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智能供配電實驗研究共享數字云平臺（簡稱研究平臺）由供電系統智能故障模擬系統、高低壓智能供電系統、集散控制系統、云控制系統、客戶端等子系統組成。實驗者授權后，開展線上+線下供配電系統的操作實訓、系統實驗；研究者授權后開展線上“云計算、大數據處理、人工智能”在供配電系統中的應用研究，賦能供配電行業經濟數字化。 一、系統功能 研究平臺提供供電一次系統故障源，如過電流、過欠電壓、三相不平衡等故障種類。提供供電二次系統運行信息，包括微機繼電保護輸出信息和開關柜體運行信息。如電壓、電流、功率、頻率、電能、絕緣電阻、溫度、濕度等模擬量；斷路器分閘、斷路器合閘、手車工作位、手車實驗位、接地刀合位、儲能位等開關量；短路、過流、過負荷、過壓、欠壓、漏電、絕緣監視、照明、閉鎖等保護信息；開關的分閘、合閘、復歸、試驗、溫濕度等控制信息。事件和故障的數據等事件記錄信息。 研究平臺具有人機會話、數據顯示、記錄查詢、參數修改、控制操作等功能，設有就地操作、上位機操作、客戶端云操作等操作方式，提供數據庫、數據傳輸、數據處理、云組態等功能，使分布式用戶分享系統數據資源與控制資源。 二、系統特征 研究平臺集供配電系統的能量流與信息流有機融合。以實驗裝置為中心，輻射分布式、遠程眾多客戶端，共同分享實驗平臺資源。提供了一個從構思、設計、實施、驗證、評價等全方位線上+線下研究場景。服務于本科生的實踐教學，研究生、科研人員的項目研究。 （1）、平臺集成度高、安全可靠。平臺硬件裝備包括供電系統智能故障模擬裝置與智能測試裝置，智能高壓進線與出線開關柜，智能低壓進線與出線開關柜，組成一個有機體系。系統工作電壓為交流380V，高壓開關主回路為交流380V，總功率小于10KW，安全保護性高。 （2）、搭建共享智能數字研究空間。研究者在客戶端自定義供電系統一次運行工況后，獲取相應的二次信息，共同分享數據資源。基于數據挖掘、機器自學習等人工智能方法，設計軟件算法，研究供配電的運行趨勢研判、故障診斷和預測、運行預警等的控制方案，提升供配電系統自主識別能力，提升供配電系統安全和經濟運行水平。 （3）、營造分布式融合教學研究空間。在不同地域的實驗室、單位、高校，線上線下同步進行開展教學研究工作。同時，研究平臺吸納異地企業、科研院所、高校的優質硬件資源。基礎資源一邊建設、一邊分享，合作資源共建共享，跨區域融合，實現滾動式發展。 三、實驗與研究內容 1、高低壓供配電實訓操作系統。完成低壓供配電與高壓供配電等系統操作；高壓開關柜機械聯動與低壓開關柜閉鎖聯動等系統原理實訓；高壓繼電保護與低壓繼電保護等系統參數整定實訓；高壓一次系統與低壓一次系統故障模擬等實訓操作。 2、研制供電+控制設備一體化無人值守系統，遠程監控現場裝備的運行狀況、系統操作、以及運行管理。適用于油田、沙漠等野外無人值守場所，可用手機、平板電腦、電腦等終端設備遠程監控與操作。 3、研制無人值守變電站，用手機可以監視設備運行工況、操作設備運行。 4、研制分布式變電站集群化管理系統。實現社區、企業變電站分布式管理與遠程自動化監控有機融合，能夠跨區域集群化監控，完成眾多變電站的運行監控、故障預判、檢修預警、故障排查、遠程急停電、遠程送電、運行電費監管等業務。 5、研制供配電損耗分析系統。分析線路損耗、變壓器損耗，有效診斷竊電、攤派電損、電價估算等。 6、研制供配電虛擬仿真系統。研究高壓開關、變壓器、電纜運行、繼電保護、倒閘操作等虛擬仿真系統。 7、研制供用電協調控制系統。研究風光互補控制、用電協調控制系統、光伏發電+負載協調控制系統、風力發電+負載協調控制系統等協調控制系統。 8、研制設備遠程控制系統。如農業灌溉、供排水、抽油機、景觀燈等遠程控制系統。 四、適用對象 1、實驗教學：電氣工程及其自動化專業、電子信息專業、計算機專業、計算機軟件專業、測控技術與儀器專業、機械設計專業等本科專業。 2、實訓與培訓：電氣控制技術人員、供配電技術人員、供配電運行人員等。 3、軟件系統開發：自動控制系統軟件、供配電系統軟件。 4、算法驗證：自動控制系統算法，供配電調度系統、協調控制系統算法等。  

隨著集成技術和微封裝技術的發展，電子元器件和電子設備向小型化和微型化方向發展。電子設備所產生的熱量迅速積累、增加。為保證電子元器件在使用環境溫度下仍能高可靠性地正常工作。需要開發導熱絕緣高分子復合材料替代傳統高分子材料，作為熱界面和封裝材料，迅速將發熱元件熱量傳遞給散熱設備，保障電子設備正常運行。高分子材料本身的熱傳導系數比較小，所以填充型高分子復合材料導熱性能主要依賴于填充物的導熱系數、填充物在基體中的分布以及與基體的相互作用。填料用量較小時，填料雖均勻分散于樹脂中，但彼此間未能形成相互接觸和相互作用，導熱性提高不大；填料用量提高到某一臨界值時，填料間形成接觸和相互作用，體系內形成了類似網狀或鏈狀結構形態，即形成導熱網鏈。當導熱網鏈的取向與熱流方向一致時，材料導熱性能提高很快；體系中在熱流方向上未形成導熱網鏈時，會造成熱流方向上熱阻很大。項目采用導熱填料添加的同時，以耐高溫的硅橡膠或者氟橡膠為基體，硅橡膠是由環狀有機硅氧烷開環聚合或以不同硅氧烷進行共聚而制得的彈性共聚物。在有機硅產品的結構中既含有“有機基團”，又含有“無機結構”，這種特殊的組成和分子結構使它集有機物的特性與無機物的功能于一身。硅橡膠有耐熱，耐寒，有很寬溫度使用范圍，高電絕緣性，良好耐候性，耐臭氧性，并且無味無毒等性能。其最顯著的特點是其優異的耐熱性，可在?O0℃左右的溫度下長期使用，因此被廣泛用作高溫場合的彈性材料。具有耐高溫性的硅橡膠在印刷業、電子、電器、汽車、航空航天等工業部門和高新技術領域的應用是其它材料所不能替代的。

在工業生產過程中，物位一直是一個非常重要的控制參數。物位檢測的準確性直接影響到產品質量的可靠性。就目前的物位檢測儀表而言，其技術已經相對比較成熟，使用的類別也呈現出多樣化，如浮球式、壓力式、電容式等物位儀表，在早期的工業生產現場經常被用于檢測料位和液位。由于超聲波測量可以實現非接觸式的測量，不會被測量介質的特性而影響測量結果，因此多用于復雜危險的測量環境。而與其他非接觸式儀表如雷達物位計等相比，具有安裝方便、易維護、成本低的優點。其強大的穿透力既不會損壞其他設備，也不會對人們日常工作有影響，是非接觸測量中較為理想的測量方式。 超聲波物位計的工作原理是由發射頭發出超聲波脈沖遇到被測介質表面被反射回來，部分反射回波被同一發射頭接收，轉換成電信號。超聲波脈沖以聲波速度傳播，從發射到接收到超聲波脈沖所需時間間隔與發射頭到被測介質表面的距離成正比。 本項目基于以上研究背景，力求在結構簡單、節約功耗的前提下，設計功能完善，能實現具有高精度的，并且高穩定性的超聲波物位計。本項目基于超聲波的基本理論，從硬件上、軟件上進行研究和設計，對超聲波物位測量系統進行了理論研究和實現，最終完成產品設計。 具體要求歸納如下： (1)在成本上滿足低成本，增強產品的性價比，提高市場競爭力，能有效地在工業工廠中進行推廣。 (2)在功耗上需要滿足低功耗，滿足節能減排的可持續發展戰略方針，同時也可以減少在儀表的安裝過程中的步驟并節省安裝費用。 (3)在量程上需要滿足大量程和可變量程，大量程可以實現產品應用的有效性，可變量程可以分級提高測量精度，實現產品的應用性和適應性。    (4)在功能上實現LCD實時顯示與HART通信遠程參數修改。

（1）南方山區特殊土公路路基處治關鍵技術：用于處治南方山區公路建設中遇到的典型特殊土類（軟土、巖溶、紅砂巖等），確保工程安全的前提下產生了較大的社會經濟效益，獲國家科技進步二等獎；（2）高速公路軟土路基處理技術：提出了雙向增強復合地基這一新型地基處理方法，對其處治技術、加固機理、試驗研究及計算理論等進行了深入研究，成功應用于湖南省臨長高速公路沿線軟基處治；（3）高速公路巖溶與采空區路、橋基礎設計施工與質量控制方法：提出了經濟可行的巖溶區路橋基礎處治技術，并成功應用于湖南省潭邵高速公路沿線的巖溶處治；（4）高速公路紅砂巖路堤修筑技術：成功解決了紅砂巖路基填筑機理及施工工藝問題，在湘耒高速等高速公路實現了紅砂巖路用，節省工程投資4.7億元，該工程獲評“國家環境保護百佳工程”；（5）高填石路堤施工與質量控制技術，應用于廣西寨任高速建設，獲廣西優質工程獎。

研究領域 以企業的生產需要為出發點，以研發新產品、新設備、新工藝為目標，進行光機電一體化成套設備及新技術的研究與開發，解決企業發展過程中的瓶頸問題。圍繞創新制造工藝、機電控制及自動化，開展綠色化、系統化智能機電一體化技術及其在生產過程中的應用研究。主要研究方向有：（1）綠色新能源生產技術及設備（2）特種加工機械（3）新型包裝機械（4）根據企業實際需求定制光機電一體化成套設備（生產線）的研發。科研成果及簡介 所承擔主要項目： 鋅空燃料電池極片干嵌法成形過程控制的理論與技術(國家自然基金) ·高速水墨柔性印刷模切機CL1224 （國家科技部） ·機械軟起動控制系統的開發（天津市教委） ·柔性傳動行星輪差速機構的研究 （河北省教育廳） ·機械液壓自動控制軟啟動系統（石家莊科技局） ·自動分頁裝訂機的開發研究（河北省教委） 橫向課題： 紙管機開發（天津巨業衣架制造有限公司） 盤料螺紋鋼滾絲機（天津市天鵬建筑器材有限公司） 五金平臺自動機械手的研制（慶輝五金制品有限公司） 乒乓膠皮海綿上料系統的研發（天津七二九體育器材開發有限公司） 電池極片卷繞設備（海裕百特鋰能設備有限公司） 鋰電池極片軋制卷繞線 ； 流延膜擠壓收卷裝置及控制系統的合作研發； 瓦棱機生產線控制系統的研制； KSQ-500電池極片卷繞設備開發 木工挖船機（威盧克斯有限公司） WS-260衛生巾生產線獲獎與專利一種布料機                  發明專利           專利號：200910068754.x一種雙向水泥土攪拌樁機      發明專利           專利號：200910069172.3一種雙向水泥土攪拌樁機      發明專利           專利號：200910069171.9一種雙向水泥土攪拌樁鉆桿    發明專利           專利號：200910069170.4一種收獲機                  發明專利           專利號：200910069269.4可轉讓項目 可承擔（合作開發）科研項目與技術合作光機電一體化成套設備（生產線）的研發

拓撲量子物相在過去十年里已發展成為凝聚態物理及超冷原子量子模擬的主流研究方向。 相關研究大大加深了對量子物質的基本理解。依據拓撲物態的存在是否依賴于系統的對稱 特性，可將拓撲相分類成內秉拓撲物態和對稱保護拓撲物相。前者不依賴于對稱保護，而 后者需有對稱保護才可穩定存在。其中，在一維量子系統中，已有理論表明拓撲相的存在 總是需要相關對稱性的保護。對于自由費米子體系，基于熟知的 Artland-Zirnbauer 十重分 類的拓撲理論告訴我們，得到一維拓撲物相需要有類似于粒子-空穴對稱的對稱保護。在 合作小組完成的該篇文章中，他們發現一種新的并非由傳統熟知的粒子-空穴或子晶格對 稱保護的一維拓撲物相。該拓撲態被證明由一種隱藏的滑移鏡像對稱和非局域手征對稱保 護。這超出傳統的基于 Artland-Zirnbauer 十重類的拓撲分類理論的范疇。另外，這項工作 部分基于劉雄軍等人較早期基于拉曼光晶格體系提出的 AIII 類拓撲物態（2013 年 PRL 工 作）。進一步，基于所實現的拓撲體系，他們理論預測、且實驗觀測到與量子體系拓撲特 征相關的兩類基本量子動力學行為。這對研究拓撲體系的非平庸量子動力學帶來啟發。

通過使用鉛的條狀非公度相作為鉛膜和硅襯底的界面，用超高真空分子束外延技術成功制備出一種宏觀面積的、塞曼保護的新型二維超導體。系統的低溫強磁場實驗表明，該體系的超導電性可存在于超過40特斯拉的平行強磁場中，這一數值遠超過體系的泡利極限，是塞曼保護超導電性的直接證據。第一性原理計算結果也表明，條狀非公度相中特殊的晶格畸變會延伸至鉛膜中，從而在該體系中引入很強的塞曼自旋軌道耦合。同時，新的微觀理論也給出了強雜質情形下各種自旋軌道耦合及散射效應對二維超導臨界場的影響并定量地解釋了塞曼保護超導電性的物理機制。該工作表明，可以通過界面工程在中心反演對稱性保護的二維超導中引入面內中心反演對稱性破缺，也即在二維晶體超導體系中人工引入塞曼保護的超導電性機制。這一結果預示出人們有望在二維超導體系中，通過界面調制發現新的非常規超導特性。這種宏觀尺度強自旋軌道耦合下的二維超導，也為拓撲超導的探索提供了新的平臺，并為未來無耗散或低耗散量子器件的設計與集成奠定了基礎。圖 (a) 脈沖強磁場實驗表明6個原子層厚鉛膜的超導電性在高達40 T的水平強場下仍不被破壞。(b) 臨界場隨溫度的關系與理論高度重合，有力地證明了超薄鉛膜中的塞曼自旋軌道耦合保護的超導電性。 (c) 對外延生長于條狀非公度相（SIC）界面上的超薄鉛膜進行磁阻測量的示意圖。

北京大學物理學院肖云峰教授與龔旗煌院士領導的研究團隊在微腔非線性光學研究取得重要進展：首次實現有機分子修飾的二氧化硅光學微腔的高效三次諧波產生，比此前報道的二氧化硅微腔轉換效率提高了四個量級，接近晶體微環腔三次諧波的最高轉換效率。成果被《物理評論快報》以封面及編輯推薦形式亮點報道：Phys. Rev. Lett. 123, 173902 (2019)。論文題為“Microcavity Nonlinear Optics with an Organically Functionalized Surface” (https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.123.173902)。左圖：二氧化硅微腔表面修飾有機共軛分子；右圖：實驗測得的激發光和三次諧波光譜圖 三階非線性光學效應是現代光學研究和應用中最重要的非線性光學過程之一，被廣泛應用于實現光頻梳、全光開關和量子光源等。二氧化硅回音壁微腔由于具有超高的品質因子和成熟的制備工藝，已經成為是現代光子學研究的重要器件。然而，由于材料的限制，二氧化硅三階光學非線性響應較弱于多數晶體材料，這嚴重地制約了二氧化硅微腔器件的性能。另一方面，有機共軛小分子具有離域的?電子系統，在光場激發下，離域電子表現出很強的非諧振動，從而具有很高的非線性響應系數。同時，回音壁微腔的表面倏逝場為微腔與外界物質相互作用提供天然的通道。因此，采用表面修飾技術，光學微腔和高非線性響應的有機分子形成連結；有機分子通過表面倏逝場作用，有效地調控微腔系統的非線性效應，從而提高微腔器件的性能甚至可能突破微腔材料的限制。 在該項工作中，研究團隊通過采用兩步反應法，實現了二氧化硅微腔表面均勻地修飾有機分子層，既有效增強了微腔表面三階非線性系數，同時保持了腔的高品質因子特性。實驗中，研究者采用最近發展的動態相位匹配技術，即基于腔克爾效應和熱效應補償非線性頻率轉換過程中本征的相位失配，實現泵浦光和諧波頻率與熱腔模頻率的共振匹配，最終實驗上觀測到三次諧波轉換效率達到1680%/W2，比之前報道的二氧化硅微腔的最高轉換效率提高了四個量級，接近目前晶體微環腔轉換效率的最高值。研究者進一步地在實驗上揭示了三次諧波的增強來自表面修飾的有機分子：微腔三次諧波/合頻轉換效率顯著依賴于泵浦光偏振，平均輸出功率對比度達到50倍，這是由于有機分子偶極取向導致的偏振依賴響應。該工作采用的表面修飾技術和動態相位匹配方法可以普適地推廣到其它微腔和光波導等體系中，在寬帶可調諧非線頻率轉換和表面科學研究中發揮重要作用。

生成模型的研究重點是如何從給定的數據集合中學習到數據的聯合概率分布，以及從學習到的概率分布中高效地生成新的樣本。研究團隊提出將數據的聯合分布概率編碼成量子多體態的概率幅的模平方。進一步地，他們提出在經典計算機上使用矩陣乘積態(Matrix Product States)來模擬學習的過程。矩陣乘積態的參數，即張量網絡的張量元，可以通過類似密度矩陣重整化群(Density Matrix Renormalization Group)的算法進行學習，最終形成一個具有泛化能力的生成模型。這個學習算法結合了量子物理與機器學習各自的優點：它不僅可以利用GPU高效地學習到模型參數，還可以利用張量網絡的靈活性動態地調節模型表達能力。此外，與傳統的基于統計物理的生成模型（例如玻爾茲曼機）相比，玻恩學習機還具備直接生成無關聯樣本的強大能力，從而可以高效地生成新的數據。 基于量子態的概率生成模型融合了量子物理與機器學習的思想，是一個嶄新的研究領域。玻恩學習機借助量子態內稟的概率解釋及其強大的表達能力，意在為機器學習和人工智能提供更為先進的生成模型和學習算法。此外，這類模型在量子信息處理，量子計算以及多體物理中具有應用潛力。展望將來，最令人興奮的前景應該會是在一臺量子計算機上實現玻恩學習機，從而以全新的方法進行概率型的學習和建模。這項工作用使用張量網絡模擬量子計算機的運行，向無監督量子機器學習邁近了一步。作用在一幅MNIST圖片上的矩陣乘積態以及它的糾纏譜

隨著恒星輻射增強，這類冰行星或衛星將直接進入極 端炎熱的溫室逃逸狀態，也就是說，它們的表面溫度將升高到 100 °C 以上，液態 水因而無法存在，生命也將無法存在。 隨著恒星輻射增強，冰行星或衛星的氣候狀態之所以發生突變，而不是平緩過 渡到溫和的宜居狀態，是因為其表面反射恒星輻射能力的急劇降低和大氣溫室效應 的急劇增強造成的。冰雪能夠把 60%以上的恒星輻射反射回太空，而液態水僅反 射不足 10%的恒星輻射。一旦冰雪融化，行星地表反射能力的突然降低使得其吸 收恒星輻射的能力大大增強，從而導致地表溫度急劇升高。除此之外，冰雪融化 后，大量的水汽進入大氣，水汽的強溫室效應也將使地表溫度進一步升高。在水汽 正反饋效應的作用下，液態水將完全蒸發進入大氣并被光解、最終逃逸到太空。