区块链技术在物联网中的应用与前瞻

随着物联网系统的迅速发展,越来越多设备和参与方加入到系统中.但是,大多数现有系统采用中心化的管理方式,在可扩展性、数据安全与隐私性、多方协作、数据共享方面面临诸多挑战.区块链技术是一种结合数字加密、分布式计算的点对点分布式记账技术,具有去中心化、不可篡改、可验证、可追溯等特性,为物联网系统面临的安全、协作和信任问题提供了解决方案.论文阐述了物联网系统前存在的挑战,分析了区块链在这些应用场景下的优势特性,并对区块链在物联网领域的应用解决方案做了对比和归纳,对区块链+物联网应用具有一定的借鉴意义.     

不同干密度压实黄土的非饱和渗透性曲线特征及其与孔隙分布的关系

压实黄土在水分入渗条件下容易产生湿陷、不均匀沉降等工程地质问题,因此有必要对其渗透特性进行研究。本文采用基于滤纸法的竖直土柱试验测试了3种不同干密度压实黄土全吸力范围的渗透性曲线。试验结果表明,压实黄土的渗透性曲线随着基质吸力减小分为缓升段、陡升段和饱和段三个阶段,且干密度越小的土三段特征越明显。压实黄土干密度的差异主要影响低吸力段渗透系数,干密度越大,渗透系数越小;基本不影响高吸力段渗透系数。由于渗透系数与孔隙分布密切相关,孔隙越多渗透性越强。因此本文用压汞试验测得了3种土样的孔隙分布曲线。试验表明不同干密度的压实黄土,微孔数量基本相同,对应吸力范围的渗透系数也相同;孔径为1.3μm d 8μm的小孔数量随干密度增大而减小,对应吸力范围的渗透系数也相应地减小;中孔、大孔数量很少,其对土样的渗透性的影响甚微。这反映了渗透性受孔隙分布控制的内在机理。     

基于SEM的干湿循环蚀变花岗岩分形特征与力学特性演化规律

分形维数是对岩石裂隙、破碎程度和损伤等细观特征的定量描述,岩石的细观结构往往会对宏观强度特征产生较大的影响。为了研究干湿循环侵水对蚀变花岗岩细观特征的影响,基于电镜扫描(SEM)试验,得到了经历不同干湿循环次数的蚀变花岗岩的细观图像,并通过盒维数法计算得到各岩样的分形维数,建立基于分形维数的细观损伤演化方程;其次,通过室内单轴抗压强度和抗拉强度试验,获得不同干湿循环次数下蚀变花岗岩的力学特性。通过试验数据,得到了干湿循环次数及分形维数分别与岩石强度特性和弹性参数的关系。研究表明:岩石干湿循环次数的增加在宏观上表现为抗拉强度、单轴抗压强度以及弹性模量的减小;在细观上表现为分形维数的增大;泊松比不受此影响。分形维数将岩石细观特征量化、建立了细观和宏观的联系。研究结果可为衡量蚀变花岗岩强度特性的指标提供依据。     

基于离散元法的偏转型滑坡运动堆积特征分析

为了进一步认识山阳偏转型滑坡的运动特征,基于离散元数值方法对滑坡运动堆积过程进行模拟分析。结果表明:滑坡体前缘各监测点的岩土体的运动空间大小、能量传递效率及受到偏转阻止作用大小的不同是前缘岩土体运动速度表现出显著差异的主要原因;滑坡体中部各监测点的岩土体作为滑坡前、后缘岩土体能量传递的主要媒介,其运动速度表现出多次加速特征;滑坡体后缘各监测点的岩土体则主要经历加速和减速2个运动阶段。根据滑坡的运动速度和水平运程可将山阳滑坡划分为高速近程滑坡,其堆积体厚度分布总体表现为沿运动方向呈先增加后减小的变化趋势。     

主从式USV协同定位系统性能分析

为研究以距离为观测量的主从式无人水面航行器(unmanned surface vehicle,USV)协同定位系统在不同运动状态下的定位性能问题,建立一种新的协同坐标系,并在该坐标系中推导主从USV运动模型,以主从USV相对距离为观测量分析主从式USV协同定位系统的可观测性及可观测度.同时,针对不可观测路径,提出通过改变控制输入的方法以达到提高系统可观测度的目的.通过MATLAB仿真实验与水面舰艇实验,结果表明:在不同情况下,通过调整控制输入的方法改变系统的可观测度是有效的;利用所提出的分析方法可以反映协同定位系统的定位性能,验证了所得结论及方法的有效性.     

水质条件对厌氧氨氧化颗粒污泥EPS含量的影响

为研究水质条件对厌氧氨氧化颗粒污泥EPS含量的影响,采用16个SBR反应器研究同周期内基质利用阶段与基质匮乏阶段EPS含量的变化以及总氮质量浓度、IC/TN、COD/TN对于厌氧氨氧化颗粒污泥EPS含量的影响.结果表明,同周期内,基质利用阶段的EPS含量不断升高,基质匮乏阶段EPS含量不断降低;总氮质量浓度为35~280 mg/L时,提高总氮质量浓度可以提高EPS的含量,总氮质量浓度280 mg/L时EPS含量有所减少;IC/TN为0.01~0.2时,EPS及其各组分含量随无机碳质量浓度的升高而增加,IC/TN0.2时,无机碳质量浓度对于EPS及其各组分含量无明显影响;COD/TN0.5时,有机物对于EPS含量具有促进作用,COD/TN0.5时,有机物的提高对于EPS含量有抑制作用.在厌氧氨氧化颗粒污泥工艺的实际运行过程中,应避免过长的基质利用阶段与基质匮乏阶段,总氮质量浓度应保持在150~210 mg/L,无机碳质量浓度应保持在IC/TN为0.1~0.2,有机物质量浓度应保持在COD/TN0.5.     

装配式集装箱结构体系优化及节点性能

为建立装配式集装箱结构的标准体系并掌握其力学性能,以一个典型的集装箱建筑方案为基础,以规范要求为评价指标,对其进行了6种不同结构方案的静力分析和抗震分析,研究了设置横梁立柱、辅助拉杆等构造措施对结构性能的影响,结果表明:该集装箱建筑体系对风荷载较为敏感,构件截面主要由风荷载控制,地震作用不起控制作用,增加局部立柱和横梁对于提高集装箱建筑的抗侧移刚度作用不明显,而设置侧向拉杆则能有效加强结构抗侧移刚度.最后采用多尺度分析方法对结构所采用的装配式集装箱建筑节点进行了模拟分析,结果表明该节点在结构各种工况下均能保持良好的工作状态,可为类似集装箱建筑的节点选用提供技术参考.     

Characteristics of cationic Red X-GRL adsorption by diatomite tailings

As secondary mineral resources, diatomite tailings(DT) got from the Linjiang region of China were prepared and characterized by SEM, XRF and XRD. Mono-factor experiments were carried out to investigate the effects of the operation factor, including contact time, adsorbent concentration, initial p H value of the dye solutions, adsorption temperature and initial concentration of cationic Red X-GRL(X-GRL) on the adsorption of X-GRL. The adsorption kinetics, isotherms, thermodynamics and mechanisms for X-GRL were also studied. It was efficient for DT to adsorb X-GRL from aqueous solutions, and it was even discovered to have higher adsorptivity for X-GRL than diatomite concentrate(DC) in our previous test. The adsorption processes fit very well with the pseudo-second-order model and the Langmuir isotherm equation. In addition, various thermodynamic parameters, such as standard Gibbs free energy(ΔG°), standard enthalpy(ΔH°) and standard entropy(ΔS°) have been calculated. From thermodynamic studies, it was seen that the adsorption was spontaneous and endothermic. The main driving forces of the physical adsorption on DT are electrostatic attraction. The reason why DT showed higher adsorptivity for X-GRL than DC was that there were more clay mineral particles within, which has a remarkable ability of dye adsorption due to its high surface area. DT as a cheap absorbent for X-GRL removal would replace or partially replace the activated carbon.     

大规模体积压裂诱发的地质灾变问题研究综述

页岩储层大规模体积压裂对储层实施改造,是实现非常规油气资源工业化开发的核心技术,但目前该技术的机理研究和应用都处于起步发展阶段。大规模体积压裂可能带来潜在的地质灾害风险,主要包括淡水资源的消耗、浅水层的污染、断层活化诱发地质灾害和地表侵蚀、甲烷泄露致空气污染、植被破坏等问题。从体积压裂机理入手,研究了上述存在的地质灾变风险及灾害发生机制,并从勘探调研合理的页岩气开采区块、设计科学的钻井完井方式、压裂液注入速率方案、实时监测断层破裂带应力及滑移状态以及废水废气回收处理等角度提出对应的科学指导和防范措施,对国内页岩气顺利开展工业化开采、避免潜在的地质环境灾变对人类产生危害具有重要的指导意义。     

基于FPGA的瞬态响应测试仪的设计与实现

为提高瞬态响应测试仪的测量精度和响应速度,提出了一种基于现场可编程门阵列(FPGA)实现的设计方法.系统设计采用Xilinx公司生产的Xilinx Spartan 3E XC3S500E PQ208 FPGA作为控制核心,实现了对瞬态响应的峰值时间、超调量及调节时间的精确测量,并且能较准确地绘制二阶系统的瞬态响应曲线.系统显示模块采用VGA显示,既节约了IO口资源,又可以更加逼真地显示相应曲线.系统可通过模拟开关实现单脉冲信号的输出,并扩展了语音提示功能,使用更方便.实际测试表明,系统具有运行稳定、参数测量精度高、抗干扰强及响应速度快的优点.