技术成果_创新成果-科创海

医疗机器人控制系统的应用与产业化

朱琪

-/先进制造与自动化

医疗机器人控制系统主要应用于微创手术机器人，一种利用工控机、多个可编程多轴控制器、数据采集卡构建的机器人上层控制系统，并进行算法优化，进一步提高机器人响应速度和精准度，实现系统的稳定通讯和实时控制，同时以霍尔传感器为基础，结合电机运动信号的零位确定机器人运动初始位置，提高了系统可靠性，同时大大降低了成本。

本项目拥有自主知识产权，项目规划阶段已经完成总体进度的5%；项目蓝图设计阶段已经完成总体进度的25% ；项目系统测试阶段已经完成总体进度的60%；项目上线切换阶段截止到目前，该项目已经完成总体进度的85%；项目总结阶段截止到目前，该项目已经完成总体进度的96%。

本项目目前需要场地200平米，资金700万左右，已通过权威部门的技术鉴定、环保评价等。本项目能够快速捕捉机相关领域前沿热点，以及领域内的最新研究成果和前沿进展，并能够精准锁定爆款产品。目前已有注册用户36万，具有一定的影响力。

本项目研发团队核心成员均是留学海外的博士，具有扎实基础理论知识与雄厚的技术研发实力，在国际工业机器人及其零部件行业有多年的从业经验和技术积累,所研发生产的物联网数据采集产品已达到国际一流水平，能为本项目顺利实施提供坚强的技术与管理支撑。

具有腰部自由度四足机器人的控制技术

科技处

-/先进制造与自动化

轮式机器人稳定性好，移动速度快，但是对复杂地形的适应能力较差，轮式以及履带式的移动工具能到达的地方不及地球陆地的一半，而具有腿式结构的动物几乎可以到达地球的任何一个地方；受此启发，腿式机器人得到迅速发展，弥补了地形适应能力差的缺点。腿式机器人中，四足机器人由于其良好的稳定性，较简单的结构以及仿生特点得到了比较好的发展。最常见的四足机器人的结构是每条腿部结构具有3个自由度，包括2个髋关节自由度和1个膝关节自由度，整机共12个自由度，在此结构基础上的改进型结构将具有更良好的性能。

机器人的控制方法决定机器人的性能；常见的仿生机器人的控制方法主要分为基于模型的控制方法以及基于CPG(中枢模式发生器)的控制方法。其中基于模型的控制方法包含基于稳态判据的控制方法，基于弹簧负载倒立摆模型的控制方法，基于虚拟模型的控制方法以及逆动力学方程的方法，具有控制较为精确的优点。CPG方法模仿动物产生节律运动的组织，此方法结构简单，具有很强的鲁棒性和适应能力。对于改进型结构的四足机器人，其控制对象自由度更高，控制起来更加复杂。因此选择合适的方法应用于带有腰部自由度的四足机器人，才能实现其性能较佳的运动效果。

本项目研发了一种具有腰部自由度四足机器人的控制技术，简洁高效易于实现，且控制精度较高，并设计了将控制技术应用于机器人的硬件控制系统。

基于LED阵列的高速空间光调制方法及其成像系统

科技处

-/电子信息

单像素探测是关联成像区别于传统面阵探测成像的主要特点，它指关联成像使用一个或几个单像素探测器，而非面阵探测器(如CCD，CMOS等)，来接收目标信号并重建其空间信息。单像素探测器技术成熟可靠、信号收集能力强，没有面阵探测器的像素间响应不均、存在坏点和对成像光学系统要求高等问题，尤其在特定探测波段的面阵探测器特别昂贵甚至不存在的情况下和需要多谱段复合成像的要求时，单像素关联成像为相应的目标探测提供了技术可行、成本可控、体积重量小的成像方案。

计算关联成像的单像素探测体制使关联成像技术必须依赖于某种空间光调制器件来实现成像，目前常规的方法包括采用激光照射旋转毛玻璃产生赝热光源，预制相位掩膜板，透射式液晶调制和反射式微透镜阵列(DMD)调制等。由于空间光调制器的调制速度有限(上述方法中最快的DMD目前达到22KHz调制速度)，极大限制了关联成像获取目标信息的速度，是其技术发展的瓶颈问题，也是相关领域科学工作者亟待攻克的难点。

针对现有关联成像的成像速度受空间光调制器调制速度限制的问题，本项目研制了一种基于LED阵列的高速空间光调制技术及其成像系统，对关联成像速度实现了极大的提升，空间光调制速度达到了2.5MHz，成像速度达到了5KHz。

动态二维码的生成、识别技术和装置

科技处

-/电子信息

随着智能手机的普及，为了保障信息安全的同时简化操作，二维码开始频繁应用于各类商业活动中，例如移动扫码支付、二维码电子凭证、实时数据下载和产品防伪二维码等。

二维码，又称二维条码，它通常是由多个色块在二维平面上排列形成的黑白相间的图像。最常见的矩阵式二维码生成方法是：将需要表示的数据、修正信息和其他格式信息进行数据编码获取由0和1构成二进制字符串，再将二进制字符串进一步转化为由深色块(代表1)和浅色块(代表0)组成的色块序列，最后以预设的二维码生成规则将色块序列填入一个方形矩阵，就形成了二维码。通过上述方法生成二维码后，通过二维码识别装置扫描和解析固定贴在产品上或者静止显示于手机屏幕上的二维码图像，就可以获取二维码表示的数据，例如支付信息和用户身份信息。

现有的二维码容易被仿制，安全性较低。本项目研发了一种动态二维码的生成、识别技术和装置，提高二维码的抗仿制能力和信息安全性。

家庭智能监控防盗系统

科技处

-/电子信息

目前监控摄像机在商业应用中已经普遍存在，但并没有充分发挥其实时主动的监督作用，因为它们通常是将摄像机的输出结果记录下来，视频监控系统只能提供监控区域的图像，对监控区域的监控、对目标对象的识别、分析、辨别、跟踪等完全依靠人来进行。当异常情况(如停车场中的车辆被盗)发生后，保安人员才通过记录的结果观察发生的事实，但往往为时已晚。而我们需要的监控系统应能够每天连续24小时的实时监视，并自动分析摄像机捕捉的图像数据，当盗窃发生或发现到具有异常行为的可疑的人时，系统能向保卫人员准确及时地发出警报，从而避免犯罪的发生，同时也减少了雇佣大批监视人员所需要的人力、物力和财力的投入；在访问控制场合，可以利用人脸识别技术以便确定来人是否有进入该安全领域的权利。

针对市场需求，该项目研发出一种家庭智能监控防盗系统，包括智能监控系统、自动报警系统和网络服务器。该系统通过独有的环境和背景建模方法，解决遮挡情况下多目标跟踪和分割，实现海量监控目标的实时排查任务，实现完全自动的、实时监控和报警，达到真正意义上的智能监控，从而保证用户家庭安全。所采用的技术方案是：一套利用摄像头、智能监控分析系统和手机的结合达到的智能监控防盗系统。由智能监控系统、报警系统和网络服务器三部分组成，各部分之间通过Internet连接在一起。智能监控系统由宽带网络连接,手机通过GPRS/TD-SCDMA/WCDMA与智能监控系统相连。各部分之间通过TCP/IP通信，系统之间通过TCP方式通信。智能监控系统将摄像头录制的视频存储在网络视频服务器中，供智能视频分析系统分析视屏中的人物信息，从而实现监控视频中是否有陌生人进入，对进入的陌生人进行人脸识别，将人脸信息发送至用户手机，实现用户远程监控家庭安全的目的。

该项目开发出的家庭智能监控防盗系统实现了智能视频监控、自动报警与人工报警的完美结合，最大限度降低了用户的财产损失。本系统有全系统智能控制和远程监控的特色，可以适用于多种监控应用场景。

基于手套采集的手势识别方法及人机交互装置

科技处

-/先进制造与自动化

人机交互是智能设备工作的关键环节之一，手势控制、语音控制等新型人机交互方式受到越来越广泛的关注。对用户而言，手势控制具有使用自然、直观的独到优势，是十分理想的人机交互方式。

手势识别技术是手势控制的核心问题，目前主要有基于视觉与基于手套两条路线。基于视觉的手势识别技术通常要求使用者始终面对设备，且与图像采集装置间不可有障碍物遮挡视线，在弱光条件下手势识别率可能会显著降低。基于手套的方案有效地克服了上述缺点，不仅在控制智能家用电器方面具有优势，在诸如机械臂控制、无人飞行器控制此类工业领域中也有良好的应用潜力，甚至在战场上可开发为单兵通信设备使用。

针对上述问题，为了提高基于手套的手势识别方案的识别率和识别速度，本项目研发了一种基于手套采集的手势识别技术及人机交互装置。

基于语义扩展的微博突发事件检测技术

科技处

-/电子信息

微博的社会化特性及其可以被迅速、及时的传播，吸引了大量对信息实时性有高需求的网民。尤其是在突发事件的信息传播上，微博更是超越了传统媒体，成为了信息快速传播的渠道。微博上的信息不仅发布及时，而且也是现实社会生活的缩影，挖掘微博上的信息有利于从不同角度分析现实世界的情况。因此，从海量的微博数据检测事件具有十分重要的意义。

现有技术中的微博事件检测的方法可以分为两类，一类是针对特定事件的微博事件检测方法，一类是通用的微博事件检测方法。对于特定事件的微博事件检测方法，通常需要对事件一定的先验知识，比如针对地震事件，通过地震相关的关键词找出相关微博，对这部分微博进行分析，但是对于突发事件很难具有先验的信息，因此，该种微博事件检测方法具有很强的局限性。对于通用的微博事件检测方法不需要事件的先验知识，主要包括基于突发特征检测、主题模型、聚类或者图的方法，但是这些方法普遍需要离线检测，不能处理流式数据。本成果提供一种基于语义扩展的微博突发事件检测技术，以解决上述问题。

基于区块链潜信道技术的电子证据保存系统

科技处

-/电子信息

随着信息技术的发展与计算机网络的普及，电子证据作为大量电子商贸活动与网络交往活动的衍生品，已经在版权保护、商业维权、虚拟财产、移动办公等方面的取证与相关部门管理中扮演着越来越重要的角色。目前，大多数电子证据保存架构都是基于第三方的中心化云存储结构，除了其所带来的高成本、高维权壁垒、操作复杂、可扩展性差等服务体验问题，电子证据又具有独特的脆弱性，表现在其易于被篡改与复制，在丰富的格式转换中出现差错与故障，使得电子数据的安全性差。一旦第三方中心架构的存储节点被入侵，将会导致信息泄露、电子证据失效或被伪造等诸多严重的问题，并且服务提供方是否可信、合作的机构是否权威、其操作的透明性、规范性与合法性，都将对电子证据的安全性造成影响，而且，多个第三方机构的处理规范与取证接口良莠不一，且数据不互通且服务不兼容，从而为司法部门建立电子证据处理标准带来消极的影响。

基于智能手机与鼻贴式呼吸传感器的呼吸暂停检测与预警装置

科技处

-/生物与新医药

阻塞性睡眠呼吸暂停低通气综合征(OSAHS)的特点是睡眠时上气道的阻塞，妨碍有效通气，造成患者缺氧、高碳酸血症以及呼吸中断。OSAHS可发生于任何年龄，多见于40岁以上男性，美国的流行病学调查研究发现大约有2％女性、4％男性中年人群有睡眠呼吸暂停症状(呼吸紊乱指数A H I≥5或白天嗜睡症状)。据卫生部门研究表明，我国目前拥有5000万左右的呼吸暂停综合症患者。

动物及人体研究表明：颊舌肌活动降低可导致上呼吸道狭窄或阻塞，电刺激颊舌肌可使被研究对象上呼吸道阻力明显降低，呼吸停止依赖型颊下电刺激可明显改善OSAHS患者的病情，有效改善OSAHS的临床表现和各项呼吸紊乱指标，且对患者睡眠无影响，宜作为OSAHS患者手术根治前的替代呼吸调节与预警方法。

有研究者利用拍摄监控者的脸部图像及采集鼾声信号等方法进行呼吸状态分析。而且手机放置位置受限、图像和声音信号数据大，处理方法复杂。为了解决现有技术的不足，本项目研发了一种基于智能手机和鼻贴式呼吸传感器的呼吸暂停检测与预警装置。

集成化核磁共振陀螺磁场闭环数字控制系统

科技处

-/电子信息

核磁共振陀螺仪以磁场控制为主要的原子操控方式之一，磁场的操控精度决定了核磁共振陀螺仪内部参考的准确与稳定，同时，磁场闭环控制作为核磁共振陀螺仪跟踪系统转动信号的共振激励源和频率测量单元，其闭环控制的精度与陀螺仪输出性能指标，如精度、漂移、噪声特性等直接相关。现有的核磁共振陀螺磁场闭环主要采用商用仪器在实验室中进行，而商用仪器本身存在限制：1、功能固化，不能灵活的针对核磁共振陀螺仪磁场闭环的需要进行改变；2、性能局限，一些需占用较多硬件资源的数字信号处理方法和控制方法难于应用；3、集成度低，不利于核磁共振陀螺仪整体体积的减小和功耗的降低。因此，一种集成化核磁共振陀螺磁场闭环数字控制系统是必需的。

本项目研发了一种集成化核磁共振陀螺磁场闭环数字控制系统，包括输入信号接口模块、模数转换芯片、FPGA模块、DSP模块、数模转换芯片、输出信号接口模块、通信接口模块。该装置通过输入信号接口模块和模数转换芯片获取核磁共振陀螺物理表头的光电检测信号，FPGA模块一方面对含有高频载波的光电检测信号进行一次解调得到平行分量和正交分量，另一方面对一次解调的平行分量进行二次解调，FPGA模块解调的数据传送给DSP模块，DSP模块按照一定的控制算法生成控制量，数模转换芯片和输出信号接口模块把控制量转换成模拟量传送到电流源电路，产生核磁共振陀螺线圈所需的控制电流，从而实现对核磁共振陀螺磁场的闭环控制，使得核磁共振陀螺控制装置的集成度大幅提高。

与现有核磁共振陀螺信号处理和控制的商用设备比较具有以下特点：(1)较实验室通用的商用仪器而言，本发明具有功能灵活的优点:磁场闭环数字控制系统可以针对核磁共振陀螺仪磁场闭环的需要进行实时的控制，便于实现复杂的控制算法，提高核磁共振陀螺磁场操控精度。(2)本发明对核磁共振陀螺调制频率信号进行高频载波和核子谐振频率的解调采用FPGA芯片，FPGA的并行性提高了信号处理的实时速度，大大减小了系统延时，提高了系统的稳定性。(3)采用FPGA芯片完成模数转换芯片的驱动控制，FPGA高速的对信号进行采样和预处理，兼顾速度及灵活性，同时DSP芯片用于处理数据量少，控制结构的复杂算法，充分发挥了每个模块的优点，提高了算法效率。(4)本发明结构灵活，有较强的通用性，适于模块化设计，同时开发周期较短，系统易于维护和扩展，适于实时信号处理与控制。(5)集成度高，大幅度减小系统体积和控制器功耗，这对于核磁共振陀螺磁场闭环功能的实现很有意义，且为核磁共振陀螺小型化和高精度奠定基础。

加快机场跑道尾涡消散技术

科技处

-/电子信息

当今航空运输业发展迅猛，我国航空年吞吐量实现了年均10％以上的增长。吞吐量的增加导致了机场航班起降频次的增加，也导致飞机起降间隔时间越来越短。而大型飞机的尾涡核心区域最大速度甚至会达到360km/h，速度剪切很强，湍流度也很高，两个尾涡之间更是会产生极强的下洗气流，后续的飞机在前机尾涡尚未消散前穿行其中会遭遇到严重的安全隐患，发生飞行高度快速下降、滚转、翻转失控、抖动和发动机停机等安全事故。

为了减轻和预防尾涡的危害，当前世界上航空技术领先的各国主要采取了两种措施：在机翼上施加流动控制技术减弱翼尖涡和限制机场起降间隔。前一种方法需要改造飞机结构，会影响飞行效率且不易实施；后者只是被动等待尾涡自然消散，无法加快其消散过程进而缩短飞机起降间隔，目前也鲜见有采用主动控制手段加快飞机尾涡消散的技术。

为了减小或降低当前飞机尾涡危害，本项目提出了一种通过主动流动控制加快机场跑道尾涡消散技术，所述方法采用易于布置在跑道表面的等离子射流激励器阵列，进行主动流动控制以加快跑道上空飞机尾涡的衰减，在不改造飞机结构和不影响飞行效率的前提下提升飞机起降过程中的飞行安全水平，缩短飞机起降间隔，提高机场运营效率。

该技术通过在机场跑道表面沿展向布置等离子射流激励器阵列，在脉冲电信号的激励下该等离子射流激励器阵列会产生沿流向的等离子射流，这一等离子射流会在短时间内诱导出一个沿展向分布的射流旋涡，此射流旋涡又会在流向等离子射流的作用下持续增强；与此同时由于飞机尾涡的诱导，此射流旋涡会向上运动并逐渐包绕在飞机尾涡周围，增加飞机尾涡的不稳定性并加快飞机尾涡的消散。每个等离子射流激励器阵列沿跑道展向布置，包括沿展向设置的底座、在底座上沿展向布置的多个等离子射流激励器、外露电极供电电缆、掩埋电极供电电缆、外露电极激励信号接入点和掩埋电极激励信号接入点；所述的等离子射流激励器由绝缘层、硅胶板、外露电极和掩埋电极组成，所述的绝缘层嵌入底座的凹槽中，掩埋电极嵌入在绝缘层的凹槽中，掩埋电极上方覆盖硅胶板实现掩埋电极与空气的绝缘；外露电极粘贴于硅胶板外侧与空气接触，外露电极的高度高于掩埋电极的高度，二者的流向方向不交叠；外露电极的高度高于底座的上表面；所述的外露电极供电电缆将所有等离子射流激励器的外露电极并联后，在外露电极激励信号接入点连接到控制系统，所述的掩埋电极供电电缆将所有等离子射流激励器的掩埋电极并联后，在掩埋电极激励信号接入点连接到控制系统，所述的外露电极和掩埋电极的激励信号由控制系统产生。

本发明有益效果在于：1. 可以主动加快尾涡消散，不需要改造飞机，也不必被动等待尾涡的自然消散。2. 利用了旋涡动力学的原理，通过增加尾涡的不稳定性来加快其消散，可以用能量较小的射流涡来加快能量较大的尾涡的消散，效率较高，尾涡的消散时间小于50s。3. 只需要在已有的机场跑道基础上直接加装厚度为毫米量级的等离子射流激励器，易于实施。并可以根据调整等离子射流激励器的个数和位置，控制飞机尾涡的消散时间。4. 等离子射流激励器只需要脉冲电信号的输入，不需要复杂的机械结构，便于控制，可靠性高。

钎焊及检测装置

科技处

-/先进制造与自动化

钎焊作为重要的连接技术，对于新材料的连接以及复杂精细结构的制造，具有独特的灵活性和优越性，但是传统的钎焊方法主要使用真空钎焊耗能较大，钎焊时间长且钎焊过程不可控，无法对焊接接头的形成过程以及焊接缺陷进行动态分析，真空钎焊和瞬时液相(TLP)扩散焊虽然较传统的钎焊方法有较大的优势，但仍采用真空钎焊炉施焊，无法解决焊接效率低，不能对焊接组织演变实时监测的问题。如何改变现有技术中，钎焊焊接效率低且无法对焊接过程实时监控的现状，是本领域技术人员亟待解决的问题。

该项目研发出一种钎焊及检测装置，包括真空系统、负载系统、温控系统和检测系统，负载系统包括原位载荷机和夹具，夹具设置于真空室的内部，原位载荷机与夹具相连，温控系统包括热像图观测装置、加热模块和冷却模块，加热模块设置于真空室的内部，冷却模块与真空室相连，热像图观测装置设置于真空室的外部，检测系统包括检测装置和控制器，检测装置与控制器相连，真空系统、负载系统和温控系统分别与检测系统相连。本发明实现了钎焊过程中升温、降温速率可调可控，提高工作效率，同时能够实现单次焊接过程各钎焊工艺参数多变量组合效应，对钎焊接头组织结构演变的原位实时检测分析，在焊接结束后对接头性能做出进一步的评价。

磁性螺旋形游动微机器人

科技处

-/生物与新医药

伴随微纳米科学技术的发展，微纳机器人得到了广泛关注，尤其是在生物医药和微系统方面具有非常重要的潜在应用。受大肠杆菌等微生物通过鞭毛旋转产生推进运动的启发，磁性螺旋形游动微机器人作为一种磁控微机器人受到研究者普遍关注。在外加旋转磁场作用下，磁性螺旋形游动微机器人的特殊螺旋形结构可产生轴向推进力，在低雷诺数液体环境中实现高效可控的运动，从而完成微小尺度的任务要求。在微纳尺度精准操控、靶向药物运输等前沿领域具有重要的研究价值。

传统的机械加工方法难以实现微米尺度三维微螺旋结构的批量制造，而新兴的三维激光直写技术等微纳加工方法也存在制造成本高、制造效率低等不足，限制了磁性螺旋形游动微机器人的发展应用。此外，包括磁性螺旋形游动微机器人在内的所有磁性微机器人，都要求具有对其实现简单便捷运动操控的三维可控旋转磁场，且三维可控旋转磁场是实现对该类微机器人精准操控的一种必要手段，而现有三维可控旋转磁场多存在结构庞大、控制复杂、集成度不高等问题，不便于操控微米尺度的磁性微机器人。

该项目研发出一种磁性螺旋形游动微机器人，其制备方法包括：选取螺旋藻生物模板、固定强化、胶态钯活化、解胶、化学镀镍、清洗烘干；螺旋藻生物模板的结构参数与用户所需磁性螺旋形游动微机器人的结构参数相同。该机器人操控系统包括：线圈部、容器平台、三个驱动器、三个直流电源、数字量模拟量转换装置、上位机以及观测记录装置等。

飞机道面拦阻的双曲波纹夹心防护结构

科技处

-/新材料

随着现代人类对民航运输业需求的增加，飞机冲出跑道的事故时有发生，近十年的统计数据表明飞机发生冲出跑道端的次数逐年增加，已经对飞机和乘员安全产生严重威胁。国际民航组织规定必须设置300m的跑道端安全区。然而很多机场囿于周围建筑物、水域等地形的限制而无法延长跑道，没有足够空间设置跑道端安全区，形成了很大的安全隐患。鉴于这种情况，国际飞行员联合会建议安装一种工程材料拦阻系统(Engineered Material Arresting System,EMAS)来拦停冲出跑道的飞机。通常EMAS由轻质泡沫混凝土构成，铺设于机场跑道末端。当飞机冲出跑道进入泡沫混凝土后，在机轮的碾压下该泡沫混凝土能够快速碎化形成压溃阻力，使飞机平稳减速并最终停止，实现飞机的安全拦阻。但是泡沫混凝土存在易老化、耐水性能差及压溃后产生大量粉尘的问题。此外，波纹夹芯板以其比强度高、比刚度大、抗冲击和耐疲劳等优点，被广泛地应用在航空航天、船舶、高速列车等工程领域。其主要由上下表层面板以及中间波纹夹芯层构成，一般通过直接胶接法或者预浸料后固化法复合而成。传统的波纹夹心板主要包括三角形波纹板、梯形波纹板以及正弦形波纹板，然而这些夹芯板并不能满足飞机道面拦阻的吸能要求且其具有典型的各向异性特性。因此，如何在解决泡沫混凝土材料老化、耐久性及环境等问题的前提下增加波纹结构的能量吸收效率，是提高对冲出跑道飞机拦阻防护安全的当务之急。

该项目开发出一种应用于飞机道面拦阻的双曲波纹夹心防护结构，该夹心结构包括上层面板、波纹芯层以及下层面板。不同于传统的夹心结构，其夹芯层为双曲波纹结构，沿结构的横向和纵向呈现正交的正弦波纹状外形，可通过调整双曲波纹夹心层的振幅、周期以及堆积层数来构造不同几何形状的双曲波纹夹心板。可铺设于机场跑道末端，当飞机由于意外冲出跑道时，通过机轮碾压双曲波纹夹心板产生塑性变形来吸收飞机的冲击能量使其迅速平稳地减速下来，从而保护乘员的安全。

骨创伤辅助诊断救治平台

科技处

-/生物与新医药

骨创伤患者具有病情复杂、病变迅速、死亡率高等特点。因此，第一时间内进行有效的诊断和救治，将为后续诊治赢得时机，对提高治愈率有重要意义。针对这种情况，世界各国积极开展了对骨创伤患者进行及时救治方法的研究。目前，骨创伤诊断和救治功能集于一身的治疗平台，因其便携性、功能多样性等优势越来越受到人们的重视，具有广阔的市场前景。这种平台集中各种检测装置和诊治设备，可在现场进行急救，缩短了骨创伤患者救治的准备时间。目前，世界各国展开了相关研究，同时也存在着一些问题：如部分功能冗余，结构复杂，灵活性较差、不能为医生远程诊治提供生命体征数据和诊治数据等。

该项目开发出一种骨创伤辅助诊断救治平台，其包括平台本体及平台底座，还包括体温保持装置、光学定位模块、用户交互模块、电源模块、无线数据传输与GPS定位模块、呼吸机模块、吸引器模块、供氧模块、心颤救治模块、多参数监护仪模块、输液模块、急救用品存储箱、牵引夹板、B超机和X光机；既具有一般手术平台的通用性又能为骨创伤患者提供辅助诊断功能和初步救治功能。通过无线数据传输模块将患者的生命体征数据和诊治数据传输出去，为远程诊治提供依据。在患者转运的过程中，通过GPS定位模块可以获得位置信息，实时对患者目标位置的路线规划。

社区智能垃圾云监管系统

科技处

-/电子信息

垃圾处理一直是城市规划、管理的主要事务。当前面向社区的垃圾处理方案还停留在简单地增加垃圾桶容量及数量的方法。例如，按照社区居民楼的分布，均匀地布置一定数量的垃圾桶。然而，在现实生活中，例如存在居民家庭人口数量不均而产生的垃圾量不同的情况，均匀分配垃圾桶数量会造成社区中有的地点垃圾桶常常满溢，而有的地点垃圾桶常常不满的情况。另外，现有的社区垃圾处理方式要求保洁人员时时巡视社区内的垃圾桶以便及时处理，这增大了保洁人员的工作强度，也没有提高垃圾处理的效率。鉴于以上问题，本项目通过云服务器技术实现了一种社区智能垃圾云监管系统及操作方法，其可以面向城市、社区、学校等不同应用场合和区域，智能提醒管理员和/或保洁人员管辖范围内哪些垃圾桶已满需要清理、高效率地解决社区垃圾管理问题、节省人力资源、规范用户扔垃圾的习惯，为整个智慧城市建设提供支持。

社区居民在向垃圾桶扔垃圾时，垃圾桶可以感测垃圾重量及高度信息。若桶内垃圾未满，垃圾桶将数据传输至设置于云服务器的数据管理系统。若桶内垃圾已满，在居民准备扔垃圾时，垃圾桶可以感知到有人时，垃圾桶将给出语音提示，并告知附近最短距离其他可以使用的垃圾桶。社区保洁人员可以通过用户终端模块查看垃圾桶状态，当垃圾桶内垃圾已满，保洁人员会接收到来自用户终端模块的垃圾桶已满的消息，此时保洁人员需要到达垃圾桶处，保洁人员可以利用RFID无线射频卡与垃圾桶的RFID感应区相互作用。此时，垃圾桶记录到保洁人员信息、垃圾桶内垃圾的高度信息及重量信息，并将数据传输至数据管理系统。数据传输功能可以通过移动通信技术(例如GPRS)传输数据，采用TCP/IP技术实现。所传输的数据包括垃圾桶内垃圾的重量信息及高度信息、GPS信息、保洁人员信息等。在云服务器运行的数据管理系统随时与多个垃圾桶建立TCP/IP连接，在建立与垃圾桶的TCP连接后，可以接收数据，在接收到数据后，对数据进行解析，例如从数据中提取垃圾桶节点号、垃圾桶名称、垃圾桶内垃圾高度数据、垃圾桶内垃圾重量数据、保洁人员信息等，并且存储已处理的数据。并且，数据管理系统还可以通过算法对所存储的数据进行处理，以生成最新数据值，同时也可以获得垃圾桶在一个时间段内的垃圾数据，以及保洁人员作业量。管理人员也可以通过用户终端模块获取数据管理系统处理并且存储的数据，以进行垃圾桶管理、垃圾量查询、垃圾量报表查询、垃圾量实时热力图显示、保洁人员管理、垃圾桶分布图查看等功能。

本项目实现了一种社区智能垃圾云监管系统及操作方法，其可以面向城市、社区、学校等不同应用场合和区域，智能提醒管理员和/或保洁人员管辖范围内哪些垃圾桶已满需要清理、高效率地解决社区垃圾管理问题、节省人力资源、规范用户扔垃圾的习惯，实现垃圾产生环节的监管，未来实现垃圾从产生到运输、分类、处理、回收整个流程的监管。环卫部门可以获取社区内一定时间产生的垃圾数据，例如每月平均垃圾量数据等。这些数据可以为保护环境，节约资源提供数据支持，更为以后的智能城市建设提供数据支持。

无Ni且低Cu的Ti-Zr-Cu-Co-Fe合金钎料

科技处

-/新材料

钎焊是当今高技术中一种精密连接技术，在决定钎焊质量的众多因素中，钎料处于重要地位。在航空航天领域，钛合金作为性能较好的轻质金属材料获得了广泛应用，其一些构件以钎焊接头的形式使用。钛合金连接使用较普遍的是钛基钎料，这是由于其钎焊接头具有良好的高温强度和耐腐蚀性能，是钛合金用钎料的理想选择。但是，由于钛合金的钎焊温度需低于其β转变温度，为降低钛基钎料熔点而加入了较多的Cu、Ni元素(普遍≥20wt％)，钎焊时Cu、Ni与母材中的钛反应生成Ti-Cu、Ti-Ni等脆性金属间化合物，导致钎焊接头存在着很大的脆性，降低连接强度，使得一些钛合金钎焊构件的安全可靠性仍有所不足，并限制着钛合金钎焊构件在飞机和航空发动机上的设计与应用。因此研发一种Cu和Ni元素总量更低同时熔点低的新型高性能急冷态钛基合金钎料，对于航空航天等高精端技术的发展具有重要意义。

该技术基于相似相异元素共存(Ti-Zr、Cu-Co和Co-Fe相似元素对)的成分设计思路，加入相似元素Co、Fe置换Ni元素以及部分置换Cu元素，获得低熔点Ti-Zr-Cu-Co-Fe非晶或者非晶/纳米晶合金钎料。本发明无Ni且Cu含量低的Ti-Zr-Cu-Co-Fe合金钎料综合考虑了非晶形成能力，钎料的熔点和接头强度，成功设计并采用熔体旋淬法制备了无Ni且Cu含量低、液相线温度(Tl)低的新型钛锆基非晶或者非晶/纳米晶合金钎料。其中Cu、Co、Fe合金元素的主要作用是降低钎料熔点、提高钎料的非晶形成能力以及提高接头强度。Cu与Ti和Zr形成共晶而获得低熔点的合金钎料，同时Cu元素可以提高钛锆基钎料合金的非晶形成能力。Co元素依据相似相异元素共存原则(Cu-Co、Co-Fe)加入，可以提高钛锆基钎料的非晶形成能力；降低钛合金的共析转变速度，降低钎焊接头脆性，提高钎焊接头的强度。Fe元素依据相似相异元素共存原则(Cu-Fe、Fe-Co)加入，可以提高钛锆基钎料的非晶形成能力；同时Fe元素对钛合金β固溶体具有较好的强化效果。

通过熔体旋淬法制得厚度为20～60微米的非晶或者非晶/纳米晶薄带状合金钎料，薄带连续、韧性和表面质量优良、厚度均匀可调，钎焊接头最大剪切强度高达347MPa。

原油罐底板腐蚀产物状态的无损检测系统

科技处

-/先进制造与自动化

储罐在长时间沉积原油之后，在罐底部会形成一层沉积的水。储罐底部存在沉积水和外部应力对低碳钢的腐蚀有很大的影响。原油储罐长期暴露在复杂应力及腐蚀环境中，日积月累产生点蚀等微裂纹影响使用。原油经过长时间的沉积，罐底部形成一层沉积水，沉积水中杂质成分对底板的腐蚀有很大的影响。在所有失效模式下，应力腐蚀断裂(Stress Corrosion Cracking，SCC)特别严重且危险。为了确保这些结构的安全可靠性，有必要监测原油储罐的应力腐蚀行为。而应力腐蚀是造成其失效的主要原因，为此要对其损伤状态作出有效的识别，及时、正确地评价C-Mn钢原油储罐的损伤程度，为其安全运行及寿命预测提供依据。

为了实时对在役的原油罐进行腐蚀程序的监督，尽早进行事故预警，本项目设计了一种符合在役原油罐的底板腐蚀情况的无损检测系统。该无损检测系统对原油罐底板的监测分为内部电化学分析，外部声发射分析；复合两者的采集信息对原油储罐的应力腐蚀情况以及损伤位置进行无损判别，从而进行腐蚀损伤的情况判断。本发明系统在不破坏原油储罐的情况下，可以准确得到浸泡在沉积水中的底板的腐蚀产物膜的生成、裂纹萌生以及破裂情况，从而能够判断原油储罐底板的应力腐蚀情况和破坏情况，减少由于应力腐蚀造成的设备、经济损失。

智能型路侧交通空气污染监测系统

科技处

-/电子信息

由于缺乏长期针对性的监测，交通污染对出行人群的健康影响仍难以量化。目前，以建立空气污染监测站为主的监测是最常见的空气污染监测方式。空气污染监测主要运用重量法以及大气飘尘浓度测定方法检测颗粒物，利用Saltzman法测量二氧化氮，利用紫外光度法测定臭氧，利用分光光度法测定二氧化硫，利用红外法测定一氧化碳等，通过以上测量可以得到较精确的污染物浓度或者数值。但是这些方法大都难以做到便携式集成，而建设和维护空气质量监测站成本高且不能移动，不利于交通污染监测。

目前还存在的以遥感为主的监测方式，主要利用光学成像系统远距离探测大区域内颗粒物的形成、转移等情况。该方法属于大范围颗粒物监测，受制于遥感设备的分辨率，不适合做小区域空气污染以及不可见气体污染的监测。

便携式空气污染监测仪器具备灵活易用的特点，然而传统的空气质量监测仪忽视了对实时交通流率，车型比例等交通参数的采集以及更深层次的交通状态挖掘。此外进行交通污染监测往往要考虑温湿度、风向、风力等气象因素。因而，现有的空气污染监测系统在交通源空气污染监测过程中针对性不足。

本项目的目的是在传统空气污染监测系统的基础上进行交通信息智能化集成与融合，形成集空气质量综合监测、交通信息采集、信息发布等功能在内的具有专业监测能力的综合性交通污染监测仪系统。

具有传输功能的淡水收集纤维

科技处

-/资源与环境

目前，水资源匮乏已成为世界性问题，其将严重影响国民经济的可持续发展和国家生态安全，且对人类的生存构成了极大的威胁。根据联合国环境规划署的数据，全球干旱地区的面积约占陆地总面积的41％。而在我国，干旱地区的面积也达到了2.5×106km2，约占国土面积的1/4。并且，随着全球变暖所引起的气候异常，水资源匮乏的问题在有的地方也愈演愈烈。此外，有的沿海地区也因为面临淡水资源匮乏的局面，不得不耗费大量的能源进行海水淡化。然而与此同时，人们却注意到，即使是极度缺水的地区，在雾气中也含有大量的水份。因此，如果能够充分利用雾气中的水份，使其在某种条件下凝结并收集就有望在很大程度上解决水资源匮乏的问题。

自然界中的生物经过长期的进化过程获得了在极度缺水环境中生存的本领。仿生制备低能耗、高效率、环境友好的新型集水材料有望成为解决水资源匮乏问题的新途径。传统的集水材料一般是亲水的织物或者导热性质好的金属。我国许多生活在多雾气候地区的居民也已经开始用类似的传统集水材料从雾气中收集淡水。尽管如此，这些方法操作复杂，成本较高，集水效率也有待提高。

针对现有技术中集水效率不高，无法满足广大缺水地区对水的需要，且成本高、不环保的缺陷，本项目提出一种具有传输功能的淡水收集纤维的制备方法及其应用，将固定有纤维的支架完全浸泡在制备的质量分数为5～9％聚合物溶液中提拉，在纤维上产生大小顺序排列的突起节，最后干燥，得到的淡水收集纤维，应用所述的淡水收集纤维编织成淡水收集纤维网进行淡水收集，可以收集雾气中的淡水，增大空气能见度，而且集水效率高，可以除雾。

大型磁力耦合器刚度特性综合测试平台

科技处

-/先进制造与自动化

磁力耦合器属于耦合传动的一种，可以实现非接触的动力传递，该耦合器利用电磁学原理实现能量传递，无需直接机械连接，不仅大大地降低了摩擦损耗与振动损耗，而且极大地降低了振动向下一级传动，同时解决过载保护、电机软启动、传动轴系不对心等难题，实现对传动系统的保护的同时，使得传扭更加平稳，具有传统传动方式无法比拟的优点。尤其是对泵类、风机类负载，节能效果显著，目前磁力耦合器在发电厂、矿山机械、钢铁工业等很多大功率、环境恶劣的场合得到了广泛的推广应用。

由于都是非接触，目前磁力耦合器都允许输入轴输出轴具有一定的不对中和一定的减振功能，但是，输入输出轴之间的不对中及不同的耦合距离对耦合器刚度(传扭特性、减振特性)的影响以及耦合器输入转子与输出转子之间相互作用力的影响尚不明确，特别是对于大型的磁力耦合器，其扭矩传递能力为几十万牛米，即功率为几兆瓦甚至几十兆瓦，缺少相应的试验平台，并且传统的半实物仿真加载平台代价太高，无法实现对于大型磁力耦合器的特性检测，严重制约着磁力耦合器的发展。

鉴于上述问题，本成果研发一种大型磁力耦合器刚度特性综合测试平台。

基于智能边缘计算平台的振动检测解决方案

姚卫浩

-/电子信息

基于智能边缘计算平台的振动检测解决方案，主要通过振动信息实时监测工业设备的运行状况，发现并汇报异常。该解决方案针对传统工厂设备故障监测及健康管理、故障诊断等智能需求，对工业设备安装振动监测装置以实现智能自动化。振动检测装置无源无线，便于部署。利用深度学习神经网络与自学习算法，以及全流程算法部署，使用过程中无需人为干预，降低使用门槛。同时，低功耗，低成本，应用场景广。

北京大学古生物形态学定量分析实践平台

姚卫浩

-/高技术服务

北京大学古生物形态学定量分析实践平台（以下简称：“平台”）是以古生物形态学数据处理方法为核心，以R语言为数据处理分析主要编程语言的古生物教学实验平台。基于开源软件RStudio-Server（OpenSourceEdition）开发了R-IDEServer云平台功能，提供丰富的数据处理教程、分析算法及实践案例，为古生物定量分析实验教学提供基础概念解析、数据定量分析演示、云端大数据处理实践及数据共享等功能，为师生开展古生物形态学定量分析的实验教学、自主学习和探索实践提供了良好的实验平台支撑。经过多年教学实践的完善，平台建设有数据处理与分析案例164个，古生物定量分析案例92个，涵盖了从数据处理入门到古生物形态学定量分析案例实践的全过程。平台包含了在线数据处理与分析系统1套、古生物数据集1套、共享软件1个（LeafV1.0）、实验指导书1本（《古生物学数据分析（R语言版）》）、软件著作权3项。平台适用于古生物学的数据分析实验课程，同时，也用于非地质学类专业的学生进行R语言数据分析、机器学习及可视化等方面的实践训练。2019年获评北京大学本科教学改革优秀项目，2021年获得第六届全国高等学校教师自制实验教学仪器设备创新大赛二等奖。

人工智能模型服务

姚卫浩

-/高技术服务

该技术可应用类型包括目标识别、重建和预测。目标识别主要根据实际应用需求确定，实际案例包括静态目标（水坝、水库、高尔夫球场等）和动态目标（舰船）等不同形状和大小的目标快速精准识别；重建和预测更偏向于自然资源的遥感监测、管理与预警，如降水和土壤湿度等。

高分辨率降水反演及降水产品

姚卫浩

-/高技术服务

本项目包含两个部分：基于风云卫星的降水反演算法及产品和亚洲区域2000-2015年高时空分辨率AIMERGE降水产品。

水文地质灾害监测预警系统

姚卫浩

-/高技术服务

CREST系列模型是基于网格的分布式水文模型，主要用于实时水文模拟，模型使用可变渗透能力曲线计算产流组成，利用多线性水库模拟逐网格的地表和地下水汇流，通过耦合产流要素和逐网格汇流结构，CREST模型重现了地表和地下水流过程。既可用于多流域模拟也适用于在高分辨率下中小尺度的流域模拟，具有相对较高的计算效率。

全球地表水体水分监测与数据服务

姚卫浩

-/高技术服务

该项目主要针对地表水体、土壤水分监测与数据服务，主要包括长时间序列水体范围，湖泊水量评估，有利于水资源稀缺地区的水资源利用规划；以及通过河道与河流监测与管理，为水泛区域提供防洪减灾的决策依据，同时更好推行管理政策，如“河长制”责任到人；面向种植业的灌溉面积提取，土壤水分测量与数据重建，适用于主要受水资源影响的农产品估产与精准农业的水资源调度。

燃料电池高效供氢技术

姚卫浩

-/新能源与节能

本项目开发了一种利用氢化物水解的高效燃料电池供氢技术，具有储能密度高、安全性好、使用便捷等优势，非常适用于kW级及以下的中小功率燃料电池的供氢，在户外电源、无人机、小型潜艇、机器人等领域具有广泛的前景。

高效、稳定的稀土配合物发光材料及其产业化

姚卫浩

-/新材料

本项目在稀土配合物发光材料实际应用中的稳定性方面，取得重大突破，获得了系列具有自主知识产权的新型发光材料。该类材料具有发光鲜艳、量子产率高、光/热耐受性好以及制备成本低等特点，在照明、显示、光伏和现代农业等领域有巨大的应用前景。目前，吨级中试产品的性能得到第三方检测认证，产品质量得到用户认可。

多功能拉曼光学显微镜

姚卫浩

-/电子信息

本项目推出一款新型的“多功能拉曼光学显微镜”，配合一台光谱仪，可形成完整的拉曼光谱系统，实现显微拉曼光谱检测和拉曼光谱扫描成像。配合一台电流电压源表，可形成独特的光电综合测试探针台，实现纳米材料及器件的场效应特性检测和光电流扫描成像。综合使用以上两种配置，可实现纳米材料光谱和光电性能的同步原位逐点综合检测。

低折射率含氟丙烯酸树脂光致聚合物成膜剂

科技处

-/新材料

全息记录材料使用光致聚合物，其实质是在激光照射基础上发生的聚合反应。当两束激光干涉加强时，形成明暗相间的条纹，亮区光引发聚合反应使单体的浓度迅速下降。不过相邻的暗区，几乎不发生聚合反应，留下浓度较高的单体。由于浓度梯度差使得单体从浓度较低的暗区向相邻的浓度较低的亮区扩散迁移，进而在亮区生成光引发聚合物，而暗区则主要是非反应物，如成膜树脂等。如果光聚物和非反应物的折射率有差别，则可形成折射率的空间调制，当这种差别越大时，其折射率的空间调制就会越大。因此，在此基础上，要增加光引发单体和成膜树脂为基础的光致聚合物空间调制，一方面要加快单体在全息记录材料内部的迁移和聚合反应，另一方面要加大光引发后聚合物和成膜树脂的折射率差，进而使得制出的全息记录材料的折射率调制度和衍射效率都有大幅度的提高。目前市场上高折射率的单体已应用很广泛，但低折射率的成膜剂还很少，国内外对于低折射率成膜剂的研究不是很多，使得在上述领域里开发低折射率的薄膜成为迫切的需要，因此制备出一种低折射率的成膜剂对于光致聚合物具有重要的研究意义和广阔的应用前景。

本成果为解决现有技术中低折射率成膜剂应用中的不足，制备了一种低折射率含氟丙烯酸树脂光致聚合物成膜剂。

基于连续帧的导盲仪组合路径规划

科技处

-/电子信息

盲人由于先天或后天的生理原因而丧失了视觉，大部分盲人群体期望智能仪器能够帮助他们解决出行困难问题。近年来，国内外研制出的导盲仪种类繁多，如导盲机器人、智能手杖、穿戴式导盲设备等，其中穿戴式导盲设备凭借其更直观的感知方式、更方便的携带方式以及更好的用户体验已经成为现今导盲仪研究的主流方向。

在导盲仪的设计过程中，除了解决环境元素的探测与定位导航问题，对于如何在存在障碍物区域内找出一条安全快捷道路的研究也十分必要。现有的大多数导盲仪只具备单一的避障能力，不具备完整的路径规划功能，导盲仪的路径规划算法是当今导盲仪研发的重要技术发展方向。

路径规划问题的研究主要分为全局方法、局部方法以及组合方法三种。在实际应用中，导盲仪需要引导盲人沿着可行区域(盲道、无障碍道路等)行走一段较长距离、并到达目的地，故单独的全局方法和局部方法并不适用于导盲仪路径规划。组合路径规划结合了全局和局部方法的优点，能够在进行实时的局部规划的同时，到达全局目的地。然而，大多数组合路径规划算法直接将全局规划得到的粗略路径点作为局部规划的目标点，导致引导盲人的行走轨迹过于生硬，异于正常人行走规则，不符合人体工程学；另外，针对导盲仪的不同导盲需求，尚未有功能较为完整的导盲仪路径规划系统，故上述方法均并不适用于导盲仪路径规划。为克服现有方法在未知环境下的导盲仪实时路径规划中不适用的缺陷，本成果提供一种基于连续帧的导盲仪组合路径规划。

光纤光栅气压传感系统

科技处

-/电子信息

目前气象观测中，常用震动筒或电容膜盒传感器检测气压变化，包括飞行器中使用的气压式高度计，这些敏感元件（膜盒）仍是使用电子元件或者机械传动传感的方式。这很容易受到电磁干扰的影响，比如雷暴天气或大功率的电磁波收发装置，研制一种体积小巧且抗干扰能力强的气压表成为迫切需要。

光纤光栅是20世纪90年代发展起来的新型光电子器件，经过10多年的发展，光纤光栅的制作技术日趋成熟，系统应用不断拓展。由于光纤光栅的敏感变化参量为光的波长而不是光功率，与其他光纤传感器相比，它有许多独特的优势，例如：在一根光纤上可串接多个光栅传感器或在一根光纤上可以同时刻多个光栅，单独寻址；抗电磁干扰能力强；不受光源、传输线路损耗等因素所引起的对光强度变化的干扰；体积小，可以置于结构内；它的测量是绝对值，不需要校零；灵敏度高；抗潮湿、抗腐蚀能力强，可以在恶劣环境中长期使用。

光纤光栅测气压方面的研究较少，如利用边孔光栅的空气孔使光纤光栅发生应变，从而引起反射波长变化，从而计算出周围的气压。但是其结构复杂，用光纤光栅传感横向应变，灵敏度低，并没有从工程应用上进行整体传感系统的设计与软硬件的实现。还有利用光纤弯曲传感单元敏感真空膜盒的形变，光纤弯曲程度的改变会导致光纤中光功率的改变。这种方法属于光强调制，相比光波长调制的方法精度较低，抗震性能较差。

该项目克服已有的技术局限，将光纤光栅传感器引入气压测量领域，提供了一种匹配型光纤布拉格光栅大气压强传感系统的方案。其技术方案为：一种光纤光栅气压传感系统，该系统包括两部分：传感部分和解调部分；所述的传感部分包括敏感大气压力的真空膜盒和敏感真空膜盒的膜盒形变量的光纤光栅应变传感器，光纤光栅应变传感器通过用胶直接粘贴或通过悬臂梁传动的方式与真空膜盒连接，该传感部分输入量为大气压力，大气压力的改变引起真空膜盒的变形，这种变形对光纤光栅应变传感器进行波长调制；所述的解调部分包括可调谐滤波器、光电探测器和信号分析与处理模块，可调谐滤波器用扫描滤波的方式对光纤光栅应变传感器输出的经过波长调制的光信号进行滤波，经可调谐滤波器滤波的光信号进入光电探测器，可调谐滤波器的扫描电压与光电探测器输出的电信号进入信号分析与处理模块分析处理得到大气压力。

基于MEMS的板式微惯性测量系统

科技处

-/电子信息

随着基于MEMS的微陀螺、微加速度计等微惯性测量器件的出现，微惯性测量系统已经逐渐深入到我们生活中。在生活中，司机可以根据微惯性测量系统来识别自己的位置和航向，防止迷路；车辆控制系统可以根据惯性测量系统提供的姿态、速度信息来判断车辆是否打滑，是否需要减速，保证行驶安全。惯性测量系统是一种不依赖任何外部信息，也不向外辐射能量的自主式导航系统，具有隐蔽性好，不易受外界干扰、数据更新率高、短期精度高和稳定性好等优点。现有的惯性测量系统采用的是机械结构的惯性器件，往往体积巨大，陀螺仪的内部转子往往采用机械支撑，抗冲击能力差，使用寿命短；而且机械加工精度相当高，造成成本居高不下，很难广泛应用于民用领域。

在惯性测量系统的结构方面，现有的惯性测量系统往往采用"六面体"或"T型"结构，这两种结构都是立体结构，不便于电路连接和安装，因此可靠性差。在立体结构中，三只加速度计的摆放受立体结构尺寸的影响，摆放不如板式结构紧凑，这就造成载体机动时加速度计会产生一个较大的额外误差输出，影响导航的精度（即尺寸效应）。而本系统中由于采用板式结构，所有电路都在信号板上设计，提高了电路的可靠性，降低电路中引入的噪声；三只加速度计平放在信号板上，它们之间距离可以设计的尽量短，最大限度地减小尺寸效应带来的影响。

该项目针对现有惯性测量系统体积大、功耗高、价钱昂贵等不足，提供了一种低成本、小体积、重量轻、功耗低的微惯性测量系统。其技术解决方案为：一种基于MEMS的板式微惯性测量系统由板式结构体、信号板、陀螺模块组成，板式结构体主要由平面板、定位销以及凸台构成，平面板主要起支撑作用，定位销主要用于给信号板和陀螺模块提供定位基准，凸台主要给系统提供基准便于系统安装和测试实验；信号板包含了加速度计模块、信号采集处理模块、数据处理模块和通讯模块。信号板通过螺栓按照定位销确定的方位固定在平面板上，保证信号板四边分别与平面板四边平行，三只加速度计焊接在信号板上，加速度计位置尽量保证紧凑，最大限度减小尺寸效应。陀螺模块包括三只MEMS陀螺，陀螺模块通过定位销精确固定在平面板上，保证敏感轴在空间保持正交。由于所有的惯性器件都安装在一个平面内，所以可以摆放的更加紧凑，可以最大程度上减小尺寸效应带来的误差。

基于双目立体视觉的车辆后方防撞安全预警装置

科技处

-/电子信息

提高交通安全和效率一直是汽车行业关注的热点问题。防止车辆追尾和并道碰撞事故一直是车辆后方防撞安全预警装置的重点工作任务。目前该类装置普遍采用雷达、激光或红外线探测作为车辆后方防撞的传感器，通过检测车辆的相对速度、加速度、距离对追尾和并道的危险性进行预警。

然而采用该类主动型传感器的车辆后方防撞安全预警装置无法区别车辆与其他障碍物(路障、道路栏杆、绿化带等)，故而误报警率高；该类装置当车辆行驶在弯道、车道宽度变化路段或车辆不居中行驶等情况下，往往不能有效进行并道安全和防追尾预警；该类装置一般不能同时对车辆后方多个目标车辆进行实时监测，故而防撞预警能力有限；该类装置在并道安全预警时，一般仅将并入车道某预设范围是否有车作为报警的唯一依据，并未考虑车辆间相对车速、加速度和位置关系，因此是以牺牲交通通行效率来获得并道安全预警，且不能有效减少驾驶员的驾驶强度；该类装置在防追尾预警时，仅根据车辆间相对距离、加速度或速度等门限值来判断报警，没有针对不同行驶工况计算最佳安全车距，因而交通通行效率低，误报警率高，显然有待改进。

该项目通过双目立体视觉技术实现车辆防追尾和并道防撞预警，该预警装置通过车速传感器测得本车的车速，同时通过双目立体摄像机采集本车后方车辆(包括本车道车辆和相邻车道跟驰车辆)的状态信息和车道线信息，经过进一步处理获得后方车辆相对本车的距离、速度和位置，并结合车辆运动学模型的安全距离模型实时对车辆后方安全状况进行监控，分别以防追尾和并道预警信号灯，警示后车驾驶者保持安全车距和本车驾驶者注意并道安全。

该装置由5部分组成；车速传感器选用磁电式车速传感器，图像采集模块包括有镜头R、镜头L、COMS图像传感器R、COMS图像传感器L和支架；图像采集模块安装在车厢内的车顶后方；预警模块包括预警信号灯驱动模块、防追尾预警信号灯和并道预警信号灯；控制器模块包括有实时数字信号处理器、数据存储器、程序存储器、电源和外围通信电路；车速传感器将检测出的信号Vf和T传递给控制器模块；图像采集模块将采集的信号图像IR和IL传递给控制器模块；控制器模块处理所述信号Vf、T、IR和IL后产生预警灯控制信号I，并通过防追尾预警信号灯和并道预警信号灯分别向后车驾驶员和本车驾驶员发布防撞预警信息。

新型高硬度镍钛基合金

科技处

-/新材料

在航空、航天、机械、石油、化工、电力、海洋等装备制造业中，存在大量耐摩擦磨损的金属机械零部件，比如轴承或齿轮等。这些金属零部件需要具有高硬度、高强度、耐摩擦磨损性能，以及优良的耐腐蚀性能等。现有高硬度轴承及齿轮材料多采用高弹模、硬质合金以提高其耐磨性及延长使用寿命，如常用的GCr15、M50钢等。然而高弹模、硬质合金在负载情况下，可恢复应变通常小于1％，一旦轴承服役瞬态局部点遭遇过载冲击，轴承在循环高接触压力下易发生破坏性的布氏压痕、表面疲劳剥落等状况，引起轴承及齿轮失效。

研究发现，低弹模、高硬度材质比传统高硬度、高弹模材料具有更高的耐过载损伤及更长的磨损寿命。高硬度镍钛基合金是一种富Ni的合金(Ni>52at％)，具有高硬度、低弹模特性。目前制约高硬度镍钛基合金应用的因素是其存在热处理淬裂，及服役过程组织退化导致硬度大幅度下降等问题。高硬度镍钛基合金的主要强化相为Ni4Ti3相，但随着时效温度升高和时效时间延长，亚稳的Ni4Ti3相会发生长大分解为Ni3Ti2相和Ni3Ti相，从而合金硬度下降。因而高硬度镍钛基合金目前的最高使用温度为400℃，这也限制了其在工业中的应用。因此，虽然高硬度镍钛基合金具有较大的成为优秀轴承材料的潜力，但目前还需要进一步改善其性能。针对上述问题，本成果开发一种新型高硬度镍钛基合金。

金属腐蚀疲劳裂纹扩展检测装置

科技处

-/先进制造与自动化

试样的裂纹检测是研究腐蚀疲劳的重点，裂纹扩展速率与试样疲劳寿命直接相关，GB/T6398-2000《金属材料疲劳裂纹扩展速率试验方法》中详细介绍了疲劳裂纹长度的各种测量方法，包括柔度法、电位法等以及裂纹扩展速率的测定方法，这些方法都是借助一定的物理基础，通过公式计算，间接获取疲劳裂纹长度的值，这就导致测量值与实际值之间在一定程度上存在误差。若能通过直接观测、量取疲劳裂纹长度值，则能更加真实的反应材料件的疲劳裂纹扩展情况。

针对模拟船用结构件在海洋环境中服役时发生的腐蚀疲劳问题，该项目设计了一种腐蚀环境装置进行腐蚀疲劳试验，并采用长距离工作显微镜为辅助装置，测量试样疲劳裂纹的长度，并计算其裂纹扩展速率。该装置包括底座与腐蚀介质盛装容器。所述底座下表面设计有疲劳试验机装夹件，用于疲劳试验机下夹头的装夹；底座上表面设计又试样锁定件，用于疲劳试样下端的固定；疲劳试样的上端通过疲劳实验机上夹头夹持。所述腐蚀介质盛装容器为筒状结构，底端固定安装在底座中圆形台面上表面；底座中的试样锁定件位于腐蚀介质盛装容器内。

该项目优势：1. 实现了静置状态下，金属材料在腐蚀介质中腐蚀疲劳性能的测量；2. 设计有透明窗口，可方便观察试验全过程的状态；3. 在长工作距离显微镜的辅助下，本发明用于测试金属腐蚀疲劳裂纹扩展的装置及方法，在测试金属材料预制裂纹的扩展速率方面有极大的优势，例如中心裂纹腐蚀疲劳试验与边缘裂纹腐蚀疲劳试验；4. 用于测试金属腐蚀疲劳裂纹扩展的装置中，底座采用一体化设计，可避免应力集中现象，延长装置的使用寿命；5. 用于测试金属腐蚀疲劳裂纹扩展的装置中，金属片的设计可避免试验过程中疲劳试样发生滑动，同时也方便试样的取换。

氢气浓度检测装置

科技处

-/电子信息

氢气是重要的化工原料，也是重要的清洁能源，因此得到了广泛应用。氢气分子非常小，无论是固态还是液态的氢都非常易挥发、易燃、易爆，在存储与运输过程中易发生泄漏。当空气中泄漏的氢气浓度达到4%-74.2%，空气变得易燃，从而也极易导致空气爆炸。因此，研制能探测氢气爆炸下限范围内浓度变化的探测器显得尤为重要。

目前，氢气的检测技术主要有光纤氢气传感器、电化学氢气传感器、半导体氢气传感器、声表面波(SAW)传感器、光声气体传感器、气相色谱-原子吸收光谱法、质谱法等。与其他类型的传感器相比，光纤氢传感器具有许多独特的优点：体积小，重量轻，安装简单，成本低；灵敏度高，响应时间短；光纤传感系统不易受电磁场干扰，能避免产生火花，对被测环境干扰小，这不仅能够提高系统的安全度，而且可以减少维护成本，增加使用的可靠度。

根据检测原理的不同，光纤氢气传感器分为F-P干涉型、微镜型、消逝场型、布拉格光栅型等类型。F-P干涉型和消逝场型的氢气传感器制造技术复杂、可靠性差；微镜型和布拉格光栅型氢传感器发展较为成熟、开始进入实用检测氢气浓度，由于使用的光纤类型限制，这种技术受温度的影响大，容易产生温度和氢气浓度传感信号交叉，影响其使用效果。

该项目开发出一种基于保偏光子晶体光纤干涉系统的氢气浓度检测装置。传感光纤可以制作成满足检测浓度要求的最佳长度，所镀钯膜的长度可以较长，且钯膜的长度越长，氢气浓度检测灵敏度越高。对于其他类型光纤氢气传感器，该项目所开发装置中增加光学检测系统中传感光纤的镀膜长度易于实现，从而提高了氢气检测的灵敏度。

该项目所开发氢气浓度检测装置的优点在于：1. 利用镀有钯膜的保偏光子晶体光纤作为氢气传感头来获取被测对象的氢气浓度信息，具有温度和电磁干扰不敏感的特性，使测得的氢气浓度检测结果精确、测试适应性强。2. 利用该光纤传感系统作为检测装置，该装置中的镀有钯膜的保偏光子晶体传感光纤可以根据检测灵敏度要求设计镀膜部分长度，通过增加镀有钯膜光纤的长度，可以提高氢气检测灵敏度。3. 利用该光学检测系统作为检测装置，测试系统性能可靠、稳定，结构简单、操作方便，抗干扰能力强、精度高，实现对波长的绝对检测，波长检测精度高。4. 设计所使用的光纤耦合器反射端作为光源与光谱接收装置的共用端口，增强了系统的集成性并降低了成本。

扫描式物体表面三维形貌测量方法及装置

科技处

-/先进制造与自动化

激光三角法作为典型的非接触光学主动三维测量方法，广泛应用于三维形貌测量、逆向工程和质量检测等诸多领域。激光三角法每次只能对一个点进行测量，因此需要采取一些措施实现对整个物体的形貌测量。常见的措施包括：光束扫描、物体位移以及光束扫描与物体位移结合等方法。常见的光束扫描方式包括：振镜扫描法、AOD声光器件扫描法、多面转镜扫描法等。振镜扫描法扫描速度受到限制，AOD声光器件扫描法的扫描范围较小，都无法同时实现大范围高速扫描。

该项目使用多面转镜对光束扫描，同时结合物体的运动实现了大范围高速扫描测量。该装置由测量头、位移台、计算机组成，计算机通过数据线分别与测量头和位移台连接；其中，测量头由激光器、扫描装置和成像装置组成，激光器与成像装置的光轴之间保持预定夹角，放置于扫描装置的同侧；扫描装置包括电机、多面转镜，角度编码器，电机带动多面转镜和角度编码器高速旋转；成像装置包括成像透镜和相机。其主要优点是扫描速度快、范围大，具有较大的景深，测量精度高，操作简单，几乎不需人工干预。

伸缩式管道机器人装置

科技处

-/先进制造与自动化

管道机器人属于特种机器人的研究范畴，是一种可在管道内部或外部自动行走、携带一种或多种传感器及操作机械，在工作人员的遥控操作或计算机自动控制下，进行一系列管道作业的机、电、仪一体化系统。目前常见的管道机器人有轮式管道机器人与履带式管道机器人，普遍存在牵引力差、越障能力差，且体积较大，只能适用于大口径管线等问题。此外，由于地下管线往往深埋，铺设环境复杂，目前各类管道机器人所使用的定位技术均有或多或少的缺陷。GPS定位与电磁定位方法无法应用于深埋地下管线中机器人的定位；单一里程计定位误差较大，且不能获得机器人运动的三维姿态；视觉定位方法目前大多处于研究阶段，实际应用中还有诸多问题。此外，上述技术更难以获得被检测地下管线的三维坐标。

针对上述问题，本项目开发出一种新型管道机器人装置，主要面向非开挖技术铺设的各类地下管线，具备双向行走能力、较强的爬坡能力和优异的环境适应能力，并能适应多种不同口径的管道。此外，机器人前端配有CCD摄像头，并配有上位机系统，用户可在上位机实时观察管道内部视频图像。

与现有的管道机器人相比，该项目优势在于：1. 主体结构采用多节模块设计，便于机器人顺利通过弯曲管道；2. 机器人达到IP68的防护等级，能够长时间在地下恶劣的环境中使用；3. 能自动检测锁止机构是否可靠锁止；4. 设计有非接触式的限位控制装置，防止机器人动作超出安全行程；5. 克服现有管道机器人无法准确进行自主定位的缺点，机器人配有惯性导航模块，能对机器人自身姿态和地下管线的三维坐标进行准确定位；6. 机器人与上位机的通讯采用直流载波通讯技术，传输距离远，抗干扰能力强。

钛合金表面溶胶-凝胶转化膜的制备

科技处

-/新材料

钛合金材料广泛应用于航空、航天、建筑、汽车等诸多工业领域。为了达到一定的防护或功能需要，例如耐蚀性、光洁度、色泽等，需要在钛合金表面涂覆有机底漆或者粘结剂。而保证有机底漆或者粘结剂与钛合金表面可靠、长效、牢固的结合是实现防护或功能需要的关键和前提。目前，用于增强有机底漆或者粘结剂与钛合金表面结合力的方法一般是阳极氧化等技术。但是阳极氧化技术消耗大量电能和水资源，槽液中往往含有大量的强酸、强碱等有害环境和人体健康的物质，同时阳极氧化不可避免会对试样疲劳性能产生不利影响。

溶胶-凝胶转化膜层技术，尤其是有机-无机杂化的溶胶-凝胶转化膜层是目前技术优势十分明显，应用前景十分光明的替代技术。溶胶-凝胶法采用液态溶胶涂覆的方法制备膜层，能够在复杂零部件表面获得均匀、平整的薄膜，不会对金属基体的力学或疲劳性能产生不利影响。目前用于提高金属基体与有机底漆结合力的溶胶-凝胶技术，所使用的溶剂是低级醇，如甲醇、乙醇、异丙醇等，但是大量醇的使用会产生易燃性、安全性等方面的问题，在实际工业应用中需要制定十分严格的安全管理、存储保障措施，这就增加了醇基溶胶的使用风险和成本。另一方面，作为溶剂的醇挥发性很强，在温度较高的环境中尤其如此，这将改变溶胶体系的浓度，进而对前驱体的水解、缩聚反应速率、程度等产生不可知的影响。因此从溶胶体系的稳定性方面考虑，采用醇作为溶剂也是不合适的。

本项目基于溶胶-凝胶反应的机理考虑，开发出一种用于钛合金表面的溶胶-凝胶转化膜层的制备方法，这种溶胶-凝胶制备方法采用低级醇和水的混合物为溶剂、以含有有机功能基团的有机硅氧烷和有机金属醇盐为前驱体、以有机酸为催化剂，涂覆方式为浸涂，所制备的膜层能够提高钛合金与有机底漆或粘结剂之间结合力。

本项目技术优势：1. 采用低级醇和水的混合物作为溶剂，不同于现有技术中单纯使用醇或单纯使用水作溶剂，既克服了单纯醇溶剂会产生的易燃性、安全性、挥发性等问题，又克服了单纯水溶剂会产生的溶胶稳定性差和适用期短的问题。采用本发明的低级醇和水的混合物作为溶剂，所制备的溶胶能够长期保持澄清透明、并在至少一个月的时间内涂覆得到的膜层均匀平整，结合力良好。2. 采用本发明所述的溶胶-凝胶方法在钛合金表面制备的均匀完整的溶胶-凝胶转化膜层，能够提高钛合金与有机底漆或者粘结剂之间的结合力，参照ASTM D 3359-97 Standard Tests Methods for Measuring Adhesion by Tape Test的相关要求，本发明的溶胶-凝胶转化膜层与金属基体和有机底漆或粘结剂之间的结合力均能够达到4B级以上；与传统阳极氧化相比，不消耗电能，不含有毒有害物质，不会对金属基体的力学或疲劳性能产生不利影响。3. 溶胶能够长时间保存，并保持优异的成膜性能，并且膜层与金属基体和有机底漆的结合力优异，这样就有效的延长了溶胶-凝胶转化膜工艺的可施工时间，节约了原材料，有效地避免了当前溶胶-凝胶转化膜制备中存在的适用期短的局限性。与美国波音公司的水基溶胶产品EAP-9相比，本发明的溶胶适用期长达1个月，远大于EAP-9的24小时。4. 经过室温封闭保存30天的溶胶所制备的膜层仍然均匀完整的覆盖了金属表面，没有裂纹，成膜性能良好，根据ASTM D 3359-97的规定达到了5B级以上。

超疏水纳米透明涂层及其制备

科技处

-/新材料

国际上对超疏水性涂层的开发始于20世纪50年代，直到90年代末，随着表面科学技术的发展尤其是表面研究技术手段的提高，模仿荷叶表面结构及性能，制备超疏水性涂层引起了人们的关注，探索实现超疏水涂料的工业化生产是目前涂料行业面临的热点和难点。具有超疏水效果的表面在现实的生产生活中有着广阔的应用前景，如作防水衣物、浴室墙体、外墙涂料、电子元件等，而且在管道微流、防水、防腐蚀、油水分离、生物医用等领域也有着重要的应用。其中，开发透明的超疏水涂层能够大大拓宽其应用范围，透明涂层不仅可以维持基底材料原貌，同时又能保护基底材料表面，赋予表面优异的超疏水性能。

目前，关于制备透明超疏水涂层所采用的材料有二氧化硅、勃姆石氧化铝、氧化锌等，部分采用其中两种材料复合成异质结构或组装成核壳结构。公开的技术方案都能实现透明超疏水效果，但是存在以下几方面的问题：(1)由于纳米颗粒在溶剂中分散性差，且又难以稳定存在，大部分的透明超疏水涂层以溶胶存在形式解决纳米颗粒分散性，再通过高温煅烧，但是这种方法难以工业化应用，又限制了对基底材料的选择；(2)处理工艺方法复杂，成本高昂，需要特殊设备，又不适合大面积制备超疏水涂层。

为此，本项目研究了一种超疏水纳米透明涂层及其制备方法，解决超疏水涂层生产成本高、制备工艺复杂，反应条件苛刻等问题。

电子健康病历的存储访问

科技处

-/电子信息

使电子健康系统运转的电子健康病历(EHR)的发展不管在学术上还是工业上都得到了大量的关注。与传统的纸质健康档案(PBHR)相比，可以更加灵活的存储和分享。EHR账户中可以包含不同类型的健康数据，例如处方文件、X光之类的医疗影像、B超、音频片段或者视频文件，并且可以很方便的访问。这些特点让EHR具有了PBHR不可企及的优势。美国的退伍军人管理局的医疗保健系统是一个成功的案例，它的数据库包含了1700个医院，诊所和其他的医疗机构的病例信息。现在，许多国家和地区也都已经或者正在以建立他们自己的EHR系统，但是对于没有专业能力的医疗机构来说，管理一个庞大的可全球访问的(例如远程医疗)EHR数据库是一个非常困难的任务，这一点影响了EHR系统的实施。然而，新近的云计算的优势可以将健康医护提供者从这个难题中解放出来。不是建立区域EHR服务器，而是将EHR外包给一个云存储服务武器，(例如微软公司的HealthVault)可以极大地减少了建立和运转的花费，同时也保证了EHR的可访问度。然而，外包EHR还是存在困难，其中最大的就是患者健康档案的隐私和安全威胁：患者的EHR往往是各种恶意攻击的对象，容易受到攻击而遗失、泄露、或者被窃取。

为解决上述技术问题，本项目提出一种电子健康病历的存储访问技术。

封闭式水循环空气净化系统

科技处

-/资源与环境

随着工业工程的发展，工业污染物的排放对环境质量造成了严重的影响。这其中，一些有害气体和悬浮颗粒物是造成空气质量下降的主要因素之一，如橡胶工业生产排放的硫氧化物气体，化肥工业生产排放的氨气，味精工业生产中的硫氢化合物，以及工业排气中通常存在的悬浮颗粒。这些污染物中如硫氢、硫氧化合物和氨气可以通过溶于水的方式去除，悬浮颗粒也可通过水蒸汽的冷凝过程净化。目前采用的空气净化系统多单独采用过滤或静电吸附的方法去除悬浮颗粒，或吸收的方法吸收有害气体，利用水蒸气冷凝的方法吸收有害气体并同时通过水蒸气凝结吸收颗粒悬浮物的系统并不多。

针对上述问题，本成果提供一种性能好、工业排气净化效果好、环境友好、能量利用率高的封闭式水循环空气净化系统。

副座椅可移式多用途四轮电动车

科技处

-/先进制造与自动化

我国人口结构老龄化现象不断加剧，老年人用品，尤其老年人代步工具缺乏。市场上已经有的老年人代步车，有三轮的，四轮的，把手式，方向盘式。这些老年人电动车虽然能实现长距离代步，却因其体积、重量较大，无法进入一些狭小空间或需慢行的场所，无法满足多方面的需求，这极大的限制了老年人代步车的使用范围。

市场上的残疾人车、残疾人机动车品种繁多，但真正能为残疾人所用的车辆却非常少，大部分均让正常人使用，主要原因是当前所产生的车型均不能满足残疾人生活和生理需求。手推轮椅、电动轮椅虽然可以帮助残疾人行走，但也只能在短距离范围内运动。

有些残疾人方便车提出使车能携带一部电动轮椅车一起在道路上行驶，实现了长短距离代步，并设有能垂直提起、固定和放下电动轮椅的手动机械装置。然而，该车为了能装载一部特制的电动轮椅车，整个车体结构以及传动系统需要重新设计，另外，其电动轮椅车的手动升降机构采用纯机械结构设计，需要使用者手动操作，增加了车体结构的复杂性也引起诸多操作不便。基于以上问题，本项目设计了一种副座椅可移式多用途四轮电动车。

基于Android系统的EFB导航系统

科技处

-/电子信息

随着航空业的发展，飞行机队规模越来越大，飞行员每次飞行必备的是飞行包(包括飞机操作手册、机组操作手册、导航图表等大约18KG的纸质文件)，而作为代替飞行包的电子飞行包EFB系统的需求也越来也迫切。EFB是一个通用的电子计算平台，通常较轻，大约0.5-2.2KG，是为了让飞行机组更容易和有效地执行飞行管理任务的电子信息系统。

目前的EFB系统的应用如Class1多是基于苹果公司的IOS操作系统研发的，多应用在IPAD上。但是它存在设备比较贵，以及缺少导航功能的问题。随着Android设备的广泛使用，设备选择的种类多，同时价格也比iPad便宜很多，因此，使用Android系统代替IOS系统作为EFB系统的操作平台成为一种可能。

同时，现在EFB软件中，飞行计划部分主要是飞行员将纸质的飞行计划在飞行中查看或是将飞行计划设置成PDF格式的电子版在电子设备上查看，这种查看方式需要在飞行计划的众多信息中寻找需要的对应信息，从而使得飞行员在飞行过程中查看飞行信息费时费力，并且容易出错。基于上述问题，本项目提供一种基于Android系统的EFB导航系统。

基于航拍图像的室外停车场空置停车位识

科技处

-/电子信息

随着人们物质生活水平的提高，越来越多的汽车进入各家各户。虽然用于停车的基础设施不断增加，但仍然缓解不了各大中城市交通所承受的巨大压力。尤其对于空间资源和环境资源本来就有限的城市，使得人们停车难的问题越来越突出。为了提高停车场的工作效率，节省人们的停车时间，使停车显得更为方便，就需要合理的管理有限的停车场资源。

目前，多数的停车位检测主要研究停车位占用检测。停车位占用检测主要分为基于视频与非视频两类。基于非视频的车位检测方法包括地感线圈检测法、红外线检测法、微波检测法、超声波检测法，这些方法由于需要大量安装检测设备，主要应用于室内或小型停车场，而对室外大型停车场不适用。基于视频的停车场车位占用情况的检测方法有很多，检测方法是利用摄像头进行图像采集，运用计算机图像处理和模式识别技术对连续的图像进行处理，从而达到检测车位有无泊车的目的，该方法要求检测出车位的同时也要检测出车辆在车位的占用情况，相比于直接检测空置停车位的方法更为复杂。所以，基于航拍视频图像的空置停车位检测方法能够更加简单快速的找出室外停车场的空置停车位，节约人们的停车时间。

家庭多功能生态屋装置

科技处

-/资源与环境

随着社会经济发展水平的提高，人们对所处环境的质量和视觉感官享受方面的要求越来越高。大部分人每天有百分之七十的时间是在室内度过的，因此，室内空气质量的好坏会直接影响我们的身体健康。现有的空气净化器或者加湿器或者二者复合体，不能净化空气中的二氧化碳，从而使得室内二氧化碳累积，危害人们健康，影响工作效率。而仅仅是一般的绿色植物种植，对空气净化的作用有限。且目前室内绿化设计依赖于传统的土壤培养或容器培养，不易管理。

为改善上述问题，本项目设计一种家庭多功能生态屋装置，该装置具有空气净化、加湿、将二氧化碳转化为氧气和栽培植物的功能。有效应用于有机绿色蔬菜以及各种花草等植物的种植，吸收室内有害气体，使室内空气净化并处于合适的湿度，给人以舒适和美感，且管理简便。

聚酰胺酸盐水凝胶及其制备技术

科技处

-/新材料

水凝胶材料是一种具有三维网络结构的新型功能高分子网络体系，性质柔软、溶胀快，能保持一定的形状，具有良好的生物相容性，对外界刺激具有良好的响应性，被广泛应用于农业、矿业、建筑业、医药、化妆品、石油化工等各种领域。

水凝胶材料有各种分类方法，其中，根据水凝胶材料网络键合作用的不同，可分为化学水凝胶材料和物理水凝胶材料。化学水凝胶材料是由化学键交联形成的三维网络聚合物，是永久性的，又称为真凝胶。物理水凝胶材料是通过物理作用力如静电作用、氢键、链的缠绕等形成的，这种水凝胶材料是非永久性的，通过加热物理水凝胶材料可转变为溶液，所以也被称为假凝胶或热可逆凝胶。

自然界中有很多天然高分子材料是典型的物理水凝胶材料，如琼脂、壳聚糖、海藻酸钠等，在常温下呈稳定的凝胶态，通过加热到一定温度则转变为溶液。但是，天然高分子水凝胶材料一般只具有单一种类的物理相互作用，机械强度低，难以保证其他功能的正常发挥。为此，本项目研究了一种水凝胶材料及其制备技术。

聚酰胺酸盐水凝胶材料及其制备技术，该水凝胶材料由聚酰胺酸盐形成，具有30～100℃的温度敏感性、3～650KPa的压缩强度及9×10-5～5×10-2S/m的电导率，可作为一种新型的智能水凝胶材料。

该水凝胶材料的制备方法为：以第一胺化合物和二酐为原料，采用溶液缩聚法制得聚酰胺酸溶液，然后在所制备的溶液中加入第二胺化合物进行反应，反应完成后通过溶剂交换、过滤等步骤制得聚酰胺酸盐，由制得的聚酰胺酸盐来制备水凝胶材料。

该制备技术合成路线短、工艺简单。

模糊图像复原技术

科技处

-/电子信息

图像复原也被称为图像恢复，是指去除或减轻在获取数字图像过程中发生的图像退化现象。图像复原的目的是使降质图像尽可能恢复到原来的真实面貌，其方法是首先从分析图像降质的机理入手，即用数学模型来描述图像的降质过程，然后在已知降质模型的基础上，通过对该模型求逆运算，从降质图像中求出未降质的清晰图像，恢复图像的原始信息。

解决运动模糊的方法一般有两种，一是减少曝光时间，这样可以减少模糊的程度。但是相机的曝光时间不可能无限制地减小，而且随着曝光时间减小，图像的质量也就随之降低，所以这种方法存在一定的局限；另外一种方法就是建立运动图像的复原模型，通过数学模型来解决图像的复原问题，这种方法具有普遍性，因而也是解决运动模糊的主要手段。现有方法在对模糊尺度较大的图像进行处理时，复原后的图像存在明显的振铃效应，复原后的图像质量较差，无法满足模糊图像复原的需求。

总体来看，现有的模糊图像复原算法都存在一定问题，为此，本项目研究一种有效、通用、快速的模糊图像复原技术。

基于大数据的能源互联网能量管理系统

汪国林

-/电子信息

随着电网数据规模越来越大，所蕴含的价值也越来越多。清华大学信研院研发了基于机器学习方法的能源互联网能量管理系统，主要功能为对电网的稳定性进行预测和可视化。系统分为训练部分和预测部分。训练部分通过历史数据进行机器学习，建立一个电压稳定性的分类器。分类器训练完成后，再对新增的未知数据进行预测。训练部分主要分为特征提取、类别标记、特征压缩、分类器类型选择。预测部分主要分为分类器数据启动阶段和预测输出阶段。本系统提出利用机器学习方法对电网电压稳定性进行预测，进一步综合多个节点给出电网态势感知的评估结果。在训练每一个节点分类器的时候，本系统将特征选取的时段和预测时间节点拉开，形成一种延时的预测方法，本发明对复杂系统有着更好的还原效果。

城市电网电能质量综合治理

汪国林

-/电子信息

本课题立足深圳电网当前面临的实际问题和迫切需求，主要开展大型城市电网供电电能质量规范体系的研究、重点区域电能质量问题的分析与治理方案研究、敏感用户高品质电力需求分析与对策研究、电能质量治理装置柔性控制、新型拓扑结构和容量优化等关键技术研究，实现方案定制、装置研制与工程示范，为深圳电网重点区域和敏感用户的电能质量综合治理提供理论依据和技术支撑，对全面提高大型城市电网的电能质量和提升敏感用户的电能体验具有积极的示范作用及推广意义。

应急双向视频图像传输系统

汪国林

-/电子信息

清华大学利用具有自主知识产权的DMB—T系统所开发出来的应急双向视频图像传输系统，在国务院应急办领导视察时获得了好评，并己经在国内部分地区获得了应用，反应良好，有效地解决了特殊情况下图像信息的传输和发送问题，如在反恐演习、奥运安保、2008年雪灾、地震灾害的现场图像回传中发挥了作用。该系统对于构建和谐社会、维护社会治安打击犯罪提供了重要的技术保障。清华大学数字电视技术研宄中心在原有技术基础上，针对当前频率资源紧张的现状，提出了图像传输带宽可变的新一代系统。该方案已经被公安部正式接收成为其标准技术方案之一，未来不少要害行业和部门（公安、消防、电力、卫生、水利、森林防火、库区大坝安全等）都可能需要配备该系统。我们愿意与当地企业合作，根据需求进一步做好系统优化并完成产品设计，使之成为一个具有低成本、高可靠性和产业化成熟度高的产品。

10G—体化网络数据深度安全检查和分析系统

汪国林

-/电子信息

当前网络安全技术发展的主流是向全息安全（HolisticSecurity)发展。无论是网关与端点的结合即网络准入控制（NetworkAdmissionControl)，还是入侵防御与泄露防范(InformationLeakagePrevention)的共生，无论是无线与有线兼容，亦或信息安全与数据安全的结合，都是安全防护技术一体化和集成化在不同侧面的具体表现。在这一发展潮流之中，传统的安全网关也从单纯防火墙的边界保护（perimeterprotection)门卫角色，发展到统一威胁管理（UTM)的区域保护（localprotection)首领地位，不但监控经过的各类流量，而且监控邻域以致虚拟邻域的终端、应用和数据。本项目将自主知识产权的专利技术研宄与成熟的工程队伍和技术创新机制相结合，研制了基于软硬件协同的应用系统，具有完善的多层次协议分析与过滤能力；具备细粒度访问控制、入侵检测和防御、防病毒、VPN、反垃圾邮件、内容过滤、流量监控、安全策略统一部署等安全能力。

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