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技術成熟度：技術突破 本成套設備，以電供暖的各個電暖氣為控制對象，以建筑內不同房間不同區域的取暖溫度為控制參數，自下而上，組成了由單片機現場控制器（控制室單獨使用PLC控制器）、PLC中間層算法控制器、工控機為上位機構成監控界面的DCS控制系統，從而實現分散控制集中管理的控制系統。此系統的目的在于替換傳統水暖系統，利用合理科學的軟件算法，實現節能、環保、減排的效果。設備兼具教學、實驗、科研及實用的功能。 成果技術特點：本套裝置由四個單片機組成現場控制器，一個PLC組成的控制室控制器，與中間層面的S7-300PLC控制系統，以及頂層監控層的工控機裝置，統一安裝到了一個整體的平臺上。此平臺便于實地集中實驗、研究，也有利于集中編程與項目演示。 圖1 設備實物圖 圖2 為智能控制系統電腦操作界面

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由于我國現在投運的機組其經濟性指標比起國外先進機組還有很大差距，因此，除了對經濟性差的老機組進行淘汰和改進外，加強對在役鍋爐的優化設計研究等工作也是一種改變落后狀態行之有效的方法。

1、項目概述 由于我國現在投運的機組其經濟性指標比起國外先進機組還有很大差距，因此，除了對經濟性差的老機組進行淘汰和改進外，加強對在役鍋爐的優化設計研究等工作也是一種改變落后狀態行之有效的方法。 2、技術創新點 (1)理論上的創新點 項目組在結合多種算法的同時，提出了修正系數這一重要調整參數，從而使得熱力計算能夠針對某特定鍋爐進行準確預測。大大提高了計算的可靠性和準確性。 (2)方法上的創新點 針對大型煤粉鍋爐存在的實際問題，項目組首次提出了截短分隔屏增加省煤器的優化改造方案。改造方案可以同時解決過熱器減溫水過量和二次汽欠溫的問題。通過截短分隔屏，減少了過熱蒸汽系統吸熱量，從而降低了過熱系統減溫水，同時使得高溫再熱器的入口煙氣溫度升高，從而解決了再熱器欠溫的問題。在該方案的基礎上，增加尾部省煤器受熱面，進一步降低了過熱系統減溫水量，同時抑制了排煙溫度由于截屏而升高這一隱患。完滿解決了鍋爐存在的問題，大大提升了機組運行的安全性和經濟性。 3、同類技術產品或成果比較 項目組采用熱力校核計算和數值模擬相結合的方式對鍋爐改造效果進行了全面評估。目前，同時采用這兩種方式的對鍋爐改造進行預測評估的報道比較少見。熱力計算和數值模擬兩個手段相輔相成，結合起來可以為電廠提供全面的優化改造預測信息。熱力計算著重于鍋爐內輻射受熱面和對流受熱面的換熱情況，但無法反映改造對爐內流場和溫度場乃至組分場的影響，數值計算可以在熱力計算的基礎上對爐內場的信息進行預測。在鍋爐熱力校核計算準確性方面，關鍵是計算所采用的半經驗公式的可靠性和準確性。數值計算方面關鍵是所采用的計算模型的可靠性、準確性及使用計算網格的合理性。方法創新點主要是提出新穎的切實有效可行的受熱面改造方案，經過一處改造，同時解決多個問題，降低了改造成本，提高了改造效率。 4、能為產業解決的關鍵技術 關鍵技術有兩個方面：熱力校核計算制訂優化受熱面改造的合理方案；預測改造方案實施后的鍋爐爐內燃燒工況、流動工況及經濟效益。 5、已應用的成功案例 項目組已經積累了多年經驗，目前已經成功應用的案例主要有： （1）內蒙古大唐國際托克托發電有限責任公司的1#、3#鍋爐對流受熱面優化改造； （2）河北大唐王灘發電廠1#、2#爐受熱面的優化改造； （3）大唐韓城第二發電廠有限責任公司的二期3號鍋爐對流受熱面優化改造。 應用范圍： 主要應用于我國大容量煤粉鍋爐以及循環流化床鍋爐的受熱面優化改造。針對各個不同改造方案進行熱力校核計算，根據對計算結果的分析對比，為電廠提供合理可行的改造方案，以期解決電廠鍋爐運行中所出現的安全隱患問題及經濟性較低的問題。

測定土的抗剪強度是定量計算土壤流失量以及合理利用與管理土地資源的重要前提條件之一。原位測定坡面表層土壤抗剪強度的方法不僅能夠實現原位、原狀條件下測定，而且考慮了順坡剪切方向與土壤剪切面位置的影響，是一種更加科學、客觀、準確的測定方法。該方法應用條件寬泛，所用設備儀器重量輕、尺寸小、安全穩定、成本低廉，操作簡單易行，極具推廣應用價值。

發明了一種能減輕農業面源污染的排水溝過水堰。其特征是：過水堰由砂石過濾層、組合式污水生態凈化裝置和透水混凝土堰組成，組合式污水生態凈化裝置設置在砂石過濾層與透水混凝土堰之間，其中組合式污水生態凈化裝置由生物濾床和固著藻類反應槽組成。砂石過濾層設置在過水堰迎水面的首端，過水堰設置在排水溝的過流斷面內，過水堰的高度與排水溝日常水位高程相等。

本發明公開了一種紅外大景深面陣成像探測芯片，包括面陣紅外折射微透鏡、面陣非制冷紅外探測器和驅控預處理模塊。面陣非制冷紅外探測器位于面陣紅外折射微透鏡的焦面處，包括多個陣列分布的子面陣非制冷紅外探測器。每個子面陣非制冷紅外探測器包括數量和排布方式相同的多個陣列分布的光敏元，面陣紅外折射微透鏡包括多個陣列分布的單元紅外折射微透鏡，每單元紅外折射微透鏡與一個子面陣非制冷紅外探測器對應。本發明的紅外大景深面陣成像探測芯

對相變過程接觸面瞬時溫度分布的非接觸式全域測量，有助于掌握相變過程的溫度分布特征和傳熱特性。 目前，常見的非接觸式、全域測溫方法是紅外測溫技術，但存在儀器測試段需要由紅外輻射能夠穿透的特殊材料制作，并且空間分辨率低、易受環境輻射影響、價格昂貴等缺點。項目組采用溫敏漆測溫技術開發相變過程接觸面瞬時溫度分布測量系統。溫敏漆測溫基于熒光的溫度猝滅機理，以探針分子作為光學傳感器，當探針分子收到一定波長的光激發后，會發射出特定波長的熒光，探針分子的發光量子效率隨溫度升高而降低。通過CCD相機配合發射波長的濾光片，捕獲到的發光強度與溫度有關，通過測量發光強度可以實現對表面溫度的瞬時全域測量。

近日，北京大學物理學院馬仁敏研究員課題組實驗發現了拓撲能帶反轉光場限制效應，將拓撲態的利用由拓撲邊緣態擴展至拓撲體態，并基于此實現了一種高性能的拓撲體態激光器。這種新型激光器具有垂直出射、高方向性、小體積、低閾值、窄線寬、單橫模、單縱模和高邊模抑制比等優異特性。相關工作被《Nature Nanotechnology》雜志以標題 “A high-performance topological bulk laser based on band-inversion-induced reflection” 進行長文報道。 激光器的發明加深了人們對光與物質相互作用的認識，并對現代科學與技術的發展起到了巨大的推動作用。至激光器發明以來，激光微型化始終是一個重要的研究方向。半導體激光器因為易于電泵浦和規模生產與集成等優點，是激光微型化的首要選擇。經過幾十年的發展，半導體激光器的微型化已經取得了巨大的成就。尤其是具有垂直出射特性的垂直腔面發射激光器（VCSEL），目前已有數以百億計的該型激光器被廣泛應用于數據通訊、激光雷達、人臉識別、數據存儲與醫療手術等領域。圖1：拓撲體態激光器原理和示意圖。(a) 用于構造能帶反轉的拓撲態和拓撲平庸態光子晶體示意圖。(b) 實驗中發現能帶反轉可用來實現光場的反射和限制。(c) 垂直發射拓撲體態激光器示意圖。拓撲體態激光器出射方向垂直于光學腔反饋平面。 馬仁敏研究員與合作者提出并實現了一種新型垂直發射激光器—拓撲體態激光器。這種新型激光器直徑只有數微米，具有良好的垂直發射方向性, 窄線寬，單橫模、單縱模，能夠在室溫下以千瓦每平方厘米閾值穩定工作，單模輸出邊模抑制比超過36 dB。這些性能與商業化激光二極管相當，根據IEEE以及相關工業標準，指標滿足多數應用領域需求。 該類激光器的實現有賴于實驗中發現的一種新型光反射和限制機制：能帶反轉光場限制效應。圖1給出了能帶反轉光場限制效應和基于其實現拓撲體態激光器的原理和示意圖：實驗中首先通過對二維光子晶體進行變形操作，分別獲得了具有拓撲態和拓撲平庸態的能帶結構；相較于拓撲平庸態，拓撲態的光子晶體能帶結構中發生偶極子和四極子能帶間的能量反轉；實驗和理論計算發現頻率靠近能帶邊緣的光場雖然在拓撲態和拓撲平庸態中都可以自由傳播，但是在兩者的界面處會發生能帶反轉引起的光場發射；該能帶反轉引起的光場反射和限制效應僅發生在布里淵區中心附近，越靠近布里淵區中心，光場反射和限制越有效，使得利用該類型反射機制構建的拓撲體態激光器具有單橫模、單縱模、面內反饋、垂直出射等優異特性。圖2：拓撲體態激光器件與性能。(a-b) 拓撲體態激光器諧振腔（a）和拓撲界面處（b）的電鏡圖。（c）隨功率變化的光譜。（d）激射光譜。（e）激射實空間近場分布。（f）激射角分辨遠場分布。 能帶反轉光場反射和限制效應為激光物理提供了一種新穎的激光模式選擇和出射光場調控機制。基于該原理構建的新型拓撲激光器各項性能均達到了可商業化應用的水平（圖2）。新的光場反射和限制機制將拓撲態的利用由拓撲邊緣態擴展至拓撲體態，同時該原理可以拓展到電子學、聲學和聲子學等領域。 該工作發表于Nature Nanotechnology (DOI: 10.1038/s41565-019-0584-x)，馬仁敏研究員為論文通訊作者；北京大學博士后邵增凱、博士生陳華洲和王所為共同第一作者；其他作者包括北京大學博士生冒芯蕊、楊振乾、訪問學生王少雷，以及日本國立材料研究所教授胡曉，學生王星翔。這項工作得到國家自然科學基金委、科技部、北京市自然科學基金、人工微結構和介觀物理國家重點實驗室、量子物質科學協同創新中心等的支持。