的结构。利用复杂网络的分形结构来解释和预测复杂网络的行为是目前的一个研究热点。分形维度是对复杂网络中分形结构的度量，为了更准确地对复杂网络分形结构进行度量，提出了一种基于密度峰值的方法来计算分形维度。该算法不同于之前选取一个种子节点或者将所有节点作为种子节点的方法，而是利用密度峰值法确定网络中的某几个核心节点作为种子，再计算网络的分形维度。仿真实验表明：基于密度峰值的方法比基于紧密度和原始方法得到更为精确的分形维度。

  2022年02期 v.43;No.190 185-190页 [查看摘要][在线阅读][下载 411K]
  
下载本期数据