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智能電力監護系統、電氣自動化控制 高壓輸配新產品，配電自動化創新技術

本團隊針對現有井下牽引器面臨的牽引力不足、連續油管屈曲、鉆壓鉆速無法實時調控等技術瓶頸，研發了一款適用于連續油管的多功能智能鉆完井機器人，其具有牽引力大、尺寸小、實時調速等顯著優勢。 一、項目進展 已注冊公司運營 二、企業信息 企業名稱 成都愛鉆石油鉆采工具有限公司 企業法人 王樵渚 注冊時間 2021.08.26 注冊所在省市 四川省成都市 組織機構代碼 91510107MAACMW425Q 經營范圍 石油鉆采專用設備制造、計算機軟硬件及外圍設備制造等。 企業地址 四川省成都市武侯區華興街道沈家橋社區文盛路77號附5 號 獲投資情況 三、負責人及成員 姓名 學院/所學專業 入學/畢業時間 王樵渚 能源學院/能源動力 2020.9-2023.6 黃楚淏 能源學院/石油與天然氣工程 2020.9-2024.6 楊海心 能源學院/石油與天然氣工程 2020.9-2024.6 鄧旭 能源學院/能源動力 2020.9-2023.6 孫林楓 能源學院/能源動力 2020.9-2023.6 徐鑫勤 能源學院/石油與天然氣工程 2019.9-2022.6 孔繁昇 能源學院/石油與天然氣工程 2019.9-2022.6 魏微 能源學院/能源動力 2020.9-2023.6 官楊 能源學院/石油與天然氣工程 2019.9-2022.6 四、指導教師 姓名 學院/所學專業 職務/職稱 研究方向 朱海燕 油氣藏地質及開發工程國家重點實驗室 教授/博導 石油與天然氣工程 唐煊赫 能源學院 講師 石油與天然氣工程 汪興明 油氣藏地質及開發工程國家重點實驗室 副研究員 石油與天然氣工程 劉清友 能源學院 教授/博導 智能鉆完井技術及裝備 五、項目簡介 2021年，我國原油進口量為5.13億噸，對外依存度高達72%，大力開發石油與天然氣是保障我國能源安全、實現“雙碳”目標的重大戰略舉措。要開采地下數千米油氣資源，首先要鉆井，為地下油氣提供開采通道。目前全球每年新增水平井超過萬口，但旋轉導向系統等水平井鉆進核心工具仍被國外壟斷，致使我國單口水平井鉆井成本高達5000萬元。研制具有我國自主知識產權的連續油管+機器人智能鉆完井技術，擺脫國外壟斷，降低鉆完井成本，市場潛力巨大。 本團隊針對現有井下牽引器面臨的牽引力不足、連續油管屈曲、鉆壓鉆速無法實時調控等技術瓶頸，研發了一款適用于連續油管的多功能智能鉆完井機器人，其具有牽引力大、尺寸小、實時調速等顯著優勢，獲授權發明專利15件（美國專利2件、加拿大專利1件），發表論文5篇，生產中試樣機2套。該產品的研發，將有效解決我國深地資源鉆探面臨的井下智能鉆完井工具“卡脖子”難題，除了應用于常規鉆完井作業，還可以輔助修井、復雜結構井爆炸壓裂炸藥投放等井下復雜作業，實現多功能化。 團隊聘請中國工程院周守為院士為顧問，為項目的發展提供了強有力的技術支撐。本團隊擁有20多件核心專利，綜合技術優勢處于國際前列。

團隊以深地工程地質災害預警與防控為切入點，將微震監測、智能云與新型支護技術相融合，打造了一套從底層算法到頂層智能物聯網算法完整的解決方案，最終實現了 “精準監測”到“云端預警”再到“智能防控”。  一、項目進展 創意計劃階段 二、負責人及成員 姓名 學院/所學專業 入學/畢業時間 李想 環工院/土木水利 2020.09-2023.06 曾俊 環工院/建筑與土木工程 2019.09-2022.06 馬佳驥 環工院/地質工程 2019.09-2022.06 吉翔 環工院/土木水利 2020.09-2023.06 盧向前 環工院/地質資源與地質工程 2020.09-2023.06 喻妮 環工院/土木工程 2020.09-2023.06 代坤坤 環工院/土木工程 2021.09-2025.06 文倩 商學院/應用經濟學 2019.09-2022.06 彭豐 環工院/土木工程 2020.09-2024.06 李超飛 環工院/地質工程 2020.09-2024.06 宋濤 環工院/地質工程 2017.09-2023.06 張航 環工院/土木工程 2016.09-2022.12 鄧葉林 環工院/土木工程 2019.09-2022.06 馬俊杰 環工院/地質工程 2019.09-2022.06 朱玥 商學院/應用經濟學 2021.09-2023.06 三、指導教師 姓名 學院/所學專業 職務/職稱 研究方向 馬春馳 環工院/ 無/副教授 隧道與地下工程 李天斌 環工院/ 院長/教授 隧道與地下工程 朱星 環工院 無/副教授 邊坡工程 崔圣華 環工院 無/講師 地質工程 楊曉軒 環工院 無/助教 無 趙偉華 環工院 系主任/副教授 邊坡工程 四、項目簡介 團隊以深地工程地質災害預警與防控為切入點，將微震監測、智能云與新型支護技術相融合，打造了一套從底層算法到頂層智能物聯網算法完整的解決方案，最終實現了 “精準監測”到“云端預警”再到“智能防控”。 根據國家西部大開發、扶貧開發、川藏鐵路、國防重大專項深地工程項目等重大戰略相繼開設，未來將有超過5.2萬億元的市場容量。①自主研發一套以傳感器—采集站—便攜檢測儀—云平臺為一體的高精度的微震監測系統。②基于智能云構架+MOC多輸出技術+BIM，研發了深地災害智能預警與防控云平臺。 ③自主研發了深地災害新型支護裝置。已完成智能預警與防控云平臺的研發設計，以及四個核心設備+三種新型支護裝置的小規模生產，具有專業背景的數據分析團隊已通過云平臺遠程處理監測數據。本項目正對硬件產品進行投入生產，計劃于2023年完成軟硬件的升級，2024年上線深地工程地質災害大數據云平臺，2025年實現掌上云技術。學生團隊已發表30篇高水平論文，申請發明專利18項，新型實用專利12項，軟件著作權5項，獲10余項國家、省部級創新創業類競賽獎勵。依托學校平臺已完成或參與國家、省部級項目10余項，合同總價值超千萬元，并獲得央視報道，引起了國內外社會的高度關注。

本發明公開了一種智能變焦視頻監控方法及系統，方法包括以下步驟：S1、將監控場所按照與攝像機的距離長短劃分為多個預設區，為每個預設區設置合理的拍攝焦距；S2、讀入視頻幀，對視頻幀進行目標檢測；S3、確定每個預設區在視頻幀上的分布，從而確定目標落入的預設區；S4、調節攝像機為目標落入的預設區對應的拍攝焦距，對目標落入預設區進行放大拍攝。系統包括云臺、攝像機、視頻采集卡和監控主機，采用上述監控方法進行變焦視頻監控。實施本發明可有效克服傳統監控技術中監控范圍小、缺少靈活性、對距離較遠的目標難以分辨的缺點。

成果與項目的背景及主要用途： 成果背景：由于建筑能源消耗的急劇增加，熱泵作為一種通過消耗少量高品位能量，把熱量從低溫處傳輸到高溫處的裝置，日益受到人們的關注。熱泵通過使用清潔的冷熱源如太陽能、土壤能、空氣能等，能夠同時實現制冷、制熱、提供生活用熱水。這種復合可再生能源系統的出現，給人們提供了更具靈活性的方案，來實現潔凈能源系統的三聯供功能。 系統主要用途：多熱源熱泵系統是指以太陽能-空氣源-地源等為熱源的熱泵系統，主要包括：太陽能集/散熱系統、空氣源集/散熱系統、埋地盤管集/散熱系統（含室內蓄熱體）、水源熱泵系統、房間熱力系統、控制系統。本方案利用先進的智能控制技術，將太陽能源、空氣源和地源熱三者有機結合，通過水源熱泵機組實現向建筑物供熱、供冷和提供生活熱水。太陽能集/散熱器的利用可彌補地源熱泵因埋地管束多而導致的投資過大的缺點，同時減少地下環境受到過度的熱污染，而少量地源和蓄熱系統的使用可彌補太陽能和空氣源熱泵受氣候條件影響大的缺點，使系統即使在惡劣的氣候條件下也能在高能效狀態下工作。太陽能-空氣源-地源熱泵聯合系統可以設計為基本工作模式，還可以根據具體情況開展因地制宜的設計，組合成適合當地地理及氣象特點的系統。系統采用全新的智能控制技術，采集實時的系統參數，提高溫度調節的準確性，使系統始終維持在高效狀態下工作。通過將太陽能源、空氣源集/散熱器做成外圍護結構的一部分，實現新能源與建筑結構的完美結合。結合三步節能建筑技術的普及推廣，本技術產品的目標是實現空調和采暖方面的一次投資和日常費用僅為傳統空調+暖氣方案的 50%。 技術原理與工藝流程簡介：  夏季： 系統處于制冷工況，需要把從室內吸收的熱量轉移到室外，太陽能散熱器、空氣源散熱器、埋地換熱器分別提供冷源，此外，在房間內有相變蓄能材料，晚上積蓄冷量，減輕熱泵系統在白天的熱負荷。由于空調系統在夏季并不處于常開狀態，如果空調不處于制冷狀態時，使系統處于制熱工況，關閉室內熱力系統，并且打開閥 V4 和 V6，關閉閥 V5，此時系統成為太陽能熱泵式熱水器，可以提供穩定的熱水。兩種工況的切換通過實時測量的室內溫度和熱水箱溫度等參數，由智能控制系統進行判斷。 冬季： 系統處于制熱工況，太陽能集熱器和埋地換熱器作為熱源給建筑供熱，同時供生活熱水。當熱水箱溫度達到設定值時，關閉閥 V4 和 V6，打開閥 V5。此外，在房間內有相變蓄能材料，白天積蓄冷量，減輕熱泵系統在夜晚的工作負荷。三個熱源可以任意兩個之間并聯工作，也可以分別工作，要依具體的工作狀況，包括環境溫度、室內溫度、熱源溫度等狀況而定。技術水平及專利與獲獎情況：該技術已申請專利，并通過小試鑒定。 應用前景分析及效益預測： 應用前景分析：本項目的實施可以加快可再生能源產業化的發展，促進建筑節能與熱泵系統的有機結合，對空調行業進一步向綠色能源的發展，都有非常顯著的作用。三步節能的盡快實現，客觀上也促進了新能源的普及推廣。 效益預測：下面以天津地區為例對本系統的一次投資成本及運行費用進行說明，將本系統與單冷空調+暖氣、地源熱泵、空氣源熱泵比較。建筑面積 150m2，采暖天數 125 天，制冷天數 120 天，每天制冷 10 小時，平均運行負荷按 70%計，電費 0.41 元/度以三步節能后的指標計，供暖負荷取 36W/m2，總供暖熱負荷為 5400W/m2，制冷負荷 72W/m2，總的制冷負荷為 10800W/m2。 第一種方案采用單冷空調+集中供暖，集中供暖中室外采暖的投資為 85 元/m2，室內的費用為 25 元/m2，總的費用為 110 元/m2，天津地區的暖氣費用為15 元/(m2 年)，設制冷系數為 2.5。 第二種方案完全采用地源熱泵，冬季單位鉆孔長的取熱率為 30W/m，夏季的放熱率為 50W/m，約需 210m 的鉆孔長，管長和施工總費用取 90 元/m。 第三種方案完全采用空氣源熱泵，冬季采用電輔助加熱的時間為全部取暖時間的一半，冬季制熱，夏季制冷系數為 2.5，冬季制熱系數取為 2。 第四種方案為本項目系統，太陽能集熱板取 17m2，地源熱泵系統的冬季負荷為 1500W，夏季負荷為 2500W，地源熱泵約占總負荷的 25%，夏季性能系數取為 4，冬季的性能系數取為 3。 應用領域：建筑節能；新型熱泵、空調系統；制冷、供暖系統工程；可再生能源建筑。 技術轉化條件（包括：原料、設備、廠房面積的要求及投資規模）：熱泵、空調及控制系統。 設備：機械加工及系統安裝設備。 廠房面積：1000m2 以上。 投資規模：600 萬以上。 合作方式及條件： 合作方式：技術入股、合資經營。 條件：對建筑、節能及可再生能源利用感興趣且致力于該技術的推廣實施。 

路面多維高頻檢測裝備和智能養護技術及應用 同濟大學交通運輸工程學院杜豫川教授團隊研發的路面多維高頻檢測與智能養護系統，利用先進的車載分布式傳感、AI圖像識別、北斗高精度融合定位等技術，打造了一套輕量化的路表損傷自動檢測裝備。面向路內結構破壞、路域設施損壞，建立了基于多尺度探地雷達+高分辨激光雷達的多維度路面健康全息感知系統，實現了包括路面平整度、路表病害、橋頭跳車、結構損壞等參數的高頻率檢測與融合分析。該項目先后獲得中國公路學會科學技術一等獎(2017年)、上海市科技進步一等獎(2019年)、中國產學研合作創新二等獎(2019年)，并于今年參展第22屆中國國際工業博覽會，獲得大會創新引領獎（僅10項）。 設備檢測圖像 產品經國家道橋計量站等單位測試，檢測誤差小于10%，綜合病害識別率大于90%，圖像處理速率大于10張/秒，檢測效率可提高傳統手段的2至3倍，平臺實現了單日數百GB級的養護外場數據高效處理，且費用可降低50%以上，具有明顯的經濟與效率優勢。產品構建了全面的知識產權體系，具有國家授權發明專利10項、國際專利PCT5項，以及軟件著作權6項。 項目產品在上海這一超大城市形成了規模化應用，并在江蘇、浙江、河北等全國十余省市超過40000公里各等級公路上得到推廣，覆蓋了高速公路、城市干道、農村公路等多等級道路類型，同時也為港珠澳大橋、雄安新區等重大工程建設提供數據支撐，有效地推動道路設施智能養護裝備及管理系統的技術進步，取得了巨大的社會經濟效益。

同濟大學電子與信息工程學院康琦教授團隊面向復雜工業過程智能運維，深度融合物聯網、大數據、人工智能等技術，設計開發了高集成度與模塊化的邊緣計算平臺。該技術采用云-邊-端一體化的系統架構設計，結合遷移學習、演化計算等智能技術，構建了可持續學習的通用網絡進化框架，針對不同應用場景，通過模型與算法的模塊化管理與輕量化學習，可實現邊緣側模型定制與部署，全面感知系統動態，自適應環境與工況變化，實現無人值守的工業過程在線學習、智能控制與持續優化，顯著降低運行成本，提升企業經濟效益。 邊緣計算平臺架構 目前該技術已經獲得相關授權發明專利6項，面向鋼鐵冶煉、汽車制造、污水處理、軌道交通等領域，在多個省市的節能控制與運營優化相關智能化工程項目中得到了推廣應用，平均節能達30%，經濟效益明顯。基于該平臺技術對城市污水處理廠生物曝氣過程進行自適應軟測量建模與學習優化控制，實現了多目標聯合優化的在線智能監控系統，年平均節電超過27%。對大型制造企業的多車間冷源系統實現了全自動在線優化與智能控制，系統能效提升一倍，年平均節電36.9%。

成果與項目的背景及主要用途： 近二十年來,機器人技術發展非常迅速,各種用途的機器人在各個領域廣泛獲得應用。但我國在機器人的研究和應用方面與工業化國家相比還有一定的差距,因此研究和設計各種用途機器人的應用是很有現實意義的。 成果簡介：本項目涉及的智能搬運車，是一類綜合了機械制造、電子信息、計算機技術、人工智能科學等多門學科于一身的高新產品，主要用于智能車間產品物流配送。 項目優點： （1）自動化程度高； （2）充電自動化； （3）美觀，提高觀賞度，從而提高企業的形象。 （4）方便，減少占地面積；生產車間的 AGV 小車可以在各個車間穿梭往復。 高速的物料傳送功能，是搬運機器人保證自動化生產的關鍵因素之一，對提高生產效率有至關重要的作用。搬運機器人可以做到物料庫與目的地間的高速往返，各動作間緊密結合，有條不紊，特別是在連續搬運和傳送時具有良好的實時性。 成果水平：國內領先，均有多項專利技術 應用范圍：工廠、購物中心、辦公場所等服務行業。 項目成熟度：該技術目前已經產業化，天津成立公司，20 余人，目前公司訂單充足，每個月 10 臺左右訂單，現在處于融資擴大生產階段。 合作方式：面議

 智能穿戴設備近年來在國際學術界和工業界備受關注，從谷歌推出的Google Glass，三星公司推出的Gear S智能手表，到蘋果公司發布的iWatch，已經有許多產品開始進入人們的生活。這些設備智能穿戴設備目前面臨的一個瓶頸問題是缺乏可替代鍵盤和鼠標的輸入設備。目前關注度比較高的輸入方式是語音輸入、輔助觸摸屏和手勢輸入等，但是都存在很大局限。  上海交通大學信息處理與先進控制團隊針對這一問題提出了一種全新的指上文字輸入以及操作方式，開發了可以穿戴在食指上的虛擬輸入設備。該設備通過食指敲擊動作形成虛擬的操作平面，通過用戶初始化對操作平面進行分區形成“九宮十八格”，通過獨創的“九宮十八格”映射對食指敲擊動作進行解析，使得用戶僅依靠食指敲擊就可以完成中文、英文、標點和點擊等常用信息的輸入，替代計算機鍵盤和鼠標完成智能穿戴設備信息的輸入。  該輸入方式無需改變用戶的傳統操作習慣，不受空間限制，操作簡單。與傳統的語音輸入具有更高的效率以及準確度，與屏幕觸摸輸入相比可以擺脫空間的限制，與手勢輸入相比可以實現中文輸入并且效率更高。

本發明提出一種智能物流系統預測性調度優化方法及系統，具體包括：實時采集智能物流系統內設備的運行狀態數據，對運行狀態數據進行預處理，并劃分訓練集和測試集；對預處理后的運行狀態數據進行時域分析，從中提取關鍵故障特征，對設備進行健康狀態評估；建立預測性調度模型，基于得到的健康狀態評估結果進行調度策略切換，并對生產物流調度方案進行多目標優化；采用三維建模技術進行可視化管理，并結合虛擬仿真進行調度優化驗證。本發明所提出的方法，能夠有效應對動態物流環境中的設備故障等問題，優化物流調度性能，減少配送延誤，并提高物流系統的整體效率與資源利用率，實現高智能化、高效生產物流調度。