随着科学技术的进步,物联网(Internet of things,IoT)中的无线传感器网络(Wireless Sensor Networks,WSN)技术发展已经相对成熟,但由于其涵盖了较多的技术种类,使得现有的研究多数注重于如何解决一些实际问题,从整体上对IoT中的WSN及其关键技术介绍的相对较少,这就使得读者或初学者对于WSN的关键技术没有一个系统的认识,不利于后续的研究发展.为了使读者可以尽快对所有概念有个清晰的理解,本文首先总结了WSN所涵盖的关键技术,然后根据各种技术固有的技术特点和特征对其进行了系统分类,并提出了一种WSN关键技术分类框架.在该框架下对涉及到的主要技术进行了阐述,最后探讨了IoT中的WSN技术有待解决的问题:提高通信可靠性、降低节点能耗、提高定位精度、提高网络安全性、建立普适网络传输新模型等.未来WSN将向综合一体化的信息感知网络方向发展,通过影响人们生活各个方面,从而深刻改变人与物、物与物的交互方式,并随着“智能物联网”概念的提出,未来WSN的应用将无处不在.
在暖通空调领域,通过优化冷水机组运行,可以有效减少能耗.针对冷水机组负荷分配优化问题,本文引入了布谷鸟搜索算法,并提出一种加快收敛速度的改进型布谷鸟搜索算法.为了验证算法的有效性,本文采用两个实例进行研究,对比了其他已经引入到冷水机组优化问题中的智能算法,并研究了美国暖通协会手册给出的优化策略.优化结果显示本文引入的算法节能效果最佳,且改进后的算法显著提升了搜索速度.
本文通过将传统化工实践教学装置与互联网技术相结合,设计了以“互联网+”为基础、集成了运行测控系统、操作记录系统、图像记录系统、虚拟现实仿真系统、增强现实系统、资源融合立体书系统等软、硬件技术的实践教学质量保障系统,针对化工实践教学中长期存在的预习难、讲解难、操作难、练习难、考核难、评估难等诸多问题,有目标的提升了实践教学信息化水平,减轻教与学压力,提高和保障了实践教学质量,为教师实践教学和学生学习提供有益帮助和补充.
基于某企业的催化裂化分馏与吸收稳定实测数据,采用Aspen ONE、MATLAB、SQL SEVER、C#等软件,开发出了一套应用于催化裂化分馏与吸收稳定的实时优化系统.该软件通过读取实时进料、外送流量和组成、D86数据,应用列队竞争算法优化计算出给定的催化汽油干点、催化柴油初馏点、催化柴油95％点、干气C3含量、液化气C2和C5含量等相应的最优调整方案,并验算水力学的可行性,最终指导技术人员操作装置,使装置在经济最优状态下运行.对于200万吨/年规模的催化裂化装置,该系统实施后每年可增加600～1800万元利润.
为了加深对非等温撞击流的认识,并为撞击流的实际应用提供理论支持,本工作采用格子Boltzmann方法(LBM)中的热格子模型(TD2G9)对二维非等温撞击流进行了数值模拟,并对撞击流流场和温度场的结构进行了讨论与分析.以往对于撞击流的研究大都固定其他参数,讨论单个参数对流场和温度场结构影响的规律,而忽略了其他参数变化时这个规律的变化.基于此本工作研究了三个参数,喷嘴间距与喷嘴宽度比(H/W)、雷诺数(Re)和热浮力(RiT)共同作用对撞击流的流场和温度场结构的影响.研究方法如下:从三个参数里取出两个参数A和B固定不变,变化另外一个参数C,研究参数C变化时流场和温度场结构变化的规律,记为D1;然后变化A和B中的一个,观察C变化时流场和温度场结构变化的规律,记为D2,最后比较D1和D2的区别.分析发现瞬时场的周期性偏斜振荡仅在无浮力下产生,稳态的偏斜和平均场的偏斜仅在有浮力下产生;并且定性研究发现,较大的H/W值和较大的RiT值是出现稳态偏斜结构的必要条件,而Re较大并不是其必要条件.在以往对撞击流的研究中有的学者发现撞击流的瞬时场会出现周期性的偏斜振荡,有的学者发现撞击流会出现稳态的偏斜结构,本文明确了出现这两种偏斜结构的参数条件.
在气体吸收过程的研究和设计开发中,涉及到的体系很广泛,但现有的流程模拟软件尚未完全包含工业上的所有气液系统,气体溶解度、溶解焓、溶解熵等热力学数据和溶剂物性等重要的基础数据存在缺失.以Microsoft Access为开发平台,采用Visual Basic编程语言开发了气体吸收相平衡数据库,通过收集整理文献中报道的气体吸收热力学数据和溶剂物性数据,建立了气体吸收相平衡数据库,用户可方便查询并用于流程模拟;开发了恒定容积法测定气体溶解度的实验数据处理软件,对于文献中未报道的吸收体系,可使用数据处理软件快速计算得到气体溶解度和热力学参数.该数据库可有效用于软件模拟与工艺设计,具有查找方便、计算准确的优点,具有较强的实用性.
HIV-l整合酶(integrase,IN)是病毒复制过程的关键酶,已被证实是开发抗HIV-1药物的一个理想靶标.针对48个喹诺酮酸类整合酶链转移抑制剂(integrase strand transfer inhibitors,INSTIs),利用遗传函数逼近法(genetic function approximation,GFA)构建10个抑制活性与优选的分子结构描述符之间的二维定量构效关系(2D-QSAR)模型,从中优选出最佳的模型并对其进行验证,据此探究影响抑制剂生物活性的主要分子微观结构因素,希冀为其进一步结构优化提供理论指导.所建立的最优2D-QSAR模型的非交叉验证相关系数R2为0.8903,交叉验证相关系数Q2为0.8213,表明该模型具有较高的预测能力和明显的统计学意义.该研究表明,喹诺酮酸类INSTIs的生物活性主要受Jurs_RPCG、Shadow_nu、BIC、ALogP、Dipole_X以及Dipole_Y描述符的影响,为其进一步结构修饰,开发高效抗HIV-1药物奠定了理论基础.
化工流程模拟在工艺方案的制订、控制策略的选择等方面都有着重要的作用,利用自主开发的流程模拟系统,在进行流程建模的前期初始化时,工作通常都比较复杂,耗费人力物力.为更高效的处理这个问题,本文提出一款WEB-BASED架构的智能图形建模工具,在主流浏览器上运行,针对不同的通用流程模拟系统,通过面向对象技术能够个性化生成其所需的初始化文件,使得化工流程模拟系统更易于访问、使用,最大限度利用和节约了用户资源.
为降低换热器中非标件管板设计的复杂性,提出了最小单元布管法求出管板上管孔中心坐标集合的设计草图,应用SolidWorks二次开发技术对管板三维模型进行参数化设计,通过修改工程图参考方法实现标准工程图的自动生成,实现了从设计草图到三维建模再到工程出图的管板自动参数化设计.实际应用表明,该方法能实现常见管板的快速设计,使管板的平均绘制时间由传统的4工时缩短为0.5工时,有效地提高了管板设计效率.
We presume that the hydroxy-acid forms of monascin and ankaflavin obtained through the catalytic hydrolysis of their γ-lactone rings have the same functional mechanism as statins.The hydrolytic activation barriers of lactone rings would influence their cholesterol-lowering capability,a ClusterContinuum Model including up to six explicit water molecules at B3LYP-D3(BJ)/6-31 l+G(d,p) level has been used to calculate the hydrolytic activation free energies (△G) of monascin,ankaflavin,rubropunctamine,rubropunctatin and three amino acids (threonine,leucine and glycine) derivatives of rubropunctatin.The order of the calculated data of △Gs agrees with the sequence of their practical cholesterol-lowering capability.The △G data indicate monascin and ankaflavin,the two yellow pigments,have distinct advantage in cholesterol-lowering capability.And the amino acid substitution would weaken the cholesterol-lowering capability of the monascus pigments.This suggests people to utilize monascin and ankaflavin and find or synthesis their analogues which could lower the cholesterol levels more effectively.
为了提高BP神经网络预测模型对沼气生产预测的准确性,提出了一种基于新型BP神经网络建模的沼气生产预测方法.在原有方法中引入一种新的功能函数,它优化了传统算法,不仅克服数据量少的问题,而且,与传统BP神经网络相比,拟合精度有了一定的提高.混合配比的原料相较于单一原料产气速率高,但是配比的不同也会相对应的影响产气量,目前甲烷生产企业原料的盲目配比导致了低效益生产.仿真结果表明,本文所述方法对沼气生产过程的预测具有精度高、非线性拟和能力强等优点,克服了低效益生产,可实现相同原料种类下不同配比的沼气企业效益提前精确预测,可广泛应用.
在本工作中,通过RAFT聚合方法合成了一种具有明确结构的荧光纳米温度及pH计PNIPAM(MAh-4)-b-P4VP (PM4P).其中PNIPAM作为热响应单元,4-(9-(2-(4-羟基苯基)乙炔基)-7,10-二苯基荧蒽-8-基)苯酚(4)则被设计为荧光信号部分.由于PM4P在乙醇水溶液中随温度升高聚集程度下降,导致AIE效应减弱,进而使PM4P在该体系中的荧光强度呈现出随温度升高而单调下降的趋势,在50℃时荧光强度相比15℃时下降了25％.PM4P表现出良好的pH响应性,从pH=2到pH=11,荧光强度增强1.6倍.可以通过改变荧光单元分子的去质子化平衡和PNIPAM链段的溶剂化构型来调控PM4P的荧光强度.此外,PM4P在温度区间15℃～50℃及pH=2～1l范围内表现出了良好的温度响应性和可逆性,有望在温控药物缓释领域得到应用.
在气液相变过程中,水分子相互作用形成团簇,并产生分子间氢键,从而影响了羟基的振动频率.尺寸不同的团簇体系内氢键网络特性不同,红外吸收频率可反应OH所处的相邻氢键以及周围氢键的环境.本文采用密度泛函理论计算了不同尺寸水团簇的稳定结构和红外频率,分析了红外振动频率与团簇尺寸之间的演变关系.结果 表明随着尺寸增大,内部水分子结构可能发生转变,(H2O)n团簇结构趋向于紧密的球形,并且伸缩振动频率向低频演化.研究结果可为通过红外光谱技术检测和确定团簇尺寸提供参考依据,并有可能用于水分子团簇在近壁区核化和生长过程的量化检测.
建立了含有不同介孔孔道尺寸的Y型分子筛结构,并采用分子模拟方法计算了不同分子筛内异丁烷和2-丁烯的平衡吸附量、Al-C配位数及自扩散系数等数据,获得了介孔孔隙率、介孔孔道尺寸对分子筛内烷基化反应物吸附扩散特性的影响规律。结果表明,介孔结构可以有效提升烷基化反应物的吸附量及自扩散系数,特别是可以显著提高高碳数副产物的扩散系数,从而改善分子筛内烷基化反应混合物脱附扩散过程,减缓分子筛孔道的堵塞及催化剂失活。
为发现金钗石斛潜在活性成分组,本研究从化合物的分子结构和生物活性入手进行计算模拟,通过对141个已知化合物的分子骨架进行结构相似度聚类,发现了11个结构相似的成分组,而大部分成分组具有明显的ADME活性.另一方面,结合靶点虚拟筛选和KEGG通路富集,构建并分析“化合物-靶点-通路”网络,预测金钗石斛的重要潜在活性成分和重要作用机制,揭示了5个成分组与特定生物功能间的相关性.潜在活性成分组的虚拟筛选为揭示金钗石斛药效物质基础提供了理论依据.
氧化铝是一种应用非常广泛的陶瓷涂层材料,其熔点在2330/K附近,现有的实验用的传感器在此高温下均不能正常工作.为了研究氧化铝的介电特性,分子动力学模拟成为了重要的研究手段.在氧化铝纯净物的分子动力学模拟中,常用的势函数包括Born-Mayer势、Buckingham势、Matsui势、Finnis-Sinclair势和Vashishta势,由这些势函数模拟得到的氧化铝的晶体结构信息、力学性能与实验取得了一致的结果,获得了普遍的认可.然而,目前鲜有利用这些势函数来计算氧化铝介电性能的报道,这些势函数在计算介电性能方面的优劣以及局限性也就不得而知.本工作分别选取上述五种势函数计算纯氧化铝在常温常压下的介电性能,通过分析偶极矩的关联函数,以是否存在洛伦兹偶极子振荡为依据来判断势函数的优劣.通过对比,Matsui势和Vashishta势能够模拟出洛伦兹偶极子振荡现象,而其他势函数不能正确的计算介电性能.
利用Aspen Plus软件对正庚烷-正辛烷双组分物系的精馏过程进行模拟计算.通过灵敏度分析确定最小回流比和理论板数的基础上,考察精馏塔的进料板位置、回流比等因素对分离精度、塔内气液相组成、温度分布和能耗的影响,结果表明,固定总板数和进料板位置,随着回流比的增加,塔顶产品组成随之增加;回流比改变,最优进料板位置也会发生变化;在达到分离要求的情况下,随着进料板位置的下移,塔顶热负荷、塔底热负荷和总热负荷先降低后升高;在最优进料板进料时,进料气液相组成和温度分布与进料板上的气液相返混程度和温度返混最小,每块塔板均为有效板,具有较高的分离能力,此时能耗最小.
连续搅拌反应釜CSTR在工业生产中被广泛的应用,但是它在反应过程中会有非线性、复杂性以及时滞性的劣势,在受到外界干扰时,反应度浓度、温度变化就会难以控制.为此,首先通过机理建模得到CSTR非线性的数学模型,然后采用模型预测控制方法,在MATLAB SIMULINK环境下,对CSTR线性对象、非线性对象进行仿真研究,通过观察MPC的模型控制时域m、预测时域p的波形变化,可以看出,p越大,则稳定性较好而快速性较差;m越大系统的快速性越好,而超调量较大.这些结论将有助于指导模型预测控制方法在实际生产中的推广和应用.
过程系统优化问题的最优解通常是在某些确定值下求得的.但许多参数和条件是随机变化的,可能是微小的波动,也可能是设备的损坏等,使得原始的系统最优解偏离初始值成为次优解甚至不可行解.这种随机变化的性质称为不确定性.为了解决不确定参数存在条件下原有系统最优解改变的问题,需要建立不同的模型来获得更为可靠和合理的解决方案.根据不确定参数的性质可以将其描述为区间、概率分布函数或模糊集的形式,对应的优化方法有随机规划(期望值模型、机会约束规划、相关机会规划)、模糊规划和鲁棒优化(线性规划、二次规划、半定规划)方法.根据不确定参数的性质及决策者的考量,针对不同的目标函数,可选择相应的优化方法进行建模求解.简单地介绍了这些方法的一般模型方程(主要区别在于目标函数的内容及约束的不同形式),并对它们的求解方法进行讨论(一般是建立复杂模型,通过简化手段转化为对应的确定等价式,再用相应算法求解),通过回顾这些方法在系统工程领域中的广泛应用,可以看出它们的适用范围、发展历程及发展规律(综合化、复杂化、智能化).最后对这三种方法进行了比较,提出发展中面临的难题,并做出总结和展望.
One of the most significant aspects in the development of dye-sensitized solar cells (DSSCs) is to design high-efficiency and low-cost dyes.In this paper,we have reported the theoretical design of a series of potentially high-efficiency organic dyes with modified phenyl functionalized N-annulated perylene (PNP) donors,using density functional theory (DFT) and time-dependent density fumctional theory (TD-DFT) methods.In comparison with the model dye (M5),the designed Z1N2 dye with two amino groups connecting neighboring phenyl groups of PNP displays remarkably enhanced spectral responses in the visible light region.With Z1N2 as a prototype,further structural modifications were simulated by adding one,two,three or four fluorine atoms in the ortho or meta position of the cyanoacrylic acid moiety to make it a better acceptor unit.It is found that the modified dye F2-3 shows a much lower HOMO-LUMO energy gap and a significantly improved spectral response.Furthermore,the F2-3 dye possesses a larger vertical dipole moment than Z1N2.Based on the results of this study,the Z1N2 dye containing one fluorine atom in the ortho position and a cyanoacetic acid in the meta position.The modified molecule is expected to be a suitable dye for DSSC applications.The present findings are expected to provide an efficient route for the design and development of dyes with improved DSSC functionality.
