针对海洋电磁测量单点系泊潜标系统,以预定海域的实际海洋水文资料为背景,采用集中质量法建立了潜标系统模型,并对潜标系统的平衡姿态及缆索的拉力分布进行了仿真分析。结果表明:潜标测量系统各测量节点间保持了良好的线性相关性,线性相关系数保持在0.995以上;配重缓冲缆结构能够实现良好的防浪缓冲效果。现场海试数据分析表明,浮标静浮力为600 N,缓冲缆长为150 m,按40 m长1 N/m的方式配重的潜标系统,在表层海流速度为0.5 m/s的情况下,可以形成缓冲深度达21 m的U形缓冲带,与仿真分析的结果基本吻合。
由于海底冷泉声探测需要准确的气泡特征信息作为支撑,以真实海底冷泉气泡分布特征为依据,研制了控制精度高、功能全的海底冷泉气体渗漏模拟观测系统。通过模糊PID控制算法对气体流量进行精准控制,相比于常规控制方法流量误差率最高可降低1.5%,可以准确可控地模拟真实环境下的冷泉气泡;通过设计的以太网同步触发器驱动双相机同步拍摄,使拍摄同步误差范围降低1.1 ms,实现了对初始溢出阶段气泡形态的正交同步观测,能够为海底冷泉探测提供数据支持。
为了考察防波堤兼作振荡水柱波能装置的实际发电性能,构建了物理模型并开展水工试验,试验中采用空气透平作为能量转换部件,并连接发电机,在不同入射波浪条件下,考察了装置的发电出力情况。研究结果表明:波浪周期对防波堤兼作振荡水柱波能装置的能量转换性能有较大的影响,长周期波浪作用下,装置的波电能量转换效率较高;当入射波波高较小,波浪条件较差时,装置的能量转换性能较弱。
运用网络药理学及分子对接方法,探讨茵栀黄颗粒治疗肝纤维化的作用机制。通过中药系统药理学数据库与分析平台,对茵栀黄颗粒中4味药材进行活性成分筛选,利用SwissTargetPrediction数据库进行靶点预测;在GeneCards数据库中进行检索,获取肝纤维化相关的靶点,构建维恩图;运用DAVID数据库进行GO(gene ontology)功能和KEGG(Kyoto encyclopedia of genes and genomes)通路富集分析,运用Cytoscape3.9.0软件绘制成分-靶点网络图和靶点-通路网络图,通过STRING数据库与Cytoscape软件构建蛋白质-蛋白质相互作用网络图,利用AutoDock Tools对关键活性成分和核心靶点进行分子对接,验证网络药理学分析结果。通过口服生物利用度和类药性参数筛选出茵栀黄颗粒中的43个活性成分,肝纤维化相关靶点111个;GO功能富集分析得到生物过程条目346个,细胞组成条目32个,分子功能条目76个;KEGG通路富集分析筛选得到96条(P<0.05)信号通路,主要涉及PI3K-Akt信号通路、乙型肝炎、丙型肝炎、TNF信号通路等;分子对接显示茵栀黄颗粒中β-谷甾醇、木犀草素、山柰酚等与6个核心靶蛋白STAT3、AKT1、IL-6、TNF、EGFR、SRC均具有较好的亲和力。研究结果揭示茵栀黄颗粒多成分作用于多靶点,参与多通路的调控,通过抗炎、抑制氧化应激反应和抑制肝星状细胞的活化等发挥治疗肝纤维化的作用机制,该研究为进一步验证茵栀黄颗粒治疗肝纤维化的相关靶点及通路提供了依据。
借助网络药理学和分子对接技术,探讨智脑胶囊改善阿尔茨海默病的干预机制。通过TCMSP、TCMID等多个数据库寻找与智脑胶囊相关的化学成分及其作用靶点;利用GeneCard等数据库获取阿尔茨海默病的作用靶点;运用Venny2.1网站筛选出药物与疾病的交集靶点;使用STRING 平台和 Cytoscape 软件进行拓扑分析得到智脑胶囊治疗阿尔茨海默病的核心作用靶点;采用Metaspace数据库对潜在核心作用靶点进行 GO(gene ontology)及 KEGG(Kyoto encyclopedia of genes and genomes )通路富集分析;利用AutoDock软件使用分子对接验证活性化合物与核心靶点的结合能力。结果表明:在智脑胶囊中共筛选出44个活性成分和292个有效靶点,智脑胶囊与阿尔茨海默病共同靶点58个;蛋白质-蛋白质相互作用得出关键靶点包括AKT1、IL-6、TNF等;GO分析共包含1 419条,KEGG得到175条代谢通路,主要包括脂质与动脉硬化、TNF信号通路;分子对接显示关键成分与靶点具有良好的结合能力。研究表示智脑胶囊可能通过脂质与动脉硬化和TNF信号通路等途径来减轻炎症反应,改善记忆功能。
通过网络药理学和分子对接方法探讨桑白皮治疗2型糖尿病的作用机制。运用中药系统药理学数据库与分析平台筛选桑白皮的活性成分及相应作用靶点,借助DrugBank、GeneCards和TTD数据库检索疾病靶点。活性成分靶点与疾病靶点取交集得到桑白皮作用于2型糖尿病的预测靶点,构建活性成分-潜在靶点网络图和关键靶点蛋白质-蛋白质相互作用(protein protein interaction,PPI)网络。将交集基因进行基因本体(gene ontology,GO)分析和京都基因与基因组百科全书(Kyoto encyclopedia of genes and genomes,KEGG)富集分析;最后应用AutoDock软件进行活性成分及关键靶点之间的分子对接验证。预测得到桑白皮活性成分25个,桑白皮与疾病的交集靶点126个。PPI网络发现AKT1、IL-6、TNF、VEGFA、TP53、CASP3等可能是桑白皮治疗2型糖尿病的关键靶点。GO富集分析涉及细胞因子信号转导通路、对脂质的反应和凋亡信号通路等生物过程。KEGG通路分析涉及糖尿病并发症中AGE-RAGE信号通路、IL-17信号通路、TNF信号通路、PI3K-Akt等信号通路。分子对接结果显示桑白皮主要成分槲皮素、山奈酚、β-谷甾醇、鸢尾甲黄素B和光果甘草酮与AKT1、IL-6、VEGFA、CASP3均具有较好的结合活性,其中槲皮素与AKT1结合能最低,光果甘草酮与IL-6、VEGFA、CASP3的结合能最低。本研究初步探究了桑白皮治疗2型糖尿病的活性成分、潜在靶点及生物学过程和信号通路,为其临床应用提供了科学依据。
利用氨基纳米黏土介导的转化方法,应用红色荧光蛋白DsRed标记生防细菌越南伯克霍尔德氏菌Burkholderia vietnamiensis B418并研究标记菌株的功能稳定性。将带有DsRed基因的重组质粒pGEX-4T-1-DsRed转化导入B418菌株中,采用细菌培养法、继代培养法和平板对峙培养法检测标记菌株的功能稳定性。通过氨基纳米黏土转化体系成功获得了荧光标记菌株B418-DsRed,与野生菌株B418相比,其生长曲线和形态学特征基本一致。继代培养10代后,标记菌株在共聚焦显微镜下呈现亮红色荧光,能够提取到外源质粒pGEX-4T-1-DsRed,并通过聚合酶链式反应扩增获得荧光基因序列DsRed,证明标记菌株具有较好的遗传稳定性。平板对峙培养试验显示,标记菌株B418-DsRed对尖孢镰孢菌和大丽轮枝菌抑制率分别为55.25%和67.55%,与野生菌株B418无显著性差异,表明外源质粒的导入未影响菌株的抑菌能力。以上结果表明通过氨基纳米黏土介导成功实现了伯克霍尔德氏菌B418的红色荧光蛋白标记,构建的标记菌株B418-DsRed可用于该生防菌在植物根际的定殖及与病原菌的互作研究。
土壤真菌群落多样性是评价耕作土壤环境质量与健康的重要指标。以山东四种重要的蔬菜作物大葱、姜、草莓、黄瓜种植土壤为研究对象,采用qPCR和基于扩增子测序的高通量测序技术,结合土壤理化性质分析,研究了不同作物土壤真菌的群落组成及其多样性差异。结果表明:大葱土壤中以真菌ITS拷贝数为指标的总真菌丰度最低,且与草莓、黄瓜和姜土壤总真菌丰度具有显著差异(P<0.05);大葱和姜土壤真菌群落香农指数和操作分类单元指数高,多样性较丰富;黄瓜和草莓土壤真菌香农指数和操作分类单元指数低,多样性较差;土壤中子囊菌、担子菌、被孢菌门等相对丰度占比较高,其中在发病土壤中子囊菌门真菌相对丰度更高;土壤真菌类群受环境因子的影响,其中pH和有效磷对真菌群落构成的影响最大。这些结果为厘清不同真菌群落多样性与蔬菜土壤环境质量关系,为蔬菜土壤环境质量改善提供了理论依据。
通过金相组织分析、扫描电子显微镜分析、X射线衍射、硬度、电导率、室温拉伸性能、断后伸长率和抗晶间腐蚀等微观组织观察及性能表征,研究了四种不同固溶制度对Al-5.6Cu-1.7Mg-0.2Zr-0.1Sr-0.6Ti合金微观组织和性能的影响。结果表明:随着固溶温度的升高,合金中的晶粒逐渐变大;当固溶温度低于520 ℃时,合金中的未溶相的数量和尺寸随着固溶温度的升高而减小;当固溶制度为510 ℃×2 h+520 ℃×2 h时,合金中的未溶相开始增多,合金出现轻微过烧,断后伸长率及抗晶间腐蚀性能变差,但抗拉强度最高,达到了490.14 MPa。合金的位错强度和位错贡献值随着固溶温度的升高而减小,合金中的强化效果主要来源于固溶强化和时效析出强化。合金在T6状态下,(490 ℃×2 h+500 ℃×2 h)和(500 ℃×2 h+510 ℃×2 h)两种不同固溶制度下的抗拉强度和断后伸长率等力学性能和抗晶间腐蚀性能都较优,这两种固溶制度均是适合Al-5.6Cu-1.7Mg-0.2Zr-0.1Sr-0.6Ti合金的固溶制度。
针对传统光催化剂可见光利用率低下以及体相/界面光生电子-空穴复合严重难题,利用水热法制备二维结构的Bi2WO6纳米片,为进一步改善光吸收,基于能级匹配原则,通过水热法在二维Bi2WO6纳米片表面原位生长Cu2S构建Bi2WO6-Cu2S异质结,基于二维Bi2WO6纳米片优良的压电性能以及Bi2WO6-Cu2S异质结良好的光吸收及载流子传输性能,构建光-电-压电三种效应协同催化体系,探索最优降解实验条件,并成功用于水中罗丹明B的降解中。结果表明在光-电-压电效应协同作用下,设计的Bi2WO6-Cu2S对罗丹明B的降解率在40 min内达到87%,为利用光电催化和压电催化的协同作用设计独特的异质结结构开辟了一条新途径。
针对传统热力管道泄漏巡检方式存在的准确度不高、抗干扰能力差等不足,采用光纤分布式测温的方法测量热力管道沿线温度场,当发生泄漏时,管道中的热水或蒸汽会流出并改变泄漏点周围的温度场,系统可以快速捕捉温度变化并实时定位泄漏点。实验检测系统性能指标为温度精度(温度测量值与真实值间的误差)±1 ℃,空间分辨率≤2 m,目前已成功应用于济宁运河电厂热力管道的检测中,精确地测量了热力管道沿线15 km的温度变化,并成功对一处泄漏行为进行了报警,表明分布式光纤测温系统在热力管道泄漏监测领域具有广阔的应用前景。
为研究运输机场II/III类运行效益影响因素,参考相关规则及机场调研建立了II/III类运行效益影响因素指标体系,采用群组层次分析法,通过改进打分方式和k均值聚类算法对其进行优化。对比改进前后两种方法得出的指标权重结果,发现改进的群组层次分析法得出的权重差异明显,适合关键影响因素提取。最后分析场地改造、灯光系统升级改造等关键影响因素,对国内II/III类运行建设效益问题给出了相关建议。
针对部分高负载节点车站存在站台拥挤的问题,建立数学模型优化乘客的平均等待时间,制定相应限流策略。以乘客在车站各处的等待时间最小为优化目标,进站口单位时间的限流人数作为决策变量,通过乘客在车站中不同位置的行为特征,制定站台容量、列车容量、限流区域3个约束条件,同时设计了基于滚动时域控制的算法进行模拟计算。结果表明,该算法较于一般的限流策略,在超限次数和超限人数上都有较大优势,能够在保证站台安全性的前提下,在繁忙时期有效减少超限次数,站台超限人数降低9%,并将乘客出行的总延误时间降低11%。该研究可为城市轨道交通限流提供有效参考。
针对十车道高速公路复杂的交通环境,考虑交通量及货车比例双重因素影响,采取全面试验设计方法,利用VISSIM交通仿真软件对4种车道管理方案开展仿真模拟研究,以平均车速、路段通行能力、冲突数为评价指标,采用主成分分析法构建车道管理方案评价方法,基于多组合交通条件下的车道管理方案评分提出十车道高速公路不同车道管理方案适用条件。结果表明:针对十车道高速公路,当交通量≤1 000 pcu/(h·车道数)时,宜在左侧一条车道禁行货车;当交通量>1 000 pcu/(h·车道数)且货车比例≤30%时,宜在左侧三条车道禁行货车;当交通量>1 000 pcu/(h·车道数)且货车比例>30%时,宜在左侧两条车道禁行货车。
利用1961—2016年山东省济南市太阳年总辐射量观测数据,通过模型识别和统计检验,对比分析时间序列模型AR(5)和ARIMA((1,2,4),1,0)的拟合结果。残差检验结果表明,疏系数模型ARIMA ((1,2,4),1,0)可用于预测地表太阳年总辐射量,预测结果显示2017—2025年济南市地表太阳辐射的年际变化整体呈增长趋势。对比多元线性回归模型结果,时间序列疏系数模型误差较小,预测准确度相对较高。
为研究自动气象站称重式降水传感器测量误差的变化规律,提出了一种通过依次添加砝码准确模拟降水量,从而实现现场校准的方法。对2019—2021年传感器现场校准数据进行统计,基于历史校准数据设计了一种计算称重式降水传感器偏离程度及其变化趋势的方法,根据历史校准数据得到传感器偏离程度变化模型。结果表明,现阶段传感器测量误差范围及观测数据质量整体受控可控,总体偏离程度为标准值的2.1%,且逐年增长0.1%。该研究可为气象传感器的测量误差预测、寿命预测提供参考。
通过研究花粉粒亚显微结构特征,为评价忍冬种质资源、品种分类鉴定及优良品种选育提供依据。采用光学显微镜和扫描电镜对金银花农家品种植株、茎、叶、花和花粉及外壁雕纹进行形态分类鉴定,数据采用SPSS进行统计分析和评价。8个主流农家品种形态性状特征及花粉粒形状、萌发孔及外壁刺状雕纹等均有一定差异。四季花植株杆冠明显,北花1号灌丛状,金银花24号花蕾疏被柔毛,花粉粒呈球形,外壁具极密的刺状雕纹;北花1号和四季花的花粉粒呈三角状球形,外壁具密粗刺状雕纹;大毛花茎枝及花蕾密被长柔毛,金银花16号花蕾密被腺毛和针状短毛,金银花1号、金银花15号及金银花23号花粉粒呈钝三角状球形或类球形,外壁具稀疏刺状雕纹。金银花农家品种的花粉粒形态特征为品种分类和鉴定提供了孢粉学依据。
为了研究竹红菌素的中试提纯工艺及抑菌效果,在中试生产中,通过不同溶剂、提取方法提取竹红菌素,研究盐析法、降温法和超滤法对竹红菌素的纯化效果。结果表明使用气流粉碎法竹红菌素提取量可达21.4 mg/g,超滤法纯化后,竹红菌素的纯度达到90%以上。对竹红菌素的抑菌活性分析发现,其热稳定性良好,并且对大肠埃希氏菌和白色念珠菌均有抑制作用。竹红菌素具有天然抗菌和良好的热稳定性,易提取纯化,可作为一种抑菌药物应用到医药等领域。
建立了一种超高效液相色谱-四级杆/静电场轨道阱高分辨质谱同时检测补中益气丸中毛蕊异黄酮葡萄糖苷、橙皮苷和甘草酸铵含量的方法。采用超高效液相色谱-四级杆/静电场轨道阱质谱,Hypersil Gold C18型色谱柱,乙腈-0.1%甲酸水梯度洗脱,流速0.4 mL/min,柱温40 ℃,进样量1 μL;采用电喷雾离子源,正离子模式下,在质荷比100~1 500范围内全扫描,通过提取待测成分的精确质量数进行定量。结果表明,毛蕊异黄酮葡萄糖苷、橙皮苷、甘草酸铵线性范围分别为0.089 1~1.425 0 μg/mL、0.098 4~12.600 0 μg/mL、7.425 0~29.700 0 μg/mL(r≥0.999 3),检测限分别为5.57、4.10、5.80 ng/mL,定量限分别为22.26、12.30、23.20 ng/mL,精密度、重复性及样品稳定性(24 h)良好,加样回收率91%~105%(δRSD≤5.0%,n=6)。本方法简便快捷、特异性强、灵敏度高,可同时检测补中益气丸中毛蕊异黄酮葡萄糖苷、橙皮苷、甘草酸铵的含量。
运用网络药理学和分子对接方法探索黄连温胆汤治疗幽门螺杆菌相关性胃炎的分子机制。应用中药系统药理学数据库与分析平台对黄连温胆汤药物活性成分及药物作用靶点基因进行筛选。通过Genecards 数据库、DisGENET数据库查找幽门螺杆菌相关性胃炎疾病相关靶点,利用维恩在线绘图工具获得疾病与药物的共同靶点基因。利用Cytoscape 3.8.2软件以及STRING数据库分别构建药物-化合物-靶点相互作用网络及蛋白质-蛋白质相互作用网络图。运用DAVID数据库进行基因本体功能和京都基因与基因组百科全书通路富集分析。选取度值排名前3的靶点蛋白和活性成分使用AutoDockTools 1.5.6软件进行分子对接。共筛选得到槲皮素、川皮苷、柚皮素等127种黄连温胆汤药物活性成分,并获得Akt1、JUN、TNF-α、STAT3等101个潜在靶点蛋白,涉及P53信号通路、NOD样受体信号通路、TNF信号通路等90条信号通路。分子对接结果显示关键靶点STAT3、TP53、Akt1与活性成分槲皮素、川皮苷、柚皮素的亲和力较好,其中以Akt1与柚皮素的结合能力最强。通过分析黄连温胆汤治疗幽门螺杆菌相关性胃炎的作用靶点和相关信号通路,能够为临床应用和后续实验研究提供理论基础。
为了挖掘十味益脾颗粒中治疗脾虚食滞症的主要药效成分及其作用机制, 通过相关文献以及中药系统药理学数据库与分析平台获取十味益脾颗粒中10味药材所含的主要化学成分并构建化学成分库,通过多个数据库构建相关靶点库;运用Genecards数据库、OMIM数据库、TTD数据库搜索积食、健脾有关的疾病靶点;通过化学成分-潜在靶点网络筛选关键成分和关键靶点,构建中药-关键成分-关键靶点-疾病网络筛选核心成分和核心靶点;使用SwissADME数据库对核心成分进行分析;采用CB-Dock网站进行分子对接。结果表明,槲皮素、茯苓酸A、茯苓酸C、β-谷甾醇是十味益脾颗粒中的核心成分,CA2、PTGS1、PTGS2是十味益脾颗粒作用的核心靶点。分子对接结果显示核心成分与核心靶点的亲和作用较好。该研究为深入诠释十味益脾颗粒的作用机制和临床应用提供了理论基础和数据支撑。
探究健康和患锈腐病西洋参根际土壤微生物的群落多样性和可培养菌株分离,以期为西洋参锈腐病发生机制及防控提供参考。利用传统分离技术和高通量测序技术分析健康和患锈腐病西洋参的根际土壤,探究其微生物的群落组成及多样性变化。经由传统分离技术合计得到24株细菌和25株真菌,优势菌属包括假单胞菌属(Pseudomonas)、芽孢杆菌属(Bacillus)和青霉菌属(Penicillium)。高通量测序结果显示,健康和锈腐病土壤中细菌群落均以蓝细菌门(Cyanobacteria)和变形门(Proteobacteria)为主;患锈腐病组有所降低的为蓝细菌门(Cyanobacteria)、软壁菌门(Tenericutes)和变形菌门(Proteobacteria),大幅上调的为拟杆菌门(Bacteroidetes)、酸杆菌门(Acidobacteria)、放线菌门(Actinobacteria)与厚壁菌门(Firmicutes)。健康和锈腐病土壤内所含的真菌群落以子囊菌门(Ascomycota)为主,被锈腐病感染后有所上调的为担子菌亚门(Basidiomycota)、子囊菌门(Ascomycota)与被孢霉门(Mortierellomycota)。感染锈腐病根际土壤细菌多样性明显减少。研究表明健康和锈腐病土壤微生物群落组成与数量明显不同,为西洋参锈腐病的发病机制及防控技术提供了理论依据。
中国北方冬季气温低,秸秆直接还田后腐解效率低,易造成病原菌积累。为促进秸秆原位腐解,降低病原菌积累,采用低温培养结合纤维素酶、半纤维素酶、漆酶活性筛选,获得一株低温降解秸秆的木霉菌株C47-3;该菌在秸秆液体培养基中于15 ℃条件下培养15 d时,对秸秆的降解率为22.28%;该菌株经形态学观察和分子生物学鉴定为近深绿木霉Trichoderma paratroviride;木霉菌株C47-3及其挥发性物质对供试的葡萄座腔菌、禾谷丝核菌、灰葡萄孢等8种病原菌均具有抑制效果,对假禾谷镰孢菌的抑制率可达60 %以上。筛选得到的木霉菌株C47-3在提高低温条件下秸秆腐解效率的同时具有一定的生防潜能,为我国北方冬季玉米秸秆还田后高效利用及土传病害的生物防治提供了菌种资源。
TiAl合金在高温下服役时,表面因受循环载荷而容易产生疲劳裂纹,因此有必要进行表面处理以改善其力学性能。使用直径0.2 mm钢丸在0.7 MPa气压下对TiAl合金进行室温喷丸实验,使用ABAQUS有限元分析软件进行喷丸仿真模拟研究。随后,对喷丸试样进行不同温度和保温时间的热处理。通过SEM观察TiAl合金纵截面的显微组织,使用X射线残余应力仪测量TiAl合金表面的残余压应力,使用显微硬度仪测量热处理后TiAl合金表面的显微硬度。结果发现,喷丸后TiAl合金表面出现许多凹坑和层片状突起,次表面处发生明显塑性变形并出现许多变形孪晶。热处理后TiAl合金表面残余压应力会随着保温时间的增加和热处理温度的升高而变小。硬度几乎表现出与残余应力相同的趋势,但当热处理温度为1 200 ℃时,因金相组织发生变化,α2相含量明显增多,导致硬度增加。
为探求高强度紧固螺栓发生断裂的原因,对某铁路钢桥上断裂的紧固螺栓进行了失效分析。利用扫描电子显微镜、能量色散X射线谱、金相显微镜、洛氏硬度仪、X射线荧光光谱仪、电子万能试验机等技术手段,对铁路钢桥失效螺栓的断口形貌、断口微区成分、显微组织、硬度、螺栓用钢的成分以及力学性能等方面进行分析与研究。结果显示:螺栓用钢的化学成分、硬度及力学性能均符合国家标准要求;螺栓断口起裂区存在树枝状裂纹,裂纹内部有含硫的腐蚀产物,且螺栓工作时所受外力为交变载荷。因此,螺栓的断裂是在交变载荷下发生的腐蚀疲劳断裂。螺栓断裂的初始裂纹源位于螺杆上螺纹的根部或螺柱与螺母连接位置的根部,为由硫元素引起的应力腐蚀裂纹。此研究为防止螺栓发生应力腐蚀裂纹及衍生病害提供了理论依据。
提升交通枢纽的韧性以应对突发大客流给交通运输系统带来的压力至关重要。基于交通枢纽的内部设施布局,将客流在其内的疏散备选路径抽象为由节点和路段构成的网络图。从改变客流疏散路径角度出发,当发生突发大客流时,考虑开启平时不开放的应急通道用于疏散客流。在已知各起讫点之间的客流量以及客流疏散备选路径的条件下,以最小化客流疏散时间与开启应急通道的广义成本为优化目标,建立客流疏散优化模型,并设计混沌蚁群算法对模型进行求解,得到客流疏散的优化方案。最后以北京南站为案例验证模型与算法,结果显示,在发生突发大客流时,开启合适位置和数量的应急通道可以有效缩短客流疏散时间。该研究从交通枢纽内部的规划布局与客流疏散优化角度,为城市交通枢纽的韧性提升提供了理论支撑。
分析早高峰单起点多讫点公交系统的均衡乘车行为。考虑乘客对公交内部拥挤敏感程度不同,分析乘客出行成本构成,乘客在拥挤成本、延误时间成本和乘车时间成本之间权衡,做出乘车班次选择,以此建立均衡乘车模型。研究结果表明异质用户下单起点多讫点公交均衡具有如下性质:目的地相同的乘客分布在连续班次,且越靠近最优到达班次,累计乘客人数越多;连续两站都有出行者乘坐特定班次时,在之后站点登上该特定班次的总人数为常数;目的地相同的不同类型乘客最多在一个班次上混乘;对拥挤敏感的乘客会乘坐对应的远离期望到达时间的班次;对拥挤不敏感的乘客会乘坐对应的靠近期望到达时间的班次。研究结果有利于加深对公交乘车行为的理解,为公交调度管理提供辅助支持,进一步完善公交均衡模型的相关研究。
自主式交通系统 (autonomous transportation system, ATS) 是为应对主动式智慧交通发展趋势而提出的新一代交通系统。为科学合理地构建ATS功能架构,提出了一种面向多属性文本的优化密度峰值聚类算法 (density peaks clustering, DPC)。该算法结合交通系统功能架构的基本特征,通过改进的词频-逆向文档频率算法与文本向量空间模型,将多属性文本转化成空间维度坐标。再利用高斯函数和决策值优化DPC算法进行聚类,并结合轮廓系数对聚类结果进行评价。为了检验算法的合理性,在ATS道路自动驾驶场景下,基于道路载运工具运行服务域、交通基础设施管理服务域和交通安全管理服务域的功能数据集进行了算例分析,依据聚类结果绘制功能架构图。架构图由自主感知-自主学习-自主决策-自主响应4层构成,验证了ATS应用场景中功能架构优化算法的可行性和合理性。算例结果表明:该算法的构建具有鲁棒性,算例轮廓系数整体均值为0.84,与原算法相比解决了聚类过程中聚类中心难以划定的问题;与原智能交通系统中的各架构设计相比,该功能架构更具有层次性和逻辑性。该优化算法能够促进新一代交通系统功能架构的构建,推动自主式交通系统理论体系的发展。
在自动驾驶系统中,系统需要准确识别驾驶人的意图,来帮助驾驶人在复杂的交通场景中安全驾驶。针对目前驾驶人意图识别准确率低,没有考虑优化特征对模型准确率影响的问题,运用深度学习知识,提出了一种基于时间序列模型的驾驶人意图识别方法。该方法基于Attention机制融合了卷积神经网络(convolutional neural networks,CNN)和长短时记忆网络(long short-term memory network,LSTM),引入车辆自身信息和环境信息作为时空输入来捕捉周围车辆的空间交互和时间演化。该方法可同时预测目标车辆驾驶人横向驾驶意图和纵向驾驶意图,并在实际道路数据集NGSIM(next generation simulation)上进行了训练和验证。实验结果表明,所提出的CNN-LSTM-Attention模型能够准确预测高速公路环境下驾驶人的驾驶意图,与LSTM模型和CNN-LSTM模型相比具有明显的优势,为自动驾驶系统的安全运行提供了有效保障。
针对高湿高粘污泥干燥难题,对市政污泥水分特性和干燥特性进行分析,对普通回转圆筒干燥机关键部件结构进行了优化设计,并进行了工业模拟试验。结果表明:内部带链条、抄板、打散轴等自清理构件的自清理打散回转干燥机与普通回转圆筒干燥机相比,具有防粘、防团聚效果好,干燥强度大,干燥效果理想等优点,为市政污泥深度脱水工艺与装置的开发与应用推广提供了有益的理论支持。
华北平原是中国三大平原之一,特殊的地理位置、较多的重工业企业及采暖季相对更高的污染排放,导致采暖季极易出现大范围、长时间的污染过程,PM2.5浓度明显高于周边区域。为了更好地了解天气系统及气象要素对采暖季华北平原城市空气质量的影响,以北纬32°—40°、东经114°—120°华北平原地区50个城市为研究对象,分析2015—2021年采暖季(11月至次年3月)气象条件对华北平原采暖季大范围重污染过程的影响。研究表明,华北平原发生重污染时,高空500 hPa环流曲率减小,环流相对更加平直,垂直方向逆温出现概率增大,水平及垂直方向更加静稳,污染物扩散能力减弱,近地面山东中南部、河南异常偏南风导致区域升温、增湿,有利于颗粒物吸湿增长及二次转化,河北中西部异常偏东至东北风,导致污染物受太行山山脉影响,在太行山东侧堆积,易在山前形成大范围污染过程,且与山东中南部、河南的异常偏南风形成区域风场辐合,污染物扩散条件不利。分析2021年1月20日至28日一次污染过程发现,污染发生期间华北平原高空大气环流相对平直,地面以均压场控制为主,多静风辐合,湿度持续较大,整体污染扩散条件不利,是造成本次污染过程的主要诱因。
针对心律不齐、心肌缺血、早搏等心脏疾病的相关人群,设计了一款便携式心电监测设备,用于疾病的早期发现和预防。首先对一款型号为RT1025的前端心电信号采集芯片进行了研究,并针对肌电噪声、50 Hz工频干扰等常见噪声开发了去噪声无限冲激响应滤波算法,最后完成了心电数据采集和通信的程序设计。该设备工作状态稳定,数据采集和控制简单,为便携式心电采集设备的设计提供了参考依据,对于预防和实时监测心血管方面的疾病具有重要意义。
采用数据挖掘及网络药理学方法分析中药抗呼吸道合胞病毒(respiratory syncytial virus, RSV)用药规律,并探讨核心中药可能的作用机制。利用中国知网数据库收集治疗RSV的含中药复方,应用SPSS Statistics 26.0软件对纳入标准的中药进行频次、性味归经、四气五味及其功效分类统计,并对频数大于5的中药进行系统聚类分析。使用中药系统药理学数据库分析平台进行成分、靶点筛选,将其靶点与在GeneCards及OMIM数据库筛选得到的RSV疾病靶点进行匹配,获取高频中药抗RSV的关键靶点;采用 STRING、DAVID数据库对关键靶点进行蛋白质-蛋白质相互作用网络分析及京都基因与基因组百科全书通路富集分析;最后通过Cytoscape 3.7.1软件构建中药-活性成分-关键靶点-通路网络,并进行拓扑分析。共获得符合标准的中药复方91个,涉及121味中药;其中以清热药、化痰止咳平喘药多见,以归肺、肝经居多,以寒温平、苦辛甘为主;麻黄、黄芩、甘草、苦杏仁累计频次最高且聚为一类。获得麻黄、黄芩、甘草、苦杏仁活性成分共126个;抗RSV关键靶点110个,核心靶点包括 GSR、TP53、SOD1等;涉及通路主要包括癌症通路、流体剪切力与动脉粥样硬化途径、AGE-RAGE信号通路、血脂和动脉粥样硬化血脂等。
基于网络药理学探究小青龙汤治疗新型冠状病毒感染(COVID-19)的作用机制。应用中药系统药理学数据库与分析平台(traditional Chinese medicine systems pharmacology database and analysis platform,TCMSP)筛选小青龙汤8味中药的活性成分,运用PubChem、SwissTargetPrediction和TCMSP数据库获取中药的潜在作用靶点;运用OMIM、DisGeNET和GeneCards 数据库筛选COVID-19和Delta variant of COVID-19相关靶点;利用Venny 2.1在线工具筛选出小青龙汤靶点和COVID-19靶点的交集并作维恩图;应用Cytoscape 3.7.2 软件构建小青龙汤-成分-(COVID-19)-靶点网络;利用STRING数据库收集数据,并在线构建蛋白质-蛋白质相互作用网络;应用Metascape数据库进行基因本体(gene ontology, GO)和基于京都基因与基因组百科全书 ( Kyoto encyclopedia of genes and genomes, KEGG)富集分析,借助微生信在线绘图工具绘制GO和KEGG富集分析图。利用AutoDockTools 1.5.6软件进行分子对接。筛选得到小青龙汤有效活性成分共169个及靶点1 363个,药物与疾病相交靶点292个, 得到GO富集分析中生物过程共2 393条,细胞成分共168条,分子功能共264条,KGGG通路共225条。分子对接结果显示筛选出的小青龙汤核心成分与COVID-19相关靶点结合良好。该研究揭示了小青龙汤可能通过作用于TNF、AKT1、GAPDH、IL-6、ALB、TP53、IL-1β、VEGFA、STAT3、EGFR等靶点,参与MAPK信号通路、PI3K-Akt信号通路、糖尿病并发症中的AGE-RAGE信号通路等通路治疗COVID-19。
利用网络药理学与代谢组学探讨枳实-厚朴药对治疗慢传输型便秘(slow transit constipation,STC)的潜在作用机制。使用中药系统药理数据库与分析平台筛选枳实与厚朴的化学成分及作用靶点,通过GeneCards、OMIM、DisGeNET数据库搜集STC的疾病预测靶点,运用维恩图获得成分与疾病的交集靶点,采用STRING数据库构建蛋白质-蛋白质相互作用网络,运用Cytoscape 3.8.0软件计算并筛选关键靶点,同时绘制中药-成分-靶点网络图,利用Metascape数据库对交集靶点进行GO(gene ontology)功能富集分析和KEGG(Kyoto encyclopedia of genes and genomes)通路富集分析。采用洛哌丁胺诱导法构建STC小鼠模型,给予枳实+厚朴灌胃给药后,对小鼠盲肠内容物进行基于气相色谱联合飞行时间质谱(GC/TOF-MS)的非靶向代谢组学检测,分析差异性代谢物。结果获得枳实-厚朴药对活性成分共24种,与STC疾病相关的交集靶点共106个,其中度值排名靠前的关键靶点包括AKT1、TNF、TP53、IL6、CASP3、JUN。GO分析发现可能涉及的生物学过程包括细胞对氮化合物的反应、细胞对脂质的反应、蛋白磷酸化的正调控、炎症反应的调节、离子传输的调节等。KEGG分析可能涉及的通路包括癌症通路、PI3K-AKT信号通路、钙信号通路、5-羟色胺能突触信号通路等。非靶向代谢组学检测共发现21种差异性代谢物,包括Akt相关性代谢物烟酸、果糖、原儿茶酸。本研究揭示枳实-厚朴药对通过多成分、多靶点、多通路对STC发挥治疗作用,其活性成分柚皮素和木犀草素,关键靶点Akt及相关性代谢物值得特别关注,这为后续基础研究提供了思路与理论依据。
基于网络药理学研究桂芍镇痫片抗颞叶癫痫的作用机制。通过中药系统药理学数据库与分析平台检索桂芍镇痫片的有效成分和作用靶点,使用Uniprot 数据库进行标准基因名转化;通过OMIM,GeneCards和DrugBank数据库检索颞叶癫痫相关的疾病靶点,使用维恩图获得桂芍镇痫片治疗颞叶癫痫的交集靶点;运用Cytoscape 3.8.2软件构建药材-成分-靶标网络图,分析核心成分和关键分子靶点;使用基因本体富集和京都基因与基因组百科全书分析靶点的生物学过程和相关通路;使用前三个关键靶点与其对应的前两个核心化合物进行分子对接验证。通过筛选,共获得127个有效成分和46个相关靶点,其中,β-谷甾醇、槲皮素、山柰酚等14个成分发挥核心作用,涉及CALM1、SCN5A、GSK3B等11个关键靶点。抗癫痫作用主要涉及膜电位调节、药物响应等生物学过程,突触后膜和树突等细胞组成,离子通道和钙调蛋白等分子功能,神经活性配体-受体相互作用、尼古丁成瘾等相关通路。分子对接结果显示CALM1、SCN5A、GSK3B三个靶点分别和对应的核心化合物有较好的结合能力。桂芍镇痫片通过减轻氧化损伤和保护神经元,影响离子通道和受体、细胞内信号传导、细胞凋亡和突触结构等环节,多成分、多靶标、多通路地协同发挥抗癫痫作用。
基于网络药理学方法探讨尪痹方治疗类风湿性关节炎(rheumatoid arthritis,RA)的潜在机制。应用中药系统药理学数据库与分析平台筛选出尪痹方的化学成分及作用靶点,GeneCards数据库检索RA相关靶点,维恩图获取药物与疾病交集靶点,利用STRING数据库得到蛋白质-蛋白质相互作用( protein-protein interaction,PPI)网络信息,使用Cytoscape构建药物-有效成分-靶点-疾病网络与PPI网络图,通过DAVID数据库对共同靶点进行基因本体( gene ontology,GO)和京都基因与基因组百科全书( Kyoto encyclopedia of genes and genomes,KEGG)分析。使用SYBYL-X 2.1.1软件进行分子对接验证。经过筛选得到32个有效成分及99个相关靶点,核心靶点为IL-6、TNF、AKT1、VEGFA、PTGS2等。GO功能富集分析主要涉及RNA聚合酶II启动子转录的正调控等生物过程,KEGG 通路富集分析主要涉及TNF信号通路、T细胞受体信号通路、Toll样受体信号通路、破骨细胞分化等信号通路。分子对接结果显示,山柰酚、雷公藤内酯、柚皮素、川皮苷、刺芒柄花素等核心成分与IL-6、TNF、ATK1、PTGS2、VEGFA等的核心靶点蛋白之间具有良好的结合活性。本研究初步阐释了尪痹方通过多成分、多靶点治疗RA的潜在机制。
CH3NH3PbI3(MAPbI3)钙钛矿电池的能量转换效率与钙钛矿薄膜质量密切相关。为了获得高质量的钙钛矿薄膜,通过优化薄膜制备方法和工艺流程,发现绿色反溶剂乙酸丙酯和丙二醇甲醚能促进PbI2粒子的成核,提供CH3NH3PbI3钙钛矿晶体的异相成核位点,从而促进钙钛矿晶体的快速生长。研究表明,与常用的有毒溶剂氯苯处理的钙钛矿薄膜相比,通过乙酸丙酯和丙二醇甲醚处理的薄膜晶粒较大,均方根值较低,表面粗糙度获得较大优化,可以获得晶粒尺寸均匀、接近钙钛矿载流子扩散长度的全覆盖钙钛矿薄膜。测试不同处理条件下的器件性能发现,与氯苯处理的CH3NH3PbI3钙钛矿太阳能电池(能量转换效率为17.86%)相比,绿色反溶剂丙二醇甲醚处理的器件的最佳效率为21.60%,提高近21%,该实验结果对今后获得环境友好的高质量钙钛矿型太阳能电池具有一定的参考价值和指导意义。
夹杂物对钢铁的疲劳强度以及疲劳寿命均会产生影响,但是大块试样中的夹杂物情况无法直接用X射线显微计算机断层扫描 (X射线显微CT)进行精确成像。为实现对大块试样中夹杂物的三维特征观察,采用非水溶液电解的方法获取大块试样中的夹杂物,利用扫描电镜对电解后的夹杂物进行观察和分析,将夹杂物聚合成为圆柱形样品,最后采用X射线显微CT对夹杂物进行三维扫描,得到了大块试样中夹杂物的三维信息,并对夹杂物的各项尺寸数据进行统计分析。该研究为获取大块钢铁试样中夹杂物的三维形貌提供了新思路。
依翡丝纤维是通过在纺丝原液中加入抗菌剂共混制得的具有细旦、抗菌特性的新型改性腈纶纤维。对比依翡丝纤维和普通腈纶纤维的表面形态、力学性能、吸湿性能、比电阻、摩擦性能以及卷曲性能,采用X射线光电子能谱(XPS)对两种纤维的组成和化学键进行分析,并对依翡丝混纺织物的吸湿快干性能和吸湿发热性能进行测试。结果表明:依翡丝纤维横截面为圆形,纵向表面粗糙,有较密的沟槽,具有线密度小、力学性能优异、可纺性高等优点;相比普通腈纶,依翡丝比电阻小,摩擦系数大,不易产生静电。通过XPS分析,得出依翡丝添加的抗菌剂为季铵盐类抗菌剂。依翡丝混纺织物的水分蒸发速率大于0.18 g/h,吸湿发热的最高温升值大于4 ℃,在吸湿快干和吸湿发热方面都有不错的表现,可用于开发多功能面料。
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