研发阶段/n本技术根据当前推广油菜高产优质品种的需硼规律，通过湖北省油菜主产区土壤有效硼现状的调查，以及油菜施硼效果的大田和示范，修订了当前油菜种植中土壤有效硼和植株硼营养丰缺的诊断指标，制定了《油菜硼肥施用技术规范》。该规范概括为"测土定肥、依产调肥、因势补肥"12个字。主要表现在：在油菜整地之前，测定土壤有效硼及其他有效养分的含量，以此为主要指标，根据土壤有效硼的等级所对应的硼肥推荐量，确定硼肥施用量、施用环节和方式。然后根据产量目标和品质需硼特性调整硼肥用量，并根据土壤氮磷钾等肥力状况，制定硼

1.项目背景 化学反应器与精馏装置是石化生产过程中使用最为广泛的设备，也是最主要的耗能单元，反应器与精馏塔运行的好坏直接关系到石油化工企业的经济效益。反应与分离强化过程通常由多个单元耦合联接而成，其不仅涉及反应与分离能力的协同机制、多单元组合与系统整体运行效能的关系，而且强化过程具有强非线性、大滞后和多变量耦合特性，以及经济、环境与安全等不确定性因素的干扰，都对强化过程的平稳操作、协同调控与分级优化带来诸多的挑战。 采用反应与精馏强化技术，通过传质与传热的强化、物质流与能量流相互耦合，使强化过程具有大幅度提高反应转化率或选择性，降低生产能耗和污染物排放等优越性。然而这种集成优势只有在反应能力与分离能力动态协同作用条件下才能被充分发挥，而且强化过程具有多稳态、强非线性和多变量强耦合特性，这些都对强化过程的自动控制与优化理论提出了新的挑战。 采用传统控制模式，当系统受到干扰时，很容易引起反应与分离能力动态失调和工况发生大范围波动与偏移，造成产品质量不合格和能耗增加等控制难题。因此，在传统控制模式的基础上，探索反应与精馏强化过程的动态协同调控方法与动态优化理论，对解决集成装置的平稳操作与自动控制难题，切实提高系统运行品质，有效降低装置生产能耗和污染物排放方面具有重要意义 2.项目技术原理 南京工业大学绿色化工研究所，经过多年研究发明了不同工况反应与蒸馏集成技术，可根据不同体系的特殊要求，实现不同工况反应与精馏的最佳匹配，解决了反应与蒸馏操作条件必须一致等问题。本项目在对强化过程机理模型、经济稳态优化和动态特性分析的前期研究基础上，研究反应能力与精馏能力的动态协同调控新方法和强化过程的分级优化理论，提出反应与精馏强化过程一体化设计思想，对传统多单元生产过程具有很好的借鉴作用。项目针对反应与精馏过程自动控制系统设计与性能优化调节方面主要开展以下技术： （1）反应与精馏强化过程多变量自动控制方案的设计与性能分析 在对反应与精馏过程机理建模、经济稳态优化设计和动态特性分析基础上，采用稳态增益矩阵和奇异值分析方法，合理选择过程被控变量和操作变量配对模式，运用传统控制策略设计反应精馏强化过程多变量自动控制方案，采用ASPEN PLUS流程模拟软件和ASPEN DYNAMIC模块进行控制方案的动态模拟测试，并根据实际工艺扰动情况，通过在动态流程模拟系统上分别加入不同幅度和方向的多种扰动和改变系统设定值，评价传统控制模式闭环系统性能，在此基础上，改进自动控制方案设计，确保设计的自动控制方案在实际应用中能够维持平稳有效运行。 （2）生产负荷自动调节和优化技术原理 反应与精馏过程的生产负荷经常随着市场需求的变化进行调整，负荷的变化将可能引起系统工况的波动，产品质量下降，能耗增加等问题，甚至造成系统不稳定而被迫停机。本项目采用设定值多步长滚动优化、偏差区域容忍动态矩阵控制与传统控制相融合方法，实现反应与分离能力动态协同调控；本项目在多变量基础控制系统上，在关键控制回路增加设定值智能调节模块和多变量协调预测控制模块，分别采用设定值多步长滚动优化、偏差区域容忍动态矩阵控制（Error tolerant DMC）与传统控制相融合方法，实现反应能力与分离能力动态协同调控，使系统获得了良好的跟踪性能和鲁棒性。解决传统控制模式下扰动引起反应与分离动态失调，导致产品质量不合格、能耗和污染物排放增加等控制问题。在多变量协调预测控制模块设计中，对于反应器出口成分和产品质量等不可在线测量的关键变量，采用机理模型和经验模型建立产品成分软测量模型，实现对产品成分、反应转化率等不可测被控变量的在线估计。 （3）反应与精馏强化过程的系统性能优化技术 在经济稳态优化设计前期研究基础上，开展多目标多约束动态优化与多变量跟踪控制相结合的分级优化理论研究。在上层多目标多约束的动态优化设计中，是以能耗和操作成本最小为优化目标，以质量、尾气/废液排放和过程动态模型等为约束条件，采用多目标优化算法对强化过程的关键操作参数进行动态优化计算，给出工况最优调节方案。根据多目标动态优化给出的关键参数设定值最优调节方案，采用设定值多步长滚动优化给出多变量预测控制的参考轨迹，通过多变量协调预测控制和基础控制回路的跟踪调节，使系统输出快速跟踪设定值的最佳操作值，实现工况优化与平滑调节，确保系统维持高品质运行特性，从源头降低工况大范围波动和事故发生的概率。 3.关键技术路线 项目针对反应与精馏过程，融合了化学工程理论、自动控制理论、智能学习算法与计算机模拟技术，采取理论研究、模拟实验和工业应用相结合的技术路线，如下图所示。项目分别开展反应精馏过程的多变量基础控制系统设计、反应与分离能力动态协同调控新方法、强化过程分级优化理论研究，并将项目成果融合，开展不同工况反应与精馏强化过程的一体化工程设计，研制一套流程模拟综合实验平台，进行模拟验证和工程应用研究。 4.项目技术特色和创新性 （1）针对反应与精馏强化过程，在传统控制模式下扰动引起反应与分离动态失调和工况偏移，导致集成优势难以充分发挥工程问题，项目提出将设定值多步长滚动优化、偏差区域容忍动态矩阵控制、多目标多约束动态优化与传统基础控制相融合的动态协同调控新方法与分级优化理论，在反应与分离动态协同作用下实现工况的优化与平滑调节，确保系统维持高品质运行特性。 （2）项目沿着学科交叉与融合方向，将化学工程理论、自动控制理论、智能学习算法与计算机模拟技术相结合，提出不同工况反应与精馏强化过程流程模拟、控制系统设计与集成优化理论相结合的一体化工程设计思想，并在常压反应与减压精馏集成的甲苯氯化反应精馏工业装置上进行工程应用研究，解决装置自动控制与平稳操作等实际控制问题，发挥强化过程高转化率/高选择性、低能耗的集成优势。

1 成果简介大型复杂的设备（如船舶、飞机等）或工厂产房（如化工、炼油）设计中的管线布置是一项复杂而又耗时的工作，特别是同时考虑管线成本、设计要求和空间约束等。现有的 CAD系统软件还不具备同时考虑上述因素的自动布管功能，基于经验和试错(Trial and Error)的方法仍为目前此类设计的主流。 清华大学自行研发的具有自动布管功能的软件引擎，可以在同时考虑管线成本、设计要求和空间约束的情况下快速找出较优的管线布置方案。 简单示例如下： （ 1） 原始设备  （ 2） 用鼠标选定起始点  （ 3） 通过菜单设定设计边界  （ 4） 自动产生管线路径 2 应用范围应用于船舶和飞机制造设计或炼油化工企业的工厂布局等，也可以应用于城市地下管线的布置。3 效益分析软件的应用可以提高布管的效率， 以及节省管线的成本，具有良好的经济效益和社会效益。4 合作方式技术投资、转让等多种形式的合作。可以按照用户具体要求，为用户定制设计、开发、安装、维护及培训的交钥匙工程。

本发明公开了一种能够帮助船舶驾驶员核算船舶浮态、稳性和强度，优化船舶航行纵倾，实时模拟船舶装载过程的船舶专业装载计算系统，即船舶装载仪。本发明包括船舶性能数据的计算，船舶性能校核，船舶纵倾优化和船舶装载过程实时模拟四个子计算系统。通过选择不同的子计算系统及其它们之间的相互配合，输入相应的船舶参数，可以得到船舶安全、经济航行的基本数据条件。本发明还提供了利用上述软件进行船舶浮态调整，稳性和强度核算、纵倾优化和实时模拟船舶装载过程的方法。本发明能够确保船舶装载和航行安全，简化船舶装载作业和节约能源，从而

乙烯工业是石油化学工业的龙头，裂解炉又是乙烯生产装置的核心，其运行效率与整个乙 烯装置效益直接相关；同时，一个工业乙烯装置的裂解炉区通常由多台裂解炉组成，不同裂解 炉又可以裂解不同属性的油品，且裂解性能各异。本项目以工业乙烯裂解炉炉群为研究对象， 研究不同裂解炉在不同运行周期裂解各种油品的运行性能，结合裂解反应机理、热传递模型和 结焦特性，采用运行机理和数据驱动相融合技术，建立了裂解收率预测模型、热效率预测模 型、燃料气预测模型及运行周期预测模型等；结合智能优化算法，以关键产品收率和经济效益 为优化目标，进一步构建了裂解炉炉群负荷分配的优化模型和计算方法，实现不同操作工况下 对裂解炉炉群负荷的实时优化分配；此外，结合网页编程技术，实现了对乙烯裂解炉炉群中每 台裂解炉运行状态的实时监控和用户交互功能。现场实施表明，裂解炉炉群负荷调度和分配优 化技术能够显著提高裂解炉炉群的整体运行水平和总体经济效益。

传统的机器或机械零件的产品开发模式是必须开发出实物样机或样品，并对其进行静强度或动态性能测试，然后再进行设计修改，这样要重复好几次上述过程，才能设计制造出合格的产品。这需要花费大量的时间与金钱成本，已经跟不上日益变化的市场的需要。本成果采用了先进的虚拟仿真技术，对计算机中的机器的3维几何模型，可容易地进行编辑、修改，并检验其制造的可能性，生产成本，能否容易装配。另外，可以对其3维几何模型附于物理属性，能模拟其工作状态，可进行运动学、动力学、热力学、强度、振动分析仿真，也就是说，在设计阶段(不需要制造出实物)，就可以把握住机器或机械零件的静态与动态性能，最终可以设计制造出低成本、高性能的机器。 该成果适用于任何大中小型机器及其零部件。 本成果已经应用到国内外多家著名公司，如摩托车的动态力学性能的仿真分析,计算机硬盘系统的静态与动态性能的仿真分析,配气机构的动力学优化与分析,大型曲轴车床整机动静态性能分析与优化,渐开线齿轮的精密接触分析与优化。

由于当前煤炭市场的变化，许多锅炉均不能保证燃用设计煤种，而且实际燃烧煤种长期处于频繁变化中，发热量过低或挥发分过低时易造成燃烧着火不及时，炉膛火焰不稳，严重时还会造成炉膛灭火，煤质趋劣还使电厂煤耗和厂用电率上升，设备可用率降低，检修和改造费用大幅上升；发热量过高或挥发分过高时易造成结焦，影响锅炉运行安全性。煤质对燃煤电厂的安全与经济运行的影响非常大。为了适应变煤种工况，在变煤种燃烧方式下做到最优化运行，保持机组长期经济运行，非常有必要对锅炉整体进行优化改造，一般的技术改造都是头痛医头、脚痛医脚，只从单一设备或局部出发进行改造，本技术特点是从电站锅炉整体全局出发，使各项改造技术达到最合理匹配。

物流调度、航班规划等复杂应用场景中，设计方案的评价随着时间动态改变。这类优化问题在现实中广泛存在并且求解困难。为了推动该领域的发展，亟待提出能反映动态优化问题复杂特性并且可控的测试集，从而推动动态优化算法在现实问题中的应用。课题组在

物流调度、航班规划等复杂应用场景中，设计方案的评价随着时间动态改变。这类优化问题在现实中广泛存在并且求解困难。为了推动该领域的发展，亟待提出能反映动态优化问题复杂特性并且可控的测试集，从而推动动态优化算法在现实问题中的应用。课题组在IEEE Transactions on Cybernetics上发表了一种生成连续动态优化问题的测试集，同时对现有的测试集进行了全面的综述，并探讨了它们在捕获不同问题特征方面的缺点。