一、成果简介 要控制食品安全问题，就需要从农田到餐桌对食品的生产、加工、流通和销售等各个环节进行全程监控和管理。而现有的食品安全监督管理体系普遍建立在仪器分析的基础之上，不仅人力、物 力消耗大，时间成本高，而且信息发布滞后，导致监管部门很难对问题食品进行快速反应。因此，迫切需要大量能够满足现场、快速、准确、灵敏且成本低廉的食品安全分析检测技术。试纸成为了 一个非常令人关注的检测平台，

红外吸收光谱技术基于捕获物质的红外“指纹”来获得物质成分和含量信息，其核心是红外光谱器件和高效紧凑红外光学系统,主要的应用之一是针对气体的传感检测,如有毒有害气体、温室效应气体以及呼吸气体成分和浓度的检测等。相比传统的单气体成分的检测,同时检测多种气体是降低检测成本的有效途径;相比针对未知气体采用实验室傅里叶红外光谱仪的检测，可以现场检测的微小型化红外光谱仪具有更实用且成本更低的优势。另外, 越来越多的场景需要探测精度达到ppb 或亚ppm 精度的高精度气体检测,如有毒有害痕量气体、呼吸气体肺癌早期诊断、果蔬存储中具有催熟剂作用的微量乙烯气体释放的检测等。 现有红外气体传感技术中，基于激光光源的气体传感器虽然易于达到ppb级的高精度检测，但是激光传感器成本昂贵，而低成本的基于热光源的红外气体传感器虽然成本较低，但是却存在精度低的问题。 为了解决上述的精度和成本痛点问题，本成果掌握了高功率热红外光源、可级联长光程气体吸收池、多通道红外探测器和可调谐红外探测器以及多通道微弱信号数字锁相放大检测等技术，开发一系列探测精度到100ppb 以下的多通道红外气体传感器和演示模组，以及基于可调滤波器的小型化红外光谱仪，展示了集成多组分气体检测和现场未知气体成分的光谱仪检测能力，具有高精度和低成本优势，以及小体积和低功耗特点。 （１）高功率热红外光源：MEMS 热光源芯片阵列与微光学准直阵列集成，实现低发散角的高功率红外源。为实现高精度探测所需要的长光程气体吸收池提供足够的红外光能量。 （２）可级联长光程气体吸收池：高精度气体检测需要米级长光程池。现有长光程气体池主要有怀特池、Herriott 型、Chernin 型以及环形吸收池，配合低发散角的激光光源。但是这些吸收池结构复杂，装配难度高，成本高。自主提出的可级联气体池结构简单，光学效率高，且中心对称，加工和装配成本低。 （３）多通道红外探测器：不同敏感波长的红外探测单元集成在同一衬底上，构成多通道器件，可共用一个气体池和光源，节省器件，降低了成本，同时节省了体积和功耗。 （４）可调谐滤波器：采用电调FP 腔和单探测器可以动态选择透射波长进行探测。具有在一定波段内连续扫描实现红外光谱仪的功能，也可以随机定位某个特定波长探测，灵活性强。除了用于已知气体成分的浓度检测，还可用于对含有未知气体种类的应用场景进行气体检测。另外，大口径的压电驱动可调滤波器可用于电力开关柜SF6气体泄露、天然气管道气体泄露以及农作物长势和病虫害监测等场合的红外光谱成像检测。 （５）微小型红外光谱仪：红外光谱仪是在一个较宽的红外波段进行扫描以获取物质的光谱信息，借此探知物质的未知成分。传统的红外光谱仪体积大，主要在实验室使用。本技术采用FP 腔可调滤波器具有体积小结构稳定的特点，易于实现现场检测。 图1 四通道滤波聚焦单元、光学/探测器集成结构以及红外光谱探测器 图2  长光程气体池（平均光程>1米） 图3 可调光谱探测器-PZT压电陶瓷驱动FP腔可调滤波器及可调光谱 图4 红外气体传感器模组 【技术优势】 （1）基于表面微纳结构的窄带滤光片/微透镜阵列技术：实现覆盖中波和长波红外的宽波段滤光/聚焦结构，具有低成本制造优势。 （2）多通道红外探测器集成芯片技术：多通道滤波/聚焦阵列结构与红外探测单元阵列集成，实现多波长光谱探测芯片，具有低成本和小体积优势。 （3）可级联长光程池技术：适合热光源的米级光程气体吸收，实现低成本ppb 级红外气体探测。相比高精度的激光气体传感器，具有成本优势。

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 学号 何腾蛟 石油与天然气工程学院/石油与天然气工程   三、指导教师 姓名 学院/所学专业 职务/职称 研究方向 廖柯熹 石油与天然气工程学院 教授 油气管道完整性 四、项目简介 随着油气管道建设规模不断扩大、服役时间长，管道面临的安全风险也日益严峻。目前，全世界有近500万公里油气管道无法进行内检，而市场上管道无损检测技术只能检测管道宏观缺陷，无法检测微观缺陷，不能量化管道应力集中风险。针对这一市场痛点问题，团队研发出一种新型管道安全状态非接触式磁检测装置——PMSI-Sentinel 2.0 。该装置通过分析远程连续采集到的管道磁场数据，可直接精确定位管道的缺陷位置，并判断缺陷损伤等级，从而评估管道安全状态。该技术以其非接触检测、识别微观缺陷、量化应力集中程度的优势打破了市场垄断，填补了管道应力检测领域的技术空缺，为无法进行内检的管道提供全面的解决方案。 目前，团队与校外公司合作建立校企联合实验室，拥有核心发明专利技术10余项，其中包括美国发明专利2项，PMSI技术已成功在新疆、山东、贵州、云南成功应用，共计检测管道200余公里，直接经济效益约500余万元。

本成果获2012年国家科技进步二等奖。该成果针对牵引供电关键设备特殊的负荷特性和运行环境，深入研究其绝缘破坏机理及表征方法，研制了离线和在线相结合的综合检测系统，开发了检测信息相融合的故障诊断与数据管理平台。可实现牵引变压器、GIS、断路器、避雷器、互感器、电缆、套管等关键设备的状态监测，整体水平达到国内领先水平，部分成果达到国际先进水平。该成果已在我国高速及重载铁路进行规模化示范应用，具有完全的知识产权，具有广阔的应用前景。

本成果来自省部级科技计划项目，现已结题，知识产权归属西南交通大学。将接触网检测装置应用于作业车上，实现接触网几何参数及弓网动态作用参数实时在线检测。适用于供电段及网工区接触网施工作业后的动态复核及综合评价，作业速度不大于120km/h。主要检测参数覆盖接触线高度、接触线拉出值、双支接触线横向距离、双支接触线高差、导线坡度、跨距高差、弓网冲击、弓网接触压力和车体振动等。

本项目的创新点主要是采用环形镜解调和GSM数字移动网传输信号的技术。具有响应速度快、调谐范围宽、可实时检测、使用寿命长、抗电磁干扰能力强等优点，有重要实用意义。 光纤光栅传感器阵列的每一个光栅反射率大于90%，线宽小于0.4nm，各光栅中心波长间隔大于1nm。 研制出宽带光源等实验装置，宽带光源输出功率大于1mw，带宽30nm；已成功应用于光纤光栅传感器阵列检测实验。 研制出宽带光源、高双折射光纤环镜滤波边缘滤波解调系统的实验样机。 研制出快

        对于难降解工业废水的处理，单独催化臭氧氧化技术存在臭氧剂量大、气体回收难、出水毒性高等问题，而单独生物降解处理难降解有机废水周期长、设备成本高。催化臭氧氧化与微生物降解近场耦合工艺则将按序进行的催化氧化装置和生物挂膜装置两个处理单元合并，利用催化臭氧技术提高难降解有机废水的可生化性，同时采用生物膜技术减少后续处理成本，能够实现低成本提高COD、色度和浊度去除率的效果，同时降低出水毒性，减少环境生物风险。

        5T管理”理念，即基于农作物及果实生长的自然通道特性，按时间敏感性将收储过程界定为熟收 (T1)、田场 (T2)、干燥 (T3)、收仓 (T4)以及仓储 (T5)等5个事件，进一步围绕5个事件优选管理目标因子和控制因子、制定管理指标体系和配套先进适用技术装备。在吉林省粮食和物资储备局的支持下，依据“5T管理”原理，制定了《吉林优质稻谷收储作业5T管理技术规程》。依托吉林省粮食和物资储备局、吉林大米联盟、九台贡米联盟、益海嘉里金龙鱼等大米相关产业组织在省内外进行推广，减损效果显著，可以显著延长大米的保鲜期，特别是探明了不当管理导致的7.16%“隐性”损失，同时也减少了粮食微生物毒素危害，为稻谷的持久鲜活保驾护航。

近年来，随着我国工农业生产的迅速发展，我国土壤环境中的重 金属（尤其镉和铅）污染日益严重。传统的重金属污染土壤治理存在 着以下缺点:(1)成本高;(2)破坏土壤生态环境;(3)可能造成二次污染。 因此，一般很难在大面积中-轻程度污染的污染土壤修复治理中实际 推广应用。 本成果已获得授权国家发明专利（周启星, 刘维涛, 魏树和. 一 种筛选重金属低积累作物品种的方法，授权日期：2012 年 12 月 12 日, 专利号：ZL200810229329.X），通过筛选和培育排异和低积累土壤镉、 铅、砷等有害元素的农作物品种，提供了一种在重金属中-轻程度土壤 进行农业安全生产的技术方法，是一种成本低、操作简单、对土壤干扰小，原位绿色和安全高效的技术途径，利用本方法可以达到边安全 生产边修复土壤污染之目的。 本项目初步制定了低积累品种筛选标准(1)该植物的地上部和根 部的污染物含量都很低或者可食部位低于有关标准，尽管其它部位可 能污染物含量较高；(2)该植物的富集系数(BFs)小于 1.0，即植物体内 污染物浓度低于土壤中污染物浓度；(3)该植物的转运系数(TFs)小于 1.0，即植物吸收的污染物主要累积在根部，向地上部转运较少；(4)该 植物对污染物具有较高的耐性，在污染环境中能够正常生长且生物量 无显著下降。 该方法与传统的污染土壤治理方法相比，具有投资少、工作量小、 技术要求不高等优点，具有一定的创新性和实用性；而且作为一种污 染土壤的安全生产技术，所收获作物地上部重金属含量低于国家相关 标准，食用该作物不会对人体产生危害，可以通过出售该作物获得较 高的经济效益；对作物根进行集中处理，不会造成二次污染，同时固 定修复进程不仅不会破坏土壤生态环境，还有助于改善因重金属污染 而引起的土壤退化和生产力下降，恢复并提高其生物多样性。因此， 在重金属中-轻度污染土壤种植低积累作物具有良好的经济、环境和 生态效益。

近年来，随着我国工农业生产的迅速发展，我国土壤环境中的重金属（尤其镉和铅）污染日益严重。传统的重金属污染土壤治理存在着以下缺点:(1)成本高;(2)破坏土壤生态环境;(3)可能造成二次污染。因此，一般很难在大面积中-轻程度污染的污染土壤修复治理中实际推广应用。 本成果已获得授权国家发明专利（周启星, 刘维涛, 魏树和. 一种筛选重金属低积累作物品种的方法，授权日期：2012 年 12 月 12日, 专利号：ZL200810229329.X），通过筛选和培育排异和低积累土壤镉、铅、砷等有害元素的农作物品种，提供了一种在重金属中-轻程度土壤进行农业安全生产的技术方法，是一种成本低、操作简单、对土壤干扰小，原位绿色和安全高效的技术途径，利用本方法可以达到边安全生产边修复土壤污染之目的。 本项目初步制定了低积累品种筛选标准(1)该植物的地上部和根部的污染物含量都很低或者可食部位低于有关标准，尽管其它部位可能污染物含量较高；(2)该植物的富集系数(BFs)小于 1.0，即植物体内 污染物浓度低于土壤中污染物浓度；(3)该植物的转运系数(TFs)小于1.0，即植物吸收的污染物主要累积在根部，向地上部转运较少；(4)该植物对污染物具有较高的耐性，在污染环境中能够正常生长且生物量无显著下降。 该方法与传统的污染土壤治理方法相比，具有投资少、工作量小、技术要求不高等优点，具有一定的创新性和实用性；而且作为一种污染土壤的安全生产技术，所收获作物地上部重金属含量低于国家相关标准，食用该作物不会对人体产生危害，可以通过出售该作物获得较高的经济效益；对作物根进行集中处理，不会造成二次污染，同时固定修复进程不仅不会破坏土壤生态环境，还有助于改善因重金属污染而引起的土壤退化和生产力下降，恢复并提高其生物多样性。因此，在重金属中-轻度污染土壤种植低积累作物具有良好的经济、环境和生态效益。