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养殖水质恶化是诱导水产品疾病爆发甚至大批量死亡的首要因素,而养殖水质受多种因素影响,参数间作用机理复杂,导致水质精准预测预警一直是水产养殖业亟需解决的棘手难题。本文以水产养殖中河蟹养殖水质关键参数溶解氧和pH值为研究对象,采用信号处理技术、群集智能计算和机器学习技术,研究了基于计算智能的水产养殖水质预测预警方法,具体如下:(1)水产养殖水质因子及其影响分析。针对水产养殖水体水质参数多、互相作用机理复杂、水质参数间的作用关系及参数自身的变化规律难以分析等问题,提出了基于系统动力学和能量守恒的水质参数互相作用关系方法,建立了溶解氧、
pH值、水温等水质参数系统动力学模型,阐明了水产养殖水质关键参数互相作用的关系。研究表明,该方法是适用于水产养殖水质参数定性的多因素分析方法。(2)水产养殖水质数据预处理方法研究。针对监测的水质数据中存在数据缺失和噪声影响预测预警方法性能的问题,提出了简单实用的养殖水质数据修复、降噪与特征提取方法。通过线性插值法,相似数据的水平和垂直处理均值法对数据进行修复;采用改进小波分析方法对水质数据进行降噪和特征提取处理。在相同条件下,与其他方法相比,改进小波分析的降噪方法,其评价指标SNR提高了18.93%,BIAS和RMS分别下降了96.15%和33.76%。结果表明,该方法能够满足养殖水质数据净化的要求,为养殖水质信号降噪和特征提取提供一条新手段。(3)基于改进蚁群算法优化小二乘支持向量回归机(ACO-LSSVR)的水产养殖溶解氧非线性预测方法研究。针对传统预测方法不适于小样本、高维数、参数优化受人为主观因素影响大等问题,提出了基于ACO-LSSVR的水产养殖溶解氧非线性预测方法。该方法通过基于“探测”思想的局部精细搜索和信息素动态更新思想,改进了蚁群优化算法,实现了LSSVR模型 参数自动获取,构建了ACO融合LSSVR的溶解氧非线性预测模型。65锰冷轧钢板
与BPNN相比,该方法的RMSE.运行时间t分别降低了67.9%和2.3464s。结果表明,该方法不仅克服了传统方法的缺陷,而且能够基本满足水产养殖溶解氧预测的需要。(4)基于改进粒子群算法优化小二乘支持向量回归机(IPSO-LSSVR)的水产养殖溶解氧非线性预测方法研究。针对传统预测方法收敛速度慢、预测精度低的问题,提出了IPSO-LSSVR的水产养殖溶解氧非线性预测模型。该方法通过惯性权重自适应动态更新策略,改进了粒子群算法(IPSO),实现了LSSVR模型组合参数优化过程中的精细搜索,构建了IPSO融合LSSVR的溶解氧非线性预测模型。65锰冷轧钢板
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研究了1株白囊耙齿菌Irpex lacteus ZK1(CGMCC No.11920)对玉米秸秆和羽毛粉混合物的降解及产物生成特征。结果表明,菌株ZK1在基质中生长能力的大小顺序为玉米秸秆和羽毛粉混合物>玉米秸秆>羽毛粉;45号钢板
在混合物中生长时可产漆酶、锰过氧化物酶、木质素过氧化酶和植酸酶, 酶的活性分别为93.33U/g,13.76U/g,27.11U/g,1314.98U/g。木质素和纤维素的降解率分别达到53.44%,及41.02%。菌株ZK1能利用混合物产生菌体多糖,使得发酵物中多糖的平均含量高达37.11mg/g;而且还可以将秸秆和羽毛粉中的氮转化成消化率高的菌体蛋白,从而使得发酵产物中真蛋白和粗蛋白的平均含量分别达到了26.33%及47.17%。菌株ZK1产生的植酸酶能从混合物中释放出溶解性正磷酸盐,使得发酵物中可溶性磷酸盐的平均含量高达131.42μg/g。以上表明,菌株ZK1在利用玉米秸秆生产高质饲料方面具有重要的应用价值。 45号钢板
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随着世界范围内的人口增长和社会发展,对建设用地的需求不断增大。传统的化学灌浆材料和化学固化剂,大多含有有毒化学物质,常常对环境造成不良影响。研究一种新型环保的土壤加固方法就变得十分迫切。微生物诱导碳酸钙沉淀(MICP)是一种在自然界中广泛存在的生物矿化过程,机理简单,快速,环境耐受性好。将这一技术用于土壤加固,将会带来巨大的环境效益和经济效益。本文主要开展了巴氏芽孢杆菌(Sporosarcina pasteurii)催化尿素水解进行MICP固化土壤效果和影响因素研究,为这一技术的实际应用提供基础数据和科学依据。主要研究内容和成果为:45号钢板
(1)巴氏芽孢杆菌的培养和脲酶活性研究。在1%(V/V)接种量,200rpm连续培养时,巴氏芽孢杆菌的适宜培养条件为30℃,pH8~9,时间为38~40h,适宜保存条件为4℃,至少可以保存30d。(2)尿素水解MICP过程及影响因素研究。增大菌液(或脲酶)浓度,可以加快尿素水解过程。尿素浓度小于1.6M时,增加其浓度,可以提高细菌脲酶活性,而高浓度CaCl2对脲酶有明显的抑制作用。提高CaCl2和尿素浓度(小于1.5M)可以提高CaCO3生成量。pH为6~9时,对脲酶活性影响很小;高温(超过30°C)对脲酶活性有明显促进作用。(3)使用由土工布制作的全接触柔性模具和完全混合反应器进行实验研究,大大提高了样品的固化效果和均匀性。(4)细菌和人工提取脲酶MICP固化土壤的研究。增大细菌(或脲酶)浓度、粘结液浓度、反应时间都可以提高固化样品抗压强度和CaCO3生成量。砂土粒径对固化效果有很大影响,标准砂D50=0.46mm固化效果优于密西西比砂D50=0.33mm。MICP固化样品具有较好的水稳定性和热稳定性。在初始脲酶活性相近时,人工提取脲酶MICP固化效果不如细菌,脲酶MICP固化土壤的效率也比较低,并且其成本较高。因此,巴氏芽孢杆菌比脲酶更适宜实际工程应用。45号钢板
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