In recent years, with the continuous development of computer technology, it has brought convenience to people to obtain image information. However, at the same time, the falsification and theft of image information have also emerged, so information security has received increasing attention. When images are used for medicine, military, court, and other purposes, it is necessary to ensure the authenticity and integrity of the image content. Fragile watermarks are used to verify the authenticity and integrity of image content due to their sensitivity to tampering. The watermark information is embedded in the image and integrated with the image. When it is necessary to detect the authenticity and integrity of image information, the extracted watermark can be used to determine whether the image is reliable and complete. Therefore, we propose an optical color fragile watermarking system based on pixel-free expansion visual cryptography. On the one hand, encoding watermark images by using pixel-free expansion visual cryptography avoids pixel expansion issues caused by visual cryptography, allowing for the selection of color host images with the same pixel size as the watermark image in the future, greatly reducing the network bandwidth and storage space occupied during transmission. On the other hand, phase recovery algorithm is used to process the encoded watermark image to obtain phase information for embedding into the host image, further improving the security of the watermark image in an optical way. The feasibility and imperceptibility of the proposed optical color fragile watermark are verified through computer simulation, and its good fragility is verified through a series of simulation attack experiments. It can sensitively detect image tampering in the face of common attacks such as noise pollution, rotation, motion blur processing, filtering, etc.

The energy systems are evolving into heterogeneous energy systems (HESs) with complicated integration of sources, networks, loads, and storage towards a decarbonized future of human beings. This paper develops the flexible allocation and optimal configuration of multi-level energy exploitation units (MEEUs) for the HES considering resource distribution including local energy conditions and actual coupled relationship of various energy networks. A bi-level optimal planning model of MEEUs for the HES considering initial investment cost, carbon emission cost, operation cost and line loss is developed to figure out the optimal location, structure, configuration and corresponding operation strategy. To address the non-convex and non-linear model, a novel hybrid solution method considering the mixing characteristics of mixed-integer second-order cone programming (MISOCP) model and quadratic non-convex model is proposed. The solution method adopts MISOCP model for figuring out the optimal location, structure and configuration of MEEUs and quadratic non-convex model for optimal operation strategy of MEEUs, which not only improves the computational efficiency but also ensures the solution accuracy. Finally, the related case studies are conducted to compare the proposed MEEU and distributed energy storage unit (DESU) in terms of energy consumption, renewable energy absorbency, carbon emission and line loss. The results verify the significant improvement of the comprehensive energy efficiency, the investment potentiality and the environmental benefits obtained by the proposed planning model.

Abstract Non-point source pollution severely affected water bodies of river through riparian buffers. Ecological substrate is an efficient approach to reducing non-point source pollution.
This study proposes an ecological substrate amended by zeolite and biochar for riverbank protection. The surface morphological characteristics and elemental distribution of the substrates were analyzed. The adsorption capacities of total nitrogen (TN) and total phosphorus (TP) under different substrate ratios were discussed. The results indicated that incorporating zeolite and biochar into the substrate significantly increases its specific surface area and pore volume, with BC-modified substrate (S-B) and composite-modified substrate (S-Z-B) showing a 273% and 45% enhancement, respectively, compared to the control group (S). The adsorption mechanisms for TN and TP on the amended substrates involve a synergistic effect of physical and chemical adsorption. Moreover, chemical interactions are the predominant controlling factors in the adsorption process of composite substrates. Comparably, the substrate amended by 6% zeolite and 1% biochar was identified as the optimal compositions for modified ecological revetment substrate.