1 成果简介 微波耦合加热移动物体的过程，在数学与物理的建模上，通常认为是极其复杂的过程，普通人员很难掌握，另外，模拟仿真计算还极其耗时。为解决此问题，我们利用运动的相对性原理和不同物理量(电磁场、温度场和流场)在不同坐标系之间转换，提出了一种计算微波耦合加热移动物体的数值计算方法。此法具有操作过程简易，计算精度高且耗时少的特点，理论上，此计算方法还适用于微波耦合电磁搅伴器时的加热过程计算。 2 关键技术 从物理场的角度而言，微波加热是一个典型的多物理场问题，主要涉及的是电磁场与温度场能量的转换与传导，以及流场（如周围空气）与加热物之间的共扼传热。在现代工业与科研中，广泛应用微波加热。如《Science》和《nature》，分别在 2016 与 2018 年，刊登了利用微波制作石墨烯技术。但由于微波最大的缺陷，就是加热的不均匀性，又极大地影响了微波的应用。为了改善加热的均质性，通常使加热物运动，如旋转或采用磁搅伴器。微波治疗肿瘤，被国际医学界称为绿色疗法，肿瘤细胞死亡最可能萎缩和死亡在 42.5℃～43.5℃之间，温度低了则治疗肿瘤无效，而温度高了，又会损伤周围健康器官，由于在人体上操作，故要非常谨慎的，所以又限制了微波应用。若能有一种快速预测的计算方法，能立即得到加热的温度场分布，则是一个非常有意义的事！ 针对移动物体的微波加热，传统模型计算极其复杂，只有少量专业研究人员会计算，一般人员很难掌握，同时计算又极其耗时。本方法在此方面进行了大胆的探索。 3 知识产权及项目获奖情况 发表了一篇 SCI 论文，专门论述了该方法，详见：PU GUANGYi, PU CHENG XI, J. WANG, C. F. SONG, “A method for coupled microwave heating process and heat transfer simultaneously of moving objects,” Journal of Food Processing and Preservation, vol. 42, no.1,e13468, 2018. DOI: 10.1111/jfpp.13468. 4 项目成熟度 该方法计算工作量小，计算方便，且精度高，适合加热运动物体或电磁搅拌装置，或同时加热运动物体及有电磁搅拌的情况。现在 CAD 与 CAE 技术发展非常迅速。所以，理论上可以直接利用这些商业软件进行建模与计算。 5 投资期望及应用情况 （1） 微波治疗肿瘤方面。由于微波能够穿透到肿瘤内部，直接“杀死”肿瘤细胞，理论上，远比高能射线如γ射线效果好，且对人体副作用小。先前没有广泛使用，原因之一是不好控制加热的不均匀性。若能在治疗之前，先预先计算出加热物温度场分布，即预测出温度场的分布，则可以控制微波直接“杀死”肿瘤细胞。 （2） 石墨烯的过程制作。 （3） 食品及其他工业与科研的应用。 

本发明提供一种自动化光纤载氢装置，包括沿光纤运行方向设置的收放纤模块、载氢模块、旋转模块、进给模块、自动锁紧模块、进排气模块、以及控制模块，所述各个模块分别与控制模块电气连接。载氢模块包括绕纤棒、水浴加热箱、载氢罐，载氢罐设置在水浴加热箱内，自动锁紧模块与载氢罐的密封盖连接，进排气模块与载氢罐的进排气口连接，绕纤棒与旋转模块和进给模块连接，同时配合收放纤模块的收放光纤，使绕纤棒在绕光纤的同时伸入载氢罐或从载氢罐伸出。本发明自动化程度高，提高了光纤载氢的生产效率；可对数公里的光纤进行载氢；避免了氢气泄露事故，提高了光纤载氢的安全性；保证了光纤在绕纤棒上的均匀绕制，提高了光纤载氢的一致性。

南科大生物医学工程系助理教授郭琼玉课题组在肿瘤介入栓塞领域构建透明化离体模型方面取得最新研究进展，相关成果论文以“构建透明化肝脏离体模型评估肿瘤血管栓塞治疗（Decellularized liver as a translucent ex vivo model for vascular embolization evaluation）”为题发表在生物材料领域顶级学术期刊Biomaterials。 此项研究工作为建立透明化器官模型可视化研究及评估临床治疗手段开辟了新的途径，有望为蓬勃发展的生物技术和生物材料提供更加有效的评估策略。

中南民族大学广播系统采购项目竞争性磋商

本项目主要使用虚拟现实（VR）技术构建整套轨道交通系统的虚拟现实系统，集各类铁路、铁路车站、调度场所、机务段、车辆段、动车段、动车所等轨道交通关键场所于一体的虚拟系统。使用者可以通过系统置身于一个真实的铁路系统环境，并可在其中与场景进行各类交互工作。对于铁路工作人员，尤其是对于初入轨道领域的新人，通过对该系统的作业，可全面地了解轨道交通系统，学习各类职业技能，且该系统可以将现场教学危险系数降至零，同时该系统对于轨道领域高等院校的教学也具有深远意义。

项目建设了面向机电设备的寿命预测和维修大数据决策系统，可为城市轨道交通建设运维过程机电设备维护检修提供了一种新的解决方案。 基于自主技术构建了基于云+管+端的机电设备大数据采集传输存储分析平台。“端”是自主研发的支持边缘计算的安全可信终端；“管”是基于MQTT的扩展增强安全传输通道；“云”是基于HADOOP技术的工业大数据云平台。平台对机电设备生产经营相关业务数据、设备过程数据和设备外部数据的采集、清洗、集成、建模及应用过程提供全方位支撑，利用机器学习技术对设备剩余寿命可靠度模型和全生命周期成本模型进行了训练和优化，并形成指导性维修方案。 项目采用了自主知识产权的嵌入式安全数据终端和融合安全的传输协议，为保护用户隐私，增强系统可信提供了技术保障。 项目采用了智能边缘计算终端技术，可以根据用户的不同机电设备下载不同的检修预测模型进行预测分析，能够支持灵活的组网方式，适应于各种应用场景，节省用户投资。

项目获国家“863”计划资助。由上海交通大学附属胸科医院牵头，与中国科学院自动化研究所，燕山大学、中国人民解放军海军总医院、北京航空航天大学、北京理工大学和北京集翔多维信息技术有限公司共同完成。 心脑血管疾病是人类的第一杀手，目前的人工手术治疗存在诸多弊端，手术机器人的研究已逐步展开。本课题基于HAM(Human Adaptive Mechatronics)的概念，从人的因素、人机一体化设计、智能控制三个方面对微创血管介入手术机器人进行研究。研究内容包括定位机器人、介入装置、介入操作装置。建立我国微创血管介入手术机器人示范系统，为手术机器人的推广应用奠定基础。 技术参数： 定位机械臂：5自由度；运动部分重20kg；承重6kg； 介入装置：2自由度；重量小于4kg；轴向进给误差小于1%；定位精度1mm；轴向转动圈数任意； 介入操作装置：2自由度；重量小于4kg。 技术创新性： 定位机器人采用单报闸锁死多个关节的被动操作方式，符合手术现场需要； 介入装置能够检测导管/导丝与血管壁之间的阻力，具有独创性； 介入装置能够完成导管、导丝、球囊、支架的递送，是介入装置研究的一个突破； 介入操作装置能够根据导管介入装置检测到的导管/导丝与血管壁之间的阻力产生力反馈，操作医生具有力场感觉。

项目成果/简介:摘要超音速旋流净化技术是湿烟气经超音速分离器绝热膨胀至超音速，降温50-100℃后，其中夹带的水蒸汽、SOx与溶解性盐、凝胶粉尘、微尘等成分发生非均质凝结后予以分离的一种新型气体净化技术，脱除效率最高可达90%，能够高效地实现烟气脱白。该技术同时借助多传感器融合方法智能诊断和动态测量流场数据，优化烟气“脱白”过程，必要时辅以高压微雾增强技术，强化分离净化效果。相较于传统的电磁法、烟气加热法、烟气喷淋法等脱白工艺，独创的基于智能状态检测与诊断控制的分离效率增强技术能实现烟气的高效率稳定脱白。团队创新成果与技术应用展示本项目团队，近十几年一直从事超音速旋流分离技术和多相流流场参数检测与电学成像技术的研究，已分别构建了超音速分离装置和电阻成像（ERT）、电容成像（ECT）及电磁（EMT）等多套系统。现有成熟技术已为国内多家单位，如上海交通大学、北京石油化工学院、北方工业大学、太原理工大学、西门子（北京）研究院等，提供了相应的电学成像系统。本项目中所采用的技术和提出的方法均为自主设计和开发，对于已研制超音速旋流分离技术和流场参数检测系统中的一些关键技术已申请了专利，具有完全的知识产权。同时开发过程中使用的所有部件和器件没有限制级产品，可避免不必要的知识产权争端，以及国外技术壁垒的限制。独创的基于智能状态检测的超音速旋流净化系统利用静电（Electrical Tomography，ES）传感器和电学层析成像（Electrical Tomography，ET）传感器，结合多源信息融合算法，实现管道内气体的非侵入式流场参数测量和状态诊断。系统将检测到的信息进行处理和融合，分析超音速分离器内的流场情况和湿气出口的成分变化，并建立异常状态检测与诊断方法，诊断系统状态。可被广泛应用于石油、化工、电力、冶金、建材、食品等工业，如烟气脱白；石油工业中油／气／水混输过程；冶金、电力工业中各种气力物料输送过程；以及化工、医药、能源等领域中的干燥过程、混合过程、流态化过程、扩散过程、反应过程等普遍涉及多相流测量问题。相较于传统的处理工艺，超音速旋流净化技术中的设备可靠，工艺过程简单，投资成本和维护成本很低。核心传感器和技术包括静电（Electrical Tomography，ES）传感器、电学层析成像（Electrical Tomography，ET）传感器和超音速旋流分离技术。静电传感器静电传感器具有结构简单、灵敏度高，可以非侵入测量等特点，近几十年来发展迅速，英国贸工部认为在煤粉的流速、浓度或质量流量测量手段中，静电法是最有前途的方法之一。在检测机理方面，目前静电法气固两相流检测可分为接触电荷转移法与静电感应法两条路线，对于应用最广泛的内壁嵌装电极式传感器结构，本团队发现转移电荷和感应电荷经电荷放大电路后，不仅体现出不同的信号波形特征，而且从频域来看，转移电荷形成的信号在整体信号中也占有重要比重。以此为基础，提出了一系列的感应电荷信息和转移电荷信息的解耦方法，提高了颗粒流动参数测量精度。本团队建立了带式静电感应实验装置与气固两相流计量实验装置。带式静电感应实验装置用来模拟带静电颗粒流动情况以及相关测速方法标定。气固两相流计量装置为参数可调的气力输送系统，用于气固两相流研究以及颗粒质量流量计量标定。两套装置计量精度均经过了天津市计量监督检测科学研究院的测试。图1 静电法技术成果展示电学层析成像传感器电学层析成像技术类似医学的CT技术，通过外围测量，重构截面电学参数（电导率/磁导率/介电常数）分布信息。电学层析成像技术根据测量模态的不同，主要分为电容层析成像技术（Electrical Capacitance Tomography，简称ECT）、电阻层析成像技术（Electrical Resistance Tomography，简称ERT）和电磁层析成像技术（Electromagnetic Tomography，简称EMT）。系统具备高速测量、多电极组合、多测量模态切换、可视化、高信噪比和可定制化等特点。本团队针对重质劣质油的加工转化的核心设备——三相流化床，转化效率和产量还存在难以突破设计瓶颈的问题，在首次提出基于TMR的磁导率EMT方法的基础上，结合ECT 和ERT 等多种模态的电学层析成像系统，设计了基于电/磁双模层析成像的高固含率气液固三相流态化实验装置，可实现高固含率条件下，气液固三相的识别和分相分布参数的实时测量。图2 电学层析成像技术成果展示图3 ERT/ECT/EMT系统展示图4 ECT对油气润滑系统中油膜厚度检测 超音速旋流分离技术超音速旋流分离技术是结合旋流分离技术和冷凝分离技术的多组分气体冷凝分离法，具有工艺流程简单、稳定性好、效率高、能耗低等特点，成为近二十年来非常有应用价值和商业前景的新分离技术。该技术集膨胀机、气液分离器和压缩机于一体，主要由旋流发生器、超音速喷嘴、分离段和扩压管组成。其工作原理如下：经过前级处理后的含湿气体导入到超音速分离器内，经过旋流发生器，产生加速度为106m/s2的旋转流场；旋转的气体通过拉伐尔喷管时，会绝热膨胀至超音速，同时降温降压，温度最大可降低50-100℃，低温的流场环境能够使气体中的水蒸气开始凝结产生相变，出现小液滴；在旋转流场中，凝结产生的小液滴不断碰撞、聚并，在强离心力的作用下，被甩至壁面，并在气体的带动下，从湿气出口排出；经过处理的干气在管道中心流动，经过扩压器内降速升压，进行排放。本团队首次采用Young经典成核理论和C-C相平衡方程推导获得了水蒸汽自发凝结Wilson位置解析式，在此基础上，提出了基于液滴成核和生长模型的非均质凝结模型和跨声速湿空气凝结SST湍流模型，揭示了跨音速两相凝结现象“非稳态”不同振荡模式的流动特性，获得了使分离效率最大化的最优外界核心半径，深入研究了超音速分离器的流场特性、处理效率和分离特性。图5 超音速旋流分离器流场测量系统图6 凝结液滴参数测量图7 中国计量测试学会科学技术进步奖图8 超音速分离器液相分布仿真预测 针对烟气的智能状态检测与诊断控制的超音速旋流净化工艺湿法脱硫后的湿烟气直接排放会产生“白色烟羽”，由于在脱硫过程中，脱硫浆液与高温烟气直接接触，发生传热传质；一方面水分蒸发，增加烟气的含湿量；另一方面，烟气温度降低，烟气携带水蒸汽的能力降低。烟气达到饱和状态后，会携带部分小液滴，这些携带小液滴的饱和湿烟气经除雾器除去绝大部分液滴后，直接经烟囱排入大气，由于环境温度比烟气温度低，饱和湿烟气中的水分就会凝结成小液滴形成“白色烟羽”。白烟中含有较多的溶解性盐、SO3、凝胶粉尘和微尘等成分，会造成环境污染。针对上述问题，本团队首创的基于智能检测与诊断的超音速旋流净化工艺解决了传统烟气脱白技术（如烟气加热方法、烟气冷凝再加热技术和电磁脱白技术等）成本高，工艺流程复杂，维护费劲的问题，具有设备可靠，工艺过程简单，投资成本和维护成本很低的特点。该技术主要是利用超音速旋流分离器的增速降温原理，将烟气中的水蒸气进行凝结并旋转分离，通过引射器将液滴引至超音速分离器入口，辅以高压微雾增强技术，强化脱白效果。在超音速分离器分离段和湿气出口处安装本团队自主研发的多相流可视化及参数测量系统（静电层析成像系统和电学层析成像系统），结合智能化成像算法和多元信息融合算法，对管道内烟气的流场参数进行非侵入式智能测量。系统可根据测量结果，分析超音速旋流分离器内的流场情况和湿气出口的成分变化，建立异常状态检测与诊断方法，诊断脱白系统的运行状态，同时，指导引射器对液滴量引入的精确控制，进而实现高效稳定的烟气脱白。图9 针对白烟气的智能检测与诊断控制超音速旋流净化工艺流程知识产权类型:发明专利知识产权编号:2018114554307，2020102445880，ZL2016106973850技术成熟度:已有样品技术先进程度:达到国内先进水平成果获得方式:独立研究获得政府支持情况:国家级计划/专项类别:国家自然科学基金获得经费:61.00万元

该成果每天可定时和随机方式要求社矫人员上传个人GPS位置信息，同时进行人脸识别和活体检测，从而在不需要增加额外的专用硬件设备，仅借助现有的智能手机，便实现对相关社矫人员行踪的实时监管，并有效杜绝监管工作中普遍存在的社矫人员“人机分离”、“冒名打卡”、“照片刷脸”等现象。目前，该系统已与现有社矫系统（蓝信、律兜）无缝对接。无人社矫厅版本已经投入使用。可以用于疫情中必要隔离人员的位置监控，提高人员移动的管控。

无线通信的突出问题：频率资源严重不足 。 我国无管会允许在这一频段进行数据的传输，如地质矿产、水利、 能源、国家地震局、建设部、气象局、军队等部门的专用无线通信系 统。 调研发现，目前这些部门迫切需要系统能够同时传送数据、语音 和图象。现有无线数据通信系统：小于 0.5bps/Hz 。 本项目提出的解决方案是采用 OFDM 及自适应变速率 MQAM技术，建立一个多载波无线通信系统。这一系统可以在 25KHz 带宽 内，有效频带利用率达到 3.2 －6.4bps /Hz；而且具有结构简单、成本 低的特点，可以很好地解决频带资源不足的问题,具有广阔的应用前 景