地质·测绘·环境

• 基于CatBoost模型的采煤沉陷水域水体深度反演

  徐良骥;廉年刚;张坤;

  目的 长期煤炭开采在两淮矿区造成了显著的地表沉陷和水体形成，这使得精确测量水深对于合理利用水资源变得至关重要，使用遥感反演水深的方法可高效便捷获取大范围水深数据。方法 提出了一种多源数据融合反演模型，通过整合Sentinel-2卫星遥感资料与无人船采集的水深数据，分别建立了基于单一波段、多波段以及对数比值的模型分析方法。通过CatBoost机器学习算法分别对3种传统模型中拟合效果最佳的模型进行优化。结果 经过实验验证，发现绿色单波段模型、多波段模型以及绿色与红色比值对数模型的拟合优度分别达到了0.675、0.692和0.260;均方根误差分别为2.40、2.34和3.62m。在采用CatBoost机器学习算法进行优化后，传统模型的反演精度均有提升。拟合优度分别为0.755、0.762、0.386;均方根误差分别为2.03、1.96和3.17m; CatBoost单波段模型在4～12m区间反演精度最高，CatBoost多波段模型在0～4m及12～16m有最高的反演精确性。结论 研究证明，采用的多源数据融合技术能够有效提升水深反演的精度，为矿区水域治理及水资源管理提供了科学依据，展示了其在环境监测和资源管理中的潜在应用。

  2024年05期 v.44;No.194 1-9页 [查看摘要][在线阅读][下载 1300K]
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• D001型阳离子交换树脂吸附锂的性能研究

  刘少敏;黄笑笑;

  目的 为了满足锂电池发展对锂需求量的快速增长需求，需要从盐湖卤水中开发一种低成本高效益且环保的方法。方法 以D001为吸附剂，通过扫描电子显微镜(SEM)、N_2吸附脱附曲线对其结构进行表征，采用静态吸附试验研究了D001投加量、溶液pH、吸附时间和溶液初始浓度等因素对D001吸附锂的性能影响。结果 在pH为2～8时，D001对锂具有较高的吸附容量，在pH为8时，D001对锂的吸附容量最大，达到11.9mg/g,其吸附实验数据更符合准二级动力学模型和Freundlich等温吸附模型。在循环5次后，D001对锂的吸附容量可以稳定在11.0mg/g以上，但溶液中Mg~(2+)的存在对D001吸附锂有一定的负面影响。根据X射线光电子能谱(XPS)结果，分析了D001吸附锂的吸附机制，主要受到N和O影响，发生络合反应。结论 D001对锂具有一定的吸附能力，且循环性能稳定。

  2024年05期 v.44;No.194 10-17页 [查看摘要][在线阅读][下载 1342K]
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• 基于改进U-Net的遥感影像建筑物识别

  郭辉;刘新哲;

  目的 近年来，深度学习用于提取影像中的建筑物信息已经成为遥感领域研究热点之一，为了准确高效地提取遥感影像中的建筑物信息。方法 使用ResNet替换U-Net的骨干网络，并以此为基础进行改进，融合自校正卷积(SCCnov)和高效通道注意力(ECA),构建了一种新的建筑物提取网络模型。使用马萨诸塞州建筑物数据集设计消融实验，对所构建的网络模型的提取精度和实际效果进行对比分析，并使用WHU数据集验证网络的普适性，同时使用安徽某矿区的无人机影像数据集设计了迁移性实验，验证所构建网络的迁移能力。结果 所构建的网络在mIoU、mPrecision和mRecall 3个指标上分别达到了82.89%、92.26%和88.32%,较改进前分别提升了1.70%、1.08%和1.19%;另外，在迁移性实验中，网络在mIoU、mPrecision和mRecall 3个指标上分别达到88.66%、94.37%和93.19%。结论 本文所提出的SCEC-Unet在建筑物提取中具有良好的效果，且在独立小建筑物，异形建筑以及边缘建筑物的提取中表现较好，同时该网络具有良好的迁移能力，可用于矿区建筑物提取任务的迁移学习。

  2024年05期 v.44;No.194 18-27页 [查看摘要][在线阅读][下载 2109K]
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机械·电气·电子

• 膝踝康复仿生机器人的设计与运动分析

  王成军;马杰文;程彪;

  目的 针对现有踝关节康复机构存在机构康复中心与关节康复中心不重合以及不能满足患者多姿态康复需求的问题，仿生人体下肢运动，设计了一种膝踝康复仿生机器人。方法 分析人体下肢运动，基于TRIZ理论的物理矛盾求解，采用空间分离法提出了一种膝踝康复机构，利用Kutzbach-Grübler公式计算了康复机构的自由度，建立膝踝康复仿生机器人运动学模型；通过MATLAB分析踝关节生理运动空间和康复机器人工作空间，并将两者进行对比；利用MATLAB和ADAMS分别对康复机器人进行动力学仿真，并对两种结果进行误差分析，验证康复机器人的稳定性。结果 设计了一种膝踝康复仿生机器人，该机器人满足踝关节三维康复需求，且机构运动空间与踝关节生理运动空间基本重合；误差分析验证了机器人康复运动的稳定性。结论 设计的膝踝康复仿生机器人能够实现踝关节康复；基于仿生结构，解决了机构康复中心与关节康复中心不重合的问题，满足了患者多姿态的康复需要，为踝关节康复运动提供了一种实现途径。

  2024年05期 v.44;No.194 28-37页 [查看摘要][在线阅读][下载 1457K]
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• 基于改进人工蜂鸟算法的稀布线阵优化

  王仲根;吕泽耀;林涵;张学军;张仁海;

  目的 针对多约束稀布直线阵列存在旁瓣电平过大的问题，提出了一种基于改进人工蜂鸟算法的方向图综合方法。方法 新算法通过分段式惯性权重动态调整转换概率来选择引导觅食和领土觅食方法，平衡算法的局部搜索和全局搜索能力；引入了柯西-高斯变异提升算法的抗停滞能力，使算法能够跳出局部最优，极大地提高了优化能力。结果 新算法在给定阵列孔径、阵元数和最小阵元间距等约束下，实现了抑制阵列天线峰值旁瓣电平的稀布直线阵列综合优化。结论 仿真结果表明，与传统方法相比，该方法能够在不同约束条件下得到更低的峰值旁瓣电平，新算法拥有更好的寻优能力和稳定性。最后对实际的阵列天线进行HFSS电磁仿真，并在仿真中得到了卓越的结果，进一步证明了所提方法的可行性。

  2024年05期 v.44;No.194 38-46页 [查看摘要][在线阅读][下载 1395K]
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• 椭圆齿轮传动特性及动态受力分析研究

  叶友东;范武胜;

  目的 为了探究椭圆齿轮传动的运动学特性及动态受力情况。方法 在运动学分析计算的基础上，研究了偏心率对各运动学参数的影响；在考虑回转轴心在焦点处的椭圆齿轮副工作时引起惯性力的工况下，对从动轮在传动过程中的轮齿受力及回转轴支承反力进行了分析计算；最后基于齿轮轮齿范成加工原理对椭圆齿轮三维建模，并将三维模型导入到Adams中进行了运动及动态受力仿真。结果 仿真结果与理论计算分析结果吻合，进而验证了分析计算的正确性。结论 椭圆齿轮的运动学特性及动态受力研究结果为椭圆齿轮传动的设计及工程应用提供了理论参考。

  2024年05期 v.44;No.194 47-53页 [查看摘要][在线阅读][下载 1417K]
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• 基于COMSOL仿真的终端电磁热场缺陷温度场分析

  郭家虎;苏宁;

  目的 针对现有单一物理场模型及两两耦合模型对缺陷高压电缆终端整体温度场分布研究不够准确的问题。方法 提出一种考虑负荷电流影响的电磁场、固体传热场及流体传热场多物理场有限元耦合模型，研究了110kV电缆终端漏油与硅油劣化缺陷时的温度场分布特性。结果 据仿真研究显示随负荷电流增大，终端内部明显温升，从线芯到伞裙的温度逐渐降低。漏油缺陷会使得终端外表面温度产生空气域温度低于硅油域温度的分层现象，硅油劣化会产生终端局部发热而致使外表面应力锥附近最高温度升高。结论 在实际应用中，模型结果与实际值误差约在1%之内，研究明确了利用整体温度分布特征监测终端常见缺陷在实际应用的可行性。

  2024年05期 v.44;No.194 54-63页 [查看摘要][在线阅读][下载 1684K]
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土木·力学·爆破

• 冻结钙质黏土双曲线蠕变模型蒙特卡洛法评价

  姚兆明;冷保瑞;赖龙辉;

  目的 准确计算冻土蠕变对人工冻结壁设计至为重要。为能更好地掌握冻结钙质黏土蠕变发展规律的目的。方法 对取自淮南某矿井筒检查孔深部原状钙质黏土进行单轴抗压试验与蠕变试验，建立了能反应冻结温度和应力加载等级影响的冻结钙质黏土双曲线蠕变本构模型。将蠕变试验时的瞬时应变、蠕变加载应力值以及应变-时间曲线代入蠕变模型公式并求解参数，构建出可以分别描述冻结钙质黏土瞬时应变和蠕变应变两部分的蠕变模型，并进行验证。鉴于冻结温度场不均匀性，采用蒙特卡洛法考虑温度参数的空间变异性对蠕变模型进行可靠性分析，表明所建模型能更好地预测低温下高应力水平冻结钙质黏土蠕变特性。结果 所建模型计算结果表明，理论值与试验值拟合优度较高，便于实际工程应用，结论 可为钙质黏土冻结壁稳定性研究提供参考。

  2024年05期 v.44;No.194 64-71页 [查看摘要][在线阅读][下载 1459K]
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• 基于传递有限条薄壁构件弹性屈曲分析

  姚永红;林思平;庞强;

  目的 为研究薄壁构件的弹性屈曲问题，提高其计算效率。方法 根据有限条传递矩阵法的相关理论知识编写了基于传递有限条程序(简称TFSM)。该程序不需要建立整体刚度矩阵，降低了系统矩阵的阶数，通过输入相应的截面参数和材料参数便能对薄壁构件进行弹性屈曲分析，大大提高了计算效率。结果 为验证程序的可行性，首先对划分不同条形单元数的薄板构件进行屈曲分析，将计算结果与理论值进行对比，考察不同条形单元数对计算精度的影响。然后采用精度较高的条形单元划分方法对冷弯薄壁型钢构件弹性畸变屈曲进行了研究，并与有限元方法和经典有限条法的计算结果进行了对比。数据表明TFSM程序具有较高的精度。结论 TFSM程序可以应用于冷弯薄壁构件的弹性屈曲分析。

  2024年05期 v.44;No.194 72-77页 [查看摘要][在线阅读][下载 1046K]
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控制·计算数学·人工智能

• 基于BiGRU-CNN模型的高校网络舆情预警研究

  张戎秋;

  目的 为了有效地对快速增长的高校网络舆论数据进行监测。方法 结合BiGRU模型、CNN模型和自注意力机制的特点，利用位置权重参数对BiGRU模型的自注意力机制加以改进，最后构建一个带有自注意力机制的多通道BiGRU-CNN模型，同时引入AdamW优化算法对整个模型进行优化。通过该模型提取出高校网络舆论中的文本特征，按文本特征中隐含的情感倾向把网络舆论分成非负面情感情绪和负面情感情绪两大类，以此来获得网络舆论主题中的情感倾向，对出现的负面情感情绪予以相应预警。结果 实验证明，带有自注意力机制的多通道BiGRU-CNN模型对高校舆论信息中文本的情感倾向分类是有效的，并且性能优于相关的神经网络模型。结论 所提出BiGRU-CNN模型能够有效实现高校网络舆论监测，具有良好的性能。

  2024年05期 v.44;No.194 78-84页 [查看摘要][在线阅读][下载 1108K]
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• 改性石墨相氮化碳结构与性能的影响

  于清波;王猛;徐子涉;刘凡;

  目的 为了提高石墨相氮化碳的光催化降解污染物的能力。方法 通过水热的方法用间苯二甲酸对双氰胺进行改性，研究不同间苯二甲酸添加量对降解性能的影响。结果 结果表明，经过间苯二甲酸改性的石墨相氮化碳光催化效率相较于纯石墨相氮化碳有明显提高，其降解速率常数为0.0736min~(-1),为石墨相氮化碳的1.68倍。间苯二甲酸的添加会与双氰胺之间形成相互作用，这种相互作用会抑制和促进部分晶面的生长，并在煅烧过程中使三-s-三嗪环结构增多，使改性石墨相氮化碳结构更加松散，层间距增大，更多碳插入片层中。致使的瞬态光电流更大，转移电子更快，从而最终光催化性能得到提高。结论 研究结果对于增强光催化降解污染物提供了另一种思路。

  2024年05期 v.44;No.194 85-90页 [查看摘要][在线阅读][下载 1166K]
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医学·职业健康

• 基于AhpC抗原的新型结核病亚单位疫苗的研究

  王晓春;孔令雲;许礼发;张子安;仲强森;徐云;皮欣欣;董超;

  目的 为提高对成年人的保护效果，开发一种基于M.tb中AhpC抗原的新型结核病亚单位疫苗。方法 利用基因工程技术构建pET28a-AhpC重组质粒，在大肠杆菌中表达并纯化AhpC蛋白；应用WBIA和MFCIA检测AhpC抗原能否被M.tb感染者的外周血T细胞识别；AhpC/IC31疫苗诱导的免疫应答通过小鼠免疫实验进行评估，并通过ELISA和细胞因子检测进一步评估该疫苗的免疫原性和保护潜力。结果 成功构建并表达了重组AhpC抗原；rAhpC在M.tb感染者外周血中诱导了显著高水平的INF-γ、IL-6和TNF-α反应；AhpC/IC31成功诱导小鼠产生强烈的Th1型免疫应答，且在BCG初免后予以增强免疫，可刺激更高的免疫应答水平和保护潜力。结论 本研究提供了一种新型TB亚单位疫苗的候选靶抗原，为预防成人结核病、保护M.tb潜伏感染者提供了理论和实验依据。

  2024年05期 v.44;No.194 91-99页 [查看摘要][在线阅读][下载 1358K]
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• 噪声暴露时长对电力行业人群听力损失的影响

  胡东;高凡;刘亚锋;侯维龙;吴静;

  目的 探究噪声暴露时长对电力行业人群听力损失的影响。方法 选取长三角地区3家电力企业834名工人为研究对象，使用纯音气导听阈测试法检测工人左、右耳在语频(500、1 000和2 000Hz)和高频(3 000、4 000和6 000Hz)下的听力水平。单因素分析和logistic回归分析性别、年龄、吸烟、饮酒、噪声暴露时长、防护用品佩戴和企业规模大小等因素对听力损失的影响。结果 年龄、噪声暴露时长、防护用品佩戴和吸烟对工人高频、语频和高频并语频听力损失均具有影响(P<0.05)。其中，噪声暴露时长对工人听力影响尤其显著(P<0.01)。相比噪声暴露时长≤10年的人群，噪声暴露时长每增加10年，工人发生高频听力损失风险分别增至原来的3.204、6.019和5.778倍(P<0.05);语频听力损失的风险分别增至原来的1.103、2.654和1.876倍；高频并语频听力损失的风险分别增至原来的1.590、2.578和3.170倍(P<0.05);当排除混杂因素后，噪声暴露时长达到10～12年时工人罹患高频听力损失和高频并语频听力损失的风险高达50%。结论 年龄、噪声暴露时长、防护用品佩戴和吸烟是电力行业工人听力损失的关键影响因素，其中噪声暴露时长越长，听力损失风险相应升高。

  2024年05期 v.44;No.194 100-108页 [查看摘要][在线阅读][下载 1034K]
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• 关于本刊启用“腾云”期刊协同采编系统(知网版)的通知

  <正>为加快稿件处理速度，缩短稿件出版周期，方便广大作者投稿及查询稿件处理情况，本刊已开通"腾云"期刊协同采编系统（知网版）（https：//hlgb. cbpt. cnki. net/）。请作者通过在线处理系统进行投稿、查询。系统设有作者投稿系统、专家审稿系统、编辑办公系统三部分，实现在线投稿、审稿、编辑一条龙处理。

  2024年05期 v.44;No.194 9页 [查看摘要][在线阅读][下载 709K]
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• 欢迎订阅《安徽理工大学学报(自然科学版)》,欢迎投稿

  <正>《安徽理工大学学报（自然科学版）》1981年创刊，双月刊，每期定价5.00元，全年定价30.00元。《安徽理工大学学报（自然科学版）》为安徽理工大学主办的综合性学术刊物，主要刊载地质工程、环境工程、测绘工程、采矿工程、安全工程、信息管理与信息系统、土木工程、建筑学、机械工程、测控技术与仪器、自动化、电子信息工程、计算机科学与技术、矿物加工工程、化学工程与工艺、弹药工程与爆炸技术、制药工程、信息与计算科学、应用物理学、医学以及相关基础学科的学术论文和最新研究成果等。

  2024年05期 v.44;No.194 99页 [查看摘要][在线阅读][下载 709K]
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• 《安徽理工大学学报(自然科学版)》投稿须知

  <正>《安徽理工大学学报(自然科学版)》为安徽省教育厅主管、安徽理工大学主办的综合性自然科学学术刊物,双月刊,国内外公开发行,主要刊载地质工程、环境工程、测绘工程、采矿工程、安全工程、信息管理与信息系统、土木工程、建筑学、机械工程、测控技术与仪器、自动化、电子信息工程、计算机科学与技术、矿物加工工程、化学工程与工艺、弹药工程与爆炸技术、制药工程、信息与计算科学、应用物理学、智能工程、医学以及相关基础学科的学术论文和最新研究成果。

  2024年05期 v.44;No.194 109页 [查看摘要][在线阅读][下载 799K]
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