Failure Prediction of Municipal Water Pipes Using Machine Learning Algorithms

Pipe failure prediction has become a crucial demand of operators in daily operation and asset management due to the increase in operation risks of water distribution networks. In this paper, two machine learning algorithms, namely, random forest (RF) and logistic regression (LR) algorithms are employed for pipe failure prediction. RF algorithm consists of a group of decision trees that predicts pipe failure independently and makes the final decision by voting together. For the LR algorithm, the mapping relationship between existing data and decision variables is expressed by the logistic function. Then, the prediction is made by comparing the conditional probability with the fixed threshold value. The proposed algorithms are illustrated using an actual water distribution network in China. Results indicate that the RF algorithm performs better than the LR algorithm in terms of accuracy, recall, and area under the receiver operating characteristic curve. The effects of seven characteristics on pipe failures are analyzed, and diameter and length are identified as the top two influential factors.

Graphical Abstract

     

PTA装置醋酸脱水塔的动态模拟及控制策略分析

以PTA装置醋酸脱水塔为研究对象，在该醋酸脱水塔的稳态模型的基础上，通过建立的平衡级动态数学模型以及补充设置好的动态参数，利用Aspen Plus软件建立好动态模型。以Aspen Dynamics软件为工具，用回流流量控制灵敏板温度，塔釜再沸器热负荷与进料流量F ₁呈比例控制，模拟设计出了控制策略CS1。又为了保证在进料流量扰动时塔底醋酸浓度更加稳定，利用塔釜再沸器热负荷来控制塔釜醋酸浓度，设计出了控制策略CS2。将两种不同的控制策略对其动态响应进行分析比较，得出在相同目标条件下表现更优的控制策略，为实际生产和控制方案的设计提供方向和指导。     

加热烟草制品(HTPs)气溶胶成分的MD-GC/MS分析

  目的  了解加热烟草制品（HTPs）气溶胶成分特点。  方法  采用中心切割二维气相色谱-质谱法，对17个典型的HTPs气溶胶成分进行了分析。  结果  （1）HTPs气溶胶的主要成分与普通卷烟烟气相近，但释放量较低，其中66.7%的成分种类在HTPs气溶胶中的每口释放量小于卷烟烟气释放量的10%；（2）HTPs气溶胶中占比最高的成分为甘油（35.8%），烟碱（25.7%），1, 2-丙二醇（10.8%），乙酸（3.1%），糠醛（3.1%）等；苯甲醇、苯乙醇、茄酮、新植二烯等成分释放量与卷烟烟气较为接近；（3）不同种类HTPs气溶胶主要成分基本一致，但含氧裂解产物和酚类物质的释放量差别较大。      

冷藏处理方式对大目金枪鱼贮藏品质及内源酶活性的影响

为研究不同冷藏处理方式对大目金枪鱼贮藏品质与内源酶活性的影响,分别研究4℃冷藏、碎冰与流化冰贮藏的大目金枪鱼的理化指标(质构特性、电导率与总挥发性盐基氮)、微生物指标(菌落总数)、ATP关联产物与酶活(腺苷脱氨酶、酸性磷酸酶),并结合低场核磁共振技术共同表征不同冷藏条件对大目金枪鱼综合品质的影响。结果表明:随着贮藏时间的延长,流化冰处理可显著抑制大目金枪鱼肉电导率值、TVB-N值、菌落总数、次黄嘌呤(Hx)含量的升高,其质构值(硬度、弹性、咀嚼性)、三磷酸腺苷及肌苷酸含量降幅较其余两组缓慢。此外,流化冰处理金枪鱼样品的K值、H值、Ki值明显低于另外两组,Fr值呈为平缓地降低趋势。3组样品贮藏后期的酸性磷酸酶和腺苷脱氨酶活性显著增长,其中酸性磷酸酶活性与菌落总数显著相关,流化冰对其有一定抑制作用。通过低场核磁共振分析得出,大目金枪鱼鱼肉中的不可流动水(T22)逐渐向自由水(T23)转化,肌原纤维内水分含量降低,肌肉品质劣化。由此得出,与4℃冷藏组、碎冰处理组样品相比,流化冰处理可通过控制内源酶活性和微生物生长,减缓ATP关联产物的降解与品质劣变,从而达到延缓大目金枪鱼食用品质劣变的目的。     

恒温恒湿调节箱内气流分布状态及其对卷烟调节效果的影响

  目的  了解恒温恒湿调节箱内的气流分布，验证不同规格卷烟样品在调节箱内的调节效果。  方法  改变在恒温恒湿调节箱内卷烟样品的数量、堆积方式和摆放位置，使用热敏风速仪检测调节箱内特征点的强制气流速度；使用ISO 3402标准规定的平衡判定方法，对不同规格的卷烟调节效果进行了验证。  结果  （1）行业常用的卷烟恒温恒湿调节箱内气流分布并不均匀，各个位置气流速度差异较大，某些位置甚至无法检测到强制气流；（2）卷烟在恒温恒湿调节箱的调节过程中，改变样品数量、堆积方式和摆放位置时，对箱体内各位置的气流强度有一定影响，影响效果并无明显规律，且对箱内整体气流分布均匀度没有明显影响；（3）当调节时间满足48 h时，烟支规格对卷烟调节至平衡并无影响，卷烟样品均能达到标准规定的平衡要求，3 h内重量变化不大于0.2%的判定方法符合国内卷烟调节的实际情况。  结论  该研究结果对生产企业以及实验室研究人员在使用卷烟恒温恒湿调节箱和卷烟样品平衡的验证都具有一定的指导意义。      

卷烟机参数对细支烟卷制的影响

研究了卷烟机针辊回丝量电压值、大风机压力、小风机压力等卷烟机关键工艺参数对细支烟机台运行情况和烟支物理质量的影响规律。结果表明:①针辊回丝量、大风机压力、小风机压力对细支卷烟机台设备运行情况和细支烟物理质量指标均有不同程度的影响;②回丝量对平整盘位置和空头率影响显著(P<0.05);③随着回丝量的增大,平整盘位置减小,压实量增大,空头率减小;④大风机压力对平整盘位置影响显著(P<0.05);⑤随着大风机负压的增大,平整盘位置减小。综上,增加回丝量可以减小细支烟空头率,改善细支烟的质量。     

特种动物纤维含量检测问题解析

主要分析了动物纤维含量检测工作中存在的一些问题,并对经过加工处理之后的绵羊毛和山羊绒的鉴别存在的问题进行了探讨。目前,市面上出现的各种新型物种动物纤维的鉴别均存在较多的问题。     

净水水处理剂中有害杂质在水中残留物分析与风险评估

与欧盟和美国标准相比,我国硫酸铝和硫酸铵标准缺少对水处理剂中有害杂质镍、锑、硒、银、吡啶、氰化物、六价铬的检测;次氯酸钠缺少对水处理剂中有害杂质汞、铬、镉、铁、镍、锑、硒、银、六价铬的检测。结合某市2019年上半年13个水厂出厂水和原水的检测数据,剔除了5项始终低于检出限的有害杂质指标,以及2项出厂水浓度低于原水浓度的有害杂质指标。建议该市硫酸铝和硫酸铵的检测项目可以在原有国标基础上增加锑、硒;次氯酸钠可以增加汞、锑、硒。     

电子烟基因毒性评价方法概述

为了解电子烟的基因毒性及其评价方法，按照受试对象分类进行了综述。其中以细菌为受试对象的试验方法有细菌回复突变试验和DNA损伤分析等；以离体细胞为受试对象的试验方法有微核试验、DNA双链断裂试验、RNA转录测序试验、定向基因检测分析和Bhas细胞转化试验等；以模式动物为受试对象的试验方法有长期吸入毒性试验和生殖发育毒性试验等；以人体为受试对象的主要是临床试验和流行病学调查研究等。由于受试对象和试验方法的差异性，导致电子烟基因毒性结果的可信度和可比性较差，因此建议在评价电子烟基因毒性的过程中，应至少考虑细菌、离体细胞、模式动物和临床试验等4个层次的受试对象，通过回复突变试验、微核试验、长期吸入毒性试验和临床试验等多种试验方法获得多个基因毒性的试验终点，科学、客观和全面地综合评价电子烟的基因毒性。     

联苯锅炉预抽真空技术

介绍一种联苯锅炉预抽真空技术,即在室温和低温离加热(70℃或50℃)过程中对联苯锅炉抽真空,然后加热至联苯气化温度,最后用联苯蒸气对生产设备进行升温。使用该方法降低了联苯气化温度,缩短了联苯加热时间,消除了联苯拔气造成的环境污染,开车升温耗电节约60%。