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应用于大型工程监测的光纤传感系统
成果与项目的背景及主要用途：
大型工程活动的安全关系着人类生命安全和社会经济活动，桥梁、隧道、建筑物的结构失稳、崩塌、火灾等事故应做到及早预测与警报。光纤传感系统作为智能结构的神经网络，可为人们获知结构内部工作状态信息提供有力工具，用来测量混凝土结构变形及内部应力，检测大型结构、桥梁健康状况等。天津大学科技成果选编
技术创新：
光纤传感器：新型的光纤温度、应变传感器具有高灵敏性、高精度以及体积小的特点，便于做分布式安装，达到多点化、实时化的精准测量。光纤解调系统：研发了一系列新型的光纤光栅温度、应变传感在线监测仪。基于 DSP 技术，可实现波长解调速度 200KHZ、智能分析、智能判断和实时传输。特别适合多通道多传感器以及多传感器有同步要求的监测设备。研制了低熔点玻璃焊接封装的渗压计，极大降低了温度和湿度对压力测量的影响。
技术水平及专利与获奖情况：
专利：“光纤 Bragg 光栅传感解调装置及解调方法” 200510014877.7
应用前景分析及效益预测：
光纤传感器进入结构监测领域具有重要意义。光纤传感器的轻巧性、耐用性和长期稳定性，使其能够方便的应用于建筑钢结构和混凝土等各种建筑材料的内部应力、应变检测。已与中国计量科学研究院、国家防爆电气产品质量监督检验中心等多家机构合作，成功在石油、电力、桥梁、隧道等多个领域，实现 400多个项目的应用。
应用领域：石化系统、电力系统、隧道监测、桥梁监测、大型结构监测等
合作方式：合作开发
天津大学
2021-04-11
DJ-ROOT3D植物根系生长监测系统
DJ-ROOT3D根系生长监测系统采用目前国际认可的微根窗技术，结合3D全景成像，一次性获取整个根管的剖面图像，掌握土壤中根系的生长动态，解决了目前市场上原位根系检测设备每个根管要多次扫描、分析时需要拼接带来的问题。
点将（上海）科技股份有限公司
2021-02-01
子洲燃气轮机改造项目介绍
子洲天然气发电有限公司有 2×2.5MW 燃气轮机（运八航改型）发电装置，燃料为天然气。目前存在的主要问题是：一是井口高压天然气要通过减压阀组损失后送入燃气轮机燃烧，天然气的压能白白浪费了；二是燃气轮机排气温度高，余热未能利用。
西安交通大学
2021-04-11
一种监测空气参数的无人机及应用该无人机的监测系统
本实用新型提供一种监测空气参数的无人机，其特征在于，包括：无人机本体，无人机本体顶部设 有第一通孔；密封罩，密封罩设置在无人机本体顶部并罩住第一通孔；空心杆，空心杆的下端设置在密 封罩顶部并与密封罩内部连通；电源；空气监测装置，空气监测装置设置在密封罩内；控制器，控制器 分别与电源、空气监测装置线路连接。一种应用所述的一种监测空气参数的无人机的监测系统，通过信 息接收/发送装置与地面基站实现信息传递，实时接收并显示监测数据，同时实现对无人机的远
武汉大学
2021-04-14
一种温控加热型太阳能燃气联合循环发电系统及其方法
能源与环境密切相关，是社会经济发展的重要战略保障。我国是世界上最大的能源生产消费国，环境污染、温室效应和化石能源短缺三大问题亟待解决。发展先进的供能系统是缓解能源与环境问题、落实我国节能减排战略的重大需求，与能源结构清洁化转型息息相关。太阳能燃气联合循环（ISCC）基于“温度对口，梯度利用”原则，是一种先进可靠的供能系统。ISCC系统中太阳能作为辅助热源加热给水，实现了能源互补，克服了单独太阳能热发电系统负荷变动大、需要大规模蓄热装置的缺陷，大大提升了太阳能的利用效率，减少了污染物排放。
创新点
为了增加变负荷下太阳能集热器出口蒸汽产量，提出从过热蒸汽管道或汽轮机中抽汽加热太阳能集热器进口水的方法，以达到最佳的蒸汽产量，提升联合循环的能量利用率且成本低。根据太阳辐射的强弱和排烟温度自动调整进入太阳能集热器的进水比例和过热蒸汽管道或汽轮机的抽汽量，保证太阳能集热器进口水温度达到其设计接近点温差对应的温度值，实现对能量的梯级互补和综合利用，提高太阳能联合循环系统的运行效率。
市场前景
中国“二氧化碳排放力争于2030年前达到峰值，努力争取2060年前实现碳中和”。根据国家能源局统计，截至2021年底，全国风电装机容量约3.3亿千瓦，太阳能发电装机容量约3.1亿千瓦。到2030年，风电和太阳能发电的总装机容量将达到12亿千瓦以上，且风电与太阳能发电的装机容量占比还要提高。但风电和太阳能发电严重受限于天气、季节、风力等自然气象条件。
太阳能与化石能源互补利用有利于加快构建清洁低碳、安全高效的能源体系。然而燃煤电站灵活调峰能力尚且不足，现阶段燃气蒸汽联合循环系统以燃气轮机实现化石能向热能的转换，响应速度远快于燃煤锅炉。且集成太阳能集热器构建ISCC系统实现能源互补的技术比较成熟，作为太阳能利用的可靠方式受到了广泛关注。
本团队成果适用于槽式太阳能集热器与燃气蒸汽联合循环集成，可优化机组变负荷与太阳能辐射波动过程中的能量匹配规律，低成本实现多热源梯级利用，允许系统集成更大太阳能面积促进可再生能源利用，逐步推进双碳目标。
获奖情况
2021年12月大学生创新创业训练计划项目：基于温控的复杂热力系统优化北京市优秀。
华北电力大学
2023-07-19
输变电设备在线监测与故障诊断系统
随着国民经济的持续发展，我国的电力系统正在向超高压、大电网、大容量、自动化的方向发展，对输变电设备进行在线监测与故障诊断，可有效提高电气设备的运行可靠性，具有重要的意义。该系统能够联网实时监测和远程管理变压器、GIS、电容型设备等输变电一次设备，及时发现输变电设备内部的各种短路、局部放电、绝缘受潮和老化等故障，并实时诊断预警，为输变电设备正常运行提供必要的指导数据，大大提高了输变电设备的运行可靠性。该系统是总结十多年来高电压与绝缘技术研究所关于绝缘泄漏电流测量、介质损耗测量、局部放电测量、振动特征测量和故障诊断技术等领域的研究结果，结合现场实际检测和处理经验，采用最新的传感器技术、信号处理技术、计算机技术等手段和最新诊断理论、算法实现的新一代高性能智能化、综合化的在线监测系统。采用多元信息融合技术进行故障综合诊断，诊断效率和准确度大大提高，达到了国内领先水平。近年来基于该课题，我研究团队共获得省部级科技成果二等奖、三等奖各1项；申请发明专利20余项；承担“973” 、“863”子课题各1项、国家自然基金项目3项、省自然基金项目2项，其他横向项目10余项。有100余台套输变电设备在线监测与故障诊断系统在现场运行，经济效益和社会效益显著。
华北电力大学
2021-02-01
基于光纤光栅的油气管线腐蚀在线监测系统
油气管道安全关乎国家能源安全，一旦发生泄露或爆炸会给国家 带来严重的经济损失和环境污染，同时也严重威胁到人民的生命安全。 截止目前，据统计全国油气管线铺设总长 12 万公里以上，并存在大约 29000 个隐患甚至是重大隐患，严重威胁到国家能源大动脉的安全 运行。石油产业对于实时、高效、安全的监测需求不断扩大，同时对 于监测手段也要求更高，包括监测过程的安全性、期间对于腐蚀环境 的耐受性、寿命、监测范围等等。 针对油气管线特殊的应用场合，基于短栅区光纤光栅传感器设计 了一种油气管线腐蚀在线监测系统。该系统可通过监测管线表面应力 变化对油气管线腐蚀缺陷进行在线监测，保障管线安全运行。结合波 分复用、时分复用技术及光纤光栅解调系统开发了基于光纤光栅的管 线腐蚀在线监测系统，并将该系统应用于中海油渤南龙口天然气终端 处理厂
南开大学
2021-04-11
左右肢桡动脉的中心动脉参数监测系统
本项目的主要研究内容是基于桡动脉的中心动脉参数监测系统。它主要分为桡动脉脉搏波信号采集的硬件部分和通过桡动脉脉搏波计算中心动脉压的算法部分。本项目的预期目标是开发出低成本的中心动脉参数监测系统。该设备的成本计划控制在5万人民币以下，市场售价计划在10万人民币以内。其中，硬件采用压力可调的腕带式传感器，达到精确采集压力信号的目的。中心动脉压估计算法采用MBSI算法，综合考虑了心血管系统的个体差异和时变特性，能得到比广义传递函数更准确的测量结果。该系统整机将具备稳定、准确、操作简便的特点；与传统血压计相比，测量方法容易掌握，便于市场普及推广。 国内市场尚未成熟，竞争压力小，同类产品市场尚处于空白阶段。国内目前仅有带有桡动脉及指端的脉搏波采集功能的医疗器材，而这些产品用途单一，提供的信息较少，不能测量中心动脉压这一有用生理参数。 国外同类产品中应用最广泛的是澳大利亚的AtCor Medical公司生产的设备SphygmoCor。同时，市场份额较多的产品还有欧姆龙公司最近研制的AI9000A和意大利的一款Pulsecor产品，然而其售价高昂（约30万元/台），在国内市场竞争力受到严重限制。总之，一方面同类产品国内市场目前处于空白状态，国外市场的同类产品也较少，因此该类产品有着较大的市场空缺。另一方面，国外产品价格昂贵，推广受到严重限制。而本产品每台成本低于5万元，市场价值可达10万元人民币左右，成本低廉。因此，本系统不仅能填补国内市场的一个空白，由于其领先的技术和合理的价格，与国外产品相比也具有很大竞争力。
东北大学
2021-04-11
输变电设备在线监测与故障诊断系统
随着国民经济的持续发展，我国的电力系统正在向超高压、大电网、大容量、自动化的方向发展，对输变电设备进行在线监测与故障诊断，可有效提高电气设备的运行可靠性，具有重要的意义。该系统能够联网实时监测和远程管理变压器、GIS、电容型设备等输变电一次设备，及时发现输变电设备内部的各种短路、局部放电、绝缘受潮和老化等故障，并实时诊断预警，为输变电设备正常运行提供必要的指导数据，大大提高了输变电设备的运行可靠性。该系统是总结十多年来高电压与绝缘技术研究所关于绝缘泄漏电流测量、介质损耗测量、局部放电测量、振动特征测量和故障诊断技术等领域的研究结果，结合现场实际检测和处理经验，采用最新的传感器技术、信号处理技术、计算机技术等手段和最新诊断理论、算法实现的新一代高性能智能化、综合化的在线监测系统。采用多元信息融合技术进行故障综合诊断，诊断效率和准确度大大提高，达到了国内领先水平。
华北电力大学（保定）
2021-02-01
果园生态环境无线传感器网络监测系统
本发明公开了一种果园生态环境无线传感器网络监测系统。由八个生态环境信息传感器节点、三个移动节点和汇聚节点组成。在果园将八个生态环境信息传感器节点分别固定于一定间隔的果树上,并将空气温湿度、光照传感器固定在相同的果树上,将土壤温度、水分传感器埋到土壤中。本发明将环境参数传感测量、无线传输、网络通讯等技术集成一体,有效地解决了果园生态环境信息的自动采集和传输问题。大气和土壤信息传感器节点均匀分布在果园待测区域内,分别监测所在位置的大气和土壤参数,并通过各自的无线通讯模块联成信息传输网络,在无线路由信号盲点处增设移动节点,维持通信路由的连通性和可靠性,并最终将数据传输到汇聚节点。
浙江大学
2021-04-11