双电层苗波波、郭卫华
华电新乡宝山电厂660MW机组除尘器提效改造
改 造后 的 出 口排 放 小 于4 mgm ;设 备 阻力 小 于 5 / 10 P ;漏风率小 于2 20 a %。
4 改造工程 中的难点
( ) 造工期为6 天 ( 1改 0 从停 炉开始改造 到大修 报竣
和检 修 。对前级 电场进行 彻底检修 ,加 固阴极线 、更换
振打系统。出口 标高不变 ,喇叭出口内部进行改造 ,与
滤袋 区连通 。在双 室中间增设 隔墙 ,进 出 口烟道设 置阀
门 ,可 以实现离线 清灰 和在线检修 。在 电除尘 区顶部设 置旁 路烟道 。
6 创新 技术
根据该 项 目烟气量大 、除尘 器空间有 限等特 点 ,在
凑 ,如何实 现气 流的合理分布既是一项关键技 术 ,也是 布也更为合理 。4 寸脉 冲阀喷吹技术 的成 功应 用对 电一 袋
一
5 改造 方案
总体 方案 是 原 除尘 器基 础不 变 ,长 度和 宽度 也 不
变。保 留第一 电场 ,拆 除第二 、三 、四电场 ,布置滤袋
区。钢支架 、灰斗 、喇叭进 口不变 ,只进行必要 的加 固
大 型 脉 冲 喷 吹 实验 台图
设计 中采用 了一系列创新技术 。
61 采用 C D . F 技术对 电一 袋复合 除尘器 内气流分 布进行 模 拟计算
63 在线检修技术 .
气 流分 布对 电一 复合除尘 器 的性 能影 响重大 ,它 袋
对 于燃煤 电站来 说 ,设备 的可靠稳 定 运行 尤 为重
工 时 间) 施 工工 期紧 ,工作量 大 。而且 由于施工 时间 ,
基于电磁信息论的多用户超大规模MIMO的互信息研究
doi:10.3969/j.issn.1003-3114.2023.06.006引用格式:张寅,虢周卓,王者,等.基于电磁信息论的多用户超大规模MIMO 的互信息研究[J].无线电通信技术,2023,49(6):1027-1035.[ZHANG Yin,GUO Zhouzhuo,WANG Zhe,et al.Research on Mutual Information for Multi-user Extremely Large-scaleMIMO Systems Based on Electromagnetic Information Theory[J].Radio Communications Technology,2023,49(6):1027-1035.]基于电磁信息论的多用户超大规模MIMO 的互信息研究张㊀寅1,虢周卓1,王㊀者1,许柏恺1,肖华华2,章嘉懿1(1.北京交通大学电子信息工程学院,北京100044;2.中兴通讯股份有限公司,广东深圳518057)摘㊀要:利用随机场对多个连续孔径超大规模多输入多输出(Extremely Large-scale MIMO,XL-MIMO)之间的近场通信进行建模,推导了多用户干扰和不同噪声情况下多用户XL-MIMO 系统的互信息表达式㊂相比传统离散分析方法有更高的准确度,并且分析了离散点数㊁噪声功率等关键因素对XL-MIMO 系统互信息的影响㊂此外,基于模型探究了信号波长㊁噪声功率和端到端距离与互信息收敛时最大离散点数之间的关系,并与单用户情况进行了相关对比,为XL-MIMO 系统信号处理算法的设计与模型调谐提供了一定参考㊂关键词:电磁信息论;互信息;随机场;多用户干扰中图分类号:TN929.53㊀㊀㊀文献标志码:A㊀㊀㊀开放科学(资源服务)标识码(OSID):文章编号:1003-3114(2023)06-1027-09Research on Mutual Information for Multi-user Extremely Large-scaleMIMO Systems Based on Electromagnetic Information TheoryZHANG Yin 1,GUO Zhouzhuo 1,WANG Zhe 1,XU Bokai 1,XIAO Huahua 2,ZHANG Jiayi 1(1.School of Electronic and Information Engineering,Beijing Jiaotong University,Beijing 100044,China;2.ZTE Corporation,Shenzhen 518057,China)Abstract :This paper models near-field communication between multiple consecutive aperture Extremely Large-scale Multiple-InputMultiple-Output (XL-MIMO)antennas using random fields.Mutual information expression for XL-MIMO system with multiple-user in-terference and different noise conditions is derived,which offers higher accuracy than traditional discrete analysis methods.Eeffects of key factors such as number of discrete points and noise power on mutual information of XL-MIMO systems are also analyzed.Addition-ally,relationship between signal wavelength,noise power,end-to-end distance and the maximum number of discrete points for achie-ving convergence in mutual information is explored based on the model,and compared with the single-user scenario,providing valuable insights for the design of signal processing algorithms and tuning of models in XL-MIMO systems.Keywords :electromagnetic information theory;mutual information;random field;multi-user interference收稿日期:2023-08-21基金项目:国家自然科学基金面上项目(61971027);中兴通讯研究基金(HC-CN-20221202003)Foundation Item :General Program of National Natural Science Founda-tion of China(61971027);ZTE Research Fund(HC-CN-20221202003)0 引言近年来,随着大规模多输入多输出(MassiveMIMO)技术的广泛使用,移动通信系统的性能不断提高㊂超大规模多输入多输出(Extremely Large-scale MIMO,XL-MIMO)提供了巨大的空间自由度,有望成为6G 关键技术之一[1-2]㊂但随着收发天线数目不断增加,如何处理XL-MIMO 天线孔径有限的性能限制[3]成为当下亟待解决的问题㊂连续孔径MIMO(Continuous-aperture MIMO,CAP-MIMO)[4-6]是解决该问题的可能技术路线之一㊂与传统由多个天线组成的离散XL-MIMO [7-9]不同,CAP-MIMO 作为一种具有无限密集天线的MIMO 结构,也被称为全息MIMO [10-11]㊁超大规模智能超表面(Large Intel-ligent Surface,LIS )[12-13]和可重构智能超表面(Reconfigurable Intelligent Surface,RIS)[14-15],由于其空间连续的电磁结构[3],能产生任意的电流分布,被接收机接收的信号可以在空间电磁波上进行调制,因而有望突破有限孔径的性能限制[6]㊂对于XL-MIMO系统,主流分析和设计过程通常基于白噪声㊁标量㊁远场㊁离散化㊁单色和其他非物理一致的假设㊂但考虑连续孔径XL-MIMO,这些假设将不存在㊂因而,需要找到一套适用于连续孔径XL-MIMO的分析方法,文献[6]提出了一种通用的分型复用技术,将连续模式函数的设计转化为在有限正交基上的投影长度设计来解决和速率最大化问题㊂但文献[11]并未考虑到随着天线数量的增加,在每个天线上观察到的噪声将表现出两种不同的特性㊂针对天线数目增加导致的噪声特性变化问题,已有相关研究将噪声分解为白噪声分量和非白噪声分量,并对噪声进行随机场建模,建立起连续孔径XL-MIMO的分析方法[16]㊂但其讨论的情况仅限于单用户通信系统,并未进一步探究更一般的多用户通信场景㊂基于此,本文基于利用连续孔径XL-MIMO的分析方法建立起多用户情景下的连续孔径XL-MIMO系统,考虑了由天线数量增加所导致的噪声特性变化,并进一步探究了模型的适用范围㊂具体做了以下工作:①建立了多个连续区域之间无线通信的系统模型,得到系统传输的目标函数㊂②利用随机场对系统进行了相关建模,推导出基于电磁信息论的多用户连续孔径XL-MIMO的互信息表达式以及简化的数值计算方法㊂③基于互信息表达式以及数值计算方法,分别讨论了不同噪声场景下,多用户连续孔径XL-MIMO 系统的准确互信息㊂分析了离散点数㊁白噪声功率㊁非白噪声功率等因素对互信息的影响,进一步探究了其适用场景,分别对波长㊁噪声功率与互信息收敛时最大离散点数之间的关系进行了研究㊂1㊀多用户XL-MIMO系统模型基于电磁信息论,麦克斯韦方程组揭示了收发器间信息的传输过程,同时格林函数建立起了发射端电流密度与接收端感应电场强度之间的关系㊂考虑两个任意连续区域V s和V r之间的通信模型[13]㊂源端电流密度为J(s),接收端产生的感应电场为E(r),利用格林函数,其电场E(r)为:E(r)=ʏV sG(r,s)J(s)d s,rɪVr㊂(1)根据文献[17],在无界均匀介质中,固定频点的格林函数为:G(r,s)=jκ0Z04πI+ΔrΔHrκ20()e jκ0r-s r-s=jκ0Z04πe jκ0r-s r-s㊃(I-p^p^H)+j2π r-sλ(I-3p^p^H)-j2π2(x2+d2)λ2(I-3p^p^H)éëêêêùûúúú㊃Ωm2éëêùûú,(2)式中:p^=p p ,p=r-s㊂1.1㊀系统模型考虑一个如图1所示的多用户连续MIMO无线通信系统,它包括了一个接收端,一个源端以及K个干扰端㊂其中,收发器天线均为连续孔径的链式阵列天线㊂图1㊀多用户XL-MIMO系统简化模型Fig.1㊀Simplified model diagram for MultiuserXL-MIMO system源端的电流密度为J(s),接收端的感应电场为E1(r),在理想情况下,期望接收器能够理想地捕获到达点d1的电磁波全部信息㊂由式(1)知,接收端捕获到的电场信号为:Y=E1+ðK j=1E j+N1,(3)式中:E1为期望信号产生的电场,E j为干扰信号产生的电场,N1为噪声场㊂1.2㊀基于随机场的信号建模根据电磁信息论,本文分析基于Shannon 随机模型,因此需要利用随机场对信号进行建模㊂随机场反映了无线通信系统的统计特性,而在所有种类的随机场中,高斯随机场具有理论意义,因此用它描述源端电流密度以及接收端电场强度的统计特性㊂假设高斯随机场为连续㊁可离散的,其可以由均值以及自相关函数来表示高斯随机信号的特征㊂因此,假设源端电流密度和接收端电场强度均符合高斯随机场特性,可得:R J (s ,s ᶄ)=[J (s )J H(s ᶄ)]A 2m 4éëêùûúR E j (r ,r ᶄ)=[E j (r )E j H (r ᶄ)][V 2/m 2],j ɪ[0,K ]{㊂(4)由式(1)可得:R E 1(r ,r ᶄ)=[E 1(r )E 1H (r )]=ʏV sʏV sG (r ,s )R J 1(s ,s ᶄ)G H (r ,s )d s d s ᶄ㊂(5)1.3㊀基于随机场的噪声建模本节将对噪声进行随机场的建模㊂通信系统中,噪声一般分成白噪声分量与非白噪声分量,白噪声分量一般考虑到通信系统中的非理想因素,这种影响呈现空间的不相关性,因此利用加性高斯白噪声(AWGN)来描述这一分量㊂[E n (r )E H n (r ᶄ)]=n 02I 3δ(r -r ᶄ),(6)式中:假定白噪声的功率谱密度为n 02,I 3为三维空间的单位矩阵㊂对于非白噪声分量,可以将其视作非源端电流产生的入射电磁波的叠加㊂根据文献[16],非完全各向同性的辐射干扰的随机场自相关函数为:[N (r +r ᶄ)N ∗(r ᶄ)]=σ24(f 1(κr )+f 2(κr )),(7)式中:κ为波矢量,f 1和f 2为辅助函数,其具体定义如下㊂κ=2πλ[cos φsin θ,sin φsin θ,cos θ]ɪ3,f 1(β)=ʏ1-1e j βx d x =2sin ββ,f 2(β)=ʏ1-1x 2e j βxd x =2sin ββ+2cos ββ2-2sin ββ3()㊂(8)至此得到了系统模型,信号和噪声的随机场模型,下一节将根据所建模型进行互信息公式的推导㊂2㊀多用户连续XL-MIMO 系统互信息及数值计算2.1㊀系统互信息为得到互信息的表达式,考虑基于平行有限长度线性收发天线的多用户XL-MIMO 系统㊂根据电磁信息论,可得J (s )与E 1(r )㊁E k (r )之间的关系,可用式(2)中矩阵G 左上角的元素G 1.1来描述,可推导为:g (r ,s )=jZ 0e 2π㊀x 2+d 2λ2λ㊀x 2+d2㊃j 2π㊀x 2+d 2λd 2-2x 2x 2+d 2+d 2x 2+d 2-12π2(x 2+d 2)λ21d 2-2x 2x 2+d 2éëêêêùûúúú,(9)式中:x =r -s ,d 为收发器之间的距离㊂因此,进一步得到了源端电流密度与接收端感应电场之间的关系:E j (r )=ʏL 0g j (r ,s )J 1(s )d s ,j ɪ[0,K ]㊂(10)接收电场的自相关函数为:R E j(r ,r ᶄ)=ʏL 0ʏL 0g (r ,s )R J (s ,s ᶄ)g j ∗(r ᶄ,s ᶄ)d s d s ᶄ,j ɪ[0,K ]㊂(11)利用文献[16]提及的方法,可以将E j (r )㊁Y (r )和N (r )进行Mercer 展开:E j(r )=ðk ξE j ,k φk (r )N j (r )=ðk ξN j ,k ψk (r )Y (r )=ðk ξY ,k ϕk(r ),j ɪ[0,K ]ìîíïïïï㊂(12)可以构建两个空间H 1和H 2,分别由ξE 1,k 和ξY ,k 展开,E 1(r )和Y (r )之间的互信息为空间H 1和H 2之间的差值㊂可得这个空间的差值,即E 1(r )和Y (r )之间互信息可以由范德蒙行列式的算子来求得:I (J 1;Y )=I (E 1;Y )=-logdet(1-T DᶄT -1Y T D T -1E 1),(13)式中:T Y 为Y (r )自相关函数的积分算子,T E 1为E 1(r )自相关函数的积分算子,T D 和T Dᶄ分别是与E 1(r )和Y (r )相互关联的算子㊂此处,类比地假定噪声场N 与期望电场E 1无关,由于假定期望信号与干扰信号无关,干扰电场与期望电场无关,同样可以得到T D =T Dᶄ=T E 1㊂将其代入,进一步化简互信息表达式为:I (E 1;Y )=-logdet(1-T D T -1E 1T DᶄT -1Y )=-logdet(1-T E 1T -1Y )=-logdet(1-T E 1(T E 1+ðKj =1T E j+T N j)-1)㊂(14)当噪声忽略非白分量时,根据加性高斯白噪声的功率特性,噪声算子T N j =n 02ˑ1,算子1为常数因子;对于白噪声情景下,多用户连续MIMO 系统的互信息表达式可简化为:I (E 1;Y )=-logdet 1-T E1T E 1+ðKj =1T E j+n 02()-1()㊂(15)2.2㊀数值计算根据文献[16]中算法1,可以得到互信息的公式:I approx ѳ-logdet(I -C SEP )=logdet(C E 1+ðKj =1C Ej +K N )det(ðK j =1K E j+K N ),(16)式中:K E ,i ,j =ʏai a i -1E (x )d x ʏaj a j -1E ∗(y )d y []K N ,i ,j =ʏa ia i -1N (x )d x ʏaja j -1N ∗(y )d y []{㊂(17)至此完成了多用户XL-MIMO 系统模型的数值计算,为接下来的仿真提供了基础与依据㊂3㊀仿真分析为简化讨论,考虑一个接收端,一个用户端,一个干扰端的情况,且三者互相平行,中心点都在同一直线上,如图2所示㊂图2㊀K =2时具体仿真情景Fig.2㊀Specific simulation when K =23.1㊀不同种类噪声情景基于前文中对白噪声情景下考虑干扰情况的多用户XL-MIMO 通信系统互信息表达式的求解以及数值计算,首先在仅考虑白噪声的场景下进行仿真,进一步再扩展为非白噪声场景㊂ 3.1.1白噪声情况相关仿真为简化讨论,将干扰端的个数设为1,同时假设收发器间距均为1m,长度均为2m,信号波长为0.25m,基于上述条件,讨论离散点数㊁白噪声功率对互信息值的影响,如图3所示㊂图3㊀白噪声情景下K =2的MIMO 系统Fig.3㊀MIMO system with K =2in white noise context为了与单用户的情况进行对比,绘制单用户情况下对应曲线,如图4所示㊂图4㊀白噪声情景下K =1的MIMO 系统Fig.4㊀MIMO system with K =1in white noise context通过对比,在白噪声情景下K =2时,多用户XL-MIMO 系统互信息的值会因干扰的加入出现明显下降,同时互信息的值随白噪声功率减小而增大,当白噪声功率小于10-7V 2/m 2时,连续接收端(36点离散)获得的信息对比半波离散点数(16点)离散接收端获得的信息有着明显提升㊂对比单用户MIMO 模型,连续接收端获得的信息仍在白噪声功率为10-10V 2/m 2时相比半波离散化接收端有着19.49%的提升,相比8点波长离散化接收端获得的信息有138.9%的提升,说明了连续接收端在通信系统存在干扰时相较于离散接收端能获得更多的信息㊂3.1.2非白噪声情况相关仿真为了进一步研究多用户XL-MIMO 系统,将白噪声的场景推广到非白噪声的场景㊂简便起见,在此处也将干扰端的个数设置为1,依旧假设收发器间距均为1m,长度均为2m,信号波长为0.25m,在考虑非白噪声的场景下,固定非白噪声功率为0.5V 2/m 2,来讨论离散点数,白噪声功率对互信息值的影响,如图5所示㊂为与单用户的情况进行对比,绘制了非白噪声情景下单用户MIMO 系统的对应曲线,如图6所示㊂通过对比,在非白噪声场景下,K =2的多用户XL-MIMO 系统中,互信息的值会因为干扰的加入出现明显下降,互信息的值随白噪声功率减小而增大,当噪声功率小于10-3V 2/m 2时,连续接收端(36点离散)获得的信息对比半波离散点数(16点)离散接收端获得的信息有着明显提升㊂图5㊀非白噪声情景下K =2的MIMO 系统Fig.5㊀MIMO system with K =2in non-whitenoisecontext图6㊀非白噪声情景下K =1的MIMO 系统中Fig.6㊀MIMO system with K =1in non-whitenoise context此情况下,对比单用户MIMO 模型,在白噪声功率为10-10V 2/m 2时,连续接收端获得的信息仍比半波离散化接收端有着21.30%的提升㊂因此,在白噪声与非白噪声场景下,连续接收端获得的信息均比离散接收端有较大提升,且此类提升随着用户数量的增加而不断提高㊂3.1.3不同功率非白噪声的影响为进一步探讨非白噪声功率值对于所假设模型互信息值的影响,将非白噪声功率进行更改以对实验进行了进一步的探究㊂首先,将噪声功率分别设置为0.25㊁0.5㊁0.75㊁1V 2/m 2以探究非白噪声功率在相同的量级发生变化时,对假设的通信模型互信息值的影响,如图7所示㊂(a )非白噪声功率σ2nw =1V 2/m2(b )非白噪声功率σ2nw =0.75V 2/m2(c )非白噪声功率σ2nw =0.5V 2/m2(d )非白噪声功率σ2nw =0.25V 2/m2图7㊀K =2时非白噪声功率在相同数量级变化时,互信息随白噪声功率的变化Fig.7㊀Non-white noise power changes in the same order ofmagnitude ,the mutual information varies with thewhite noise power when K =2通过对比,当非白噪声功率在相同的量级发生变化时,相关的曲线走势并未发生明显变化㊂同时,在非白噪声功率发生量级不变的变化时,图中黑线表征的连续接收端(36点离散)相比半波离散点数(16点)离散接收端获得信息提升情况明显,其对应的白噪声功率不发生明显变化,即白噪声功率与非白噪声功率之比不发生明显变化㊂进而探讨当非白噪声功率发生量级变化时,即当非白噪声功率与白噪声功率发生明显变化时,连续接收端较传统离散接收端获得信息有明显提高时对应的白噪声功率是否会发生变化㊂将噪声功率分别设置为1㊁10-2㊁10-5㊁10-10V 2/m 2以探究不同非白噪声功率的影响,如图8所示㊂(a )非白噪声功率σ2nw =1V 2/m2(b )非白噪声功率σ2nw =10-2V 2/m2(c )非白噪声功率σ2nw =10-5V 2/m2(d )非白噪声功率σ2nw =10-10V 2/m 2图8㊀K =2时非白噪声功率在不同数量级变化时,互信息随白噪声功率的变化Fig.8㊀Non-white noise power changes in the differentorder of magnitude ,the mutual information varies with the white noise power when K =2㊀㊀结果表明,当非白噪声功率在不同的量级发生变化时,相关的曲线变化较为明显㊂同时,在非白噪声功率量级变化时,连续接收端较传统离散接收端获得信息有明显提高时对应的白噪声功率发生明显变化,白噪声与非白噪声功率比约为1%,但当非白噪声过小时,噪声中非白分量可忽略,其仿真图与仅考虑白噪声时探究非白噪声功率㊁离散点数㊁白噪声功率对互信息影响的仿真图曲线趋势相近,如当非白噪声功率为10-10㊁10-5V 2/m 2时,曲线与图3相似㊂3.2㊀多用户情况下用户距离的影响为简化操作,假设用户距离发生变化,收发器长度均为2m,信号波长为0.25m,在仅考虑白噪声以及考虑非白噪声两种情况下,探究端到端距离对于连续接收端获得的信息相比传统离散接收端获得信息的提升值的影响㊂其中,考虑非白噪声情况时,假定白噪声功率σ12为10-10V 2/m 2,非白噪声功率σ22为0.5V 2/m 2,如图9所示㊂图9㊀K=2时端到端距离变化的影响Fig.9㊀Impact of end-to-end distance on mutualinformation improvement when K=2由图9可以看出,无论是仅考虑白噪声或考虑非白噪声场景,连续接收端较传统离散接收端获得的信息均有提升,互信息提升程度会随端到端距离的减小而增大㊂此外,当端到端距离小于0.95m 时,连续接收端互信息相对于离散接收端的提升不小于20%㊂但当噪声非白分量为零的情况下,随端到端距离的增大,连续电磁场互信息的提升逐渐不明显㊂3.3㊀连续接收端离散点界限探究本文采用离散的方式来逼近连续,从而达到分析连续接收端的目的㊂在文献[18]中,当接收天线数量在一定的孔径范围内无限增加时,会导致互信息发散的情况㊂其原因是当天线数量不断增大时,所假定的不相干噪声出现了空间的相干性,进而有信号能量呈二次缩放㊂而噪声能量呈线性缩放,信噪比得到无界的线性提高,导致容量发散到无穷大㊂因此,在满足互信息收敛的情况下,如何得到离散点数最大值是一个值得探讨的问题㊂为了探究影响满足互信息收敛的最大离散点数的因素,初步探究了多用户连续MIMO模型下波长㊁噪声功率㊁收发器长度与互信息收敛时对应的最大离散点数之间的关系㊂假设收发器间距均为1m,收发器长度从1m 开始,以0.5m为步进发生变化,波长分别为0.125㊁0.25㊁0.5m㊂在仅考虑白噪声的情况下,先固定白噪声功率为10-10V2/m2,基于前文得到的仅考虑白噪声情况下K=2时多用户XL-MIMO系统互信息值数据计算过程,进行互信息收敛时最大离散点数的遍历寻找,将所得的最大离散点数与收发器间距进行线性拟合,以此来探究收发器距离与最大离散点数之间的关系,结果如图10所示㊂(a)λ=0.125m(b)λ=0.25m(c)λ=0.5m图10㊀K=2时不同波长下,收发器长度对最大离散点数的影响Fig.10㊀Effect of transceiver length on the maximum number of discrete points at different wavelengths,K=2㊀㊀由图10可得,若仅考虑白噪声场景,在不同波长下,收发器长度与最大离散点数之间成线性关系,同时,随波长减小频率增加,收发器长度对最大离散点数的影响更加明显㊂在文献[16]提到的模型以及相关假设下,设置相同的条件,即K=1,收发器距离为1m,连续收发器长度从1m开始,以1m为步进发生变化,波长分别为0.125,0.25,0.5m,同样将所得的最大离散点数与收发器间距进行线性拟合,结果如图11所示㊂(a)λ=0.125m(b )λ=0.25m(c )λ=0.5m图11㊀K =1时不同波长下,收发器长度对最大离散点数的影响Fig.11㊀Effect of transceiver length on the maximum num-ber of discrete points at different wavelengths ,K =1由图11可知,单用户MIMO 系统中收发器长度与最大离散点数仍然满足线性关系,同时,在单用户情况下,收发器长度对最大离散点数的影响随波长减小而增加㊂由结果分析得,无论是在单用户还是多用户情况,当仅考虑白噪声场景时,在不同波长下,收发端长度与最大离散点之间近似成线性关系,且随波长减小,收发器长度对最大离散点数的影响更加明显㊂这对今后基于连续接收端分析互信息值相关模型中,寻找合适的最大离散点数具有参考作用㊂4 结束语本文考虑了多用户XL-MIMO 系统特性,将多用户连续MIMO 系统与单用户连续MIMO 系统㊁多用户离散XL-MIMO 系统进行比较,进而得到在不同噪声情景下,多用户XL-MIMO 系统中,互信息同样会随着离散点数的增大而趋近于一个固定值㊂当噪声的非白分量与白噪声分量比值大于100时,连续接收端和互信息相比于传统半波离散接收端有着明显提升㊂在不同噪声情景下,连续接收端相较于离散接收端的优势会随着用户距离的减小更为明显㊂仿真结果发现满足互信息收敛的接收端最大离散点数与收发器长度具有明显的线性关系,这种线性关系不受信号频率㊁噪声功率的影响㊂未来的工作可以考虑更一般的天线阵列形态及多用户的随机分布场景㊂参考文献[1]㊀WANG Z,ZHANG J Y,DU H Y,et al.Extremely Large-scale MIMO:Fundamentals,Challenges,Solutions,andFuture Directions [J /OL ].IEEE Wireless Communica-tions (Early Access),2023:1-9(2023-04-10)[2023-07-29].https:ʊ/abstract /document /10098681.[2]㊀XU B K,ZHANG J Y,LI J X,et al.Jac-PCG Based Low-complexity Precoding for Extremely Large-scale MIMOSystems[J/OL].IEEE Transactions on Vehicular Technology (Early Access),2023:1-6(2023-07-19)[2023-07-29].https:ʊ /document /10187714.[3]㊀HUANG C W,HU S,ALEXANDROPOULOS G C,et al.Holographic MIMO Surfaces for 6G Wireless Networks:Opportunities,Challenges,and Trends[J].IEEE Wireless Communications,2020,27(5):118-125.[4]㊀SANGUINETTI L,D A MICO A A,DEBBAH M.Wavenu-mber-division Multiplexing in Line-of-Sight Holographic MIMO Communications[J].IEEE Transactions on Wire-less Communications,2023,22(4):2186-2201.[5]㊀DECARLI N,DARDARI munication Modes withLarge Intelligent Surfaces in the Near Field [J].IEEE Access,2021,9:165648-165666.[6]㊀ZHANG Z J,DAI L L.Pattern-division Multiplexing forContinuous-aperture MIMO[C]ʊICC 2022-IEEE Interna-tional Conference on Communications.Seoul:IEEE,2022:3287-3292.[7]㊀CHIANI M,WIN M Z,SHIN H.MIMO Networks:TheEffects of Interference[J].IEEE Transactions on Informa-tion Theory,2010,56(1):336-349.[8]㊀MALEKI M,MOHAMED-POUR K,SOLTANALIAN M.Large-system Mutual Information Analysis of Receive Spa-tial Modulation in Correlated Multi-cell Massive MIMO Networks [J ].IEEE Transactions on Communications,2019,67(9):6071-6084.[9]㊀LU L,LI G Y,SWINDLEHURST A L,et al.An Overviewof Massive MIMO:Benefits and Challenges [J ].IEEEJournal of Selected Topics in Signal Processing,2014,8(5):742-758.[10]DEMIRÖT,BJÖRNSON E,SANGUINETTI L.ChannelModeling and Channel Estimation for Holographic MassiveMIMO with Planar Arrays[J].IEEE Wireless Communi-cations Letters,2022,11(5):997-1001. [11]PIZZO A,MARZETTA T L,SANGUINETTI L.Spatially-stationary Model for Holographic MIMO Small-scale Fa-ding[J].IEEE Journal on Selected Areas in Communica-tions,2020,38(9):1964-1979.[12]PIZZO A,SANGUINETTI L,MARZETTA T L.FourierPlane-wave Series Expansion for Holographic MIMO Com-munications[J].IEEE Transactions on Wireless Commu-nications,2022,21(9):6890-6905.[13]YUAN J D,NGO H Q,MATTHAIOU M.Towards LargeIntelligent Surface(LIS)-based Communications[J].IEEE Transactions on Communications,2020,68(10):6568-6582.[14]WAN Z W,GAO Z,GAO F F,et al.Terahertz MassiveMIMO with Holographic Reconfigurable Intelligent Sur-faces[J].IEEE Transactions on Communications,2021,69(7):4732-4750.[15]WANG Z Y,LIU Z Y,SHEN Y,et al.Location Awarenessin Beyond5G Networks via Reconfigurable IntelligentSurfaces[J].IEEE Journal on Selected Areas in Commu-nications,2022,40(7):2011-2025.[16]WAN Z Z C,ZHU J A,ZHANG Z J,et al.Mutual Infor-mation for Electromagnetic Information Theory Based onRandom Fields[J].IEEE Transactions on Communica-tions,2023,71(4):1982-1996.[17]POON A S Y,BRODERSEN R W,TSE D N C.Degrees ofFreedom in Multiple-antenna Channels:A Signal SpaceApproach[J].IEEE Transactions on Information Theory,2005,51(2):523-536.[18]ZHU J A,WAN Z Z C,DAI L L,et al.Electromagnetic In-formation Theory:Fundamentals,Modeling,Applications,and Open Problems[J/OL].(2023-06-26)[2023-07-29].https:ʊ/abs/2212.02882.作者简介:张㊀寅㊀男,(2002 ),本科在读㊂主要研究方向:超大规模MIMO㊂虢周卓㊀男,(2003 ),本科在读㊂主要研究方向:超大规模MIMO㊂王㊀者㊀男,(1997 ),博士研究生㊂主要研究方向:超大规模MIMO㊂许柏恺㊀男,(2002 ),本科在读㊂主要研究方向:超大规模MIMO㊂肖华华㊀男,(1978 ),博士,高级工程师㊂主要研究方向:超大规模MIMO㊂章嘉懿㊀男,(1986 ),博士,教授㊂主要研究方向:超大规模MIMO㊂。
基于5G新空口的感知通信一体化多波束系统
现代电子技术Modern Electronics TechniqueJan. 2024Vol. 47 No. 22024年1月15日第47卷第2期如今,5G 已经结束了标准的冻结时代,逐渐进入到商业化阶段,它不但在技术上为大型多投入多产出和毫米波系统的实际部署奠定了基础,还对5G 技术应用于远程医疗和虚拟现实等业务起到了推动作用。
在飞速DOI :10.16652/j.issn.1004‐373x.2024.02.003引用格式:冯宇,许超,李威,等.基于5G 新空口的感知通信一体化多波束系统[J].现代电子技术,2024,47(2):11‐15.基于5G 新空口的感知通信一体化多波束系统冯 宇1,2, 许 超2, 李 威2, 李 曦2, 刘 翀2(1.华中科技大学, 湖北 武汉 430074; 2.国网辽宁省电力有限公司信息通信分公司, 辽宁 沈阳 110006)摘 要: 由于多波束通信信道中的重要信号会受到传播距离的影响,存在串行干扰和噪声,致使天线方向图与实际数值不一致。
针对该问题,设计一种基于5G 新空口的感知通信一体化多波束系统。
通过5G 新空口多波束基站、多波束基站天线自动对准平台以及多波束采集控制平台三部分,设计感知通信一体化多波束系统硬件结构;并在系统硬件结构基础上设计系统软件部分,采用多波束形成方法设计5G 新空口多波束赋形接收和发射子系统,获取天线方向图。
在子系统内,通过5G 新空口混合时空编码,采用QR 分解构建多波束分解信道矩阵,消除编码过程中存在的串行干扰;根据信道分解结果,采用基于通道映射的方法提取多波束通信信道中的重要信号。
通过系统硬件和软件设计构建基于5G 新空口的感知通信一体化多波束系统。
系统测试结果表明,所设计系统多波束成形是向中心点聚拢的,天线方向最大值为0,与理想图完全重合,能够实现多波束稳定传输。
关键词: 多波束系统; 5G 新空口; 感知通信一体化技术; 多波束基站; 天线自动对准平台; 天线方向图中图分类号: TN929.5‐34 文献标识码: A 文章编号: 1004‐373X (2024)02‐0011‐05Sensing and communication integrated multibeam system based on 5G new radioFENG Yu 1, 2, XU Chao 2, LI Wei 2, LI Xi 2, LIU Chong 2(1. Huazhong University of Science and Technology, Wuhan 430074, China;2. Information and Communication Branch, State Grid Liaoning Electric Power Co., Ltd., Shenyang 110006, China)Abstract : Due to the influence of propagation distance on important signals in multibeam communication channels, there is serial interference and noise, resulting in inconsistent antenna patterns with actual values. Therefore, a perception communication integrated multibeam system based on 5G new radio is designed. The hardware structure of the sensing communication integrated multibeam system is designed by means of 5G new radio multibeam base station, multibeam base station antenna automaticalignment platform, and multibeam acquisition and control platform. On the basis of the system hardware structure, the system software part is designed, multibeam forming method is used to design the 5G new radio multibeam shaping receiving and transmitting subsystem, so as to obtain the antenna pattern. In the subsystem, a hybrid spatiotemporal encoding is implementedusing 5G new radio, and the QR decomposition is used to construct the multibeam decomposition channel matrix, so as to eliminate the serial interference in the coding process. According to the channel decomposition results, the channel mapping based method is used to extract the important signals in the multibeam communication channel. The sensing and communicationintegrated multibeam system based on the 5G new radio is constructed by means of the system hardware and software. The system testing results show that the multibeam forming of the designed system is converging towards the center point, with a maximum antenna direction of 0 dB, which completely coincides with the ideal image and can achieve stable multibeam transmission.Keywords : multibeam system; 5G new radio; sensing and communication intergated technology; multibeam base station;antenna automatic alignment platform; antenna pattern收稿日期:2023‐04‐25 修回日期:2023‐05‐31基金项目:湖北省自然科学基金项目(2020CFB377);国家电网有限公司科技项目:提高技术创新能力及群众性创新课题研究(2021YF‐86);国网辽宁电力科技项目(2020YF‐7)11现代电子技术2024年第47卷变化的通信需求和服务形式面前,无线通信技术也需要持续发展才能赶上时代的脚步。
基于微流控的植物根部-微生物相互作用研究进展
基于微流控的植物根部-微生物相互作用研究进展陈登博1,付玉明1,2∗,冯佳界1,2(1.北京航空航天大学生物与医学工程学院,北京100191;2.北京航空航天大学空天生物技术与医学工程国际联合研究中心,北京100191)摘要:基于微流控技术研究空间环境下植物的根-菌互作,有利于揭示植物-微生物稳态对空间环境效应的响应与适应机制㊂介绍了微流控技术中关于根-菌互作的成像技术,重点阐述了微流控技术针对不同栽培基质的成像以及对根际化学环境的操控/采样功能的优势,分析了芯片技术针对不同根系形态需求的研究,并对微流控技术在空间环境根-菌互作研究中的应用进行展望㊂关键词:微流控芯片;植物-微生物相互作用;根部生理学;空间生命保障中图分类号:Q948.12㊀文献标识码:A㊀文章编号:1674-5825(2022)06-0845-08收稿日期:2022-04-24;修回日期:2022-09-19基金项目:国家自然科学基金(31870852)第一作者:陈登博,男,硕士研究生,研究方向为空间生命保障技术与纳米生物技术㊂E-mail:chendengbo@∗通讯作者:付玉明,男,博士,副教授,研究方向为航天居室环境-微生物组-人体健康轴研究㊂E-mail:fuyuming@Research Progress of Microfluidics-based Plant-Microbe InteractionCHEN Dengbo 1,FU Yuming1,2∗,FENG Jiajie 1,2(1.School of Biological Science and Medical Engineering,Beihang University,Beijing 100191,China;2.International Joint Research Center of Aerospace Biotechnology &Medical Engineering,Beihang University,Beijing 100191,China)Abstract :The study of plant-microbe interactions in space environment based on microfluidic tech-nology is conducive to revealing the response and adaptation mechanism of plant-microbe homeostasis to the space environment.In this paper,the imaging technology of root-bacteria interaction in mi-crofluidic technology was introduced,the advantages of microfluidic technology for imaging different cultivation substrates and manipulating /sampling the rhizosphere chemical environment were dis-cussed,and the researches of microfluidic technology for different root morphological requirements were analyzed.In addition,the application of microfluidic technology in the study of root-bacteria interaction in space environment was prospected.Key words :microfluidic chip;plant-microbe interaction;root physiology;space life support1㊀引言㊀㊀植物栽培是地面和受控生态生命保障系统的重要组成部分㊂植物的根系有固定植株㊁吸收水分和养分等重要功能,根际微生物在植物根表或近根部位生长繁殖,是植物微生物组的重要组成部分㊂植物脱落物或分泌物可到达根际微区,在根系周围形成丰富而复杂的化学环境[1],是植物在长期进化过程中形成的一种适应外界环境变化的重要机制[2]㊂这些植物脱落物或分泌物为微生物提供营养,以此构建和调节根际微生物菌群[3];另一方面,根际微生物也会深度参与调解植物生理活动[4-5]㊂因此,植物与微生物的根际相互作用(简称根-菌互作)是植物学和微生物学第28卷㊀第6期2022年㊀12月㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀载㊀人㊀航㊀天Manned Spaceflight㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀Vol.28㊀No.6Dec.2022研究的热点问题㊂传统的根-菌互作研究所用的栽培方式难以实时营造对根际研究所需化学环境,且由于需要将植物根部取出进行采样和成像观察,使得采样和成像不具有实时性(时间分辨率较低),难以复现动态的互作过程㊂并且根毛可增加根表面积,为根部探索更大空间,在根生理学研究中具有重要地位,但却因为尺度过小而难以采样和成像等㊂因此,根-菌相互作用的实时化㊁可视化和操控性研究是一项新的挑战㊂近年来,控制小体积流体的微流控芯片技术(或称为芯片实验室)为生物学研究的实时化和可视化提供了新方法,在根-菌互作研究中展现出巨大潜力㊂微流控技术在根-菌互作研究中具有三大优势:①透明的芯片可实现根-菌互作的实时成像;②可实现对根际环境的多次采样;③可对根际化学环境实现准确操控,以研究化学环境对互作的影响㊂目前最广泛采用的芯片构建流程及材料为:按照所需的芯片设计图纸,以光刻机制作与其互补的光刻胶材质或3D打印制作塑料材质的模板(Template/mold),以聚二甲基硅氧烷(Polydimethylsiloxane,PDMS)浇注到模板上成型后剥离,再以等离子体氧化PDMS的需封装面(即有芯片通道的面)以活化其表面基团,最后放置玻璃片至封装面上键合以完成封装[6]㊂相对于二氧化硅㊁热固性塑料㊁热塑性塑料等其他可选的芯片材质,PDMS的价格低廉㊁偏软质㊁制作模板后可快速批量浇注制取等优势,使其成为主流芯片制作流程中常用材料[6]㊂等离子体氧化封装方式是不可逆的,即封装后很难将PDMS从玻璃片上拆卸;若实验有拆卸需求,可考虑可逆的封装方式,直接在室温下依赖PDMS和玻璃片间的范德华力封装,但这样封装不严密,在外力和内压下容易因意外拆卸开[7]㊂高等植物可以再生氧气㊁食物和水,是生物再生生命保障系统(Bioregenerative Life Support Sys-tem,BLSS)的功能核心[8]㊂而空间特殊环境(微重力㊁辐射㊁磁场㊁密闭㊁微生物多样性受限等)对根-菌互作的影响尚不明晰,前期搭载实验表明植物对微生物病害的敏感性可能增加[9]㊂而微流控技术体积小㊁性价比高,对于空间研究也独具优势㊂本文综述了基于微流控的植物根部发育和根-菌互作的研究,阐述微流控芯片针对不同栽培基质的成像及对根际化学环境的操控/采样功能的优势,分析了芯片针对不同根系形态需求的研究,并对微流控技术在空间环境根-菌互作研究中的重要作用进行展望㊂2㊀根-菌互作芯片的成像技术㊀㊀主流微流控芯片的材质(PDMS㊁玻璃片等)透光性好,对根-菌互作的成像观察独具优势㊂若能结合荧光等生物发光技术和一些高级成像技术,将可以更全面地还原根-菌互作过程㊂图1㊀针对根-菌互作的芯片Fig.1㊀Chip for root bacteria interaction Massalha等[10-11]构建的微流控系统TRIS (Tracking Root Interactions System)是一个研究根-菌互作的典型装置,如图1(a)所示,体现了生物荧光技术在芯片根-菌互作成像中的出色效果㊂TRIS系统采用PDMS-玻璃片材质,在灌有固体植物培养基的移液器吸头中令拟南芥发苗,在根长出吸头前移栽至芯片通道入口令其向芯片中生长,并使用注射泵将液体培养基和所感兴趣的根际菌(枯草芽孢杆菌作为植物有益菌,大肠杆菌作为有害菌)注射进芯片通道内,这些方法在根-菌互作的芯片研究中被普遍使用㊂为了实时显微观察,该装置直接安装在显微镜上㊂在无菌芯片中接种了表达红色荧光蛋白的枯草芽孢杆菌和表达绿色荧光蛋白的大肠杆菌,使用激光扫描共焦显微镜分别荧光成像并叠加图像,发现在接种后12h当中,枯草芽孢杆菌向根伸长区聚集并定殖,大肠杆菌却被排除在根表面之外,通过图像观察菌群行为动态,可推测出有益菌对植物针对病648载人航天第28卷原体的保护机制㊂除使用荧光标记的细菌之外,该研究还使用了仅在6个特定根区(皮层㊁脉管系统㊁根毛等)表达绿色荧光蛋白的6种荧光拟南芥株系,并与红色荧光蛋白的枯草芽孢杆菌图像叠加,观察到了杆菌接种后6h内向根伸长区的明显趋化行为,实现荧光标记的植物和细菌共同成像㊂在可见光(包括荧光)手段之外,电子显微镜和原子力显微镜等先进成像技术的分辨率更高,可在根-菌互作研究中作为更高级的㊁细胞器水平的成像手段㊂比如根毛就是一种微米级的根部结构,可以应用这两种高级成像手段㊂与光学显微镜不同,这两者都要求观察面暴露在外,而根却被封装在芯片中㊂由于等离子体氧化法的封装是不可逆的,很难打开封装以将根和根际区暴露在外㊂针对这一需求,Aufrecht等[12]设计了一种可拆卸的㊁针对根毛研究的芯片,PDMS并未化学键合到玻璃片上,而只是在高压灭菌时形成了较弱的物理键,且用琼脂固化围住PDMS以进一步固定及保湿,如图1(b)所示㊂其可在光学成像完成后拆卸开以供电镜等成像㊂针对根毛研究的目的,芯片被设计成了两层(Two-layer)式的阶梯状腔室,较高的腔室(200μm)容纳主根㊁两侧较低的腔室(20μm)容纳根毛,实测证明根毛生长时可自然粘附在PDMS面上,在拆卸过程中可保持在原位,利于后续的电子显微镜/原子力显微镜对根毛的成像研究㊂研究人员进一步使用该芯片跟踪了2种植物益生菌在拟南芥发育早期根部定殖情况[13],结果发现,无论细菌种类和接种浓度如何, 4天后细菌细胞在根表面的覆盖面积均为1%~ 2%,且根的发育情况很大程度上取决于细菌接种的种类和浓度㊂3㊀芯片技术对不透明栽培基质的成像优势㊀㊀芯片通道中装载液体基质时,其在光学上透明的性质有助于成像,但液体并不是自然界或人工栽培的主流基质,自然环境中的根-菌互作大多发生在土壤等固体基质中㊂若将土壤引入芯片,以解决土壤颗粒不透明导致的可见光成像困难等问题,生物荧光和某些显微光谱成像技术或可成为其研究手段㊂Mafla-Endara等[14]设计了土壤芯片,将土壤置于芯片通道入口处,以可见光观察土壤及微生物扩散进入通道的过程,以揭示土壤生态系统的形成过程㊂研究发现,土壤液体和真菌菌丝是土壤物质扩散的主要驱动力,土壤颗粒和微生物在充满液体的通道中扩散比在空气中快得多,且真菌菌丝可携带细菌穿过气体障碍而扩散定殖㊂芯片成像还可用于量化土壤颗粒的运动模式,对所得显微视频中2~6μm土壤颗粒使用自动追踪算法制作速度-位置热图,发现土壤颗粒被芯片内部的流水拖拽形成蜿蜒的运动模式,也使细菌很快地移动㊂虽未引入植物,该研究使用的土壤芯片已展现了对根-菌互作的可见光成像研究潜力㊂图2㊀EcoFAbs的应用[15]Fig.2㊀The applications of EcoFABs[15]也有研究尝试让植物根进入装载有固体基质的芯片,以研究基质中的根-菌互作㊂Gao等[15]描述了EcoFAB(Ecosystem Fabrication)芯片制作方法,可向通道内装载沙子或土壤作为基质,以期在更接近自然条件的微环境中研究根-菌互作,如图2所示㊂观察发现,虽然在亮场(可见光)下,沙子和土壤的不透明性质让埋在其中的根系和微生物不可见,但在荧光显微镜下,荧光标记的根际益生菌Pseudomonas simea在土中清晰可见,展现了荧748第6期㊀㊀㊀㊀陈登博,等.基于微流控的植物根部-微生物相互作用研究进展光技术克服土壤不透明性成像的潜力㊂这种益生菌在沙子中集中于植物根尖,而在土壤中集中于芯片开口处㊂研究表明沙子的贫营养迫使益生菌定殖于根尖以摄取分泌物,而土壤的富营养使芯片开口处的氧气成为益生菌的首要需求㊂值得注意的是,EcoFAB的实验流程认为可使用镊子将裸露的植物幼苗直接从发苗的固体培养基上移栽至芯片的孔道内[15];而几乎所有其他芯片-植物的结合研究都选择使用内有固体培养基的移液器吸头作为发苗载体,并模块化地整体移栽至芯片孔道内[10,13,16],以防止移栽过程对根的伤害㊂使用移液器的成活率明显高于使用镊子的移栽,虽然使用镊子的做法更接近自然条件,但对实验操作要求较高,很难不伤害根系㊂至于直接在灌注培养基的芯片中发苗的方法[17],由于植物的发芽率并非100%等原因,失败率相对更高㊂针对土壤颗粒对可见光的不透明性,Puce-taite等[18]推荐对土壤芯片使用可见光光谱之外的㊁先进的显微光谱成像技术,以克服土壤的不透明性,利于在微观尺度监测土壤微生物和相关的生物地球化学过程㊂这些非可见光的显微光谱成像技术包括红外吸收㊁拉曼散射和基于同步辐射的X射线显微光谱技术等,有时需要在土壤中加入稳定同位素或纳米贵金属粒子等辅助成像定位,在微生物鉴定㊁代谢物/污染物的定量/定位等方面各有优势,也可运用于基于固体基质芯片的根-菌互作研究中㊂4㊀芯片技术对根际化学环境的操控/采样功能优势㊀㊀利用微流控亦可在时空上快速操控/监测根周围的化学环境,研究根部对生物或非生物因素的动态响应,例如一系列以RootChip命名的芯片设计[19],如图3所示㊂最初Grossmann等[19]开发的RootChip被用于根对化学环境的响应研究,并以根内的葡萄糖荧光传感器开展荧光成像,成功发现细胞内糖水平的改变主要发生在灌注了葡萄糖的根尖㊂对于使用拟南芥的研究,RootChip可在几厘米内(<10cm)部署多个平行通道,以一次性开展多个植株的重复性实验㊂Fendrych等[20]采用竖直放置的vRootChip(v意为vertical,竖直以不影响根向地性)研究根部生长的基因通路,观察拟南芥根生长情况数天,发现无生长素存在时拟南芥的根生长速度会在30s内迅速下降;补充少量生长素后,根生长速度又会在2min内恢复;并通过向芯片中根际环境注入cvxIAA㊁ccvTIR1等人工配体,最终确认了以TIR1/AF-BAux/IAA共受体复合物为基础的一个调节根生长的非转录分支[20]㊂Guichard等[21]开发了根生长通道更长的RootChip-8S微流控装置,Denninger 等[22]用其跟踪观察了与根毛形成相关的细胞极化过程机理,发现基因GEF3在细胞极化过程中有作为细胞膜标志物的作用㊂图3㊀安装8个植物的RootChip[19]Fig.3㊀Image of a RootChip with eight mounted live plants[19]一些芯片设计甚至可令同一植株的根部的不同部位分别处于不同化学环境中,以在完全排除个体差异因素的前提下,直观对比不同化学环境对根双侧的影响或对特定根段的影响㊂面向根生理学或环境异质性研究,研究人员通常使用双流或多流汇总的方式,即多种液体从多个入口汇总到同一条芯片通道中,来营造分界式共存的液体化学环境㊂对于分根段施加不同的化学环境,Meier 等[23]在2010年开发了可对拟南芥施加多层流化学刺激的芯片,实际使用生长素类似物2,4-D和生长素抑制剂NPA,层流的方向与根垂直,以验证生长素和抑制剂对指定根段的影响㊂研究设置了3个进液口以达成3层的层流,以控制流量的手段成功制造了厚度10μm(约1个根细胞长度)的2,4-D层,这一厚度是被掺杂在2,4-D中的荧光微球所显示㊂因为使用了生长素调节剂偶联荧光蛋白的拟南芥株系,采用荧光显微镜观察到了2,4-D在短短几分钟后令10μm长的根段长出了848载人航天第28卷根毛,表明了生长素影响可在单个根细胞尺度上发生,也证明了微流控研究在很小尺度(~10μm)上的化学刺激对根影响的能力㊂值得一提的是,由于层流的方向与根垂直,验证了大/小的流量中根的生长没有显著区别,从而排除了剪切力(~10dyne/cm2)可能造成的额外影响㊂对于双侧施加不同的化学环境,Stanley等[16]设计了双流RootChip(Dual-flow-RootChip),令2种液体平行于根轴同时进入通道,形成不对称的化学环境,也描述了详细的芯片实验步骤[24]㊂研究分别采用NaCl㊁磷酸盐和聚乙二醇在双流Ro-otChip中模拟干旱等胁迫形式,在根双侧不对称处理,研究根毛生长情况,证明根在生理和转录水平上具有局部适应环境中异质条件的能力,也证明双流芯片方法有助于还原根与环境相互作用的决策过程[16]㊂研究表明,每个根毛细胞可以自主地对环境做出响应[16,23]㊂微流控芯片的采样功能有较大潜力㊂芯片的流出液是其内部环境的重要样品,通过收集芯片的流出液,即可完成植物根际微生物和根系分泌物的采集,从而进行根际微生物组与代谢组分析㊂但实际开展了采样并使用组学手段分析的研究并不多㊂其原因是关注复杂微生物群落研究较少,而对有限个菌株的行为,使用荧光标记等技术即可揭示,如Massalha等[10]和Aufrecht等[13]的研究;另外对于根际研究,很多根际菌定殖在根部表面甚至内部,难以随流出液流出㊂5㊀芯片技术对根系形态等特殊需求的优势㊀㊀植物根系具有多种形状和尺寸,可为之相应设计适合的微流控通道和腔体,以让植株正常生长或方便成像㊂为研究根系较粗的植物,Khan 等[25]使用3D打印的模具制备了腔体高度10mm 的PDMS材质芯片,如图4(a)所示,用于研究二穗短柄草(Brachypodium distachyon,根系直径1~ 3mm)的根细胞和分析渗透胁迫下的基因表达,发现了基因BdDi19在幼苗短期渗透胁迫期间有表达㊂此外,针对须根系统研究,相对于传统的单条直道的芯片设计,Chai等[26]采用多室设计的微流控芯片,如图4(b)所示,令水稻的分枝根生长到一组径向的花瓣形室中,用以研究渗透胁迫图4㊀应用于不同植物的芯片Fig.4㊀Chips for different plants (模拟干旱环境)对根系发育的影响,发现随着聚乙二醇(PEG6000,用于营造渗透胁迫)浓度的增加,根的生长变慢,根毛的数量和长度增加,根尖边缘细胞的发育和聚集增多㊂为了方便显微观察,微流控芯片的尺寸普遍设计得较小,并且使用拟南芥等小型草本物种,这让根-菌互作的长期化观察以及对个体较大的木本植物的研究成为挑战㊂Noirot-Gros等[27]设计的根系-微生物相互作用芯片(RMI-chip),如图4(c)所示,通道长达36mm,可以培养山杨(木本植物)幼苗的根超过1个月,并且可以连续使用显微镜观察根-菌互作㊂研究发现细菌需要在山杨根部表面形成生物膜才能持久定殖㊂RMI芯片加以修改或优化,可以用于长期观察生长缓慢的植物,或者短期研究生长较快的植物㊂此外,设计功能导向性很强的特殊结构芯片,如Massalha等[10]的TRIS系统还有一个双根通道版本,在同一腔室里生长2株拟南芥的根,并设计了分隔结构避免双根的物理接触,却允许微生物948第6期㊀㊀㊀㊀陈登博,等.基于微流控的植物根部-微生物相互作用研究进展细胞和信号分子的自由流动,以直观地显示细菌对不同基因型株系根部的定殖偏好㊂根据具体需求而设计开发出来的微流控芯片更能满足各种植物生长的特殊需求,也是微流控芯片的优势之一㊂图5㊀空间环境下微流控技术在根-菌互作研究中的运用Fig.5㊀Application of microfluidic technique in the study of root-bacteria interaction in spatial environment6㊀根-菌互作空间研究现状及展望㊀㊀高等植物是BLSS 的功能核心,但空间环境因素导致植物生长处于逆境,对植物的生长发育具有显著影响㊂在太空飞行等空间环境下发现在微重力下生长的植物表现出对植物病菌的敏感性增加[28],地面3D 回转模拟微重力效应下的实验也证明了在模拟微重力效应下病菌更易侵染植物[29-31]㊂一方面可能是因为微重力对细胞壁的重生和木质素的合成起到了抑制作用[32],从而利于病原真菌的侵染;另一方面推测是微重力影响了植物宿主与自身微生物的相互作用㊂虽然植物遗传适应相对较慢,但植物共生的微生物却能够很快地适应环境变化[33]㊂而植物根际微生物组是植物的第2套基因组的组成部分,在植物生长发育过程当中起着至关重要的作用㊂植物益生菌对植物具有保护机制,可以形成生物膜以及生产植物激素从而提高植物个体抵御非外来的微生物环境胁迫的免疫能力㊁诱导免疫抗性等多种手段,从而来增强其对宿主的免疫抗逆㊁抗病能力[34],且微生物是BLSS 中必然存在的一个链环,因此有必要研究空间环境下植物的根-菌互作㊂但是受控条件下植物根际微生物的结构变化以及潜在威胁微生物研究甚少㊂由于空间实验的空间有限,即使对于探空火箭等所拥有的超过10cm ˑ10cm ˑ10cm 体积的实验空间[35-36],对于使用传统栽培方式的根-菌互作研究也明显不够㊂而且,由于空间搭载机会的稀缺和昂贵,很多实验必须先期在地面开展,在回转仪等模拟的微重力环境下进行[37-38]㊂与真正的空间实验相似,回转仪可供实验的区域非常狭小,同样难以容纳传统栽培方式的植株㊂微流控技术可以成为空间生物学研究中很有前途的工具,已经运用在国际空间站或卫星搭载的太空实验上㊂如应用于国际空间站的一种新的不依赖培养物的微生物监测系统(the Lab-On-a-Chip Application Development Portable Test Sys-tem,LOCAD-PTS)[39],在15min 内定量分析了舱室表面的内毒素(革兰氏阴性细菌和真菌的标志)㊂在目前第一个长时间的活体生物立方体卫星实验中,Nicholson 等[40]开展生命有机体轨道空间环境生存性(Space Environment Survivability ofLiving Organisms,SESLO)实验6个月,测定了枯草芽孢杆菌孢子在空间环境中长期静止(14㊁91和181天)后的萌发㊁生长和代谢情况㊂但目前空间生物学研究中,未将微流控技术应用在植物根-菌互作研究上㊂而微流控芯片体积小,且目前已有一些微流控根-菌互作研究没有采用注射泵,同样可实现根际营养液的更新[15]㊂微流控芯片作为载体更能满足研究需求㊂因此,如图5所示,对于长期进化适应1G 重力的地球环境的植物而言,空间微重力环境属于典型的逆境环境,可能导58载人航天第28卷致植物菌群失调,但目前对其机理并不清楚㊂基于微流控技术能更直观地研究植物-微生物在空间极端环境下相互作用机理,并可以通过其机理精准调控植物根部菌群,使植物拥有更大的固碳能力和更强的抗逆特性㊂微流控技术在根-菌互作研究中的显著优势能进一步帮助研究者理解植物学和微生物学研究的热点问题㊂但在空间环境下基于微流控技术开展植物根-菌互作研究依然存在着许多问题:①空间环境下,植物根生长会改变方向,对基于微流控技术的根菌互作观察有一定影响;②在芯片设计的过程中还需要考虑表面张力会成为界面的主要力;③目前的微流控技术主要针对在透明基底上成像,这将偏离自然土壤系统中根际的群落结构㊂这些问题需要利用更有效的方法来解决㊂7㊀结语㊀㊀目前,已有研究将微流控技术运用于根-菌互作中,显著提高了实验效率与根菌研究结果的分辨率㊂然而迄今为止,国际上在空间环境下应用微流控技术研究植物-微生物相互作用仍是空白㊂微流控技术具有便于对根菌互作实时成像以及对根际化学环境的操控/采样等优势,能够精细刻画反映出空间环境下植物-微生物互作规律,有益于揭示植物-微生物稳态对空间环境效应的响应与适应机制,从而助力空间环境下植物健康稳定生产,为BLSS空间实际构建应用奠定基础㊂参考文献(References)[1]㊀Sasse J,Martinoia E,Northen T.Feed your friends:Do plantexudates shape the root microbiome?[J].Trends in PlantScience,2018,23(1):25-41.[2]㊀李月明,杨帆,韩沛霖,等.植物根系分泌物响应非生物胁迫机理研究进展[J].应用与环境生物学报,2022,28(4):1-10.Li Y M,Yang F,Han P L,et al.Research progress on themechanism of root exudates in response to abiotic stresses[J].Chinese Journal of Applied&Environmental Biology,2022,28(4):1-10.(in Chinese)[3]㊀Ahmad R A,Michael D J,Segun G.Synergistic plant-mi-crobes interactions in the rhizosphere:A potential headway forthe remediation of hydrocarbon polluted soils[J].Internation-al Journal of Phytoremediation,2019,21(1/7):71-83.[4]㊀Berendsen R L,Vismans G,Yu K,et al.Disease-inducedassemblage of a plant-beneficial bacterial consortium[J].Isme Journal,2018,12(6):1496-1507.[5]㊀Jacoby R,Peukert M,Succurro A,et al.The role of soil mi-croorganisms in plant mineral nutrition-current knowledge andfuture directions[J].Frontiers in Plant Science,2017,(9):1-8.[6]㊀Ren K,Zhou J,Wu H.Materials for microfluidic chip fabri-cation[J].Accounts of Chemical Research,2013,46(11):2396-2406.[7]㊀Mcdonald J C,Duffy D C,Anderson J R,et al.Fabricationof microfluidic systems in poly(dimethylsiloxane)[J].Elec-trophoresis:An International Journal,2000,21(1):27-40.[8]㊀Fu Y,Liu H,Shao L,et al.A high-performance ground-based prototype of horn-type sequential vegetable productionfacility for life support system in space[J].Advances inSpace Research,2013,52(1):97-104.[9]㊀Foster J S,Wheeler R M,Pamphile R.Host-microbe interac-tions in microgravity:Assessment and implications[J].Life,2014,4(2):250-266.[10]㊀Massalha H,Korenblum E,Malitsky S,et al.Live imagingof root-bacteria interactions in a microfluidics setup[J].Pro-ceedings of the National Academy of Sciences of the UnitedStates of America,2017,114(17):4549-4554. [11]㊀Massalha H,Korenblum E,Shapiro O H,et al.TrackingRoot Interactions System(TRIS)experiment and quality con-trol[J].Bio-protocol,2019,9(8):e3211. [12]㊀Aufrecht J A,Ryan J M,Hasim S,et al.Imaging the roothair morphology of arabidopsis seedlings in a two-layer mi-crofluidic platform[J].Jove-Journal of Visualized Experi-ments,2017,(8):1-6.[13]㊀Aufrecht J A,Timm C M,Bible A,et al.Quantifying thespatiotemporal dynamics of plant root colonization by benefi-cial bacteria in a microfluidic habitat[J].Advanced Biosys-tems,2018,2(6):1-6.[14]㊀Mafla-Endara P M,Arellano-Caicedo C,Aleklett K,et al.Microfluidic chips provide visual access to in situ soilecology[J].Communications Biology,2021,4(1):1-12.[15]㊀Gao J,Sasse J,Lewald K M,et al.Ecosystem fabrication(EcoFAB)protocols for the construction of laboratory ecosys-tems designed to study plant-microbe interactions[J].Jove-Journal of Visualized Experiments,2018,134(4):1-26.[16]㊀Stanley C E,Shrivastava J,Brugman R,et al.Dual-flow-ro-otchip reveals local adaptations of roots towards environmentalasymmetry at the physiological and genetic levels[J].NewPhytologist,2018,217(3):1357-1369.[17]㊀Sun L,Liu L,Lin X,et al.Microfluidic devices for monito-ring the root morphology of Arabidopsis thaliana in situ[J].Analytical Sciences,2021,37(4):605-611. [18]㊀Pucetaite M,Ohlsson P,Persson P,et al.Shining new lightinto soil systems:Spectroscopy in microfluidic soil chips re-veals microbial biogeochemistry[J].Soil Biology and Bio-chemistry,2021,153(2):1-9.[19]㊀Grossmann G,Guo W J,Ehrhardt D W,et al.The RootCh-ip:An integrated microfluidic chip for plant science[J].Plant Cell,2011,23(12):4234-4240.[20]㊀Fendrych M,Akhmanova M,Merrin J,et al.Rapid and re-versible root growth inhibition by TIR1auxin signalling[J].Nature Plants,2018,4(7):453-459.[21]㊀Guichard M,Olalla E,Stanley C E,et al.Microfluidic sys-tems for plant root imaging[J].Methods in Cell Biology,2020,160(1):381-404.[22]㊀Denninger P,Reichelt A,Schmidt V A F,et al.DistinctRopGEFs successively drive polarization and outgrowth of roothairs[J].Current Biology,2019,29(11):1854-1865.[23]㊀Meier M,Lucchetta E M,Ismagilov R F.Chemical stimula-158第6期㊀㊀㊀㊀陈登博,等.基于微流控的植物根部-微生物相互作用研究进展。
超导电缆导体绞缆张力自动控制系统的研制
3 . I n s t i t u t e o f E l e c t i r c a l E n g i n e e i r n g ,C h i n e s e A c a d e m y o f S c i e n c e s , B e i j i n g 1 0 0 1 9 0 ,C h i n a )
m e n t a l R e a c t o r ) , w h e r e t h e C a b l e — I n — C o n d u i t C o n d u c t o r s w e r e s e l e c t e d t o b e t h e c o n d u c t o r . T h i s p a p e r c o n c e ns r t o
t h e t e n s i o n c o n t r o l s y s t e m f o r t h e CI C C.We a n a l y z e t h e i n l f u e n c e o f t h e o f f t e n s i o n o n t h e s t r u c t u r a l p a r a me t e r s c o n — t r o l a n d s t r a n d i n g q u a l i t y .T o a v o i d t h e e l o n g a t i o n o r e v e n b r e a k a g e ,o n t h e u n i t o f c a b l i n g,t h e t e n s i l e s t r e s s f o o f— s p o o l i n g or f t h e c a b l i n g o f t h e 1 s t a n d t h e 2 n d s u b — c bl a e s mu s t t o b e c o n t r o l l e d s ma t r l y i n r e a 1 - t i me .T h e t e n s i o n c o n — t r o l s y s t e m i s u s e d a n d a 7 6 5 m l o n g d u mmy c a b l e o f CI C C wa s ma n u f a c t u r e d f o r I T ER t h e l a s t .
基于BP神经网络的隔离开关分合监测系统及方法[发明专利]
专利名称:基于BP神经网络的隔离开关分合监测系统及方法专利类型:发明专利
发明人:廖华,陈海拔,朱永虎,蔡宇,邓厚兵,李闯,奉钰力,梁阳,陈方之,袁卫义,申晓杰,邓朝翥,周韦,钟文明,董羊城,
钟晖
申请号:CN202011149705.1
申请日:20201023
公开号:CN112202247B
公开日:
20220621
专利内容由知识产权出版社提供
摘要:基于BP神经网络的隔离开关分合监测系统和方法,包括:调度平台用于向视频主站发送待监控的隔离开关信息;接收视频主站返回的隔离开关的状态信息,基于状态信息确认隔离开关的状态;视频主站用于根据所述隔离开关信息判断待监控的隔离开关所在区域的视频主机,并向视频主机发送采集信号;接收视频主机返回的图像信息,基于图像信息分析隔离开关的状态信息,并将状态信息发送至调度平台;视频主机用于根据采集信号获得待监控的隔离开关位置,向隔离开关对应的图像采集单元发送控制信号;接收图像采集单元返回的图像信息,将图像信息发送至视频主站;图像采集单元用于根据控制信号采集待监控的隔离开关的图像信息,将图像信息发送至视频主机。
申请人:中国南方电网有限责任公司超高压输电公司南宁监控中心
地址:530022 广西壮族自治区南宁市青秀区民族大道135-1号职工公寓楼二层2B号
国籍:CN
代理机构:成都云纵知识产权代理事务所(普通合伙)
更多信息请下载全文后查看。
基于XC7V690T的在轨抗单粒子翻转系统设计
基于 W+VQNXL$ 的在轨抗单粒子 翻转系统设计
夏!俊/ 张嘉伟/ 孙!晨% 朱昶文/ 江亚州/
%/L 上海卫星工程研究所!上海!%3//3'* %L 上海航天电子技术研究所!上海!%3//3'&
摘 要 针 对 核 心 工 业 级 ,)V# 型 ^I<V 芯 片 d.B"5'3( 抗 辐 照 能 力 较 弱 ' 在 轨 运 行 期 间 存 在 较 高 单 粒 子 翻 转 风 险 的 问 题 ! 为 了 提 高 d.B"5'3( 在 轨 抗 单 粒 子 翻 转 的 能 力 及 配 置 文 件 注 数 修 改 的 灵 活 性 ! 设 计 了 一 种 基 于 d.B"5'3( 的 在 轨 抗 单 粒 子 翻 转 系 统 架 构 *其 硬 件 架 构 主 要 由 d.B"5'3(,)V# 型 ^I<V 芯 片 'Vd433 反 熔 丝 型 ^I<V 芯 片 以 及 多 片 ^GV,K 组 成 * 软 件 架 构 主 要 包 括 Vd433反 熔 丝 型 ^I<V 对 d.B"5'3( 进 行 配 置 管 理 及 监 控 管 理 !对 d.B"5'3( 进 行 在 轨 重 构 管 理 !d.B"5'3( 通 过 调 用 内 部 ,S#-I 核 实 现 对 配 置 )V# 资 源 的 自 主 监 控 和 维 护 *在 轨 实 验 结 果 表 明 !采 用 工 业 级 ,)V# 型 ^I<V 芯 片 d.B"5'3( 的 某 航 天 器 通 信 机 在 轨 测 试 过 程 中 成 功 进 行 了 ,S# 纠 错 !通 信 机 在 轨 工 作 正 常 ! 通 信 链 路 稳 定 ! 满 足 使 用 要 求 ! 表 明 该 系 统 架 构 可 以 有 效 提 升 d.B"5'3( 抗 单 粒 子 翻 转 能 力 !可 以 为 其 他 ,)V# 型 ^I<V 抗 单 粒 子 翻 转 设 计 提 供 借 鉴 与 参 考 $
联通和电信的手都触摸不到的地方
联通和电信的手都触摸不到的地方
冯月姮
【期刊名称】《中国机电工业》
【年(卷),期】2013(000)001
【摘要】“大家都说电信和联通宽带垄断,我们很想被垄断,人家还不要我们呢。
”
【总页数】1页(P30-30)
【作者】冯月姮
【作者单位】
【正文语种】中文
【相关文献】
1.竞合生态:手牵手一起走——解读中国电信和中国联通的战略合作 [J], 李玲;
2.5G室分为何是广电、电信、联通三家联手? [J], 马继华
3.电信联通相继入局运营商“热战”5G手机市场 [J], 钱瑜;濮振宇
4.触摸屏都弱爆了微软开发手势操控键盘 [J],
5.中国联通、中华电信和微软在电信管理论坛上携手展示无缝OSS/BSS Catalyst 计划 [J],
因版权原因,仅展示原文概要,查看原文内容请购买。
系统如意宝箱——ERD Commander 2003
系统如意宝箱——ERD Commander 2003
天文
【期刊名称】《电击高手》
【年(卷),期】2004(000)007
【摘要】谁都会遇到系统出故障的情况,当系统瘫痪后,数据与系统资源的恢复显得尤为重要。
为此,相当多的应急系统应运而生,ERD Commander 2003便是众多系统修复工具的佼佼者,它集磁盘文件修复,注册表修改,重置帐户密码,文件及注册表监控和网络监控等诸多功能于一身。
下面笔者就来简单介绍一下它在数据与系统恢复方面的应用
【总页数】2页(P60-61)
【作者】天文
【作者单位】无
【正文语种】中文
【中图分类】TP311.56
【相关文献】
1.EAST装置上ERD光谱诊断系统设计 [J], 李颖颖;尹相辉;张镱;冯双圆;符佳;吕波
2.纵向型双电离室ΔE-E探测器系统及其在ERD分析中的应用 [J], 符长波;路秀琴;赵葵;梁刚;郭继宇;李淑媛;刘建成;姜华
3.Windows崩溃修复工——ERD Commander [J],
4.运行在光盘上的系统——强力的ERD Commander 2002 [J], 赵江
5.基于ERD/ERS脑电信号的智能化功能电刺激系统的设计 [J], 王娅;周鹏;张爽;王明时
因版权原因,仅展示原文概要,查看原文内容请购买。
CP2000维护浅议
CP2000维护浅议
冯晓兵
【期刊名称】《电脑技术信息》
【年(卷),期】2000(000)008
【摘要】@@ CP2000系优利数据通信处理机.其作用主要是实现A机与业务网点之间的数据通信,是BNA网络体系结构中主机与业务网点数据交换的枢纽,在城市综合业务网络系统中起着非常重要的作用.
【总页数】2页(P51-52)
【作者】冯晓兵
【作者单位】中国建设银行陕西省分行科技处,西安,710003
【正文语种】中文
【中图分类】TN919
【相关文献】
1.CP2000维护浅议 [J], 冯晓兵
2.CP2000维护浅议 [J], 冯晓兵
3.浅议控制阀的维护与管理——改进控制阀维护管理的三点措施 [J], 苗存溥
4.浅议清梳联设备的日常维护保养 [J], 吴月荣;陈改风;郭慧;程桂芳;张庆军
5.浅议新能源汽车驱动电机维护保养与故障维修 [J], 戴茂轩
因版权原因,仅展示原文概要,查看原文内容请购买。
基于数据感知融合的电力通信网络智能运维
基于数据感知融合的电力通信网络智能运维
吕华辉;明哲;樊凯;陈清明;石宏宇;邹文景;王定波;关声涛;吴勇
【期刊名称】《电信科学》
【年(卷),期】2024(40)1
【摘要】受到电力通信网络中多因素及其结构复杂性的共同影响,传统运维方法在感知过程中极易受到电压异常信号与变压器异常信号扰动,造成网络全局感知出现偏差,严重影响整体运维效果。
为了有效解决多因素造成的感知偏差问题,采用数据感知融合算法对电力通信网络下的电力参量进行感知优化,提升感知精准度,优化运维整体质量的效果。
在提出的优化方案中,首先对电力通信网络安全态势感知范围进行确定,然后进行电力通信网络运行下的电压安全态势感知优化,接着基于数据感知融合算法对电力网络变压器安全态势感知参量进行定义,最后完成感知信息的数据感知融合计算。
仿真结果表明,数据感知融合算法具备提升运维整体质量、降低运维过程中的感知偏差、提升感知灵敏度与精准度的能力。
【总页数】8页(P136-143)
【作者】吕华辉;明哲;樊凯;陈清明;石宏宇;邹文景;王定波;关声涛;吴勇
【作者单位】南方电网数字电网集团有限公司;南方电网数字电网集团信息通信科技有限公司
【正文语种】中文
【中图分类】TM773
【相关文献】
1.运维大数据和智能运维在电力行业的实践
2.基于历史运维大数据挖掘的电力企业绩效工资分配感知模型
3.智慧电力网络安全态势感知能力建设与提升
——数据驱动从传统运维转型智慧运维4.基于通信网络状态感知的电力交换光网络一体化运维平台5.基于Dijkstra算法的电力光通信网络智能运维设备脱网故障区段定位方法
因版权原因,仅展示原文概要,查看原文内容请购买。
6~10 kV配电网络雷电防护现状及防雷措施分析
6~10 kV配电网络雷电防护现状及防雷措施分析
蒋国文;张英华;弥璞;郭川伟
【期刊名称】《电瓷避雷器》
【年(卷),期】2007(000)006
【摘要】针对6~10 kV配电网络事故中雷击跳闸率(占80%以上)高,提出避雷器安装配置及接地等方面的问题.对不同类型雷击过电压和避雷器安装档距进行了分析,综合比较了线路无间隙避雷器和线路有串联间隙避雷器的结构特点和保护范围,分别确定了两种避雷器的技术参数.建议以无间隙避雷器为主,以外串联间隙避雷器为辅的设置方式,提出了两种避雷器在输电线路中不同的防雷保护方案.在雷灾多发区域避雷器应带小型化放电计数器和脱离装置,同时对避雷器的接地引下线要进行优化布置.
【总页数】5页(P37-40,44)
【作者】蒋国文;张英华;弥璞;郭川伟
【作者单位】安徽淮南供电公司,安徽,淮南,232007;中油辽河工程有限公司,辽宁,盘锦,124010;国家绝缘子避雷器质量监督检验中心,西安,710077;西安供电局,西安,710032
【正文语种】中文
【中图分类】TM862
【相关文献】
1.10kV架空配电线路常见防雷原理及措施分析 [J], 钱添
2.10kV架空配电线路防雷水平及防雷击断线措施分析 [J], 叶树芬
3.10kV配电线路的防雷措施分析 [J], 林福银
4.10kV配电线路雷击事故产生原因及防雷措施分析 [J], 蒋玉兵
5.10 kV配电网防雷技术措施分析 [J], 邓智豪
因版权原因,仅展示原文概要,查看原文内容请购买。
基于5G的高风光渗透率型配电网相关性纵联保护
基于5G的高风光渗透率型配电网相关性纵联保护
职凯华;袁至;王维庆;程静;糟伟红
【期刊名称】《可再生能源》
【年(卷),期】2024(42)5
【摘要】在高风光渗透率型配电网中,受逆变器控制策略的影响,故障电流弱馈特征明显,传统工频电气量保护动作性能下降,甚至出现误拒动。
文章分析了同步发电机和逆变型分布式电源的故障电流特征,获知配电网区内、外故障时两侧故障电流向量存在明显差异,进而提出利用相关系数度量向量相关性并构造动作判据,基于5G 通信技术提出高风光渗透率型配电网相关性纵联保护新方案。
仿真结果表明,所提保护方案能够快速、稳定地判别高风光渗透率型配电网线路短路故障,有较强的耐噪声能力,解决了5G时延波动对纵联保护的影响。
【总页数】9页(P685-693)
【作者】职凯华;袁至;王维庆;程静;糟伟红
【作者单位】新疆大学可再生能源发电与并网控制教育部工程研究中心;国网新疆电力有限公司电力科学研究院
【正文语种】中文
【中图分类】TK51;TK89;TM771
【相关文献】
1.梯次利用电池在高光伏渗透率主动配电网中应用分析
2.计及有载调压的高光伏渗透率配电网储能优化配置
3.高光伏渗透率下中低压配电网集中-就地控制策略
4.计
及柔性负荷的高比例风光渗透下配电网孤岛划分策略5.高光伏渗透率配电网的电压协调控制策略研究
因版权原因,仅展示原文概要,查看原文内容请购买。
基于动态组网的园区微电网群运行优化
基于动态组网的园区微电网群运行优化
丁长新;王翔;赵波;戴凤娇;慕小斌;陈哲
【期刊名称】《电网与清洁能源》
【年(卷),期】2024(40)5
【摘要】为提升园区微电网群运行经济性、供电可靠性和新能源消纳能力,提出了一种基于动态组网的园区微电网群运行优化方法。
首先以运行成本、负荷损失成本和弃光成本最小为目标构建线性化微电网群组网模型,以便利用线性求解方法高效求解;其次考虑到某一时刻多个微电网可能会同时出现功率超额或缺额情况,为确定最优组网方式,提出了一种基于微电网互联约束条件的最优组网方案选择方法;最后采用一个包含3个微电网的园区微电网群系统进行算例测试,结果验证所提方法能够实现微电网间动态连接,提升微电网群运行经济性,减少负荷损失提升系统供电可靠性,提升新能源就地消纳能力。
【总页数】9页(P1-9)
【作者】丁长新;王翔;赵波;戴凤娇;慕小斌;陈哲
【作者单位】先进输电技术全国重点实验室(国网智能电网研究院有限公司);国网浙江省电力有限公司电力科学研究院
【正文语种】中文
【中图分类】TM76
【相关文献】
1.基于改进鸡群算法的微电网运行优化
2.基于合作博弈的农村微电网群与配电网运行优化方法
3.基于合作博弈的微电网群运行优化方法研究
4.基于纵向联邦学习的微电网群协同优化运行与策略进化
5.基于能源路由器的配电网与综合能源微网群协同运行优化
因版权原因,仅展示原文概要,查看原文内容请购买。
您需要电力增容还是冗余?
您需要电力增容还是冗余?
佚名
【期刊名称】《电源技术应用》
【年(卷),期】2004(007)001
【摘要】MGE UPS SYSTEMS 作为高可用性电源保护领域的先驱,隆重推出全新
第二代 Galaxy 3000UPS 系列产品。
该系列现已具备了4台模块化直接并联 UPS 的全新功能,从而能够满足您计算机设备和电信设备的升级需求。
【总页数】1页(P8)
【正文语种】中文
【中图分类】TP303.3
【相关文献】
1.直埋电力电缆动态增容和双线增容策略研究 [J], 吴文克;鲁志伟;张航;敖明;刘同
同
2.设置电力增容门槛遏制不良电力需求 [J], 韩晓平
3.ACCR主导电力传输新革命电力传输增容3倍 [J],
4.电力监控在小区供配电设计中的应用——电力监控与变压器增容技术,经济… [J], 程春辉
5.组织宽余(冗余):效率的损失还是柔性的需要? [J], 游夏蕾; 贾生华
因版权原因,仅展示原文概要,查看原文内容请购买。
多功能相控阵雷达行为辨识综述
多功能相控阵雷达行为辨识综述
付雨欣;黄洁;王建涛;党同心;李一鸣;孙震宇
【期刊名称】《电讯技术》
【年(卷),期】2024(64)4
【摘要】多功能相控阵雷达是指具备相位控制阵列,能同时实现搜索、跟踪、制导等多种功能的雷达。
随着雷达对抗的不断升级以及各国对于电子战的日益重视,作为获取多功能相控阵雷达信息的重要手段,其行为辨识技术的研究得到了进一步发展。
结合目前多功能相控阵雷达行为辨识的背景与意义,对已有的不同多功能相控阵雷达信号模型进行梳理,对高密度、大噪声信号环境下的波形单元提取算法和基于深度学习的工作模式识别算法进行识别性能、适用场景等方面的系统性对比,并归纳了不同仿真数据集的实际应用情况,最后总结了该技术存在的问题并提出了未来展望。
【总页数】12页(P643-654)
【作者】付雨欣;黄洁;王建涛;党同心;李一鸣;孙震宇
【作者单位】信息工程大学数据与目标工程学院;中国人民解放军63896部队【正文语种】中文
【中图分类】TN971
【相关文献】
1.雷达技术发展综述及多功能相控阵雷达未来趋势
2.雷达技术发展综述及多功能相控阵雷达未来趋势
3.对多功能相控阵雷达干扰决策方法综述
4.基于卷积神经网络的多功能雷达行为辨识研究
因版权原因,仅展示原文概要,查看原文内容请购买。
北方电信接入网建设模式及 GPON 的应用
北方电信接入网建设模式及 GPON 的应用
张建军
【期刊名称】《《电子测试》》
【年(卷),期】2013(000)007
【摘要】本文分析了北方电信网络宽带化、多样化建设的业务模式,探讨了为有效解决传输网络的需求瓶颈,网络建设的发展策略。
【总页数】2页(P64-65)
【作者】张建军
【作者单位】石家庄惠远邮电设计咨询有限公司 050021
【正文语种】中文
【相关文献】
1.基于GPON技术的电信接入网设计及实现 [J], 肖纹龙;
2.北方电信宽带接入网投资策略研究 [J], 季顺勇
3.基于GPON技术的电信接入网设计及实现 [J], 肖纹龙
4.电信宽窄带接入网建设模式探讨 [J], 陈东升;李复生
5.浅谈GPON技术在电信接入网演进中的应用 [J], 章琬翎
因版权原因,仅展示原文概要,查看原文内容请购买。
工业以太网在城北水厂自动控制系统中的应用
工业以太网在城北水厂自动控制系统中的应用
邓刚
【期刊名称】《科技与企业》
【年(卷),期】2016(000)003
【摘要】简要介绍了工业以太网技术以及罗克韦尔公司网络组态软件。
对目前改
造后的城北水厂自动化控制系统网络进行了描述,通过比较,对网络结构、性能等方面做出了评价分析。
【总页数】2页(P96-96,100)
【作者】邓刚
【作者单位】南京水务集团有限公司城北水厂
【正文语种】中文
【相关文献】
1.基于iFIX的后加氯自动控制系统在城北水厂的应用 [J], 徐海斌;尹燕妮
2.可调式减压阀在玉林市城北水厂中的应用 [J], 陈铭林;梁为民;罗建群
3.TCP/IP工业以太网技术在烧结机自动控制系统中的应用 [J], 常青海;孙宪伟;付
景钢
4.基于Profibus的工业以太网通信技术在高速线材轧制自动控制系统中的应用 [J], 裴建良;付淑英
5.EtherNet/IP工业以太网在打叶复烤线自动控制系统中的应用 [J], 罗晓峰
因版权原因,仅展示原文概要,查看原文内容请购买。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。
Π 2 ( z 1)cRT
式中(z + 1)为每个分子电离产生的离子数目. 可知由于解离作用, 测得 的摩尔质量要比实际的小得多. 因此, 需在缓冲溶液或者是在加盐的情 况下进行渗透压测量。
(3)高分子电解质稀溶液,且有其它电解质存在时
Na+,
zc,
Pz-
c
Na+,
b,
Cl-
b
Na+, Pz-, Cl
双电层(Double Electrode Layer)
姓名:苗波波 郭卫华 2013年12月30日
主要内容
扩散双电层经典理论
离子的特异性吸附与表面电荷的关系 带电粒子的排盐效应 唐南平衡
双电层的理论模型
亥姆霍兹平板电容器模型(Helmholts)
扩散双电层理论 (Gouy-Chapman) 斯特恩(Stern)双电层模型
渗透压
Π 3 (左边浓度 右边浓度) RT zc 2 2bc z 2c 2 ) RT (c zc 2 x 2b 2 x) RT zc 2b
若 b << zc, 上式的П3还原为П2; 若 b >> zc, П3还原为П1, 可知П1<П3<П2,加入足够多的中性盐, 可以消除唐南平衡效应 对高分子化合物摩尔质量测定的影响。
胶体渗透压:由唐南平衡引起的渗透压。
高分子溶液的渗透压
(1)高分子非电解质稀溶液或理想稀溶液的渗透压公式为
Π1 cRT稀溶液 Na+,
zc,
Pz-
c H2O
以 Na+z Pz-代表蛋白质, 其电离反应可以表示为
Na P z zNa P z z
扩散层的粒子分布由平均分布倾向(Sel)和粒子表面电场对 离子做功(Uel)共同决定的结果。 Ael=Uel-TSel Ale=Uel-TSel
双电子层中的离子的能量和熵
离子的特异性吸附与表面电荷的的关系
在Gouy-Chapman双电层模型里,离子的特异性吸附可能 会使势能曲线不遵从或者偏离 = oe- x所描述的单指数 形式,而是衰减的更快,而且可能在电势衰减到零之前发 生符号反转出现电荷反转现象。
-
Na+,
b-x,
Cl-
b-x
zc+x, c,
x
左
Ⅰ
右
左
Ⅱ
右
唐南平衡示意图 唐南认为Na+和Cl-通过半透膜的速率应和两种离子浓度的乘 积成正比, 并且在平衡时两个方向的迁移速率相等:
k[Na+]左[Cl-]左 =k[Na+]右[Cl-]右
x(zc+x)=(b-x)2,x = b2/(2b +zc)
反渗透:反渗透又称逆渗透,一种以压力差为推动力,从
溶液中分离出溶剂的膜分离操作,因为它和自然渗透的方 向相反,故称反渗透 。
n+ nb
△nb
nb,0
X
同离子的浓度(n+)曲线及正电表面的排盐效应
对阴影部分面积求积分,计算出排盐量为:
ze d c T1
[mol/m 2 ]
单位面积排出的盐的量为
影响因素
本征特性
离子的价态不同造成,与化学本质无关
特异性
化学本性造成(不同离子不同的化学本性)
*当表面积很大的时候,由于强烈吸附的反离子造成屏蔽 效应的存在,反过来会影响离子的吸附。
带电粒子的排盐效应
排盐效应:由于扩散层中的反离子浓度增加,同离子浓
度降低,而使盐能到达的范围被减小了,出现一种盐被 “ 排出”现象。
0
+- +- +- +- +- +- +- +- +- +- +- +- +- +- +-
滑动层
+ + - +- + +- - + - + o +- + +- - + + +- + -
0
-
Stern 面
-
- -
x
Helmholts
Gouy-Chapman
距离 Stern
双电层中的熵和能
A zed n / N A c - A / V c V T 1
b
[mol/m3 ]
唐南平衡 定义
在大分子电解质溶液中,因大离子或者胶体粒子不能透过半 透膜,而小粒子受大离子电荷影响,能够透过半透膜,当渗 透达到平衡时,膜两边小离子浓度不相等,这种现象叫唐南 (Donnan)平衡或膜平衡.由英国物理化学家唐南提出。
1 d Z 2e 2 n b d zF T 1 2
[C / m 2 ]
式中 F N Ae 如果将此式与全部电荷 d -1d 比较得出:有一半电荷是来自于同离子排出,另一半来自于 反离子积累。
△n b表示单位体积离子数目的改变量, △c表示单位体积的物质的量浓 度的变化量。 c=c0-Δc;当与c0相比Δc很小时 ,可以近似认为c=c0,在比表面积很高 的浓溶胶中(很大的A/Vρ),浓度改变就很容易测量出来。这是一种 测量比表面积S的原理。