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[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] 1800290172 北京
TP319 应用技术 公共软件服务 公布年份:2018
成果简介:核电安全性和经济性是全社会共同关心的问题。数值反应堆技术是利用超级计算机数字模拟技术,结合现有核电站设计、研究和运行经验,研究核电站物理、热工水力燃料、材料等行为,探索核电站燃料、材料、部件在核电站环境下的性能演化规律,对核电站关键设备进行数字验证,对全寿期核电站的安全性和可靠性作出评估,这对核电站的安全经济运行具有重要意义,借助于数值反应堆技术可为新型反应堆设计提供新方法。 数值反应堆是超级计算机的高性能计算与反应堆技术相结合,对各专业模块进行更深层次的高精度模拟,实现对所研究问题进行高精度分析,将各学科进行多物理一体化耦合,尤其是堆芯物理、热工水力和燃料性能模块,以提高整体计算精度,并改进计算分析流程。数字反应堆技术为核电站的设计、服役行为分析、老化管理等提供了强有力的手段。数值反应堆技术是核电技术研究的前沿领域,受到国际核能界的高度关注。 该课题以中国原子能科学研究院反应堆工程技术部杨启法副主任(原反应堆工程技术研究所常务副所长)为负责人,组织了国内相关研究领域的主要优势单位,充分发挥各家单位多年来在反应堆设计计算、材料辐照效应计算机模拟技术、专家数据库、大规模并行算法研究及实现与优化技术、并行软件工程、运行支持系统、并行编译系统、科学数据可视化等方面优势形成了具有雄厚研究实力和良好科研条件的研究团队,针对数值压水反应堆总体架构设计、关键部件材料性能优化软件系统研制及示范应用进行关键核心技术攻关,取得了重要的阶段性研究成果,为数字反应堆的进一步研发提供了坚实的基础。 创新点: 在国家863计划项目的支持下,该课题在国内开展了数值压水反应堆总体框架设计,通过各专业(物理、热工水力、燃料、结构力学、安全、材料等)之间耦合原则/规范的深入分析,初步形成了数值压水堆的总体架构,提出了数字反应堆的方案,方案得到了国际同行的认可。 材料性能模块是数值反应堆的重要模块以及重要组成部分,其中材料辐照损伤是材料服役性能退化的重要方式,是国际上数值堆材料模块研发的重点。制约材料辐照损伤精细模拟的关键是现有原子尺度模拟时空尺度的限制,空间上很难实现1012原子的模拟,时间上难以达到秒级的模拟。该课题基于嵌入式多尺度模拟方法,将原子尺度模拟方法MD和KMC耦合起来,通过势函数的优化以及设计新的数据结构,降低了MD模拟所需内存,提高了计算效率,在此基础上开发了具有自主知识产权的Crystal MD、Crystal KMC和Radieff程序。上述软件在“天河二号”和“神威·太湖之光”两台超级计算机上进行了测试,能高效使用10万处理器核,模拟规模均可达4×1012原子,并行效率超过30%,在国际上首次实现了基于EAM势的4×1012原子尺度的模拟,达到了国际先进水平。 该课题的创新点体现在:建立完整的数值压水堆领域模型,设计出具有高性能、可扩展、高可用的数值压水堆模拟环境总体框架,为建立完整的数值压水堆模拟环境奠定基础;开发具有自主知识产权的可支撑数十万核量级并行的材料性能优化模拟软件,在国际上首次实现101012个原子-秒量级的大规模数值模拟,并行效率超过30%;建立数值压水堆高可扩展共性算法库,主要包括材料性能优化算法(如MD、MC、RT、DD、PF)、粒子输运算法(Sn、MC)、热工水力算法(CFD)等;高效实现反应堆关键材料性能优化的多尺度模拟自适应共性算法(MD、MC、PF、RT等)。 学术成果及奖励: 课题组在课题执行的2年时间内总共发表论文26篇(其中6篇影响因子>3.6);获得软件著作权3项;技术报告10份。获国家超级计算广州中心颁发的“天河之星”优秀应用奖,课题的开展提升了我国高性能计算在核能领域的应用水平。
[成果] 1800290173 北京
X830.2 应用技术 环境监测 公布年份:2018
成果简介:空气质量预报模式系统是空气质量状况预测、潜在重污染事件预警、外场观测实验指导的关键平台。空气质量预报模式正在从离线耦合向在线全耦合模式过渡,我国迄今未形成全球-区域-城市尺度全耦合空气质量预报预警系统。提高特定区域模拟精度,普遍选用等距均匀的嵌套网格技术,无法动态加密污染源高排放区或污染物高浓度区模式网格,也无法充分反映高浓度条件下非线性化学过程。自适应网格方法可以更好解决该问题,但在空气质量模式中应用很少。另外,模式初值的改进、源排放不确定性的降低、模式中关键物理化学过程表征的完善以及多模式集合预报是过去、现在和未来空气质量数值预报准确率提高的重要途径。 主要研究内容: 拟重点发展一个模式,更新/新增7个关键模块,构建一个系统,实现从模式发展、模块更新/新增、系统构建、业务示范的完整技术流程,为实现指南预期目标提供技术支撑和平台保障。 1)发展一个模式,即自适应网格空气质量预报模式。根据不同污染物的高分辨率源清单和实际地形资料,锁定各工业、电厂点源位置等,对其周边网格加密,构建一个统一的自适应网格,充分反映我国实际污染源和地形的分布特征。以此为基准网格,实现自适应网格气象模式与自适应网格大气化学输送模式的完全耦合,研发多尺度自适应网格空气质量预报模式。 (2)更新/新增7个模块。更新气溶胶动力学模块、稳定边界层参数化方案、初始场优化、动态污染源反演以及二次污染物来源数值解析模块,新增气态亚硝酸(HONO)形成新机制和二次气溶胶生成转化机制模块。 (3)构建一个系统。构建全耦合多尺度变网格空气质量预报模式系统,耦合上述研发模式/模块,开发多模式集合优化和中期数值预报技术,规范化气象、排放源处理接口模块。 (4)业务示范。依托中国环境监测总站平台,实现全耦合多尺度空气质量模式系统业务应用示范,重点区域空气质量达到指南预期指标要求,形成业务流程技术规范。
[成果] 1800290160 北京
X16 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:为了深入研究我国陆地碳收支定量认证、碳增汇潜力与速率、增汇技术与措施以及未来全球增暖情景与大气温室气体浓度关系的不确定性等重大科学技术问题,迫切需要应对气候变化温室气体减排的高精度监测技术与网络来定量评估我国的大气温室气体排放,建立以卫星遥感、空中监测与地面网络监测和大气模式系统相结合的我国自主大气碳浓度和碳源汇监测系统。项目将开展以下五个方面的研究: (1)大气背景值站及区域清洁对照站点温室气体监测技术与设备:针对我国大气温室气体监测仪器完全依赖进口的现状,将自主研制高性能的大气背景值站及区域清洁对照站点温室气体高精度自动监测设备。大气背景值站及区域清洁对照站点温室气体高精度自动监测装置主要包括气体进样单元、光学测量单元、电子学控制/数据采集分析及传送单元。 (2)温室气体排放在线监测设备:研发基于可调谐二极管激光调制吸收光谱技术的园区分布式多监测点温室气体排放在线监测系统,并在典型工业、畜牧业固定集中排放源开展应用示范测试;形成温室气体排放在线监测系统产品的计量检测技术要求和检测标准草案,质量控制和质量保证规范草案;对研究成果进行产业化开发。 (3)典型生态系统温室气体通量监测装置主要包括开腔长程吸收池、激光及其控制单元、数据采集分析及传送单元。将从防污染开腔长光程吸收池的设计;消除大气颗粒物、湍流、环境温度、湿度、压力等对仪器测量精度的影响;基于高灵敏度吸收光谱技术的二氧化碳、甲烷、一氧化二氮等测量系统集成研制;利用研制的通量测量仪器开展旱地农田和草地土壤交换通量研究,评估TDLAS系统稳定性四个方面开展。 (4)卫星遥感温室气体反演:针对我国城市群地区,研究高气溶胶条件下的多气溶胶参数反演方案,降低气溶胶散射对二氧化碳柱浓度反演精度的影响并基于地基观测数据对卫星二氧化碳产品精度进行验证。 (5)温室气体垂直廓线监测技术与设备主要包括:高分辨率红外激光外差太阳辐射光谱仪、高精度太阳跟踪仪、垂直廓线反演算法和地基验证系统。信噪比、光谱分辨率及设备成本是构建温室气体垂直廓线监测网络的技术瓶颈,项目解决高信噪比、高光谱分辨率的提取太阳光透过大气后的大气温室气体太阳辐射吸收光谱的激光外差光谱关键技术问题,通过系统集成技术攻关,研发基于激光外差太阳辐射光谱的新一代便携式、低成本的温室气体气柱总量及廓线测量设备,满足温室气体垂直廓线监测网络的建设需求。
[成果] 1700650326 安徽
TL613 应用技术 工程和技术研究与试验发展 公布年份:2017
成果简介:中子是核能系统的“灵魂”,它既是核裂变的触发粒子与媒介,也是核聚变最主要的能量载体,中子问题是核能安全的源头问题。中子源科学装置是中子物理与辐射安全创新研究,以及核能系统关键技术研发的重要平台。美国、俄罗斯、欧洲等国家已争相启动强流中子源科学装置的研发计划,但受制于强流离子加速、超高热流密度散热等关键技术,中子源强难以进一步提高,严重制约了新型核能系统的安全高效发展。针对此迫切需求,项目团队在国家自然科学基金委重大研究计划、国际原子能机构国际合作、中国科学院科研装备研制等项目支持下,自主创新设计并研发了强流氘氚聚变中子源HINEG,成果被多名院士组成的专家组评价:“在同类装置中,强流氘氚聚变中子源HINEG中子源强在运国际第一,超高载热旋转靶等核心技术处于国际领先水平”。项目主要创新点如下:1)创新设计并研制了双模式强流氘氚聚变中子源科学装置,聚变中子源强在运国际第一。基于新型核能粒子输运理论设计研制的中子源科学装置,具备聚变中子源与裂变中子源双模式特征,聚变中子源强达6.4×1012n/s。2)突破了制约强流聚变中子持续产生与精确测控的全过程关键技术,解决了中子源强难以提升的国际难题。发展了多机制协同强化传热方法,发明了阵列射流耦合强剪切流场散热技术,成功研制的超高载热旋转靶系统承载热流密度达21.6kW/cm2(相当于太阳表面热流密度的3倍以上);发展了后置磁约束空间电荷抑制的高梯度均匀场静电加速技术,研制了国内功率最大的超高压低纹波直流开关电源;发明了基于中子倍增能量补偿的长中子计数器源强测量技术,解决了高能高注量率中子的溯源难题。3)创新应用于反应堆堆芯模拟与中子物理实验验证,建成国际首台器堆耦合堆芯同构中子物理实验装置。发明了可灵活组合蜂窝结构组件构成的模块化堆芯,发展了多维冗余的复杂耦合系统控制策略,实现对铅基裂变反应堆、聚变裂变混合堆、加速器驱动次临界系统等多类型反应堆堆芯的同构精确模拟。HINEG成果及其应用已申请发明专利37项,其中已授权专利22项,获中国电源学会科技进步奖一等奖1项,发表SCI/EI等论文20篇,获国际会议报告46次,其中大会特邀报告9次,特邀为美国核学会Fusion Energy Division Newsletter撰文,被编入国际原子能机构IAEA官方报告。HINEG已应用于国际热核实验反应堆ITER、国际原子能机构紧凑型中子源CFNS、中科院战略性先导科技专项“ADS嬗变系统”等重大核工程项目,并服务于中子活化分析、抗辐照加固、航空航天等核技术应用。该项目的研制成功,是新型核能系统中子物理与辐射安全创新研究的重大突破,大幅提高了中国在该领域的国际影响力。
[成果] 1700650327 安徽
TP277 应用技术 通用仪器仪表制造 公布年份:2017
成果简介:SF6气体泄漏的监测是绝缘电气设备投入运行和日常维护工作的重要环节,各种原理的SF6气体泄漏在线监测报警系统应运而生。然而,SF6气体泄漏在线监测技术无法满足现场复杂多变的工作任务,大量繁重的气体检漏任务仅靠近距离检测设备,SF6气体泄漏检测仍然停留在单对单或多对单检测,增加了运行人员对电气设备气体监督管理的负担和降低了工作效率。时至今日,国内外仍无大面积、大范围的单对多点的高灵敏度泄漏检测设备。随着智能电网、智能变电站的发展,开展远距离遥测SF6气体泄漏的在线检测研究,实现SF6气体泄漏的全自动在线监测、报警和漏点定位是亟待解决的问题。 该项目利用傅里叶红外光谱遥测技术与巡检机器人结合进行SF6气体泄漏全自动在线监测在国内外尚属首次,面临以下几个难题: (1)户外环境及检测背景复杂多变,微量气体泄漏的高精度检测和全自动报警难度大; (2)理论上可通过压缩检测视场以提高SF6气体微量泄漏的检测灵敏度,但在满足高灵敏度泄漏检测的同时,进行大范围泄漏检测的难度大; (3)常规的基于激光成像和热红外成像原理的SF6气体检漏仪,虽然可实现SF6气体泄漏的直观检测和泄漏点定位,但探测距离和检测灵敏度受限。 项目在上述方面取得了全面突破,成功研制了用于变电站气体泄漏监测的智能巡检装置,填补了SF6气体泄漏在线监测技术研发和应用方面的多项空白,提升了中国电网科技水平,项目提出的智能巡检装置的变电站SF6气体泄漏全面巡检方案,为智能电站的规范化,标准化建设提供参考,指导中国电力行业SF6气体泄漏检测技术整体提升。 该项目综合利用高性能和高灵敏度的傅里叶红外光谱遥测技术与机器人巡检技术,进行SF6气体泄漏全自动在线监测,在国内外尚属首次。 项目主要创新性成果如下: (1)创造性地建立了针对SF6气体的无背景指纹光谱特征识别算法模型,实现了户外复杂环境下,移动平台上对SF6气体的高精度快速识别和报警。 (2)建立了一套变电站巡检方案和检漏的算法模型,解决了巡检速度和检测灵敏度之间的矛盾,实现了变电站的快速高灵敏度巡检。 (3)开发了扫描成像系统,将高灵敏度检测技术和大范围检测技术有机地结合起来,实现了SF6气体泄漏的远距离检测,可视化查找和泄漏点精确定位。 该项目拥有自主知识产权的创新性成果,在绝缘电气设备SF6气体泄漏检测技术体系、检测仪检验和技术规范研究取得的技术成果达到了国际领先水平。实申阶段发明专利3项,授权实用新型1项,发表SCI/EI收录论文11篇。 项目成果在芜湖、阜阳、合肥多个变电站进行试点应用,挂网期间SF6气体泄漏检测智能巡检装置可靠稳定、运行良好,并成功发现天门山变电站110kV瑞天线533开关气室顶端泄漏缺陷一处,避免设备发生更大故障。 项目以智能在线巡检技术取代人工巡检,节约大量人员和时间成本,避免泄漏的SF6气体对运行人员造成人身伤害,社会和环境效益显著。项目成果有效促进了绿色可靠电力发展和电力行业科技进步,对实现有毒有害气体和温室气体减排、保障人身和电网安全均具有重要作用。
[成果] 1700650325 安徽
G804.3 基础研究 社会人文科学研究与试验发展 公布年份:2017
成果简介:合理运动对于提升体质机能、对抗增龄性功能退化、防控慢性疾病具有重要作用,受到ESC、AHA、CCS等国际权威指南的Ia类推荐,“运动是良医”已成为全球健康行动计划。中国针对慢病防控的运动处方服务尚未普及,经常参加体育锻炼人口不足20%,运动效率不佳、运动损伤、半途而废等现象普遍存在,是“三高一胖”等慢病发病率高、控制率低的重要原因。众多科研机构与IT企业尝试利用物联网、人工智能与大数据分析等信息技术解决这一问题,但由于大众对于健康管理依从性低、缺乏普惠便捷的体质健康评估技术、运动处方精准执行与动态监管困难、服务运行低效和业态育成困难等难题,导致这些努力事倍功半。 鉴于大众健康领域急迫的应用需求,在中华医学会健康管理学分会主任委员曾强教授(项目第二完成人)倡导下,该项目由中科院合肥研究院与解放军总医院(301医院)等单位组建医学、运动生理与信息等多学科交叉团队,从方法论入手创新运动促进健康理论与技术体系,突破关键技术、研发自主知识产权装备,通过示范应用建立管理与运营模式。主要创新如下: 1.针对非传统医疗、开放环境下运动促进健康服务依从度低的难题,创立了“知行信”管理理论模型,构建了贯通“体质健康科学评估-运动处方精准执行-运动进程动态监管-健康效益持续反馈”的闭环式云服务技术体系。 2.针对缺乏普惠便捷体质健康评估技术的难题,发明基于外周动脉的主动脉PWV评估、基于超声线性非线性参量混合建模的BMD评估、基于系统辨识的呼出气体总量建模等信息获取方法,研发系列化体质健康体征检测仪器,支撑云技术体系的普惠应用。 3.针对运动处方精准执行与动态监管的难题,攻克了运动处方结构化表达与低成本伺服控制技术,研发出系列化智能健身器械,实现了运动处方精准执行;攻克了运动生理信息低负荷监测、科学运动健康效益在线评估方法,研发出可穿戴全时段核心指标监测设备,实现科学健身的动态透明监管。 4.针对运动促进健康服务运行低效、业态育成困难的现状,构建了慢病运动康复、科学健身指导和社区体卫结合三大类闭环服务体系,通过大规模应用示范,验证了服务体系的优良特性,创新管理与运营模式。 基于项目理论与技术成果,解放军301医院创立了院内诊断院外管理的服务模式和临床路径,创建国内首家基于运动管理的慢病运动康复中心,成为国内健康管理领域的标杆,引领该学科发展;为3600例高血压、糖尿病和肥胖患者提供个性化远程管理服务,有效率90%以上。在京津粤苏浙皖等省市建立科学健身指导、社区体卫结合示范应用基地42个,服务大众30余万人;创立的公共体育增值运营模式被安徽省体育局全省推广,催生了南京本元、浙江威耐胜等新型健康服务企业,推动健康体检等相关行业的产业转型升级。 项目获得发明专利授权20项,另有21项发明专利进入实审,获软件著作权28项,发表SCI、EI论文45篇。技术成果在4家生产型高技术企业实现产业化,获医疗器械产品注册证6项,创造多个国产知名产品,新增销售金额2.93亿元。
[成果] 1700650323 安徽
X701 应用技术 环境治理 公布年份:2017
成果简介:近年来,随着城市机动车保有量的快速增长,机动车尾气排放已成为中国城市空气污染的主要来源。根据2016年《中国机动车环境管理年报》,2015年全国机动车尾气排放氮氧化物584.9万吨,约占全国排放总量的30%,是造成灰霾、光化学烟雾污染的重要原因之一。为了更加有效的控制机动车尾气污染,国家颁布多项法律法规要求对机动车尾气排放检测进行监督管理,包括:《中华人民共和国大气污染防治法》、《国家中长期科学和技术发展规划纲要(2006-2020)》、《国家环境保护“十三五”规划》、《关于进一步规范排放检验加强机动车环境监督管理工作的通知》(国环规大气[2016]2号)等。 中国在用汽油车尾气排放的检测方法主要有:怠速法和简易工况法。这些方法通过模拟机动车的运行环境得到尾气排放量,工作环境受限且不能完全反映出车辆在运行状态下的实际排放状况。并且上述方法是对排气管中未排至大气的尾气成分进行测量,而真正对大气环境产生污染的是从机动车排气管排出的尾气在空气中发生复杂化学反应后的结果,因此所得的检测数据并不能真正反映尾气对大气环境造成的实际污染。此外,现有的监测方法检测效率较低,没有实现网络化、系统化、集成化,各监测点位分散,检测数据有限,无法为相关部门提供可靠的数值依据和科学的决策支持。针对上述现状,该项目面向中国城市大气环境污染治理的迫切需求,深入开展城市机动车尾气监测方法和关键技术的研究,主要创新工作包括: 1、发明研制了适用于路网、车载和检测站的多种机动车尾气检测设备,实现了对城市机动车尾气排放数据的实时采集。其中车载污染物排放检测系统在线检测机动车尾气排放各气体成分浓度(响应时间小于3.5秒,检测精度±3%FS),用于评估各类机动车尾气排放水平;路网垂直式多车道机动车尾气在线遥测系统运用红外调谐半导体激光光谱技术及紫外差分吸收光谱技术对在路机动车尾气进行实时监测(响应时间小于0.8秒,检测精度±5%FS),用于城市路网尾气排放水平的监测和预警;检测站用柴油车尾气快速分析仪,可实现柴油车排放污染气体的定量检测(响应时间小于3秒,检测精度±5%FS)。 2、提出了基于路网拓扑与道路特征的机动车尾气排放监测设备布点方案,综合考虑城市区域路网的分布特性、交通流信息以及有限成本等因素,根据污染物浓度时空关联建立多层加权连通图模型,通过贪婪熵最小化算法确定监测设备的部署点位,实现城市路网机动车尾气排放水平的高覆盖率监测(最高已达城市在用机动车保有量的82.1%),为机动车尾气排放污染物浓度的准确预测提供有效支持。 3、提出了基于时空残差卷积网络的机动车尾气排放监测数据分析方法,从海量多源异构检测数据中逐级进行特征抽取,并通过分层组合形成高层抽象类别特征,在尽可能多保留原始样本结构特征信息的前提下,映射到不同特征空间中实现复杂非线性规律的回归模拟,从而实现复杂环境下机动车尾气排放的一致性检测(多种检测方法结果一致性达到96.3%),并建立适用于城市区域的机动车尾气排放预测模型,实现对城市路网各路段机动车尾气排放的实时预测和趋势估计(预测精度±10%FS),为实现城市机动车尾气排放的综合监管提供决策依据。 项目整体成果获授权发明专利五项,授权实用新型专利五项,授权软件著作权三项,形成地方标准或行业标准八项,获中国专利优秀奖。相关成果已在北京、上海、广州、深圳、南京等三十多个城市投入实际使用,实现了城市机动车尾气排放的实时监测和城市区域尾气污染物排放变化趋势的准确预测,建立了综合监测和排放预警的联动机制,形成了高效、科学的机动车尾气排放综合监管技术方法体系,实现产值5.05亿,社会经济效益显著。
[成果] 1700520316 陕西
TD752 应用技术 工程和技术研究与试验发展 公布年份:2017
成果简介:该项目属于矿山安全技术领域。中国煤田火区面积达765km2,已烧损煤炭资源40多亿吨,排放出大量SO2和CO2等有毒有害气体,直接经济损失达20多亿元,造成巨大的资源损失和生态环境恶化。中国煤矿每年出现煤自燃隐患4000余次,封闭采煤工作面近100个,极易引起矿井瓦斯爆炸,严重威胁矿井安全生产。煤火灾害具有火源隐蔽、立体分布、贫氧氧化的特点,煤自燃特征信息感知、位置识别及热量消除一直是煤火灾害防控亟待解决的三大难题。该项目针对上述难题开展了系统深入的研究与应用,提出了煤自燃危险程度判定新理论及隐蔽火源位置反演识别新方法;建立了煤自燃隐蔽火源特征信息动态监测与隐患预判技术体系;研制了无机发泡膨胀膏体充填堵漏控风、液态二氧化碳惰化窒息和稠化胶体降温灭火的系列新技术及装备,实现了煤火灾害由被动治理向主动防控的根本转变。主要科技创新内容包括:(1)提出了煤自燃危险程度判定及隐蔽火源位置反演识别方法。揭示了煤自燃特征温度与指标气体的内在对应关系,通过与现场数据的对接,提出了表征煤自燃温度的q指数计算方法,确定了基于指标气体的煤自燃危险程度判定准则,建立了“热-固-流-化”煤火灾害反演计算模型,提出了煤火灾害危险度概率函数及警戒-危险-燃烧的“三区”定量划分理论,为煤火灾害危险程度的直接判定和隐蔽火源位置的准确识别奠定了理论基础。(2)创新了煤火隐蔽致灾信息动态感知与隐患预判技术。研发了煤自燃危险区域气体-温度-压差高密度网络化无线监测系统,开发了可调谐半导体激光光谱高灵敏度痕量气体检测技术,研制了煤自燃多组分指标气体与温度一体化激光动态监测装置,提出了煤自燃安全态势预警知识在线挖掘与智能推演方法,建立了煤火灾害隐患辨识预警动态模型,开发出煤火灾害危险程度与位置动态预判预警系统,实现了煤火灾害多源信息动态感知、孕灾告警、动态预判及准确定位。(3)开发了煤火灾害分区“防-控-灭”关键技术。基于煤火灾害危险程度“三区”定量划分准则,研发了适用于警戒区域堵漏降氧的无机发泡膨胀膏体充填防灭火材料及配套装备,实现了充填材料的远距离大流量输送和动压快速充填堵漏控风;发明了适用于危险区域的堵漏隔氧和吸热降温的稠化胶体防灭火材料及配套装备;创新了适用于燃烧区域快速降温惰化的液态二氧化碳直注防灭火工艺及装置,实现了煤火灾害的分区“防-控-灭”。项目授权发明专利16项,实用新型专利23项,软件著作权7项;论文86篇,其中SCI收录16篇、EI收录21篇;出版专著4部;相关产品获煤安认证20件;获省部级科技进步一等奖4项。主要成果已在全国20多个省(市、自治区)600多个煤矿以及孟加拉、俄罗斯和越南等国推广应用,成果转化产品实现了规模化生产,销售近8亿元,创汇1500万美元,社会经济和环境效益显著,推动了煤火灾害防控理论与技术的发展。
[成果] 1700260276 安徽
[TP393.09, S126] 应用技术 互联网信息服务 公布年份:2016
成果简介:针对通用搜索引擎搜索结果信息杂糅,对农业主题信息精确性、全面性、时效性不够,个性化、专业、智能化程度不足,难以为广大农户提供精准有效的搜索服务等问题,项目组在国家科技支撑计划、国家自然科学基金、世界银行农业创新基金、安徽省科技攻关等系列项目支持下,采用大数据、云计算、农业知识本体等前沿人工智能技术,研发了面向农业的专业化垂直搜索引擎(www.sounong. net,以下简称搜索引擎),为广大农户提供更专业、更傻瓜、更智能的个性化搜索服务。 技术内容与创新: 项目主要内容包括:构建云计算硬件支撑平台,实现大规模用户条件下,存储、计算、服务资源弹性分配;研究自动采集、智能处理、主动服务多主体联盟技术,构建承担相关任务的软机器人;研究基于深度学习的农业病虫草害图像识别算法,研发病虫草害自动识别手机客户端;研发面向农业专业合作社的个性化信息精准推送平台,实现信息的主动服务。 项目组采用复杂自适应系统理论,建立了一套全新的农业信息复杂自适应搜索模型。模型采用分层式多主体联盟组织方式,包括:农业web资源发现、自动采集、智能处理及用户主动服务4大主体联盟,各联盟以农业本体知识库为交互平台、按层次式组织结构形成农业复杂自适应多主体联盟模型,各联盟分工协作自动完成信息深度采集、分类聚类、清洗标注等工作;根据用户需求聚焦,不断调整采集意向,在提高农业主题信息的采全率与采准率的同时,大大提高搜索服务的个性化、专业化、智能化程度。 2006年在国内首次开发成功农业垂直搜索引擎并规模化推广应用。先后部署了24965多个软机器人自动完成WEB农业信息的采集、清洗、分类、聚类、排序、属性标注等任务,每天汇聚13902多个排名靠前农业网站信息,服务内容包括:供求搜索、价格搜索、价格分析、市场动态、农业技术、专家系统、农业视频、农情监测、农业新闻等智能检索与可视化监测,信息总量超过100TB,信息更新周期平均为30分钟。 专利授权与查新:项目执行期间申报国家发明专利14项,授权4项,获得国家软件著作权31项。根据查新结果,项目组提出的农业信息复杂自适应搜索模型,基于深度学习算法的农业病虫草害图像识别算法,用户需求自动聚焦的个性化信息推送方法等具有创新性。 应用推广及效益:2006年以来,项目组相继承担了科技支撑课题“农业复杂自适应搜索模型”、世界银行农业科技创新基金“安徽绿色农业信息服务技术体系建设与示范”、国家自然科学基金“农业复杂自适应搜索模型”等项目,先期在安徽省16个地市的38个农民专业合作社开展应用示范,陆续推广到1000多家,精准推送个性化信息总量超过6500万条,技术培训达1.5万人次;注册服务用户已超过30万。据不完全统计,项目整体经济效益达1.3亿元。农民日报、安徽日报、安徽电视台都做了相关新闻报道,该搜素引擎助力广大农户有效地解决了“技术难求、产品难销”的难题,提升了农民专业合作社、农业企业的信息化水平,取得了显著的经济效益。
[成果] 1600420203 安徽
P412.25 基础研究 自然科学研究与试验发展 公布年份:2016
成果简介:该项目基于激光雷达大气遥感探测技术和大气痕量气体的指纹吸收特性,开展了大气臭氧时空探测激光雷达的研制,主要创新点有:攻克了大气臭氧时空探测激光雷达中核心关键技术,重点突破了高能量免调谐大气臭氧激光雷达专用激光光源、高稳定的Raman转换光源、高效率紫外光栅光谱仪、多通道低噪声瞬态记录仪等技术瓶颈,并掌握了大气臭氧激光雷达核心部件设计和制造技术,突破了国外在该领域的技术封锁。在数据反演方法上,创新提出了双波长差分吸收信号直接反演大气臭氧浓度的算法,实现大气臭氧浓度的连续在线分析,提高在近地面高浓度气溶胶影响情况下臭氧反演的精度。该系统经环境监测部门使用表明,系统操作简便,系统稳定性好,自动程度高,为中国实现大气臭氧时空分布监测提供了优越的技术手段。同时该系统已投入批量化产业化生产,将为提高中国该仪器的国产化发挥十分重要的作用。该系统总体技术达到国内领先水平。
[成果] 1700260371 安徽
[TP212.2, X853] 应用技术 专用仪器仪表制造 公布年份:2016
成果简介:该项目属于环境与化学科学交叉领域。项目组在国家重大科学研究计划纳米专项、国家重大科学仪器设备开发专项和国家自然科学基金等项目的支持下,针对环境中复杂痕量污染物的快速、现场和廉价检测等需求,开展了以纳米敏感材料和光、电信号检测为基础的传感原理和分析方法研究。围绕痕量快速检测中的关键问题,提出了三维热点等离激元增强原理,揭示了纳米结构晶面的选择性敏感增强机制,构建了具有高活性敏感位点的纳米传感器,实现了复杂环境体系中痕量污染物的快速检测。主要发现点如下: 提出了三维热点等离激元增强原理,发展了高灵敏度和重现性的拉曼检测方法。 首次提出了三维且时间有序的等离激元热点矩阵概念,利用液体蒸发非平衡过程中制造的“捕获势阱”产生三维热点矩阵,克服了随机的纳米聚集体结构中量子隧穿、电磁屏蔽等效应降低电磁增强活性的问题,极大提高了等离激元热点数量和效率,解决了纳米表面增强拉曼技术在痕量目标污染物质检测中的超敏感信号获取和信号稳定性的难题,推动了拉曼光谱方法在纳米传感分析中的应用。 揭示了纳米结构晶面的选择性敏感增强机制,建立了环境中痕量污染物检测的新原理。 提出了纳米材料晶面与界面调控方法,设计并构建了不同晶面的纳米结构材料体系,研究了纳米敏感界面上污染物的吸/脱附动力学过程,揭示了纳米结构晶面的选择性敏感增强机制,系统研究了分子扩散对增强敏感位点效率的作用,建立了宏观到微观尺度上敏感界面的分子扩散模型,克服了纳米晶面与界面效应在传感过程中的钝化难题。在该基础上,建立了多重痕量污染物质的同步高选择性的敏感信号输出方法和检测原理。 构建了具有高活性敏感位点的纳米传感器,并应用在水中微污染物质的在线快速检测。 利用三维热点等离激元增强原理和纳米结构晶面的选择性敏感增强机制,构建了一系列具有高活性敏感位点的三维微纳分级结构光、电传感器,成功实现了在天然水中砷、氟、重金属和农药等微污染物质的在线快速检测,并应用到水处理工艺中,通过无线数据传输对污染物实施实时监控。上述研究极大拓展了纳米检测方法的应用领域。 在JACS、Adv. Funt. Mater.、Sens. Actuators B等SCI期刊上共发表论文76篇,授权发明专利12项。论文中8篇为封面文章,3篇为亮点文章,3篇为ESI高引用论文。20篇核心论文的SCI他引1314次,其中8篇代表性论文的SCI他引603次,单篇最高SCI他引153次。相关原理被应用于研制环境痕量污染物快速检测仪器,并且在国家重大科学研究计划纳米专项示范工程中得到应用,获得柴之芳院士、万立骏院士、李亚栋院士和张立德研究员等同行专家的好评。第一完成人担任中国微纳米技术学会纳米科学技术分会环境纳米技术专业委员会主任,撰写了《纳米敏感材料与传感技术》专著1部和《Science and Technology of Chemiresistor Gas Sensors》专著中1章,还受邀在Chem. Soc. Rev.上撰写了关于纳米检测技术的综述文章。
[成果] 1600420202 安徽
P412.25 基础研究 自然科学研究与试验发展 公布年份:2016
成果简介:该项目基于激光雷达大气遥感探测技术,利用大气细粒子在不同探测波长的散射和消光探测不同的物理特征,研制了大气细粒子时空探测激光雷达,主要创新之处有:攻克了大气细粒子时空探测激光雷达系统中核心关键技术,重点突破了双波长全固化免调谐大气细粒子激光雷达专用激光光源、高灵敏探测技术、多通道高速大动态范围和低噪声宽带宽探测技术等瓶颈,掌握了大气细粒子激光雷达核心部件设计和制造技术;在数据反演方法上,创新提出了多波长融合激光雷达反演方法,提高消光系数、颗粒物质量浓度、污染源自动判别的精度和准确性,实现了实时的数据处理,保证了大气细粒子连续在线自动监测。项目总体技术达到国内领先水平。
[成果] 1700260278 安徽
TM462 应用技术 工程和技术研究与试验发展 公布年份:2016
成果简介:国家“十一五”重大科技基础设施项目“强磁场实验装置”包括稳态强磁场实验装置和脉冲强磁场实验装置,中科院合肥物质科学研究院承担稳态强磁场实验装置部分的建设任务{其国拨经费为2.5亿元(国拨总经费3.7亿元)},华中科技大学承担脉冲强磁场实验装置部分的建设任务。强磁场装置具有极高的科学研究价值,自1913年以来,19项与强磁场有关的科学研究成果获得了诺贝尔奖,仅近20年就有8项,如量子霍尔效应、分数量子霍尔效应、磁共振成像等。稳态强磁场实验装置的建设目标是建成具有国际先进水平、可为众多学科领域的科学研究提供强磁场极端实验环境和测试手段的大型综合科学实验装置,成为世界最著名的强磁场科学中心之一。高稳定度直流电源系统是稳态强磁场实验装置的关键技术装备之一(是衡量稳态强磁场实验装置规模的最重要参数),20MW电源系统的建设要求为:20MW高稳定度直流电源系统由二组独立的额定输出电压为500V、输出电流为20kA的电源组成,二组电源并联运行额定输出电流为40kA、额定功率为20MW,它们单独或并联为磁体供电都要满足输出电流8小时连续工作稳定度优于10ppm、输出电流纹波小于50ppm的要求,电源系统电磁兼容符合相关的国家标准。电源系统具体主要技术性能指标如下:额定输出电压:500V;额定输出电流:2×20kA;电流纹波峰-峰值:50ppm;稳定度(8小时):10ppm。项目组通过升级最终使电源系统可实现500V、600V及700V三个档次的额定电压输出,从而使电源系统由最大输出功率由20MW提高到28MW,这将为建设稳态磁场强度最高达45T(世界记录)的混合磁体提供了保障,也将使合肥稳态强磁场实验装置的磁场强度与实验室规模位居世界五大稳态强磁场科学中心(美国、中国、法国、荷兰及日本)的世界第二。 该项目主要创新和贡献有:核心技术完全自主设计优化,大大降低预算成本,为稳态强磁场的建设做出巨大的贡献。国外强磁场实验室的高稳定度电源装置的建设主要由国际电气行业巨头诸如ABB、西门子公司等整体承包研制完成,且其研制建设经费高昂,关键技术壁垒等。在此之前,国内尚且没有成功研制10MW级、输出电流稳定度10ppm的高稳定度直流电源的先例。创新地设计了通过电力配电变压器副边的无载调压来实现电源系统500V、600V及700V三个档次的额定直流电压输出,使电源为不同水冷磁体供电时实现高功率因数运行。优化设计LC滤波器和精密的反馈控制策略,使“稳态强磁场实验装置”的高稳定度电源系统的电源稳定度达到10ppm,并实现输出电流纹波峰-峰值降低到≤25ppm,高于国家项目50ppm要求。
[成果] 1600420573 安徽
X85 应用技术 专用仪器仪表制造 公布年份:2016
成果简介:该成果提出了基于半球空间束缚、多通道光谱收集与吹气驱散浮尘相结合提高光谱数据稳定性与检测灵敏度的方法,提高了光谱信号强度与数据稳定性;建立了基于窗口可变滑动实用化的激光诱导击穿光谱元素谱线归属识别方法和基于阻尼最小二乘法的光谱数据特征自动提取方法,解决了元素谱线归属识别速度、准确率以及自动化应用问题,实现了光谱数据的快速全谱识别与特征谱线的快速分离提取;研发了便携手持式土壤/固废重金属离轴非球面透镜组收发光学探头和现场移动式数据采集、处理与控制系统,实现了土壤/固废典型重金属浓度的快速、现场检测。
[成果] 1700320152 安徽
[P427.1, P412.25] 基础研究 自然科学研究与试验发展 公布年份:2016
成果简介:大气湍流、气溶胶和水汽不仅是气候环境变化的要素,更是十分重要的大气光学参数。大气光学参数空间分布不均勻又瞬息万变改变了光波传输特性,严重影响光学遥感、目标探测、光学制导、空间光通讯等激光与红外光电工程应用。实时探测光波传输路径上的大气光学参数,并以此快速高精度仿真计算光波大气传输已成为该领域应用研究的重要难题。通常大气参数探测只能获取整层和垂直路径上的分布参数(激光雷达),或非指定路径非持续数据(探空气球)。由于斜程激光雷达探测缺乏对流层顶洁净气溶胶的定标点,难以反演斜程大气参数分布。利用水平均匀假定的大气参数垂直分布模式,在评估大气对光波斜程传输影响的仿真中,具有很大不确定性。因此,任意斜程路径上的大气光学参数分布实时探测和传输仿真已成为光电工程等实际应用中的关键技术瓶颈。该项目瞄准国家光电工程发展等重大需求,取得如下主要技术发明:发明了斜程路径大气湍流强度分布探测的新技术。提出了激光束侧向散射光柱差分像抖动实时测量斜程路径湍流强度分布的新方法、宽视场光柱焦平面成实像方法和优化的L-M湍流强度分布反演算法。研制了首套大气湍流强度廓线实时测量系统,测量高度达12公里,相对偏差小于8%。发明了斜程大气激光雷达无盲区探测新方法。提出了利用光柱侧向散射修正后向散射探测激光雷达几何因子的新方法,实现了地面测量参数用于激光雷达斜程大气探测的定标;优化匹配窄带滤波和全视场背景抑制技术,攻克了白天拉曼散射弱信号探测难题。实现了气溶胶、水汽和温度廓线同步昼夜无盲区探测,夜晚和白天探测高度分别可达10公里和3公里,相对偏差小于10%。发明了探测水汽和气溶胶吸收光声光谱的新技术。发明了侧向共振管石英音叉光声光谱新技术,提高了微型光声光谱灵敏度,实现了水汽吸收大动态范围探测;提出了双光路光声差分探测气溶胶吸收系数新方法,解决了气溶胶受水汽强干扰的弱吸收探测难题。研制的气溶胶吸收探测仪归一化噪声等效平衡系数达5.4×10<'-9>,优于此前国际最高水平(1.5×10<'-8>)。创建了大气辐射传输快速高精度实时仿真计算模式及系统软件。提出了逐线积分优化的分子吸收快速计算模式、离散坐标法重排的多次散射快速算法等算法,并建立了自主知识产权的通用大气辐射传输模式和仿真计算软件(CART),结合实时测量的大气参数廓线,使空间目标辐射特性测量大气修正误差由30%减小到6%。改变了该领域完全依赖国外模式和软件的局面。该项目共获授权发明专利22项,计算机软件著作权18项,“总体技术达到国际先进水平,其中激光束侧向散射光柱差分像抖动湍流强度测量技术、气溶胶近中红外波段弱吸收双通道光声差分探测等技术具有原创性”。研制的大气光学参数实时测量设备和光波大气传输仿真系统75台(综合应用系统20台套)已推广应用到15家单位,实现经济效益2.1亿元,为国家重大光电工程发展发挥了不可替代作用,为气候环境变化研究提供了新手段。
[成果] 1700320080 安徽
[O571.5, TL31] 应用技术 [自然科学研究与试验发展, 工程和技术研究与试验发展] 公布年份:2016
成果简介:核安全是核能发展的生命线,开发更加安全更加高效的新型核能系统势在必行。中子在核能系统中被称作“灵魂”,中子问题也是核能安全的源头问题。新型核能系统(先进裂变堆和聚变堆等)的结构、材料与中子源特性复杂,致使系统内中子行为过程描述极其复杂,其准确求解一直是世界性难题,传统中子学理论和方法已面临严重挑战:简化的规则建模和过程孤立的输运理论与方法不再适用。项目组历时22年发展了支持新型核能系统发展的中子输运理论,在该基础上创新提出了中子数量倍增和能量高效提取的中子利用方法。在中子学领域做出一系列原创性工作,主要包括:发展了多过程直接耦合的中子输运理论及非规则精准建模方法,解决了复杂系统核设计与安全评价准确高效计算的难题。建立了概率论与确定论直接耦合的物理模型,发展了系列高效数学求解算法,使新型核能系统的大空间全过程精准核设计与安全评价成为现实。掌握了中子触发的核素嬗变性能动态演化规律,提出了裂变堆中子数量安全高效倍增方法,为核废料永久处理开辟了一条新途径。发现了引入乏料钚可使系统对驱动中子源的功率要求降低2个量级以上,纠正了国际原有认识“利用可预见技术不可能实现长寿命高毒性放射性裂变产物有效嬗变”。揭示了中子关联多物理场内核热沉积与传递行为规律,解决了聚变堆强中子辐射和强磁场条件下难以实现中子能量安全高效提取的难题。阐明了多级插件解耦多物理场相互作用的“核热逐级循环”机理,冷却剂出口温度可超过1000℃,突破国际液态金属核能系统温度设计限值。项目组发展的新理论、方法及软件在美、欧、日等50个国家618家知名核领域单位、23个国际重大核工程项目获得重要应用:应用于中国首个自主三代商用核电堆型“华龙一号”核设计验证,满足其软件自主化需要;被能源领域规模最大的科技合作项目“国际热核实验堆ITER”选为标准模型和基准软件,发现并纠正了ITER原有核设计错误,消除潜在运行风险;被国际同行评价为“represents a major contribution to the progress made in recent years in the field of neutronis”。项目组就该成果发表SCI论文115篇,其中20篇主要论文SCI他引1065次(8篇代表性论文SCI他引614次,单篇最高SCI他引107次);5篇论文入选ESI十年全球Top 1%“高被引论文”;5篇在核工程领域权威期刊Fus. Eng. & Des.建刊以来全部论文中被引排名Top0.1%;2篇入选“中国百篇最具影响优秀国内学术论文”;出版专著3部;获发明专利13项、软著5项。
[成果] 1600420572 安徽
TH744.16 应用技术 光学仪器及眼镜制造 公布年份:2016
成果简介:该成果提出了一种基于色素特征荧光光谱的不同门类藻类分类识别方法,实现了蓝藻、绿藻、硅藻、甲藻和隐藻等五个门类藻类定性识别与含量测定;建立了非负矩阵分解和加权最小二乘光谱解析算法,实现多种藻类共存的混叠离散三维荧光光谱快速在线解析;采用12波段LED激发光源、8波段荧光探测通道,结构活塞式自动清洁型水体自动进样装置,研发了小型离散三维荧光光谱析,实现了藻类和叶绿素荧光光谱连续在线监测。
[成果] 1600420609 安徽
X53 应用技术 环境治理 公布年份:2016
成果简介:该项目采用可见/近红外光谱技术、激光诱导击穿光谱技术、电流-电压四端法、电阻电容法,结合自动化土壤采样、预处理设计,以及车载移动平台的优势,研制了两套车载土壤养分与重金属污染物快速检测装置,实现了大面积土壤养分与重金属的在线快速检测。主要创新成果有:研究了土壤元素间光谱特征,揭示了系统参数与环境条件对土壤激光诱导击穿光谱影响机理,提出了土壤元素谱线间干扰去除的理论方法,采用广义内标法去除了谱线干扰。研发了土壤样品的自动化采集与预处理系统装置,结合可见/近红外、激光诱导击穿光谱检测技术,实现了土壤样品的自动采集和实时快速在线定点检测。研发了基于拖拉机和自主行走式的两套车载土壤养分与重金属的快速检测装置,集成了可见/近红外光谱检测系统、激光诱导击穿光谱检测系统、土壤电导率与含水量检测系统、自动土壤采样系统与自动土壤预处理等多系统的车载移动平台,实现了对土壤成分的高精度、低成本、大面积、原位快速检测。项目取得了显著的经济和社会效益,总体达到国际先进水平。
[成果] 1600420466 安徽
TP319 应用技术 公共软件服务 公布年份:2016
成果简介:该项目产品是一款具有完全自知识产权、通用、智能、精准的三维核模拟、设计优化与安全评价软件,可广泛应用于反应堆物理、辐射防护与屏蔽、核医学、石油和航天等领域。主要创新点有:首次提出并实现了从工程CAD模型到蒙卡计算模型的自动转换,发展了区域智能分解与形状智能识别等建模方法,解决了长期困扰核工程领域的复杂核系统蒙卡计算难以精准建模的世界难题。国际热核聚变实验堆ITER装置核分析应用结果表明,建模效率提高1000倍以上。提出了基于权重修正的超热中子精确模拟方法,构建了蒙卡模拟核系统中子动力学参数理论计算模型。测试表明,该软件计算精度总与国际权威核模拟软件MCNP相当,中子动力学参数计算精度优于MCNP。提出了基于粒子位置预判的几何处理加速方法、自适应权窗平滑减方差的粒子输运加速方法、基于栅元信息多叉树快速定位的大规模计数加速方法以及概率论与确定论方法耦合加速方法等,在ITER装置核分析应用表明,计算速度比MCNP快6倍以上。设计了基于富客户端网络架构、海量数据四维可视化、任务资源协同调度的蒙卡云计算模式,具备负载动态均衡、资源弹性调度、多用户智能协同、网络分布式计算等特色,SuperMC实现了智能化、网络化应用。项目成果总体达到国际先进水平,其中复杂结构问题精准模拟计算能力及速度、用户友好性达到国际领先水平。
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