长期从事岩体强度理论及地下结构全寿命设计方法、地下空间防灾安全和智慧地下基础设施建设的研究，同济大学土木工程学院朱合华教授是国际上较早开展数字地下空间与工程（DUSE）研究的学者之一。经过近20年的努力，朱合华团队成员齐心协力构建起数字地下空间的理论体系、工程方法和数据库，初步完成了数字化地下体系建设，构建出“工程数字化”创新技术核心，已经在城市轨道交通、高速公路等领域得到广泛的应用。朱合华被国际同行认为是“城市基础设施规划、设计、施工和维护信息集成方法的国际开拓者之一。  2021年中国工程院新增院士中，同济大学土木工程学院朱合华教授当选。 误打误撞与数字化结缘 　　1979年，朱合华进入重庆大学化学矿开采专业学习，开始接触计算机编程语言。1983年9月成为重大硕士研究生后，他开始深入与计算机应用打交道，师从李通林教授，完成了“围岩不连续面非线性效应对巷道稳定性影响分析”的硕士论文。 　　1986年9月，朱合华考入同济大学，师从孙钧、杨林德2位恩师攻读结构工程专业（地下结构方向）博士，论文题目为《隧道掘进面时空效应研究——边界元法若干理论与工程应用》。 　　从此，在朱合华的学术世界中，计算机技术、土木工程就成了形影不离的“伙伴”，他开辟了数字化的研究方向。 　　1993年7月，朱合华到日本大阪土质试验所和京都大学从事软土地下工程研究，进一步运用有限元数值方法进行软土盾构隧道管片衬砌分析、地下工程施工动态反演等。 　　上世纪90年代初，日本快速发展的地下基础设施建设，为他的研究工作提供了大量的室内和现场试验的工程数据。 　　至今，朱合华还记得这样的场景：工作单位长期聘请的几位工作人员，持续将大阪湾的三维地质数据输入计算机中，形成了大阪湾的地质、地震数据库信息系统，该信息系统在日本国内具有重要的影响。 　　大阪土质试验所所长岩崎先生告诉他：“岩土工程师一定要与地层交朋友！”这个叮嘱也促成他归国后迅即开展土木与信息学科交叉的研究。朱合华在日本期间创建的用于管片衬砌设计分析的梁-接头（缝）不连续模型，后来也被纳入了我国国家标准。 　　上世纪90年代末，朱合华在同济附近的小书摊上发现了当时的畅销书——《数字化生存》，“数字”二字萦绕在他脑海，后来他又在《文汇报》上读到了与“数字地球”概念有关的文章。当《岩土工程界》期刊向他约稿时，朱合华撰写了《从数字地球到数字地层——岩土工程发展新思维》一文，从此打开地下空间与工程数字化研究的大门。 推动数字化在工程中的应用 　　1999年，朱合华牵头的“城市三维地层信息管理系统的开发与应用”获批上海市教委曙光计划，经过3年的潜心研究，项目验收得到了专家们的高度评价，成为团队数字化研究工作布局的起点。朱合华团队的工作成为了2004年上海先后启动的29个重大科技专项之—，也是城市地下空间信息平台建设和国土资源部与上海市联合资助的三维地质调查项目。 　　厦门翔安海底隧道是中国内地第一条海底隧道，全长8.695千米，跨海部分全长6.05千米，最大深度达到70米，相当于18层楼高。隧道还要在四周一片漆黑无方向的地下施工，所经之地地质状况极其复杂。朱合华团队的介入，使得这一高难度项目成为了我国跨海隧道的一项示范工程。 　　近年来，朱合华团队的研究领域遍布数字地下空间、数字化工程两大园地，数字地下空间研究成果在上海世博地下空间、常州地下空间、延安新城地下基础设施等得到应用，数字化工程的研究成果在广州龙头山双洞八车道公路隧道、淮南望峰岗煤矿、上海长江隧道、世博500kV地下变电站和电力隧道、上海地铁一号线结构维护、上海中心深基坑等项目建设得到应用。 　　围绕这些工程，团队相继研究开发出“复合纤维和预应力管片结构技术”“盾构地层适应性理论和试验方法”“大断面、高水压、近间距下盾构施工微扰动控制技术”等一系列方法与技术，解决了复杂环境下地下建筑结构设计分析、施工安全与控制的一个又一个难题，主持的项目“软土盾构隧道设计理论与施工控制技术及应用”获2008年国家科技进步奖二等奖。 　　朱合华又针对大规模、集群化的地下空间的建造难题，组织国内相关单位联合攻关。他主持的项目“城市高密集区大规模地下空间建造关键技术及其集成示范”，2016年获国家科技进步奖二等奖。 　　数字化地下课题与工程的“比翼双飞”，朱合华团队实现了基础理论和前沿交叉研究的良性循环。他们提出了地下空间工程全寿命数据采集—表达—分析—服务的数字化范式，开辟了数字地下空间工程新方向，攻克了“建造动态精细调控、运维快速精准评价”难题，创建了地下三维动态信息表达与分析的理论方法；攻克了安全建造的动态精细调控技术，突破了高效运维的快速精准评价技术。研究成果成功应用于上海长江通道、贵州高速公路网、上海地铁网等重大工程。 　　2015年，朱合华因在数字地下空间与工程方面的成就获得第44届德国洪堡研究奖，他是中国土木工程界到目前为止的唯一获奖者。 首创基础设施智慧服务系统 　　朱合华团队经过长期思考和一年多的充分讨论，创建了基础设施智慧服务系统iS3 （infrastructure Smart Service System， 2013），即基础设施全寿命数据采集、处理、表达、分析的一体化智慧决策服务系统。该系统从广义工程应用场景出发，以信息流为主线，采用面向服务的组件式框架和微服务技术架构的系统平台，集先进性、开放性和实用性为一体，是国际上第一个开源的基础设施智慧服务系统。 　　因为研究成绩突出，朱合华的影响日渐扩大。日本、新加坡、英国、美国、韩国等国都留下了他的“中国好声音”；2010年，他在上海创办了信息岩土工程技术国际学术会议，该会议现已成为国际信息岩土工程领域的重要系列会议；2017年值同济110周年校庆之时，成立了中国智慧基础设施联盟暨全球研究中心，已吸引世界170多家单位参与。 　　在数字化转型和智能建造的大潮中，如何借助现代信息技术手段，在人迹罕至的高山峻岭地区修建地下交通基础设施？朱合华提出开展岩体隧道动态设计的远程诊断分析，即将iS3平台作为数字底座，实现了基于数字孪生技术的岩体隧道支护的三维动态设计技术。三维动态设计技术成功应用于四川峨汉大峡谷隧道（最大埋深1940米，世界最深的公路隧道）施工中，仅用10分钟完成了现场三维远程实时动态支护设计，这在国际上首次实现，是隧道动态设计的重大技术突破。 　　今天， “土木信息工程”已成为《中国大百科全书》第三版土木工程学科的分支之一，朱合华盼望着数字化转型背景下的“土木信息工程”学科未来继续能茁壮成长。

针对城市排水管网有害气体如硫化氢（H2S）和甲烷（CH4）等风险管控难题，通过机制研究、模型建立、技术研发等形成了城市排水系统有毒有害气体管控集成技术。 一、项目分类 关键核心技术突破 二、成果简介 针对城市排水管网有害气体如硫化氢（H2S）和甲烷（CH4）等风险管控难题，通过机制研究、模型建立、技术研发等形成了城市排水系统有毒有害气体管控集成技术，近五年共发表11篇SCI论文，包括5篇Water Research.和1篇Environment International，并有1篇发表在我国高质量科技期刊 Journal of Environmental Sciences上，另外授权国家发明专利2项和计算机软著1项。简短介绍如下： 1）机制研究。针对排水管网内H2S和CH4产生机制不明的问题，揭示了生物膜在下水道H2S和CH4产生过程中所起关键作用，阐释生物膜内部空间结构动态演化对硫化氢浓度波动的影响机制，指明了下水道有害气体控制方向的“靶心”。 2）模型建立。针对排水管道中H2S和CH4产排规律不明及缺乏准确的预测手段问题，建立首个基于生物膜模型的城市排水管网水质数学模型BISM，首次定量揭示了复杂多变条件下排水系统中有害气体形成释放规律，为精准、高效管理控制排水系统有害气体污染提供了强有力的技术支撑。此外，开发了H2S产排预测软件，牵头制定国内第一个排水管网H2S风险管理技术标准“广东省地方标准《城市排水管网有毒有害气体监测与风险分级管理技术标准》”，并于大湾区各地试行。进一步，应用数学模型和实验证实，揭示厨余垃圾粉碎后排入下水道会带来H2S和CH4浓度剧增的风险，为我国的垃圾分类管理政策制定提供科学依据 3）技术研发。分别从①抑制生物膜内的SRB活动。②限制生物膜中的硫化物跨相迁移。③氧化污水中硫化物和④限制气态H2S在管内聚集，四个维度研发多种适用于排水系统的H2S控制技术和实施策略，提出H2S污染治理的系统化解决方案。 本集成技术属于国际领先技术，相应成果已发表在相关SCI论文上，并且其中5篇发表在环境领域顶级期刊Water Research上，具有很强的先进性和独占性。

本成果六轴驱控一体系统内部集成了基于相邻交叉耦合的六轴同步控制算法。在驱动模块内部会对每轴反馈信号进行同步控制策略处理，并引入一种基于电流动态调整的补偿系数，解决传统相邻交叉耦合结构补偿响应慢、同步精度不高的缺点，同步误差补偿周期短，具有更快的同步控制响应和更高的灵活性。 一、项目分类 关键核心技术突破 二、成果简介 传统的工业机器人控制和驱动分离，即采用一个独立运动控制器控制多个独立伺服驱动器的形式，存在集成度低、体积大、成本高等问题。本成果开发的六轴驱控一体工业机器人控制系统由工业机器人控制软件和伺服驱动系统组成，主要特点有： （1）基于多核的SoC芯片，通过片内总线实现控制系统和驱动系统的高速互联通信，保证信息传输的高效性和稳定性。机器人控制算法和六轴驱动系统共用一个芯片中不同的内核完成，实现高度集成。 （2）针对传统机器人六轴无法高精度同步问题，本成果六轴驱控一体系统内部集成了基于相邻交叉耦合的六轴同步控制算法。在驱动模块内部会对每轴反馈信号进行同步控制策略处理，并引入一种基于电流动态调整的补偿系数，解决传统相邻交叉耦合结构补偿响应慢、同步精度不高的缺点，同步误差补偿周期短，具有更快的同步控制响应和更高的灵活性。

本发明公开了一种室内可见光ＯＡＭ组播通信系统，其下行链路通过激光器ＬＤ产生调制有组播信息的高斯光束，经二维激光分束器和空间光调制器，将准直的激光变成带有螺旋相位的ＯＡＭ光束。空间光调制器在进行ＯＡＭ螺旋相位调制的同时，通过将光束打旋的方式，扩展每一束光的覆盖面积，同时各光束照射区域重叠，以此弥补单一光束的中心暗斑，实现无盲区传输。针对组播通信系统，本

Ø  成果简介：本成果由全数字化双轴伺服驱动器和高性能永磁同步电机组成。单轴额定功率为750W，额定转矩为2.5NM，额定转速3600RPM，工作温度为-40℃～60℃，满足国军标相应环境适应性与电磁兼容性要求。Ø  项目来源：自行开发Ø  技术领域：光机电一体化Ø  应用范围：运动控制Ø  现状特点：ü  伺服

本成果提出了一种新型的移动式磨抛加工机器人方案，实现了具有高转动输出特性的并联机构构型创新设计与尺寸参数优化，建立了机器人整机高刚度高能效设计方法，开发了高能量密度关键驱动单元，搭建了开放式机器人控制系统并研制了移动式混联磨抛机器人系统样机，攻克了机器人精度保证难题并实现了末端执行器的准确定位。 项目研究了曲面自适应的主被动耦合柔性磨抛法兰，建立材料去除模型以研究进给速度与接触力同步耦合规划方法、开发了面向大型风电叶片磨抛加工余量检测的原位视觉测量系统，进行了面向大型风电叶片磨抛的原位视觉测量-余量补偿-力控加工的自适应打磨与验证，为大型风电叶片力控磨抛工艺系统设计提供了理论基础和实现手段。 并且项目研制基于玻璃钢叶片高光反射表面三维激光扫描测头，构建了面向超大叶片的多移动机器人协作型激光三维测量系统，并完成了大型风电叶片测量软件的开发，实现风电叶片高精度定位以及健壮、高效高精的多机器人协作测量与叶型分析。 【技术指标】 【市场前景】 目前机器人打磨技术在汽车零部件、五金卫浴、3C电子、工业零件、医疗器械、航空航天和轨道交通等行业已经有较为成熟的应用。但相对焊接、喷涂、搬运码垛等机器人应用来说，打磨应用规模还比较小，随着人口红利的消失、产品成本降低和产品质量提高的要求，这一细分领域也蕴涵着巨大的发展潜力。近几年，我国打磨机器人行业市场规模快速增长，从2012年的15.58亿元增长到了2022年的96.1亿元，年均复合增长率达到18%，未来随着劳动力结构的改变及智能制造的发展仍有开拓增长空间。

“球磨机寻优节能计算机集散控制系统”是西安交通大学的最新研制的科研成果，以保护和节能为两大目标，在总体方案上提出并实现了对发电厂球磨机的计算机集散控制，针对磨机的运行特点，提出自寻优――模糊控制相结合的控制算法，解决了长期以来球磨机不易控制的难点，同时为磨机料位的测量提供灵敏、准确、标准化的检测仪器。该系统总体性能处于国内领先水平。通过音频信号传感――变送

智能无障碍居家环境控制系统是为重残患者及老年人等行动不便的特殊人群设计一套智能居家无障碍环境控制系统，本系统可以通过语音、触摸等方式对家电设备的控制，包括开关电灯、风扇、门锁、报警器以及对电视机换台等多种功能。此外，本系统还设有支持触摸控制的主控制屏，并且集成语音控制模块，用户可以通过说话（语音）训练属于自己的一套控制命令，训练完成后便可以通过语音控制家电设备。智能无障碍居家环境控制系统适合在康复机构、医院康复科及普通家庭中使用，帮助重残患者老年人等人群控制家电设备，提高和改善他们的生活质量。

1 成果简介屋面雨水排水系统对于大型工业厂房、体育馆、展览馆、候机楼等跨度大、结构复杂的屋面来说是非常重要的安全设施系统。其功能是依靠水流自身的重力或水流在管道内流动时产生的负压抽吸力将降雨产生的屋面积水安全、快速的排放到市政雨水管道内，避免发生雨水通过天窗翻入建筑物内以及地面冒水等现象。 与现有的屋面排水系统相比，“改进型虹吸流雨水排水系统”结合我国的实际情况， 采用了更先进的设计原理、理论和方法， 因此具有优异的排水能力、 自清洁能力、经济性和可靠性。 建国初期，我国的屋面雨水排水系统主要参考前苏联的设计方法，工程建设中完全采用重力式屋面雨水排水系统，导致 20 世纪 50 年代屋面雨水在全国范围内引发了很多问题，造成重大损失。 20 世纪 60 年代初期开始，由清华大学和机械工业部设计研究总院等单位合作，清华大学王继明教授主持开始研究屋面雨水排水系统的设计及计算，研究组采用了掺气水流等更合理的理论，经过两个阶段的研究，研究成果于 1988 年编入《建筑给水排水设计规范》GBJ 15-88，经过 20 年的实践验证， 取得了非常满意的应用效果。 近年来，研究组在应用经验的基础上，进一步深入分析，完善了原有的研究成果，得到了更具应用价值的屋面雨水排水系统设计计算方法及“改进型虹吸流雨水排水系统”。本成果获得 1996 年教育部科技成果三等奖。 这是是我国自主开发的、具有里程碑意义的大型屋面雨水排水系统。 目前，我国处于社会主义建设的新时期，工业、运输、娱乐、体育、民用等事业的发展极大的促进了大型建筑的建设，安全可靠的屋面雨水排水系统具有广阔的市场前景和价值。2 应用说明“改进型虹吸流雨水排水系统” 由清华大学等单位结合国内具体情况经过长年试验研究、验证获得，属于自主开发产品。主要由以下部分组成：“改进型虹吸流雨水排水系统”设计程序、雨水排水系统（包括雨水斗、连接管、悬吊梁、立管、固定件、排气装置）、施工要求和规定等。 应用时主要通过设计程序确定出专门雨水斗的位置、个数、悬吊梁的高度等关键参数，然后由建筑单位进行施工。施工过程要满足相应的要求和规定。3 效益分析针对屋面雨水排水量 72 L/s，屋面雨水天沟长度 60m，且排水管材为焊接钢管的初始条件，分别采用现有屋面排水系统和“改进型虹吸流雨水排水系统” 进行排除，结果显“改进型虹吸流雨水排水系统”建设材料消耗最少，建设成本比现有屋面雨水排水系统节省 30%以上。

以ERP/MES为代表的管理信息系统和以PLC/DCS为代表的自动化技术，在钢铁企业己经大规模应用，尽管这两类系统的推广取得了一定效果，但却容易忽略了两者之间的有效配合，导致企业上层计划缺乏有效的实时信息支持、下层控制环节缺乏优化的调度与协调。计划层与执行层无法进行良好的双向信息交互，企业难以实时反应，也就是管理和控制脱节的矛盾越来越突出。天 为IL2综合二级过程控制系统正立足于此，妥善解决基于PLC/DCS的钢铁行业面临着“信息孤岛”和“全局实时信息流”集成的两个难点问题。系统通过数据采集传输功能实现生产实绩数据的采集、生产指令的下达。系统采用全景图的形式对生产物流状态进行实时监控，在采集大量实时生产数据基础上，通过数据综合管理模块完成生产数据的统计、分析、存储，并为生产管理决策提供依据。