2016年, 第52卷, 第2期　
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  • 国产环氧沥青结合料性能的比较研究
    孙一帆，张育歌，许 可，谢鸿峰*，王治流，程镕时
    南京大学学报(自然科学版). 2016, 52(2): 213.
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    环氧沥青具有强度高、韧性好、耐水性好、耐温性能优异、耐疲劳性能好等特点，广泛应用大跨径钢桥面的铺装。对两种国产高性能环氧沥青结合料的粘度、玻璃化转变温度（Tg）、阻尼行为、力学性能和微观形貌的影响进行了比较研究。此外，还研究了沥青对两种环氧沥青结合料所用环氧树脂性能的影响。研究表明，温拌型环氧沥青结合料（WEAB）的粘度随着温度的增加而快速增加，而热拌型环氧沥青结合料（HEAB）的粘度则随温度的增加而逐渐减小。180 ℃时HEAB的可施工时间长达150 min，并且可施工温度更加宽泛。沥青的加入使得温拌型环氧沥青结合料所用环氧树脂（WEP）的玻璃化转变温度（Tg）降低，但使热拌型环氧沥青结合料所用环氧树脂（HEP）的Tg升高。沥青的加入提高了环氧树脂的阻尼性能，热拌型环氧沥青结合料具有更加优异的阻尼性能。力学性能研究表明，沥青的加入显著提高了WEP的拉伸强度，但断裂伸长率却随之降低。相反，HEP的拉伸强度却因沥青的加入而降低，断裂伸长率明显增大。微观形貌研究表明，环氧沥青结合料以相分离结构存在，其中沥青为分散相，环氧树脂为连续相。
  • 非水溶剂分离氯化氢和二氧化硫的研究
    李旭升，黄 宽，胡兴邦*，吴有庭*
    南京大学学报(自然科学版). 2016, 52(2): 221.
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    采用5种不同的溶剂(1-己基-3-甲基咪唑氯盐离子液体、PEG-200、三缩四乙二醇、乙二醇、丙三醇)，分别对HCl、SO2进行了单独吸收与混合吸收，发现丙三醇对HCl和SO2分离效果最好。采用丙三醇作为溶剂对HCl-SO2混合气体(n(HCl):n(SO2)=1:1)进行吸收解吸研究，吸收温度为80 ℃时，解吸气体HCl含量高达96.4%。丙三醇在4次循环使用过程中，吸收量、解吸率和分离效果均不变，为探索工业非水条件下分离HCl和SO2提供了实验基础。
  • 热致相法制备聚丙烯-聚乳酸共混中空纤维膜及其性能测试
    徐志红1,2，黄 鑫3，王伟平3，郭 强2，李 磊3*，张志炳3
    南京大学学报(自然科学版). 2016, 52(2): 229.
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    采用热致相分离法制备了等规聚丙烯（iPP）-聚乳酸（PLA）共混中空纤维膜，并在碱性条件下水解膜表面的聚乳酸而产生亲水性基团, 从而提高共混膜的表面亲水性。 讨论了热致相法制膜中稀释剂配比对于共混膜的力学性能以及气体渗透性能的影响，表征了水解前后膜的接触角变化。电镜结果表明，聚乳酸颗粒呈1020 μm多孔状球状粒子均匀分散于共混膜的内部和表面，两种高分子组分表现为部分相容。此外力学性能结果发现共混膜的断裂伸长率高于iPP膜，而气体渗透性能结果证明稀释剂配比为5:5时通量最佳。最后接触角测试表明，共混膜水解后亲水性获得大幅度提高。
  • 石墨烯和氧化石墨烯的生物体毒性研究进展
    李 婷1，张超智1,2*，沈 丹1，袁 阳1
    南京大学学报(自然科学版). 2016, 52(2): 235.
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    由于石墨烯功能材料具有优异的电子、光学等特性，已经被广泛应用在光伏电池、航空航天、生物传感、疾病诊断、细菌抑制、抗病毒材料等领域。随着其广泛的研究和应用，石墨烯和氧化石墨烯衍生物开始在空气、水和土壤中出现。这类物质粒径很小，容易进入生物体，与组织、细胞、细胞器和蛋白质等生物大分子相互作用，导致组织或细胞的功能紊乱。然而目前关于石墨烯及其衍生物的生物体毒性研究还不多。主要综述了近几年石墨烯和氧化石墨烯衍生物对生物体的影响，分析石墨烯相关材料对生物体作用的毒性机理，阐述其生物危害性，为石墨烯类产业发展所需要防范的环境风险提供基础信息，最后提出了对石墨烯及其衍生物进行定量研究生物毒性的重要性，以及含石墨烯类垃圾的处理方法。
  • 基于特征融合与多元关系一致性的社会标签精化模型
    李云毅1,2，苗夺谦1,2，卫志华1,2*
    南京大学学报(自然科学版). 2016, 52(2): 244-252.
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    目前，许多社交网站和图片分享网站允许用户自由地选择标签，来对他们上传的图片进行标注。这极大地方便了图片检索、图片排序、标签推荐等多媒体应用。然而，用户提供给网络图片的标签常常具有不相关、不精确、不完整的特点，因而需要对其进行精化。提出一种基于多元特征融合和多元关系一致性的社会标签精化模型。该最优化模型综合考虑了图像视觉特征、用户标签、图像用户信息以及它们之间的关系，并以这三者的一致性关系作为规划目标。此外，在图像视觉特征处理方面，将多元特征融合在最优化模型中，通过迭代算法自动地给出各个特征的权重。与传统的将多个底层视觉特征连接成一个长的特征向量或者仅使用一种特征的做法相比，该方法不但有效避免了维度灾难，还能最大程度地利用不同的视觉信息用于图像区分。实验表明，该方法与目前提出的一些最优秀算法具有可比性。
  • 基于RNA­seq数据的差异基因和异构体检测
     王黎黎1，刘学军2*，张　礼3
    南京大学学报(自然科学版). 2016, 52(2): 253.
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    基因和异构体表达水平的差异检测是获取基因和异构体功能的重要途径，目前差异检测已经是转录组研究中一个重要的研究方向．RNA-seq技术近年来被广泛用于差异基因的检测．为模拟读段的非均匀分布，通常采用负二项分布对读段计数进行建模．现存的负二项分布模型大都是直接对基因读段计数进行建模，不能进行差异异构体检测．提出基于PGseq模型计算出的基因和异构体表达水平的负二项分布模型，采用exact test方法进行差异分析，解决了异构体的差异检测的问题．经实验验证，该方法在基因和异构体两方面的差异检测中都具有较高的准确度和灵敏度．
  • 基于Top­k(σ)的无线传感器网络异常数据检测算法
     胡　石1，2，李光辉1，2，3*，冯海林1，2
    南京大学学报(自然科学版). 2016, 52(2): 261.
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    异常数据检测在基于无线传感器网络的环境监测系统中起着十分重要的作用，不仅有助于对传感器网络健康状况的监测，而且能够及时发现外部环境发生的突发事件(如森林火灾、环境污染等)．通过对top­k算法的改进，提出了一种基于top­k(σ)的无线传感器网络异常数据检测算法．不同于top­k算法，该算法根据传感器节点采集到的数据分布规律，构造合适的数据网格，将多维数据归一化处理后置入相应的网络单元．然后通过增设距离阈值σ来重构PC列表(populated­cells list)．除了对每个单元格及其邻域内的数据点个数分别进行排序，还计算不同数据子集之间的欧氏距离，并与阈值σ的比较，确认数据子集与正常值集合的偏离程度，从而提高检测结果的准确性．通过MATLAB仿真实验发现，距离阈值σ的选取对算法效果具有较大的影响，当σ∈[2.5，3]时，top­k(σ)算法在维持较高检测率的同时，最大程度地降低误报率．当取σ＝3时，对于给定的5个数据集，top­k(σ)算法的检测率平均达到了93.70%，比top­k算法平均提高了4.94%，误报率则比top­k算法平均降低了4.48%.
  • 面向多标记学习的局部粗糙集
    梁新彦1，2，钱宇华1，2*，郭　倩2，成红红1，2
    南京大学学报(自然科学版). 2016, 52(2): 270.
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    多标记学习研究的是一个对象同时具有多个标记的一类复杂问题．文本标注、视频内容标注、图像识别和蛋白质功能的发现等都属于这类任务．与单标记学习问题一样，多标记学习也遭遇到了数据维数大的挑战．针对多标记数据，目前已经设计出一些约简算法，但与单标记约简算法相比，方法数量有限且局限性大．随着大数据时代的到来，收集大量样本越来越容易，但标注收集到的全部样本不切实际．这给想要通过利用粗糙集模型来解决多标记学习问题的研究人员带来了三个挑战：数据维数更高、现有粗糙集的局限性和部分标记决策表的出现．为了解决这三个挑战，提出了面向多标记学习的局部粗糙集模型，并获得了一些有意思的性质．最后，通过利用局部粗糙集模型，设计了一个多标记的启发式约简算法，并在三个公开的多标记数据集上验证了算法的有效性．
  • 多粒度决策系统的局部最优粒度选择
    顾沈明1，2*，万雅虹1，2，吴伟志1，2，徐优红1，2
    南京大学学报(自然科学版). 2016, 52(2): 280.
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    粒计算是知识表示与数据挖掘的一种重要方法．它模拟人类思考模式，以粒为基本计算单位，以处理大规模复杂数据和信息等建立有效的计算模型为目标．在粒计算看来，一个粒是由多个比较小的颗粒组成更大的一个单元．在许多场合下，由于不同标记尺度对数据有不同的分割，会得到不同层次的信息粒度．在面对具体问题时，自然而然地考虑选择一个合适的粒度层次来解决问题．针对具有多层粒度决策系统的粒度选择与规则获取问题，首先介绍了多粒度决策系统的概念，并在多粒度决策系统中定义了局部最优粒度，然后介绍了多粒度决策系统中基于局部最优粒度的属性约简．最后，给出了基于局部最优粒度的规则获取方法，并结合具体实例给出了规则获取的一个算法．
  • 基于条件随机场的藏文人名识别技术研究
    珠　杰1，2*，李天瑞1，刘胜久1
    南京大学学报(自然科学版). 2016, 52(2): 289.
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    文本挖掘中命名实体识别是一项重要的研究内容，利用统计学原理进行命名实体识别具有较高的识别率．利用条件随机场(conditional random fields，CRF)方法，研究藏文人名识别技术，重点探讨藏文人名的内部结构特征、上下文特征、特征选择和数据预处理等内容，并通过实验分析了不同特征的有效性．首先给出了基于字(音节)和字位信息的人名识别方法；其次研究了触发词、虚词、人名词典和指人名词后缀为特征的不同特征组合与优化，并细化了不同虚词对人名识别的作用；最后，通过不同组合的实验测试，结果表明：1)触发词和作格助词特征在藏文人名识别上能够起到积极的作用；2)不同特征窗口大小对人名识别有一定影响；3)利用CRF识别藏文人名F1值能够达到80%左右，但由于藏文两字人名的高歧义性，目前还达不到与其他语言相近的识别效果．
  • 基于等价关系的粗糙拟阵的性质
    马对霞*，祝　峰，林姿琼
    南京大学学报(自然科学版). 2016, 52(2): 300.
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    粗糙拟阵是同时推广了粗糙集和拟阵的数学工具，它既可以被理解为是借助拟阵研究粗糙集，也可以被当作是通过粗糙集来研究拟阵．粗糙拟阵能够利用粗糙集和拟阵各自的优势处理和分析数据．通过等价关系上可定义集的性质，研究了基于等价关系的上粗糙拟阵和下粗糙拟阵．事实上，基于等价关系的上粗糙拟阵同时也是基于这个等价关系的下粗糙拟阵．因此给出了基于等价关系的粗糙拟阵的概念．类比拟阵中基的概念，定义了基于等价关系的粗糙拟阵的基，并且研究了这些基的性质．根据基的性质得到一个论域上所有的粗糙拟阵．特别地，讨论了论域的任何一个子集与该论域上的粗糙拟阵之间的某种对应关系．
  • 粗糙模糊决策树归纳算法
    翟俊海1*，侯少星2，王熙照1
    南京大学学报(自然科学版). 2016, 52(2): 306.
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    模糊ID3算法处理的对象是具有模糊条件属性和模糊决策属性的模糊决策表，它利用平均模糊分类熵作为启发式选择扩展属性，利用模糊置信度作为叶子结点的终止条件．当用模糊ID3算法处理连续值和离散值决策表时，需要对连续值或离散值条件属性进行模糊化．模糊化的关键是模糊测度的确定，但确定合适的模糊测度非常困难，而且模糊化会损失有用的信息．针对这些问题，基于粗糙模糊集技术，提出了一种模糊决策树归纳算法，称为粗糙模糊决策树(RFDT：Rough Fuzzy Decision Tree)．RFDT可直接处理离散值模糊决策表，归纳模糊决策树，不需要模糊化的过程．和模糊ID3算法类似，RFDT也分为三步：(1)利用粗糙模糊依赖度作为启发式选择扩展属性；(2)用选择的扩展属性划分样例集合；(3)如果划分的样例集合满足终止条件，则算法终止；否则递归地重复步骤(1)和(2)．提出的算法用Kosko模糊熵作为叶子结点的终止条件，并通过一个例子说明了模糊决策树的归纳过程．
  • 基于坐标下降邻域选择的高斯图模型结构并行估计
    李晓宇1，周　铭2，袁晓彤1*，罗　琦1，刘青山1*
    南京大学学报(自然科学版). 2016, 52(2): 313.
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    在许多机器学习问题中，往往需要研究高维数据中各个特征之间的统计相关性．稀疏高斯图模型作为解决这一问题的有效方法之一，广泛应用于数据挖掘、生物信息、金融分析等应用问题中．由于模型参数量是数据维度的平方量级，基于高维数据的稀疏高斯图模型的参数估计一直是统计机器学习研究中的挑战性问题之一．提出了一种新颖的基于坐标下降优化的稀疏高斯图模型并行估计算法，其核心思想是根据高斯图模型结构估计等价于每个变量的稀疏近邻选择这一基本结论，采用坐标下降来求解每个近邻选择子问题．通过将样本矩阵进行分布式存储，在MPI(Message­Passing Interface)框架下实现了这些子问题的并行求解．实验结果表明，该算法具有良好的并行运算性能，在保证结构估计精度的同时，能够大幅度提升运算速度．
  • 软件即服务模式下租户多副本数据存储完整性问题研究
    李　琳1，钱　进2，张永新1*，丁艳辉3，孔兰菊2
    南京大学学报(自然科学版). 2016, 52(2): 324.
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    针对云中软件即服务(Software as a Service，SaaS)多租户共享存储模式下恶意服务提供商伪造、删除或篡改租户定制存储的数据副本数据问题，结合多租户数据共享存储特点以及租户间隐私与隔离需求，提出了面向租户的多副本完整性保护机制(Tenant­oriented duplication integrity checking scheme，TDIC)．TDIC通过对租户副本元组进行周期性随机抽样的方式，来降低验证对象的生成代价．为适应租户数据的动态更新，建立面向租户多副本辅助验证结构(Tenant duplication authentication structure，TDAS)，TDAS可以将每个数据节点上不同租户的副本验证信息隔离，保证租户副本验证过程的隔离性．结合租户元组的同态标签与TDAS，TDIC可以在不泄露租户数据内容的前提下，委托可信第三方对租户副本进行抽样检查．分析表明，如果租户逻辑视图中包含一万个数据元组时，在元组破坏率为1%的情况下发现数据被破坏的随机抽样数目最大约为元组总数的5%，相对全部验证的方法有效降低了系统资源消耗．
  • 基于退火过渡采样的无向主题模型学习方法
    蒋晓娟，张文生*，杨　阳
    南京大学学报(自然科学版). 2016, 52(2): 335.
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    Replicated Softmax model，是用于文本数据挖掘的无向概率主题模型，为描述语料库的主题分布提供了一个功能强大的框架．然而，作为一个无向的概率图模型，由于归一化常数的存在，该模型的参数学习是十分困难的．针对这一问题，利用退火过渡马尔科夫蒙特卡洛采样方法，借助近似极大似然学习的思想，实现了模型的参数学习．该算法采用基于退火过渡的马尔科夫蒙特卡洛采样方法，高效地探索存在多个孤立的模态的概率分布，提高对概率分布的逼近程度，从而提高了参数学习的效率和精度．实验结果证明了算法在训练时间、泛化能力和文档检索等三个方面的优势．
  • 基于Spark的LIBSVM参数优选并行化算法
    李　坤1，2，3，刘　鹏2，3*，吕雅洁1，2，张国鹏2，3，黄宜华4
    南京大学学报(自然科学版). 2016, 52(2): 343.
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    利用Spark集群设计LIBSVM参数优选的并行化实现．LIBSVM是一款广泛使用的SVM软件包，广泛应用于模型搭建、样本训练和结果预测等方面．在用LIBSVM训练数据集时，参数的选择对训练结果影响显著，其中以参数C和g最为重要．LIBSVM软件包中采用网格搜索算法对C、g参数组合进行寻优，尽管该算法在单机上实现了并行化，但当数据量达到一定程度时，仍需要花费大量的时间．基于Spark并行计算架构，进行了LIBSVM的C、g参数网格优选并行算法的设计与实现．实验结果表明，提出的并行粗粒度网格搜索C、g参数优选算法比传统算法速度提升了近7倍，而且这一提升将随着集群规模的扩大而进一步加大．另一方面，在粗粒度网格搜索的基础上，进而提出的细粒度并行网格搜索算法又进一步提升了C、g参数组合的优选结果．
  • 基于条件随机场模型和文本纠错的微博新词词性识别研究
    韩彦昭1，乔亚男1*，范亚平1，李孟超2，万迪昉3
    南京大学学报(自然科学版). 2016, 52(2): 353.
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    针对微博数据特点，采用降噪算法和条件随机场模型对微博数据进行词性标注，并对其中比重较大的谐音词使用贝叶斯方法进行词性二次纠正．首先利用新浪平台API和爬虫获取原始微博数据，再根据噪音特点人工制定规则进行降噪．由于条件随机场在中文词性标注中特征提取的优势，使用条件随机场模型对降噪后的微博语料词性标注．在此基础上，利用微博语料中谐音词比重较大的特点，将微博词语转化为拼音，根据贝叶斯方法计算得到谐音词的原生词候选，再根据词语的上下文建立谐音词和原生词映射，并利用原生词的词性已知的性质，对谐音词进行词性纠错．实验结果表明，该方法可以较好地标注微博未登录词，词性标注准确率达到95.23%.
  • 太湖饮用水源地多环芳烃分布特征和溯源分析
    姜丽丽1，朱洁羽1，王远坤1*，王　栋1，王腊春2，黄　卫3，陈　军4，曾德彪1，5，刘登峰1
    南京大学学报(自然科学版). 2016, 52(2): 361.
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    持久性有机污染物引起的水质安全性问题日益受到广泛关注．为探究太湖饮用水源地多环芳烃的污染情况，对太湖饮用水源地表层沉积物进行了采样，对多环芳烃进行了定量检测，分析了研究区沉积物中多环芳烃浓度分布，同时采用2种方法(特征化合物法和主成分分析法)进行溯源分析．结果表明：太湖饮用水源地表层沉积物检测出11种PAHS，总量介于nd～280 ng·g－1之间，平均值为114 ng·g－1.和国内外其他湖泊、河口及海湾地区相比，太湖饮用水源地PAHs污染处于低水平．太湖饮用水源地表层沉积物PAHs组成以4环及5～6环PAHs为主(分别为43.86%和50.88%)，2～3环PAHs相对较低(5.26%)．太湖饮用水源地表层沉积物PAHs主要来源为化石燃料(包括汽油、柴油、煤、木柴等)的燃烧，但也与石油污染有关．本文成果可为太湖流域水污染防治和水资源管理提供科学参考．
  • 太湖流域持久性有机污染物特征分析和生态与健康风险评价
    朱洁羽1，王　栋1*，王远坤1，王腊春2，陈　军3，黄　卫4，曾德彪1，5，姜丽丽1，刘登峰1
    南京大学学报(自然科学版). 2016, 52(2): 370.
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    太湖流域经济社会发展迅速，近年持久性有机污染物逐渐成为研究热点．对太湖流域三类典型持久性有机污染物(多环芳烃PAHs、有机氯农药OCPs和多氯联苯PCBs)进行特征分析、生态风险评价和健康风险评价．根据太湖流域集中式饮用水源地现场采样分析数据和其他地区历史数据，对三类典型持久性有机污染物开展了特征分析和溯源分析；依据USEPA沉积物环境质量标准进行了PAHs、OCPs和PCBs的生态风险评价；应用USEPA暴露计算方法加以健康风险评价．结果表明：太湖流域沉积物中PAHs主要来源为燃烧；OCPs主要来源为土壤；PCBs主要来源为工厂排污；PAHs、OCPs和PCBs的生态风险和健康风险均较低；集中式饮用水源地水质较好，生态风险和健康风险较低．
  • 散射条件下小尺度扬声器阵列声聚焦算法鲁棒性研究
    涂　臻*，卢　晶
    南京大学学报(自然科学版). 2016, 52(2): 382.
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    随着便携通讯设备的快速发展，其音频系统的声聚焦特性逐渐受到了广泛的关注．受到尺寸的限制，便携通讯设备上的声场回放只能采用小尺度扬声器阵列来实现．声对比度控制法通过最大化亮区与暗区的声能量比值将声能量集中在亮区，这种算法在小尺度扬声器阵列声聚焦的实现上有着较好的应用前景．建立了5通道线性扬声器阵列模型，采用鲁棒型声对比度控制法将声能量聚焦于阵列端射方向的亮区．考虑到使用者对阵列不可避免的散射作用，重点分析了听音者散射对阵列声聚焦性能的影响，散射分析建立在一个刚性球散射模型和双刚性球散射模型(亮区和暗区同时存在听音者)的基础上．进一步采用人工头和刚性球建立了实验系统，通过实验验证了算法对于一个听音者和两个听音者散射的鲁棒性．
  • 基于九轴传感器的可穿戴式微功耗实时震颤监测系统
    马小燕1*，殷　杰2
    南京大学学报(自然科学版). 2016, 52(2): 390.
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    手部震颤是帕金森病的一项基本临床症状，对震颤的长时定量监测可为帕金森的临床诊断和治疗提供客观依据．据此，设计了基于九轴传感器的可穿戴式微功耗实时震颤监测系统，实现了对帕金森患者手部震颤特征的长时间低负荷实时检测和无线传输记录．九轴传感器用于获取加速度、角速度和磁场强度多个参量，利用融合算法分析上述参量可得到病人手部姿态数据，数据经微尺寸采集发射节点无线传输至上位机实时显示并保存．样机的临床实验表明，系统的瞬态响应时间小于1 s，稳态误差小于1.5°，在使用200 mAh锂聚合物电池时可连续工作18 h，系统各项指标均达到设计预期，可实现对帕金森患者的长时间实时监测．
  • 多逆变器光伏发电网络群控策略及实现方法
    胡克用1，2*，胥　芳1，艾青林1，徐红伟1，欧阳静1
    南京大学学报(自然科学版). 2016, 52(2): 398.
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    针对自然环境中阴雨天会大大降低光伏面板的发电量，使得光伏阵列的输出功率与逆变器额定功率无法匹配，从而引起光伏发电系统总功率大幅下降的问题，采用分布式光伏阵列及逆变器的群控方法，通过开关矩阵将光伏阵列与逆变器相连，形成分布式光伏阵列及逆变器拓扑网络结构，并详细阐述了该拓扑网络结构的工作原理与工作机制．研究了该网络的群控系统，并提出相应的自适应聚类算法，实现多逆变器光伏发电网络的群控管理．最后对整个网络结构系统进行了仿真分析及试验验证，结果表明，在不利于光伏发电的恶劣天气条件中，该控制策略可对不同逆变器的输入功率进行优化匹配，从而提高整个光伏发电系统的发电效率．
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