本团队针对现有井下牵引器面临的牵引力不足、连续油管屈曲、钻压钻速无法实时调控等技术瓶颈，研发了一款适用于连续油管的多功能智能钻完井机器人，其具有牵引力大、尺寸小、实时调速等显著优势。 一、项目进展 已注册公司运营 二、企业信息 企业名称 成都爱钻石油钻采工具有限公司 企业法人 王樵渚 注册时间 2021.08.26 注册所在省市 四川省成都市 组织机构代码 91510107MAACMW425Q 经营范围 石油钻采专用设备制造、计算机软硬件及外围设备制造等。 企业地址 四川省成都市武侯区华兴街道沈家桥社区文盛路77号附5 号 获投资情况 三、负责人及成员 姓名 学院/所学专业 入学/毕业时间 王樵渚 能源学院/能源动力 2020.9-2023.6 黄楚淏 能源学院/石油与天然气工程 2020.9-2024.6 杨海心 能源学院/石油与天然气工程 2020.9-2024.6 邓旭 能源学院/能源动力 2020.9-2023.6 孙林枫 能源学院/能源动力 2020.9-2023.6 徐鑫勤 能源学院/石油与天然气工程 2019.9-2022.6 孔繁昇 能源学院/石油与天然气工程 2019.9-2022.6 魏微 能源学院/能源动力 2020.9-2023.6 官杨 能源学院/石油与天然气工程 2019.9-2022.6 四、指导教师 姓名 学院/所学专业 职务/职称 研究方向 朱海燕 油气藏地质及开发工程国家重点实验室 教授/博导 石油与天然气工程 唐煊赫 能源学院 讲师 石油与天然气工程 汪兴明 油气藏地质及开发工程国家重点实验室 副研究员 石油与天然气工程 刘清友 能源学院 教授/博导 智能钻完井技术及装备 五、项目简介 2021年，我国原油进口量为5.13亿吨，对外依存度高达72%，大力开发石油与天然气是保障我国能源安全、实现“双碳”目标的重大战略举措。要开采地下数千米油气资源，首先要钻井，为地下油气提供开采通道。目前全球每年新增水平井超过万口，但旋转导向系统等水平井钻进核心工具仍被国外垄断，致使我国单口水平井钻井成本高达5000万元。研制具有我国自主知识产权的连续油管+机器人智能钻完井技术，摆脱国外垄断，降低钻完井成本，市场潜力巨大。 本团队针对现有井下牵引器面临的牵引力不足、连续油管屈曲、钻压钻速无法实时调控等技术瓶颈，研发了一款适用于连续油管的多功能智能钻完井机器人，其具有牵引力大、尺寸小、实时调速等显著优势，获授权发明专利15件（美国专利2件、加拿大专利1件），发表论文5篇，生产中试样机2套。该产品的研发，将有效解决我国深地资源钻探面临的井下智能钻完井工具“卡脖子”难题，除了应用于常规钻完井作业，还可以辅助修井、复杂结构井爆炸压裂炸药投放等井下复杂作业，实现多功能化。 团队聘请中国工程院周守为院士为顾问，为项目的发展提供了强有力的技术支撑。本团队拥有20多件核心专利，综合技术优势处于国际前列。

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。

2019年上海市技术发明特等奖 燃料电池“高功率密度、大功率输出、长寿命运行、低成本制造”是长期制约燃料电池汽车规模化推广的国际难题，变革燃料电池核心部件，采用金属双极板替代现有石墨双极板，是破解难题的有效途径。上海交通大学来新民教授团队历经十余年研发，与上汽集团、新源动力、上海治臻等企业开展产学研合作，发明了薄型金属双极板设计与制造新方法、新工艺和新装备。主要发明如下： 1、提出了“岛群-流道”复合的大规模并联流场均匀分流原理，解决了现有叉分流道分流的过约束问题，创建了错层密封的冲压单极板背对背焊合方法，发明了薄型金属双极板“两板三场”新构型。 2、揭示了大面积超薄板细密流道的成形回弹及焊接变形规律，建立了细密流场成形及焊接的残余应力分析模型，发明了极板多步成形误差补偿与激光焊接变形抑制技术。 3、提出了“非晶碳耐蚀-石墨微晶导电”的涂层性能综合原理，探明了石墨微晶纵向生长机制；提出了非晶碳沉积过程伴生石墨微晶生长的控制方法，发明了非晶-微晶复合涂层及其磁控溅射制备技术。 4、发明了耐蚀导电复合涂层的多腔连续磁控溅射等工艺装备，研制了融合多步成形-多工位焊接-多腔溅射的金属双极板生产装备系统，创建了我国首条金属双极板批量化生产线。 本项目获授权中国发明专利37项，申请PCT专利5项，牵头和参与制订国家标准13项，发表SCI论文91篇(全球双极板主题论文数第一)。开发的金属极板在国内率先通过5000小时车载工况寿命考核，在国内金属极板市场上占主导地位；成果应用于我国首辆金属极板燃料电池轿车与客车、首个上汽P390型115kW车用全功率电堆开发，为上汽、东风、长城等国内金属极板燃料电池汽车开发提供了自主可控的核心技术。 金属双极板 金属双极板连续冲压成形   金属双极板多工位连续激光焊接 金属双极板多腔连续磁控溅射工艺装备 金属双极板生产

项目成果/简介:2019年上海市技术发明特等奖燃料电池“高功率密度、大功率输出、长寿命运行、低成本制造”是长期制约燃料电池汽车规模化推广的国际难题，变革燃料电池核心部件，采用金属双极板替代现有石墨双极板，是破解难题的有效途径。上海交通大学来新民教授团队历经十余年研发，与上汽集团、新源动力、上海治臻等企业开展产学研合作，发明了薄型金属双极板设计与制造新方法、新工艺和新装备。主要发明如下：1、提出了“岛群-流道”复合的大规模并联流场均匀分流原理，解决了现有叉分流道分流的过约束问题，创建了错层密封的冲压单极板背对背焊合方法，发明了薄型金属双极板“两板三场”新构型。2、揭示了大面积超薄板细密流道的成形回弹及焊接变形规律，建立了细密流场成形及焊接的残余应力分析模型，发明了极板多步成形误差补偿与激光焊接变形抑制技术。3、提出了“非晶碳耐蚀-石墨微晶导电”的涂层性能综合原理，探明了石墨微晶纵向生长机制；提出了非晶碳沉积过程伴生石墨微晶生长的控制方法，发明了非晶-微晶复合涂层及其磁控溅射制备技术。4、发明了耐蚀导电复合涂层的多腔连续磁控溅射等工艺装备，研制了融合多步成形-多工位焊接-多腔溅射的金属双极板生产装备系统，创建了我国首条金属双极板批量化生产线。本项目获授权中国发明专利37项，申请PCT专利5项，牵头和参与制订国家标准13项，发表SCI论文91篇(全球双极板主题论文数第一)。开发的金属极板在国内率先通过5000小时车载工况寿命考核，在国内金属极板市场上占主导地位；成果应用于我国首辆金属极板燃料电池轿车与客车、首个上汽P390型115kW车用全功率电堆开发，为上汽、东风、长城等国内金属极板燃料电池汽车开发提供了自主可控的核心技术。金属双极板金属双极板连续冲压成形 金属双极板多工位连续激光焊接金属双极板多腔连续磁控溅射工艺装备金属双极板生产知识产权类型:发明专利 、 其他技术先进程度:达到国内领先水平成果获得方式:独立研究获得政府支持情况:国家级计划/专项类别:国家高技术研究发展计划、上海市科技创新行动重大项目等

该成果用于考虑材料--结构--工艺--性能的多因素和多层次相互影响的材料和整体结构多功能化设计建模、材料、机械产品和建筑结构创新设计开发, 以及提供复杂载荷工况下增材制造材料和整体结构多功能化创新设计技术与软件系统。该成果在增材制造产品和建筑结构创新设计方面具有高效和高性能及低成本优势。 该成果在国家”863”和多项国家自然科学基金的支持下取得一系列创新性研究成果: (1) 发明了一种基于材料破损约束的连续体结构拓扑设计建模及优化设计方法; (2)发展了多载荷工况下多相材料结构的拓扑优化设计方法;(3) 研制了涉及静、动力学要求的柔性机构创新设计技术;(4) 提出了解决应力集中和奇异问题、最大应力波动问题、分析和计算量大问题和病态载荷工况问题等的关键技术; (5)打通了技术工艺, 开发了长度尺寸控制和多个制造工艺要求的约束表征及模型化技术;(6)发展了复杂载荷环境下结构静、动力学性能要求的拓扑优化的灰度单元抑制方法和考虑边界光滑化的结构优化模型化方法；(7)在国内, 率先研发了考虑智能制造约束的功能特征空间布局和支撑结构构型的复杂集成结构优化技术和与软件系统;(8)率先研发了多功能化材料的创新设计技术;(9) 研制了整体结构多功能化创新设计技术平台和工业应用技术。

1. 痛点问题 化学工业是我国国民经济的支柱产业，集中于生产基础和大宗化工原料，而面向高端制造业和战略性新兴产业的产品，其比重不足10%。化工产业正受到国外技术壁垒和国内消费结构升级及生态环境保护要求提高的多重压力，需要加快转型升级，迈向高端化和绿色化。 针对传统医药中间体、精细化工生产设备技术革新的研究方向，微反应器和微流控技术的研究和应用成为国内外研究机构的研究热点。微反应器和微流控技术自上世纪九十年代提出，就受到学术界和产业界的广泛关注。微反应连续化生产技术是一项在新世纪中具有革命性的技术，是生物、化学、化工等交叉前沿的方向；2009年，25家国际著名跨国公司和研究机构将微化工技术列入化工产业发展新方向，联合启动了构建所谓灵活、快速、未来化工厂的“F3计划”。医药中间体、精细化工产品由于产量小，目前普遍采用传统的反应釜等设备，单批次生产，存在原料利用率低、污染排放量大,生产过程安全性较差，难以适应可持续发展的需要。解决医药中间体、精细化工生产的环保、安全、效率等问题，是目前广大中小型生产企业实现跨越式发展的关键。 2. 解决方案 微反应器/微流控技术：以微结构元件为核心，在微米或亚毫米受限空间内进行的流动、传递和反应过程，它通过减小体系的分散尺度强化混合、分散与传递，提高过程可控性和效率，以“数量放大”为基本准则，将实验室成果可靠地运用于工业过程，实现大规模生产。 目前，微反应器/微流控技术已经从研究阶段向工业化生产阶段发展，相关技术及产品的应用正处于快速增长的阶段，在生物医药、化妆品、环保等领域，都有着广泛的应用需求。采用微反应器成套技术，在实现化学品生产的连续化同时，具有低能耗，高效率，低排放，高安全性等一系列优势。 1) 本项成果基于微化工技术，结合先进的生产装备自动化技术，提供面向生物医药制造领域的绿色高效的微流控技术生产方案。 2) 同时，结合先进智能制造技术，可以构建全自动的集成化工艺平台，实现智能化、绿色化的生产工艺及装备的整体应用。

制造执行管理系统(MES)是面向车间内部的管理系统，而且在企业范围的信息集成中起着承上启下的关键作用。作为面向工厂的管理系统，MES通过生产计划、生产调度、库存管理、质量管理、设备管理、物料跟踪等系统功能，对产品订单、质量、设备、资源等进行全面的动态管理；作为将ERP等业务系统与生产设备的控制系统相连接的神经系统，MES将来自ERP系统的计划信息转化为指令下发到过程控制系统，并从过程控制系统中获得生产实绩数据，向ERP系统及时地提供生产实际状况信息。 我们自2000年开始致力于钢铁企业MES的科研开发和系统应用，目前可以提供包括订单和库存匹配、交货期承诺、生产订单管理、生产计划管理、生产作业排序、动态生产调度、质量管理、物料跟踪、成品库管理、预防性设备维护、轧辊和机架等热工具管理、生产工艺管理、数据分析管理、对外接口等功能的制造执行系统（MES）综合解决方案。

我公司在吸收与创新基础之上自主研发成功面向钢铁制造流程的MES系统，该系统可完成整个钢铁制程流程（炼、铸、轧三大工序）的生产组织与管理，保证生产过程物流、信息流、资金流同步运行，支持“MTO+MTS”混合生产组织方式，可用常见的ERP套件进行集成，以实现企业的“产销一体、管控衔接、三流同步”的钢铁企业信息化系统建设目标。生产组织以产线有限产能为约束、保证订单交货期前提下、最大化设备产能为目标，系统具有如下特点： 系统采用三层C/S+B/S混合架构，支持多种运行平台，数据安全性高； 支持钢铁企业“以销定产、以产促销”的生产组织策略； 支持板带生产线多品种、小批量、个性化的订货方式下生产组织，支持“标准+a”质量管理方式； 支持铸轧之间多种作业衔接方式，如CCR、DHCR、HCR、专用炉混装等； 基于“件次”的作业计划，并与存货管理系统全面集成；可与常见过程控制系统集成； 采用该系统后可规范企业的管理操作，提高产品质量，降低库存水平，缩短物流周期和产品的生产周期，降低生产成本，提高用户的满意度，使企业适应市场经济条件下生产组织要求，提高企业的综合竞争力，并为ERP系统运行提供支持。