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本項(xiàng)目以污水處理廠存在能源消耗高，二次污染等問題，針對(duì)污水體量龐大，復(fù)雜多變量，多相體系的數(shù)據(jù)信息滯后，強(qiáng)耦合，非線性等問題，采取學(xué)科交叉方式與物理學(xué)院、智能學(xué)院合作開發(fā)新型水質(zhì)傳感器，開發(fā)信息處理系統(tǒng)，多變量耦合神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，深度學(xué)習(xí)和算法，構(gòu)建污水處理智能控制關(guān)鍵技術(shù)，儀器和設(shè)備。為污水廠的智能節(jié)能減排創(chuàng)造提供技術(shù)支持。

項(xiàng)目成果/簡(jiǎn)介:本項(xiàng)目以污水處理廠存在能源消耗高，二次污染等問題，針對(duì)污水體量龐大，復(fù)雜多變量，多相體系的數(shù)據(jù)信息滯后，強(qiáng)耦合，非線性等問題，采取學(xué)科交叉方式與物理學(xué)院、智能學(xué)院合作開發(fā)新型水質(zhì)傳感器，開發(fā)信息處理系統(tǒng)，多變量耦合神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，深度學(xué)習(xí)和算法，構(gòu)建污水處理智能控制關(guān)鍵技術(shù)，儀器和設(shè)備。為污水廠的智能節(jié)能減排創(chuàng)造提供技術(shù)支持。應(yīng)用范圍:該技術(shù)主要應(yīng)用于給水處理系統(tǒng)和污水處理系統(tǒng)的智能控制。效益分析:項(xiàng)目的研究已經(jīng)進(jìn)行了多年， 2017 年投資 1500 萬元在南開大學(xué)津南校區(qū)建立了 1000 噸/日污水處理廠， 為傳感器的應(yīng)用和示范創(chuàng)造十分有利的條件。

本發(fā)明涉及一種基于免疫遺傳算法的模塊化多電平變換器的調(diào)制方法，對(duì)模塊化多電平變換器的優(yōu)化控 制方面的問題進(jìn)行研究，優(yōu)化目標(biāo)為模塊化多電平變換器的輸出電流波形最優(yōu)，本發(fā)明結(jié)合模塊化多電平變 換器的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和輸出特性，采用各相上橋臂投入子模塊的數(shù)目表示工作狀態(tài)，對(duì)模塊化多電平的工作狀態(tài) 進(jìn)行優(yōu)化，通過編碼操作，注入疫苗，親和度計(jì)算，濃度計(jì)算，免疫選擇，交叉操作，變異操作，倒位操作， 經(jīng)過多次迭代收斂后得到優(yōu)化后的模塊化多電平變換器的輸出電壓階梯波。

大氣污染的日益嚴(yán)重，霧霾天氣逐漸增多，對(duì)傳感器的性能提出了更高的要求，然而對(duì)于氣體傳感器的研究卻缺乏大型的、一體化、同時(shí)實(shí)現(xiàn)多種氣體在線檢測(cè)的設(shè)備作為支撐。本課題組經(jīng)過多年探索，自主研發(fā)了具有領(lǐng)先水平的一體化混合配氣和氣體傳感器在線檢測(cè)系統(tǒng)SJTUGDS-919。該套設(shè)備硬件經(jīng)精心設(shè)計(jì)和嚴(yán)格驗(yàn)證，具備氣體傳感研究過程中常用到的所有功能，且所有控制都能在上位機(jī)軟件上完成，實(shí)現(xiàn)了完全的自動(dòng)化。 本套設(shè)備可以實(shí)現(xiàn)對(duì)氣體傳感器的快速在線檢測(cè),支持自動(dòng)采集、自動(dòng)計(jì)算、自動(dòng)標(biāo)定。該系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)多組分復(fù)雜氣體的精確稀釋和配比，為傳感器的多組分定性、定量識(shí)別和測(cè)量提供保障，并且集動(dòng)態(tài)檢測(cè)、靜態(tài)檢測(cè)、探針檢測(cè)于一體。同時(shí)，該套設(shè)備還可以調(diào)節(jié)氣氛的壓力和濕度，并首次實(shí)現(xiàn)氣體溫度和傳感器溫度的協(xié)同調(diào)控，精準(zhǔn)模擬了真實(shí)大氣環(huán)境。應(yīng)用此套設(shè)備，可大幅度縮短研發(fā)時(shí)間，降低實(shí)驗(yàn)成本，極大的提高工作效率，保證氣體傳感器研發(fā)工作的順利推進(jìn)。 本項(xiàng)目研發(fā)依托于“微米/納米加工技術(shù)”國(guó)家級(jí)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室和“薄膜與微細(xì)技術(shù)”教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室等先進(jìn)平臺(tái)，本套系統(tǒng)現(xiàn)已申請(qǐng)八項(xiàng)發(fā)明專利，兩項(xiàng)軟件著作權(quán)。應(yīng)用此套系統(tǒng)已開展科研項(xiàng)目十余項(xiàng)，發(fā)表高水平論文50余篇。SJTUGDS-919是首創(chuàng)的高度集成化的國(guó)內(nèi)一流的氣體傳感器檢測(cè)系統(tǒng)，是氣敏研究和傳感器器件研發(fā)的必備利器，是治理大氣污染的開山斧！目前正在尋求將此系統(tǒng)設(shè)備產(chǎn)業(yè)化，推向市場(chǎng)。

 采用直流技術(shù)對(duì)海上風(fēng)能進(jìn)行匯聚和傳輸可以同時(shí)提高系統(tǒng)可靠性和靈活性，DC/DC變換器用于匹配不同電壓等級(jí)以及接入直流發(fā)電和儲(chǔ)能設(shè)備，為實(shí)現(xiàn)中高壓直流電網(wǎng)中高效可靠的直流-直流變換，本項(xiàng)目首先研究中高壓模塊化多電平DC/DC變換器的可行電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，研究模塊化多電平DC/DC變換器的運(yùn)行和控制機(jī)制，解決均壓控制問題，實(shí)現(xiàn)其電壓和功率控制功能。依據(jù)理論研究成果，本研究組開發(fā)了60kW模塊化多電平DC/DC變換器樣機(jī)，對(duì)樣機(jī)的測(cè)試結(jié)果驗(yàn)證理論分析以及所提出控制算法的有效性。 通過本項(xiàng)目的實(shí)施，解決了模塊化多電平DC/DC變換器的調(diào)制、均壓、控制等關(guān)鍵問題，驗(yàn)證其應(yīng)用于直流電網(wǎng)的可行性。為未來直流電網(wǎng)的建設(shè)提供率了重要的理論參考和工程借鑒依據(jù)。 在本項(xiàng)目實(shí)施過程中，以國(guó)家千人計(jì)劃，項(xiàng)目和中英自然科學(xué)基金項(xiàng)目為依托，本研究組與國(guó)家電網(wǎng)電力科學(xué)研究院、英國(guó)Strathclyde大學(xué)、英國(guó)Aberdeen大學(xué)合作開發(fā)了“帶有DC/DC直流電壓變換的大型新能源多端直流接入系統(tǒng)”的實(shí)證平臺(tái)，研究和驗(yàn)證了直流電網(wǎng)的運(yùn)行機(jī)制。針對(duì)模塊化多電平DC/DC變換器，本研究組已申請(qǐng)專利一篇，發(fā)表多篇論文。

 大氣污染的日益嚴(yán)重，霧霾天氣逐漸增多，對(duì)傳感器的性能提出了更高的要求，然而對(duì)于氣體傳感器的研究卻缺乏大型的、一體化、同時(shí)實(shí)現(xiàn)多種氣體在線檢測(cè)的設(shè)備作為支撐。本課題組經(jīng)過多年探索，自主研發(fā)了具有領(lǐng)先水平的一體化混合配氣和氣體傳感器在線檢測(cè)系統(tǒng)SJTUGDS-919。該套設(shè)備硬件經(jīng)精心設(shè)計(jì)和嚴(yán)格驗(yàn)證，具備氣體傳感研究過程中常用到的所有功能，且所有控制都能在上位機(jī)軟件上完成，實(shí)現(xiàn)了完全的自動(dòng)化。  本套設(shè)備可以實(shí)現(xiàn)對(duì)氣體傳感器的快速在線檢測(cè),支持自動(dòng)采集、自動(dòng)計(jì)算、自動(dòng)標(biāo)定。該系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)多組分復(fù)雜氣體的精確稀釋和配比，為傳感器的多組分定性、定量識(shí)別和測(cè)量提供保障，并且集動(dòng)態(tài)檢測(cè)、靜態(tài)檢測(cè)、探針檢測(cè)于一體。同時(shí)，該套設(shè)備還可以調(diào)節(jié)氣氛的壓力和濕度，并首次實(shí)現(xiàn)氣體溫度和傳感器溫度的協(xié)同調(diào)控，精準(zhǔn)模擬了真實(shí)大氣環(huán)境。應(yīng)用此套設(shè)備，可大幅度縮短研發(fā)時(shí)間，降低實(shí)驗(yàn)成本，極大的提高工作效率，保證氣體傳感器研發(fā)工作的順利推進(jìn)。  本項(xiàng)目研發(fā)依托于“微米/納米加工技術(shù)”國(guó)家級(jí)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室和“薄膜與微細(xì)技術(shù)”教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室等先進(jìn)平臺(tái)，本套系統(tǒng)現(xiàn)已申請(qǐng)八項(xiàng)發(fā)明專利，兩項(xiàng)軟件著作權(quán)。應(yīng)用此套系統(tǒng)已開展科研項(xiàng)目十余項(xiàng)，發(fā)表高水平論文50余篇。SJTUGDS-919是首創(chuàng)的高度集成化的國(guó)內(nèi)一流的氣體傳感器檢測(cè)系統(tǒng)，是氣敏研究和傳感器器件研發(fā)的必備利器，是治理大氣污染的開山斧！目前正在尋求將此系統(tǒng)設(shè)備產(chǎn)業(yè)化，推向市場(chǎng)。

隨著返京高峰的到來，計(jì)算機(jī)學(xué)院軟件開發(fā)環(huán)境國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室童詠昕教授團(tuán)隊(duì)與滴滴出行公司開展合作研究，全力攻關(guān)首都返程客流溯源監(jiān)測(cè)與疫情相關(guān)分析，完成如下三方面內(nèi)容：（1）協(xié)助北京市有關(guān)部門追溯確診或疑似病例，并預(yù)警具有疫情接觸風(fēng)險(xiǎn)的相關(guān)人員；（2）溯源外埠返京客流到北京各城區(qū)的人群流動(dòng)模式，監(jiān)測(cè)分析北京市各居民小區(qū)中外埠經(jīng)歷人群的動(dòng)態(tài)移動(dòng)模式；（3）分析外埠返京客流來源與首都各居民小區(qū)疫情變化的相關(guān)性。為服務(wù)社會(huì)大眾了解疫情走勢(shì)，并為相關(guān)部門提供決策支持，北航大數(shù)據(jù)與腦機(jī)智能高精尖創(chuàng)新中心劉旭東教授、胡春明教授、李建欣教授等組織師生，與復(fù)雜系統(tǒng)可靠性實(shí)驗(yàn)室李大慶研究員聯(lián)合組成團(tuán)隊(duì)，全力投入建模和系統(tǒng)研發(fā)，已向決策部門提供疫情數(shù)據(jù)評(píng)估與預(yù)警報(bào)告、區(qū)域物資保障評(píng)估專項(xiàng)報(bào)告等，并迅速開發(fā)“新冠肺炎疫情數(shù)據(jù)導(dǎo)航服務(wù)”平臺(tái)，數(shù)據(jù)單日訪問量近 5 萬次。此外，中心還進(jìn)行新型冠狀病毒的疫情評(píng)估與預(yù)測(cè)報(bào)告并開發(fā)疫情實(shí)時(shí)更新系統(tǒng)。中心對(duì)疫情現(xiàn)狀進(jìn)行分析和預(yù)測(cè)，為公眾提供及時(shí)、準(zhǔn)確的疫情態(tài)勢(shì)分析、走勢(shì)預(yù)測(cè)、輿情動(dòng)態(tài)和政策措施等智能數(shù)據(jù)服務(wù)，實(shí)現(xiàn)全國(guó)及重點(diǎn)城市日度傳播系數(shù)計(jì)算、短期確診人數(shù)預(yù)測(cè)和長(zhǎng)期疫情拐點(diǎn)。

不平衡是旋轉(zhuǎn)機(jī)械最常見振動(dòng)故障。動(dòng)平衡儀用于測(cè)試各類旋轉(zhuǎn)機(jī)械啟停和正常運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)振動(dòng)數(shù)據(jù)，提供頻譜圖、波形圖等各類分析圖表。動(dòng)平衡分析軟件融入了火電機(jī)組振動(dòng)國(guó)家工程研究中心20多年來從事動(dòng)平衡工作的理論和經(jīng)驗(yàn)，功能全面，已被成功應(yīng)用于300多臺(tái)機(jī)組動(dòng)平衡工作，并被30多家電廠、電力試驗(yàn)研究所和制造廠選用。

虛擬牙齒矯正系統(tǒng)是為隱形牙套制造系統(tǒng)輸出模擬矯正數(shù)據(jù)的軟件。通過對(duì)患者牙齒的 CT、MRI 等圖像進(jìn)行三維重構(gòu)，患者只需按牙科醫(yī)生指示，不同時(shí)期佩戴不同的牙套就可以達(dá)到預(yù)期矯正效果。 隱形牙齒矯正具有美觀、易摘取、無刺激、易控制、可以預(yù)先看到虛擬的治療過程等優(yōu)點(diǎn)，虛擬牙齒矯正系統(tǒng)的開發(fā)具有很高的商業(yè)價(jià)值和應(yīng)用前景。 計(jì)算機(jī)輔助牙齒矯正分析軟件系統(tǒng)項(xiàng)目獲得陜西省自然科學(xué)基金資助，已獲發(fā)明專利1項(xiàng)，發(fā)表高水平學(xué)術(shù)論文20余篇。

研制背景：企業(yè)數(shù)據(jù)處理與數(shù)據(jù)分析需求在擴(kuò)大，數(shù)據(jù)投入在持續(xù)增加；數(shù)據(jù)種類多，數(shù)據(jù)量大，潛在價(jià)值高；使用者難以有效地操作使用；業(yè)務(wù)復(fù)雜，調(diào)參靜態(tài)組合參數(shù)過程繁瑣； 平臺(tái)技術(shù)： 微服務(wù)的構(gòu)建方式，微服務(wù)、前后端完全分離。 分布式開發(fā)框架——SpringCloud Web開發(fā)框架——SpringBoot 、VUE（ELE） 機(jī)器學(xué)習(xí)算法框架——R、Spark集群計(jì)算 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)工具——Mysql、JPA、Hadoop（集群） 中間件: RabbitMQ