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关键词： 原木直径   Yolov3   Deeplabv3   MobileNetv2   AprilTag  

摘要： 森林资源不仅能够作为生产建筑的重要材料,而且能够有效减少温室效应。在碳达峰、碳中和的背景下,对现有的森林资源进行合理管理,是实现双碳目标的重要保证之一。原木直径测量是森林经营管理中的常态化任务,能够指导伐木和种植计划。但是,长期以来林场仍然依赖于人工测量方法,这种方式工作强度大、耗时长,且测量结果存在主观性。即使采用传统的图像处理方法,在整车原木检测中无法解决端面被遮挡、原木密集排列的问题,且算法的稳定性易受到端面颜色及明暗的影响。因此,如何实现对整车原木的自动测量和稳定检测是亟待解决的问题。本文以整车原木作为研究对象,提出了一种基于深度学习的原木直径测量模型,利用图像自动测量原木直径,以确保适应多变的林场环境以及复杂的原木情况,实现原木的稳定、快速检尺。并设计了相机角度调整模块,减少原始数据形变对测量结果的影响。主要工作内容如下: (1)引入了新的原木数据采集方式,通过增加标定参考物April Tag,实现了拍摄设备与真实世界信息的交互,获取了相机角度。通过实时显示与控制拍摄角度,获得形变较小的图片数据,提高了像素直径转换的准确性。 (2)设计了一种改进的Yolov3的整车原木检测模型。通过改变轻量级主干网络Moblie Netv2,在保持检测精度的情况下减少网络的参数和训练时间。同时针对整车小尺寸原木密集排列检测难的问题,对网络进行了数据集结构、先验框尺寸和目标比例的优化。训练后,改进的模型获得平均精确度为97.28%,并达到了检测要求。 (3)提出基于Deeplabv3+分割原木端面的方法。以模型分割结果作为蒙版,实现对原木端面轮廓的精确检测,解决了原木端面被遮挡、端面颜色不统一以及算法检测稳定性等问题。与其他分割方法进行对比,在适应不同环境、光线等方面,Deeplabv3+具有更为稳定的检测效果。 (4)通过对拟合端面的转换直径的方法进行对比,得到使用最小二乘法拟合、基于April Tag比例关系的线性转换的结果最优。将系统部署在笔记本电脑上,在林场开展了测试。在实际测试中,整车原木体积测量误差为1.20%,单根原木直径综合测量误差为0.73%,均小于行业标准规定的误差要求。同时,在检测耗时和成本方面,所提出的方法也具有优势,能够提高检尺效率,为有效林业管理提供新方案。

关键词： 聚偏氟乙烯基复合电介质   制备工艺   铋层状铁电纳米片   聚甲基丙烯酸甲酯   储能性能  

摘要： 随着“双碳”目标的提出，能源的有效存储和利用越来越重要。在储能领域，电介质电容器由于其功率密度高、充放电速度快、循环次数多等优点，被广泛地应用于军事和民用等领域。聚偏氟乙烯（PVDF）具有击穿场强（Eb）高（＞350 MV/m）、介电常数（εr）相对较高（6-12）等优点，是重要的聚合物储能电介质材料之一。但是相较于陶瓷电介质，其介电常数仍较低，在PVDF基体中引入高介电常数的陶瓷电介质构建复合电介质可有效提升介电常数，从而获得更优异的储能性能。铋层状结构 Na0.5Bi2.5Nb2O9 （εr=198，tanδ=0.009）和Bi3TiNbO9（εr=114，tanδ=0.012）具有介电损耗低、介电常数适中的优点，将其加入PVDF基体中形成复合电介质时可有效提升其介电常数，同时避免因无机填料与聚合物基体之间较大的介电常数差而导致的电场畸变，有望获得较高的储能密度。此外，PVDF相对较高的剩余极化强度导致其储能效率较低，线性聚合物聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）具有低损耗、高击穿场强等优点，将其引入PVDF基体有望在提升复合材料储能效率的同时，进一步提升击穿场强。为此，本文基于“提升介电常数、击穿场强+降低损耗”策略，采用流延法制备 Na0.5Bi2.5Nb2O9/PVDF（NBN/PVDF）和Bi3TiNbO9/PVDF（BTN/PVDF）两种复合电介质，探究组成、微结构与复合电介质储能性能之间的关系，筛选出具有优异储能性能的复合电介质。在此基础上，引入线性聚合物PMMA进一步提升复合材料的储能效率，通过探究PMMA对复合电介质微结构、介电性能以及储能性能影响，优化其储能性能，并最终研制出具有优异储能性能的PVDF基电介质复合材料。取得的主要研究结果如下：　　（1）Na0.5Bi2.5Nb2O9纳米片/PVDF复合电介质的储能性能　　采用水热法制备了 Na0.5Bi2.5Nb2O9纳米片，探究了水热反应时间（36⁓54 h）和温度（160⁓220℃）对纳米片微结构的影响，结果表明：Na0.5Bi2.5Nb2O9纳米片的晶体结构为正交相，暴露面为{001};180℃下，水热反应时间的改变未对纳米片的晶体结构和形貌产生显著影响;160-200℃下保温 42 h 制备的 Na0.5Bi2.5Nb2O9 纳米片的尺寸基本不变（1.5⁓2.5 μm），但当反应温度升高到 220℃时，纳米片尺寸明显增大（~3.5 μm）。为了使Na0.5Bi2.5Nb2O9铁电纳米片均匀分散在PVDF基体中，采用盐酸多巴胺对纳米片进行表面修饰，FTIR和EDS结果证实了多巴胺成功包覆在纳米片表面。　　采用流延法制备了不同 Na0.5Bi2.5Nb2O9纳米片填料量的 NBN/PVDF 复合电介质，探究了纳米片填料量对 NBN/PVDF 复合电介质微结构和电性能的影响，结果表明：Na0.5Bi2.5Nb2O9纳米片在PVDF基体中呈水平取向;随着纳米片填料量的增加，复合电介质中PVDF的β相逐渐降低，PVDF的结晶度和NBN/PVDF复合电介质的介电常数逐渐增大;得益于较高的击穿场强（Eb=3935 kV/cm）和极化差值（ΔP=8.62 μC/cm2），当 Na0.5Bi2.5Nb2O9纳米片量为 15 wt.%时，复合电介质表现出最佳的储能性能（在 3900 kV/cm 下，可回收能量密度 Ue=14.29 J/cm3，储能效率 η=60.82%）。　　（2）Bi3TiNbO9纳米片/PVDF复合电介质的储能性能　　采用熔盐法制备了 Bi3TiNbO9 纳米片，探究了熔盐时间（1⁓4 h）和煅烧温度（750⁓900℃）对纳米片微结构的影响，结果表明：Bi3TiNbO9纳米片的晶体结构为正交相，暴露面为{001};800℃下，熔盐时间的改变未对Bi3TiNbO9纳米片的晶体结构和尺寸产生明显影响;当熔盐时间为 2 h 时，随着煅烧温度的升高，纳米片的尺寸逐渐增大（由 0.3⁓1 μm 逐渐增加到 4⁓8 μm）。在此基础上，采用盐酸多巴胺对 Bi3TiNbO9纳米片进行表面修饰以提高其在聚合物基体的分散性与相容性，FTIR和EDS结果证实了多巴胺成功包覆在纳米片表面。　　采用流延法制备了不同Bi3TiNbO9纳米片填料量的BTN/PVDF复合电介质，探究了纳米片填料量对BTN/PVDF复合电介质微结构和电性能的影响，结果表明：Bi3TiNbO9纳米片在聚合物内部基本呈水平取向;随着填料量增加，PVDF的结晶度和β相含量先增大后降低;当 Bi3TiNbO9 纳米片量为 2.5 wt.%时，复合电介质具有最高的击穿场强（Eb=4770 kV/cm）及储能密度（Ue=15.28 J/cm3，η=53.12%）。　　（3）基于铁电纳米片及PMMA改性的复合电介质

关键词： 大直径超长桩   桩基承载力   ABAQUS   土体界面特性   打桩模拟  

摘要： 随着我国海洋工程蓬勃发展,桩基础的应用范围逐渐扩展,海洋基础深入远海发展,钢管桩的桩径与桩长逐步增加,朝着大型化发展。由于拥有与常规桩基相差甚多的几何特性,大直径超长桩打桩施工过程难度更大,打桩对土体产生扰动更大,土体在其打桩过程中会产生折减效应,容易发生溜桩现象,所以对大直径超长桩贯入土体的过程需要更加注意,是急需解决的工程难题。 本文针对大直径打桩过程中桩土相互作用问题,结合理论分析,开展土体自身、结构物-土界面大型剪切试验,研究土体强度折减效应,依据实际工程资料,通过打桩软件进行打桩模拟,将考虑折减因子计算桩基承载力方法与常规方法进行对比,对桩周土体强度折减效应进行验证,开展了打桩过程中桩基连续贯入土体的数值模拟研究,主要研究内容及成果如下: (1)考虑初始法向应力、剪切速率、土质类型、剪切面类型等因素对土体折减强度的影响,通过自制大型直剪试验进行研究。随着剪切位移的增加,土体抗剪强度增加至峰值然后减小至一稳定值,土体强度折减因子会随初始法向应力的增大而增大,随剪切速率的增大而减小,黏土与钢界面进行剪切时土体强度折减最多。 (2)将理论计算方法、静力触探数据解析方法引入打桩分析软件GRLWEAP,考虑土体折减因子,进行桩基可打入性分析,与实际工程打桩数据进行比较,考虑土体折减因子方法得到结果与实际打桩过程较为相近,揭示了土体强度折减效应。 (3)运用ABAQUS软件,基于CEL方法,结合实际工程数据,模拟大直径超长桩打桩连续贯入土体过程,观察打桩过程桩基贯入土体后,土体受力变化,分析沉桩过程中桩侧阻力和桩端阻力随贯入土层类型与贯入深度的变化。

关键词： 橙子树   树干直径微变化   降雨   环境响应   水分胁迫诊断   高温诊断  

摘要： 中国西南干热河谷地区干季和雨季交替,植被生长环境存在明显的季节性变化,高温和干旱在植物生长期里长期并存。植物对降雨的高效利用有助于其安全应对当地的环境胁迫条件。此外,环境胁迫诊断研究有助于指导科学的灌溉管理,促进大规模经济林的高效和可持续发展。为揭示干热并存条件下典型经济林木——橙子树的直径微变化机制,并基于此开展环境胁迫诊断,本研究于2020-2022年连续监测了树干直径微变化数据,并同步监测了树干液流、叶片湿度、气象条件和土壤含水量数据。分析了橙子树树干直径生长规律,探究了不同直径生长类型与降雨和干旱的对应关系,对比了不同降雨指标对直径变化的控制作用。同时在无降雨情况下,探究了树干直径微变化指标最大树干日收缩量（MDS）、日增长量（DI）、日早期收缩量（EDS）、日直径恢复时间（RT）与环境因子的关系,并利用树干直径微变化SI信号强度指标进行环境胁迫诊断,找到了适宜高温和干旱条件的诊断指标。取得的主要结果如下: （1）橙子树生长分为稳定生长期、缓慢生长期和快速生长期,其中稳定生长期的生长量最多,占总生长量的68%,快速生长期的生长速率最快。以DI累积频率5%和95%为界限将橙子树直径日变化划分为普通和剧烈两种情形,再以直径收缩和增长区分,得四组直径生长类型:直径普通增长、直径剧烈增长、直径普通收缩和直径剧烈收缩,其中具有高频率的普通直径增长贡献了约30%的总增长,而低频率的剧烈直径增长贡献约70%,直径剧烈增长与降雨有明显关系。降雨对直径生长有较大贡献,研究期里雨天仅占总天数的25.6%,但雨天直径生长量却占总生长量的66%。叶片湿润时间是影响雨天直径生长的主要特征因子,降雨增加土壤含水量和缓解干燥空气,促进了平均生长,同时抑制了降雨后树干直径的负增长。 （2）因降雨因素影响,考虑所有天气条件下树干直径微变化指标与环境因子的相关性均不高。而在无降雨条件下,平均气温Ta和土壤体积含水量VWC与树干直径微变化指标的关系较为密切,是影响树干直径生长的主要环境因子。当平均温度高于32℃或土壤体积含水量低于20%时,树干直径都会出现大量负增长现象,因此可将这两个阈值分别作为该区橙子树高温胁迫和水分胁迫的划分依据。 （3）树干直径在高温环境（Ta>32℃）下波动更为剧烈,收缩量更大。同时,树干直径值在高水分条件下（VWC>20%）高于低水分条件（VWC<20%）。低水分条件下树干直径波动更为剧烈。信号强度指标SI与环境因子间的相关关系能够很好地反映树干直径微变化指标对环境因子间的响应关系。相比树干直径微变化指标,信号强度指标SI与土壤含水量和气温的关系更密切。从信噪比、敏感性和诊断稳定性三个角度综合对比,SIMDS1更适合作为水分亏缺诊断指标,而SIRT2更适合作为高温胁迫诊断指标。

关键词： J-clean   连通性   围长   直径   完全r部图  

摘要： 本文引入了有限环的J-clean图的概念,研究了环的J-clean图的基本性质,刻画了某些特殊环的J-clean图.共分为三章. 第一章,介绍了课题背景与研究现状,主要研究内容以及基本概念与符号. 第二章,引入了有限环R的J-clean图的概念,记作GJ（R）,研究了图GJ（R）的连通性和围长.首先列举了一些环的J-clean图是连通图的例子,并给出了GJ（R）是连通图的充分必要条件;其次探究了GJ（R）的围长和点色数,并确定了有限交换环的J-clean图的围长,证明了GJ（R）的点色数为2当且仅当J（R）=0且Id（R）={0,1};最后证明了对任意的整数k 2和素数p,GJ(Zpk)是Hamilton图,以及对任意两个不同的素数p1,p2,GJ(Zp1p2)是Hamilton图. 第三章,主要研究了特殊环的J-clean图.首先研究了弱J-clean环的J-clean图的直径和支配集.设R是没有非平凡幂等元的弱J-clean环且2J（R）)=2且{1,2}是GJ（R）中的一个极小支配集.其次刻画了某些特殊环的J-clean图,给出了环的J-clean图是完全r部图的充分必要条件,并借助于GJ（R）是连通图的充分必要条件,证明了GJ（R）是路图当且仅当对于某个素数p,R Zp;最后考虑了GJ（R）是林的情况.

摘要： 治疗干眼症的药物一直是眼科创新药研发的“黄金赛道”—之前用于器官移植的“老药”环孢素也被开发出了在眼科领域的“新用”。近些年，人们生活方式发生了巨大的变化，各类电子产品的使用日益频繁，相应的眼干涩、眼疲劳也成为普遍现象。环孢素滴眼液作为眼科用药的“当红炸子鸡”，在干眼症的治疗中有着举足轻重的地位。那么，环孢素是如何治疗干眼症的呢？哪些干眼症患者需要用环孢素滴眼液治疗呢？环孢素滴眼液的安全性如何？使用过程中又有哪些注意事项呢？今天，就让我们来认识一下环孢素滴眼液。