华南理工大学学报(自然科学版)

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1. 基于CRISPR/Cas系统的免扩增核酸检测技术研究进展

沈兴, 李妍, 张旭, 等

华南理工大学学报(自然科学版) 2025, 53 (1): 136-146. DOI: 10.12141/j.issn.1000-565X.230705

摘要（664）

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PDF（pc）（2876KB）（755）

成簇规则间隔短回文重复序列（CRISPR）是来源于古细菌的一种免疫系统，可在特定向导RNA的引领下对外来核酸进行识别与切割。由于具有高特异性靶标识别能力以及靶激活的核酸酶活性，近年来该系统被广泛应用于核酸检测领域。为实现高灵敏检测，成簇规则间隔短回文重复序列及相关基因编码的系统（CRISPR/Cas）通常需与预扩增技术相结合，但这同时带来了扩增子气溶胶污染、依赖专有设备、检测时间延长等问题。因此，许多研究人员致力于开发免扩增CRISPR核酸检测技术以解决上述限制。CRISPR/Cas靶向激活的高周转率非特异性切割活性为这种技术的开发提供了可能性，利用各种提高系统反式切割效率或者增强信号的策略，许多免扩增CRISPR核酸检测技术被成功开发出来。该文综述了近年开发的基于CRISPR的免扩增核酸检测技术，依据策略不同将这些技术分为Cas效应器的联用或构筑生化回路、电化学传感、微体积CRISPR/Cas系统、优化信号报告物等4个方面，并从策略的角度分析了这些技术实现免扩增核酸检测的原理，即通过累积多个蛋白复合物传导的信号、增强信号传感能力、提高反应体系浓度、放大报告底物信号等原理实现灵敏度提升。基于已有的技术原理，该文对几种策略的优缺点进行讨论。此外，该文进一步展望免扩增CRISPR核酸检测技术的发展趋势并提出未来可能的研究方向，为开发更快速、灵敏、简便的分子检测技术以促进其更深入的应用提供参考。

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2. 基于代理模型辅助NSGA-Ⅱ算法的地铁接驳公交优化

唐进君, 任茂昕, 李志涛, 等

华南理工大学学报(自然科学版) 2024, 52 (11): 95-105. DOI: 10.12141/j.issn.1000-565X.230595

摘要（583）

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PDF（pc）（2501KB）（574）

城市轨道交通与地面公交之间的便利衔接是满足居民多元化出行需求，促进城市公共交通系统发展的关键。现有研究在建立公交线路优化模型时缺少对一些重要微观指标的考虑，例如高峰期需等待多班公交的比例和车内拥挤度等。同时对线路运营中随机性和异质性要求的考虑也存在不足，导致其在实际应用中表现欠佳。为解决上述问题，该文从公交的服务过程出发，以乘客出行成本与企业成本最小化为目标，建立考虑运行速度、车辆类型、发车频率、线路票价、车辆拥挤程度、线路线型等影响因素的优化模型，使用非支配排序遗传算法（NSGA-Ⅱ）进行模型求解，并针对遗传操作部分进行改进。同时为提高求解精度，设计了一种微观仿真算法对解进行评估。在此基础上，采用Kriging代理模型进行辅助计算以提高算法求解效率。最后，以深圳市地铁公交接驳为例，采集地铁与公交IC卡刷卡数据，对提出的算法进行验证。同时，进一步对线路票价、运行速度、运营车型以及客流大小等因素进行了灵敏度分析，依据分析结果提出了运营线路的改善建议。结果表明，该算法相较于传统NSGA-Ⅱ算法能在相同的求解时间下得到更好的线路优化方案，方案平均节省约35.49%的总成本，且迭代速度提高26.94%。由此可见，该文提出的地铁接驳公交优化方法对提升接驳效率与运营水平均具有实际意义。

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3. 永磁同步电机无电解电容驱动技术综述

王孝洪, 梁彧, 潘志锋, 等

华南理工大学学报(自然科学版) 2024, 52 (12): 93-108. DOI: 10.12141/j.issn.1000-565X.240274

摘要（1011）

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PDF（pc）（3716KB）（484）

永磁同步电机具有体积小、成本低廉、可靠性高等优点，被广泛应用于工业生产、交通运输和家用电器等领域。电解电容作为永磁同步电机驱动系统中连接电网侧和电机侧的中间部分，其寿命容易受到环境温度、湿度等外部因素的影响，进而影响电机产品的稳定性和可靠性，因此，无电解电容的永磁同步电机驱动系统成为了国内外的研究热点，学者们针对实现高功率因数、抑制电流谐波、电机稳定运行等目标提出了各种各样的控制策略。该文分析了无电解电容的永磁同步电机驱动系统电能质量和电机性能的影响因素，综合对比了不同控制策略的优缺点，对优化系统性能的控制策略进行了归纳和总结，并对永磁同步电机无电解电容驱动技术进行了展望，得到以下结论：当前对电能质量的改善主要采用优化电机控制算法的方式，但现有的间接功率控制、直接功率控制、补偿相电流非理想特性、再生能量控制等方法均存在一定的局限性；对电机性能的改善主要针对传统的弱磁控制、过调制等基于恒定母线电压的控制策略来进行，同时兼顾抑制拍频现象和保证电机稳定运行，后续研究中需要进一步考虑功率因数和电流谐波是否满足标准；兼顾电能质量和电机性能的综合调控是当前无电解电容驱动系统面临的最大难题，因此，需针对电网侧和电机侧进行协同控制，以合理分配功能，避免产生冲突。

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4. 调节阀空蚀-冲蚀耦合磨损的仿真及实验研究

刘秀梅, 马雪敏, 李贝贝, 等

华南理工大学学报(自然科学版) 2024, 52 (12): 109-118. DOI: 10.12141/j.issn.1000-565X.240304

摘要（306）

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PDF（pc）（5582KB）（446）

为探究影响煤液化调节阀服役寿命的影响因素，保障煤液化系统运行安全性和稳定性，针对调节阀内气-液-固复杂多相流问题，基于湍流模型、空化模型和离散相模型开展数值仿真，研究了阀内冲蚀磨损和空化空蚀的分布特征，获得了阀芯关键部位的空蚀-冲蚀耦合速率。通过实验再现了调节阀工作时流道内含固多相流的空蚀-冲蚀耦合磨损行为，分析了金属锡制阀芯在连续空蚀-冲蚀复合作用下的损伤形貌，采用粗糙度值定量评价了不同工况下锡制阀芯的损伤程度，探究了阀芯表面的冲击疲劳与复合损伤机制。结果表明：煤液化调节阀内空化发生的主要区域为节流口至阀芯头部的区域，空化发生的范围随着进口压力的增大而增大，空蚀强度也随之增强；不同进口压力下，阀芯表面冲蚀磨损速率的极值均出现在阀芯头部，最大冲蚀磨损速率为1.42 × 10^-4 kg/（m²·s），是其他冲蚀区域的10倍以上，其原因是阀芯头部高速流体的回射流裹挟了粒子撞击阀芯头部，同时空泡的溃灭亦冲击了阀芯表面。研究还发现，长时间工作在冲蚀-空蚀耦合作用下的调节阀阀芯表面呈现沟槽和蚀点等特征形貌。

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5. 硝酸盐基中低温储热相变材料的制备及热物性调控

安周建, 李璐, 毛帅, 刘立功, 杜小泽, 张东

华南理工大学学报(自然科学版) 2025, 53 (3): 116-126. DOI: 10.12141/j.issn.1000-565X.240256

摘要（1647）

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PDF（pc）（2731KB）（344）

利用相变材料储热的方法对工业领域中低温余热进行回收、储存以及再利用，是实现能源梯次利用，提高能源利用效率的重要方法。相变材料的物性是决定储热系统性能的关键因素。因此，开发具有适宜相变温度、高低温循环稳定性较好的相变材料，对于实现高效余热回收具有重要的意义。基于此，该文采用静态熔融法，合成了一种新的相变材料NaNO₃-KNO₃-NaNO₂-LiNO₃，通过差热分析、热重分析、X射线衍射分析、傅里叶变换红外光谱分析等方法，对该材料的熔点、潜热、比热容和循环稳定性等热物理性能进行了一系列表征，筛选出配比m（NaNO₃）∶m（KNO₃）∶m（NaNO₂）∶m（LiNO₃） = 6.32∶47.83∶36.10∶9.75的熔盐作为最终的优选盐。实验结果表明：优选盐具有显著的性能优势，其熔点低至79.02 ℃，潜热为176.71 J/g，固相和液相的平均比热容分别为1.96和2.09 J/（g·℃），分解温度达到600 ℃以上，展现出宽温度范围的适用性；经过100次高低温循环测试后，优选盐仍表现出良好的热循环稳定性。该研究为中低温余热回收及储热系统提供了一种新型的相变储能材料，对相关领域的能源优化和节能减排具有重要的意义。

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6. 基于意图理解驱动的客服知识推荐大模型构建

马晓亮, 高洁, 刘英, 裴庆祺, 赵汝强, 杨邦兴, 邓从健

华南理工大学学报(自然科学版) 2025, 53 (3): 40-49. DOI: 10.12141/j.issn.1000-565X.240191

摘要（1826）

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PDF（pc）（2265KB）（304）

随着人工智能技术在客服领域的深入应用，电信运营商对AI服务知识推荐的准确率提升提出了更高的要求。为提高电信运营商AI客服系统的知识推荐效率和准确度，该文提出了基于意图理解驱动的客服知识推荐大模型。首先，采用同义词及对话序列的关键词提取模型识别用户查询中的关键词，通过语义相似度比较技术匹配标准问库中的问题，生成最相关的标准问，并采用生成式智能体技术框架构建标准问库，使用智能体技术自动生成知识问题；然后将提取的标准问输入ChatGLM2-6B大语言模型中，经过预训练与人类偏好对齐训练，以进一步提高知识推荐的准确率。实验结果显示：引入标准问库后，智能推荐系统在特定行业知识领域的准确率从74.8%显著提升至85.9%，多组对比实验结果进一步验证了建立标准问库的策略在提高准确率方面的有效性；该文大模型优化了运营商AI客服的智能知识推荐，可为电信运营商AI客服系统的知识推荐提供新的思路和技术支持；运营商通过该文大模型能够更有效地理解和响应客户查询，显著提升客户服务体验。

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7. 型腔恒负载加工的组合轨迹设计与进给速度优化

王清辉, 王金强, 丁雪松, 廖昭洋

华南理工大学学报(自然科学版) 2025, 53 (5): 1-10. DOI: 10.12141/j.issn.1000-565X.240467

摘要（260）

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模具及各类三维零件的数控加工包含了大量型腔的加工，型腔加工轨迹的设计会直接影响加工质量与效率。随着高速铣削技术的进步，数控机床为提高型腔加工效率提供了硬件基础，但也对CAM轨迹设计提出了更高要求。传统的CAM轨迹在处理型腔拐角、开槽和加工内外环轨迹交汇等区域时，容易导致切削负载突变，这种负载不稳定性限制了进给速度和切削深度的提升，影响了加工效率和质量。鉴于此，该文提出了一种面向型腔恒负载加工的组合轨迹设计与进给速度优化方法。该方法基于多层次区块结构，首先计算材料去除率，并据此将加工区域划分为稳定、半稳定和负载突变区域。针对不同区域，采用环切轨迹、进给速度优化以及变半径摆线轨迹相结合的策略，实现加工过程中负载的平稳控制，特别是通过在负载突变区域应用摆线轨迹，降低了瞬时负载的波动，确保了加工过程的稳定性。实验结果表明，该文提出的轨迹设计与进给速度优化方法能够适应各类复杂型腔的CAM轨迹生成，并保障加工过程的负载稳定性，进而提高加工质量。

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8. 基于改进雅可比旋量模型的大尺寸薄壁壳体装配偏差分析与调控

宜亚丽, 杨泽宇, 卫锐, 等

华南理工大学学报(自然科学版) 2024, 52 (12): 32-42. DOI: 10.12141/j.issn.1000-565X.230636

摘要（312）

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PDF（pc）（4081KB）（241）

大尺寸薄壁壳体尺寸和质量大，容易变形，装配精度要求苛刻。为满足航天器壳体对接装配的高精度需求，需对壳体装配偏差进行主动预测和调控。该文以某大型薄壁壳体为研究对象，采用小位移旋量法对舱段关键特征误差进行表征，得到舱段几何误差的旋量表达式以及旋量参数之间的约束关系，建立了考虑壳体关键特征误差的并联和串联装配链累积路径，并基于雅克比旋量理论对舱段装配偏差进行表征，得到基于改进雅克比旋量的舱段装配偏差传递模型。利用蒙特卡洛模拟方法对改进的雅可比旋量模型的装配阶差合格率进行数值模拟，并与仿真分析结果进行对比，提出一种量化各类误差贡献度的计算方法。以加工总成本最小为优化目标，以各类误差的变化关系和装配阶差要求为约束条件，提出一种考虑误差贡献度的舱段公差优化分配策略。对优化前后的舱段装配成功率和装配阶差合格率进行对比，发现该文方法可使壳体装配阶差合格率由原来的88.12%提高到99.56%。该文提出的研究方法可为设计人员进行主动公差设计提供理论参考。

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9. 基于EA-RL算法的分布式能源集群调度方法

程小华, 王泽夫, 曾君, 等

华南理工大学学报(自然科学版) 2025, 53 (1): 1-9. DOI: 10.12141/j.issn.1000-565X.240218

摘要（324）

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目前对于分布式能源集群调度的研究大多局限于单一场景，同时也缺少高效、准确的算法。该文针对以上问题提出了一种基于进化算法经验指导的深度强化学习（EA-RL）的分布式能源集群多场景调度方法。分别对分布式能源集群中的电源、储能、负荷进行个体建模，并基于个体调度模型建立了包含辅助调峰调频的多场景分布式能源集群优化调度模型；基于进化强化学习算法框架，提出了一种EA-RL算法，该算法融合了遗传算法（GA）与深度确定性策略梯度（DDPG）算法，以经验序列作为遗传算法个体进行交叉、变异、选择，筛选出优质经验加入DDPG算法经验池对智能体进行指导训练以提高算法的搜索效率和收敛性；根据多场景调度模型构建分布式能源集群多场景调度问题的状态空间和动作空间，再以最小化调度成本、最小化辅助服务调度指令偏差、最小化联络线越限功率以及最小化源荷功率差构建奖励函数，完成强化学习模型的建立；为验证所提算法模型的有效性，基于多场景的仿真算例对调度智能体进行离线训练，形成能够适应电网多场景的调度智能体，通过在线决策的方式进行验证，根据决策结果评估其调度决策能力，并通过与DDPG算法的对比验证算法的有效性，最后对训练完成的智能体进行了连续60 d的加入不同程度扰动的在线决策测试，验证智能体的后效性和鲁棒性。

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10. 高速列车突入复线隧道的横风效应分析

王磊, 谭忠盛, 骆建军, 等

华南理工大学学报(自然科学版) 2024, 52 (11): 141-150. DOI: 10.12141/j.issn.1000-565X.230430

摘要（275）

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PDF（pc）（5912KB）（204）

横风作用下运行环境不同导致高速列车气动特性发生突变，严重影响列车运行安全和乘客的舒适性。基于高速列车流场的可压缩、非定常特性，建立隧道-列车-横风三维数值模型，采用SST $k$ - $ω$ 湍流模型进行求解，通过与动模型试验对比，验证了数值模拟的准确性，进一步分析横风对列车周围流场与表面压力分布的影响，得到了横风作用下列车气动荷载变化规律。研究结果表明：列车周围流场分布受横风影响显著，隧道外流场向列车背风侧偏移，并形成起始于隧道入口处的纵向涡旋，而隧道内列车背风侧涡旋消失，迎风侧形成延伸至入口处的垂向涡旋，并在列车驶入过程中隧道内涡旋结构逐渐消失。在列车驶入隧道前列车迎风面气动压力以正值为主，背风面气动压力以负值为主。当列车驶入隧道时列车表面压力发生剧烈变化，气动压力波动程度随列车驶入而明显减弱。气动荷载变化规律与风环境密切相关，无风时尾车横向力和升力变化幅值最大，而横风下头车横向力和升力变化幅值最大。此外，列车气动性能与编组位置密切相关，横风下头车横向力变化幅值分别是中车、尾车的4.8倍和15.4倍，头车升力变化幅值分别为中车、尾车的1.1倍和1.2倍，头车发生行车安全事故风险最高。研究成果可为类似情形下高速列车运行安全性评价和高铁隧道选线提供参考。

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11. 基于图神经网络的IL-6诱导肽预测方法

曹瑞芬, 胡维玲, 李强生, 宾艳南, 郑春厚

华南理工大学学报(自然科学版) 2025, 53 (5): 109-117. DOI: 10.12141/j.issn.1000-565X.240242

摘要（202）

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白细胞介素6（简称IL-6）是一种高多效性的糖蛋白因子，可以调节先天性免疫、适应性免疫以及代谢的各个方面，包括糖酵解、脂肪酸氧化和氧化磷酸化等。许多研究已证明，病毒感染患者体内的IL-6表达和释放量显著增加，并且与疾病的严重程度呈正相关，因此，识别IL-6诱导肽并探究其作用机制，对于开发免疫治疗以及疾病严重程度生物标志物具有重要的意义。目前对于IL-6诱导肽的识别大多采用传统的机器学习方法，特征选择与提取较为复杂，且需要依赖领域专家知识。鉴于此，该文提出一种基于图神经网络的IL-6诱导肽预测方法SFGNN-IL6。该方法根据所预测的IL-6诱导肽的结构特征，通过阈值筛选距离信息构建邻接矩阵，结合氨基酸的编码方式（One-hot编码、位置编码和BLOSUM62编码）提取氨基酸节点特征并进行图表示；然后，采用图注意力机制层和图卷积神经网络层，由双通道分别提取多视角特征，既关注节点权重的更新，也考虑节点信息的更新；最后，将两类特征进行融合，用于IL-6诱导肽的分类。实验结果验证了该方法的有效性。

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12. 立式上行管内正四面体颗粒群的运动分布特性

彭德其, 周靖强, 冯源, 黄治中, 谭卓伟, 唐明成, 彭建国, 陈莹

华南理工大学学报(自然科学版) 2025, 53 (5): 130-138. DOI: 10.12141/j.issn.1000-565X.240222

摘要（171）

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PDF（pc）（2959KB）（171）

液固两相流技术广泛应用于换热器的强化传热设计，其关键在于引导低体积分数颗粒运动至壁面以扰动并破坏附近的热边界层，进而实现强化传热效果。颗粒的运动行为是深入解析传热强化机理的关键因素，其中非球形颗粒因其形状的各向异性而具有更佳的扰动效果以及更为复杂的运动行为。该文以正四面体颗粒群为研究对象，为分析其在立式上行管内液固两相流中的运动分布规律，基于CFD-DEM（计算流体动力学-离散单元模型）耦合方法模拟研究颗粒进口体积分数（1%、2%、3%、4%、5%）和液相进口流速（1.0、1.2、1.5、1.8、2.0 m/s）对管内颗粒群平均速度和颗粒群相对体积分数分布的影响，并通过PIV（粒子图像测速技术）实验验证数值模拟的准确性。结果表明：在研究参数范围内，颗粒群平均速度沿轴向波动，波动幅度随进口流速的增大而加剧，沿径向由中心至管壁递减，分布随流体轴向的充分发展而越发集中；颗粒群相对体积分数沿径向遵循管中心区域和近壁面较高、过渡区域较低的双峰规律；颗粒进口体积分数为1%、液相进口流速为2.0 m/s时，管壁附近的颗粒体积分数最高。

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13. TC4表面镍基涂层的微观组织及高温抗变形性能

付宇明, 李长城, 闫茂荣, 等

华南理工大学学报(自然科学版) 2025, 53 (1): 108-117. DOI: 10.12141/j.issn.1000-565X.240094

摘要（1590）

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为研究TC4表面激光熔覆涂层的耐高温抗变形性能，采用激光熔覆技术，以GH4169镍基高温合金粉末为基粉，HfC、ZrC、TaC、NbC过渡族碳化物为增强相，在TC4基材上制备不同比例的镍基金属-多元陶瓷复合涂层，通过组织表征和性能测试系统研究了不同多元陶瓷粉末含量涂层的微观组织、涂层硬度和高温抗变形能力。研究结果表明：碳化物陶瓷增强相的添加使涂层微观组织细化，硬度得到提升，当陶瓷增强相添加量为15%时涂层硬度最高，是基材的2.54倍；随温度升高，纯镍基熔覆涂层内部枝晶组织发生了溶解和分离，并逐渐等轴化；添加15%陶瓷粉末的镍基熔覆涂层中出现了枝晶破碎情况，熔覆层中弥散分布的陶瓷增强相发生了聚集长大现象；在3种高温压缩试验温度（700、800、900 ℃）下，试件的最大等效应力和最大等效应变均出现在基材内部，相比于TC4试件，激光熔覆试件在涂层结合区产生应力突变，涂层的抗变形能力有所增强。

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14. 基于自然驾驶行为的智能驾驶复杂场景构建方法

武彪, 任洪泽, 郑联庆, 朱西产, 马志雄

华南理工大学学报(自然科学版) 2025, 53 (2): 38-47. DOI: 10.12141/j.issn.1000-565X.240346

摘要（2073）

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PDF（pc）（3325KB）（143）

智能驾驶系统测试评价作为智能网联汽车研发的重点，需要重点关注车辆在复杂气象和复杂交通流场景中的真实性能表现。该研究提出一种基于天气复杂度和交通复杂度的复杂场景构建方法，用于满足复杂交通环境导航智能驾驶的测试需求。基于中国大型实车路试项目（China-FOT）自然驾驶数据，分析车辆速度、纵向加速度、横向加速度、横摆角速度等车辆动力学参数，通过拟合安全边界包络线构建驾驶行为风险等级，筛选提取自然驾驶危险工况，用于明确导航智能驾驶功能安全相关的基本场景类型，通过基于多动态目标物基础场景关联特征组合的交通交互行为耦合方法构建复杂场景类型；基于量化的自然天气因素，通过自然驾驶行为特征分布，构建光照因素、降雨因素、雾气因素等影响指标表征天气复杂度；基于信息熵理论，通过支持向量机方法和K-折交叉验证方法，构建相遇角度、相对距离、相对速度等复杂度参数，用于表征复杂场景的交通状态；针对复杂场景开展封闭场地实车试验，通过真实的测试性能评价参数得到测试场景的复杂度，验证复杂场景的合理性。为导航智能驾驶功能构建能够表征真实复杂交通环境的测试场景，为智能网联汽车智能驾驶系统的优化迭代提供支持。

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15. 基于改进H-AC算法的冷源系统节能优化控制策略

周璇, 莫浩华, 闫军威

华南理工大学学报(自然科学版) 2025, 53 (1): 21-31. DOI: 10.12141/j.issn.1000-565X.240105

摘要（305）

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PDF（pc）（2954KB）（116）

中央空调冷源设备台数与运行参数的优化是一类离散与连续变量的协同优化问题，而经典强化学习算法难以优化此类问题。为此，该文提出了一种结合选项-评论者与演员-评论者框架的中央空调冷源系统节能优化控制策略。首先，采用分层演员-评论者（H-AC）算法分层优化设备台数与运行参数，且高层和底层模型共用Q网络评估状态价值，以解决多时间尺度下的优化难题；然后，在智能体架构、策略与网络更新方式等方面对H-AC算法进行改进，以加速智能体的收敛；最后，以夏热冬暖地区某科研办公建筑中央空调冷源系统为研究对象，基于冷源系统TRNSYS仿真平台进行实验。结果表明：在平均室内舒适时间占比分别增加14.08、11.23、29.70、9.07个百分比的前提下，基于改进H-AC算法的系统能耗分别比其他4种常规深度强化学习算法减少了32.28%、28.55%、28.63%、11.53%；虽然基于改进H-AC算法的系统能耗比基于选项-评论者框架的算法增加了0.27%，但获得了更平稳的学习过程且平均室内舒适时间占比增加了4.8个百分点。该文算法可为各类建筑中央空调冷源系统节能优化提供有效的技术手段，助力建筑“双碳”目标的实现。

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16. 非离子型水性环氧乳化剂的合成及乳化效果

李文波, 易蝶

华南理工大学学报(自然科学版) 2025, 53 (1): 101-107. DOI: 10.12141/j.issn.1000-565X.240128

摘要（440）

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为提高乳化剂与环氧树脂的相容性，以不同相对分子质量的聚乙二醇（PEG6000、PEG4000、PEG2000）、甲基六氢邻苯二甲酸酐（MHHPA）和环氧树脂（E44）为原料，采用两步法合成了一系列A-B-A型（A为环氧链段，B为亲水链段）结构的非离子型水性环氧乳化剂。采用傅里叶变换红外光谱仪对乳化剂结构进行表征，并通过红外光谱分析与酸值滴定确定了该乳化剂的最佳合成工艺：PEG和MHHPA按照物质的量之比为1∶2.1进行酯化反应，温度为110 ℃，时间为3 h；然后加入与MHHPA等物质的量的E44，在催化剂四丁基溴化铵（TBAB，环氧树脂用量的1%）的作用下进行环氧开环反应，温度为110 ℃，时间为3 h。将合成的乳化剂应用于环氧树脂E44制备出水性环氧乳液，研究了乳液稳定性的多种影响因素，包括PEG相对分子质量、乳化剂含量、乳化温度和搅拌速度。综合考虑乳液稳定性、粒径及其分布等因素，发现采用PEG6000合成的乳化剂具有更好的乳化效果，其HLB值为16.5、浊点为90 ℃，优于使用PEG4000与PEG2000合成的乳化剂。当乳液固含量约为45%时，在20%的乳化剂含量下，以75 ℃的乳化温度、2 000 r/min的搅拌速度进行乳化处理，能够得到平均粒径较小且分布较窄的水性环氧乳液，其具有良好的乳液稳定性。

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17. 冷藏肉中致病菌的三重ERA快速检测

杨艳歌, 吴占文, 刘通, 王帅, 魏莹, 赵健淞, 李红娜, 李涛, 张峰

华南理工大学学报(自然科学版) 2025, 53 (4): 135-146. DOI: 10.12141/j.issn.1000-565X.240169

摘要（534）

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肉类食品因富含营养，常成为微生物滋生的理想环境，即使在低温储存下，多数微生物也依然保持活性和保留部分毒力，故对肉类食品进行致病菌筛查至关重要。该研究基于酶促重组等温扩增技术（ERA），开发三重荧光ERA快速检测方法，并对方法的特异性、灵敏度、检出限进行性能分析，然后对市售冷藏肉开展方法的适用性验证，并与行业标准SN/T 1870—2016实时荧光聚合酶链式反应（PCR）方法进行结果比对。结果显示：成功构建了一种针对冷藏肉类中的沙门氏菌、金黄色葡萄球菌、单核细胞增生李斯特氏菌3种关键致病菌的三重荧光ERA快速检测方法；经过优化，该方法能在12 min内通过单次反应同时完成3种致病菌的快速检测；最低检出限低至10^-3 ng/μL；对于人工模拟污染样品，经过6 h的前增菌，采用该方法可同时检出污染量为1 CFU/mL的3种致病菌；对市售冷藏肉品的抽检结果显示，金黄色葡萄球菌检出率为19.35%，沙门氏菌检出率为12.90%，单核细胞增生李斯特氏菌检出率为6.45%，与行业标准SN/T 1870—2016的检测结果吻合，充分证明了该方法的准确性与适用性。该研究不仅有助于降低食源性致病菌引发的疾病风险，还可为未来食源性致病菌现场快速检测提供坚实的技术支撑。

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18. 基于改进的CycleGAN和YOLOv8联合雾天道路环境感知算法

岳永恒, 雷文朋

华南理工大学学报(自然科学版) 2025, 53 (2): 48-57. DOI: 10.12141/j.issn.1000-565X.240225

摘要（4415）

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针对极端雾霾天气条件下，智能车辆对道路环境感知识别精度降低的问题，提出了基于改进的CycleGAN和YOLOv8联合雾天环境感知算法。首先以CycleGAN算法为框架对图像进行去雾预处理，在生成器网络中引入自注意力机制提高网络的特征提取能力，同时为了减少与真实图像的色彩差异，引入自正则化颜色损失函数；其次，在目标检测部分，首先采用轻量化的GhostConv网络替换原主干网络，以降低计算量；而后，在颈部网络加入了GAM注意力机制，有效提高了网络对于全局信息的交互能力；最后，通过WIoU损失函数，减小低质样本所产生的有害梯度，提高模型的收敛速度。应用RESIDE数据集和BDD100k数据集对该算法进行实验验证。结果表明：去雾后图像与原图像的结构相似度为85%，相较于原CycleGAN算法和AODNet算法的峰值信噪比（PSNR）和结构相似性（SSIM）分别提高2.24 dB和15.4个百分点、2.5 dB和36.3个百分点。其中，改进的YOLOv8算法与原算法相比，其精确率、召回率和平均检测精度均值分别提升了2.5、1.8和1.1个百分点。实验结果验证了所提出算法的召回率和检测精度等方面优于传统算法，具有一定的实用价值。

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19. 一种可实现位姿自由调整的应急救援机器人属具快换装置

李伟, 刘嘉晨, 张伟源, 黄日红, 白晶, 姜潮

华南理工大学学报(自然科学版) 2025, 53 (5): 11-19. DOI: 10.12141/j.issn.1000-565X.240408

摘要（262）

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现有应急救援装备功能单一、灵活性不高，难以满足地震等地质灾害下的复杂应急作业需求。鉴于此，该文设计了一种可实现属具快速切换及位姿自由调整的机电液快换装置，该装置可快速集成到应急救援装备上完成高机动、多功能救援作业任务。首先，模拟分析了快换装置的极端受载特性及工作过程中的应力、应变情况，确定了装置的薄弱位置及载荷谱；然后，推导建立了确定性与随机性周期应力作用下考虑循环损伤强度退化的可靠性理论模型，明确了快换装置回转机构可靠度与失效率的映射关系；接着，基于线弹性断裂力学分析了倾斜油缸活塞杆薄弱件的裂纹扩展情况，采用局部应力应变法确定了快换装置的疲劳寿命，确保快换装置满足使用要求；最后，将快换装置集成到步履式救援机器人上进行测试和验证。结果表明，该快换装置可实现挖斗、抓手等各种属具的快速切换，切换时间小于15 s，同时增加了±40°的偏摆和±360°的旋转自由度，可满足多自由度灵活作业需求。该文研究成果可为同类快换装置的设计提供理论参考。

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20. 小样本下基于原型域增强的Meta-DAE故障诊断

马萍, 梁城, 王聪, 等

华南理工大学学报(自然科学版) 2025, 53 (1): 62-73. DOI: 10.12141/j.issn.1000-565X.230715

摘要（446）

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滚动轴承作为一种精密的机械元件，已广泛运用于现代工业机械设备中。在轴承运行时，采用合理的方法诊断轴承的故障具有重大的意义。但在实际复杂多变环境下，采集振动信号不仅面临样本量少的问题，还受到噪声干扰、工况变换等因素的影响，导致故障诊断的准确率低。因此，针对噪声干扰和变工况下的小样本滚动轴承故障诊断问题，该文提出了一种基于原型域增强的元学习去噪模型（Meta-DAE）。首先，构造基于时频图的小样本故障样本集，引入深度卷积生成对抗网络并对数据进行预处理，生成相似分布的伪样本集；然后，将故障样本集输入Meta-DAE模型进行自适应特征提取，Meta-DAE模型采用原型域增强策略，使同类别原型点在嵌入空间中凝聚更紧密；同时，构建了具有降噪性能的编码器，设计了基于原型域增强和去噪的目标函数，通过在小样本下进行模型微调，以提高小样本下模型的噪声鲁棒性和分类准确率。噪声及变工况下小样本故障诊断实验结果表明，相比于其他模型，所提模型在-8 dB强噪声干扰下，仅用10个样本微调模型，分类准确率提高了35.78~57.25个百分点，具有较强的噪声鲁棒性。

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