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随着现代科技的迅速发展，特别是在电子信息、航空航天等领域，对材料科学的需求愈加严苛。电磁复合材料因其独特的电磁性能在这些领域中扮演着核心角色。传统的电磁吸波材料虽然能够满足基本的吸波需求，但面临吸波效率低、频带窄、重量大和环境适应性差等多方面限制，难以适应复杂且多变的现代应用场景。为了突破这些技术瓶颈，陕西科技大学牵头，联合天津大学、南京理工大学、西安石油大学、上海市计量测试技术研究院、江西悦安新材料股份有限公司、西安英利科电气科技有限公司，共同开展了电磁复合材料的控形控性技术研发。这一跨学科、跨领域的合作旨在开发出一种新型的高效能电磁复合材料，以满足未来科技发展的高标准需求，对未来推动中国电磁波吸收材料的发展，保障中国安全具有重要的应用价值和战略价值。 (一)技术内容： 该项目围绕电磁波吸收材料的形状可控和性能自主调节两方面，聚焦于纳米吸波材料制备的核心工艺和组装技术，通过坚持不懈的研发和性能迭代优选，形成了吸波材料控形控性技术标准和产业规范。 以引领者的角色推动多功能性吸波材料的技术自主可控和大规模应用，实现中国吸波技术领域达到国际领先水平。该项目的主要技术内容包括：1)开发了一种基于纳米技术的电磁复合材料制备方法，利用纳米尺度的精确控制，实现了复合材料内部结构的优化配置，在微观层面改善材料的电磁性能；2)研发了一种新型的宽频带吸波材料，采用多层结构，每层具有不同的介电特性，能够在一个更宽的频率范围内有效吸收电磁波；3)提出电磁伪装吸波材料“限域耦合”设计思想，发展软磁/介电界面增强策略，阐明其耗散机制，构建多元协同调控法，创制三明治、中空、核壳等纳米复合吸波材料；4)提出磁场诱导可控制备普适法，发明永磁装置生长低维磁性吸波材料，揭示网络桥接耗散机制，突破精准制备难题，创制超薄轻质宽频强吸收系列材料。 (二)技术价值与贡献： 1.首创纳米技术控制电磁材料复合方法。 项目团队通过“电弧熔炼-速凝甩带-机械球磨”关键技术，分别制备了Nd、La掺杂FeCo合金(Nd/La)x(Co0.72Fe0.28)1-x(x=0.025，0.075，0.1)高性能吸波剂粉体材料。对于Nd掺杂样品，随着掺杂量的提高，Ku波段的吸收性能明显增强，有效吸收带宽从2.11GHz拓宽至5.19GHz。对于La掺杂的样品，各掺杂量下的钴铁合金均在2-18GHz都呈现强电磁波吸收，在较低掺杂量下，样品可在S波段获得-76dB的强吸收，并且在X波段附近获得了5.99GHz的有效吸收带宽。通过提升La掺杂量，有效吸收带宽扩充至7.34GHz，在保持了中低频强吸收能力的同时，有效吸收频带也逐渐向高频移动，达到了国际同行先进水平。 2.首创多层阻抗渐变宽频吸波复合材料的电磁散射模型。 项目团队提出了一种用于多层阻抗渐变吸波稀土材料设计的改进分布式估计算法，具有平衡局部和全局搜索能力，有效减少仿真次数，具有效率高、鲁棒性强的特点，并具体探究了多种纳米材料的吸波性能与厚度的关系。基于此算法，对纳米基多层阻抗渐变薄复合材料的有效吸波带宽和厚度进行了优化，在初始种群中最优的个体的吸波频带为10.2-12.8GHz的条件下，经算法IEDA优化后吸波频带可达到7.5-16.9GHz，覆盖X波段，并部分覆盖C、Ku波段，相对带宽达到77.1%，表明优化后的多层阻抗渐变吸波复合材料的等效阻抗与自由空间达到了良好的匹配效果，达到了国际同行先进水平。 3.首创软磁/介电异质界面限域电磁耦合增强新策略。发明了一种多元、多尺度、多界面电磁耦合的性能调控方法。这种方法综合考虑了材料的组成、结构和界面特性，实现了电磁波吸收性能的多效协同优化。在实际材料开发上，研制了包括三明治结构、中空结构、核壳结构在内的多种异质吸波纳米复合材料。这些结构的设计使得材料在超宽频范围内展现出优异的吸波性能。相较于现役材料，这些新型复合材料的密度降低了50-70%，有效吸波频宽扩展到了现役的3倍以上，反射损耗在多个频段内能够达到-40dB以上，大幅提高了材料的实用性和效率。该项目的研究成果为提升中国电子设备在宽频电磁侦查下的生存与突防能力提供了新的材料与技术支撑，应用前景广阔、经济效益显著。 4.研发出低维磁性吸波材料的永磁体磁场诱导生长新装置。创新性地开发了永磁体磁场诱导生长装置。永磁体磁场诱导生长装置可在预设磁场中定向控速生长，精准定制微观结构，同步提升吸波性能。揭示低维磁性材料的网络桥接耗散机制，据此突破功能基元精准制备瓶颈，创制系列新型吸波材料。所得材料涂层厚仅1mm、密度0.7kg/m³、树脂填充率低至2wt%，兼具宽频强吸收与大幅减重优势，应用前景广阔。 (三)应用推广及效益情况： 企业应用：该技术在江西悦安新材料股份有限公司、西安英利科电气科技有限公司等合作企业中的应用已经开始产生明显效益，以江西悦安新材料股份有限公司为例，从2020年引入纳米技术控制电磁材料复合方法和永磁体磁场诱导生长新装置后，仅2023年新增销售额达1754.84万元，新增利润达1044.2万元。这些企业利用新开发的电磁复合材料，不仅改善了产品性能，还扩展了产品的市场应用范围。 社会效益：该技术的实施和推广对环境保护和资源节约产生了积极影响。高效的材料利用和环保的生产过程减少了对环境的负担，符合国家对可持续发展的战略目标。此外，通过提供高性能材料，该技术还促进了国家在全球科技竞争中的地位提升，加强了国家的科技安全和经济独立性。

该项目针对高光谱遥感数据获取成本高、应用转化链条长等行业问题，开展了宽谱宽幅高光谱成像卫星系统关键技术与产业化应用，突破性的实现宽谱宽幅高光谱成像卫星系统。项目已成功发射并交付在轨运行的“厦门科技壹号”(XG003)、“西光壹号”系列卫星为成果载体，实现了从关键技术、核心载荷、一体化卫星平台到数据处理及商业化应用的全链条技术闭环。 项目的主要技术内容包括： 低成本轻小型宽谱宽幅高光谱相机成像技术：针对传统高光谱成像仪在体积、重量、成本与性能指标之间相互制约的瓶颈问题，提出了基于补偿式平面衍射光栅光路复用技术、光学元件增减材一体化精密制造技术以及轻小型摆镜侧摆扩展幅宽等多项关键技术。通过优化补偿透镜组设计，有效校正了平面光栅引起的光谱弯曲和光谱畸变，推动了具备高信噪比和高光谱准确度的平面光栅光路复用技术的工程应用，使其体积大幅缩减至传统凹面色散型光谱仪的五分之一。突破了增材制造反射镜镜坯及镜面稳定性关键技术，实现了反射镜与支撑结构的一体化增减材制造，在显著提高轻量化水平的同时，缩短了研制周期，降低了成本。此外，引入“V”型双通道轻小型摆镜系统，通过运动机构驱动摆镜沿幅宽方向进行摆扫，在体积与重量约束基本不变的条件下，将幅宽由96公里提升至近700公里，增幅达6倍以上。 高光谱卫星星载一体化技术：该项目改变了传统“平台-载荷”分离的研制模式，通过结构、热控、电子学等一体化设计，将整星重量锐减约50%，尺寸缩小约33%，有效载荷比由传统卫星的不足30%提升至50%以上。其中，高度集成的综合电子学单元使功能模块数量减少近50%，研制周期缩短50%以上。基于该技术，“厦门科技壹号(XG003)”以55公斤重量实现了与现有国内外高光谱卫星相当的性能指标，而成本降至其十分之一，验证了商业遥感卫星低成本、高性能、快速研制的技术路径。 高光谱数据定量化处理与应用技术：传统物理机理的定量反演技术存在低维“物理模型”无法刻画高维“复杂真实模型”的矛盾，该项目提出物理机理与深度学习融合的定量反演技术。该技术首先利用自有的上万景“西光卫星”系列高光谱数据作为数据样本，针对高光谱卫星数据通道高维、数据量大、影像幅面宽等特点，提出了顾及物理机理特性的卫星高光谱专用深度学习技术。该技术通过构建的30GB级模型参数精细的刻画了高维“复杂真实模型”，使得传统高光谱数据定量化处理技术得到跃升，已成功应用于农、林、矿、水、双碳五大场景。 该项目成果已在资源调查、环境监测、精准农业等领域得到实际应用。以“厦门科技壹号”为代表的卫星已稳定在轨运行，持续提供高质量遥感数据，并已签订商业合同，产生了直接经济效益。例如，项目单位已与中科星图数字地球合肥有限公司等单位签订合同，提供相关数据产品与服务。 项目技术体系具有自主知识产权，已获授权发明专利多项、实用新型专利及软件著作权多项，为中国商业高光谱遥感星座的构建和规模化应用，提供了一套经过在轨检验的解决方案。 应用情况： 该项目技术成果已在“西光壹号03星”和“环境减灾二号”卫星上实现业务化应用。其中，核心载荷技术已应用于两颗卫星；星载一体化平台与数据应用技术以“西光壹号03星”及配套商业遥感云平台为载体得到全面验证，现已形成面向多行业提供遥感数据产品、信息服务和解决方案的应用服务体系。 项目技术成果的应用，主要通过“西光壹号03星”的全链条技术验证平台和“环境减灾二号”的国家业务卫星展开。“西光壹号03星”搭载了高分辨率全色相机和高光谱成像仪，支持全色/高光谱数据融合，并已建立三级商业化服务模式：向科研用户提供原始数据，向行业用户提供标准化衍生产品，向业务用户交付定制化应用系统。“环境减灾二号”作为国家空间基础设施，搭载了16米多光谱、48米高光谱等载荷，主要为应急管理、自然资源等部门提供防灾减灾与环境保护数据支撑。 自2023年投入应用以来，项目成果已在一系列实际任务中得到验证，用户反馈良好。具体应用案例如：2023年4月，利用“西光壹号03星”数据对西安市部分区域的小麦胁迫情况进行了分析；2023年6月，完成了“西光壹号03星”的在轨交叉定标；在2023年华北防汛救灾、2024年智利森林火灾及2025年山东潍坊化工园区爆炸应急救援等事件中，项目成果卫星均提供了有效的数据支持。 经济效益： 项目的核心技术在源头上大幅降低了高光谱卫星的研制与运营成本。通过“星载一体化”设计和轻小型载荷技术，整星重量锐减50%，使“西光壹号03星”的成本降至传统同类性能卫星的十分之一。重量的降低直接节约了材料与制造成本，并使发射成本效益最大化，在百公斤级商业卫星的设计中，单颗卫星仅发射环节即可节约成本约500万元。同时，配套的高性能全自动数据处理技术减少了人工与硬件资源消耗，在运营环节每年也可累计节约超过500万元。 其次，项目已成功将技术优势转化为稳定的商业收入。通过“西光壹号”系列卫星和商业遥感云平台，项目已形成“数据+平台+服务”的成熟商业模式，向市场提供卫星整星、核心部组件及数据信息产品。例如，与山西省地球物理化学勘查院有限公司等单位签订的商业合同，已产生直接的经济收入。在区域经济合作方面，项目于2021至2022年间与厦门市相关部门的深度合作，取得了1.2亿元的直接经济效益，并预计带动不低于15亿元的间接经济效益。 再者，项目的经济价值体现在对下游传统行业的赋能，帮助其降本增效。在精准农业领域，高光谱数据能够为变量施肥、精准灌溉提供决策依据，据测算可帮助农业生产节约15%-20%的化肥与水资源投入，同时提升作物产量。在环境监测与工业安全领域，卫星的大范围、高频次监测相较于传统人工巡检，能够大幅提升监管效率，降低社会与企业的环境治理成本。 最后，项目的成功实施有力地带动了产业链的协同发展。作为商业航天领域的代表性项目，它有效促进了上游宇航级元器件、新材料、精密加工和下游数据处理、算法开发、信息服务等全产业链环节的技术升级，推动了区域空天信息产业集群的建设，并创造了高技术就业岗位，形成了良好的产业生态与长远的经济价值。 社会效益： 显著提升防灾减灾与应急响应能力。该项目成果在多次重大自然灾害和突发事件的应急响应中发挥了关键作用。在2023年华北防汛救灾、2024年智利森林火灾监测以及2025年山东潍坊化工园区爆炸应急救援等任务中，项目卫星均在第一时间响应，提供了高时效、高价值的遥感影像数据。这些数据为灾情评估、救援指挥和灾后重建提供了重要的决策支持，有效保障了人民生命财产安全，社会效益突出。 有力服务国家粮食安全与生态文明建设。在保障国家粮食安全方面，该项目的技术成果为大范围、高频次的农作物长势监测、病虫害预警和产量预估提供了自主可控的数据源，对于保障中国粮食安全这一战略性问题具有重要的技术支撑意义。 在支撑生态文明建设方面，该技术可对秦岭等重要生态屏障进行常态化监测，为生态保护红线的精准监管、生物多样性保护和生态修复工程的成效评估提供了强有力的科学依据，有力支撑了“美丽中国”建设。 推动中国空间遥感技术进步与人才培养。该项目在星载一体化设计、轻小型高光谱载荷研制、高光谱数据处理等领域取得的一系列原创性技术突破，整体提升了中国在空间遥感领域的自主创新能力与国际竞争力。项目实施过程中，通过产学研用深度融合，培养了一大批掌握航天核心技术和项目管理经验的复合型高层次人才，为中国航天事业的可持续发展储备了宝贵的人才力量。

总书记多次强调，要积极培育新业态和新商业模式，构建现代产业发展新体系。现代服务业中的快速消费品行业作为社会经济发展的基础消费品，其业态创新与高效发展是人民生活保障、生活品质提升的重要基础，更通过带动物流、零售、金融等相关服务业发展使其成为促进经济结构升级和消费模式创新的驱动力量。快消品企业所服务的零售终端数量庞大且分布广泛，需求呈现高频次、小批量、多品类的特点，对订单快速且准确响应成为企业成功至关重要的因素，也是制约高质量发展的瓶颈。如何精准化预测库存、一体化进行资源调度、实时化响应终端需求，已成为企业运营管理中亟待解决的重大现实问题。 针对上述问题，该项目在国家自然科学基金、企业课题等多个项目的资助下，经过产学研深度融合，通过大量数据分析及挖掘、模型试验、理论研究、算法设计、模拟分析、实地测试、系统开发与部署等工作，利用强化学习、深度学习技术和大规模组合优化算法，破解具有高频、复杂、动态需求的零售终端一体化智能决策与服务问题。取得了如下创新成果： 1.研发了多领域知识迁移学习的多品类、个性化库存预测方法。基于消费群体、零售商群体、产品品类以及销售终端四大知识域，构建了“多品类+个性化”策略，提出了基于跨领域知识迁移的库存预测技术，针对每位零售商的各类产品开展精准化预测性建模，在保护各主体数据隐私前提下深度融合多元域的知识，有效解决了传统产品库存预测中存在的颗粒度粗、预测准确性低、响应时效性差等问题。 2.构建了大规模组合优化的动态配送任务区域划分与资源分配的一体化决策方法。基于历史库存、订单需求、订单预测、配送空间等设计了分区定界的快速求解算法，同时考虑新增订单、交通堵塞、优先配送等实时动态需求引入了先验经验知识框架，构建了多智能体强化学习的动态任务量划分与资源分配的决策技术，实现对产品、车辆、人员、时间、区域等多种核心资源的一体化动态调度和高效统筹。 3.设计了基于DeepNN-增强蚁群优化的路径动态规划方法。该项目通过结合深度学习技术和经典旅行商问题的优化算法，提出了一种基于深度蚁群优化的算法框架，该框架将深度神经网络用来学习和预测蚁群系统中每只蚂蚁的最优路径选择，从而指导蚁群在搜索过程中的决策，提升了路径选择和优化能力。 4.设计并开发了基于多源异构数据的一体化智能管控与数智决策系统。设计并开发了基于业务流程优化的、整合多源异构数据的大规模零售终端一体化客户服务与管理智能决策系统。系统以物流配送决策支持系统为基础，以营销等业务的智能管理为支撑，对核心业务数据进行集成、梳理与整合，建立大数据分析及智能决策系统，为各个应用模块提供数据共享，形成以物流系统优化为核心，物流、营销、市场监管一体化的智能综合管控平台。 项目组突破了各个关键技术的研究难题及瓶颈，依托研究成果，先后获得授权发明专利3项，软件著作权22项，另申请发明专利5项；发表论文46篇(其中SCI检索32篇，EI检索8篇，中文核心以上6篇)，根据专家验收、查新报告等客观评价，该项目技术成果总体上达到了国内领先水平。成果自2017年投入使用以来，持续迭代研发升级，已成功地应用于自治区拥有最大规模快消品行业国企-中国烟草总公司内蒙古自治区公司的4家地市公司运营管理中，服务覆盖近4万余个零售终端。精准的社会库存预测、科学的物流资源配置、合理的车辆路径规划极大提升了企业的经营成效和降低运营成本，市场物流监管一体化平台有效提升了企业数字化水平。在项目实施的第一年，试点企业即实现1286万元的成本降低，在全国同行业处于领先水平。近三年来共实现新增产值83032.8万元，新增税收45521.16万元，新增利润2547.68万元。项目成果的成功应用，为快消品企业在内蒙古自治区这种幅员辽阔了、地貌复杂、气候多变、终端分散的区域高效经营提供了现实依据。后续将进一步向服装、药品、食品等其他快消品行业拓展，为更多的企业降本增效提供技术支撑，进而为内蒙古自治区高质量发展目标贡献力量。

藏文包括藏文和梵音藏文，在实际应用中，藏文和梵音藏文混合使用，该项目中统称为梵音藏文。该项目“梵音藏文识别和智能输入关键技术研究及应用”是两个国家自然科学基金项目执行、后续研究及其开发应用，对藏文信息处理和民族文化的保护、传承、弘扬与发展等具有重要的意义。 1.项目主要创新：项目开展了梵音藏文字符识别、藏文智能输入方面的理论研究及相关应用开发。创新提出基于部件组合的梵音藏文联机手写样本生成方法，构建了梵音藏文样本库；运用流形学习的方法，构建了联机手写梵文字符多特征融合和特征抽取的模型，设计出具有较强鉴别能力的特征表示算法；提出了基于LDA复合二次距离的联机手写梵音藏文识别算法和基于卷积神经网络的识别模型；设计与开发了Android和PC平台藏文联机手写输入法软件。使用藏文的拉丁转写编码键盘输入方案，设计了藏文快速和智能输入模型，分别开发和实现了Android和PC平台的键盘智能输入软件。(1)梵音藏文样本库构建、样本生成方法与系统研发。提出了基于部件组合的梵音藏文手写样本生成方法，研发了梵音藏文部件的位置信息获取、部件样本采集、样本生成等应用系统。首次得到藏文、梵音藏文Unicode编码显现的7240个字丁的识别字符集信息库；构建了7240个字丁的藏文、梵音藏文联机手写样本库5000套，为联机手写梵音藏文识别的研究提供字符训练样本库和测试样本库，实现了《信息技术藏文编码字符集(基本集及扩充集A)》和《信息技术藏文编码字符集(扩充集B)》的应用，提高了梵音藏文联机手写样本采集效率和样本多样性，降低了字符样本的采集成本。(2)梵音藏文特征提取与表示方法研究。构建了联机手写梵音藏文多特征融合和特征抽取的模型，设计出具有较强鉴别能力的特征表示算法。借鉴流形学习的思想，提出了基于二维判别局部排列的特征选择方法。(3)梵音藏文识别算法研究与识别系统开发。提出了基于卷积神经网络的识别模型，对梵音藏文自动学习有效特征并予以识别，进一步提高了应用软件系统的整体识别率。设计开发了“PC平台印刷体藏文识别软件”和“PC平台印刷体藏文文档图像识别及校对软件”；在Android平台，开发了“Android平台藏文联机手写输入法软件”“Android平台印刷体藏文识别软件”“Android平台配玛手写藏文输入系统”等应用软件。(4)键盘智能输入法的设计与实现。利用藏文拼写规则生成1800多音节字、50，000多藏文词汇的编码数据集，输入法是一个具有用户组词记忆、高频词与个人输入情况结合的自适应智能输入系统，有效解决了藏文快速高效的输入。设计开发了应用软件系统，有PC端“藏文智能输入系统”、移动端的“Android平台基于拉丁转写编码的藏文输入法软件”等。 2.学术成果：该项目登记软件著作权11项，获得市级奖项2项，发表SCI、EI、CSCD论文20余篇，相关数据库为进一步的藏文古籍识别、藏文文字分析等奠定了良好的基础。 3.社会经济效益：研究、设计并实现了梵音藏文识别系统和键盘智能输入软件，为藏文数字化提供了文字输入的技术支撑；成果研发了具有自主知识产权的识别系统和智能输入软件，促进了该领域在产学研方面的长足进步；梵音藏文识别是可持续研究的课题，其研究内容正不断向深层次、智能化的方向发展，课题研究带动了人才的培养，为藏文信息化产生了良好的社会和经济效益。

国内以往建设的IDC机房大多数采用不间断电源UPS供电，随着互联网业务的持续快速发展，IDC机房不断增多，UPS的应用大大增加，产生故障的频率也相应增加。UPS效率低会导致大量的电量消耗，增加用户成本，如何提高能效、提升可靠性、降低成本成为一个趋势。为满足数据中心等直流负荷大容量接入迫切需求，顺应大数据时代的潮流，项目提出一种基于电力电子变压器(SST)的数据中心用能量路由器拓扑架构。符合新型电力系统双碳背景下“铜退硅进”的大势，是用户建置高效、稳定数据中心基础设施的首选。 该项目基于级联多电平CHB+高频隔离型谐振LLC+高压串联低压并联ISOP输出的高压直挂技术，研制了数据中心能量路由器，并完成试验验证。主要技术特点如下： 1、基于级联多电平CHB+高频隔离型谐振LLC+高压串联低压并联ISOP输出的高压直挂技术路线，采用级联多电平和串联谐振软开关技术，解决传统供电链路效率低的问题，输出波形正弦度高，谐波含量小； 2、通过电、磁、热、应力场多物理场仿真，突破数据中心能量路由器LLC谐振回路参数设计、功率模块器件选型及设计、高频变压器设计选型等电气参数设计关键技术，解决了功率模块及整机紧凑化技术难题； 3、研究数据中心能量路由器控制保护策略，攻克空载下的直流稳压控制技术，并提出一种三相CHB组合DAB型并网变流器VSG启动控制方法，完成数据中心能量路由器控制保护系统设计及控保装置开发； 4、研制数据中心能量路由器装置，电流谐波畸变率小于2%，输出电压275WDC-750VDC，直流稳压精度小于±1%，整机最大效率不低于97.5%，并在工程上得到了应用。 项目授权专利5项，发表中文核心期刊以上论文4篇，软件著作权1项。项目成果通过西安高压电器研究院股份有限公司等权威第三方检测认证。经中国机械联合会鉴定，产品输出电压、额定容量等主要性能指标达到国际领先水平。项目成果在国电投贵安数据中心、包头供电局柔性多状态开关等工程中均实现应用，运行状况良好，经济效益达3.2亿元，其推广将加速数据中心供电系统革新，为构建高效、低碳的新型电力系统提供关键技术支撑，兼具重大的经济与社会价值。

2010年以来，中国发电装机容量实现了从9.6亿千瓦到36.5亿千瓦的跨越式发展，其中，新能源装机容量从0.3亿千瓦猛增到21.7亿千瓦，位居全球首位，新型电力系统构建是实现新能源大规模消纳的必由之路。电力开关与变压器作为电网的“安全卫士”与“能量枢纽”，分别肩负着控制与保护、能量转换的核心职责，二者是新型电力系统最核心的两大装备。高比例可再生能源大规模接入和电力电子设备高比例应用，电源侧和负荷侧呈现强随机性和波动性，导致电力开关投切频繁、变压器高频扰动(含高次谐波和高频振荡)加剧，因设备故障引发的电网安全事故时有发生。2020年11月，中国济南市泉城变电站由于变压器起火造成1死2伤，引起片区性停电；2025年2月，智利由于电力开关没有及时切除故障导致全国性大停电，影响超1900万人，占总人口数量的98%，国家进入“灾难紧急状态”。因此，新型电力系统背景下，开关设备和变压器两类电力核心装备的稳定运行和可靠操作尤为重要。 传统人工巡检和作业模式无法满足海量开关设备和变压器高可靠性运行和操作的迫切需求，亟需开展复杂工况下开关设备和变压器的状态精准感知和智慧作业，但是面临三大挑战：①单一状态量传感缺乏多场信息同步监测与关联分析能力，难以解析“机械-绝缘-温升”耦合故障，导致装备复合潜伏性故障难以及时发现；②多源多模态数据的维度壁垒和高算力需求，导致算不准、算不快，使复合潜伏性故障漏报误报严重；③高电压设备狭小空间约束下的传统人工作业风险高、效率低、停电范围大，与设备快速增长以及电网高可靠性供电的矛盾突出。 在国家863计划重大项目、国家自然科学基金、国家电网公司总部科技项目等资助下，历经10余年协同攻关，解决了上述3大挑战，取得的系统性创新和重大突破如下： 1.发明了“晶面取向调控+量子点表面修饰”的电力嗅觉增敏方法，研制的传感器在SF₆气体背景下痕量特征分解气体直接测量精度较行业领先企业提升1倍以上；提出了基于多尺度特征对齐的红外、可见光及紫外光谱动态配准方法，多光谱图像信息熵较单光谱图像提升15%以上；揭示了故障早期状态参量的时空演化规律，提出了多分辨率贝叶斯卷积神经网络的多参量数据关联分析方法，实现了绝缘、机械、温升复合潜伏性故障早期微弱特征信号的准确提取。 2.提出了基于模态自适应同构嵌入的特征对齐方法，攻克了多模态导致的数据融合精度低难题；构建了物理机理与数据混合驱动的动态优化自适应全生命周期状态推演模型，攻克了电力核心装备复杂状态精准推演难题，故障识别准确率达96.47%；提出了特征关系保留与梯度精度分析的模型轻量化方法，针对国际通用的CIFAR-100数据集，轻量化模型TOP-1准确率指标76.67%，超越谷歌、亚马逊等行业龙头企业，接近国际最高水平。 3.建立了带电作业电弧放电瞬态电磁分析与干扰耦合模型，提出了“能量泄放-反向抗扰-分层屏蔽”的干扰抑制方法，解决了机器人带电作业复杂电磁干扰问题；设计了加权均衡自动阈值图像分割与累计概率霍夫变换的轮廓识别方法，实现了机器人对作业目标的准确识别和精准定位；提出了改进A*算法和目标构型优化的带电作业路径动态规划方法，突破了电力核心装备狭小空间下带电作业局限性瓶颈。机器人作业目标识别准确率99.22%，定位精度2mm以内，作业效率提升80%以上。 基于以上创新，授权发明专利37项(美国专利4项)，形成国家标准3项，行业标准7项，发表期刊论文67篇(SCI收录25篇，计算机领域顶级会议收录4篇)，出版专著4部，授权实用新型专利12项，获得软件著作权4项。该项目技术推广至西安西电开关电气有限公司、平高集团有限公司、正泰电气股份有限公司、山东泰开高压开关有限公司等10余家电力装备制造企业，开发了2大系列15种智能监测装置，3大系列8种智慧巡检和作业机器人，产品应用于世界首条清洁能源特高压输电项目“±800kV 青豫直流”工程、中国最高海拔甘孜1000kV交流变电站、中国海上最大油田“渤海油田”、中国援建的巴基斯坦卡拉奇K-2/K-3核电站项目等一系列国内外重大工程，获得了CCTV1、陕西新闻联播和河南卫视等主流媒体报导。产品覆盖全国30余个省市自治区并出口意大利、韩国、西班牙等50余个国家和地区，为中国新能源场站重大、示范工程提供了关键装备和技术支撑，引领了国际电力核心装备状态感知和智慧作业发展，推动了中国智慧运维解决方案成为全球行业标杆，实现了由“传统人工”向“智慧运维”的跨越式发展。项目近三年新增销售额30.99亿元，新增利润5.61亿元。 该项目研究成果获得了行业领军人物的高度评价：①以雷清泉院士为主任的鉴定委员会认为“项目成果整体达到国际领先水平”。②美国发明家科学院院士ParasN.Prasad教授评价该项目研制的嗅觉传感器“具备气体传感器的所有理想性能”。③ACM/IEEE Fellow Philip S.Yu教授评价该项目构建的多模态模型“性能已接近国际最高水平”。

中国寒旱区湿地生态安全直接影响着生态文明建设、湿地保护事业高质量发展、“三区四带”生态保护修复格局、“三北”工程等重大国家战略目标的实现。超过60%的旱区湿地已经退化，嵌入人工智能开展湿地恢复与功能提升具有十分重要意义。 该项目针对非冰封期与冰封期的寒旱区湿地环境特征差异性，整合了卫星遥感、无人机监测、地面传感器网络等多种技术手段，设计并实施了多时段生态监测网络的信息安全方案，构建了高效的生态监测数据融合系统，形成了覆盖寒旱区河湖湿地的空天地立体化生态环境监测网络，实现了湿地多时段多介质多要素监测。针对河湖环境经历冻、融两种交替状态过程、冰封期常规环境指标监测系统运行困难的难题，突破了冰封期河湖生态环境指标监测的科技需求，结合传感器应用、智能信息处理、数据挖掘算法，创新性的研发了低温、冰冻条件下河湖湿地生态环境指标信息采集、实时监控技术，实现了冰封期湿地生态环境变化趋势的全面、高频监测。建立适合寒旱区河湖湿地多时段多介质的生态评估指标体系，开发基于人工智能的生态环境综合健康评价模型及生态变化预测模型，建立完善的信息安全管理体系，创造性地应用机器学习，构建了生态环境安全监测-评价-预警-管理一体化系统，全面、准确地评估生态系统的健康状况，有效预估环境变化趋势，及时预警，实施管理反馈，实现湿地监测-评价-预警-管理的一体化。项目经过2年的应用完善，实现了生态环境安全监测-评价-预警-管理一体化目的，显著提升了寒旱区河湖湿地生态环境监测的精准性和科学性，推动了湿地监测、管理模式的转变和行业的技术进步。 通过项目实施，授权国家专利57项(发明专利17项)，制定行业及地方标准5部，获批国家计算机软件著作权15项，发表高水平论文126篇(SCI收录48篇，EI收录21篇)，出版学术专著16部。该成果累计已在全区26个重要河流、湖泊湿地推广示范，能够正确指导寒旱区河湖湿地生态智慧监测工作，显著提升了河湖湿地的生态价值，直接经济效益达1351.2万元，通过为多家企业事业单位提供技术服务，产生间接经济效益41700.00万元，推动了生态监测技术的创新和区域生态保护的提升，对内蒙古生态系统的可持续发展、落实自治区“五大任务”做出了重大贡献。

该课题属于物理学中二级学科声学领域中的声振动系统及其应用的应用性基础研究。课题中提出的纵振动方向变换体和几种新结构宽频带振动体，以及向空气中大功率辐射体的设计和优化设计方法，为军用和民用声振动系统技术领域提供了理论基础。 高频超声波具有方向性好、易携带能量、能引起许多特殊效应，且该应用技术过程中不会对环境产生有害物质，又被称为绿色、洁净技术，因此高频超声技术被广泛地应用于硬脆材料的超声辅助加工、塑料及金属焊接、超声清洗、超声辅助特种加工、超声废水处理、无损检测及医学超声、食物处理、环境保护等行业领域里，并发挥着独特的作用。为了能向流体中(空气或液体中)产生所需要的声效应或远距离传播宽频带声信息，需要向大面积的介质中传播或辐射大功率声波，或是向有夹角的管状空间中辐射声波，如生物效应(驱杀害虫等)、工业上应用(声悬浮、消气泡、声雾化、声清洗)、应用于农业或食品加工业(食品干燥、消毒杀菌)、用于清洗弯曲管子内表面、用于超声辅助弯曲机加工、用于主动大功率水下声呐等，提供高效工作的声辐射振动体。宽频带换能器则更能方便且有效地帮助实现这些应用。为了实现这些应用，该课题提出了几种新结构的设计和优化设计的方法，均为国内外首次提出和研究。计算结果与实验测试吻合。 第一，提出了纵振动沿有夹角方向的振动体传播的设计方法。传统纵振动系统的各构件一般为直线形。振动由声换能器产生，换能器后面连接具有振幅放大作用的直线型变幅杆，在变幅杆后面有的应用还需要再在其后连接工具头。在振动系统中，能量将沿直线方向传输。实际中的一些应用问题，需要改变振动传输方向的振动系统，例如，向有弯曲或有夹角的管状空间中辐射声波，以便能清洗弯曲管子内表面，或是用于超声辅助弯曲方向对工件进行机械加工，等等。截止该项目的论文发表以前，未见到有改变任意振动方向而又能满足所需谐振频率、振幅放大系数的振动体的计算方法或设计理论。对此，一般的做法则是对连接需改变方向的组件进行经验式的设计，若不能达到所需频率、振幅放大倍数等，需再重新加工、重新连接，如此反复，直至试验得到满意结果为止。 纵波在有夹角的、有限长度的两振动部件中传播，会从一振动部件经过连接处传输到另一振动部件中而产生透射波，两振动部件的交界处会存有反射和波形转换后的波型。由边界条件和两部件连接处的位移、力、弯矩和转角连续，推导得到了12个待定系数组成的12阶线性齐次方程组。因涉及到具有四阶微分的弯曲振动本构方程，推动得到的方程组形式比较复杂。由此得到了设计所需的频率方程，并对振幅放大系数(输出端与输入端的振幅之比)的研究表明，振幅放大系数与两振动部件的长度、半径与之间的夹角有关。根据所得多变量的方程，可进行优化设计。 第二，提出了一种单端输入多端输出的半球形(或圆柱体)纵振动转换体，由此可同时超声处理或辅助超声加工多个工作对象。通常一个换能器一般只有一个输出端，这就意味着一套振动系统只能连接一个工具头，只能超声加工、超声处理一个对象，不利于大面积应用、不利于生产效率的提高。该课题则提出了一种单端输入多端输出的半球形(或圆柱体)纵振动转换体，即换能器的输出端连接到该半球形的平面端的直径方向，其他多个输出端则从该半球面上空间对称分布而伸出，实现多端输出，每个输出端将输入端的振动能量按几何性质分配后再传播下去。如此，多个输出端则可同时超声辅助加工或处理多个应用对象。 第三，该成果提出两种结构简捷、易实现的Tonpilz换能器，与传统的Tonpilz换能器相比，明显拓宽了工作频带宽度。军用上的宽频带水声换能器能在较宽频带范围内能高效率工作宽频带换能器在军用及民用中都有重要应用，拓宽频带的方法有多种，如利用单一振动模态、多模态振动耦合、电端匹配等方法，改进后的结构一般比较复杂。该成果提出的两种结构简捷、易实现，拓宽后的机械品质因素可小于3，频带较宽，便于应用。军用上的宽频带水声换能器能在较宽频带范围内能高效率工作，采用脉冲压缩等现代信息技术工作时也能保证信号不失真，同时亦有较高的时域分辨率和对外界负载变化较强的适应性。例如，在声自导鱼雷上的宽带换能器可大幅度提高回波信息量，利于目标识别、参数估计和抗干扰水声对抗能力；宽频带换能器在医学超声、超声清洗、超声检测、超声加工等领域中也有广泛应。又如，超声清洗中一般需在大量的换能器中挑选频率和阻抗相互比较接近的一些换能器来组成，这样无形中增加了生产成本，带来了实际的困难，宽频带换能器的出现就能解决这个的问题。超声波焊接机、超声波洁牙机用宽频带换能器，在负载变化的情况下，换能器的带宽越大，工作范围就越宽，不至于由于谐振点的变化而使电路失谐引发停振。 该研究提出了一种在前盖板处开有横向矩形通孔的Tonpilz型换能器，输出端除纵振动外还可有弯曲振动，改变通孔尺寸从而调节换能器各谐振峰的相对位置与高度来拓宽频带，优化后在水中可扩展频带宽度大于二分之一倍频程，实现了宽带发射性能，同时具备制造工艺简单、电声效率高、功率容量大及性能稳定等优点。提出并研究的另一种结构是在前盖板上穿一圆台形单孔，以此降低换能器的等效质量及机械品质因数，优化后水中的机械品质因数小于3。 第四，提出了能承受大功率、大强度的厚圆盘作为向空气中辐射强功率声波的振动辐射体及其设计方法。因压电材料或金属的声阻抗与空气的声阻抗严重失配(相差5个数量级)，压电换能器通过压电或金属材料向空气中辐射超声波效率极低。为了向空气中能辐射大功率的声波，该成果利用弯曲振动阻抗低的特性，研究了能承受大功率、大强度的厚圆盘作为向空气中辐射强功率声波的振动辐射体。厚圆盘的厚跨比往往大于1/5时，常用的Kirchhoff经典弯曲振动理论局限性大，只能用于薄圆盘。厚圆盘必须考虑厚盘具有剪切、挤压和转动惯量的效应。该研究项目考虑了边界条件为自由、简支、固定时，结合Mindlin板理论，推导了厚圆盘弯曲振动径向位移和横向位移的解析表达式，并得到相应设计的频率方程。过程推导较为复杂。在此基础上，可进一步求得厚圆盘辐射声场的指向性。这项工作为强功率、厚圆盘弯曲振动辐射体的设计提供了理论基础。 该课题进行理论推导、计算后，加工了多个纵振动方向转换体、宽频带振动体和功率辐射体，结果表明，计算结果与测试结果相吻合。该课题申请中国发明专利7项，相关成果在中国科学、物理学报、声学学报、振动与冲击、Ultrasonics、Jap.J.Appl.Phys.、J.Acoust.Soc.Am.、ActaAcust.、J.Vib.& Control等国内外知名学术期刊发表论文40余篇，相关研究成果受到国内外学术界广泛关注，在国际和国内学术会议上宣讲多次。该课题的代表性论文5篇总被引用百余次，引用文献包括物理学报、声学学报、J.Acoust.Soc.Am.、Appl.acoust.、sensors、IEEE sensors J.等国内外著名期刊，引用者当中有许多声学领域内著名专家领导的研究团队，如中国科学院声学研究所莫喜平研究员、哈尔滨工程大学周天放和蓝宇教授、西北工业大学陈克安教授、西安交通大学大学吴九汇教授、韩国庆北国立大学YongraeRoh教授、安卡拉伊迪迪林贝雅兹大学CihangirDuran教授等。

1、研究目标及意义：建设工程安全质量事关人民生命财产安全，传统监测主要采用“以点代面”的人工布点和数据采集，无法实现“面域变形监测”，存在安全隐患监测点覆盖不足。人工监测不仅监测效率低下，且成本高昂，常常预警不及时导致工程事故。该项目创新性将视觉AI+激光技术应用于工程建设和灾害防治安全监控领域，构建了视觉AI+激光监测技术体系和成套设备，实现对工程建设与运营过程中关键点和风险点的高频、高精、高密度的可视化智能监测；研发了信息管理平台，实现了多源异构数据自动采集和转换，以及监测成果三维可视化；创建了基于深度学习的智能化监测预警分析方法和工程应用。对提升监测效率与准确性，保障工程安全，推动工程监测行业向精准化、数字化与智能化转型，具有重要的引领意义。 2、研究内容及创新：该项目以工程监测智能化技术为核心，主要完成三个方面重大技术创新： ①“基于视觉AI的实时可视化监测技术”：通过视觉AI识别技术，自动获取监测点图像、视频、点云以及其他传感数据，并基于多视图立体成像技术与数字孪生技术获取监测点空间坐标，研发了拥有自主知识产权的视觉AI智能监测成套设备，实现了连续不间断的可视化智能监测和关键设备的国产化替代，解决了工程监测领域“面域变形监测”的技术难题； ②“基于物联网+自动化、智能化的监测信息云平台管理技术”：首次提出了多源数据自动采集和转换标准，基于云平台协同管理技术，突破传统监测模式，构建了融合物联网+自动化、智能化的监测信息云平台系统，实现了工程监测全过程多源异构数据协同管理及多维可视化； ③“基于综合深度学习的监测智能分析应用技术”：开发了基于机器视觉与深度学习的动态监测分析模型与深度强化学习的干预决策优化模型，融合视觉AI设备的实时数据流与云平台数据，建立了在数字孪生系统中生成主动性智能预控措施和监测智能分析方法。项目研发关键设备及工程应用。 3、研究成果及应用：项目成果获得授权发明专利22项、外观、实新及软著17项；形成论文34篇，SCI、EI收录12篇，参与标准5项，主编标准2项，创造直接经济效益44.48余亿元，间接经济效益54余亿元。项目经福建省自动化学会组织以中国工程院院士陈纯为组长、院士丁文华为副组长的专家组，技术鉴定结论：“在工程监测领域该项研究成果总体达到国际领先水平。” 项目方案自2014年起已成功应用于省内外大量重点工程项目。将视觉AI技术、监测信息平台管理技术与混合人工智能框架相融合，构建了一套高效、智能并且可广泛复用的远程可视化监测系统。系统融合了多种先进技术和自研设备，实现了对监控场景的全面感知、远程管理与智能分析，项目成果在福建、江苏、上海、山东、新疆、塔吉克斯坦等国内外的深大基坑、高边坡、文物保护、地铁、矿山等数万项目中获得广泛应用。

该项目产品主要是开发出一种不含铅的NiZn软磁铁氧体材料配方及制备方法，同时还需保证该配方形成的铁氧体材料具有含Pb类配方材料同等的高频、宽频、低阻抗、低损耗、高品质因数等特点。利用FEI扫描电镜、X射线衍射仪、ICP光谱仪、原子吸收光谱仪等先进的材料测试及分析手段，并结合大量的试验，采用复合成分掺杂替代含铅配方掺杂的方法对产品的关键技术进行攻关，通过大量的试验、数据处理分析及不断改进，已成功研制出一种高频、宽频、低损耗的无铅配方；且利用Agilent E4991A射频阻抗/材料分析仪、SY-8232交流B～H回线测试仪、C-750磁滞回线测试仪、频谱仪等电磁性能分析手段，优化无铅配方，完成了该项目的关键技术的攻克。开发的新型无铅型NiZn软磁铁氧体材料具有优越的电磁性能，主要实现了无铅NiZn软磁铁氧体材料完全替代含铅型配方材料，且初始磁导率可达到20μ，材料在7.6MHz频率下与含Pb类材料对比，品质因数超过180，电磁性能优异。 1.生产规程、工艺流程的制定： 该项目经过反复试验、摸索，在加工工艺过程参考了陶瓷氧化物的烧结工艺，并在该工艺基础上进行了改进，采用低温共烧技术，使坯体材料在较低的烧结温度下就发生化学反应形成铁氧体，这样形成的铁氧体致密、空隙小，密度高，磁导率高，应力也相对较小。同时采用改进后的生产工艺，极大减少了有害杂质的引入，使铁氧体的无效成分减少，形成的软磁铁氧体损耗更小、品质更高。并根据无铅配方的生产特点制定了相应的工艺流程，已形成正式工艺文件NX-CH-0-045-002，下发执行试用。 2.产品小批量试用，对比测试及小批量试用情况： 项目产品经小批量试生产及性能对比测试后，已向解放军重庆6905工厂、中国电子科技集团第30研究所进行推广试用，且已经批量使用该公司多款NiZn软磁铁氧体材料，使用效果良好。因此对该公司研制的无铅型软磁铁氧体磁芯已确定采购意向。 3.取得的与该项目相关的技术成果： 该项目申请国家发明专利保护，于2013年7月获得发明专利授权，专利名称：一种不含铅的NiZn软磁铁氧体材料及其制备方法，专利号：ZL201110390658.4。2013年9月通过陕西省科学技术厅科技成果登记。 该公司研制的软磁NiZn铁氧体材料电磁性能优异、品质优良、损耗小、性能可靠稳定，适用范围广，已得到众多用户厂家的认可。将继续跟踪市场情况，运用公司的技术实力开发出无铅及重金属成分的NiZn铁氧体材料，积极顺应国际市场的发展趋势，使环保型NiZn铁氧体材料的研制走在行业的前列。在供求关系方面，积极与用户沟通，了解用户需求，已经与广州海格通信、解放军重庆6905厂、海南宝通、天津712厂等建立了良好的合作关系。