本项目团队依靠在压缩机领域的深厚基础，历时数年，解决了加氢站压缩机多场耦合工作过程、典型故障失效机理等关键科学问题，突破了增压过程无损重构方法、多维信号多向诊断机制等关键技术，研发了加氢站压缩机全生命周期健康管理系统、便携式故障诊断仪等核心产品，攻克了传统监测方法在高压氢环境下无法应用的难题。 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 李雪莹 能源与动力工程/动力工程及工程热物理 2020年9月 计泽灏 能源与动力工程/动力工程 2020年9月 任鹏 能源与动力工程/动力工程及工程热物理 2020年9月 三、指导教师 姓名 学院/所学专业 职务/职称 研究方向 彭学院 能源与动力工程/压缩机工程系 教授 加氢站压缩机及其关键技术 贾晓晗 能源与动力工程/压缩机工程系 教授 加氢站压缩机及其关键技术 陈立斌 创新创业学院 副院长 四、项目简介 在能源安全和“双碳”战略目标的双重背景下，党中央明确提出，为加快能源清洁化、智能化和电动化转型，“十四五”将推动构建以可再生能源为主体的能源体系，氢能成为当前能源技术创新的热点领域。加氢站作为氢能供应体系的重要组成部分和交通用氢能的关键基础设施。 本项目团队依靠在压缩机领域的深厚基础，历时数年，解决了加氢站压缩机多场耦合工作过程、典型故障失效机理等关键科学问题，突破了增压过程无损重构方法、多维信号多向诊断机制等关键技术，研发了加氢站压缩机全生命周期健康管理系统、便携式故障诊断仪等核心产品，攻克了传统监测方法在高压氢环境下无法应用的难题。不但为加氢站了提供多种增压设备故障诊断与健康管理的解决方案，更大幅度简化了增压设备监测诊断步骤和流程，缩短了人工巡检的时间成本，充分提高加氢站运行效率。 作为“科技冬奥”的重要环节，已经实现国内首套加氢站隔膜压缩机健康管理系统的设计、安装和调试工作，在冬奥会加氢站中完成服役； 便携式故障诊断仪多次在加氢站、压缩机厂、研究所使用，准确诊断故障；往复压缩机全生命周期健康管理系统应用于新疆油田呼图壁储气库（中国最大天然气储气库），完成线上测试。

主要基于在役桥梁数量庞大、病害严重、数据管理混乱、维修决策困难等背景，针对桥梁群服役期间的健康管养问题，建立了基于数字孪生模型的桥梁群数据管理系统。项目展示包括移动端人工检测、无人机图像检测、水下检测、索力监测、桥梁动力特性识别及施工监控等多种实际应用场景，并依据桥梁的设计信息生成与实际桥梁一致的虚拟孪生模型。该模型能够实时集成、更新多源数据信息，及时反应当前桥梁构件、整体状况；并根据桥面交通荷载流量等荷载信息，通过数字孪生模型预测桥梁性能未来演化趋势，由此对实际桥梁管养提供预防性养护措施建议；本技术意在解决实际管养过程中纸质化、平面化的管养方法，优化数据管理混乱现状，并通过数字孪生模型实现桥梁群管养由被动养护向预防性养护转变过程。

1 成果简介社区自助健康管理一体机的主要功能是集自助测量各主要生理指标（包括血压、心电、血糖、体重、身高、体成分、尿常规、温度测量）于一体，同时实现运动能耗数据、个人生活方式、健康档案的采集工作。通过其内嵌的医学模型，实现预警高危慢性疾病，预测健康风险，并可实现与高级医师的远程对接，取得个性化的健康指导。2 效益分析医疗成本日益升高和人们自主管理健康的需求越来越大的趋势决定了这种自助健康管理终端具有很大的市场潜力。虽然国内外对于这种及多种测量于一体的机器不是很缺乏，但是对于取得数据信息的后续整合、分析以及通过医学模型来实现一些健康预警的产品还是非常的少的。本产品配合清华大学居民健康管理云平台，提供更为灵活和全面的健康管理服务，未来市场前景较好。

成果简介：本系统包括温室栽培优化模型动态仿真、专家系统集成与智能控 制算法设计等三部分内容。系统采用了基于知识的智能解决方案，系统的三 个部分紧紧围绕专家知识与智能，不仅构成统一的整体又能分别独立运行。 系统以大量的实验数据和专家经验为基础，采用智能控制方法、智能推理方 法和多媒体技术，能提供病虫害在线预报，为温室环境控制提供最佳环境条件，并能对温室环境和作物生长过程进行仿真和预测。 项目来源：科技部“十五”重点攻关项目“温室环境智能控制关键技

经营管理类人才：会计类本科生毕业生、审计或者法律类本科毕业生、销售部本科毕业生、技术人才：化工类本科及以上毕业生

智慧卫生间管理系统基于物联网、云计算、大数据、环境感知、无线传输、人工智能、区块链等技术，能实现公厕智慧化管理，让公共厕所保持洁净、卫生、清新、无异味的良好状态。系统包括厕位智能监测系统、环境监测系统、环境调控系统、资源消耗监测系统、安全防范系统、卫生消杀设备、多媒体信息交互系统、管理联动控制系统等八大系统，数十个传感设备，云端多屏应用软件。厕位智能监测系统，包括无线厕位人体感应器、厕位占用指示灯、厕位引导指示屏等硬件设备及智慧厕所软件系统。主要特点是通过有线或无线的厕位人体感应器，采用红外感应+雷达侦测技术，实现厕位人体感应，探测有人或无人的使用状态，通过厕位占用指示灯及厕位引导屏显示各个厕位的使用状态，厕位空余一目了然。环境监测系统，由气体探测器、智能烟感、光照感应器等设备组成，并通过智慧厕所软件平台进行监测及调控。可探测的环境因素包括氨气、硫化氢、温度、湿度、PM2.5、PM10、VOCs等，实现公共厕所空气质量的实时监测，从而为保洁、排风、除臭、加香等工作决策提供真实数据支持。联动控制管理系统，可实现：1.灯光控制：光照传感器和红外人体探测器联动控制灯光，实现天黑灯亮、天光灯灭，人来灯开、人走灯灭的功能；2.除臭排风控制：当臭气超标自动开启通风设备及香薰机；3.温度自动调节：当公共厕所室内温度过高时，可自动开启空调系统；4.当地面湿滑有积水，可自动开启除湿机及排风机。从而实现公共厕所的节能环保，时刻保持干爽整洁，防止滋生病毒和细菌。厕位智能设备组合，包括智能厕纸机、智能垃圾桶、无线紧急按键、无线厕位人体感应器、无线指示灯等智能设备。通过接入智慧厕所管理系统，可以实现：1、厕纸余量少告警、垃圾桶满载告警，保洁人员可以即时进行更换；2、发生紧急情况可以按紧急按键进行求助，求助信息可以在智慧厕所综合显示屏、管理端手机APP同时接收。3、无线厕位人体感应器和厕位占用指示灯则可以很清晰的显示厕位有人和无人状态。智能厕所厕位智能设备组合适用于办公楼、写字楼、商场超市等对物业管理要求较高的场所，用信息化手段提高物业管理水平。云端多屏管理软件系统，通过云计算、大数据、区块链、人工智能等技术实现云端多屏的管理应用。针对智慧厕所的使用和管理进行相应的功能应用，包括群众可通过手机APP/小程序，使用找厕所、厕所导航、厕所评价等功能；而作为管理者可以通过厕所前端显示软件、PC端的云管理平台、大屏幕端的可视化管理平台、手机管理APP等软件组合，实现对公共厕所的环境监测和调控、厕位感应和管理、安全防范管理、公厕自动清洁、考勤派单、设备故障排查等工作。软件系统的部署方式可以云端部署或本地部署，同时可提供API接口，无缝接入到客户的大管理平台，实现更好的应用。

1、基于图像增强的局部宽动态技术：使暗处增强、强光抑制、多重降噪，曝光时间优先，单次曝光，人脸（分析对象）、虹膜优先，实时保证人脸和虹膜图像质量最优，不兼顾背景图像质量；2、创新的三维重建技术基于普通单目图像（无须双摄像头），同一人2张以上不同角度人脸照片，即可还原出正脸图像，图像3D融合技术，非基于3D模型的图像拟合，无特定角度关系要求，易部署；3.虹膜采用LCD实时反馈的辅助对焦模式，所见即所得，具有和人脸识别相似的使用友好性。4.采用红外远距离虹膜识别技术，可以识别30~80厘米以外的虹膜特征，识别速度为1~2秒。

综合利用视觉识别、扫码装置、数据读取/传输/保存/分析系统、转运单元控制等模块有效实现禽类宰杀工厂的智能化生产及管理。

1、目前公司采取人工焊接，效率低，焊接质量不稳定，产品质量得不到保证，通过优化工艺流程，采用自动焊接机器人，可大幅提高生产效率，使产品质量得到进一步提升。2、目前产品装配采用手工装配，效率低，产品一致性差，通过产品自动化装配产线，实现产品装配规范，保证产品质量一致性。

本项目提供压缩机全生命周期管理系统，建立模块化、集成化数据环境，面向于往复压缩机、隔膜压缩机，服务于石油化工、加氢站、储气库、船舶动力等行业主要包括： 设计规划阶段——压缩机整体方案设计，压缩机结构形式设计，核心部件材料遴选分析，启/停流程设计，安全控制策略设计等； 运行工作阶段——压缩机运行数据实时采集、远程动态展示，核心部件状态监测与故障诊断，监测诊断一体式/分体式硬件与软件系统开发； 检修维护阶段——零部件维修预警、寿命预测，可视化维修方案、维修模型、维修视频，压缩机及其辅助系统、零备件信息数字化管理平台。 关键技术一：压缩机性能计算技术与选型设计技术 基于 Windows 平台，遵循结构化、模块化原则，采用 QT 框架、C++语言编制交互设计软件，可实现往复压缩机物性计算、热力计算、动力计算、设计校核复算、平衡计算、产品系列化自动匹配、多工况计算七项功能于一体，可实现往复压缩机机组设计计算、选型、零部件管理一体化功能。现阶段已授权发明专利 1 项，软件著作权 1 项。 关键技术二：压缩机状态监测与故障诊断技术及设备 针对压缩机核心零部件构建相应状态监测方案与故障诊断方法，包括：①集成气缸内热力过程特征和阀片声发射信号的诊断方法，基于气阀声发射信号获得气阀故障的特征参数和反映故障程度的量化指标，诊断不同类型气阀故障；②基于活塞杆应变重构 pV 图方法的往复压缩机气阀无损故障诊断方法，基于活塞杆应变重构压力-容积图（p-V图）的无损监测方法，为传统侵入式方法破坏气缸完整性带来安全隐患的问题提供解决方案；③十字头销磨损、活塞杆松动的故障诊断方法，对不同程度十字头销磨损、活塞杆松动故障进行模拟试验，对比时频域分析研究十字头销磨损、活塞杆松动的故障机理、声发射信号和振动信号特征，提取故障特征识别故障程度；④基于压缩机内油-气压力“伴随”关系，国内外首次提出了集成声发射与油-气压无损监测的隔膜压缩机状态监测新方法，进一步根据油-气压力“伴随”关系的失调追溯故障根源；⑤基于增量式编码器的往复压缩机轴系扭振测试方法，基于增量式编码器构建了往复式压缩机扭振测试系统，为传统方法在现场实际应用时难于实施提出解决方案；⑥压缩机气流脉动和振动模态分析技术，隔振结构设计、管路结构设计，提供机组振动测试、诊断以及改进方案。 本项关键技术现阶段已授权国内发明专利 4 项，申请国际专利 2 项、国内发明专利10 项；应用于中海油海洋平台天然气压缩机；开发压缩机故障诊断仪，已在某加氢站压缩机调试中成功检测出气阀泄漏、膜片运动失效、活塞环磨损、溢油阀阀芯磨损等严重故障。 关键技术三：压缩机数据共享与健康管理云平台 构建压缩机及其辅助系统、零备件信息数字化管理平台；构建压缩机热力-动力-应力-寿命分析模块，集成监测数据评价机组运行状态；基于故障诊断技术，建立机组现场监测数据与健康/故障状态信息实时共享平台，打破机组现场与远程管理者之间的技术壁垒；实现压缩机核心部件维修预警、寿命预测，交互 GUI 界面集成可视化压缩机维修维保手册、指导视频、三维模型；压缩机全生命周期管理，显著提高运维效率和管理水平。