团队以深地工程地质灾害预警与防控为切入点，将微震监测、智能云与新型支护技术相融合，打造了一套从底层算法到顶层智能物联网算法完整的解决方案，最终实现了 “精准监测”到“云端预警”再到“智能防控”。  一、项目进展 创意计划阶段 二、负责人及成员 姓名 学院/所学专业 入学/毕业时间 李想 环工院/土木水利 2020.09-2023.06 曾俊 环工院/建筑与土木工程 2019.09-2022.06 马佳骥 环工院/地质工程 2019.09-2022.06 吉翔 环工院/土木水利 2020.09-2023.06 卢向前 环工院/地质资源与地质工程 2020.09-2023.06 喻妮 环工院/土木工程 2020.09-2023.06 代坤坤 环工院/土木工程 2021.09-2025.06 文倩 商学院/应用经济学 2019.09-2022.06 彭丰 环工院/土木工程 2020.09-2024.06 李超飞 环工院/地质工程 2020.09-2024.06 宋涛 环工院/地质工程 2017.09-2023.06 张航 环工院/土木工程 2016.09-2022.12 邓叶林 环工院/土木工程 2019.09-2022.06 马俊杰 环工院/地质工程 2019.09-2022.06 朱玥 商学院/应用经济学 2021.09-2023.06 三、指导教师 姓名 学院/所学专业 职务/职称 研究方向 马春驰 环工院/ 无/副教授 隧道与地下工程 李天斌 环工院/ 院长/教授 隧道与地下工程 朱星 环工院 无/副教授 边坡工程 崔圣华 环工院 无/讲师 地质工程 杨晓轩 环工院 无/助教 无 赵伟华 环工院 系主任/副教授 边坡工程 四、项目简介 团队以深地工程地质灾害预警与防控为切入点，将微震监测、智能云与新型支护技术相融合，打造了一套从底层算法到顶层智能物联网算法完整的解决方案，最终实现了 “精准监测”到“云端预警”再到“智能防控”。 根据国家西部大开发、扶贫开发、川藏铁路、国防重大专项深地工程项目等重大战略相继开设，未来将有超过5.2万亿元的市场容量。①自主研发一套以传感器—采集站—便携检测仪—云平台为一体的高精度的微震监测系统。②基于智能云构架+MOC多输出技术+BIM，研发了深地灾害智能预警与防控云平台。 ③自主研发了深地灾害新型支护装置。已完成智能预警与防控云平台的研发设计，以及四个核心设备+三种新型支护装置的小规模生产，具有专业背景的数据分析团队已通过云平台远程处理监测数据。本项目正对硬件产品进行投入生产，计划于2023年完成软硬件的升级，2024年上线深地工程地质灾害大数据云平台，2025年实现掌上云技术。学生团队已发表30篇高水平论文，申请发明专利18项，新型实用专利12项，软件著作权5项，获10余项国家、省部级创新创业类竞赛奖励。依托学校平台已完成或参与国家、省部级项目10余项，合同总价值超千万元，并获得央视报道，引起了国内外社会的高度关注。

成果与项目的背景及主要用途： 成果背景：由于建筑能源消耗的急剧增加，热泵作为一种通过消耗少量高品位能量，把热量从低温处传输到高温处的装置，日益受到人们的关注。热泵通过使用清洁的冷热源如太阳能、土壤能、空气能等，能够同时实现制冷、制热、提供生活用热水。这种复合可再生能源系统的出现，给人们提供了更具灵活性的方案，来实现洁净能源系统的三联供功能。 系统主要用途：多热源热泵系统是指以太阳能-空气源-地源等为热源的热泵系统，主要包括：太阳能集/散热系统、空气源集/散热系统、埋地盘管集/散热系统（含室内蓄热体）、水源热泵系统、房间热力系统、控制系统。本方案利用先进的智能控制技术，将太阳能源、空气源和地源热三者有机结合，通过水源热泵机组实现向建筑物供热、供冷和提供生活热水。太阳能集/散热器的利用可弥补地源热泵因埋地管束多而导致的投资过大的缺点，同时减少地下环境受到过度的热污染，而少量地源和蓄热系统的使用可弥补太阳能和空气源热泵受气候条件影响大的缺点，使系统即使在恶劣的气候条件下也能在高能效状态下工作。太阳能-空气源-地源热泵联合系统可以设计为基本工作模式，还可以根据具体情况开展因地制宜的设计，组合成适合当地地理及气象特点的系统。系统采用全新的智能控制技术，采集实时的系统参数，提高温度调节的准确性，使系统始终维持在高效状态下工作。通过将太阳能源、空气源集/散热器做成外围护结构的一部分，实现新能源与建筑结构的完美结合。结合三步节能建筑技术的普及推广，本技术产品的目标是实现空调和采暖方面的一次投资和日常费用仅为传统空调+暖气方案的 50%。 技术原理与工艺流程简介：  夏季： 系统处于制冷工况，需要把从室内吸收的热量转移到室外，太阳能散热器、空气源散热器、埋地换热器分别提供冷源，此外，在房间内有相变蓄能材料，晚上积蓄冷量，减轻热泵系统在白天的热负荷。由于空调系统在夏季并不处于常开状态，如果空调不处于制冷状态时，使系统处于制热工况，关闭室内热力系统，并且打开阀 V4 和 V6，关闭阀 V5，此时系统成为太阳能热泵式热水器，可以提供稳定的热水。两种工况的切换通过实时测量的室内温度和热水箱温度等参数，由智能控制系统进行判断。 冬季： 系统处于制热工况，太阳能集热器和埋地换热器作为热源给建筑供热，同时供生活热水。当热水箱温度达到设定值时，关闭阀 V4 和 V6，打开阀 V5。此外，在房间内有相变蓄能材料，白天积蓄冷量，减轻热泵系统在夜晚的工作负荷。三个热源可以任意两个之间并联工作，也可以分别工作，要依具体的工作状况，包括环境温度、室内温度、热源温度等状况而定。技术水平及专利与获奖情况：该技术已申请专利，并通过小试鉴定。 应用前景分析及效益预测： 应用前景分析：本项目的实施可以加快可再生能源产业化的发展，促进建筑节能与热泵系统的有机结合，对空调行业进一步向绿色能源的发展，都有非常显著的作用。三步节能的尽快实现，客观上也促进了新能源的普及推广。 效益预测：下面以天津地区为例对本系统的一次投资成本及运行费用进行说明，将本系统与单冷空调+暖气、地源热泵、空气源热泵比较。建筑面积 150m2，采暖天数 125 天，制冷天数 120 天，每天制冷 10 小时，平均运行负荷按 70%计，电费 0.41 元/度以三步节能后的指标计，供暖负荷取 36W/m2，总供暖热负荷为 5400W/m2，制冷负荷 72W/m2，总的制冷负荷为 10800W/m2。 第一种方案采用单冷空调+集中供暖，集中供暖中室外采暖的投资为 85 元/m2，室内的费用为 25 元/m2，总的费用为 110 元/m2，天津地区的暖气费用为15 元/(m2 年)，设制冷系数为 2.5。 第二种方案完全采用地源热泵，冬季单位钻孔长的取热率为 30W/m，夏季的放热率为 50W/m，约需 210m 的钻孔长，管长和施工总费用取 90 元/m。 第三种方案完全采用空气源热泵，冬季采用电辅助加热的时间为全部取暖时间的一半，冬季制热，夏季制冷系数为 2.5，冬季制热系数取为 2。 第四种方案为本项目系统，太阳能集热板取 17m2，地源热泵系统的冬季负荷为 1500W，夏季负荷为 2500W，地源热泵约占总负荷的 25%，夏季性能系数取为 4，冬季的性能系数取为 3。 应用领域：建筑节能；新型热泵、空调系统；制冷、供暖系统工程；可再生能源建筑。 技术转化条件（包括：原料、设备、厂房面积的要求及投资规模）：热泵、空调及控制系统。 设备：机械加工及系统安装设备。 厂房面积：1000m2 以上。 投资规模：600 万以上。 合作方式及条件： 合作方式：技术入股、合资经营。 条件：对建筑、节能及可再生能源利用感兴趣且致力于该技术的推广实施。 

路面多维高频检测装备和智能养护技术及应用 同济大学交通运输工程学院杜豫川教授团队研发的路面多维高频检测与智能养护系统，利用先进的车载分布式传感、AI图像识别、北斗高精度融合定位等技术，打造了一套轻量化的路表损伤自动检测装备。面向路内结构破坏、路域设施损坏，建立了基于多尺度探地雷达+高分辨激光雷达的多维度路面健康全息感知系统，实现了包括路面平整度、路表病害、桥头跳车、结构损坏等参数的高频率检测与融合分析。该项目先后获得中国公路学会科学技术一等奖(2017年)、上海市科技进步一等奖(2019年)、中国产学研合作创新二等奖(2019年)，并于今年参展第22届中国国际工业博览会，获得大会创新引领奖（仅10项）。 设备检测图像 产品经国家道桥计量站等单位测试，检测误差小于10%，综合病害识别率大于90%，图像处理速率大于10张/秒，检测效率可提高传统手段的2至3倍，平台实现了单日数百GB级的养护外场数据高效处理，且费用可降低50%以上，具有明显的经济与效率优势。产品构建了全面的知识产权体系，具有国家授权发明专利10项、国际专利PCT5项，以及软件著作权6项。 项目产品在上海这一超大城市形成了规模化应用，并在江苏、浙江、河北等全国十余省市超过40000公里各等级公路上得到推广，覆盖了高速公路、城市干道、农村公路等多等级道路类型，同时也为港珠澳大桥、雄安新区等重大工程建设提供数据支撑，有效地推动道路设施智能养护装备及管理系统的技术进步，取得了巨大的社会经济效益。

浙江财经大学王建英副教授撰写的《转型时期农业生产方式调整与生产效率研究》2018年12月由浙江大学出版社出版，获2019年“浙江省第二十届哲学社会科学优秀成果奖”三等奖（基础理论研究类）。 该书是国家自然科学基金青年科学基金项目“中国粮食储备行为变化的机理和应对措施:基于农户储备和国家储备的研究”（批准号：71603228）、中国博士后科学基金特别资助项目“转型时期农户粮食储备行为变化的内在机理及影响研究”（批准号：2018T110607）和浙江省软科学研究项目“转型时期创新农业生产环节外包的决策机制与绩效研究”（批准号：2018C35032）的阶段性研究成果。 从中国农业生产环境发生的变化出发，该书抓住农村土地租赁市场发展、农业劳动力持续非农流转、农业机械化率大幅上升的显化特点，基于稻谷作为口粮消费的重要性，该书主要依据中国南方籼稻主产区江西省稻农的微观调查数据、有全国代表性的农户微观调查纵向数据（RCRE数据）、以及东亚、南亚和东南亚等主要水稻生产和出口国（中国、印度、孟加拉国、越南和老挝）多个地区稻米价值链参与主体的微观调查数据，在农户模型理论的指导下，从不同视角对转型时期稻农的水稻生产方式调整与生产效率进行了系统性的分析和实证考察，勾勒出一幅综合的图景。

本研究团队研发了具有自主知识产权（专利号：ZL 201610601410.0；ZL 201610601445.4）的新型固定床生物反应器——Xcell反应器（图1）。Xcell反应器采用新型的“瀑布式”传氧方式，实现真正意义上的无泡通气，可提供良好的氧传质性能以及混合性能；采用“悬浮接种”技术使得反应器的种子细胞捕获能力良好且细胞在反应器中分布均匀；采用“Push-pause”混合技术，可有效避免固定床模块出现死区，进一步提高液体混合效率，同时对氧传递有一定的促进作用。Xcell反应器为贴壁动物细胞的培养与应用提供了一种新的固定床生物反应器与技术。 为了实现基于固定床生物反应器细胞培养过程的高效研发与规模放大，本研究团队建立了具有自主知识产权（专利申请号201910893202.6）的固定床生物反应器缩小模型——TFB反应器（图2）。基于TFB反应器与Xcell反应建立了固定床生物反应器scale-down/scale-up平台（图3）以及QbD导向的病毒疫苗过程工程的快速开发策略，实现了细胞培养及病毒扩增工艺从20 mL到0.5 L与2.5 L的规模逐级放大。

基于自主技术首创出大型液压滚动式宽厚板剪切技术与装备，发明了液压缸驱动复合连杆机构的钢板滚动式剪切新方法，实现了宽厚板全规格范围内的纯滚动剪切，解决了剪切轨迹不能随钢板规格调整这一问题。发明了新型11杆液压滚动剪切机构和整机结构，解决了设备重量随剪切钢板宽度和厚度增大而急剧增加的难题。发明了液压滚动式金属板剪切机的液压系统及其控制方法，实现了宽厚板纯滚动剪切。发明了液压滚动式金属板剪切机抗偏载液压缸及其卧式增力结构与位姿设计方法，提高了液压伺服系统的可控性和运动平稳性。 该设备具有结构简单、重量轻、安装调试周期短等优点；同机械滚切剪相比，传动机构省去了主电机、减速机、曲轴等驱动装置，设备重量和投资降低40%以上；采用卧式液压缸增力机构，装机功率降低35%，极大降低了设备的采购、使用和维护成本。

新型25m PC轨道梁优化设计与制造工艺 在国内外首次设计并试验了25m PC轨道直线梁和22 m (R=100m)PC轨道曲线梁，并在重庆轨道交通二号线二期工程和3号线工程及其延长线上广泛应用。该项研究成果获2009年度重庆市科技进步二等奖。 PC轨道梁制造控制软件系统 该软件广泛应用于重庆轨道交通2号线、3号线和韩国大邱市地铁3号线上，2004年该软件获重庆市科技进步三等奖。     跨座式单轨交通系统盖梁支承垫石定位计算软件 该软件与PC轨道梁制造控制软件系统相配套，自动调用工法软件中的相关轨道梁的线形信息，输出跨座式单轨交通盖梁支承垫石定位全部数据，并显示相邻梁缝的宽度。 跨座式单轨交通PC轨道梁配筋计算程序 该软件可给出任一跨度和曲线半径的PC轨道梁预应力钢筋的配置、普通纵向钢筋的配置和变形计算结果。 跨座式单轨交通轨道梁桥养护管理系统 根据重庆轨道交通2号线轨道梁桥养护的需求，运用计算机技术对轨道梁运营中的技术资料和检查检测资料等海量数据进行处理和辅助评价，以报表、图形的形式得到评价结果，提出参考性的养护维修方案，包括大、中、小修计划等。

针对高级水果、螃蟹，研发了机器视觉检测技术，开发了品种识别、缺陷检测、质量评估、分级等算法，研发了流水线式检测分级系统，实现了水果、螃蟹的快速精确筛选、分级定价。对高级农产品、水产品实现了机器自主检测、分级，提高了精确性，大幅节约人力成本。采用视觉技术可检测水果、螃蟹品种、有无缺陷、色泽品类、重量，并实现自动分级，单个产品视觉系统检测时间低于 0.5 秒。

列车碰撞事故造成的重大人员伤亡触目惊心，世界各国都在致力于研制耐冲击吸能列车来耗散冲击动能，由于受到列车载重、车钩及结构外形的限制，传统设计方法只能被动挨撞。本成果创新性地提出了列车主动式碰撞吸能保护体系，突破了车辆被动安全保护的技术局限，解决了与列车碰撞能量耗散及运行轨迹保持相关的三个关键技术问题。 1.列车碰撞主动式被动保护技术 研发列车碰撞主动式被动保护下，力流/能量流协同控制的能量耗散技术及主被动吸能装置，突破了车钩等装置对吸能结构的限制，拓展了吸能结构变形空间。克服列车碰撞时头车破坏严重的短板效应，挖掘列车的吸能潜力，在不改变车辆主体结构的情况下，仅地铁列车的安全碰撞速度可以达到36km/h，吸能能力比标准提升107%。重联动车组在36km/h碰撞速度下结构依然完整，吸能提升约100%。 2.列车碰撞轨迹自保持技术及装置 构建了碰撞防偏/爬—防脱轨—防掉线三重安全保护系统，包括被动凸凹嵌套动态自适应对心防偏/爬、多点约束防脱轨、结构剪切耗能防掉线三大关键技术，实现碰撞过程中车体自动对心，减少爬车事故的发生；突破了世界范围内没有防脱轨装置的局限，有效避免脱轨、倾覆造成的二次碰撞及列车掉线等后继事故，构建列车碰撞轨迹自保持技术体系。已应用于400km/h高速列车、城轨列车、自适应转向架的碰撞轨迹保持设计。 3.全行程渐进塑变技术及低峰值力吸能结构 针对吸能结构残余行程长、初始峰值力过高、撞击力波动剧烈等致使人员伤亡问题，研发了结构全行程线性渐进塑变吸能、初始撞击力抑制两大技术，发明了撞击力平滑、初始峰值力低、压缩率高的系列吸能结构，吸能结构压缩率和压缩力效率均达90%以上且变形有序，解决了有限空间内高能量耗散难题。

在我国许多地区，尤其是高严寒地区，冬季铁路的路基冻胀、道岔积雪以及轨道积雪问题严重影响铁路运输的安全性，如果不解决这些问题，将影响列车的行车速度和行车安全，成为铁路运输安全的一项重大隐患。例如哈大高速铁路自投运以来，每到冬季为避免冻胀问题带来的安全隐患，均需降速运行；2018年冬季的大雪，影响了多条高铁运行。该项目采用可双向传热的有芯热管，并结合热管接力传热的方法使热管自动夏季蓄热、冬季放热，使地表温度恒定防止铁轨冻胀，实现冬季融冰化雪。