2024年, 第38卷, 第4期　刊出日期：2024-08-31

  

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机电与信息工程
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  基于改进TD3算法的机器人路径规划

  方立平, 陈远明, 杨哲, 谭德坤

  齐鲁工业大学学报. 2024, 38(4): 1-9. https://doi.org/10.16442/j.cnki.qlgydxxb.2024.04.001

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  针对机器人路径规划中深度强化学习方法训练时间长、收敛速度慢的问题,提出一种改进双延迟深度确定性策略梯度算法(twin delayed deep deterministic policy gradient,TD3)。该算法引入人工势场中的引力场和斥力场优化TD3的奖励函数,引导机器人合理的避开障碍物前往目标点,从而提高算法的收敛速度和准确率；同时运用运动约束规则对机器人的运动方向进行约束,使得运动轨迹更加平滑流畅。仿真实验结果表明,在多障碍物环境中,所提算法能有效地使机器人避开障碍物并规划出合理的路径。与其他方法相比,改进后的算法规划成功率更高,规划路径更短。
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  基于记忆引导双流时空编码网络的视频异常检测

  李博男, 张宏, 曹瑞

  齐鲁工业大学学报. 2024, 38(4): 10-17. https://doi.org/10.16442/j.cnki.qlgydxxb.2024.04.002

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  由于监控视频异常事件的不可知性和异常环境的复杂性，视频异常检测备受关注。当前，视频异常检测往往利用无监督的方法获取视频信息，但在特征提取过程中缺乏时空信息的获取，导致时空特征不一致的问题。为此，提出一种基于记忆引导的双流时空编码器网络(MSTAE)模型，设计了一种双流时空特征提取网络，分别以连续的视频帧序列和光流图为输入，空间流获取视频的运动特征，时间流获取视频的时序特征，同时，引入注意力机制改进编码器，降低因数据冗余导致的风险误差。在3个公开标准数据集(Ped2、Avenue和ShanghaiTech数据集)上进行了广泛的实验，结果表明，模型的AUC精度优于目前大多数的方法。
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  基于ETL技术的多源异构数据融合方法研究

  杨国立, 姜树明

  齐鲁工业大学学报. 2024, 38(4): 18-24. https://doi.org/10.16442/j.cnki.qlgydxxb.2024.04.003

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  在多源大数据融合阶段处理历年异构的数据时，涉及到多指标和多维度的问题，需要清洗、转换、映射和对齐等操作。相关数据处理工具和方法逐步涌现，但仍难以解决大量数据的交叉融合问题。为此，研究了基于ETL技术的多源异构数据融合方法，分析了常用的ETL工具和数据融合技术，包括数据抽取、转换、加载工具以及数据处理算法。分析了面向灵活需求、业务交叉较多和实时数据流场景时，遇到的数据源异构、数据结构差异、数据更新频率困难等问题，并从模块化设计、逻辑和参数分离、标准化构件库、轻量级JSON格式的配置文件等方面研究了ETL工具模块化扩展和构件重复使用的方法，以便更好地处理大规模异构数据。解决了多源大数据融合阶段的交叉融合问题，对提高数据处理效率、确保数据质量以及支持更深入的数据分析和决策具有重要意义。
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  一种应用于自助服务终端的AI智能摄像头模组设计研究

  安静, 姚海棠

  齐鲁工业大学学报. 2024, 38(4): 25-29. https://doi.org/10.16442/j.cnki.qlgydxxb.2024.04.004

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  自助服务终端在现代服务业中扮演着关键的角色，它通过综合运用人脸识别、指纹识别等生物识别技术以及各种输入输出设备，可以高效精准的确认客户身份，为客户提供更加高效便捷的自助服务体验。但目前自助服务终端普遍存在人脸识别准确率低，其中一个主要的原因就是设备人脸的拍摄角度无法适应不同身高的客户群体，导致业务办理过程中经常出现人脸识别失败，业务办理无法正常完成。针对这一问题，提出了一种创新的解决方案，将AI技术与摄像头角度智能调节相结合，显著提升自助服务终端对不同身高用户的适应性，并从根本上改善用户的服务体验。该研究为自助终端行业的技术进步和创新发展提供可参考的实践经验。
化工与材料科学
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  硅和镁质量分数对Al-Si-Mg合金机械力学性能参数影响的计算分析

  郭柔, 刘文豪, 薛预超, 马瑞杰, 胡心平

  齐鲁工业大学学报. 2024, 38(4): 30-35. https://doi.org/10.16442/j.cnki.qlgydxxb.2024.04.005

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  基于第一性原理，利用CASTEP模块，通过虚拟晶体近似的方法建模，采用GGA+PBE泛函关联函数，研究了Al-Si7-MgX(X=0.1~0.5)、Al-SiX-Mg0.3(X=6~9)合金中的Si、Mg质量分数的变化对机械力学性能参数的影响。研究表明，随着研究组元质量分数的增加，晶格常数有所减小，最大值与最小值相差约0.265%；弹性常数C11、C12、C44满足结构稳定性条件；体积模量B、剪切模量G、杨氏模量E、泊松比u随着A356中Si、Mg质量分数变化而变化；Mg质量分数的变化对剪切模量G、杨氏模量E的影响比Si质量分数的变化更敏感。计算结果与现有实验数据对比表明，计算结果接近实验数据，第一性原理计算Al-Si-Mg合金材料参数可行。
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  A356铝合金水射流快速成型技术研究

  修大鹏, 陈永峰, 李鹏, 钱启伟, 赵晓宇

  齐鲁工业大学学报. 2024, 38(4): 36-41. https://doi.org/10.16442/j.cnki.qlgydxxb.2024.04.006

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  介绍了一种金属合金快速成型技术。该技术基于动态定向凝固原理，在不添加精炼剂、变质剂和脱气剂条件下，通过高压水射流动态快速冷却，实现合金组织的晶粒细化和气孔减排，改善合金力学性能。采用该技术制备的A356铝合金冷凝时间可缩短至15 s，金相显微组织均匀，α-Al和共晶Si相明显细化，二次枝晶臂间距明显减小，气孔缺陷有效改善，孔隙率可降至1.1%，合金抗拉强度高达285 MPa。
食品与生物工程
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  利用组蛋白H3K9模拟乙酰化提高酿酒酵母对乙酸的耐受性能

  徐慧灵, 张雪瑞, 徐丽丽, 何德云

  齐鲁工业大学学报. 2024, 38(4): 42-48. https://doi.org/10.16442/j.cnki.qlgydxxb.2024.04.007

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  随着能源问题日益严峻，将自然界中丰富的可再生资源木质纤维素转化为二代燃料乙醇的设计思路为解决当前的能源危机、粮食危机和环境危机提供了一条出路。然而，微生物在发酵生产二代乙醇的过程中也面临多项技术难题。其中，木质纤维素降解产生的多种小分子化学物质不仅会抑制微生物生长繁殖，同时也会降低微生物的发酵效率。乙酸是多种木质纤维素原料降解物中常见的一种主要抑制剂。为提高微生物的木质纤维素乙醇发酵效率，选取工业生产领域最有潜力的乙醇发酵菌株酿酒酵母为模式生物，通过将组蛋白H3第九位的赖氨酸(K)突变成谷氨酰胺(Q)来模拟组蛋白H3K9的乙酰化状态，以此探究组蛋白H3K9Q点突变体对木质纤维素水解抑制物乙酸的耐受性。点滴平板结果显示，H3K9Q点突变可显著提高酿酒酵母在乙酸条件下的生长性能。生长曲线实验进一步表明，H3K9Q点突变可使菌株在3.5 g/L乙酸胁迫条件下快速进入指数期，由点突变前的36 h缩短为24 h。并且，在添加乙酸的液体培养基中生长48 h后，H3K9Q点突变体的OD600约为对照菌株的1.9倍，说明H3K9Q点突变显著提高了酿酒酵母的乙酸耐受性。本研究为纤维素乙醇工业生产中的菌种优化提供了有益借鉴参考。
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  高尿酸血症小鼠模型的构建及其免疫稳态的变化

  杨琪, 魏云波, 岳秋林, 孙磊, 苏群, 李宝君, 苏乐

  齐鲁工业大学学报. 2024, 38(4): 49-54. https://doi.org/10.16442/j.cnki.qlgydxxb.2024.04.008

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  高尿酸血症发病率逐年增高，高尿酸对机体健康的影响已成为生物医药领域的热点和前沿问题。现有研究证实，高尿酸水平对患者关节和肾脏造成慢性损伤，但对免疫稳态影响的研究较少。通过不同化学诱导剂成功构建了3种高尿酸血症小鼠模型，并对其尿酸变化、肾脏病理改变以及外周血中主要负责体液免疫的B细胞、负责细胞免疫的T细胞以及先天性免疫细胞NK细胞等免疫细胞比例进行了详细研究。结果显示，相比正常对照组，3种高尿酸血症小鼠模型的B细胞比例均出现显著下降，且600 mg/kg高剂量黄嘌呤暴露组的CD4+ T细胞、CD8+ T细胞以及B细胞下降尤为显著。本研究从免疫稳态角度揭示了高尿酸血症对机体的重要影响，为高尿酸血症模型的构建提供了参考，为高尿酸血症诱发痛风等疾病的发病机制提供了新的思路。
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  PC饮用水桶中粪链球菌快速定性检测实时荧光PCR方法的建立

  赵彤彤, 李娜, 王一村, 郗丹, 张宇鑫, 高静静, 周莉莉, 王智, 温展

  齐鲁工业大学学报. 2024, 38(4): 55-59. https://doi.org/10.16442/j.cnki.qlgydxxb.2024.04.009

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  开发了一种针对PC饮用水桶中粪链球菌快速定性检测的实时荧光PCR方法，该方法基于粪链球菌23S rDNA基因序列，使用特异性引物和探针进行扩增和检测。对其特异性和重复性进行评估，并分别应用该方法和国标方法对PC饮用水桶样品进行了检测。结果表明，该方法能够对PC饮用水桶中粪链球菌进行快速定性检测，可有效缩短检测时间并减少实验操作，具有较高的特异性和重复性。
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  茉莉红茶酸奶的发酵工艺研究

  刘露, 蒲根, 吴翠芳, 董书甲, 方颂平, 吴文睿, 孔晴, 尚芝颖

  齐鲁工业大学学报. 2024, 38(4): 60-71. https://doi.org/10.16442/j.cnki.qlgydxxb.2024.04.010

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  以茉莉红茶茶叶、全脂奶粉及白砂糖为主要原料,采用市售乳酸菌发酵剂,以感官评分为指标优化茉莉红茶酸奶的发酵工艺,在单因素、Plackett-Burman试验设计和最陡爬坡试验的基础上,开展响应面优化试验开发茉莉红茶酸奶的最佳发酵工艺条件,并对茉莉红茶酸奶的酸度、糖度等理化指标和乳酸菌等微生物指标以及挥发性风味物质进行检测。结果表明,茉莉红茶酸奶的最佳发酵工艺条件为茉莉红茶茶叶添加量4.1%、奶粉添加量14.3%、发酵剂接种量0.4%、白砂糖添加量6.2%、发酵时间9 h、发酵温度42 ℃。在此优化条件下,酸奶感官评分为90分；茉莉红茶酸奶的酸度为83 °T,糖度为10.2%,乳酸菌数为2.2×10⁹ CFU/mL；采用气相色谱串联质谱仪检测出茉莉红茶酸奶中共含有挥发性风味物质28种,其中含有苯甲醇、芳樟醇、乙酸苄酯三种茉莉红茶特征香气物质。
数理与统计科学
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  无界区域上耦合sine-Gordon方程组的分裂局部人工边界条件

  谢冰, 台怡农, 李宏伟

  齐鲁工业大学学报. 2024, 38(4): 72-80. https://doi.org/10.16442/j.cnki.qlgydxxb.2024.04.011

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  研究了在等离子体物理学中有广泛应用的无界区域上耦合sine-Gordon方程组的数值解法，由于物理区域的无界性和方程组的非线性，使得常用的数值方法不能直接用于求解此问题。利用人工边界方法和算子分裂方法设计了合理的分裂局部人工边界条件，解决了物理区域的无界性和方程组的非线性给数值计算带来的困难。无界区域上的Cauchy问题简化为有界区域上的初边值问题，从而可以利用有限差分方法进行数值求解。最后，通过数值算例验证了所设计边界条件的精确性和有效性，并模拟了多孤立波的传播。