高树基教授简历
蔚蓝的人生底色
创新之路Way of Innovation蔚蓝的人生底色——记海南大学南海海洋资源利用国家重点实验室教授郑旭峰 徐艳慧什么是喜欢？有人说，喜欢就是即使捂住嘴巴，也会从眼睛里跑出来。
郑旭峰对他的科研工作就是这样。
虽然不善言辞，但从他的只言片语中，记者还是还原了一个低调科学家对自己科研事业持续不断的热情和永不停歇去努力的原貌。
在这个浮躁的社会，有人追求金钱至上，但对于郑旭峰来说，科研永不消逝，热爱至死不渝。
定方向 攀高峰小时候，生活在福建东山岛的郑旭峰特别喜欢大海。
与大海朝夕相伴，让他对那片蔚蓝所承载的未知充满好奇。
本科毕业后，他特地从地质专业转到海洋科学。
然而，海洋科学的学习并没有一帆风顺，很快他就遇到了波折。
硕博期间，有一段时间，郑旭峰进入科研瓶颈期，对于科研方向总也提不起兴趣。
迷茫中，他辗转于国内举办的海洋科学学术报告中，寻找解决之法。
在高树基教授的学术报告中，郑旭峰感觉自己对科研好像有了新的理解。
于是，他开始写信和高树基教授进行交流。
在老师的引导下，郑旭峰慢慢发现了科研的乐趣，也找到了自己想要从事的研究方向。
古洋流重建研究是郑旭峰的主要研究工作，这项研究需要用地质的手段去反演古洋流的变化，属于地质、物理、数学等学科相互交叉的研究领域。
郑旭峰对其中的黑潮流域研究十分着迷，因为“弄清楚黑潮流域变化的机制，对整个太平洋甚至全球的气候进行预测具有非常重要的意义”。
为此，硕博连读期间，他一连好几年都漂泊在海上，最多的一年，他在海上漂泊了280多天。
博士毕业后，郑旭峰想要去德国极地海洋研究所深造，但是因为种种原因，最终郑旭峰来到了中国科学院南海海洋研究所，放弃了德国之行。
但在中国科学院南海海洋研究所，郑旭峰没有放弃他对极地研究的热爱，工作期间，他继续以此为方向，细心开展研究。
两年后，他再次联系德国极地海洋研究所，对方在看了郑旭峰这两年的研究工作后，十分满意，在留学基金委的资助下，郑旭峰如愿前往德国从事访问研究。
河南省特聘教授(近年)
附件2008年度河南省高等学校特聘教授人选评审结果序号学校岗位姓名1 河南中医学院中药学王升启2 河南师范大学基础数学郭宗明3 河南理工大学安全技术及工程余明高4 郑州大学宪法与行政法学苗连营5 河南农业大学果树学吴国良6 郑州大学有机化学朱志兀7 河南师范大学理论物理曹俊杰8 郑州大学考古学与博物馆学张国硕9 河南工业大学应用化学胡文浩10 河南师范大学原子与分子物理景辉11 郑州大学肿瘤学资晓林12 河南财经学院伦理学高国希2009年度河南省高等学校特聘教授人选评审结果序号学校岗位姓名1 郑州大学凝聚态物理贾瑜2 郑州大学水工结构工程王复明3 郑州大学细胞生物学张毅4 郑州大学内科学（消化专业）崔广林5 河南农业大学植物学王伟6 河南农业大学作物遗传育种汤继华7 河南农业大学作物栽培学与耕作学李潮海8 河南科技大学计算机应用技术宋晓宇9 新乡医学院人体解剖与组织胚胎学朱进霞10 河南科技学院作物遗传育种李秀菊2010年度河南省高等学校特聘教授人选评审结果序号学校岗位姓名1 郑州大学眼科学彭广华2 郑州大学流行病与卫生统计学曹务春3 郑州大学化学工艺刘金盾4 郑州大学经济法学吕明瑜5 郑州大学刑法学刘德法6 郑州大学新闻学汪振军7 河南大学光学刘波8 河南大学凝聚态物理张伟风9 河南大学马克思主义基本原理易小明10 河南大学英语语言文学王振华11 河南农业大学植物病理学张猛12 河南农业大学动物营养与饲料科学尹清强13 河南农业大学基础兽医学杨国庆14 河南理工大学防灾减灾工程与防护工程魏建平15 河南师范大学植物学范六民16 河南师范大学动物学王文晟17 河南科技大学材料学任凤章18 河南科技大学控制理论与控制工程顾建军19 河南中医学院药物化学郑晓珂20 河南中医学院中医基础理论陈家旭21 新乡医学院神经病学江涛2012年度河南省高等学校特聘教授人选评审结果一、特聘教授（13人）二、讲座教授（4人）。
频域滤波的高光去除方法
激光与光电子学进展５０，０５１２０５（２０１３）Ｌａｓｅｒ ＆Ｏｐｔｏｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ Ｐｒｏｇｒｅｓｓ○Ｃ２０１３《中国激光》杂志社基于频域滤波的高光去除方法柴玉亭１ 王 昭２ 高建民１ 黄军辉２１西安交通大学机械制造系统工程国家重点实验室，陕西西安７１００４９２西安交通大学机械工程学院，陕西西安（）７１００４９摘要 结构光三维测量广泛应用于测量物体外轮廓，但使用这种技术测量金属零部件时，会由于金属表面的局部强反射形成高光区域，这种高光致使相机饱和、信息丢失，造成条纹中心提取不准确，从而产生较大的测量误差。
因此，寻找一种有效的手段来避免高光问题是非常必要的。
基于结构光测量系统自身的特点，提出一种新的高光去除方法———频域滤波法。
该方法将高光视作噪声，通过对比分析漫反射光条和高光光条频谱分布的不同，制作合适的滤波器以滤除高光。
通过３ｄｓｍａｘ软件仿真，模拟高光效果，测试频域滤波后的条纹中心提取精度比不滤除前提高０．８ｐｉｘｅｌ。
将该方法应用于实际叶片测量中，较好地解决了其中的高光问题。
仿真和实验均证明，频域滤波法可以在一定程度上降低高光对结构光条纹中心提取准确度的影响。
关键词 测量；结构光三维测量；高光去除；频域滤波；条纹中心中图分类号 ＴＨ７４１ 文献标识码 Ａ ｄｏｉ：１０．３７８８／ＬＯＰ５０．０５１２０５Ｈｉｇｈｌｉｇｈｔ Ｒｅｍｏｖａｌ Ｂａｓｅｄ ｏｎ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ－Ｄｏｍａｉｎ ＦｉｌｔｅｒｉｎｇＣｈａｉ Ｙｕｔｉｎｇ１ Ｗａｎｇ Ｚｈａｏ２ Ｇａｏ Ｊｉａｎｍｉｎ１ Ｈｕａｎｇ Ｊｕｎｈｕｉ ２１Ｓｔａｔｅ Ｋｅｙ Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ ｆｏｒ Ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍｓ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｘｉ′ａｎ Ｊｉａｏｔｏｎｇ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｘｉ′ａｎ，Ｓｈａａｎｘｉ ７１００４９，Ｃｈｉｎａ２Ｓｃｈｏｏｌ ｏｆ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｘｉ′ａｎ Ｊｉａｏｔｏｎｇ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｘｉ′ａｎ，Ｓｈａａｎｘｉ ７１００４９，烄烆烌烎ＣｈｉｎａＡｂｓｔｒａｃｔ Ｔｈｒｅｅ－ｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌ（３Ｄ）ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ ｔｅｃｈｎｉｑｕｅ ｏｆ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅｄ ｌｉｇｈｔ ｉｓ ｗｉｄｅｌｙ ｕｓｅｄ ｉｎ ｏｂｊｅｃｔｓ′ｏｕｔｌｉｎｅｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ．Ｈｏｗｅｖｅｒ，ｗｈｅｎ ｉｔ ｉｓ ａｐｐｌｉｅｄ ｔｏ ｍｅａｓｕｒｅ ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ ｃｏｍｐｏｎｅｎｔｓ ａｎｄ ｐａｒｔｓ，ｓｏｍｅ ｐａｒｔｓ ｏｆ ｉｎｔｅｎｓｅ ｒｅｆｌｅｃｔｉｏｎ（ｈｉｇｈｌｉｇｈｔ ｏｒ ｓｐｅｃｕｌａｒ ｌｉｇｈｔ）ｏｎ ｔｈｅ ｓｕｒｆａｃｅ ｏｆ ｍｅｔａｌ ｃｏｍｐｏｎｅｎｔｓ ｗｏｕｌｄ ｆｏｒｍ ｈｉｇｈｌｉｇｈｔ ａｒｅａ．Ｔｈｅ ｉｎｔｅｎｓｅ ｒｅｆｌｅｃｔｅｄ ｌｉｇｈｔ ｃａｎｍａｋｅ ＣＣＤ ｓａｔｕｒａｔｅ ａｎｄ ｃａｕｓｅ ｔｈｅ ｅｘｔｒａｃｔｉｏｎ ｏｆ ｃｅｎｔｅｒ ｏｆ ｌｉｇｈｔ ｓｔｒｉｐｅ ｉｎａｃｃｕｒａｔｅ，ａｎｄ ｔｈｅｎ ｅｒｒｏｒｓ ｗｏｕｌｄ ａｐｐｅａｒ ｉｎ ｔｈｅｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ ｒｅｓｕｌｔｓ．Ｔｈｕｓ，ｉｔ ｉｓ ａ ｍａｔｔｅｒ ｏｆ ｇｒｅａｔ ｕｒｇｅｎｃｙ ｔｏ ｆｉｎｄ ａ ｗａｙ ｔｏ ａｖｏｉｄ ｈｉｇｈｌｉｇｈｔ．Ｗｅ ｔｒｙ ｔｏ ｕｓｅ ｔｈｅ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｏｆ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅｄ ｌｉｇｈｔ ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ ｓｙｓｔｅｍ ｔｏ ｐｒｏｐｏｓｅ ａ ｎｅｗ ｍｅｔｈｏｄ ｏｆ ｈｉｇｈｌｉｇｈｔ ｒｅｍｏｖａｌ———ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ－ｄｏｍａｉｎ ｆｉｌｔｅｒｉｎｇ．Ｈｉｇｈｌｉｇｈｔ ｉｓ ｄｅｆｉｎｅｄ ａｓ ａ ｋｉｎｄ ｏｆ ｎｏｉｓｅ，ａｎｄ ｔｈｉｓ ｍｅｔｈｏｄ ｃｏｍｐａｒｅｓ ｔｈｅ ｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅ ｂｅｔｗｅｅｎ ｈｉｇｈｌｉｇｈｔ ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ ｓｐｅｃｔｒｕｍ ａｎｄｄｉｆｆｕｓｅ ｌｉｇｈｔ ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ ｓｐｅｃｔｒｕｍ ｔｏ ｍａｋｅ ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ ｆｉｌｔｅｒｉｎｇ，ａｎｄ ｔｈｅｎ ｔｏ ｒｅｍｏｖｅ ｔｈｅ ｉｎｆｌｕｅｎｃｅ ｏｆ ｈｉｇｈｌｉｇｈｔ．Ｓｉｍｕｌａｔｉｎｇｈｉｇｈｌｉｇｈｔ ｉｎ ３ｄｓｍａｘ ｓｏｆｔｗａｒｅ，ｔｈｅ ｐｒｏｐｏｓｅｄ ｍｅｔｈｏｄ ｃａｎ ｇｅｔ ０．８ｐｉｘｅｌ ｉｍｐｒｏｖｅｍｅｎｔ ｉｎ ｔｈｅ ａｃｃｕｒａｃｙ ｏｆ ｌｉｇｈｔ ｓｔｒｉｐｅ ｅｘｔｒａｃｔｉｏｎ．Ｒｅｓｕｌｔｓ ｏｆ ｒｅａｌ ｂｌａｄｅ ｔｅｓｔ ａｒｅ ａｌｓｏ ｐｒｏｖｉｄｅｄ ａｎｄ ｐｒｏｖｅ ｔｈａｔ ｉｔ ｉｓ ａ ｂｅｔｔｅｒ ｓｏｌｕｔｉｏｎ ｉｎ ａｃｔｕａｌ ｂｌａｄｅ ｔｅｓｔ．Ｂｏｔｈ ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ ａｎｄｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔ ｃｏｎｆｉｒｍ ｔｈａｔ ｔｈｅ ｐｒｏｐｏｓｅｄ ｍｅｔｈｏｄ ｃｏｕｌｄ ｉｍｐｒｏｖｅ ｔｈｅ ａｃｃｕｒａｃｙ ｉｎ ｅｘｔｒａｃｔｉｏｎ ｏｆ ｌｉｇｈｔ ｓｔｒｉｐｅ ｃｅｎｔｅｒ．Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ；ｓｔｒｕｃｔｕｒｅｄ ｌｉｇｈｔ ｔｈｒｅｅ－ｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌ ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ；ｈｉｇｈｌｉｇｈｔ ｒｅｍｏｖａｌ；ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ－ｄｏｍａｉｎｆｉｌｔｅｒｉｎｇ；ｌｉｇｈｔ ｓｔｒｉｐｅ ｃｅｎｔｅｒＯＣＩＳ ｃｏｄｅｓ １２０．３９３０；１２０．２４４０；１２０．５７００；１２０．６６５０ 收稿日期：２０１３－０１－１４；收到修改稿日期：２０１３－０３－０６；网络出版日期：２０１３－０４－２８基金项目：国家自然科学基金（６１０７８０４２）资助课题。
教师岗位教授二级岗位
附件：2016年专业技术岗位聘任名单教师岗位教授二级岗位人文学院：王诺、邓晓华、徐朝旭、蔡保全、朱人求、代迅（2015年1月13日起聘）、董建辉（2016年3月4日起聘）新闻传播学院：陈嬿如外文学院：李美华经济学院：林季红、郑鸣、黄梅波、彭水军（2015年11月19日起聘）王亚南经济研究院：方颖（2016年3月1日起聘）管理学院：许志端、郑文礼法学院：朱福惠、陈晓明、傅崐成（2012年8月1日起聘）公共事务学院：朱仁显艺术学院：王虹、赵艳芳教育研究院：王洪才、别敦荣、林金辉马克思主义学院：朱冬亮（2015年7月1日起聘）数学科学学院：关波（2015年1月1日起聘）、邱春晖航空航天学院：卿新林（2015年10月30日起聘）化学化工学院：刘庆林、陈曦、李军（2015年7月1日起聘）材料学院：宋光铃（2014年12月26日起聘）、宓锦校物理科学与技术学院：刘向阳（2012年7月1日起聘）、王矫、刘宝林、朱贤方、苏国珍、蔡淑惠生命科学学院：李勇、陶涛海洋与地球学院：许肖梅、张宇、高树基（2011年5月1日起聘）环境与生态学院：丁振华、弓振斌、欧阳通信息科学与技术学院：李绍滋建筑与土木工程学院：王绍森、凌世德医学院：金鑫能源学院：李宁（2008年12月31日起聘）公共卫生学院：赵勤俭（2011年6月1日起聘）药学院：张晓坤（2010年1月1日起聘）、Dieter A.Wolf（2015年4月16日起聘）教授三级岗位人文学院：王宇、张侃、林枫、欧阳锋新闻传播学院：岳淼外文学院：陈菁经济学院：刘榆、张传国、张明志、靳涛、戴淑庚管理学院：吴文华、张存禄、肖华、肖虹、苏新龙、郭晓梅、韩水华法学院：刘志云、刘连泰、朱晓勤、何丽新、蔡从燕公共事务学院：余章宝、李丹艺术学院：刘一菱、吴燕平、李昆丽、秦俭教育研究院：陈武元马克思主义学院：徐进功数学科学学院：白正简、刘继春、张中新、夏超（2015年7月1日起聘）航空航天学院：兰维瑶、孙洪飞、张建寰化学化工学院：吴川六、李剑锋、徐海超（以上三人2015年7月1日起聘）、廖洪钢、谭元植（以上两人2015年7月8日起聘）、汪骋、程俊（以上两人2015年7月22日起聘）、韩守法、陈秉辉生命科学学院：王洪睿、纪志梁、李晓彤、陈瑞川、韩爱东、付国、陈兰芬、陈颖、莫玮（以上四人2015年10月26日起聘）海洋与地球学院：郭卫东信息科学与技术学院：董俊软件学院：王备战、陈海山、林坤辉建筑与土木工程学院：王东东、王慧医学院：张兵、胡天惠、高丰光萨本栋微米纳米科学技术研究院：郭航公共卫生学院：林忠宁物理科学与技术学院：孙志军、顾为民教授四级岗位人文学院：李智君、陈玲、谢晓东外文学院：吴素兰经济学院：方匡南、代谦、卢盛荣、周颖刚管理学院：刘雪锋、张国清、蔡宁公共事务学院：李艳霞艺术学院：王忠艳、林春台湾研究院：王华、孙云马克思主义学院：张艳涛、庞虎数学科学学院：王焰金航空航天学院：卓勇、郭亚化学化工学院：王远鹏、朱志、洪文晶生命科学学院：左正宏、刘文贤、肖昌春、黄烯海洋与地球学院：石拓、刘志宇、汤立国、陈军环境与生态学院：方文珍、沈英嘉、陈炳章、林坤德、彭荔红信息科学与技术学院：刘向荣、罗雄彪软件学院：吴清锋建筑与土木工程学院：赵燕菁医学院：王鑫、朱红梅、吴亚林、陈少东、薛茂强公共卫生学院：孙晓莲、吴婷物理科学与技术学院：吴志明、蔡端俊副教授五级岗位人文学院：李晓林、赵春宁新闻传播学院：佘绍敏外文学院：李小芬管理学院：吴红军、李兵、程愚、熊英子法学院：蔡庆辉海外教育学院：王治理体育教学部：赵秋爽、秦建明化学化工学院：沙勇、周雷激、郑啸生命科学学院：徐虹海洋与地球学院：艾春香信息科学与技术学院：冯寅公共卫生学院：李红卫副教授六级岗位人文学院：水海刚、刘淼、吴海兰、杨晋涛新闻传播学院：朱至刚、苏俊斌、陈素白、曾秀芹外文学院：马英萍、方厚升、邓小玲、常鹏、戴鸿斌经济学院：孔瑞、许梅恋、宋涛、张少军、张兴祥、郭红丽、喻海燕、薛绍杰王亚南经济研究院：牛霖琳、任宇管理学院：成瑾、吴育辉、吴翀、李冰州、陈守德、柯学法学院：陆而启、房东公共事务学院：王伟光、朱芳芳、唐美玲、夏路艺术学院：谷瑛海外教育学院：孟繁杰国际关系学院：王虎、冯立军、许可台湾研究院：张宝蓉马克思主义学院：宋建丽、李仙飞、佳宏伟、原宗丽、蒋昭阳体育教学部：李仁松、陈华、郑宏数学科学学院：王清、吴聪敏、张文、李安、容志建、程庆进航空航天学院：方正、王一菊、王颖、冮铁强、吴德志、周军现、柳娟、曹浪财化学化工学院：孔祥建、吴丽娜、张弘、张延东、张秋根、李云华、曹晓宇、龚磊材料学院：白华、李思维生命科学学院：金利华、莫萍丽海洋与地球学院：Selvaraj Kandasamy、冯丹青、刘胜兴、汤凯、李骁麟环境与生态学院：洪海征信息科学与技术学院：卜轶坤、王云峰、王其聪、江敏、吴梅红、张丹、李琳、陈锦秀、施明辉、洪学敏、袁飞、贾富强、黄绍辉软件学院：刘昆宏、吴清强、林俊聪、夏侯建兵建筑与土木工程学院：洪世键医学院：邓小玲、何宽其、李善花能源学院：赵英汝药学院：方美娟公共政策研究院：王宇颖物理科学与技术学院：刘颜回、吕铁羽、吴顺情、贺达海、黄凯、黄胜利、黄峰副教授七级岗位人文学院：王新天、刘家军、张惟捷、郑伟平、赵怿怡新闻传播学院：孙慧英、陈经超、黄裕峯外文学院：翁冰莹经济学院：冯峥晖、许文超、张晶、李培、武力超、莫长炜管理学院：付悦、江玮法学院：阳建勋、吴旭莉、郑晓剑艺术学院：林天喜台湾研究院：季烨教育研究院：连进军马克思主义学院：吴文琦南海研究院：施余兵体育教学部：林顺英数学科学学院：石荣刚、闫卫平、陈竑焘、熊涛航空航天学院：仲训昱、刘云龙、何良宗、吴了泥、吴小惠、杨帆、陈松月、陶继平化学化工学院：沈亮、林海强生命科学学院：欧阳鑫昊、郭峰海洋与地球学院：庄伟、张润、汪冰冰、陈铭、唐甜甜、曹知勉、黄永祥、简星环境与生态学院：刘国坤、朱旭东、周韫韬信息科学与技术学院：王晓忠、杨琦、苏松志、林世俊、郑炜、晁飞、曾湘祥、温程璐软件学院：毛波、佘莹莹建筑与土木工程学院：张其邦、陈志为医学院：任杰、张晓博、杨立朝能源学院：孙勇、张建、曾宪海公共卫生学院：袁权公共政策研究院：李德国物理科学与技术学院：朱锦锋、屈小波、郭文熹、曹秀凤知识产权研究院：董慧娟讲师、助理教授八级岗位人文学院：仲霞、刘婷玉、师雅惠、佘诗琴、林昌丈、郑莉、赖国栋新闻传播学院：吴胜涛外文学院：任星、严璐、张丽、张培欣、肖红岭、黄钏经济学院：文娟、张烁珣王亚南经济研究院：Brett Damien Graham、孟磊管理学院：张扬法学院：王天民、王宗涛、齐云、陈帮锋、潘峰公共事务学院：卜玉梅、朱林彬、张钧智、李剑、杨凌燕、邵自红、魏丽艳艺术学院：刘一颖、陈光群、林曦、俞显鸿、钟贞、唐琼、薛震东国际关系学院：闫森、陈锴马克思主义学院：赵颖体育教学部：李凡卓、杨广波、邹红、林香菜、莫菲、彭荣础数学科学学院：李伟、罗元勳、黄宏伟航空航天学院：李俭、林献武、郭景华、黄素蓉、穆瑞化学化工学院：王世珍材料学院：张志昊生命科学学院：江良荣、许晔、郭慧玲、程喆海洋与地球学院：杨武夷环境与生态学院：周晓平信息科学与技术学院：苏为、林子雨、高春仙软件学院：王晓黎建筑与土木工程学院：任璐、姜晓琴、常玮医学院：张弦、洪晓婷、胡皎月、鲁金花能源学院：吴一纯药学院：程亚彬公共政策研究院：林亚清财务管理与会计研究院：李珊物理科学与技术学院：王冬、宋争勇、杨钰、曹昕睿知识产权研究院：罗立国讲师、助理教授九级岗位人文学院：韦庭学、李柏翰新闻传播学院：苏文、宫贺外文学院：王晓雨、王增红、李春雨、沈澍、陈丹萍、洪捷、赵肖经济学院：丁锦秀、叶宁华、叶茂亮、李智、李梦玲、荆海伟、衷楠、蒙莉娜、蔡熙乾王亚南经济研究院：马超、茅家铭（2014年12月31日起聘）管理学院：王耀进、刘潇肖、张薇、郑伟民法学院：张璜（2014年12月31日起聘）、苏宇公共事务学院：刘子曦、阳妙艳（2014年12月31日起聘）海外教育学院：肖宁遥、钟叡逸、蔡晴云台湾研究院：陈超体育教学部：骆腾昆数学科学学院：余铌娜、胡杰航空航天学院：朱呈祥（2014年12月31日起聘）、许伟伟、连云崧材料学院：曹福勇、谢清水、韩佳甲信息科学与技术学院：张哲民建筑与土木工程学院：朱查松、林小如医学院：黄雅丽萨本栋微米纳米科学技术研究院：邓积微、杨扬、瞿佰华能源学院：谢燕楠公共卫生学院：李子婧、黄承浩药学院：谢静静公共政策研究院：刘潇楠、周茜（2014年12月31日起聘）汉语国际推广南方基地：邓军、田禹、孟广洁财务管理与会计研究院：孙增元物理科学与技术学院：林岳、徐开达、韩峰知识产权研究院：王俊讲师、助理教授十级岗位外文学院：方帆、王凡柯、冯婧时艺术学院：宋熙、陈劼助教十一级岗位外文学院：杨胜强、梁琳体育教学部：秦勤汉语国际推广南方基地：邓娟助教十二级岗位外文学院：程诗婷体育教学部：李生、林秋华工程、实验等系列专业技术岗位正高三级岗位图书馆：李金庆、崔晓西国学院：谢泳正高四级岗位航空航天学院：林育兹萨本栋微米纳米科学技术研究院：康怀志医学院：孙灏副高五级岗位航空航天学院：王晓雪信息科学与技术学院：汤碧玉李耿民建筑与土木工程学院：陈兰英医学院：吴国莹图书馆：林彩红医院：蔡仲达、徐朝晖副高六级岗位物理科学与技术学院：蔡加法化学化工学院：林水潮材料学院：周花能源学院：刘健图书馆：智晓静医院：范玲玲、周国斌副高七级岗位物理科学与技术学院：林伟航空航天学院：王晓红、刘臻、周锐萨本栋微米纳米科学技术研究院：曾毅波、吕文龙化学化工学院：陈招斌、张来英、郑进保生命科学学院：吕良炬、谢昌传、陈晓蕾、黄荣裕海洋与地球学院：谢杰镇、吴璟瑜、董强信息科学与技术学院：戴平阳建筑与土木工程学院：黄友谊医学院：李文君、闫国良、夏俊杰、韩云药学院：吴彩胜能源学院：叶跃元、洪钢、何嵩图书馆：肖铮、林静、陈娟分析测试中心：欧燕飞信息与网络中心：潘艺鹏现代教育技术与实践训练中心：刘传尧医院：范晓琼中级八级岗位公共事务学院：吴昌航空航天学院：刘志荣、鲍平、张畋征、张丹、罗锦才、夏斐斐化学化工学院：时海燕、洪麒明、吴元菲、林晖、欧阳捷、张朝霞、王静娟材料学院：龚朝阳生命科学学院：苟立新、吴彩明海洋与地球学院：刘宝敏、赵振明、彭会、骆轩环境与生态学院：赖丽旻信息科学与技术学院：林颖软件学院：陈昉、郑宇辉建筑与土木工程学院：林跃华医学院：张然公共卫生学院：陈小旋实验动物中心：纪慈数图书馆：邵碧珠、曾惠颖、王上进、陈晓亮、向琳艳、洪婷瑜信息与网络中心：江湍现代教育技术与实践训练中心：许达专学报哲社版：叶颖玫医院：翁独伊、黄炜坤、陈皓、范秋铭、谢尚锦中级九级岗位外文学院：黄妍艳经济学院：刘必清公共事务学院：王宇芳物理科学与技术学院：杨旭、孔丽晶、郑晅丽、姚真瑜、赖坤中、郭子超、郭自泉、李淇越、张纯淼、高娜、章幼玉萨本栋微米纳米科学技术研究院：李明泼化学化工学院：荣蓉、王静、郑轻娜、范镜敏材料学院：黄金秋、何凯斌、叶鑫南、郑大江、杨丽坤生命科学学院：黄磊、曾涛玲、郑伟、李莉、钟永嘉、崔玉超、崔丹、章赐雄环境与生态学院：王秀秀信息科学与技术学院：陈柯宇、彭敖、杨帆公共卫生学院：张师音、李廷栋实验动物中心：吴素琴图书馆：兰晓红、陈颖、高秀闽、黄毅惠、李育红、尤慧玲、李颖、张平国、刘文颖、郑思冬、吴建南、陈萌宜现代教育技术与实践训练中心：陈移安学报自然版：徐婷婷中级十级岗位王亚南经济研究院：王辉法学院：何萍公共事务学院：林如琦萨本栋微米纳米科学技术研究院：王加钦、陈彬彬、苏丽锦化学化工学院：左麒暄、姚光华、秦海妹材料学院：王金明生命科学学院：张轶海洋与地球学院：赵文艳、徐晓辉、田莉、谢燕双、雷发美、魏国妹环境与生态学院：陈倩、黄群腾、阳桂园、刘珺医学院：陈椅、黄静茹、张文青、黄锐、章喻军、杨玲、邓雅斌公共卫生学院：郭东北、薛云新、姚友良、孟珊珊图书馆：李政、张妮妮医院：林金菊、刘彩越初级十一级岗位萨本栋微米纳米科学技术研究院:胡菲娜化学化工学院:罗平材料学院:罗晴生命科学学院:方木锦、吴雅颖、郑声煊环境与生态学院：何永琴公共卫生学院：阙玉琼图书馆：林月华、周理斌档案馆：薛小勤信息与网络中心：吴添富初级十二级岗位人文学院：孙雯新闻传播学院：张雨歌外文学院：朱清坤物理科学与技术学院：熊小平、李海坤航空航天学院：卜祥建萨本栋微米纳米科学技术研究院：郑玲玲化学化工学院：许丽佳材料学院：郭毅慧、陈国荣、刘晋佩生命科学学院：黄茜海洋与地球学院：许心雅信息科学与技术学院：朱逸能源学院：黄金池医学院：陈瑞玲、彭璐、陈彬彬、黄淑琼继续教育学院：杨丽华实验动物中心：宋婧图书馆：钟荣英档案馆：吴爱华现代教育技术与实践训练中心：杨飏基建处：沈英滢、熊文。
阿特拉津生态毒性与生物降解的研究_万年升
第26卷第4期2006年4月环 境 科 学 学 报 A c t a S c i e n t i a e C i r c u m s t a n t i a eV o l .26,N o .4A p r .,2006基金项目:中国高技术研究发展计划(国家“863”)项目(N o .2002A A 601160);中国科学院南海所科技创新项目(N o .L Y Q Y 200306)S u p p o r t e db yt h e H i g h -t e c h R e s e a r c ha n d D e v e l o p m e n t P r o g r a mo f C h i n a (N o .2002A A 601160);I n n o v a t i o np r o j e c t o f S c i e n c e a n dT e c h n o l o g y S C S I O (N o .L Y Q Y 200306)作者简介:万年升(1970—),男,博士研究生,E -m a i l :n i a n s h e n g w a n @y a h o o .c o m .c n ;＊通讯作者(责任作者)B i o g r a p h y :WA NN i a n s h e n g(1970—),m a l e ,P h .D .c a n d i a t e ,E -m a i l :n i a n s h e n g w a n @y a h o o .c o m .c n ;＊C o r r e s p o n d i n g a u t h o r万年升,顾继东,段舜山.2006.阿特拉津生态毒性与生物降解的研究[J ].环境科学学报,26(4):552-560Wa nNS ,G u J D ,D u a n S S .2006.E c o -t o x i c i t y a n d b i o d e g r a d a t i o n o f a t r a z i n e i n t h e e n v i r o n m e n t [J ].A c t a S c i e n t i a e C i r c u m s t a n t i a e ,26(4):552-560阿特拉津生态毒性与生物降解的研究万年升1,顾继东1,2,3,＊,段舜山41.中国科学院南海海洋研究所,广州5103012.香港大学生态学及生物多样性系,香港3.太古海洋研究所,香港4.暨南大学生态学系,广州510632收稿日期:2005-09-30 修回日期:2006-01-19 录用日期:2006-01-23摘要:阿特拉津在世界范围内已经使用了40多年,目前仍然是应用广泛的化学除草剂之一.在许多国家及地区的地表水、地下水和土壤中都检测出了阿特拉津及其降解产生的中间产物.阿特拉津在土壤和水体中的持留期较长并具有生物蓄积性,不但对粮食和食品安全构成了潜在威胁,而且会扰乱和破坏生物活性,对生态环境的影响具有全球性.因此,深入研究阿特拉津的生态风险问题及其污染水体和土壤的生物修复,已成为目前研究的热点.从阿特拉津生态毒性、阿特拉津降解微生物及降解途径方面,对降解阿特拉津的酶学、遗传学和生物工程研究概况作简要介绍,为更好的利用生物技术修复阿特拉津的污染提供理论依据.关键词:阿特拉津;生态毒性;降解文章编号:0253-2468(2006)04-0552-09 中图分类号:X -1 文献标识码:AE c o -t o x i c i t y a n d b i o d e g r a d a t i o no f a t r a z i n e i n t h e e n v i r o n m e n tW A NN i a n s h e n g 1,G UJ i d o n g1,2,3,＊,D U A NS h u n s h a n41.S o u t hC h i n a S e aI n s t i t u t e o f O c e a n o g r a p h y ,C h i n e s e A c a d e m y o f S c i e n c e s ,G u a n g z h o u 5103012.D e p a r t m e n t o f E c o l o g y ＆B i o d i v e r s i t y ,T h e U n i v e r s i t yo f H o n g K o n g ,H o n gK o n g3.T h e S w i r eI n s t i t u t eo f M a r i n e S c i e n c e ,H o n g K o n g4.D e p a r t m e n t o f E c o l o g y ,J i n a nU n i v e r s i t y ,G u a n g z h o u 510632R e c e i v e d 30S e p t e m b e r 2005; r e c e i v e di nr e v i s e d f o r m 19J a n u a r y 2006; a c c e p t e d 23J a n u a r y 2006A b s t r a c t :T h e h e r b i c i d e a t r a z i n e i s o n e o f t h e m o s t i m p o r t a n t h e r b i c i d e s a n di t s p a r e n t a l a n dd e r i v a t i v er e s i d u e s w e r e f o u n di ns o i l ,m a n ys u r f a c ea n d u n d e r g r o u n dw a t e r s i n t h e w o r l d .A t r a z i n e w h i c h i s v e r y p e r s i s t e n t i n t h e e n v i r o n m e n t i s a b l e t o e x i s t i n s o i l ,s u r f a c e a n d u n d e r g r o u n d w a t e r s .I n a d d i t i o n ,i t a l s o h a s p o t e n t i a l t h r e a t t ot h en o r m a l p r o d u c t o f o r g a n i s m s .T h ee f f e c t s o f a t r a z i n eo nh u m a na n de c o s y s t e m h a v eb e c o m eaf o c a l p o i n t o f i n t e n s e d i s c u s s i o n .B i o r e m e d i a t i o n t e c h n o l o g yo f c o n t a m i n a t e d s o i l a n dw a t e r i s a n e wf i e l dr e c e i v i n g i n c r e a s i n ga t t e n t i o nr e c e n t l y .I nt h i s p a p e r ,e c o -t o x i c i t y ,b i o d e g r a d a t i o no f a t r a z i n e ,p r o g r e s s o nm i c r o b i a l d e g r a d a t i o np a t h w a y s ,o r g a n i z a t i o no f e n z y m e s a n dg e n e t i co p e r a t i o no nd e g r a d a t i o na n dt r a n s f o r m i n g w e r e r e v i e w e d .T h e s ei n f o r m a t i o ni s c r u c i a l t o e n h a n c e t h e u s e o f g e n e t i c a n dp r o t e i ne n g i n e e r i n g i nb i o d e g r a d i n g a t r a z i n e .K e y w o r d s :A t r a z i n e ;e c o -t o x i c i t y ;b i o d e g r a d a t i o n 在世界人口不断增长的今天,现代农业对人工合成的化学品农药,如除草剂、杀虫剂、杀菌剂等的依赖性越来越强.全球农业因病、虫、草三害而造成的粮食损失,占每年粮食总产量的一半左右,有机农药的使用大概可以挽回其中30%的损失.如果停止使用农药等化学品,全世界就会有上亿人面临着饥饿的威胁.本世纪中叶,为了提高单位面积上的粮食产量,一些污染性强的农药被淘汰,同时一些低毒、高效、性能优良的农药不断被开发出来,使得粮食生产率得以大幅度提高;特别是除草剂的使用,极大地减轻了劳动强度,直接或间接地提高了农业生产水平.4期万年升等:阿特拉津生态毒性与生物降解的研究阿特拉津(a t r a z i n e,以下简称A T,2-氯—4-乙基胺—6-异丙基胺—1,3,5-三嗪)又名莠去津,系均三氮苯类农药.1952年由G e i g y化学公司开发,并于1958年申请瑞士专利,1959年投入商业生产(S o l o m o n e t a l.,1996).阿特拉津是选择性内吸传导型苗前、苗后除草剂,适用于玉米、高梁、果园、林地和铁(公)路等,可防除一年生禾本科杂草和阔叶杂草,对某些多年生杂草也有一定的抑制作用(N r i a g u e t a l.,1988).由于阿特拉津成本低且除草效果好,已在世界各国得到了大面积的推广使用,是目前应用广泛的化学除草剂之一.我国是一个农业大国,农药的生产与使用量均居世界前列,达到20×104t (纯品),占世界总产量的1/10(林玉锁等,1998).我国从20世纪80年代初开始使用阿特拉津,近年来使用面积不断扩大,1996年阿特拉津全年的使用量为1800t,至2000年,每年用量平均以20%的速度递增(李清波等,2002).与我国相比,发达国家使用阿特拉津的历史较早,面积也较大.在美国,阿特拉津被列为最广泛使用的除草剂之一,每年喷洒3. 5×108k g,占其除草剂使用量的60%(A g e n e yf o r T o x i c S u b s t a n c e s a n dD i s e a s eR e g i s t r y,2003).在日本,阿特拉津于1965年作为农药登录,现在全日本每年的生产量为1750t(李清波等,2002).研究表明,在所施用的农药中,有20%～70%会长期残留于土壤中;而阿特拉津的结构稳定、水溶性强、难以降解、被微生物矿化的过程十分缓慢,其在土壤中的存留时间随土壤的类型而有所不同,半衰期为8～52周,(A s s a f e t a l.,1994).环境中阿特拉津的主要降解产物是去乙基阿特拉津(D e e t h y l a t r a z i n e,D E A)、去异丙基阿特拉津(D e i s o p r o p y l a t r a z i n e, D I A)、羟基阿特拉津(H y d r o x y a t r a z i n e,H A),其中D E A和D I A的毒性与阿特拉津近似(C o r p o r a t i o n, 1993).随着降水、淋溶和径流的作用,除草剂及降解产物会由土壤迁移入水体,引起地下水和地表水污染.阿特拉津投入商业使用已40多年,该化合物及其降解产物已在目前世界许多国家和地区的地表水(T h u r m a n e t a l.,1992)、地下水(B e l t u c k e t a l., 1991)、雨水(N a t i o n s e t a l.,1992)、大气(B e s t e r e t a l.,1995)中检测出来.在美国堪萨斯州一些地区的井水中A T的浓度达到7.4μg·L-1,而明尼苏达州井水中A T浓度高达25μg·L-1(M a n d e l b a u m e t a l., 1993).1990年,B u s e r对瑞典的18个湖泊进行调查,均有阿特拉津检出,其最高浓度为4μg·L-1(B u s e r,1990).由于阿特拉津的大量生产和广泛应用,其污染效应已成为全球性的生态问题.阿特拉津已成为美国地表水和地下水的第二号污染物(K o l p i n e t a l.,1998).据统计,我国现有耕地受污染面积已达2.667×1010h m2,其中受农药残留和过量施肥污染的为1.0×1010h m2(乔雄悟等,1995),这种以牺牲环境为代价的农业生产越来越受到生态和环境科学工作者的关注,对农药等人工合成化学品的生态环境安全性问题的研究已迫在眉睫,因此,如何对土壤与水体中的农药污染进行修复成为焦点.1 阿特拉津的生态毒理学(E c o-t o x i c o l o g y o fa t r a z i n e)农药是现代农业发展的物质保障.农药通过各种途径进入土壤,从而使土壤环境的污染日趋严重.虽然土壤自身的净化作用(如挥发、扩散、稀释、吸附、降解等)可以减少土壤中农药的污染程度;但是如果进入土壤中的农药含量在数量和速度上超过土壤的自净能力,即超过土壤的环境容量,仍会导致土壤的农药污染,并随着降水、淋溶和径流的作用,由土壤迁移入到水体,引起地表水、地下水污染.发光细菌V i b r i o f i s c h e r i毒性实验证实含氯化合物的毒性主要是由-C l引起的(B e j a r a n oe t a l., 2003).海水中的3μg·L-1的A T即可以使桡足类动物的繁殖力降低(H i n c a p i e e t a l.,2005),杀死水底节肢动物(U S E P A,2003),破坏水体生态平衡.蛙类在含有阿特拉津的水体生活3周,发现对蛙类的变态发育有害,当继续生活到5周时,影响蛙的形态发育(F r e e m a n e t a l.,2004);即使在低浓度阿特拉津存在的地表水中,对两栖类性的发育也会产生有害的作用(T a v e r a-M e n d o z a e t a l.,2002).阿特拉津会使鱼体内的C a2+、M g2+等无机离子浓度显著下降,从而导致其重要的生理功能发生紊乱(P r a s a d e t a l.,1994).在鼠类中,3μg·L-1的A T即可使仓鼠染色体破裂,在一定剂量下则对小鼠生殖细胞可能产生遗传损伤,且干扰精子的正常生成与成熟过程(金焕荣等,1999).动物实验还发现,阿特拉津进入雄性大白鼠体内后,发现A T与5a2D H T受体特异结合;而对雌性大白鼠投放阿特拉津以后,出现体重减轻与交尾减少的现象,不过大白鼠和小白鼠的繁殖毒性试验中并没有发现新生幼鼠长大以后在繁殖与精子形成方面存在障碍.此外,还发现了白鼠553环 境 科 学 学 报26卷白血球减少等免疫系统异常现象;在神经系统方面,则出现痉挛、筋挛缩等神经系统急性中毒现象.用阿特拉津处理体外培养的人淋巴细胞,当阿特拉津浓度为0.001μg·L-1时,淋巴细胞染色体轻微受损;当阿特拉津浓度达到0.005g·L-1时,染色体发生显著损伤(刘营等,1996).国外有的研究表明,阿特拉津可能对人体具有致癌性,长期接触阿特拉津会导致动物卵巢癌和乳腺癌的发生(C h a p i n e t a l., 1996;M a g u i r e,1993).S a n d e r s o n等(2002)发现阿特拉津等三氮苯类除草剂能使人体内C Y P19酶的活性升高,干扰人体内分泌平衡.阿特拉津还会对生物体的内分泌系统产生破坏作用,引起一系列病症,甚至引发癌症(H i n c a p i e e t a l.,2005).阿特拉津不仅通过食物链的传递,会对人体健康带来影响,使人体的肝、肾、肺、心脏及血管表现出中毒症状;而且也可能造成人类心血管系统发生问题和再生繁殖困难(S u s a n n e,1992;M u n g e r e t a l.,1997).因此,A T被列为环境荷尔蒙的可疑物质,受到各国政府的监控.阿特拉津达到一定浓度时,能抑制多种藻类的光合作用及生长.当A T浓度达15μm o l·L-1时,小球藻的生长立即受到抑制(E l-S h e e k h e t a l.,1994).藻类连续几代生长在含阿特拉津的水体中,其对阿特拉津会更加敏感,即使藻类长期生活在其能耐受的阿特拉津浓度范围,也会改变藻类的种类与种群动力学参数(P a u l e t a l.,2001).阿特拉津在对绿藻生长的影响上,表现为阻碍其细胞数量的增加.在纯菌株方面,每公顷土地中施加1k g中等浓度阿特拉津对土壤真菌的生命活动具有刺激作用.此外,阿特拉津还能刺激黄曲霉、托姆青霉、蠕形青霉的繁殖,但产生的菌丝体与原菌丝体的颜色不同,这可能是由于阿特拉津对真菌有致突变作用.阿特拉津能通过有根植物的根和叶及单细胞植物的细胞表面进入植物体,使水稻、大豆等作物致毒,其致毒机理像大部分被认为是光合成禁阻物的除草剂(如,三嗪、脲和脲嘧啶)一样,阿特拉津在键合点与塑体醌Ⅱ进行竞争,阻挡植物光合体系Ⅱ中的电子转移而阻抑光化合成反应(F o r n e y e t a l.,1981),从而导致叶绿素分子的破坏,碳水化合物合成、光合磷酸化作用(A T P生产)、光系统Ⅰ中叶绿素分子的还原、循环光合磷酸化、N A D P H的生成以及最终C O2还原(固定)过程的停止和细胞中C O2的产生(S h a b a n a e t a l.,1987).由于阿特拉津能阻断光合作用,因此,此时延长曝光时间则会损毁叶绿素细胞.但阿特拉津与塑体醌Ⅱ键合点的结合是可逆的,在缺光条件下,阿特拉津对植物没有影响.当暴露于阿特拉津的植物移至无污染的介质时,光合活性则会增加,这表明许多过程,如代谢脱毒、植物体内的降解作用或从植物体返回基体(如土壤)的分散作用肯定会导致阿特拉津从叶绿素的光合作用点消失,从而使植物获得康复.以上研究表明,阿特拉津对自然环境、人类和动植物生长都存在有毒理作用,其生态毒理风险不容忽视.2 阿特拉津的生物降解(B i o d e g r a d a t i o n o fa t r a z i n e)阿特拉津在土壤和水体中的分解既有化学降解过程,也有生物降解过程,但以生物降解为主.由于农药结构存在差异、理化性质不同,其生物可降解性也不同.尽管含氯有机物在环境中稳定,阿特拉津分子因其低水溶性可形成独立的非水相,极易吸附到土壤固相中,加上阿特拉津的均三氮苯环结构能抵抗微生物的进攻,降低了其生物可利用性(G u e t a l.,1992);但微生物的种类多样、易变异、适应性强,一些能降解阿特拉津的微生物已从环境中分离出并鉴定,主要包括细菌、真菌、放线菌、藻类等.由于微生物反应的温和性和多样性,生物修复与其它污染土壤的处理技术相比,具有成本低、操作条件广泛、无二次污染及处理效果好等优点,能达到对污染土壤永久清洁修复的目的.而通过强化微生物的代谢分解作用进行污染控制的生物修复技术是解决难降解化合物污染的关键技术,具有广阔的产业化前景.2.1细菌20世纪60年代以来,许多国家均致力于寻找高效降解阿特拉津的微生物.到目前为止,已从诺卡氏菌属(N o c a r d i a)、红球菌属(R h o d o c o c c u s)、不动杆菌属(A c i n e t o b a c t e r)、土壤杆菌属(A g r o b a c t e r i u m)、假单胞菌属(P s e u d o m o n a s)、根瘤细菌属(R h i z o b i u m)以及一些真菌菌属、藻类等中分离到了能降解阿特拉津的微生物,且找到了能彻底降解阿特拉津的单菌株A D P(M a n d e l b a u m e t a l.,1995).近几年,国内也开始了阿特拉津的生物降解研究(叶常明等,2000;蔡宝立等,2001;胡宏韬等,2003).自20世纪90年代中期,阿特拉津的生物降解机理研究获得了迅速的发展(D eS o u z ae t a l.,1995).5544期万年升等:阿特拉津生态毒性与生物降解的研究M a n d e l b a u m等(1995)从被阿特拉津污染的土壤中分离到一株能以阿特拉津为唯一氮源生长且可以降解高浓度(>1000μg·m L-1)阿特拉津的假单孢菌株A D P.当细菌的浓度为9×109个·L-1时在1.5 h就可降解100μg·m L-1的阿特拉津,并有80%环上的碳以C O2形式释放.该菌株不论是生长细胞还是非生长细胞均能高效降解阿特拉津,说明该菌可用于土壤环境中对阿特拉津的生物降解,具有广泛的应用前景.在A D P对阿特拉津的降解过程中,柠檬酸钠的存在可以促进阿特拉津的降解.G i a r d i n a (1980)及B e h k i等(1986)研究发现葡萄糖的添加也可促进阿特拉津的降解.而后的一系列研究表明,该株菌降解阿特拉津的前3步反应需要3种酶.第一个酶是阿特拉津氯水解酶A t z A,其可以催化阿特拉津水解脱氯反应,产生羟基阿特拉津;第二个酶是羟基阿特拉津乙氨基水解酶A t z B,其催化羟基阿特拉津的脱酰氨基反应,产生N—异丙基氰尿酰胺;第三个酶A t z C,即N—异丙基氰尿酰胺异丙基氨基水解酶,能转化N—异丙基氰尿酰胺,生成氰尿酸和异丙胺(蔡宝立等,1999).D e S o u z a等(1998)以假单胞菌A D P菌株的基因组D N A为材料,克隆到一个与阿特拉津脱氯反应有关的21.5k bE c o R I片段(p M D1),其表达产物可将阿特拉津水解脱氯,并证明了羟基阿特拉津是阿特拉津降解的第一个中间产物.从假单胞菌A D P菌株纯化的A t z A酶不仅能催化阿特拉津的脱氯反应,而且能催化-F取代-C l的阿特拉津类似物水解,以及2位C上含-C l的N—烷基被甲基至t-丁基取代的阿特拉津类似物水解,也可催化脱乙基阿特拉津、脱异丙基阿特拉津和西玛津水解(J e n n i f e r e t a l.,2000).同源性分析表明,A t z A蛋白与来自珊瑚红球菌(R h o d o c o c c u s c o r a l l i n u s)N R R LB21544R菌株的T r z A蛋白有41%同源性;其能催化阿特拉津、西玛津和脱乙基阿特拉津脱氯,不能催化密胺降解.而T r z A能催化密胺的脱氨反应和脱乙基阿特拉津的脱氯反应,不能催化阿特拉津的脱氯反应.降解阿特拉津的A t z A基因普遍存在于土壤杆菌属(A g r o b a c t e r i u m)、粪产碱杆菌(A l c a l i g e n e s)、青枯细菌(R a l s t o n i a)、何氏螯合杆菌(C h e l a t o b a c t e r h e i n t z i i)、嗜麦芽糖寡养单胞菌(S t e n o t r o p h o m o n a s m a l t o p h i l i a)、P s e u d a m i n o b a c t e r s p.等的G-细菌质粒上,而在G+细菌类卡氏菌属(N o c a r d i o i d e s s p.)、节杆菌属(A r t h r o b a c t e r s p.)A D1质粒中的t r z N代替a t z A,该基因编码的酶催化阿特拉津水解脱氯(M a r t a e t a l.,2005;K a n n i k ae t a l.,2004;E l l e n e t a l., 2001).B o u n d y-M i l l s等证明(1997),来自A D P菌株的21.5k b E.c o R I片段除了含有a t z A基因外也含有阿特拉津降解途径的第二个基因,即a t z B,其位于a t z A基因下游8k b处.A t z B与催化密胺脱氨的T r z A有25%的同源性.S a d o w s k y等(1998)从A D P菌株的质粒基因文库中分离到含有降解阿特拉津第三个基因a t z C的210k b E.c o R I-A v a I片段.含有该片段的E.c o l i菌株能表达N—异丙基氰尿酰胺异丙基氨基酶活力,将N—异丙基氰尿酰胺转化成氰尿酸和N—异丙基胺.A t z C与胞嘧啶脱氨酶和二氢乳清酸酶的同源性分别是29%和25%,后2种酶都是胺水解蛋白酶家族的成员.把A t z C与E.c o l i包含胞嘧啶脱氨酶相比较,在它们的5个具有催化功能的金属配体区域中,相对应的35个氨基酸61%是相同的,85%是类似的.因此,A t z C应属于胺水解蛋白酶家族,这个家族包括胞嘧啶脱氨酶、脲酶、腺嘌呤脱氨酶和磷酸三酯水解酶.对A t z A和A t z B蛋白的高度保守区进行的序列比较表明,它们也应属于胺蛋白水解酶家族.以上数据表明,A t z A、A t z B和A t z C来自于一个共同祖先.M a r t i n e z等(2001)从假单胞菌属A D P的P A D P -1质粒中克隆到3种可将氰尿酸完全降解为C O2与N H3的酶.第一步反应的酶是氰尿酸酰胺水解酶A t z D,能催化氰尿酸水解反应,生成双缩脲.A t z D与假单胞菌属N R R L B-12227菌株的催化蜜胺水解为氰脲酸的氰酰胺氨基水解酶T r z D具有58%的同源性;催化第二步的酶为双缩脲酰胺水解酶A t z E,可将缩二脲转化为脲基甲酸.A t z E和分支杆菌(M y c o b a c t e r i u ms m e g m a t i s)的烟酰胺酰胺酶/吡嗪酰胺酶有37%的同源性,而烟酰胺酰胺酶是一类双缩脲水解酶;最后一步反应的酶是脲基甲酸酰胺水解酶A t z F,其催化脲基甲酸水解,生成终产物C O2与N H3.A t z F与裂殖酵母(S a c c h a r o m y c e s c e r e v i s i a e)脲基甲酸水解酶的结构域中脲酰胺水解酶有44%的同源性,与枯草芽孢杆菌(B a c i l l u s s u b t i l i s)和空肠弯曲杆菌(C a m p y l o b a c t e r j e j u n i)脲基甲酸水解酶同源性分别为20%和25%.这3种酶中A t z E、A t z F是酰胺蛋白家族的酶系,编码这3种酶的基因位于一个连续基因上而且被同一个m R N A分子转录,该基因已被分离并测定了核苷酸序列.在肺炎克雷伯氏菌555环 境 科 学 学 报26卷(K l e b s i e l l a p n e u m o n i a e)99菌株中发现了与A D P菌株类似的代谢途径,该菌株能代谢s-三嗪类化合物而不能代谢阿特拉津,其降解基因t r z C、t r z D和t r z E分别编码氰尿酰胺氨基水解酶、氰尿酸氨基水解酶和缩二脲水解酶,后2种酶能催化氰尿酸进一步降解(K a r n s e t a l.,1997).V a r g h a等(2005)从河底泥分离的D e l f t i a a c i d o v o r a n s D24可以阿特拉津作为唯一碳源和氮源生长,通过缩二脲途径将阿特拉津完全矿化.E l l e n等(2001)用假单胞菌N R R L B-12228菌株的t r z D基因作探针与土壤中降解阿特拉津s-三嗪环的细菌杂交,结果为阴性.这表明除t r z D外矿化阿特拉津的s-三嗪环可能还有其它的基因存在.T o p p等(1997)也从施用过阿特拉津的土壤中分离到若干个降解阿特拉津的菌株,而且这些菌株都含有一个分子大小约为97k b的质粒,这表明阿特拉津降解基因位于接合性质粒上可能是一种普遍现象.D e S o u e a等(1998a)通过A t r+和A t r-菌株的质粒分析、细菌杂交试验和质粒结合转移试验,证明了a t z A、B或C基因可能位于96k b的接合性质粒上,这暗示阿特拉津降解基因可能与甲苯、萘和氯代苯甲酸等降解基因一样,位于降解性转座子中.A D P菌株的a t z A、B和C基因不总是存在于同一个质粒上,有时一个质粒只有a t z A基因,或者只有a t z B和a t z C基因.D e S o u z a等(1998b)用P C R技术,以假单胞菌A D P菌株中a t z A、B和C基因的两端序列为引物,以另外几种降解阿特拉津的细菌的D N A为模板,扩增出了与a t z A、B和C基因同源的D N A序列.D N A序列分析结果表明,来自不同菌株的a t z B基因其序列完全相同,而这些菌株的a t z A 基因的同源性为99%～99.3%,a t z c基因的同源性为99.8%～100%,这表明阿特拉津降解基因是高度保守的.L i s a等(2002)也从阿特拉津污染的土壤中不经过富集培养直接分离到能以阿特拉津作为唯一碳源、氮源生长的菌株T C1,该菌株可在含3000m g·L-1的阿特拉津液体培养基中生长,将阿特拉津降解为氰尿酸,最后降解终产物为C O2和N H3.通过P C R分析该菌的基因组发现a t z B、a t z C与假单胞菌A D P的a t z B、a t z C基因高度同源,但检测不到假单胞菌A D P的a t z A基因,可能有其它基因代替a t z A的功能.N a g y等(1995)发现红球菌N I86/21中的细胞色素P-450系统在阿特拉津的降解过程中起着重要的作用,并认为N I86/21的基因t h c B编码细胞色素P-450酶,表示细菌通过不同生化途径可降解阿特拉津.当失去降解阿特拉津能力的突变体F A J2027与含有t h c B基因的质粒融合时,该突变体重又获得了降解阿特拉津的能力,但降解能力较野生型低;当同时与含有基因t h c C和t h c D的质粒融合时,降解阿特拉津的能力达到野生型水平.由此可见,虽然细菌降解阿特拉津的基因有相似之处,但不同细菌降解阿特拉津时存在各种不同的降解途径.2.2真菌能够降解阿特拉津的土壤真菌有烟曲霉(A s p e r g i l l u s f u m i g a t u s)、焦曲霉(A s p e r g i l l u s u s t u s)、黄丙曲霉(A s p e r g i l l u s f l a v i p e s)、匍枝根霉(R h i z o p u s s t o l o n i f e r)、串珠镰孢(F u s a r i u m m o n i l i f o r m e)、粉红镰孢(F u s a r i u m r o s e u m)、尖镰孢(F u s r i u m o x y s p o r u m)、斜卧青霉(P e n i c i l l i u m d e c u m b e n s)、微紫青霉(P e n c i l l i u m j a n t h i n e l l u m)、彩绒革盖菌(C o r i o l u s v e r s i c o l o r)、红垂蘑菇(H y p h o l o m a f a s c i c u l a r e),毛韧革菌(S t e r e u mh i r s u t u m)、黄体青霉(P e n n i c i l l i u m l u t e u m)和绿色木霉(T r i c h o d e r m a v i r i d e)(董春香等,2001).真菌降解异生物的机理还不清楚,白腐真菌降解除草剂是通过能分解木质素的过氧化物酶,而白腐真菌(P h a n e r o c h a e t e c h r y o s p o r i u m)分解林丹是通过细胞色素P450单氧化酶(L i s a,1991;M o u g i n e t a l.,1996).不产孢子的菌丝真菌以纤维二糖氢酶(C D H)矿化阿特拉津(K h r o m o n y g i n a e t a l.,2004),可见真菌对阿特拉津的降解途径也不同.在粉红镰孢的作用下,阿特拉津可发生水解,其基本的代谢产物为羟基衍生物.在烟曲霉的作用下,可脱去侧链烷基并发生部分脱氨基作用(M e n z i e,1974).单一的菌株不能从用14C标记的阿特拉津环上裂解出C O2.利用美国俄勒冈州的土壤真菌进行实验,28d内约10%14C阿特拉津的侧链乙基中分解放出14C O2;阿特拉津的异丙基和s-三嗪环在土壤中不发生变化,其羟基衍生物的开环较为容易,但在不同的土壤里代谢速度不同(C e l i s e t a l.,1999).D o n n e l l y等(1993)对9种菌根真菌和3种非菌根真菌降解阿特拉津的能力做了研究,发现菌根真菌和非菌根真菌都能降解阿特拉津,但不能使阿特拉津芳香环开环破裂,并且降解能力只与真菌种类有关,而与真菌的生态型无关.在降解过程中,真菌可以吸收大量的阿特拉津到细胞组织中,5564期万年升等:阿特拉津生态毒性与生物降解的研究并且氮和阿特拉津的浓度均影响阿特拉津被真菌同化的量.当真菌与寄生植物共同生长时,真菌分泌的细胞外酶比纯培养时明显增强,因此,D o n n e l l y 认为,如果把阿特拉津同与寄主植物共同生长的腐生真菌菌株一起共同培养,由于生物量的增加以及酶活性的增强,真菌对阿特拉津的降解能力也会得到增强.2.3藻类近年来,有研究发现藻类也能有效地降解农药,因此,对于藻类富集降解农药的研究不断增多.许多实验表明,藻类不仅能富集农药,还能将农药降解为无毒化合物,或以农药为磷源、氮源生长.藻类降解农药的发现及其机理的深入研究,为去除环境中农药残留又提供了一条途径.Z a b l o t o w i c s (1998)在研究藻类对伏草隆的降解中发现纤维藻和月芽藻能使阿特拉津去烃基,也有研究发现衣绿藻属能降解阿特拉津(M a i t z e t a l.,1982).阿特拉津只有在非毒性浓度时才能被降解,否则农药会对藻产生毒害作用.2.4混合菌阿特拉津是生物难降解物质,能够完全降解(M i n e r a l i z a t i o n)阿特拉津的纯菌较少.在环境中自然微生物群落对环境污染物的共降解现象是非常重要的,在生物降解阿特拉津的研究中发现,通过2种或多种微生物的共降解过程及降解反应,阿特拉津可以完全降解.M a n d e l b a u m等(1993)用阿特拉津作为唯一氮源对施用阿特拉津的土壤微生物进行富集培养,得到了结构稳定的混合菌.该混合菌可以使80%苯环上的碳以C O2形式释放出来,但是该混菌中分离到的任何纯菌都不能以阿特拉津为唯一氮源生长,而这些单菌混合后又具有了降解阿特拉津的活性;羟基阿特拉津是该混菌降解阿特拉津的重要中间产物.以假单胞菌(P s e u d o m o n a s s p.)A D P菌株、P s e u d a m i n o b a c t e r s p.和诺卡氏菌(N o c a r d i o i d e s s p.)的混菌降解壤土中的阿特拉津,3种菌降解阿特拉津的效率存在不同,虽然假单胞菌(P s e u d o m o n a s s p.)A D P菌株、P s e u d a m i n o b a c t e r s p.都可以阿特拉津为唯一氮源生长,但P s e u d a m i n o b a c t e r s p.还可利用阿特拉津作碳源,后者降解阿特拉津的速度较前者快,这一结果表明可利用阿特拉津为碳源的细菌可促进土壤中阿特拉津的矿化.阿特拉津降解高效菌的筛选中,富集培养起了重要的作用,并且多次富集培养能更大地提高菌株对底物的降解能力(T o p p,2001;M a n d e l b a u m e t a l.,1996;G u e t a l.,2003).M a n d e l b a u m等(1993)在实验过程中发现,经6次富集培养后,该混合菌降解100μg·m L-1阿特拉津的半衰期为4～8d,而在第12次富集培养后,降解相同浓度的阿特拉津半衰期仅为0.5～2d.假单胞菌株A D P也是经富集培养后从一种稳定的混菌中分离到的,而富集前不能从该混菌中分离到任何阿特拉津高效降解菌.R a d o s e v i c h等(1995)分离到的可降解阿特拉津M9123菌株同样是在多次富集培养的结果.3 阿特拉津降解研究趋向(T r e n do f s t u d yo nd e g r a d a t i o n o f a t r a z i n e)目前,阿特拉津在除草剂的应用中占有很大的比例,其对人类的健康和生态环境的影响尚需要继续深入地研究.另外,应当加强阿特拉津污染的生物治理和修复的研究,以消除阿特拉津对环境造成的污染.3.1 细菌、藻类与真菌对阿特拉津的降解微生物对农药的降解途径包括氧化、还原、水解、脱卤、缩合、脱羧、异构化等,其实质是酶促反应.农药降解酶对环境条件的耐受性、降解效果远胜于微生物本身,特别是对低浓度农药,利用降解酶可以作为净化农药残留的有效手段.因此,有关农药降解酶的研究受到广泛关注.目前,细菌降解阿特拉津的研究已相当广泛深入,已进入降解酶及基因水平,并取得了一定的成果.但细菌种类多样,代谢途径丰富多彩,需要从环境筛选出更多的阿特拉津高效降解菌,并进一步研究其对阿特拉津的降解机理、降解酶及基因.以便更好利用细菌的降解潜力,对在不同土壤中的阿特拉津及其降解中间产物进行预测,进而为土壤的修复提供理论基础.目前,真菌和藻类降解酶及基因水平的研究很少,需要对真菌和藻类进行更深入的研究.3.2 实验室与自然生态系统研究的结合目前阿特拉津的微生物降解研究多在实验室进行,而多种微生物共生的土壤远比纯培养的实验条件复杂,因此,如何将实验室中获得的高效菌应用到实际生态环境中是个有待探讨的复杂问题.如何将实验室中的降解菌制备成优良的微生物制剂,并在生物强化技术中使其稳定发挥强化修复作用是值得重视和研究的方向.557。
20131215石油领域部分著名专家学者
石油领域部分著名专家、学者一、国内部分罗平亚。
生于1940年6月3日，四川隆昌人，1963年毕业于四川石油学院（即今西南石油大学）钻井专业，1995年当选为中国工程院院士。
在抗高温深井泥浆、聚合物泥浆技术、保护油层的钻井、完井技术以及井壁稳定、水平井钻井技术、渗流物理化学、三次采油技术、油田应用化学工程理论和应用技术等方面取得了一批重要成果。
1．抗高温深井泥浆的研究。
2．聚合物泥浆技术。
3．保护油层的钻井、完井液技术。
韩大匡。
韩大匡（1932.11.26-）油田开发工程专家。
出生于上海市，原籍浙江省杭州市。
1952年毕业于清华大学采矿系石油专业。
2001年当选为中国工程院院士。
五十余年来一直从事油气田开发工程方面的研究工作，包括油藏工程的综合性和战略性研究，以及油藏数值模拟技术和提高石油采收率技术等研究。
常印佛。
1931年出生于江苏泰兴，1952年毕业于清华大学地质系。
1991年被选为中国科学院学部委员(院士)，1994年被遴选为中国工程院院士，矿床地质学家和矿产地质勘查专家，长期致力于矿产地质勘查和研究，先后参加和主持过多项大型勘查和科研项目。
陈毓川。
1934年12月生于浙江省平湖县，1959年毕业于乌克兰顿涅茨理工大学。
1959年毕业于乌克兰顿涅茨理工大学。
长期从事矿床地质、地球化学、区域成矿规律、成矿预测研究及矿产勘查工作。
顾心怿。
生于1937年1月23日，1953年毕业于上海中华职业学校石油机械专业，1995年当选为中国工程院院士。
油田矿业机械专家，研制出冲程长、负荷大、耗能小的新型抽油机——链条抽油机，主持研制了“胜利1号”我国第一艘浅海坐底式钻井船。
胡见义。
胡见义（1934.3.25－）安徽人，生于北京。
1959毕业于原苏联莫斯科石油学院获硕士学位，1997年当选为中国工程院院士。
石油地质学家，完成的“松辽盆地陆相油气藏形成与分布规律”、“中国陆相石油地质理论基础”等研究成果，丰富完善了中国陆相油气藏形成理论。
副主席(按姓氏字母)
科学委员会（按姓氏字母） D.K. Arrowsmith Queen Mary University of London, UK M.A. Aziz-Alaoui University of Le Harvre, France A.K. Bajaj Purdue University, USA S. Banerjee Indian Institute of Technology, India M. di Bernardo University of Naples, Italy S. Celikovsky Czech Academy of Sciences, Czech 陈立群 上海大学 陈树辉 中山大学 X. Chen University of Windsor, Canada 褚福磊 清华大学 戴晖辉 香港城市大学 M.Z. Ding University of Florida, USA Z.S. Feng University of Texas-Pan American, USA A.L. Fradkov Russian Academy of Sciences, Russia M.G. Goman De Montfort University, UK 郭永新 辽宁大学 K.S. Hedrih Mechanical Engineering University of Nis, Yugoslavia D.J. Hill Australian National University, Australia
基于层次分析法的产品设计质量权重分配
收稿日期:2008206226基金项目:国家自然科学基金资助项目(50535010).作者简介:荆洪英(1980-),女,辽宁辽阳人,东北大学博士研究生;闻邦椿(1930-),男,浙江温岭人,东北大学教授,博士生导师,中国科学院院士.第30卷第5期2009年5月东北大学学报(自然科学版)Journal of Northeastern University (Natural Science )Vol 130,No.5May 2009基于层次分析法的产品设计质量权重分配荆洪英1,张 利2,闻邦椿1(1.东北大学机械工程与自动化学院,辽宁沈阳 110004; 2.沈阳航空工业学院材料科学与工程学院,辽宁沈阳 110136)摘 要:以产品基本功能、辅助功能以及结构性能、工作性能、工艺性能三大综合性能为产品的设计质量内涵,对产品设计质量中各个组成要素的权重分配作了研究.基于层次分析法建立了产品设计质量的层次模型,构造出成对比较判断矩阵,对判断矩阵计算的结果进行归一化处理,通过层次单排序及一致性检验,获得了设计质量中各个组成要素的权重分配.计算了振动筛的设计质量各组成要素的权重,验证了基于层次分析法确定产品设计质量权重分配的可行性.关 键 词:产品设计质量;功能;层次分析法;权重;振动筛中图分类号:TH 122 文献标识码:A 文章编号:100523026(2009)0520712204AHP 2B ased Assignment of Weight in Product Design Q u alityJ IN G Hong 2yi ng 1,ZHA N G L i 2,W EN B ang 2chun 1(1.School of Mechanical Engineering &Automation ,Northeastern University ,Shenyang 110004,China ;2.School of Material Science &Engineering ,Shenyang Institute of Aeronautical Engineering ,Shenyang 110136,China.Correspondent :J IN G Hong 2ying ,E 2mail :hy.jing @16 )Abstract :The product design quality is the integration of product major ,auxiliary functions and product constructional ,operating ,technological performances.The assignment of weight of those functions and performances is studied.An AHP model is developed for product design quality to form a pairwise comparison matrix.Based on the pairwise comparison ,the assignment of weight of each and all functions/performances as above is determined in product design quality through hierarchical ranking and consistency test.Taking a vibrating screen as example ,the weight of each and all functions/performances in product design quality are calculated ,thus verifying the feasibility/effectiveness of the AHP 2based assignment of weight in product design quality.K ey w ords :product design quality ;function ;AHP (analytical hierarchy process );weight ;vibrating screen机械产品在国内外市场中竞争力的强弱,在很大程度上取决于产品的质量,而研制高质量产品最核心的一个环节是产品的设计工作,因为产品的设计可赋予产品“先天性优劣”的本质特性.因此,设计质量对产品竞争力的提高起着至关重要的作用.几十年来,科技工作者对产品的质量下过多种不同的定义[1],早期人们把质量理解为产品技术特征符合规定要求的程度,被称为质量的“符合性”定义;20世纪60年代,美国质量管理专家朱兰提出了“质量是满足用户需求程度”的观点,被称为质量的“适用性”定义.质量概念的发展也体现在ISO9000质量管理体系国际标准对质量的定义中,ISO8402—1986将质量定义为“产品或服务满足规定或潜在需要的特征和特性的总和”;ISO8402—1994作了一点小修改,并被定义为“反映实体满足明确和隐含需求能力的特性总和”.这两个定义没有实质区别,没有指明“明确和隐含需求”是谁的需求.ISO9000—2000的质量定义却有了实质的改变,被定义为“一组固有特性满足要求的程度”.这一质量定义中的要求是指“明示的、隐含的或必须履行的需求”.闻邦椿院士基于上述各质量概念的特点,提出产品的设计质量可定义为“执行或完成产品设计的工作要求所能表现的能力”,并明确了产品设计质量的内涵.本文以闻邦椿院士提出的设计质量为研究对象,对设计质量中功能与三大性能如何进行权重分配来保证产品设计质量作了研究.采用层次分析法(analytical hierarchy process ,AHP )对产品设计质量各组成部分建立了层次分析模型,构造出成对比较判断矩阵,并进行一致性检验,获得了产品设计质量中各成分权重,为保证产品设计质量提供了科学依据.1 产品设计质量的定义与内涵产品的设计质量可定义为“执行或完成产品设计的工作要求所能表现的能力”,对产品设计的工作要求应该包括用户、企业和社会对产品设计工作提出的所有质量要求.产品设计质量应满足5个因素:质量(狭义的)、合适的价格、较短的交货时间或生产周期、优良的工作环境及良好的售后服务.产品的设计质量内涵如图1所示,有以下两个主要内容:一是产品的功能(包括基本功能和辅助功能),二是产品的三大综合性能(结构性能、工作性能和工艺性能).因此还可以说,产品的设计质量是“产品功能与性能的综合体现”,产品的设计质量与其总功能和全性能是等价的,但它不等价于产品的使用质量或狭义的产品质量[2].上述5个要素和所提出的三大性能是统一的,质量(狭义的)一般地可理解为产品的功效齐全实用、工作可靠安全、操作简便宜人、使用经济无害,这些情况在机器工作时会得到充分的体现.价格一般与产品的设计、制造和管理工作的经济性有关.交货时间或生产周期与产品的复杂程度与制造难易程度有关,与产品设计的优劣也有直接关系,产品的生产周期和进入市场时间快慢是市场竞争的重要条件之一.工作环境是指所设计的产品对环境的影响如何,产品的设计必须考虑对环境不会产生有害的影响.售后服务包括产品的修理、易损坏零部件的更换和备品、备件的供应等.图1 产品设计质量的内涵Fig.1 Connotation of product de sign quality317第5期 荆洪英等:基于层次分析法的产品设计质量权重分配这5方面的要求和前面提出的三大性能及2项功能要求是统一的,但三大性能中的24项子性能更为具体,方向更加明确,从设计角度来看,更易于实施.2 层次分析法确定设计质量权重层次分析法是由美国运筹学家Satty[3]最先提出来的,此种方法易于理解,能有效处理定性和定量的数据.即使输入或者层次结构有些变化,在大规模和复杂决策问题中层次分析方法也是很可靠的.层次分析法的另外一个优点就是能够评估决策者划分等级的一致性.该方法已经在很多不同领域问题中被采用[4-9].2.1 建立产品设计质量AHP模型根据图1所示产品设计质量的内涵,建立了其三层次分析模型,如表1所示.表1 产品设计质量层次结构表Table1 H ierarchy of product de sign quality第一层产 品 设 计 质 量第二层功能结构性能工作性能工艺性能第三层工作可靠性工效实用性制造工艺性人机安全性工作稳定性零件规范性材质造应性指标优越性容差合理性基本功能工作耐久性设备动力性生产时间性辅助功能结构紧凑性状态测控性设备维修性环境无害性故障可诊性装运可行性造型艺术性操作宜人性废品回收性设计经济性使用经济性制造经济性2.2 成对比较判断矩阵的构造产品设计质量AHP模型由表1所示,其中每一层所含各因素均可用上一层次的一个因素作为比较准则来作相互比较,通常采用两两比较的准则.当采用上一层次某因素作为比较准则时,可用一个比较标准z ij来表述本层次中第i个元素与第j个元素的相对重要性.z ij的取值一般取正整数1～9及其倒数.这样由z ij构成的矩阵称为成对比较判断矩阵,如式(1)所示.Z=(z ij)n×n=z11z12 (1)z21z22 (2)………z n1z n2…z nn.(1)z ij取值规则如下:z ij=1,本层次因素i与因素j相比,具有同样重要性; 3,本层次因素i与因素j相比,i比j稍微重要; 5,本层次因素i与因素j相比,i比j明显重要; 7,本层次因素i与因素j相比,i比j强烈重要; 9,本层次因素i与因素j相比,i比j极端重要;介于等级之间z ij的相应评分为2,4,6,8.此外,当i≠j时,若因素i与因素j比较得z ij,则因素j与i相比较可得z ji=1/z ij,当i=j即对角线位置元素时,z ii=1.2.3 权重确定及其一致性检验对于每一个成对比较判断矩阵Z,显然具有特征值λ及其相应的特征向量P,满足:ZP=λP.(2)根据式(2)求解矩阵Z的最大特征值λmax及其相应的特征向量P m,然后将特征向量P m进行归一化处理,得到的向量即可认为是同一层中各因素权重向量.为了避免出现甲比乙极端重要,乙比丙极端重要,而丙又比甲极端重要的情况,在确定每一层次权重向量时,均需对比较判断矩阵Z 作一致性检验.进行一致性检验可通过计算一致性比例C.R.的大小来完成.当C.R.<0.1时,说明一致性检验通过,否则成对比较判断矩阵不合理,需要重新建立,直至满足一致性检验标准, C.R.计算表达式为C.R.=C.I./R.I.,(3)C.I.=(λmax-n)/(n-1).(4)其中:C.I.为一致性指标;n为比较判断矩阵Z 的阶数;R.I.为随机一致性指标,其取值如表2所示.表2 随机一致性指标R.I.取值Table2 Value s of random consistency index n123456789 R.I.000.580.90 1.12 1.24 1.32 1.41 1.453 实例验证以振动筛为例,应用上述层次分析法确定振动筛设计质量中各成分的权重分配,验证基于层次分析法确定产品设计质量权重分配的可行性.3.1 确定振动筛设计质量权重分配以第一层中振动筛设计质量为比较准则,建立第二层中振动筛的功能及三大性能成对比较判断表,即表3.其中:Ⅰ表示振动筛功能;Ⅱ表示振动筛结构性能;Ⅲ表示振动筛工作性能;Ⅳ表示振动筛工艺性能.表3 振动筛设计质量比较Table3 Comparison of de sign qualitie s ofvibrating screenⅠⅡⅢⅣⅠ1324Ⅱ1/311/21Ⅲ1/2212Ⅳ1/411/21417东北大学学报(自然科学版) 第30卷由表3得振动筛设计质量成对比较判断矩阵为Z =13241/311/211/22121/411/21.(5)矩阵Z 最大特征值λmax =4101036及相应的特征向量P m =[0183261,0124044,0144628,0.22314]T.应用式(4)计算得到C.I.=010034543,且由表2查得R.I.=0.90,因此根据式(3)得C.R.=0.00383811<0.1,满足一致性要求.对特征向量P m 归一化后即得设计质量权重向量[0147783,01137989,01256119,0112806].3.2 确定振动筛设计质量中工作性能权重分配以振动筛工作性能为准则,建立第三层工作性能8个组成部分的成对比较判断表,即表4.表4 振动筛工作性能比较判断Table 4 Comparison of operating performance ofvibrating screenⅠⅡⅢⅣⅤⅥⅦⅧⅠ11324468Ⅱ11324468Ⅲ1/31/311/42247Ⅳ1/21/2412234Ⅴ1/41/41/21/21123Ⅵ1/41/41/21/21123Ⅶ1/61/61/41/31/21/212Ⅷ1/81/81/71/41/31/31/21其中:Ⅰ表示工效实用性;Ⅱ表示工作稳定性;Ⅲ表示指标优越性;Ⅳ表示设备动力性;Ⅴ表示状态测控性;Ⅵ表示故障可诊性;Ⅶ表示操作宜人性;Ⅷ表示使用经济性.根据表4,得到振动筛工作性能成对比较判断矩阵Z =11324468113244681/31/311/422471/21/24122341/41/41/21/211231/41/41/21/211231/61/61/41/31/21/2121/81/81/71/41/31/31/21.(6)矩阵Z 最大特征值λmax =8130681及相应的特征向量P m =[016033,016033,012599,013799,0115569,0115569,01091239,01059169]T .应用式(4)计算得到C.I.=0.043829,且由表2查得R.I.=1.41,因此根据式(3)得C.R.=0.0310847<0.1,满足一致性要求.对特征向量P m 归一化后即得振动筛工作性能权重向量[012614,012614,011126,011646,010674,010674,010395,010256].4 结 语以产品设计质量为研究对象,建立了产品设计质量的AHP 模型.通过建立的成对比较判断矩阵获得了设计质量各个组成部分的权重分配,并通过一致性检验对所建立的成对比较判断矩阵合理性进行了检核.最后以振动筛为例,验证了基于层次分析法确定产品设计质量权重分配的可行性.参考文献:[1]林志航.产品设计与制造质量工程[M ].北京:机械工业出版社,2005.(Lin Zhi 2hang.Production design and manufacture quality engineering[M ].Beijing :China Machine Press ,2005.)[2]闻邦椿.产品全功能全性能综合设计[M ].北京:机械工业出版社,2007.(WenBang 2chun.Productionfullfunctionandfullperformance synthesizing design[M ].Beijing :China Machine Press ,2007.)[3]Satty T L.The analytic hierarchy process :planning ,priority setting[M ].New Y ork :Mcgraw 2Hill ,1998.[4]Lee Y ,K ozar K A.Investigating the effect of website quality on e 2business success :an analytic hierarchy process approach [J ].Decision S upport S ystems ,2006,42(3):1383-1401.[5]Ngai E W T.Evaluation of knowledge management tools using AHP[J ].Ex pert Systems with A pplications ,2005,29(4):889-899.[6]Bertolini M ,Braglia M.Application of the AHP methodology in making a proposal for a public work contract [J ].International Journal of Project M anagement ,2006,24(5):422-430.[7]Khoo L P ,Chen C H ,Yan W.An investigation on a prototype customer 2oriented information system for product conceptual development [J ].Com puters i n Indust ry ,2002,49(2):157-174.[8]Lu M ,Madu C N ,Kuei C ,et al .Integrating QFD ,AHP ,and benchmarking in strategic marketing [J ].Journal ofB usi ness and Indust rial M arketi ng ,1994,9(1):41-50.[9]Lin M C ,Wang C C ,Chen M S ,et al .Using AHP and TOPSIS approaches in customer 2driven product design process [J ].Com puters i n Indust ry ,2008,59(1):17-31.517第5期 荆洪英等:基于层次分析法的产品设计质量权重分配。
4吡啶酮锌配合物Zn的合成与晶体结构
第23卷 第1期2006年2月黑龙江大学自然科学学报J OURNAL OF NATURAL SC IE N CE O F HEILONG JI ANG UN I V ERS I TYV o l 123N o 11February ,20064-吡啶酮锌配合物Zn(p -HP O)2Cl 2的合成与晶体结构谷长生, 高 山, 霍丽华, 赵经贵(黑龙江大学化学化工与材料学院,黑龙江哈尔滨150080)摘 要:利用氯化锌和4-羟基吡啶在乙醇溶液中反应得到了配合物Zn(p -H PO )2C l 2(p -HPO =4-吡啶酮),并对其进行了元素分析、红外和单晶X 射线的表征。
配合物晶体属单斜晶系,空间群为C 2/c ,晶胞参数为a =1131839(19)nm,b =111238(3)nm ,c =0.87379(18)nm,B =1061401(11)b 。
V =112419(5)n m 3,Z =4,M r =326149,D c =11746g /c m 3,L =21397mm -1,F (000)=656,最终R =010380,wR =010943。
在该配合物中,4-羟基吡啶是以其共振化合物4-吡啶酮的形式参与配位,锌离子与两个4-吡啶酮配体中的氧原子和两个氯阴离子配位,形成扭曲的四面体构型,且由N -H ,C l 分子间氢键构筑成二维超分子网络结构。
关键词:吡啶酮配合物;合成;晶体结构中图分类号:O614文献标识码:A文章编号:1001-7011(2006)01-0117-03收稿日期:2004-08-05基金项目:国家自然科学基金资助项目(20101003);黑龙江省自然科学基金资助项目(B0007);黑龙江省高校骨干教师基金资助项目作者简介:谷长生(1968-),男,硕士,主要研究方向:功能配合物的结构化学通讯作者:高 山(1967-),男,教授,博士,博士后,E -ma i :l shangao67@yahoo .co m羟基吡啶类化合物是一种重要的医药和有机合成的中间体[1-2]。
基于倒排索引的铁道供电集群监控H-CRQ技术
第４２卷第１１期２０２０年１１月铁㊀㊀道㊀㊀学㊀㊀报J O U R N A L O FT H EC H I N A R A I L WA YS O C I E T YV o l ．４２㊀N o ．１１N o v e m b e r２０２０文章编号:１００１Ｇ８３６０(２０２０)１１Ｇ００７５Ｇ０９基于倒排索引的铁道供电集群监控H ＧC R Q 技术屈志坚１,范明明１,赵㊀亮２,朱㊀丹１,孙旭兵１,王子潇１(１．华东交通大学电气与自动化工程学院,江西南昌㊀３３００１３;２．常州市轨道交通发展有限公司,江苏常州㊀２１３０００)摘㊀要:针对铁道供电监控海量数据查询响应越来越慢,易造成调度界面卡屏的问题,结合倒排二级索引和动态缓存机制,提出一种铁道供电综合监控海量数据的H ＧC R Q 集群监控处理方法.将铁道供电监控系统数据结构改变为倒排索引结构,使查询直接作用在特定关键词的检索上,避免逐条扫描,并将索引查询结果储存于缓存中;然后设计一种H ＧC R Q 更新替换缓存的结构,将热点数据驻留缓存,避免高重复度数据逐条扫描和反复搜索,进一步提高查询效率.以天水 兰州铁路１０k V 供电监测系统的实测数据为算例,进行查询响应测试.结果表明:基于倒排索引的铁道供电集群监控H ＧC R Q 技术可有效提高海量数据查询效率,且验证了新方法在缓存空间设置合理条件下,可解决铁道供电监控系统查询响应问题.关键词:铁道供电;海量数据;倒排索引;热点缓存;集群监控中图分类号:U ２３３;TM ７３㊀㊀文献标志码:A㊀㊀d o i :１０ ３９６９/j．i s s n ．１００１Ｇ８３６０ ２０２０ １１ ０１１H ＧC R Q T e c h n o l o g y o fR a i l w a y P o w e r S u p p l y Cl u s t e r M o n i t o r i n g Ba s e d o n I n v e r t e d I n d e x Q UZ h i j i a n １,F A N M i n g m i n g １,Z H A O L i a n g ２,Z HU D a n １,S U N X u b i n g １,WA N GZi x i a o １(１．S c h o o l o fE l e c t r i c a l&A u t o m a t i o nE n g i n e e r i n g ,E a s tC h i n a J i a o t o n g U n i v e r s i t y ,N a n c h a n g ３３００１３,C h i n a ;２．C h a n g z h o uR a i lT r a n s i tD e v e l o p m e n tC o ．,L t d ．,C h a n gz h o u２１３０００,C h i n a )A b s t r a c t :T o a d d r e s s t h e i n c r e a s i n g l y s l o w e r q u e r y r e s p o n s eo fm a s sd a t ao f r a i l w a yp o w e r s u p p l y m o n i t o r i n gr e s u l t s i n t h e d e l a y o f t h e s c h e d u l i n g i n t e r f a c e s c r e e n ,t h i s p a p e r p r o p o s e d a nH ＧC R Qc l u s t e rm o n i t o r i n g m e t h Ｇo do f r a i l w a yp o w e r s u p p l y i n t e g r a t e dm o n i t o r i n g m a s s d a t ab y c o m b i n i n g t h e i n v e r t i n g s e c o n d a r yi n d e x e s a n d d y n a m i c c a c h i n g m e c h a n i s m s ．T h e d a t a s t r u c t u r e o f r a i l w a yp o w e r s u p p l y m o n i t o r i n g s y s t e m w a s c h a n ge d i n t o i n v e r t e d i n d e x s t r u c t u r e ,t o c a u s e t h e q u e r y d i r e c t l y a c t o n t h e r e t r i e v a l of s p e c i f i c k e y w o r d s ,a v o i d i ng s c a n n i n go n eb y o n e ,w i t h t h e i n d e x q u e r y r e s u l t s s t o r e d i n t h e c a c h e ．As t r u c t u r e o fH ＧC R Qu p d a t ew a s d e s i g n e d t o r e Ｇp l a c e t h e c a c h e s t r u c t u r e ,t oh o s t t h e h o t d a t a i n t h e c a c h e ,t o a v o i dh i g h Ｇr e p e t i t i o nd a t a s c a n n i n g a n d r e p e a t e d s e a r c h i n g ,a n d t o f u r t h e r i m p r o v e t h e q u e r y e f f i c i e n c y ．B a s e d o n t h em e a s u r e dd a t a o f １０k V p o w e r s u p p l y m o Ｇn i t o r i n g s y s t e mo fT i a n s h u i ＧL a n z h o ur a i l w a y ,t h e q u e r y r e s p o n s e t e s tw a s c a r r i e do u t ．T h e r e s u l t s s h o wt h a t t h eH ＧC R Qt e c h n o l o g y o f r a i l w a yp o w e r s u p p l y c l u s t e rm o n i t o r i n g b a s e do n i n v e r t e d i n d e xc a ne f f e c t i v e l y i m Ｇp r o v e t h e e f f i c i e n c y o fm a s s i v e d a t a q u e r y ．I t i s p r o v e d t h a t t h en e w m e t h o dc a ns o l v e t h e q u e r y a n dr e s p o n s e p r o b l e mo f r a i l w a yp o w e r s u p p l y m o n i t o r i n g s y s t e mu n d e r t h e c o n d i t i o no f r e a s o n a b l e c a c h e s p a c e s e t t i n g ．K e y w o r d s :r a i l w a yp o w e r s u p p l y ;m a s s d a t a ;i n v e r t e d i n d e x ;h o t s p o t c a c h e ;c l u s t e rm o n i t o r i n g 收稿日期:２０１８Ｇ１１Ｇ０５;修回日期:２０１８Ｇ１２Ｇ１１基金项目:国家自然科学基金(５１８６７００９);江西省重点研发计划(２０１９２B B E L ５０００６);江西省自然科学基金(２０２０２B A B ２０４０２３)作者简介:屈志坚(１９７８ ),男,江西南昌人,教授,博士.E Ｇm a i l :０８１１７３２４＠b jt u ．e d u ．c n ㊀㊀随着我国高速铁路规模越来越大,牵引供电系统㊁铁路电力系统㊁铁路通信信号电源和接触网隔离开关等四电设备的综合调度监控,已逐步应用于高速客运专线供电系统所有重要高㊁低压回路,纳入近全景采集的铁路配电网㊁牵引变电网及接触网等各类测控终端和监控线路中,使铁路供电综合调度监测系统采集信息呈指数级增长[１Ｇ４].据调研,浙赣铁路１０k V 电力调度监控系统仅２个月获取监测数据铁㊀㊀道㊀㊀学㊀㊀报第４２卷量即达３００G B以上,按此计算,１年监测数据量为１ ８T B,以服役期１５年算,总存储量可达２７T B,监测数据的体量明显超出了常规关系数据库T B级容量限制[５],且数据体量的增长速度远超计算机性能的增长,在工程中须进行转存储处理,否则就会由于铁路１０k V电力系统监测数据体量的持续增大使系统响应速度达到１m i n左右,而该系统的查询响应时间应控制在百毫秒级.海量监测数据一方面增加了系统的维护工作量,另一方面使传统数据存取方式产生越来越大的延迟,千万级以上的海量监测数据查询响应慢易造成调度界面卡屏,影响调度信息的实时处理,严重时甚至可能导致关键故障信息的迟报㊁漏报甚至丢失,威胁行车安全[６].因此,迫切需要研究铁路供电监测的高效查询响应技术,提出新的海量监测数据的快速处理方法[７].现有针对海量监测数据快速查询问题的研究方法主要分为两大类.第一类为扩展数据库方法,具体有２种:①采用分布式磁盘数据库技术[８],通过将海量监测数据存入分布式数据库中,把数据分别存储在不同主机磁盘上,与关系数据库相比,可利用分布式磁盘数据库扩展存储海量监测数据,但由于数据仍存储于硬盘介质,存取实时性受到限制[９],难以满足海量监测数据的快速存取需求.②采用内存数据库技术[１０],将监测实时数据驻留内存,获得比关系数据库快几个数量级的存取速度,随机访问时间可达０ ０５m s,约为磁盘访问的５ɢ,但内存数据库容量易受物理内存的限制,如俄罗斯K n i z h n i k研发的开放内存数据库F a s t D B,嵌入式内存数据库S Q L i t e,容量均限制为１００G B以内,内存造价高,存储空间远小于磁盘容量,难以扩展.鉴于高速铁路供电数据的典型特征是集群化处理,另一类解决方法是使用集群技术,具体有２种:一种为使用H i v e查询引擎对数据预处理[１１Ｇ１２],将海量监测数据映射为数据表,并将查询命令转换为M aＧp R e d u c e操作进行批量查询处理,但M a p R e d u c e进程的查询启动慢㊁开销大,文献[１３]中使用H i v e查询引擎查询千万级数据耗时达１２０s,难以满足海量监测数据的快速查询要求.另一种为基于非关系型(N o t o n l y S Q L,N o S Q L)H B a s e数据库集群,通过热点缓存和热点评分处理,将数据量大㊁出现频繁的数据驻留H B a s e数据库集群节点缓存,检索时可直接从缓存中搜索结果[１４Ｇ１６].但一方面,由于常规热点缓存(H o t s p o tＧC a c h eQ u e r y,HＧC Q)技术通过更新关键词索引缓存的时间戳,区分缓存被访问的频繁度,为避免同时读写时间戳冲突,需对数据更新操作加互斥锁,同一时间只允许一个线程操作,须等待写入完成才能进入查询线程,故对多线程读写操作支持不够,而牵引负荷波动幅度大且变化频繁,间歇短时过负荷甚至超出２００％,母线电压波动超出２０％,因此监测数据的频繁更新将使常规HＧC Q技术的多线程读写性能受到较大影响.另一方面因H B a s e数据库集群是一种以键值对形式存储的数据库,对非主行键索引查询的支持不够,难以满足铁路供电监测系统按站所和设备编号等非主行键快速查询的要求,若能利用倒排索引技术改变数据存取结构[１７],从非主行键进行索引定位,就可完成非主行键数据的快速搜索,同时,改变HＧC Q 技术的更新替换方法,避免缓存时间戳操作,以提高HＧC Q技术的多线程读写性能,该研究尚未见文献报道.本文设计出了一种新的基于倒排二级索引结构的热点缓存替换(H o t s p o tＧC a c h e R e p l a c e Q u e r y,HＧC R Q)技术,改变铁路供电监测数据索引结构以实现在铁路供电监测集群中进行关键词查询,并在倒排索引的热度缓存环节中设计访问顺序编码,通过顺序编码更新淘汰缓存数据,避免对缓存时间戳系统属性操作,提高热点缓存处理在铁路供电监测集群中的多线程读写性能.以工程实测数据进行算例测试,验证本文所提集群监控处理的新方法,可有效提高铁路调度监测海量数据查询效率与多线程读写性能.１㊀铁路供电海量监控数据索引设计１ １㊀铁路供电监测数据采集铁路供电系统与设施是铁路行车装备的重要组成部分,沿线的车站㊁变电站㊁接触网等设备装配有大量电压互感器㊁电流互感器和各类传感器,收集了大量运行参数信息,同时测控终端的采样频率越来越高,使监测数据体量越来越大,数据采集过程见图１.铁路供电监测系统的终端单元,如远程控制终端(R T U)㊁馈线终端设备(F T U)㊁信号电源监控终端(S T U)㊁开闭所测控终端(D T U)㊁变压器监测终端(T T U)等,装有大量传感器和互感器,收集铁道供电系统的供电设备参数㊁信号电源状态㊁配电所变压器运行状况㊁开关设备运行参数以及报警信息等数据,通过通信网络传递给通信前置机.通信前置机按统一标准将监测数据解析处理后上传至调度中心H B a s e海量数据库集群,生成监测数据的倒排索引进行存储并运用HＧC R Q技术将热点部分存储在分布式集群缓存中,集群调度工作站通过海量数据库集群查询读取监测数据和报警信息,对铁路供电系统运行状态进行实时监控并调度管理,形成铁路供电海量数据集群监控的信息流.６７第１１期屈志坚等:基于倒排索引的铁道供电集群监控HＧC R Q技术图１㊀铁路供电监控系统数据的采集１ ２㊀铁路供电监测数据的倒排索引结构铁路供电调度系统的主要任务是监视整个铁路供电系统的电气设备运行状态并调度管理,实际工程应用中存在需根据调度人员的需求查找特定数据的场景,例如在铁路供电调度系统中通过采集时间和站所号查看某一时间该站所有设备的运行状态或是通过测控终端编号查看某一测电气设备随时间变化的运行状态报表,如何在海量监测数据中快速定位数据是搜索的关键.图１中铁路供电监测数据存入数据库集群时会生成主行键I d作为惟一标识编号,而监测数据中的测控终端编号㊁采样值㊁采集时间㊁归属站所等属于非主行键.由于H B a s e数据库是一种以键值对形式存储的数据,对非主行键查询支持不够,因此设计一种监测数据的倒排索引结构.倒排索引以关键词为索引核心和链表访问入口,由属性值及该属性值所属数据的地址组成,由于不通过数据主行键,而是非主行键关键词来定位数据,所以称为倒排索引.倒排索引的储存形式定义为关键词及它的位置㊁主行键I d,在查询时直接根据关键词检索,避免逐条查找数据.以铁道供电监测数据记录为例,描述倒排索引设计,见图２.包括数据主行键I d,铁道供电监控终端的采集时间T i m e s t a m p,归属站所S t a t i o n,测控终端编号R t u,采集对象标识A n a l o g n a m e以及采样值A n a l o g v a l u e .图２㊀铁路供电监测数据的倒排索引设计如图２所示,铁道供电监测数据记录正序索引搜索关键词时需按搜索要求逐条索引对比,对关键词的搜索效率不高.重新构造的倒排索引,由监测信息表中关键词及其出现的位置组成,如关键词 站所４４３ ,出现位置为 I d:１_S t a t i o n I d:１_R t u I d:２_S t a t i o n I d:２_R t u ,其中 I d:１_S t a t i o n 代表关键词出现位置为主行键I d为１,列名为S t a t i o n.这种倒排索引结构可直接根据关键词索引数据位置,通过二级索引快速定位目标数据.２㊀铁道供电监控数据的查询２ １㊀构建铁道供电监控数据的二级索引在H B a s e数据库分布式存储的基础上,利用倒排索引设计一种铁路供电监测数据的二级索引方法,二级索引系统的读写访问架构见图３.以向铁路调度监测系统写入如图２所示的铁路供电监测数据为例,说明该架构实现二级索引的具体步骤,见图３.(１)铁路调度监测系统的二级索引查询架构见图３(a),写入数据时:w d１:数据 I d:１,T i m e s t a m p:２０１８Ｇ０９Ｇ２４００:００:００ ０４,S t a t i o n:站所４４３,R t u:站所４４３,A n a l o g n a m e:７７铁㊀㊀道㊀㊀学㊀㊀报第４２卷图３㊀铁路供电海量监测数据二级索引设计遥测１６３８５,A n a l o g v a l u e:１８００ ０ 写入铁路供电调度系统中.w d２:铁路供电调度客户端将正序监测数据存入H B a s e数据库集群.w d３:更新H B a s e数据库集群正序监测数据,重新构造索引结构同步至倒排索引库完成更新. (２)读取数据时,通过二级索引架构读取:r d１:在铁路供电调度主机客户端查询界面中输入所需数据关键词,如 A n a l o g n a m e:遥测１６３８５ 等. r d２:调度客户端在倒排索引库中找出 A n a l oＧg n a m e:遥测１６３８５ 的倒排索引.r d３:调度客户端根据所得倒排索引在集群H B a s e 数据库中检索相应数据.该架构实现二级索引查询的具体步骤见图３(b).在调度主机查询界面输入数据非主行键关键词,如 遥测１６３８５ ;铁路供电监测集群将接收的倒排索引查询请求送至集群节点协调器,分发给集群节点倒排索引库.倒排索引库将检索到的关键词 遥测１６３８５ 相应倒排索引 I d:１_A n a l o g n a m e 返回监测集群;监测集群根据接收的倒排索引主行键 I d:１ 发出主行键查询任务给集群节点协调器,分发给集群各节点H B a s e数据库中进行搜索.数据库进行一级索引,将主行键 I d:１ 对应的数据返回铁路供电监测集群和调度主机.通过非主行键条件查询快速定位所查数据主行键,再按主行键查询到调度主机需要的数据,以实现非主行键的二级索引和快速查询.２ ２㊀集群监控数据索引缓存由于监测数据库体量大,采集时间㊁归属站所㊁测控终端编号等关键词重复度高,铁路供电调度系统进行监测和报警信息查询时,关键词查询结果过多影响读取速度,导致调度系统工作效率下降,可将这部分关键词倒排索引存入铁路供电调度集群的缓存中处理.而单台调度主机缓存处理能力有限,所以在H B a s e数据库集群中设置分布式缓存空间,实现多台集群节点缓存资源的共享,缓存查询系统工作流程见图４.图４㊀缓存查询工作流程图调度主机客户端接收查询请求,先检查铁路供电监测集群管理节点缓存是否存有此关键词检索结果.若无,则由任务调度模块将请求转发到其余铁路供电监测集群节点中继续查询.如果检索到相应缓存,则将查询结果送至调度客户端,同时更新缓存中此条记录的相关信息.若所有集群节点均未缓存所需信息,将请求转发至倒排索引库中查询.当集群倒排索引库中未储存相应数据时,将 无相应记录 返回调度客户端.当检索到相应数据时将查询结果送至调度客户端,同时将查询结果加入缓存,缓存服务器需要检查缓存区是否存满,若不满则写入缓存,否则删除部分缓存８７第１１期屈志坚等:基于倒排索引的铁道供电集群监控H ＧC R Q 技术写入新数据.直接按加入缓存顺序删除已有数据缓存的原生替换方法未考虑参考时间㊁归属站所㊁测控终端编号等重复度高的热点关键词进出缓存机制,可以通过热点缓存技术将热点关键词驻留缓存,提高搜索效率.３㊀热点缓存的改进替换方法３ １㊀热点缓存缓存系统从逻辑上包括调度层和缓存层:调度层管理调度主机与集群节点缓存及数据交换,由节点管理模块和任务调度模块组成;缓存层包括缓存更新模块和缓存替换模块,对集群缓存中数据进行更新与淘汰,缓存系统架构见图５.图５㊀缓存系统架构在缓存系统处理时,将关键词查询的倒排索引结果,如关键词 站所１７３ 位置为 I d :４_S t a t i o n, 站所４２７ 位置为 I d :３_R t u , １８００ ０ 位置为 I d :１_A n a l o g v a l u e 等储存在缓存中.H ＧC Q 方法储存结构为链表,系统初始阶段缓存大量空闲,记录直接写入缓存,按写入顺序将关键词及其位置保存于缓存中.当缓存空间存满,缓存系统开始根据替换方法对缓存中的记录进行淘汰替换.H ＧC Q 方法以缓存历史访问时间进行替换,若缓存近期被访问,则未来可能被再次访问,缓存未被访问的时间越长,未来再次被访问的概率越低,当缓存空间存满时,将未被访问时间最久的数据淘汰,热点缓存淘汰过程见图６.图６㊀热点缓存淘汰过程以关键词倒排索引查询结果集 索引结果１ 到索引结果８ ,组成链表式缓存存储在集群节点的缓存中,当调度主机提交查询申请 站所４４３ 时,检查缓存空间可得 索引结果９(关键词:站所４４３,出现位置:I d :２_R t u) 并未存入缓存,则将 索引结果９ 保存至缓存中链表式缓存结构的头部,并把尾部未被访问时间最长的记录 索引结果８ 从缓存中删除.当调度主机提交查询申请 遥测１６３８５ 时,可得 索引结果４(关键词:遥测１６３８５,出现位置I d :４_A n a l o g n a m e ) 已存入缓存,则直接将 索引结果４ 缓存记录返回调度主机,再把 索引结果４ 提到链表式缓存结构的头部,其余数据顺次后移.H ＧC Q 方法管理更新缓存记录的时间戳,淘汰时根据时间戳淘汰未被访问时间最长的倒排索引记录,保留被访问可能性较高的记录.但为避免同时读写时间戳冲突,同一时间只允许一个线程对时间戳操作,对读写操作加互斥锁,故H ＧC Q 方法对多线程读写的支持不够.３ ２㊀改进缓存淘汰策略及命中率在工程应用中,铁路供电监测数据实时写入,若缓存系统仅支持单线程读写将严重影响读写效率,因此设计了一种新的热点缓存的淘汰策略,对H ＧC Q 方法进行改进.改进的H ＧC R Q 方法为每个缓存记录添加一个顺序编码A c c e s s N u m ,表示访问顺序号,通过顺序编码管理更新缓存,避免对时间戳系统属性进行操作,提高H ＧC Q 方法的多线程读写能力.同时设计一９７铁㊀㊀道㊀㊀学㊀㊀报第４２卷个自增型整数变量X,新增或访问缓存记录时将X赋值给A c c e s s N u m并不断自增.改进的HＧC R Q方法先设定期望保存的缓存记录数为K e e p N u m,期望删除的缓存记录数为R e m o v eＧN u m,X m a x为变量X当前的值,X m i n为遍历缓存后记录中A c c e s s N u m的最小值.缓存更新时,遍历关键词索引缓存,对A c c e s s N u m进行讨论:(１)若某一倒排缓存记录的A c c e s s N u m＜X m i n ＋R e m o v e N u m,表示该缓存记录为缓存空间未被访问时间最长的缓存记录之一,见图６中索引查询结果８,直接清空符合此条件的缓存记录;(２)若某一倒排缓存记录的A c c e s s N u m＞X m a x ＋K e e p N u m,表示该缓存记录在近期被访问过,保留符合此条件的缓存;(３)对于X m i n＋R e m o v e N u mɤA c c e s s N u mɤX m a x＋K e e p N u m的缓存记录,若一次遍历直接将缓存记录数量降到了K e e p N u m,则完成淘汰过程;若仍需继续淘汰关键词索引缓存,则对符合此条件的缓存重新遍历.如此反复淘汰,可使缓存容量降至K e e pＧN u m.３ ３㊀HＧC R Q方法的命中率缓存空间的大小L为链表长度,即关键词索引缓存记录从链表头部到尾部被淘汰的替换次数,可反映缓存替换方法的更新速度.缓存记录被放入缓存后若在被淘汰前被再次访问视为缓存被命中,命中率代表监测数据集群进行的非主行键查询时该关键词索引已被缓存的概率.因幂律分布适用于描述关键词的重复度与被使用频率的关系,所以关键词被查询的次数分布服从幂律分布,被查询的频率与它重复度排名的常数次幂成反比关系p rɖr－c(１)式中:p r为按重复度排名后,排序为r的关键词被查询访问的概率;c为幂律函数的常数.根据热点缓存方法的替换策略,将按重复度排名后,排序为r的关键词索引结果缓存记录于缓存空间的概率,表示为pᶄr＝１－(１－p r)L(２)式中:pᶄr为该缓存记录已存在缓存空间中的概率,服从幂律分布.在L个不同关键词被访问后,最先访问的缓存记录将被淘汰,减去被淘汰的概率即可得到查询时该查询结果仍驻留缓存空间的概率.由于缓存空间包含有L个关键词索引结果缓存,令改进热点缓存算法的命中率为P,可得到命中率P 的计算式P＝ði＜L p r pᶄr＝ði＜L p r１－(１－p r)L[](３)㊀㊀由于泊松分布用于描述单位时间内随机事件发生的次数,故关键词单位时间内被多次访问的概率服从泊松分布,由此可得排序为r的关键词单位时间内查询k次的概率P t为P t(X r＝k)＝p r k k!e－p r㊀k＝０,１ (４)㊀㊀结合式(３)㊁式(４)可得,单位时间内排序为r的关键词被查询k次的命中率Pᶄ为Pᶄ(X r＝k)＝P t P＝p k rk!e－p rði＜L p r１－(１－p r)L[](５)㊀㊀从式(５)可得,缓存空间的大小L对热点缓存算法的命中率Pᶄ有影响,呈正相关的关系.但根据最近最小使用原则,热点缓存容量一般设置为当前可用内存容量的１/８,缓存空间设置过大会影响计算机处理性能,导致查询的实时性下降.４㊀实验与结果分析４ １㊀搭建测试集群以天水 兰州铁路１０k V供电监测系统导出的实测工程数据为算例,其供电示意图见图７.图７㊀铁道供电监测系统算例示意图根据铁路供电监测系统工程中的典型调度监测主站配置,设置２台数据服务器和２台主㊁备调度工作站搭建集群,在C e n t O S６ ８系统环境下,部署１个主节点和３个工作节点的铁路供电监测数据非主行键查询集群,集群环境参数见表１.以遥测数据的采集时间T i m e s t a m p,归属站所S t a t i o n,测控终端编号R t u,采集对象标识A n a l o g n a m e以及采样值A n a l o g v a l u e进行测试,对非０８第１１期屈志坚等:基于倒排索引的铁道供电集群监控HＧC R Q技术主行键数据建立二级索引,测试设置缓存大小L对集群监控查询性能的影响及HＧC R Q方法的查询性能.表１㊀铁路供电监测数据非主行键查询集群环境名称作用计算机配置操作系统数量G１主节点C P U:I n t e l C o r e T M i５Ｇ４５９０＠３ ３０G H z;核心数量:四核心;内存:８G B,D D R３C e n t O S６ ８６４位１G２G３G４从节点C P U:I n t e l C o r e T M i５Ｇ４５９０＠３ ３０G H z;核心数量:四核心;内存:４G B,D D R３C e n t O S６ ８６４位１１１４ ２㊀缓存空间对查询性能影响测试使用铁路供电监测数据非主行键查询集群,分别在一主一备模式和铁路供电监测 四机集群＋查询测试机 模式下,导入１ ６ˑ１０９条铁路１０k V供电监测数据记录,并持续向集群数据库中更新监测数据,测试不使用缓存的扫描查询㊁HＧC Q缓存查询和HＧC R Q 缓存查询在不同缓存空间大小情况下,查询相同关键词的查询性能,结果见图８.图８㊀不同缓存大小时的查询性能对比如图８所示,缓存空间过大时会对HＧC Q缓存查询和HＧC R Q缓存查询的性能造成影响.在铁路供电监测集群分布模式下,缓存中每个关键词出现位置平均为１７个字节,每条缓存记录可返回查询结果集记录平均为１００００条,约占１６６k B.若缓存记录条数设置为１５０００条,缓存空间约占用２ ３７G B,占集群总内存的１２％,接近最近最小使用原则设置的当前可用内存１/８,因此当缓存空间设置小于１５０００条时,不会对集群运行产生影响,HＧC Q缓存查询和HＧC R Q缓存查询性能均优于原生查询.而当缓存记录条数为１８０００条时,缓存空间约占２ ８５G B,占集群总内存的１４％,超过了当前可用内存的１/８,对集群性能产生影响,查询处理的实时性降低,缓存查询耗时明显增加.根据式(５)可得,缓存空间记录条数L与缓存查询的命中率Pᶄ呈正相关关系,而命中率Pᶄ越高,铁路供电监测数据集群进行非主行键查询时进行缓存查询的概率越大.则可得L设置越大,铁路供电监测数据集群进行缓存查询的概率越大.但缓存空间设置过大会影响集群工作性能,将给缓存查询处理带来一定的延时.综上表明,并不能一味靠增加缓存空间大小达到增加铁路供电监测数据集群进行缓存查询的概率,提高查询效率的目的.在集群中根据可用内存合理设置缓存空间记录条数,可增加缓存查询命中率Pᶄ且不会对铁路供电监测数据集群运行产生影响,能有效提升铁路供电监测数据集群查询效率.４ ３㊀查询性能对比测试在四机集群中分别导入５ ０ˑ１０８㊁１ ０ˑ１０９和１ ６ˑ１０９条铁路１０k V供电监测数据记录,并设置缓存空间为１５０００条,使用扫描查询和HＧC R Q缓存查询对亿级铁路供电监测数据进行关键词查询,测试HＧC R Q方法对海量重复数据查询优化效果.然后分别使用HＧC Q缓存查询㊁HＧC R Q缓存查询进行查询测试,对比多线程读写的情况下２种缓存算法的查询性能.(１)关键词二级索引查询测试在铁路供电监测数据集群正常运行情况下,以１ ６ˑ１０９条算例监测数据记录为输入,对关键词进行查询,关键词二级索引查询结构见图９.(２)HＧC R Q缓存查询与扫描查询性能对比在铁路供电监测数据集群正常运行情况下,分别以５ ０ˑ１０８㊁１ ０ˑ１０９和１ ６ˑ１０９条算例监测数据记录为输入,使用扫描查询与HＧC R Q缓存查询对不同重复度的关键词数据进行查询性能测试,测试结果见图１０.由图１０可得,非主行键二级索引查询返回结果集大小对原生非主行键查询性能有很大影响.如导入１ ６ˑ１０９条监测数据记录,当查询结果集记录条数为１３５５条时,扫描查询与HＧC R Q缓存查询性能无明显差距,耗时均为１６０m s左右.但当查询结果集记录条数达万级以上时,扫描查询耗时明显增加,如查询结果集为２０９７４５条记录时,扫描查询耗时３１２m s,而HＧ１８。
基于方差分析的2450MHz微波消融温度场仿真模型参数研究
第44卷第4期2018年4月北京工业大学学报JOURNAL OF BEIJING UNIVERSITY OF TECHNOLOGYVol.44 No.4Apr. 2018基于方差分析的2 450 MHz微波消融温度场仿真模型参数研究高宏建，王笑茹，吴水才，白燕萍(北京工业大学生命科学与生物工程学院，北京100124)摘要：为了提供2450 M H z微波消融温度场模型在不同时间和不同位置的显著性影响因素，基于电磁方程和生 物传热方程建立微波有限元模型，利用方差分析技术获得密度(籽）、比热容(c)、对流交换系数（h)、电导率（滓）、导热率(K)和相对介电常数(着)等模型参数对于温度变化的方差贡献率（SS)和主效应.研究表明，微波天线冷却水 对于中心点温度具有一定影响，方差贡献率约为0.09,但对于近场点和远场点温度的影响几乎为零.在水冷侧近 场区域中，消融前期c和滓对温度场的影响显著，K几乎无影响，消融后期K和滓的影响越来越髙;在无水冷侧近 场区域中，电特性参数对温度的影响随时间而增加，而c的影响逐步降低，K的影响一直较小;在远场区域中，消融区温度为各模型参数共同作用的结果，各参数敏感性差异不大;根据主效应分析，仿真温度与参数滓成正相关，与c、p、h呈负相关，而仿真温度与k和着的相关性随时间和位置而有所不同.因此，基于方差分析的参数研究可为仿真模型的特异性分析提供科学可靠的参考依据，尤其是在近场区域，模型参数对于不同时间的仿真温度具有特异 性影响.根据水冷侧近场区域中的分析结果对参数进行反馈调节，可获得与实测数据具有良好一致性的温度场仿 真结果.关键词：微波消融；温度场仿真；模型参数；方差分析中图分类号：R318 文献标志码：A文章编号：0254 -0037(2018)04 -0627 -09doi： 10.11936/b j u t x b2017050056Parameter Study of 2 450 MHz Microwave Ablation TemperatureField Model Based on Variance AnalysisG A O Hongjian，W A N G Xiaoru，W U Shuicai，BAI Yanping(C o l l e g e o f L i f e Science and Bioengineering，B e i j i n g U n i v e r s i t y o f Technology，B e i j i n g100124，China)Abstract：To provide the significance factors of2 450 M H z microwave ablation temperature f i e l d model a t different times and different positions，a microwave f i n i t e element model was established according t o the electromagnetic equation and the biological heat transfer equation.The variances of the model parameters such as density(籽)，specific heat capacity(c)，convective exchange coefficient(h)，conductivity (滓)，thermal conductivity (K)and relative dielectric constant (着)were then calculated t o obtain the contribution rate (SS)and main effect.Results show that the water cooling e ffect of microwave antenna has certain influence on the temperature of the center point，SS was about0.09，but has no effec t on the near f i e l d and the far f i e l d temperature.In the near f i e l d region on water-cooled side，c and 滓have significant eff ec ts on the temperature f i e l d during the early stage of ablation，and the influences of K and 滓are higher in the lat er session.In the near f i e l d region with no cooled water，the influences of the 收稿日期：2017-05-27基金项目：国家自然科学基金资助项目（71661167001);北京市自然科学基金资助项目（7174279)作者简介：高宏建（1981—)，男，实验师，主要从事热消融温度场仿真方面的研究，E-mail:gaohongjian@b j u 通信作者：吴水才（1964—)，男，教授，主要从事信号处理方面的研究，E-mail:wushuicai@b j u 628北京工业大学学报2018 年elect ric al parameters on the temperature increases with the simulation time,and the e f fect of c decreases gradually,and the ef fe ct of K i s always small.In the fa r f i e l d region,the temperature changes are caused by the interaction of the model parameters,and the sens itivi ty of the parameters i s very similar.According t o the main ef fe ct analysis,the temperature i s positively correlated with 滓，and i s negatively correlated with c,p,h.Moreover，the correlation between the temperature and K，着varies with time and position.Therefore，the parameter research based on variance analysis can provide scie n t i f i c and reliable reference fo r the specif ici ty analysis of the ablation models，and model parameters have the special sensit iv ity especially fo r the near f i e l d temperature a t different time.According t o the analysis results in the near region on water-cooled side，the model parameters can be adjusted by feedback，and the temperature f i e l d simulation results with a high precision can be obtained.Key words：microwave ablation；temperature f ield simulation；model parameters；variance analysis微波消融（microwave ablation，M W A)技术因微 创、治疗效果显著等优点在临床中得到广泛应用，已成为治疗肝肿瘤行之有效的方法[1]，但热消融的疗 效仍取决于临床医生的经验.在临床手术中，肝肿 瘤的热凝固区常采用54益作为边界阈值[2]，因此需 要热消融温度场的精确表征以提高热消融手术的科 学性.目前，基于电磁方程和生物传热方程的有限元 仿真技术已成为预测消融温度的有效方法M]，其中 电特性和热物性参数对仿真结果具有显著影响.在Microwave Energy Sources Institute，Nanjing，China)和仿肝组织体模建立M W A温度场仿真模型，利用 Minitab(State College，P A，U S A)中的因子分析来 研究密度(p)、比热容（c)、对流交换系数（h)、电导 率（滓）、导热率(K)和相对介电常数（着）等参数对温 度场模型的影响显著性，最终目的是基于参数特异 性分析来获得最佳仿真结果.1材料和方法1.1实验装置温度场仿真模型的常规研究中，通常无法获得模型 参数随温度的实际变化，模型参数一般采用固定值 或文献参考值，从而导致仿真温度的精度参差不齐. 因此，M W A温度场模型的参数研究具有重要的意 义.通过合理地评估模型参数，可直观地了解模型 参数及其交互作用对于不同时刻和不同位置的仿真 温度的影响程度.当模型参数具有显著性影响时，可对其进行重点关注，由此实现模型参数的特异性 分析.在现有技术中，可利用参数敏感性分析(sensitivity analysis，S A)技术[5鄄6]来评价模型参数对 仿真结果的影响，由此获得模型的敏感性参数和非 敏感性参数.S A是一种定量描述输入参数对输出 响应影响程度的方法[7]，其量化指标为误差的方差 贡献率.方差贡献率越大，则参数对模型响应的影 响也就越大[8].常用的S A方法包括Morris法和本研究中所采用的实验系统包括水冷式M W A 装置K Y-2000、数据采集装置（34970A;Agilent Technologies Inc.，Santa Clara，C A，U S A)、测温针、蠕动泵和仿肝组织M W体模，如图1所示.图1微波热消融实验系统示意图Fig.1Schematic view o f M W A systemM W A装置的频率为2 450 M H z，功率设置为60 W.水冷式微波天线具有1.9 m m的直径和180 m mE F A S T法等.在临床微波热消融手术中，通常采用915 M H z 或2 450 M H z微波消融仪，其利用恒定的功率（如 40、50、60W等）获得所需的热凝固效果.本研究基 于水冷式M W A装置（K Y-2000; Kangyou 的长度.微波能量采用缝隙发射，缝隙宽度为1.0 m m，距尖端11 m m.M W体模根据Jiang等[9]的方法 制备并且由3.50质量份羧甲基纤维素钠、27. 15质 量份聚氯乙烯、0.35质量份氯化钠和69. 00质量份 蒸馏水构成，其基本特性参数如表1所示.第4期髙宏建，等：基于方差分析的2 450 M H z微波消融温度场仿真模型参数研究629表1M W体模的基本特性参数Table1Basic properties of M W phantomp/(kg.m_3)c/ (J*kg-1*K-1)K/(W.m-1.K-1)着滓/ (S.m-1) 107037000.53547.62.181.2微波消融温度场的有限元建模本研究米用C O M S O L Multiphysics软件(C O M S O L Inc. ,Palo Alto,C A,U S A)建立 M W A有 限元仿真模型.基于天线和体模的对称结构以及计 算简化原则，利用二维半平面模型代替三维对称模 型，其中仿真模型的尺寸为50 m m X100 m m,天线纵 向中心轴线被设定为对称轴,缝隙发射中心点被设 定为原点.建模过程采用自由网格划分技术并且在 天线附近实施精细网格划分以确保获得足够精确的 仿真温度场[10].M W A仿真模型基于电磁场和热场的耦合进行 计算，其中电磁场通过平面横向磁场波（transverse magnetic,T M)方程(式（1))[11]进行求解，由此获得 比吸收率S A R(式(2));热场通过Pennes生物传热 方程（Pennes bioheat equation,P B E)[12]进行求解，外 加热源项为S A R,如式（3)所示,通过式（3)可获得 整个消融区域的温度场分布.▽，（▽£) -k2 (着r-/滓)E=0 (1)p S A R= 1 滓|E|2(2)dTpc=\K \T+ pQ+ p S A R- pb cb pw( T- T b) dt(3)式中:、为生物组织相对介电常数;着。
高树基教授简历
高树基教授简历
高树基，厦门大学特聘教授（2011年），
基金委创新研究群体学术带头人。
专长以稳定同位素为主要手段研究碳、氮
生物地球化学循环和古海洋学。
研究领域涉
及不同时间与空间尺度的环境变迁，涵盖大
气、湖泊，高山河流，地下水，河口、边缘海
以及开阔大洋等，具有宏观视野；对于水体、
颗粒物、海-气、沉积物-水界面的氮过程与氮、
碳耦合过程，发表过创新性观测与理论论文；
对于地质时间尺度与现代氮循环有独特认识。
自2011 年加入厦门大学，组建“氮循环实验室”，成功建立了国际领先的稳定同位素示踪技术平台。
在同位素示踪、氮循环各个过程速率与影响因子、氧化亚氮产率与机制以及天然同位素示踪等方面取得一系列创新性成果。
在国际期刊发表200余篇SCI论文，以通讯作者在Nature Communication、EPSL、Geology、GRL、ACP、L&O、JGR、Biogeosciences及Paleoceanography 等国际重要期刊发表多篇论文，文章总引超过5400次，H-index 41。
主持多项国家级科研项目。
曾获台湾“年轻学者研究著作奖”（1996-2010年间海洋学科唯一获奖人）、TAO（Terrestrial, Atmospheric and Oceanic Sciences）“最佳文章奖”等。
曾任台湾“行政院国家科学委员会”地球科学部特邀评审专家，国际PAGES/IMAGES计划NICOPP工作组成员。
融入空间信息的医学图像优质分割
2009，45（34）1引言图像分割是图像信息处理中十分重要的研究内容，也是机器视觉研究的基本问题之一，其应用非常广泛，几乎出现在有关图像处理的所有领域，例如图像理解、模式识别、图像编码和图像合成等。
同时图像分割的研究涉及到各种类型的图像。
传统的图像分割中，基于聚类分析的分割方法是最具代表性的方法之一。
模糊聚类算法（FCM）[1-2]即属于该类算法。
FCM 算法依据最小二乘原理，采用迭代方法优化目标函数，最终获得对数据集的模糊划分。
该方法的缺陷在于它仅仅考虑了图像的灰度信息，而忽略了图像中的空间信息，对于图像中不存在明显的灰度差异或各物体的灰度值范围有较大重叠的图像分割问题难以得到准确的结果。
同时，还可能将存在一定灰度差异的某一有意义的区域分割为不同的区域。
在传统的FCM算法的基础上，提出了偏移较正的FCM算法（Bias-Corrected FCM，BCFCM）[3]，具有较强的纠正偏移场和图像分割能力，但由于对空间信息的运用不尽合理，使得在图像边缘附近像素的偏移场估计和分割方面，存在明显的缺陷。
2NFCM聚类算法2.1FCM聚类算法I={（x，y）}表示一幅二维图像，f（x，y）表示像素（x，y）的灰度值。
FCM聚类算法的目标函数记为：J FCM=ci=1Σ（x，y）∈IΣu p i（x，y）‖f（x，y）-v i‖2（1）其中C是类数，{v1，v2，…，vc}是聚类中心，u i（x，y）是像素（x，y）属于第i个聚类的隶属度，N表示所有像素点的个数，参数p 是隶属度的加权指数，它决定分类结果的模糊程度。
FCM算法在很多情况下都能取得很好的阈值，并在很多领域得到了应用和发展。
但该方法依然存在一些不足，由于传统的FCM聚类算法在聚类过程中仅考虑了每个像素的灰度值分别与各聚类中心的距离，未考虑相邻像素之间的影响，未能利用图像的空间信息，在聚类过程中各像素相互独立，在分割迭加了噪声的图像时，会产生较大的偏差[4]。
神经营养因子与中枢神经系统疾病
神经营养因子与中枢神经系统疾病
曲伸;高桂枝
【期刊名称】《第二军医大学学报》
【年(卷),期】2000(21)5
【摘要】神经营养因子是一类调节神经元存活和分化的蛋白质 ,它们对神经系统的特异性作用引起了人们对其治疗神经退行性疾病的极大兴趣。
本综述主要介绍了目前神经营养因子的治疗神经退行性疾病体外和动物实验结果 ,以及作为临床药物的潜在的治疗价值。
神经营养因子对神经元的特异性作用可替代传统药物治疗某些以神经元变性为主的慢性疾病 ,如Alzheimer病、帕金森病和周围神经病变。
药物如何通过血脑屏障是当前面临的主要问题 ,新的治疗方法如基因工程细胞和基因的脑内植入 ,以及药物调控内源性分泌等 ,都证实为有效的治疗手段。
新的神经营养因子的不断发现和治疗手段的日趋完善。
【总页数】4页(P488-491)
【关键词】神经营养因子;早老性痴呆;震颤性麻痹;治疗
【作者】曲伸;高桂枝
【作者单位】第二军医大学长海医院内分泌科;上海同济大学医院药剂科
【正文语种】中文
【中图分类】R741.05
【相关文献】
1.外周输入中枢神经系统的信使：神经营养因子和细胞因子在介导针灸效应中的作用 [J], 杜静
2.神经营养因子用于治疗中枢神经系统疾病 [J], 张峪涵;杨磊;黄瑾
3.脑源性神经营养因子对中枢神经系统疾病的治疗作用 [J], 田佳颖
4.脑源性神经营养因子及其在中枢神经损伤修复中的作用 [J], 周子恩;丁文龙
5.神经营养因子-3在中枢神经系统中的作用 [J], 刘力学;李志方;孙彬彬;郭万申;周幼萍;纪露艳;樊双义
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高树基教授简历
高树基，厦门大学特聘教授（2011年），
基金委创新研究群体学术带头人。
专长以稳定同位素为主要手段研究碳、氮
生物地球化学循环和古海洋学。
研究领域涉
及不同时间与空间尺度的环境变迁，涵盖大
气、湖泊，高山河流，地下水，河口、边缘海
以及开阔大洋等，具有宏观视野；对于水体、
颗粒物、海-气、沉积物-水界面的氮过程与氮、
碳耦合过程，发表过创新性观测与理论论文；
对于地质时间尺度与现代氮循环有独特认识。
自2011 年加入厦门大学，组建“氮循环实验室”，成功建立了国际领先的稳定同位素示踪技术平台。
在同位素示踪、氮循环各个过程速率与影响因子、氧化亚氮产率与机制以及天然同位素示踪等方面取得一系列创新性成果。
在国际期刊发表200余篇SCI论文，以通讯作者在Nature Communication、EPSL、Geology、GRL、ACP、L&O、JGR、Biogeosciences及Paleoceanography 等国际重要期刊发表多篇论文，文章总引超过5400次，H-index 41。
主持多项国家级科研项目。
曾获台湾“年轻学者研究著作奖”（1996-2010年间海洋学科唯一获奖人）、TAO（Terrestrial, Atmospheric and Oceanic Sciences）“最佳文章奖”等。
曾任台湾“行政院国家科学委员会”地球科学部特邀评审专家，国际PAGES/IMAGES计划NICOPP工作组成员。