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[成果] 1900120085 黑龙江
[R493, TP242] 应用技术 医疗仪器设备及器械制造 公布年份:2019
成果简介:在医疗创伤中,由于手部解剖结构精细,治疗后康复周期长,因此,手部运动功能康复治疗已经成为现代康复医学和康复工程迫切需要解决的热点问题。而手部康复机器人系统将会克服传统方法的缺陷,更好地促进患者手部功能恢复,使恢复运动更加有效,恢复过程更短,安全性得到更好的保障,应用前景广阔,意义巨大。 手部创伤康复机器人外骨骼机构设计技术。可解决现有手指迂回机构无法实现非线性伸展的回转运动,无法保证外骨骼机构运动的安全顺畅,易造成导杆和滑块之间的卡死,从而对关节造成意外伤害等问题。 手部创伤康复机器人人机交互与控制技术。本项目首先从基于医学影像的人手生物力学模型入手,建立人手-外骨骼交互力学模型;并设计一套主从式控制操作系统,实现了力信息的实时交互;最后基于Android移动终端,建立有可视化人机交互界面的训练系统。 基于被动连续运动理论(CPM)的仿生外骨骼机器人技术,如图1所示。这种机器人能够代替理疗师,能够对术后手指各关节进行连续不间断的全范围运动,同时可以调节关节活动的范围和运动的速度,以此来改善人手创伤术后的康复情况。
[成果] 1900120079 黑龙江
TK81 应用技术 工程和技术研究与试验发展 公布年份:2019
成果简介:随着大规模风电并网风电场容量和数量的增加,其输出功率的波动性和间歇性将给电力系统的安全稳定运行带来巨大挑战。风电场动态等值建模理论与方法和风电场的智能控制策略已成为亟待解决的基础性和应用性研究课题。因此,课题组针对风电场等值模型精度以及对环境因素变化导致风电机组难以较好运行的难题,提出了基于多因素差异的风电机组最大功率跟踪控制技术和风电场分群等值建模方法。 考虑多因素差异的风电场/风电机组优化智能控制技术。考虑温度和湿度发生变化时,空气密度也会变化,在风电机组最大功率跟踪控制中考虑了环境因素的影响,给出了最优功率曲线修正系数K。当温度小于等于30℃时,不考虑湿度的影响,给出修正系数计算方法和公式;当温度大于30℃时,同时考虑温度和湿度的影响,给出相应的修正系数的计算方法。算法如图1所示。 为验证方法的有效性,项目合作单位许昌许继风电科技有限公司已将该方法应用到风机MPPT的实际控制中,并正在国家风光储输(张北)示范风电场进行测试。测试共分2个阶段,第一阶段测试时间为2016年2月29日到2016年11月22日,风机采用原有MPPT控制方法;第二阶段测试时间为2016年11月23日到2017年3月2日。风机采用本文提出的MPPT控制方法,通过数理统计分别绘制出对应的风机功率曲线,如图2所示。
[成果] 1900120017 北京
TG142.33 应用技术 [工程和技术研究与试验发展, 铁合金冶炼] 公布年份:2019
成果简介:激光增材制造是以激光为能量源,通过逐层熔化材料粉末或线材直接制造出零件的一种激光快速成形技术。常见的两种激光增材制造技术方法是以材料同步送进为主要特征的激光熔化沉积(LMD)和以粉末床为主要特征的选区激光熔化(SLM)。激光增材制造合金钢部构件的研究进展不大,主要原因是合金钢成分复杂,组织变化对环境及温度等工艺参数敏感且难以在激光熔池的非平衡凝固过程中有效调控,导致激光成形合金钢力学性能难以满足要求。本课题就是通过后热处理对相关激光增材制造合金钢进行组织调控,使其综合力学性能达到服役标准要求。 发现激光增材制造合金钢的气孔形成机理,提出了消除气孔的成分改性方法。激光成形过程中,源自合金钢粉末中的残O易与C在熔池中反应生成CO或CO2气体,一旦气体不能逃逸则在熔池中形成气泡,气泡在合金钢冷却时转变为气孔。在合金钢粉末中混入适量的与O亲和力比C强的合金元素如Cr,它们能在激光熔池中优先形成稳定的固态氧化物,即起“捕O、固C”的作用,避免熔池中产生气泡。通过控制适当工艺,固态氧化物能以细小颗粒弥散析出,进一步强化成形合金钢。 激光增材制造合金钢增强热处理-马氏体组织调控。马氏体是高强度组织,但激光增材制造合金钢一般不具有该组织。 激光增材制造合金钢增韧热处理—贝氏体组织调控。贝氏体是高韧组织,通过热处理制度探索,发现对激光成形沉积态合金钢进行“奥氏体化+熔盐低温淬火”复合处理,可以获得贝氏体组织,进一步细化淬火温度与时间,可以获得粒状、板条状等形态与尺寸不同的贝氏体组织,则导致合金钢抗拉、屈服强度以及延伸率相应地出现规律性变化并可实现在较宽泛的范围内进行调控。
[成果] 1700520394 黑龙江
TB301 应用技术 工程和技术研究与试验发展 公布年份:2018
成果简介:该项目针对先进梯度功能材料断裂力学领域的关键科学问题,开展了近二十余年的探索研究,形成了较系统的理论体系和显著的研究特色,为先进功能材料的设计、分析与评价奠定了重要的理论基础,推动了功能材料断裂力学的发展。1.发现了正交各向异性梯度功能材料裂纹问题的积分奇异特性,阐明了材料非均匀性与各向异性对裂纹尖端特征量的耦合作用机制;构建了梯度功能材料涂层-基底结构的冲击断裂力学模型,实现了梯度功能材料涂层-基底结构界面裂纹尖端特征量瞬态响应的精确描述。2.提出了分段指数函数逼近非均匀材料属性的方法,构建了适用于一般属性梯度功能材料裂纹问题的分段指数模型,解决了跨界面裂纹引出的关键科学问题,突破了传统指数模型与实际不符的局限性,澄清了近30年来人们对传统指数模型的质疑。3.建立了电磁功能材料多场耦合断裂力学理论模型,阐明了多裂纹相互作用引起的场强度因子的变化机制,揭示了材料非均匀参数对裂纹尖端场特征量的影响规律,为电磁功能材料断裂性能评价奠定了基础。该项目研究成果引起国际学术界的关注,被评价为“梯度功能材料断裂与疲劳领域自2000年以来的代表性工作”、“引领了梯度电磁功能材料断裂力学领域的研究”等。
[成果] 1800300260 黑龙江
TQ028.8 应用技术 工程和技术研究与试验发展 公布年份:2018
成果简介:所属类别:重污染行业水污染控制技术技术来源:自主研发适用范围:煤气化等行业废水基本原理: 生物强化脱难降解有机物主要采用好氧-缺氧(A/O)生物膜工艺,微生物附着在载体物质上增殖生长,形成一层薄的生物膜,各种细菌及微型生物附着在膜表面,起到去除废水中有机污染物的作用,形成有机污染物-细菌-原生动物的食物链。 工艺流程: 1.采用固着纤维丝和流化填料作为生物膜载体,控制停留时间、温度和pH,经过一段时间培养形成膜生物反应器; 2.外加甲醇,实现难降解有机物与易降解有机物共代谢作用; 3.或外加挥发酸,促进难降解有机物与易降解有机物共代谢作用。 关键技术: 采用好氧-缺氧(A/O)生物膜工艺处理煤化工行业废水,选取固着纤维丝和流化填料为生物膜载体,COD去除率达到80%,总酚去除率85%以上,氨氮去除率50%以上。在此基础上,采用外循环厌氧共代谢工艺,在煤化工废水中加入甲醇基质,与难降解有机物形成协同代谢效应,大幅提高COD和总酚去除率。研究了甲酚的厌氧产甲烷的限速步骤,并以ADM模型为基础,以酚系物为污染物主体,加入难降解有机物、易降解有机物、抑制物质,建立复杂体系中酚系物厌氧生物降解动力学模型,指导实际工艺设计。
[成果] 1800140040 黑龙江
TG484 应用技术 金属加工机械制造 公布年份:2018
成果简介:项目围绕微细阵列群孔、密集型腔电火花加工工艺和加工装备中所涉及的关键技术及重大难题,通过近10年的创新研究和技术积累,在脉冲电源、放电状态检测、微细电极制造、电极损耗测试与补偿、装备集成等方面实现了重大技术突破,成功研制出具有自主知识产权的微细阵列群孔、密集型腔的电火花加工装备,并成功实现产业化应用。 项目体现技术发明的创新成果如下: 1. 发明的微能多模式高频脉冲电源具有电参数大范围可调、加工模式可选、最小脉宽脉间可达80纳秒的特点,实现了微细工具电极和阵列群孔、密集型腔的粗、中、精加工,使加工效率和加工精度大大提高; 2. 提出浮动阈值放电状态检测技术,解决了传统检测技术无法对非矩形电流放电波形进行准确检测的难题,提高了间隙放电状态的在线实时检测精度; 3. 提出长短路脉宽调制和长空载脉宽调制的单个放电脉冲能量调制控制技术及等能量控制方法,减小了短路电流和电解电流,改善了间隙放电状态,提高了脉冲电源的能量利用率; 4. 提出并设计了具有主动供丝的线电极磨削装置,该线电极磨削装置实现了电极丝的恒速、恒张力控制,减小了电极丝的波动,采用块电极磨削和线电极磨削相结合的加工方法成功地实现了长径比大于20的微细电极的在线制备; 5. 提出单孔加工定量补偿和分组检测变量补偿的电极损耗补偿方法,利用该方法成功地加工出160组、每组256个阵列孔、孔径小于50μm、孔径偏差小于2μm的微喷阵列孔部件; 6. 研发出集电极在线制备、电极损耗在线测量与补偿、微细阵列群孔和密集型腔加工于一体的数控电火花加工集成装备,实现了微细阵列群孔和微细密集型腔的高效高精度加工。 项目已获授权国家专利9项,发表学术论文30余篇。项目总体技术处于国内领先水平,加工指标达到国际领先水平,所加工微细阵列群孔满足微喷部件的工业化应用需求,已实现了小批量生产示范应用。 项目中的多项关键技术已成功应用于电火花线切割加工机床、电火花成形加工机床、电火花小孔加工机床中,提高了产品的加工精度和加工效率,促进了产品的更新换代,近三年应用创收新增销售额4026万元,新增利税394万元。该项目的实施可向社会提供微细阵列群孔、密集型腔电火花加工装备,且加工性能可与国外具有先进水平的产品相媲美,对于打破国外对中国高端装备制造的技术垄断,增强中国数控机床产品的国际竞争力、填补国内空白具有重要的战略意义。
[成果] 1900010598 黑龙江
V252.24 应用技术 工程和技术研究与试验发展 公布年份:2018
成果简介:该项目属于机械工程一级学科。随着飞行器速度和推重比的提高,对涉及国家重大利益的火箭舱段及基盘、航空发动机叶片及机匣等关键构件的耐高温、高比强钛基合金的纯度、成分精度及组织性能要求越来越高。钛基合金具有高熔炼温度、高化学活性的特点,现有制备钛基合金的熔炼及铸造方法,存在氧含量高、成分偏差大、凝固组织难以控制等重大难题。而对上述挑战,项目组针对钛基合金电磁熔炼凝固成形关键技术与装备,持续开展了21年的研究和攻关,得到国家杰出青年基金项目、“863”项目、“973”项目、国防科工委基础科研项目、总装预研项目等项目的从基础到应用的全面支持。主要发明点: 1、发明了电磁原位熔炼铸造成形方法。揭示了电磁冷坩埚熔炼钛基合金凝壳形成机理,提出了合金组元挥发临界压力-阻塞压力的基本理论,发明了凝壳偏析控制方法和循环降低氧元素含量方法,突破了钛基合金熔体精度大、流动性差、成形能力低的难题,发明了氢化原位熔炼-吸铸成形方法。通过上述方法制备的钛铝合金铸锭,氧含量降低至325ppm,优于国内外同类材料水平;钛基合金铸造性能明显提高,充型时间小于3秒,是国际最高水平。 2、发明了电磁熔炼定向凝固方法。建立了电磁冷坩埚定向凝固过程中电磁场、温度场、流场及材料物性的耦合模型,揭示了凝固参数对凝固界面形貌和品粒生长取向的影响规律,突破了冷坩埚强侧向传热和凝固界面不稳定的难题,发明了侧向热补偿-电磁渗透深度综合调控方法。利用该方法制备的定向凝固钛基合金尺寸达到36mm×36mm×150mm,突破了国际上定向凝固钛基合金直径不超过15mm的局限,制备了世界上最大尺寸定向凝固组织钛铝合金叶片。 3、发明了多功能电磁熔炼凝固成形装备。针对电磁冷坩埚定向凝固技术方案,建立了“电磁冷坩埚结构-电学参数-炉料物性”交互耦合的电磁场计算模型,实现温度场-电磁场-流场的均衡调控,突破了电热效率偏低难题,发明的连续熔凝用电磁冷坩埚电热效率达到28%,远高于美国ConSarc和德国ALD公司生产的此类设备约22%的电热转换效率,彻底实现了高活性材料无污染熔炼与连续凝固的目标,成功研制了世界上第一套电磁冷坩埚定向凝固装备。 研究成果在航天海鹰钛业生产钛合金舱体及机闸、云南钛业生产10吨级高纯钛锭等转化和应用,新增产值3.3亿元,为完成国家重大型号任务、军工配套和装备制造做出了重要贡献。基于该项目的发明,研制出国内第一台核电乏燃料处理用电磁冷坩埚样机。项目实施过程中,授权发明专利41项,获得省部级—等奖3项,出版专著8部,在Acta Materialia、Metallurgical and Materials Transactions等国际著名期刊发表SCI论文362篇、SCI他引1225次。鉴定意见认为“该项目难度大、创新性强,具有完全自主知识产权。取得了显著的社会效益和经济效益,应用前景广泛。电磁冷坩埚定向凝固设备、钛基合金定向凝固组织控制达到国际领先水平”。除钛基合金外,该项目将在高纯材料、超高温材料领域具有重要的应用前景,发展前景广阔,经济效益将更加显著。
[成果] 1800300038 黑龙江
X703.1 应用技术 污水处理及其再生利用 公布年份:2018
成果简介:所属类别:城镇污染治理控制技术技术来源:自主研发;优化集成适用范围:我国北方地区,特别是东北、西北和华北地区的15个省市、自治区小城镇基本原理: 以水解-好氧生物处理为核心的污水生化处理工艺,利用水解工艺替代功能单一的初沉池,不仅提高了污染物处理率和污水生化性能,还特别适应小城镇水质波动较大特点;利用SBR改型工艺,具有占地面积小、结构紧凑、可实现工艺脱氮除麟,且省掉二沉池等特点,对寒冷小城镇具有较好的适应性。 工艺流程: 工艺流程为“格栅—沉砂池—水解池—改型SBR—消毒”。 主要工艺特点: 1、水解反应器内为升流式的水力学流态,这样使反应器具备了良好的截留污泥的能力,促使微生物与进水基质的充分混合接触,完成大分子有机物的水解酸化过程,并有利于反应器内菌群的功能分区,保证反应器内较高的基质降解效率,适合进水水质较高、水量不稳定的北方低温小城镇污水处理。 2、由于水解反应器可通过停留其中的水解酸化菌和反硝化菌进行水解酸化处理和反效果脱氮作用,以去除COD、BOD、悬浮物SS和总氮指标,并将污水中的难降解有机物转化为易被生物降解的有机物,适合于进水水质不高的北方小城镇污水处理。 3、水解-好氧工艺由于采用厌氧处理技术,在处理水的同时,也完成了对污泥的处理,污泥量比常规污水处理工艺减少50-60%。使污水、污泥处理一元化,简化了传统处理工艺流程采用厌氧-好氧污水处理工艺。 4、水解-好氧工艺由水解、厌氧、缺氧、好氧、沉淀五部分组成,可实现系统的单元化、模块化、集成化,布置紧凑,占地少。 关键技术: 1、低温污水溶解氧强化传质技术; 2、低温污水生物功能强化技术; 3、系统优化运行技术。
[成果] 1800300171 黑龙江
TU991.24 应用技术 自来水的生产和供应 公布年份:2018
成果简介:所属类别:饮用水安全保障技术适用范围:适用于大型水厂工艺改造。 基本原理: 通过将膜前混凝、吸附、预氧化等预处理技术进行合理组合,构建了一系列膜前预处理关键技术,不仅能强化超滤工艺对有机物、嗅味物质以及藻等特征污染物的去除效能,还能有效的缓解超滤膜污染,维持组合工艺的稳定运行,并减少运行过程中的能量消耗。 关键技术: 在研究膜前混凝预处理、吸附预处理和氧化预处理的基础上,提出了多种工艺组合模式,建立了粉末活性炭吸附/混凝/沉淀预处理和高锰酸盐预氧化/混凝/沉淀两种预处理关键技术,解决了超滤存在的难以截留溶解性有机物和膜污染的技术问题,实现了超滤工艺在大规模水处理工程的应用,并长期稳定运行。
[成果] 1800300184 黑龙江
TU991.21 应用技术 技术检测 公布年份:2018
成果简介:所属类别:饮用水安全保障技术技术来源:技术来源自主研发/优化集成适用范围:氨氮、有机物污染原水处理。 基本原理: 混凝沉淀可有效去除水中浊度,但对挥发性嗅味物质和小分子有机物去除效率低;气浮单元则对水中微小颗粒、某些小分子有机物、挥发性嗅味物质有良好的去除作用,但应对高浊度原水能力弱。沉淀/气浮耦合技术是在现有沉淀池基础上进行改造,将现有平流沉淀池分成前、中、后三段,在沉淀池中段区域内设置斜板,在沉淀池后段将部分原有沉淀部分改造成气浮区,从而有利于发挥沉淀与气浮两段处理单元各自的特点,满足季节性污染河流水质净化处理的需要,提高处理工艺对浊度、有机物的去除效率。 关键技术: 1、投加改性沸石粉除氨氮技术。在处理含氨氮原水时,采用投加200目改性沸石粉(80-200mg/L投量)的方式强化氨氮的去除。 2、平流沉淀池升级为斜板沉淀-气浮联合处理改造技术。充分利用传统平流沉淀池的池容,解决了传统平流沉淀池处理效率低、短流、异重流等问题,提高了固液分离阶段对水中悬浮物、有机物、藻类、嗅味等污染物的去除效率,提高了整个水处理系统应对水源水质变化能力,同时,预充氧过程对后续氧化及生物单元有积极作用。 技术工艺: 工艺流程为:“原水—吸附剂投加—混凝—斜板沉淀(改造后)—气浮(改造后)—过滤—深度净化工艺(可选)—消毒”。 其中斜板沉淀段主要承担水中颗粒悬浮物(浊质)、有机物、氨氮的去除功能;气浮段主要承担水中小分子有机物、嗅味物质、微小粒径颗粒等污染物的去除功能。 四、技术来源及知识产权概况技术来源自主研发/优化集成执行过程中,对前期研发的专利技术设备(微污染水源三级联用净水方法及所用的沉淀装置(ZL201010222365);侧旋流排泥的斜板沉淀池(ZL 200910072141);双向流斜板沉淀装置(ZL 200720016161))开展了技术优化集成和示范工程生产试验验证工作。
[成果] 1800300173 黑龙江
TU991.25 应用技术 自来水的生产和供应 公布年份:2018
成果简介:所属类别:饮用水安全保障技术适用范围:含铁锰及氨氮地下水的净化。 基本原理: 通过构建高效生物净化滤层,从而利用铁锰氧化菌以及硝化细菌的氧化作用对地下水中的铁锰进行氧化过滤去除,并将氨氮转化为硝酸盐氮,确保出水水质中铁、锰、氨氮的达标。 关键技术: 在研发、集成高铁锰复合污染水质高效生物净化滤层技术及高铁锰复合污染水质生物净化工艺快速启动稳定运行技术两项单项技术的基础上,形成氨氮复合污染含铁锰地下水同步生物净化集成技术,达到通过一次生物过滤净化氨氮复合污染含铁锰地下水。 技术工艺: 工艺流程为“曝气—生物过滤”。 具体如下: 1、首先将由井群抽取的地下水经输水管渠输送到水厂的曝气池车间,进行曝气充氧工艺; 2、含氧地下水进入生物滤池进行一级生物过滤工艺; 3、生物滤池的出水进入清水池,并进行氯消毒工艺。
[成果] 1900010173 吉林
TP13 应用技术 工程和技术研究与试验发展 公布年份:2018
成果简介:该项目属于自动控制应用理论学科领域。时域约束(状态约束、控制约束)及干扰普遍存在于自然和人工动态系统,预测与优化是解决约束受扰系统控制的一个有效途径。然而非线性预测控制的稳定性长期以来悬而未决;在干扰和约束的耦合作用下,系统性能会变坏甚至失稳;非完备测量限制了预测控制应用范围,以上问题成为长期困扰该领域发展的研究难点。第一完成人牵头的科研团队围绕受扰约束系统的预测优化控制展开攻关,经过近20年的不懈努力,在受扰约束系统的稳定性、干扰抑制、状态重构三方面取得突破,建立了受扰约束系统预测优化控制理论体系,开辟了该研究方向的新思路,取得了如下重要科学发现: 时域约束系统的预测控制稳定性:揭示了有限时域预测与稳定性定义t→∞之间的矛盾,阐明了通过优化值函数递减证明约束非线性系统预测控制稳定性的思路,首次提出了准无限时域非线性预测控制方法,攻克了预测控制自提出以来被质疑无法保证稳定性的国际难题,为预测控制理论的研究指明了未来发展方向。美国工程院院士J. B. Rawlings教授综述论文评价“provide one avenue for future development”,英国皇家工程院外籍院士M. Morari教授综述论文评价“The method holds much promise”,并被写入了J. B. Rawlings、D. Q. Mayne等编写的三本预测控制教科书中,成为了预测控制研究领域的经典方法。 时域约束系统的干扰抑制及协调优化:揭示了约束与干扰耦合作用引起系统性能变坏甚至失稳的机理,发现了外部干扰作用下预测优化控制系统保持耗散性的约束机制,提出了线性对称约束的鲁棒不变域解耦描述,形成了受扰约束系统的滚动优化H<,∞>控制方法,突破了传统控制在协调满足时域约束与提高干扰抑制性能方面的局限性,使得系统能够在满足安全性时域约束的前提下充分利用允许的控制力提高干扰抑制性能,且大幅度减少了系统标定参数。IEEE Fellow,埃因霍芬理工大学W. Heemels教授评价“…an H<,∞> [1] strategy was used to modify ... such that ISS is guaranteed ...”。 受扰约束系统的状态重构:阐明了受扰系统物理约束对状态重构的影响机理,揭示了数据/机理混合系统中状态重构校正信息选取的规律,提出了受扰约束系统的非线性观测器设计方法,并将其拓展到分布式传感系统,证明了观测误差系统的扰动到状态稳定性,解决了分布式传感条件下非线性汽车控制系统状态信息准确重构的难题,受到美国通用、德国博世等汽车公司的关注。 8篇代表作SCI期刊他引493次、谷歌他引1512次;单篇最高SCI期刊他引301次(近5年133次)。发表SCI论文65篇,出版中英文专著2部,授权发明专利21件。成果被美、英、加等国的22位国家科学院或工程院院士引用,引用刊物包括Automatica、IEEE汇刊、VSD等控制和车辆领域顶级学术期刊。第一完成人获得国家杰出青年科学基金,领导的团队入选教育部创新团队,第二完成人获得国家优秀青年科学基金,部分研究成果获吉林省自然科学一等奖。成果专利已转化并应用于国民经济支柱产业的汽车电子控制领域,一汽、东风、联合电子(德国博世控股)及万安科技等国内外企业的路试结果表明:节油率7%~8%、方向盘使用量从±70°减少到±58°,显著提升了汽车节能、操纵稳定性等性能指标。
[成果] 1900010118 北京
U445.71 应用技术 土木工程建筑 公布年份:2018
成果简介:中国大型桥梁数量世界第一,单座投资几十亿至上百亿、承载年交通量千万辆。桥梁服役环境恶劣且灾害频发,15年间165座桥梁因损伤病害发生倒塌,直接经济损失巨大。亟需发展全新的自动感知、评估和预警桥梁损伤与灾害的健康监测技术,保障桥梁健康、安全和寿命。 早期100余座桥梁监测系统实践表明,恶劣服役环境下数据错误率高达34%;更严峻的是,桥梁病害损伤机制极其复杂,近30年来国际主流结构损伤诊断理论无法挖掘出海量数据中蕴含的桥梁安全深层特征,准确评定桥梁安全状态是土木工程领域的世界难题。该项目率先研发了工业物联网架构的数据获取新装备,提出了机器学习与深度学习的数据挖掘和安全评定新理论和新技术,形成了成套软件、规程和大规模产业,实现了大型桥梁科学维护和灾害精准管控。 主要科技创新如下: 研发了工业物联网架构的大型挢梁高质量数据获取技术。成功研发出微秒级同步精度智能信号调理器和工业物联网架构的大规模多源异构软硬件健康监测系统,实现了长达几十公里的桥梁分布式同步监测,在高温高湿、腐蚀和风雨雷电等恶劣环境下获得超过200TB高质量海量数据,数据错误率降至5%。 率先提出了深度学习的数据驱动桥梁状态快速评估方法。研发主梁全场微裂纹智能视觉感知与挖掘技术,突破了传统模态方法难以识别微裂纹的瓶颈;挖掘拉索状态评估的索力空间关系聚类模式特征,攻克了拉索隐蔽部位腐蚀疲劳损伤评估难题;发展了主塔和主梁位移空间相关性深度网络模型与评估方法。 研发了融合计算机视觉的模型驱动精细化桥梁安全评定技术。提出大型桥梁车辆荷载时空分布计算机视觉识别方法和随机场模型,实现了车辆荷载监测从单点至准确全场的跨越;集成数据驱动评估结果,建立了损伤桥梁多尺度力学模型;发展了融合全场监测荷载和损伤力学模型的桥梁精细安全评定方法。 研发了机器学习的桥梁灾害与突发事件精准管控数据分析与评估技术。首次揭示了大型桥梁风场分布非一致性和风压场雷诺数效应,研发了涡振灾害聚类智能识别技术,及时预警了世界第二跨度悬索桥西堠门大桥400余次涡振;提出基于监测数据的桥梁地震破坏评估方法,快速评估了厦漳和泉州湾大桥等多次震后安全状态;研发了车撞、火灾等突发事件全过程桥梁状态评估技术。 成果自主开发了大型桥梁健康监测集成系统和数据挖掘与安全评定软件,填补了国内外空白,为中国港珠澳大桥和杭州湾跨海大桥等50余座特大桥梁设计构建稳定可靠监测系统,减少桥梁交通管制时间50%,直接经济效益10.08亿元,间接经济效益超百亿。制定交通行业首部《公路桥梁结构安全监测系统技术规程》,发表SCI论文40篇、国内外重要会议大会报告32次、出版专著《结构健康监测数据科学与工程》;授权专利和软件著作权10项;任国际结构控制与监测学会理事长(华人首次担任),获国际结构健康监测年度人物奖(中国大陆首次获奖)、省自然科学一等奖和中国公路学会科学技术一等奖各1项。
[成果] 1800290002 黑龙江
[R123.1, TB383] 应用技术 医学研究与试验发展 公布年份:2018
成果简介:中国广大农村地区一般以地下水、地表水为饮用水源。地下水源水质复杂,存在着不同程度重金属、氟、砷等污染、还常会出现农药和化肥等有机污染。地表水源受水土流失、农田径流、农村生活垃圾及养殖废物管理无序的影响,普遍存在有机物、重金属、病原微生物、藻类等污染,会对人体健康造成影响。在饮用水深度净化处理技术方面,现行的净化设备几乎都是以城市自来水为基础设计,这些装备对水质要求高、能耗高、维护成本大,不适用农村地表水或者浅层地下水水源水质。因此,亟需开发适于中国农村的、高适应性、多功能、操作管理简便的分散式供水深度净化装置。 纳米材料强化水源生态/生物修复过程与技术:发展促进微生物电子传递、有利于纳米材料与植物、微生物之间的能量转换、物质传递的多尺度/多维度微纳米复合结构的构建和性能调控方法,开发促进微生物胞外电子转移的纳米材料;选择性纳米吸附材料设计与性能调控:制备具有优良传质性能的三维多级微纳孔纳米碳基复合材料,依据材料表界面与微污染物之间物理、化学、电化学吸附作用机制研究功能化修饰方法,发展适于农村饮用水中典型微污染物高效选择性吸附去除纳米材料;功能纳米催化材料设计与除污染技术:研发具有高活性、安全、使用方便的纳米吸附或纳米催化氧化还原材料,开发针对农村饮用水中微量有毒污染物的催化氧化去除技术,研制对农村饮用水中有毒污染物具有高效去除效能的装备。
[成果] 1800130460 北京
Q786 基础研究 自然科学研究与试验发展 公布年份:2018
成果简介:miRNA是一类重要的小分子,可以调控基因的表达,与多种癌症相关,有望成为癌症制药新靶点。相关成果获得了2006年的诺贝尔奖,引发了以计算机算法与软件为主要特征的生物信息学研究热潮。在miRNA的生物信息学分析方面做了一系列基础性的重要工作,包括miRNA的识别、miRNA的靶标预测、以及miRNA与疾病的关联分析,突破了多项计算预测瓶颈。这些计算分析工作为miRNA的功能研究和应用起了奠基作用。 (1)识别新miRNA的难度是随着研究深入而增加的。挖掘miRNA的方法存在假阳性高、无法跨物种应用的缺点。该项目发现是由于反例选取的质量不高导致预测模型泛化能力差,尽管在benchmark数据中取得了较好的效果,但是应用于真实数据时假阳性高,导致后期生物实验确认时花销大。因此,团队提出了循环优化反例的方法,配合开发了新的miRNA挖掘软件mirnaDetect。MicroRNA的靶标识别存在预测精度差、训练数据不平衡的特点。针对该问题,申请人团队首次引入了深度学习方法对miRNA的靶标进行预测,其中使用的卷积神经网络和分割训练集的策略提高了预测精度。该创新点属于人工智能及应用学科。 (2)关于疾病miRNA的预测,主要有两种思路,一种是对比正常组织和患病组织的表达差异,另一种是根据已有文献报道、疾病之间的相似性和miRNA之间的相似性,利用网络传递进行推断。申请团队首先综合了两种方法,讨论了表达差异中统计检验方法的选择。对于网络推断的方法,申请人还分别提出了融合长非编码RNA信息和随机游走策略,可以提高miRNA与疾病关系预测的准确率。 (3)在RNA结构分析方面,给出了表征茎区位置的RNA二级结构表示方法;提出了植物miRNA前体分类和成熟体位置预测算法,结合miRNA生源论,提取更多的序列和结构特征,解决了正反例样本不平衡问题,能够为生物学家发现新miRNA提供高可靠的候选。在进化关系分析方面,提出了迭代多对物种的进化树构建算法,速度较快;在进化网络研究方面,在多项式时间内,定义了扩充空间的度量;提出的进化网络构建算法降低了网络对数据输入顺序的敏感性。 依据该项目的方法学研究,后期合作者在大豆、家蚕、甲藻等生物中发现了多条新的miRNA基因,相关成果被Nature子刊引用。
[成果] 1900010685 黑龙江
[U416.217, U416.03] 应用技术 土木工程建筑 公布年份:2018
成果简介:冰雪路面是我国寒区公路运营安全长期面临的“老-大-难”问题。路面积雪结冰导致运输效率与通行能力降低,重大交通事故频发,年直接损失达1100亿元以上,严重影响国民经济、社会秩序与人民生活;特别是,随着“一带一路”北线战略的实施,“冰上丝绸之路”的建设对公路冬季运营安全的需求日益迫切。因此,提升沥青路面自身抗冰防滑能力对于构建寒区“杨通、安全、髙效”交通运输体系具有重要的战略意义。 冰与路面界面紧密粘结是制约路面冰雪高效淸除的关键,传统除冰雪技术无法攻克这一难题。国际上多以卤盐掺于路面表层,使其逐渐释放并融化冰雪,此类材料冰点高、释放期短、路用性能差,且缺乏路面抗冰防滑效果评价技术和装备,因此,必须探索新方法,发明新技术攻克路面抗冰防滑这一世界难题。 项目以发明降低冰-路界面粘结的低冰点材料,提升路面抗冰防滑能力为技术原则,重点突破宽温域缓释型低冰点填料结构设计、长效型抗冰防滑路面材料组成结构、胎-冰-路三相体系安全性测试装置等三大关键技术,为解决冬季路面运营安全问题提供新技术与新途径,发明点如下: (1)发明了宽温域缓释型低冰点填料,解决了卤素材料“冰点高、释放期短”难题。提出多元醇化合物/相变材料协同的宽温域路面冰点控制方法,发明以有机/无机偶联剂为壁材、以吸附多元醇化合物/相变材料多孔介质为芯材的核-壳结构缓释型低冰点填料及制备工艺,坝料冰点降至-25℃,路面抗冰周期大于8年。 (2)发明了高性能抗冰防滑沥青路面材料,攻克了冰冻路面耐久性差的问题。基于低冰点成分释放机理提出抗冰防滑路面材料典型细观结构:发明了兼顾路表功能与路用性能的抗冰防滑路面材料设计方法。与传统路面相比,冰-路界面粘附强度降低46%,路表动态摩擦系数由0.15提升至0.64,抗冻耐久性提升37%。 (3)发明了胎-冰-路三相体系的路表防冰抗滑功能特性评价方法与装置,实现了路表功能快速-原位-无损-量化的评价。首创了考虑偏移角影响的胎-冰-路三相体系路面摩擦特性连续测试装置,发明了拉-剪模式下冰-路界面粘结特性量化评价方法和基于探针扫刷技术的沥青路面冰冻损伤浅层原位探测装置。 成果鉴定意见认为“原创性强,具有显著经济效益与社会影响力”,“适用范围广的低冰点填料研发、低冰点路面表层材料、路面冰冻损伤评价方法、冰冻条件下抗滑机理研究达国际领先水平”。成果推广于我国19个省市80余项工程中,并在北京冬奥场馆道路、首都新机场高速等在建项目中应用,服务于白俄罗斯M5公路、中巴经济走廊喀喇昆仑公路等“一带一路”沿线国家工程建设,道路服务能力显著提高,保证了冬季冰雪路面安全,有效降低交通事故率37.5%及死亡率25.1%:新增销售额11.5亿元,新增利润5.8亿元,经济社会效益显著。 获授权国家发明专利34项,软件著作权1项,发表论文101篇(SCI检索62篇);编制国家标准1部,行业规范1部,企业/地方标准3部:获中国公路学会科学技术一等奖、黑龙江省技术发明一等奖及中国专利奖优秀奖。
[成果] 1900010071 北京
TU833.3 应用技术 热力生产和供应 公布年份:2018
成果简介:中国北方地区供暖是生活必需品,而占比最大的燃煤供暖方式又是北方空气污染的重要原因之一,加快“煤改清洁能源”是减轻冬季空气污染和实现绿色供暖的重要措施。分布广、储量巨大的浅层地热能与热泵技术结合,用1份清洁的电能,搬运获得3份以上热能为建筑物供暖,实现供暖区域无燃烧、零排放,是加快高效“电替煤”的最优选择,以浅层地下水为热源的热泵系统能效最高,但传统地下水源热泵地下水同层100%回灌仍存在技术瓶颈;浅层地热能在农村自采暖中的经济利用还处在探索和起步阶段;与城镇传统集中供暖和市政热力相匹配的浅层地热能利用系列化产品仍不健全、未实现模块化生产。 针对上述问题,在十余年的自主创新的基础上,并结合国家科技支撑计划与可再生能源建筑应用产业化等项目,原创性地研发了能够实现100%同井同层回灌的单井循环换热浅层地热能采集技术与装备;研发了基于浅层地热能的高效“电替煤”供暖技术和系列产品,全面对接了中国传统的三种供暖模式;取得了集核心技术、关键设备、系统集成及产品模块化生产于一体的系列成果,主要技术内容如下: 原创性地研发了有液态密封隔断的单井循环换热浅层地热能采集技术。并以该技术为核心研发了适用于弱渗透性地层的传热回填颗粒型单井循环换热采集技术、多含水层单井循环换热的分层采集技术,解决了地下水同井同层100%回灌的世界性难题,签订专利许可实施合同高达1.97亿元。 基于单井循环换热浅层地热能采集核心技术,研发了适用于农村分散式建筑的暖保证、冷兼有,活热水可选配的一体化技术与成套地能热宝系统。该系统全面对接中国传统“省着用”的自采暖方式,低运行成本,解决了农村供暖、供冷、供生活热水“三联供”的难题,已在京津冀农村推广应用达90多万m2,近万农户。 研制了与城镇传统集中供暖和与市政热力相匹配的浅层地热能高效“电替煤”供暖关键技术与系列产品。以单井循环换热浅层地热能采集技术为核心,提出一种换热井群分布式采集高效组网技术;研制了50〜900MW系列分布式冷热源站,区域供暖实现产品系列化、生产模块化,有效保障了区域规模化供暖的运行与维护。 建立了基于单井换热的热泵系统设计和评价方法。提出了基于梯级传导的换热系数计算方法;建立了地下换热量和系统优化计算方法;提出了基于层次分析法的单井循环换热热泵系统综合性能评价方法,编制了单井循环换热相关的系列技术标准,推动了利用浅层地热能高效“电替煤”供暖行业的规范化、规模化发展。 成果在全国27个省市自治区及美国落地,应用供暖建筑总面积达1600万m2。获国家级重点新产品1项;国家鼓励发展的节水设备1项;北京市自主创新产品和节能产品2项;入选国家级重点技术创新项目、国家科技成果重点推广计划项目、国家重点和北京市节能低碳技术推广目录、建设部科技成果推广项目和节能省地型建筑推广应用技术、北京市重大科技成果推广项目等8项;授权发明专利78项(国际专利21项);发表论文60篇(SCI论文20篇);制定国家标准2项、行业和地方标准2项;省部级一等奖2项、三等奖2项、美国“能源之星”等国际奖3项。
[成果] 1900010507 黑龙江
TU991.24 应用技术 自来水的生产和供应 公布年份:2018
成果简介:本项目属环境科学与技术领域。饮用水源中的重金属浓度低、种类多、富集作用强、毒性大、去除难,对人类健康构成重大威胁。我国重金属污染事件频发,近十年来发生几十起重金属重大污染事件,如铊、镉、铅、汞、钔和砷等污染,造成经济损失数百亿元。 常规给水处理工艺对水中微量重金属去除能力有限,现行的饮用水除重金属方法有离子交换、投加粉末活性炭或碱沉淀等。但离子交换法成本高,受水中背景成分影响大;粉末活性炭对重金属去除效率低(如对铊去除率20-30%),且运行费高;用碱沉淀的方法酸碱耗量巨大,不易运输,且会向水中引入杂质。因此,饮用水中微量重金属去除是具有重大社会效益的国际难题。发明了新生态纳米铁锰氧化物除重金属技术,且强化了后续膜滤和生物处理工艺。 发明点一:发明了原位制备高价态铁[Fe(VI)]的方法,解决了其稳定性低、不易保存、难以规模化生产制备的国际难题,并开发出一系列高效多功能除重金属技术。该方法产率高、反应速度快、产物稳定性强、无副反应。发现高价态铁等氧化剂与铁、锰等还原性成分反应形成的新生态纳米铁/锰氧化物具有超小水合半径、高吸附性能、表面电性可调等特点,可高效地去除多种重金属,对极难去除的剧毒重金属铊的去除率接近100%。 发明点二:发明了蒙脱土-聚偏氟乙烯原位制备共混超滤膜的方法,与新生态纳米铁/锰氧化物联用进一步高效协同去除重金属,并实现膜滤超低压、抗污染、无动力运行。该膜滤可高效分离铁/锰氧化物,同时深度去除重金属,完全去除微生物;此外,膜表面形成抗污染水合铁/锰氧化物动态薄层,水通量恢复率由原来的40%分别提高到78%-100%,不可逆污染减至1/10,过滤周期(反冲洗间隔)延长10倍,运行费用降低90%。 发明点三:发明了基于新生态纳米铁氧化物强化生化的激波传质污水处理技术。提出低能耗流体动力激波解构污泥絮体,新生态纳米铁氧化物强化生成微米活性絮体,促进生化传质与生化反应。提出流体激波强化传质、新生态纳米铁氧化物强化微米活性絮体生化与点曝气非均态生化脱氮除磷的污水处理技术,在较低能耗水平上将污水中的COD、BOD5、TN、NI3-N、TP和SS等分别去除88%、96%、82%、90%、89%和90%。 新生态纳米铁/锰氧化物除重金属及强化水处理技术已在147座水厂应用。直接经济效益2.298亿,间接经济效益10.483亿。在汶川地震灾区(绵阳)突发性锰污染控制中发挥了重要作用,并成功解决了2010年亚运会前夕水源水突发性铊污染重火事故。被国际水协(IWA)列入“最佳实用技术指南”。获美国专利1项,中国发明专利41项,发表SCI论文71篇。获黑龙江省发明一等奖(2008年),黑龙江省自然科学一等奖(2015年),任国际水协会刊Water Research副主编,英国皇家化学会会士,获长江学者成就奖(工程科学奖)、英国皇家化学会“可持续发展水奖”和美国化学会“科学荣誉奖”。
[成果] 1800180005 上海
TP13 应用技术 工程和技术研究与试验发展 公布年份:2018
成果简介:该项目属于自动控制理论研究领域。随着中国制造2025、工业4.0等提出,控制系统向着网络化、分布化、智能化发展。通信受限带来的不完全信息是制约网络化系统进一步发展的瓶颈问题之一,它会导致系统性能下降甚至崩溃。如何处理多重故障的随机系统故障诊断和容错控制也已成为亟待解决的关键问题之一。传统理论技术已不适应新的环境特点,研究新的模型、理论与方法来解决不完全信息随机系统的网络化控制和分布式滤波问题已成为迫切要求。该项目正是突破这类不完全信息(随机时滞、随机丢包、随机扰动、量化、不确定性、非线性、测量丢失、传感/执行器故障、性能受限等)随机系统的分析与综合关键问题,为解决传输受限和网络突发行为带来的问题提供有效理论方法和解决途径。该项目组在随机系统网络化控制、滤波等基础理论研究关键瓶颈问题上取得了创新和突破,取得了一系列国际上有影响力的原创性成果: 1.创新性提出了不完全信息和通讯受限随机系统通用经典网络化机理模型,被认为是网络化系统研究中典型建模方法之一。建立了一套不完全信息网络化系统控制、滤波性能的定量分析设计方法,解决了该领域几个关键科学问题并形成了较系统的理论分析体系,突破了信息不完全的限制给系统分析设计带来的瓶颈。 2.提出了基于复杂网络环境及事件触发机制的多智能体分布式一致性策略,显著降低多智能体之间通信数据量和控制器更新次数,发展了采样数据控制系统和多智能体系统设计理论与方法。 3.首次提出了基于频域法研究不完全信息网络化系统最优跟踪调节性能极限问题。从频域角度基于最优化理论、功率谱密度、部分分解及内外分解的方法给出了跟踪性能极限的显示表达。 4.针对传感器/执行器故障以及乘性失效因子的复杂随机系统,提出了一种奇异增广滑模观测器设计方法,系统解决了相应的故障重构和容错控制设计问题。针对复杂动态随机系统建立了一套滑模故障诊断和主动容错控制分析和设计方法,克服了传统的龙贝格线性观测器和滑模控制理论在处理多元件故障和随机跳变系统时的缺陷和不足。 5.开创性地提出了不完全信息的线性和非线性时变系统集员滤波理论。突破了传统估计方法单个估计值的局限,估计出了所有状态的可行解的集合,给出了同时提高滤波应用范围和减小设计判据保守性的方法,为网络化系统滤波研究提供了有效理论工具。 项目代表性成果发表在Automatica、IEEE Trans. Automatic Control等国际控制领域顶级期刊,8篇代表性论文SCI引用567次,SCI他引总计518次,平均每篇SCI他引64.75次,单篇最高SCI引用 151次。5篇入选ESI高被引论文。1篇入选中国百篇最具影响国际学术论文。包括30多位IEEE Fellow等著名学者在Automatica和IEEE汇刊等期刊进行引用和正面评价。该项目成果对推动随机网络化控制理论发展具有重要意义,部分成果已实际转化应用。
[成果] 1900010557 北京
X703 应用技术 污水处理及其再生利用 公布年份:2018
成果简介:该项目属于水污染防治工程科学技术领域。目前,我国工业集聚区集中污水处理厂和园区污水处理系统污水年排放量超过200亿吨,普遍面临着提标增效至一级A标准限值甚至超净排放标准限值的巨大压力,污水深度净化需求迫切。但是,工业集聚区污水来源复杂,工业源毒害性污染物(包括有机物、重金属等)往往导致水质可生化性差、碳氮比失衡,污水深度控氮减碳成本高昂的问题十分突出,成为水质深度净化的关键制约性因素。 该项目在国家863计划划重点项目、国家杰青基金、创新研究群体科学基金等项目支持下,围绕着水中有机污染物与重金属的定向脱毒和总氮污染物的深度消减开展了系统性研究,历经十余年攻关,发明了系列低成本、高效率、实用化的污水处理新技术、新工艺和新材料,优化集成技术实现了大规模工程应用,为制药、印染、化工、电子类工业集聚区集中污水处理厂和工业园区污水处理系统水质深度净化提供了重要的技术支撑。主要技术发明点如下: (1)针对水中有机物定向脱毒转化,发展了厌氧水解酸化与厌氧还原协同脱毒技术原理,发明了微生物激活和微生物种群调控加速有机污染物定向脱毒转化新型技术,自主研发了污水增效处理复合水解酸化工艺装置,有效改善了污水的可生化性(提高30%以上),突破了污水深度控氮减碳的关键限速步骤。 (2)针对碳氮比失衡条件下污水的深度控氮,发明了污水厂内部碳源循环利用-精准投加深度脱氮技术,发明了电子供体自驱动、酸碱自平衡的非碳源依赖型&自养反硝化技术,构建了碳载-硫载-铁载电子供体协同驱动的低成本深度控氮技术模式,脱氮运行成本比常规的外碳源依赖型深度脱氮技术降低40%以上,突破了污水深度净化总氮达标运行成本高昂的工程难题。 (3)针对工业源污水中重金属的毒性减排和高价值金属的资源化,发明了系列专属捕获目标金属离子的功能性吸附材料,实现了重金属和高价值金属的靶向吸附及产品化回收,产品化率超过95%。 基于上述技术发明,自主研发出复合水解酸化、深度脱氮反硝化滤池、重金属靶向吸附固定床等6项核心技术工艺包和成套设备,形成了面向制药、印染、化工、电子类工业集聚区污水深度净化需求的4套优化集成工艺系统。 该项目获授权发明专利33项、实用新型专利7项;省部级一等奖2项:发表SCI论文150篇;主持编制国家标准和行业标准各1项;2人入选国家杰出年基金、1人入选中组部“万人计划”科技领军人才、1人获何梁何利科技进步奖;在全国16个省市73项污水处理工程中进行了规模化示范和应用推广,出水稳定达标,支撑了淮河、海河、松花江等重点流域48座工业集聚区污水处理厂的达标减排;年净化污水量6.27亿吨,实现COD年减排21.8万吨、氮年减排2.1万吨、目标金属产品年回收1000吨、污水资源化年再生5000万吨;近3年新增销售额15.53亿元,新增利润2.78亿元。环境效益和社会效益显著。
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