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。

畜禽养殖废水的污染在我国农业污染中占主要部分，该废水具有高COD、高氨氮、高悬浮物、难处理的特点，经过常规污水处理技术处理后，往往很难买现达标排放，给畜禽养殖业主带来很大的困扰。 该技术是一种可以在不改变污水处理流程和设施的情况下，通过人为在不同污水处理单元中投加不同配比的高效微生物菌种，改善污水处理系统中活性污泥中微生物的组成，并提高污泥活性，从而最终提高畜禽养殖废水处理效率的简单、高效的方法。 该技术具备以下优点： (1) 该技术所使用的配套污水处理装置，均为本领域常用的处理装置或单元，均含有活性污泥； (2) 该技术可以使COD和BOD5的去除率提高10一40％，氨氮和总氮去除率提高20一50％； (3) 该技术操作简单，便于推广应用，相比其他增加污水处理流程或设置的技术而言，投入成本更低，更具经济性。 国家对环保的政策日趋严格，未来十年，是环保的黄金十年，也是畜禽养殖行业在环保压力下重新洗牌兼并的十年，畜禽养殖废水处理市场前景广阔。 转化条件：菌种活化相关设备：曝气装置 成果完成时间：2014年10月

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。

以主要的植物源性蛋白饲料原料为研究对象，针对原料的营养价值特性，系统建立抗营养因子高效降解菌株的筛选方法，借鉴现代发酵工程的优化理论，建立有益代谢产物的检测与控制和发酵参数相关的优化研究方法，确立规模化生产工艺并进行关键设备的选型，制造品质稳定可靠的发酵蛋白饲料，并建立相关产品的质量指标体系，为缓解我国蛋白饲料资源紧张提供现实可行的方法，实现我国饲料及养殖工业的健康持续发展。 

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

PASP既是一种应用于水处理和农作物增产的新技术，也是一种绿色环保的新材料和新产品。与目前大量使用的含磷的水处理药剂容易造成水域污染和富营养化相比，由于PASP不含磷，可以避免水体富营养化更加符合环保的要求的特点。PASP除了有明显的水处理阻垢效果外，还发现可应用于水处理中作为防腐蚀的缓蚀剂，以及应用于农业蔬菜和瓜果等增产。本技术采取天冬氨酸单体的本体热聚合一步反应制备合成，可以降低成本，有较好的性价比和经济效益。

本发明涉及超声引发溶液聚合制备纳米铁聚合物复合材料的方法。将三氯化铁、甲基丙烯酸甲酯、苯乙烯、甲苯和偶氮二异丁腈混合均匀，在氮气保护条件下超声辐射，得到反应后溶液；向反应后溶液中加入无水甲醇进行沉淀，过滤得到沉淀物，将沉淀物洗涤、真空烘干并研磨得纳米铁聚合物复合材料，聚合物复合材料为灰黑色固体粉末。本发明在使用氮气保护、不加入还原剂的条件下，超声辐射，铁离子被还原成纳米铁颗粒，同时 MMA、St原位聚合，一步直接合成了纳米铁聚合物复合材料，这是一种相对绿色、节能又环保的方法。

XM-CS310高仿真超声、X线引导经皮穿刺肾镜技能训练模型   功能特点： ■ XM-CS310高仿真超声、X线引导经皮穿刺肾镜技能训练模型用于超声、X线引导下目标盏的穿刺、导丝置入、通道的扩张、进镜观察乃至碎石等相关操作，基本囊括了经皮肾镜的每个操作环节。 ■ 模型的材质可透超声及X线，超声与X线下均可见肾脏形态及积水肾盏位置。 ■ 仿真人体模型的左右肾区设有凹槽方便更换镶嵌式穿刺模块。 ■ 凹槽内镶嵌与人体相似的肾周围组织、仿真肾脏、肾盂、肾大盏、肾小盏、肾乳头。 ■ 用临床超声诊断仪扫查肾脏，可在显示屏上看到肾脏轮廓、肾盂、肾盏、肾结石等。 ■ 可进行超声及X线引导下经皮肾穿刺，穿刺成功后可从针尾抽吸出液体。 ■ 置入导丝后的筋膜扩张器扩张过程所能感受到的阻力与人体组织相近，且可通过模型内注水来判断扩张程度。 ■ 模型可制作成正常以及多种畸形的肾内构造，并可人工置入结石，以便扩张完成后进镜观察及配合超声、气压弹道及钬激光等能量方式完成碎石等相关操作，肾内镜下表现逼真，适合进行各个肾盏的探查。 ■ 模块可更换。

XM-CS310高仿真超声、X线引导经皮穿刺肾镜技能训练模型   功能特点： ■ XM-CS310高仿真超声、X线引导经皮穿刺肾镜技能训练模型用于超声、X线引导下目标盏的穿刺、导丝置入、通道的扩张、进镜观察乃至碎石等相关操作，基本囊括了经皮肾镜的每个操作环节。 ■ 模型的材质可透超声及X线，超声与X线下均可见肾脏形态及积水肾盏位置。 ■ 仿真人体模型的左右肾区设有凹槽方便更换镶嵌式穿刺模块。 ■ 凹槽内镶嵌与人体相似的肾周围组织、仿真肾脏、肾盂、肾大盏、肾小盏、肾乳头。 ■ 用临床超声诊断仪扫查肾脏，可在显示屏上看到肾脏轮廓、肾盂、肾盏、肾结石等。 ■ 可进行超声及X线引导下经皮肾穿刺，穿刺成功后可从针尾抽吸出液体。 ■ 置入导丝后的筋膜扩张器扩张过程所能感受到的阻力与人体组织相近，且可通过模型内注水来判断扩张程度。 ■ 模型可制作成正常以及多种畸形的肾内构造，并可人工置入结石，以便扩张完成后进镜观察及配合超声、气压弹道及钬激光等能量方式完成碎石等相关操作，肾内镜下表现逼真，适合进行各个肾盏的探查。 ■ 模块可更换。