高级氧化水处理综合实验装置在本科教学实验中的应用

本发明公开了一种基于可重构计算的张量处理架构及其工作模式、FPGA开发板，整体架构包括：QSFP接口、DDR存储模块、访存控制模块、微码控制模块、矩阵模块、片上共享存储模块、控制网络、RISC‑V处理器、可重构计算接口模块、可重构计算模块、可重构配置模块和结果返回网络。整体架构的工作模式分为两种：CPU控制模式和集群计算模式，CPU控制模式用于单片计算时通过CPU控制全局的计算和输出；集群计算模式用于与上位机连接配合上位机执行矩阵计算等计算任务；整体架构通过FPGA开发板实现，FPGA开发板采用Virtex UltraScale+VU13P作为主要逻辑实现平台。本发明通过片上微码的动态粒度配置，可以实现多种运算模式，提升硬件的利用率；硬件实现了多种配置的策略，泛用性高。

本项目利用图像识别技术和运动目标检测定位技术，采用高新能、快速硬件组合（ARM+DSP+FPGA）方式构建运动目标自动识别系统，设计图像的非线性变换，二值化，自适应阈值值分割、模糊边缘识别和区域连通性分析等算法，对机车前方行人进行检测报警，提高了井下电机车运输安全性能。软件设计采用基于嵌入式实时操作系统的多任务设计模式，使得监测系统的实时性、可靠性更高，为行人监测系统的不间断运行提供了可靠的保障。

该项目的关键技术已获批国家自然科学基金项目 2 项，江苏省科技厅社会发展项目 1 项。 1、项目简介 根据污水处理过程工艺特点、现场设备以及工厂环境，以 LabVIEW 和 PLC 相结合，通过 Profibus 总线、Internet 网络及 GSM 无线平台实现数据采集与共享的污水处理远程在线监控系统。并把 LabVIEW、Datasocket、GSM 无线通信和 WEB等技术应用到污水处理过程在线远程监控，实现了真正意义的监控管一体化，提升了水处理厂的自动化水平和故障实时处理能力。系统以西门子工控机作为上位机，PLC 系统采用西门子的 S7-300。基于LabVIEW 开发平台，通过西门子 SIMATIC.NET 建立了 OPC 服务器，使其可以连接下位机 PLC 实现实时通讯，并采用 SQL Server 作为后台数据库，实现数据采集、设备控制、实时曲线显示、历史记录、故障报警等基本监控功能，可以通过浏览器于异地实现远程实时监控。此外，系统通过全球移动通讯系统 GSM（global system of mobile communication），管理人员可在全球范围内用手机通过短信查询工业现场参数。 2、创新要点 实现污水处理过程的多总线分层递阶的分布式控制系统结构；将图像、动画和声音与 LabVIEW 软件结合，PLC 采集的设备实际运行信号转化为 3 维动画显示，实现多媒体控制的监控系统软件。把 LabVIEW、Datasocket、GSM 无线通信和 WEB 等技术应用到污水处理过程在线远程监控，实现了真正意义的监控管一体化。将先进控制技术与优化算法应用于 BOD 等参数的软测量及系统优化。 3、效益分析 该系统采用 LabVIEW 编程平台开发，完成了对水处理整个工艺流程的数据采集和设备控制任务。系统运行稳定可靠，人机交互界面友好美观，操作简便，利用 GSM 无线技术实现短信查询系统参数，通过短信和邮箱等多种手段实现故障报警，并利用互联网技术实现了随时随地的远程在线监控，实现了真正意义的监控管一体化，在推动污水处理过程自动化水平的同时，使整个污水厂人工投入减少了 2/3，提升了污水处理的效率，从而降低了单位体积污水的处理成本，给企业带来了一定的经济效益，相应的节省了生产成本的投入。项目资金需求总额约 100 万元。 4、推广情况 天津伊利乳业有限责任公司；宁夏伊利乳业有限责任公司（吴忠市）；潍坊伊利乳业有限责任公司；张北伊利乳业有限责任公司；上海达能乳业股份有限公司（奉贤区）；湖北劲牌有限公司（枫林酒厂）。 授权专利：污水处理远程在线监控系统 软著登字第 0342652 号 污水处理过程的触摸实时监控系统 软著登字第 0346531 号

（1）建立了异构数据元素编码和信息资源管理基础标准，构建统一的数据中心并将数据资源集成到数据中心；应用异构数据实时同步系统物理集成非数据库数据，应用动态数据源技术逻辑集成数据库数据，无缝整合了煤矿企业中各类生产管理系统。（2）自主研发了异构数据源多层次数据同步系统，针对原有的各种孤立数据库系统、非结构化的工业监控实时数据和文件形式的历史数据，通过在数据层设置多种捕获器来读取源数据、映射层映射同步数据变量、执行层执行数据冲突检测并存储。系统采用 C/S 结构建立了三层模型 ，数据层分布在客户端，服务器端运行映射层和执行层。（3）提出了将应用集成与数据集成、业务集成等多种集成技术有效融合的方法，开发了煤矿生产综合管理系统集成平台，实现不同应用在统一的集成平台上的数据交流和及时有效的数据分析，给出了煤矿企业应用集成的通用解决方案。

光固化技术，具有固化速度快、污染少、节能和固化产物性能优异等优点，广泛应用于涂料、油墨、胶粘剂、成像、微电子、齿科修复和生物材料等领域。多官能团单体通常是指含有2个或2个以上的光活性基团的化合物，具有固化速度快、挥发性低、可以赋予固化膜交联结构等优点。本技术采用环状碳酸酯与仲胺的开环反应，合成了两种多官能度的低粘度氨酯丙烯酸酯单体，该多官能度丙烯酸酯单体粘度低（<50mPa.s）、固化速率快，即可作为紫外光固化的单体单独使用，也可以作为稀释剂用于紫外光固化体系中。本技术生产简单，产品产率高，该丙烯酸酯单体稀释剂可以用于UV油漆、涂料、油墨等领域。外观：淡黄色透明液体；粘度（cps/25℃）：12~35mPa•s；官能度：3~4。该产品是多官能团活性稀释剂，具有低粘度、高反应活性和极强的稀释性，可广泛应用在UV涂料、胶粘剂、微电子和油墨等领域。以丙烯酸、仲胺、碳酸乙烯酯、多元醇等为主要原材料，生产过程中的溶剂可以重复使用降低生产成本，同时减少环境污染。主要生产设备是反应釜。若生产规模为100吨/年，设备投资约50万元，厂房面积需50m2，动力5KW，操作人员约2~5人。产品综合成本约25000~35000元/吨，市场平均售价约50000~60000元/吨，年利润约500~1000万元，具有一定的经济效益。

吉林省所在地区是世界三大著名黄金玉米带之一,亚洲玉米螟[Ostrinia furnacalis(Guenee)]是该地区玉米生产上的最重要常发性害虫,每年可造成约10%的产量损失.松毛虫赤眼蜂(Trichogramma dendrolimi Matsumura)是该地区玉米螟卵期的重要寄生蜂.为了减少玉米螟为害所造成的产量损失,吉林省利用当地特有资源优势,以柞蚕卵作为中间寄主大量繁育松毛虫赤眼蜂,并进行了大面积田间推广应用,至今已有近30年历史.

彻底告别了我国水厂普遍靠中控室人员凭自身经验进行远程手动的落后状况，大大提高和稳定出厂自来水的水质，并实现节能降耗约5%-10%。该系统已在南京城北水厂等获成功应用。

中试阶段/n该项目技术生产的正选捕收剂，可以在常温下解决低品位胶磷矿的浮选的技术难题。具有反应条件温和、成本低、泡沫流动性好、操作简单的优点，而且生产过程中无环境污染。适用于中低品位胶磷矿(18-23%P2O5)的反浮选。主要技术经济指标如下：。相关概述：(1)特点：水溶性药剂，选择性强；(2)适用矿：中低品位胶磷矿，正反浮选；(3)25%水溶液pH值78；(4)有效成分含量：≥60%，(5)使用方法：配制为25%水溶液使用。。生产条件：带夹套和内置盘管陶瓷反应釜；油水分离釜；水解釜；固化池。25kg包装袋。。支持额度：。500。万元。承接单位：。湖北省。项目进展：。该项目技术生产的正选捕收剂，可以在常温下解决低品位胶磷矿的浮选的技术难题。具有反应条件温和、成本低、泡沫流动性好、操作简单的优点，而且生产过程中无环境污染。适用于中低品位胶磷矿(18-23%P2O5)的反浮选。主要技术经济指标如下：相关概述：(1)特点：水溶性药剂，选择性强；(2)适用矿：中低品位胶磷矿，正反浮选；(3)25%水溶液pH值78；(4)有效成分含量：≥60%，(5)使用方法：配制为25%水溶液使用。生产条件：带夹套和内置盘管陶瓷反应釜；油水分离釜；水解釜；固化池。25kg包装袋。。项目基本内容：。我国能利用的磷矿资源中，需要选矿的资源(品位在12～28%P2O5)为461.37亿吨。本项目产品无毒、易降解，生产过程无“三废”排放；在常温下分散性和选择性好，无需加热；原料来源广、成本低，生产条件温和。满足环保、节能，效益的要求。因此有广泛的市场前景。生产1吨产品原料成本约4000元，市场定价6000元/吨，效益明显。该项目技术生产的正选捕收剂，可以在常温下解决低品位胶磷矿的浮选的技术难题。具有反应条件温和、成本低、泡沫流动性好、操作简单的优点，而且生产过程中无环境污染。适用于中低品位胶磷矿(18-23%P2O5)的反浮选。主要技术经济指标如下：相关概述：(1)特点：水溶性药剂，选择性强；(2)适用矿：中低品位胶磷矿，正反浮选；(3)25%水溶液pH值78；(4)有效成分含量：≥60%，(5)使用方法：配制为25%水溶液使用。生产条件：带夹套和内置盘管陶瓷反应釜；油水分离釜；水解釜；固化池。25kg包装袋。

对工、农业生产废弃物进行生物无害化处理，得到性质稳定、性状优良的有机物料。根据作物种子发芽和幼苗生长对水、肥、气、热等生活因子的需求，结合作物育苗与栽培的工艺或农艺要求，科学添加疏松多孔、通气性强、透水性好，有较好的酸碱盐缓冲性、有利于作物盘根的矿物材料，以及作物所需养分的缓释性肥料等，配制成安全高效、性状优良、营养平衡的作物育苗与栽培基质。