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。

一、产品概述 1、本设备以工业机器人与机器视觉为核心，将机械、气动、运动控制、变频调速、PLC控制技术有机地进行整合，结构模块化，便于组合，实现对不同物料进行快速的检测、组装。为了方便实训教学，系统进行了专门的设计，可以完成各类机器人单项训练和综合性项目训练，可完成各类机器人单项训练和综合性项目训练。可以进行六轴机器人示教、定位、抓取、装配、入库等训练， 2、包含六自由度工业机器人、智能视觉检测系统、PLC控制系统及一套供料、输送、装配、仓储机构，可以实现对工件分拣、检测、搬运、装配、存储等操作。 3、该平台各组件均安装在型材桌面上，机械结构、电气控制回路、执行机构相对独立，采用工业标准件设计。通过此平台可以进行机械组装、电气线路设计与接线、PLC编程与调试、智能视觉流程编辑、工业机器人编程与调试应用等多方面训练，适合职业院校、技工学校自动化类相关专业《工业机器人与控制技术》、《自动化技术》等课程的实训教学，适合自动化技术人员进行工程训练及技能比赛。 二、技术性能 输入电源：单相～220V±10% 50Hz 工作环境：温度-10℃～+40℃  相对湿度≤85%（25℃）  海拔＜4000m 装置容量：＜1.5kVA 实训平台尺寸：1500mm×880mm×1400mm 安全保护：具有漏电保护，安全符合国家标准 三、设备结构与组成       该实训平台由ABB IRB910SC型四轴工业机器人系统、欧姆龙智能视觉检测系统、可编程控制器（PLC）系统、供料单元、输送单元、供料废料暂存单元、加工废料暂存单元、工件组装单元、仓库单元、各类工件、型材实训桌、型材电脑桌等组成。    1、ABB IRB910SC型四轴工业机器人系统     由机器人本体、机器人控制器、示教单元、输入输出信号转换器和抓取机构组成，装备气动手爪、可对工件进行搬运、装配、拆解等操作。 （1）机器人本体由四自由度关节组成，固定在型材实训桌上，具有4个自由度。 （2）最大的工作半径为450mm （3）最大负载6kg （4）机器人示教单元有液晶显示屏、使能按钮、急停按钮、操作键盘，用于参数设置、手动示教、位置编辑、程序编辑等操作。 2、欧姆龙智能视觉检测系统       配备一套欧姆龙FZ-350智能视觉系统，由视觉控制器、白色光源、视觉相机及监视显示器等组成。用于检测工件的特性，如数字、颜色、形状等，还可以对装配效果进行实时检测操作。通过I/O电缆连接到PLC或机器人控制器，也支持串行总线和以太网总线连接到PLC或机器人控制器，对检测结果和检测数据进行传输。 3、西门子可编程控制器单元       配备西门子S7-1200 CPU1214C AC/DC/RLY可编程控制器，自带以太网通讯模块、数字量扩展模块控制机器人、电机、气缸等执行机构动作，处理各单元检测信号，管理工作流程、数据传输等任务。     4、RFID数据传输系统     采用西门子RFID数据传输系统，安装在环线输送单元的左端圆弧处，电子标签已埋在工件内部，检测距离为40mm。当工件从环线输送单元经过左端圆弧处时，RFID检测系统可以准确地读取工件内的标签信息，如编号、颜色、高度等信息，该信息通过工业现场数据总线传输给PLC，用来实现工件的分拣操作。 5、供料单元  由料斗、回转台、导料机构、工件滑道、开关电源、可编程序控制器、按钮、I/O接口板、通讯接口板、电气网孔板、直流减速电机组成，主要完成将工件从回传上料台依次送到检测工位。 6、输送单元       包含一套交流调速系统，由三菱D720变频器、三相交流电机、传送带、光纤传感器等组成，安装在型材实训桌上，用于传输工件。 7、工件组装单元 由工件光纤传感器、加工台、气缸、小物料等组成，安装在传送带上，用于装配工件。 8、仓库单元 由铝型材和机玻璃组成3×3库体组成 9、废品暂存仓 安装在型材实训桌上，分别对供料异常物料暂存，对加工异常物料暂存。 10、触摸屏 7寸，是一套以先进的Cortex-A8 CPU为核心（主频600MHz）的高性能嵌入式一体化触摸屏。 四、实训项目 1.机器视觉系统的原理、使用和调试 2.六轴工业机器人系统的原理、使用和调试 3.六轴工业机器人坐标系统和机器视觉坐标系统标定及相互转换 4.工业机器人与机器视觉系统综合应用的安装与调试 5.机器视觉系统模板设置、编程与调试 6.通过示教单元手动调试工业机器人 7.通过示教单元设置、修改各控制点坐标 8.通过示教单元编写、修改工业机器人程序 9.机器人追踪坐标整定 10.工业机器人系统的软件二次开发编程 11.智能视觉图像输入编辑与调试 12.智能视觉结果给出编辑与调试 13.智能视觉颜色比对测量 14.智能视觉编号比对测量 15.智能视觉尺寸比对测量 16.智能视觉角度测量 17.智能视觉系统与工业机器人综合应用 18.PLC程序编程与调试 19.智能视觉系统与工业机器人综合应用 20.变频器与交流电机主电路的连接 21.变频器面板的参数设置与操作 22.变频器面板控制交流电机调速 23.通过变频器外部端子控制电机启停 24.气动方向控制回路的安装 25.气动速度控制回路的安装 26.气动顺序控制回路的安装 27.气动系统气路的连接 28.磁性开关的位置调整 29.气动系统调试 30.RFID数据读写编程与调试

针对国民经济基础产业的大型复杂机电系统及其构件中常见多发故障，深入研究了早期故障智能预示理论体系与技术支持。研究成果归纳为数据获取、模型定义、数据分析、状态评估、混合智能决策等五项主要部分，涉及监测传感器的合理配置、信号采集与处理、数据管理、特征提取、信息融合、模式分类、状态评估、智能判别与决策预示的全过程。重点突破了解决早期微弱潜在故障的诊断和混合智能预示技术等急需解决的瓶颈问题，正确有效地揭示早期、潜在故障的发生、发展和转移，提供具有普遍意义的早期故障智能预示的理论与技术。从而为应急控制和维修管理提供准确、可靠的依据，满足国民经济发展的迫切需要。

在用户入厕时自动对人体相关健康指标进行检测和AI分析，解决人体健康数据采集与管理的痛点和难点，突破通过智能马桶采集和管理人体健康指标的难题，在技术上的优势为：① 无需培养用户习惯，将检测过程融入日常生活；② 实现AI全自动检测，无需手动操作；③ 检测功能多元化，体脂、尿检、便检、尿流率、孕期指标等一体化集成。目前该成果已获得30多项知识产权，是国际上唯一实现量产的全自动健康检测智能马桶，是老年、孕妇、肥胖、慢病等人群的福音。

    外形尺寸：1055*660*19950mm    容量：920L    显示屏：7寸电容触摸屏    层板承重：≥85kg/㎡    侧板及层板：防腐材质    门面板：无色透明    温度检测精度：±0.5℃    湿度检测精度：±3%RH(25℃)    过滤器尺寸：400*370*80mm    可视型智能试剂柜优势一智能、安全    1、嵌入式系统    嵌入式系统“试剂柜管理系统V2.0”，液晶显示，触摸屏操作，可监测柜内温湿度，空气质量等信息。    2、外接控制软件    双模式-可外接控制软件“试剂柜控制软件V2.0”，实现多柜连接管控，试剂出入库管理，查询试剂信息。    3、智能定位层板    产品需连接外接软件，通过射频技术精准定位到每层、每个孔位，主动识别试剂信息，无需扫码操作，多种孔位可选。    4、多柜并联、系统交互    嵌入式系统和控制软件可以通过WIFI功能进行远程交互、多柜并联，存储空间无限扩大，试剂信息统计更为便利、准确，导出、打印各式样报表，数据海量存储，长久保存。    5、空气过滤系统    内置活性炭空气过滤系统，有效解决化学品气味影响实验员身体健康的问题。可更换的过滤材料，大风量风扇、保证内部空气每分钟循环三次。    6、双人双锁    有效解决试剂的安全管理，符合《公安部第154号令》对于易制毒、易制爆危险化学品的管理要求。对于常规试剂也可方便的实现单人单锁控制。    可视型智能试剂柜优势二经济、方便    1、超大的存储容量    JPG-2000试剂柜的单柜存储容量达到了920L，并可多柜并联。    2、可调节层板    灵活存储，层高调节极为方便，每层可根据需求放置不同规格的试剂瓶。    3、RFID刷卡模块    通过刷卡及输入密码可方便的开关柜门，IC卡片具有多种样式供用户选择，在断电的情况下具有柜门自动锁止功能，可通过钥匙手动开关柜门。    4、全模具化设计    模具化设计降低了客户采购成本，并提高了产品一致性及制造精度，使工件的质量有所改善和提高，加强了标准结构互换性，现场组装方便快捷。    可视型智能试剂柜优势三灵活、扩展    1、智能摄像系统    无人值守，可实现24小时全天候视频监控，360°无死角，硬盘存储可达30天，并可无限扩充。    2、UPS电源    具有断电续航能力，符合公安部《易制爆危险化学品储存场所治安防范要求》，并可根据用户需求定制。

　　可视型智能试剂柜优势一智能、安全 　　1、嵌入式系统 　　嵌入式系统“试剂柜管理系统V2.0”，液晶显示，触摸屏操作，可监测柜内温湿度，空气质量等信息。 　　2、外接控制软件 　　双模式-可外接控制软件“试剂柜控制软件V2.0”，实现多柜连接管控，试剂出入库管理，查询试剂信息。 　　3、智能定位层板 　　产品需连接外接软件，通过射频技术精准定位到每层、每个孔位，主动识别试剂信息，无需扫码操作，多种孔位可选。 　　4、多柜并联、系统交互 　　嵌入式系统和控制软件可以通过WIFI功能进行远程交互、多柜并联，存储空间无限扩大，试剂信息统计更为便利、准确，导出、打印各式样报表，数据海量存储，长久保存。 　　5、空气过滤系统 　　内置活性炭空气过滤系统，有效解决化学品气味影响实验员身体健康的问题。可更换的过滤材料，大风量风扇、保证内部空气每分钟循环三次。 　　6、双人双锁 　　有效解决试剂的安全管理，符合《公安部第154号令》对于易制毒、易制爆危险化学品的管理要求。对于常规试剂也可方便的实现单人单锁控制。 　　可视型智能试剂柜优势二经济、方便 　　1、超大的存储容量 　　JPG-2000试剂柜的单柜存储容量达到了920L，并可多柜并联。 　　2、可调节层板 　　灵活存储，层高调节极为方便，每层可根据需求放置不同规格的试剂瓶。 　　3、RFID刷卡模块 　　通过刷卡及输入密码可方便的开关柜门，IC卡片具有多种样式供用户选择，在断电的情况下具有柜门自动锁止功能，可通过钥匙手动开关柜门。 　　4、全模具化设计 　　模具化设计降低了客户采购成本，并提高了产品一致性及制造精度，使工件的质量有所改善和提高，加强了标准结构互换性，现场组装方便快捷。 　　可视型智能试剂柜优势三灵活、扩展 　　1、智能摄像系统 　　无人值守，可实现24小时全天候视频监控，360°无死角，硬盘存储可达30天，并可无限扩充。 　　2、UPS电源 　　具有断电续航能力，符合相关部门对《易制爆危险化学品储存场所治安防范要求》，并可根据用户需求定制。

面向未来我国建立真3D显示系统的需要，实现以连续视点实时合成、平面视频和双目立体视频到真3D视频的实时转换生成和面向健康舒适观看的真3D质量评价、以及虚拟现实关键技术应用研究等研发的突破；主要研究：(1)视频自动的2D转换为3D(2D图像的深度提取和3D图像生成两步)；(2)VR网页浏览器/播放器；(3)VR规划和展示系统；(4)基于双摄像头的3D拍摄和3D建模。构建一套基于虚拟现实技术再现的真3D显示方案。并结合虚拟现实技术进行运用，投入到国民生产生活中。

技术分析（创新性、先进性、独占性） 本项目的科研成果以底层监控终端为起点，引入数据挖掘与数据分析技术，实现了对监测数据的有效处理与应用，涵盖渔业环境信息采集、分析与应用，提供兼顾时效性与有效性的数据服务业务。 ① 渔业环境信息采集终端（智能装置） 团队研发了多款适用于渔业环境监测的信息采集终端（无人船、浮标），其具备渔业水质参数采集、GPS/北斗双模定位、WIFI/4G复合网络通信功能。无人船采用视频/激光雷达避障、可采用自动寻塘、航迹设定以及手动操控等多种模式，配合远程人机界面完成针对渔业环境的全面监测。 团队研发的渔业环境信息采集终端（无人船+浮标） ②渔业环境信息分析服务（大数据分析） 团队基于已有监测框架，结合水质扩散反问题模型、神经网络模型以及信息化技术，以大数据支撑水环境评价与预警，并对水生物适养环境进行评估，提供最优辅助养殖策略、预测最佳捕捞区域。   接入环境信息分析服务的水域监管系统 ③ 渔业环境信息应用系统（物联网系统） 团队基于大数据分析技术，实现基于远程、多终端养殖的智慧服务与管理，研究并建立养殖质量评价的量化数据，发现影响养殖质量、产量的关键因素；对不同质量经济鱼的生理生化指标与养殖成活率和增重率的关系进行研究，通过海量数据分析，发现影响养殖效果的主要指标；通过相关知识的数据挖掘，提供数据综合服务。与此同时，通过记录喂养情况、经济鱼类成长情况，评估养殖鱼类经济价值为保险索赔提供依据。   为实现上述系统方案，团队在整个渔业环境信息采集、分析与应用环节均进行了系统化的设计与创新。