仿生表面织构起源 传统摩擦学认为光滑表面具有较低摩擦力和磨损，反之，非光滑表面会带来较大的摩擦力和磨损。而自然界进化过程中，某些生物的表面微观结构具有优异的自润滑和抗磨减磨性能，如鲨鱼皮表面微沟槽表现的超低流体阻力，穿山甲表面微结构的优异耐磨抗磨性能。因此，如能掌握其机理，则可进行工业应用。 钻头轴承及压裂泵柱塞密封系统仿生织构润滑减磨设计及应用 织构化钻头轴承 钻头作为破碎岩石形成井眼的重要工具之一，在高温高压、冲击动载及贫脂润滑的恶劣环境下，其核心部件钻头滑动轴承易发生黏着磨损从而最终导致钻头整体失效破坏，亟需降耗增寿的新技术来为其安全、可靠使用和延寿经济运行保驾护航。 发明了基于多物理场耦合的超快激光精准高效制备的冰霜辅助超快激光刻蚀分束技术（US17026096，ZL202011229792.1），形成了钻头轴承轴径曲面仿生织构的纳秒/皮秒的激光加工与表征评价方法；目前正在与中国科学院上海光学精密机械研究所和中石化江钻石油机械有限公司开展钻头轴承织构工业化的超快激光加工与质量检测流水线建设和现场应用研究测试，可满足织构化钻头2000支的年产量需求。 建立了织构钻头轴承润滑减磨性能优化设计的理论研究与实验测试评价方法(ZL201310416270.6，ZL201710973537.X，.ZL201810946598.1）。以摩擦系数、磨损量、油膜厚度、温升和无量纲承载能力等为评价指标，基于理论研究、单元实验和全尺寸的台架实验，模拟测试工况下初步优选的圆形、椭圆形、人字形沟槽织构可使钻头轴承减磨性能和寿命提升50%以上。 织构化柱塞密封系统 柱塞动密封系统是油气增产压裂作业实施中压裂泵装备的关键部件之一，其在超高压、冲击动载及交变往复运动工况下，压裂泵柱塞动密封系统易发生磨损失效而导致密封刺漏等失效，是制约压裂泵工作性能、可靠性和作业成本的关键因素， 亟需创新的设计方法来提升压裂泵柱塞动密封系统的寿命及可靠性。 发明了柱塞表面仿生织构大尺寸拼接刻蚀工艺规划及参数优化设计方法（ZL201910892024.5）， 创新研发了柱塞织构批量化激光分束加工的软件控制系统和配套夹具系统。 发明了表面织构化压裂泵柱塞及其动密封系统性能抗磨减磨性能优化设计的理论研究与试验测试评价方法(ZL201310423514.3)，基于理论模拟、单元及全尺寸台架实验，初步优选的圆形和椭圆形织构布置于压裂泵柱塞表面可实现柱塞动密封系统的摩擦系数和温升降低45%以上，寿命延长30%以上，目前正在与中石油第四石油机械有限公司和中油国家钻井装备工程技术研究中心有限公司开展现场应用试验测试。 未来应用前景及市场规模预测 该技术垂直应用领域为油气勘探开发装备、油气集输装备、通用机械装备的润滑、密封、抗冲蚀与减阻等领域，摩擦消耗了一次能源的1/3以上，80%的装备失效是由磨损引起的。两者造成的损失相当于GDP2%-7%，2019年我国的GDP为99万亿元，按5%计算约为4.95万亿元。

大型并网双馈感应风力发电机组属轻型大容量塔上结构，采用高速齿轮箱传递动力，发电机转子侧接电力电子功率变换装置，其结果是风电机组相比传统同步发电机组更脆弱；同时，随着风力发电装机容量的迅速增长，规模化并网带来了新的技术问题，例如：当电网故障或大负荷扰动引起风电场并网点电压跌落时，一方面，出于自身的安全性考虑，风电机组应该及时从电网解列，但另一方面，从电网的角度考虑，在电网故障（脆弱）或承受大的负荷扰动的时刻，大量的并网的电源也从电网解列，可能会产生更大的扰动从而让事故进入恶性循环。因此，世界各主要国家电网公司先后颁布了技术标准和规程，要求在一定的电压跌落范围内，风电机组能够不间断地并网运行，直到电压恢复如常，从而维持电网稳定，即并网风电机组的低电压穿越能力。新提出的低电压穿越规程要求给并网发电的风力发电机组带来了巨大的技术挑战。本成果深入研究了电网在对称和不对称运行状态下并网双馈感应风力发电系统的稳态、暂态计算方法；建立考虑双馈感应发电机、转子侧及网侧变换器的正、负序分量等效dq 轴分量的完整风电机组动态模型；揭示了对称和不对称故障引起的低电压对风力发电机组及交流励磁变流器的作用机理和影响程度。在此基础上，进一步提出了具有鲁棒控制特性的定子侧开关无源阻抗缓冲器的低电压穿越方法及其参数计算方法；并全方位仿真计算和试验测试验证了定子侧开关阻抗缓冲器在对称或不对称故障时的低电压穿越能力，从而，形成一种既能保障双馈感应风力发电机组在电网故障状态下自身不间断安全运行，又能最大限度地提高电网安全稳定性的抵御和穿越电网低电压故障的方法及其保护装置方案。技术创新： 本成果深入研究了电网在对称和不对称运行状态下并网双馈感应风力发电系统的稳态、暂态计算方法；建立了考虑双馈感应发电机、转子侧及网侧变换器的正、负序分量等效dq 轴分量的完整风电机组动态模型；揭示了对称和不对称故障引起的低电压对风力发电机组及交流励磁变流器的作用机理和影响程度。在此基础上，进一步提出了具有鲁棒控制特性的定子侧开关无源阻抗缓冲器的低电压穿越方法及其参数计算方法；并全方位仿真计算和试验测试验证了定子侧开关阻抗缓冲器在对称或不对称故障时的低电压穿越能力，从而，形成一种既能保障双馈感应风力发电机组在电网故障状态下自身不间断安全运行，又能最大限度地提高电网安全稳定性的抵御和穿越电网低电压故障的方法及其保护装置方案。

建筑幕墙是由支承结构体系与面板组成的、可相对主体结构有一定位移能力、不分担主体结构所受作用的建筑外围结构或装饰性结构,包括玻璃幕墙、石材幕墙和合金幕墙等，并被广泛应用于高楼大厦、机场、高铁车站等公共设施。随着服役年限的增加，近些年来建筑幕墙因面板脱落造成的事故屡见不鲜，严重威胁着人们的生命财产安全。因此，建筑幕墙实施有效的检测是实现幕墙安全管理、预防灾害发生的重要前提。当前幕墙安全状态检测的手段主要有：目测法、手试法、振动传感器法等，目测法和手试法需要作业人员通过攀爬等手段靠近检测对象实施检测，且检测结果受检测人员个人经验影响较大。振动传感器法因传感器的安装困难、需要额外激振、附加质量也对检测结果影响较大等原因实际应用价值较小。 本项成果提供了一种基于激光测振技术的建筑幕墙安全状态的无损检测方法。该方法基于幕墙面板时常微动的特点进行幕墙安全状态检测，不需要提供额外激励，可远程、快速评价幕墙的安全状态，具有适用范围广、实用性强等特点。

本发明公开了一种高速列车悬挂系统半主动安全控制方法，该方法可以减小高速列车运行中的脱轨系数，提升列车高速运行状态下的安全性。本发明在传统天棚阻尼控制方法的基础上，加入与列车脱轨系数紧密相关的轮轨横向作用力作为输入变量，构建了一种全新的半主动控制方法，该方法可以有效的抑制列车运行中轮对和转向架的横向振动，减小列车运行脱轨系数，大大提升列车运行的安全性。该方法简单易于实施，在高速列车悬挂系统中得到了成功应用，有助于高速列车智能控制的实现。

针对深部煤巷顶板变形大、下沉严重，锚杆（索）易失效导致巷道坍塌冒顶问题，建立不同预应力下“锚杆＋围岩”复合加固模型，提出了深部受采动影响巷道锚杆（索）支护顶板“安全潜力”理论和安全性评价方法，发明了顶板离层遥测系统和基于离层速度比率预报顶板冒落的方法，实现了锚杆（索）支护顶板安全评价及预警，成果获国家科技进步二等奖。

本项目创造性提出了区间隧道过河过桥 安全控制模式，确保了浅埋暗挖隧道构筑 物的安全，填补了国内外类似工程的技术 空白。

该项目实现了薄基岩浅部煤层大规模 的控水安全开采实践，系统地提出了薄 基岩浅部煤层控水开采的煤岩柱留设模 式、防止突水溃砂的关键调控技术和短 大快流的巷道布置革新设计新理念。

随着我国城市化进程，城市的交通愈发拥堵，为此越来越多的城市开始建设地铁轻轨系统。运用安全管理信息系统充分利用当今先进的网络技术和计算机软硬件技术，对信息进行有效的科学管理，帮助领导层及时准确地掌握各项关键业务信息。    系统功能： 整个系统由基础数据、半自动排班、信息发布与查询、出退勤管理、系统管理、车质管理等模块组成。 该系统实现了列车运用管理过程中的列车质量、列车计划、列车乘务员人员派班、人员管理等方面的信息管理问题。具体功能如下： （1）列车乘务员管理方面，将全体列车乘务员个人信息输入电脑，利用电脑进行人员管理，请、销假使用光电指纹仪进行登记，人员动态变化随时都在控制中；制定合理的列车乘务员出乘计划，控制列车乘务员定时定量进行休息，按规定提前时间出勤。列车乘务员的出勤、退勤、请销假都使用光电指纹进行登记，实现了列车乘务员由出乘到退勤一次作业过程的有序可控； （2）实现了对列车走行公里、运用日志的统计、对人员动态、人员考勤的统计、安全公里、安全天数和事故的统计； （3）在运用分析方面的列车次数、交路情况、考勤情况及检修情况的统计等全由微机完成，显示及时准确，将车辆段配属及支配的列车输入电脑管理，及时跟踪列车动态，为列车的合理运用、检修保养提供科学的依据，保障列车在运用过程中的安全； （4）对列车乘务员安全教育培训、上岗规章制度考核做到每日一题，有利于提高安全意识，加强业务水平的提高； （5）实现了轻轨车辆的各种维修方式的循环调度、各种工作表格的综合管理； （6）通过制定车辆接发车计划实现了对车辆段的现场情况的调度管理。 运行环境： （1）硬件设备 客户端计算机基本配置：处理器PentiumIII800，内存256MB，显示适配器256色，硬盘4GB。服务器计算机基本配置：处理器PuntiumIV2.6G，内存512MB，硬盘40GB。 其他硬件配置：触摸屏、LED大屏幕，语音卡、打印机、交换机。    （2）软件环境 客户端操作系统：Windows XP 系列 服务器操作系统：Windows Server 2003 系列 数据库系统：Oracle 9i 网络协议：TCP/IP Web浏览器：Microsoft Internet Explorer 6.0或者更高版本 运行情况及效果： “运用安全信息管理系统及列车质量管理系统”在天津滨海轻轨车辆段已应用一年，经过与现场的不断沟通，系统功能更加完善，并且运行稳定，大大地提高了管理水平和工作效率。该系统的应用，改变了传统的工作方式，增加生产管理的科技含量，为车辆段工作的高效性及其安全性提供有力的保障，提高车辆段运用安全管理水平及整体工作效率，为领导者的决策提供了科学的依据，促进了轻轨列车管理的自动化水平，推动津滨快轨交通的快速发展。

本监控系统通过对起重机重量传感器、幅度传感器、高度传感器及角度传感器等输出数据进行分析处理，实现对塔机工作时起重量、起重力矩、小车幅度、吊钩高度以及回转角度的实时监控，能自动、可靠的保证塔机的工作始终处在该塔机起重性能曲线所限的范围内，一旦探测到可能超载或超力矩时将先预警，直至报警，尽可能的避免因操作者的疏忽或判断失误而造成的安全事故，极大的保证了塔机的安全使用，同时该系统能够实时记录塔机作业中的危险工况，为事故分析处理提供可靠的依据。