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2600030585
江西
TP212.9
应用技术
通用仪器仪表制造
该设备属多通道数据采集传输设备,采用多参数水质传感器、无线传输一体化设计,支持十余种水质监测参数的测量。以光谱分析、电化学分析技术对水体进行免试剂原位监测,不对环境产生二次污染。其监测内容主要有蓝绿藻、叶绿素、透明度、溶解氧、氨氮、浊度、COD、pH值、悬浮物、硝氮等(可选配)。无线传输模块主要有NB-IoT和蓝牙,其中,NB-IoT主要用来与中心监控平台之间的数据传输和远程控制,蓝牙主要用来和本地手机、电脑的无线数据传输和控制。
主要性能指标:
1.太阳能、市电、电池供电多种模式;
2.长期、连续在线监测,可以全自动无人值守工作;
3.系统小巧轻便,功耗低,可便携定点、单次检测;
4.适合各种水文地质类型含水层水质监测;
5.野外环境长期专用传感器,具有高精度和高稳定性,并根据野外环境,具备相应避雷保护、抗干扰功能,提高系统野外适应性;
6.传感器具有多层抗生物污染设计,包括环境安全防垢部件和防垢涂层,以及独特的双清洗刷装置;
7.采用标准化接口、模块化设计,安装简易、灵活,可根据需求扩展监测参数。
适用范围:适用于河流湖泊全域的低成本化广泛部署,实现水质参数的自动参数采集与传输,以及水质长期变化趋势分析。
水质监测在线监测传感器数据采集传输设备
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2600010693
陕西
TE988
应用技术
工程和技术研究与试验发展
该项目属于材料失效与保护技术领域。石油管材是保障国家能源安全的“生命线”。涂层是减缓管材本体环境损伤、延长服役寿命的关键材料,对于油气高效安全生产具有重要作用。随油气勘探开发深入,管材涂层面临气、水、油、固共存的多相耦合腐蚀介质,高温高压高动载等日趋复杂多变的服役环境。当前,中国长庆、新疆等重点油气田重大油气钻采工程用国产管材涂层存在抗渗性低、耐高温老化性能不足、耐磨性差等问题,导致管材涂层高温老化、起泡、开裂、剥落等失效频发,严重影响油气高效安全生产。国内现用高端管材重防腐涂层产品90%以上被欧美国家垄断,相关技术严格保密,存在成本高、供货周期长、易受“卡脖子”限制等问题。石墨烯具有独特的二维纳米结构,其改性涂层具有优异的耐高温、抗渗、耐磨性能,是重防腐涂层的研发热点。然而,国内外石油管材用石墨烯改性涂层研发存在缺陷抑制机制不明、涂层功能化设计及成膜调控技术缺失、适用性评价方法不完善等诸多科学问题与技术瓶颈,导致涂层抗渗性低、耐高温老化不足、品质控制不理想等问题,尚不满足中国重大油气钻采工程对高性能石油管材涂层的需求。该项目针对上述关键问题,依托国家自然科学基金“油水耦合介质中石墨烯改性环氧涂层的防腐性能及机理研究”、陕西省重点研发计划“油气井注采油管用石墨烯重防腐涂层关键技术研发及应用”和中国石油集团战略储备基金“石墨烯技术在油管表面处理中的应用基础研究”等项目,经过近
10年研究,在石墨烯改性石油管材涂层强化机理与复配机制、成膜调控与工业化成套制备、跨阶段质量适用性评价与应用等技术方面取得了系列发明和创新,研制出了具有自主知识产权的系列高性能石墨烯改性石油管材涂层,发明了涂层抗渗、多场耦合环境损伤等多套工况适用性评价方法及装置,形成了涂层设计、制造、评价及应用全链条技术体系,并实现了工业化应用。
主要科技创新包括:
(1)针对石油管材用石墨烯改性涂层功能化设计理论技术不完善的问题,首次提出了涂层耐温耐蚀性能提升的石墨烯“离子捕获”强化机理及“负热膨胀”缺陷抑制机制,发明了石墨烯改性涂层“聚合接枝-氧桥联”、“共价-非共价”桥接改性等联合复配技术,形成了APTS-ZrO2-GPTSbRGO改性环氧酚醛、BTA-SiO2-GO改性环氧、Al2O3-GO改性聚氨酯等系列复配涂层体系。提出了石墨烯纳米填料含量、比表面积、粒径、层数、含氧量等关键性能指标及参数。石墨烯改性涂层抗渗性提升逾30%、热解温度提升10%以上。
(2)针对石墨烯改性管材涂层成膜调控技术缺失、成膜孔隙缺陷控制难的问题,发明了基于界面弹性失配控制的高温交联多级固化工艺,首次提出了石墨烯对钢-涂层界面空化与涂层孔隙抑制机制,形成了石墨烯涂层成膜调控缺陷控制方法,攻克了基于涂敷参量-固化工艺-成膜厚度的涂层性能调控技术,形成了涂层工业化制备成套技术,开发出三种类别的石油管材用高性能石墨烯改性涂层产品系列,涂层产品孔隙率降低30%以上,耐温性能提升逾20%,涂层制备周期由16小时降低至4小时。
(3)针对石墨烯改性管材涂层适用性评价方法不完善的问题,发明了管材涂层油水耦合介质抗渗性评估、全尺寸实物涂层管材“化-热-力”多场耦合环境适用性评价等方法及装置,国际首次建立了基于“小试样筛选-关键性能模拟验证-全尺寸适用性评价-现场试验验证”的石墨烯石油管材涂层工况环境适用性评价技术体系,填补了国内外技术空白。
(4)针对实物工况服役性能极限数据缺失,工程应用难等问题,构建了涂层柔性双向防护损伤控制下入、多尺度跨阶段的涂层质量及服役性能后评价方法等理论技术,在国际上首次完成了石墨烯改性油管涂层下井试验与工业化应用,探明了石墨烯改性油管涂层服役性能极限,形成了石墨烯改性石油管材涂层跨阶段质量评价方法及系列标准。
项目获授权国家专利22件(发明16件),制定行业/企业标准11项,发表论文48篇;获中国石油工程材料研究院科技进步一等奖、CSTM标准贡献奖等;培养陕西省中青年科技创新领军人才等省部级以上高层次人才4人次。项目完成了石墨烯改性石油管材涂层国际首次下井试验,打破相关技术国际垄断,成果获中国石油报、石油商报等新闻报道;项目成果先后在中国石油图博涂层、新疆德丰防腐等石油管材涂层生产企业推广应用,创效超6亿元;在长庆页岩油、辽河、新疆等国家重大油气工程和重点油气田现场累计应用500余口井,经济社会效益显著。项目成果应用对中国石油工业中特殊工况管材产业技术与涂层防腐技术进步、产品升级和可持续发展有重大推动作用,为保障中国油气高效钻采和输送安全提供重要技术支撑。
石墨烯石油管材固化工艺
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2500050273
陕西
S216.4
应用技术
工程和技术研究与试验发展
天然气作为清洁低碳的化石能源,预计2040年在中国能源结构中占比将达到16%左右,是助力能源碳达峰、碳中和,构建清洁低碳、安全高效能源体系的重要实现途径之一。内蒙古所在的鄂尔多斯盆地作为中国第二大沉积盆地,低品位天然气资源丰富,仅致密气资源量就达13.3万亿方,占全国致密气资源量的58%,但是具有低渗、低压、低丰度的“三低”特征,油气井自然产能低或无自然产能,必须压裂改造,才能获得工业油气流,规模效益开发难度大。为保障国家能源安全,加快天然气高质量发展,2016年中国石油集团公司设立重大专项攻关,长庆油田勇担使命,历经多年攻关,形成致密气水平井桥塞密切割体积压裂技术,大幅度提高了单井产量,支撑天然气产量快速增长。专家鉴定成果整体达到国际先进水平,其中低伤害氨基酸类可回收压裂液处于国际领先水平。
1.发明了以“缝控储量”为理念的致密气水平井密切割体积压裂设计方法。将人工裂缝的长度、间距、缝高与储层的物性、应力、储量相结合,形成了致密气水平井不同类型储层密切割体积压裂改造理念,试气产量较前期提高30%以上。
2.创新了以“极限射孔限流+动态多级暂堵转向”为核心的分段多簇裂缝精细控制技术。研发了新型高效暂堵材料、优化了射孔方式,提升了多簇起裂机率和空间发育程度,实现裂缝系统有效程度最大化,裂缝密度提升50%。
3.研发了低成本变粘滑溜水压裂液体系及低成本可溶压裂工具,实现了关键技术材料国有化,达到国际领先水平,大幅降低了压裂施工成本。通过建立水平井分阶段、分类型回收利用标准化流程,研发返排液快速处理装置设备,返排液回收利用率达到90%,实现了压裂返排液处理回用经济、环保。累计节约用水170余万方,有效提高了水资源节约集约利用水平,保护了内蒙古黄河流域生态环境,为“美丽中国”建设贡献长庆力量。
4.创新形成“标准化井场布局+井间拉链式压裂”的大平台多井型高效工厂化作业模式,大幅提高了压裂施工效率,单井组减少占地面积达103亩,有效保护了内蒙脆弱的沙地环境。
该成果获授权国家发明专利6件,发表学术论文10篇。新增天然气产量21.06亿方,相当于替代原煤418.3万吨,减少二氧化碳排放292.8万吨,减少二氧化硫排放4.4万吨,为内蒙古自治区生态环境保持、“绿水青山”效益效果明显。水平井桥塞密切割体积压裂技术已成为致密气主体改造技术,为长庆油田6000万吨上产稳产提供了坚强的技术保障,对保障国家能源安全,实现能源自给自足和国内同类资源规模效益开发具有示范引领作用,应用前景广阔。
农村综合能源循环利用生物质能沼气池
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2600010398
陕西
X171.4
应用技术
工程和技术研究与试验发展
该项目聚焦秦岭这个中央水塔和至关重要的生态屏障的关键科学问题,针对以往的研究主要聚焦单一生态要素的变化过程,缺乏系统性、综合性研究,在水资源时空动态转化、水源涵养精细化分区优化与应用示范、地质灾害形成机制与精准预警等复合型问题的综合研究仍显不足,亟待深入开展多学科交叉的集成性研究的现状,着力解决怎样保持、提升秦岭地区水源涵养功能、优化配置水资源、有效防止地质灾害的发生,保障南北调中心工程安全稳定运行,依托国家地质调查项目、陕西省科技计划等项目支持,通过野外调查、综合研究的基础上,在秦岭典型生态区如何保持、提升水源涵养功能、水资源优化配置、地质灾害防治等方面取得创新性认识和系统性成果,创新点如下:
1.首次以流域为单元系统查明汉江流域三水转换关系,揭示了盆地区地表水-地下水转化机理,提出基于生态需水量的汉中市水资源优化配置方案。
首次系统计算了汉中盆地现状年、多年平均、地表水-地下水转化量,较为全面的反映了盆地地表水-地下水的转化关系,并在此基础上从地质与水文地质条件、地形地貌、人为活动等多种因素分析,揭示了地表示-地下水转化机理,构建了盆地区地表水-地下水转化关系模式。
基于现状条件下用水存在缺口,考虑生活用水、农业用水、工业用水、林牧渔用水、城市公共用水、生态环境用水六个用水方向,以社会效益、经济效益、生态环境效益为目标建立目标方程,构建了一个包含效率、公平和可持续发展的水资源配置模型,配置后与供需平衡中按比例分配的供水量显著增加,能有效提升居民生活质量。
2.构建汉江流域陕西段水源涵养区水源涵养功能评价指标体系,设计提出汉江流域陕西段水源涵养区植被配置方案。以最大限度地发挥水源涵养功能为目标,对坡度>25°的耕地、森林、草地、未利用地、灌木林经林地进行适宜性评价,将灌木林、草地、未利用地和坡度大于25°的耕地中适宜和最适宜林地区域配置为森林,经配置后对水源涵养能力进行计算,水源涵养总量得到大幅度提升29.64%;
3.构建模拟实验+数值模型矿渣型泥石流预测预警体系,为秦岭地区地质灾害防治提供科学理论依据,保障区域人居环境和生态安全。
以秦岭山区典型沟谷为原型,制作直斜式水槽模型试验装置,通过改变水槽坡度、供水流量和颗粒级配,利用自动化传感器监测设备开展模拟试验,研究矿渣型泥石流启动特征,结合数值模拟揭示了影响和控制矿渣型泥石流启动的矿渣颗粒级配、沟道底床坡度、临界水量等主要因子之间的定量关系,还原泥石流的启动形成过程,总结提出顶面侵蚀、流态化、顶面侵蚀+流态化复合的矿渣型泥石流启动模式,结合野外沟谷形态、物源堆积特征以及区域降雨特征,实现对该类泥石流进行早期预测和预警,为灾害防治工作提供参考。
获批发明专利1项、实用新型专利7项,SCI论文1篇中文核心8篇,科技核心1篇,培养博士研究生2人,获批陕西省中青年科技创新领军人才1人,西安市“地区优秀人才”5人。
应用情况:
该创新成果认识以及据此形成专题研究报告、编制图集、改水工程、各类优化配置方案等成果,在秦岭典型生态区的生态环境保护修复,生态环境质量进一步改善提升,水源涵养功能和水资源的优化配置,水资源的管理和提升保障程度等方面的应用具有重要意义,被洋县水利局、汉中市测绘院、汉中市生态环境研究所、安康市汉滨区城市生活垃圾处置中心、安康市南水北调环境应急处置中心等单位,广泛应用于水资源科学管理、自然资源分析评价、生态环境研究、优化秦巴山区水源涵养和生物多样性保护、保护利用以及经济社会发展规划布局和宏观决策,推动山水林田湖草沙一体化系统化治理等领域。基于水资源优化配置的改水工程,惠及上千人民群众,有效助力和支撑了当地脱贫攻坚工作,受到多家基层政府部门的欢迎和感谢,也为秦岭地区的自然资源科学管理提供了重要的科学依据。
生态修复技术方法地质灾害防治自动化传感器
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2600010773
陕西
TB33
应用技术
工程和技术研究与试验发展
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。
电磁复合材料电磁性能制备方法
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2500050347
内蒙古
TM933.4
应用技术
通用仪器仪表制造
该项目主要研究基于国产架构防火墙及网络信息安全产品。国产化网络安全产品和技术在保障国家信息安全、增强国家自主控制能力、提升国家经济水平、促进本土产业发展等方面具有重要意义,同时也为企业提供了更安全、可靠的信息安全解决方案。通过使用国产网络安全产品和技术,可以有效降低信息泄露和被滥用的风险,保护国家核心信息资产的安全。
该项目创新点:采用敏捷开发方法,更好地响应项目需求变化,增加代码复用的灵活性,提升开发效率和团队协作能力;使用libpcap进行网络数据包捕获,通过贝叶斯方法进行数据包分析,提高网络异常攻击的检测能力;研究一种抗差分功耗分析的信息加密方法,增强数据传输过程和网络安全设备自身的安全性;基于大语言模型的实时分析策略在威胁检测中展现出独特优势,构建BERT模型新架构,整合自然语言处理技术,提出了包含句子结构分析、语义关联识别和异常模式识别的多层检测算法,对比传统方法,该策略对高级持续威胁和零日攻击的检测率高且误报率较低。
通过产品与技术研发,形成多款网络安全产品,通过研究形成1项发明专利、5项实用新型专利,形成多项软件著作权,所发表的论文被EI收录2篇。研究成果通过了信息产业安全测评中心、国家保密科技测评中心、公安部信息安全产品检测中心的检测,获得了党政及相关机构多个奖项,研究成果在多家党政、军队等多家单位得到应用,系统运行稳定,满足用户使用需求,受到相关单位好评。
电能计量装置通信协议在线监测系统
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2500020445
四川
TM862
应用技术
输配电及控制设备制造
雷电灾害被联合国列为“最严重自然灾害之一”,对人类生命财产构成了严重威胁,中国每年因雷击而导致的电力、通信、工业、轨道等设备损坏带来的直接和间接经济损失巨大,严重影响企业运营和公共安全,亟需开发先进的雷电智能监测与防护技术以应对复杂多变的雷电活动,不仅对于保障国家基础设施的安全稳定运行至关重要,更是维护社会稳定和促进经济持续发展的关键支撑。
该项目在省科技厅等多个重点项目支持下,针对雷电智能监测和防护技术不成熟、浪涌保护器故障时易燃烧,小型化困难、以及微弱雷电信号捕捉不准确等关键难点,通过研发新型脱扣技术,显著提升了浪涌保护器在故障状态下的安全性能,从根本上解决了传统设备的缺陷,开发了集成智能雷电监测系统和雷电预警系统的综合平台,实现了对雷电活动的全方位、全时段、全过程精准监控与防护,为雷电灾害防控提供了更加可靠和智能化的解决方案。关键技术如下:
1.发明了一种主动电弧遮断方法,开发了一种高安全性多层间隙型电涌保护装置,实现了浪涌保护器(SPD)故障时主动脱扣灭弧,提高了产品的可靠性与稳定性,并创造性地将大体积的导轨安装结构升级为小型化的PCB板载结构,实现了大通流能力的多层间隙型电涌保护器的板载化,显著减少了设备的占用空间和安装复杂度。
2.提出了宽频带、高动态雷电时频特性参数高精度获取方法,设计了超大罗氏线圈传感器与宽频带积分电路,实现了雷电发生时间、位置及波形特征参数的全方位、全时段、全过程准确监测,显著提升了雷电监测的精确度和响应速度,为雷电活动的研究和预测提供了宝贵的数据支持。
3.构建了多源强电磁数据库和分布式传感器网络架构,提出了融合注意力机制和长短期记忆模型的雷电预警方法,开发了一套集成智能预警、监测与防护功能的综合系统,实现了雷电活动的快速准确预警。
该项目已获授权专利41件,其中国际专利3件、国内发明专利25件,参与编制国家标准16项。由第三方评价机构组织,以西南交通大学潘炜教授为首的7位专家组成的专家组一致认为该项目:“整体技术达到国际先进水平”。
成果前期产品被国家科技部评定为“国家重点新产品”,相关技术曾荣获四川省科学技术奖与四川省专利奖。成果产品已广泛应用于华为、爱立信、诺基亚、三星等全球通信巨头,在30多个国家批量应用,并被多家知名企业颁发优秀质量奖,助力中光防雷成为通信基站领域的全球供应商,显著提升了中国防雷技术的国际知名度。
项目组多次在亚太电磁兼容会议(APEMC)、国际防雷大会(ICLP)等全球顶尖的防雷论坛上进行发言,分享前沿研究成果。并作为亚太国际防雷会议(APL)与IEC TC81年会的主要承担单位,积极推动全球防雷事业的发展,引领行业标准和技术的进步。
该成果还在军工、航天国防、轨道交通、电力、建筑等关键领域进行了广泛应用,近三年已实现销售收入11.8亿元,有效防止了超过2600亿元因雷电损坏而可能产生的间接损失。作为中国雷电防护领域的领军企业,中光防雷凭借其技术优势,持续引领行业发展,对国家基础设施的安全性和稳定性做出了重要贡献,确保了关键领域的高效运行和长期稳定发展。
雷电智能监测与防护系统智能雷电监测系统雷电预警系统
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2500050279
内蒙古
TK831
应用技术
锅炉及原动机制造
“盐碱地综合改造利用是耕地保护和改良的重要方面”,土壤盐碱化一直是威胁内蒙古沿黄灌区可持续发展和国家粮食安全的主要问题之一。排水技术是防治盐碱化的重要手段,而灌区内田间明沟排水不畅,塌坡淤积严重,暗管排水技术的应用已成趋势,但是沿黄灌区具有特殊的气候、土质、地下水位、灌水方式等条件,暗管排水工程成套技术在沿黄灌区还不成熟。
该项目在内蒙古科技重大专项、内蒙古水利科技计划和国家自然科学基金等项目的支持下,充分融合国内外暗管排水排盐相关理论与技术的新进展,结合沿黄灌区土壤盐碱化特征,坚持“分区分类、因地制宜”原则,针对中重度盐碱地改良、轻中度盐碱耕地盐渍化防治分别开展了暗管排水控盐技术研究,攻克了暗管外包滤料选择和暗管防淤堵、沿黄灌区上中游含盐土质耕地和轻中度盐碱地的暗管排水防渍控盐、中下游中重度盐碱地暗管排水改良和防治盐碱等关键技术,形成了涵盖理论认知、技术方法、施工工艺和技术模式的完整成果体系,主要创新特色如下:(1)集成了沿黄盐渍化灌区农田暗管排水外包料与滤料防淤堵、反冲洗技术,有效地防治了沿黄盐渍化灌区不同土质暗管的淤堵,提升了暗管滤料耐久性和适用性。(2)破解了地下水位较高的沿黄盐渍化灌区上中游耕地和轻度盐碱地的防渍控盐技术瓶颈,构建了沿黄盐渍化灌区上中游耕地和轻度盐碱地节水-控盐-保肥技术模式,实现了盐渍化地区节水、控盐、保肥、增产、提质的综合效应。(3)解决了土壤粉粒含量高、物理性质差、入渗速度慢和盐分淋洗困难的沿黄盐渍化灌区中重度盐碱地改良技术难题,创建了灌排协同调控为关键的中重度盐碱地综合改良防治技术模式,促进了盐碱地综合利用和耕地后备资源开发能力的提高。
成果集成暗管排水施工工艺,构建河套灌区暗管排水排盐技术体系,形成河套灌区暗管排水排盐工程技术标准,指导沿黄灌区中低产田改造及灌区建设,为暗管排水灌排协同提供现代排水模式样板;填补了暗管排水技术在沿黄灌区应用技术标准的空白,丰富和发展了该技术在盐渍化干旱地区的理论技术成果,总体上达到国际先进水平,其中以灌排协同调控为关键的中重度盐碱地综合改良防治技术模式达到国际领先水平。成果对于沿黄灌区乃至整个西北地区中低产田整治和治理盐碱地暗管排水技术标准化有重要贡献,对推动整个行业技术发展进步有重要作用;对沿黄灌区乃至西北地区盐碱地治理与实现粮食和生态安全、落实自治区“五大任务”和推动黄河流域高质量发展具有重大作用。
成果共制定地方标准3项;申请国家发明专利6项,授权3项;授权实用新型专利5项;获得软件著作权4件;发表论文45篇,其中高水平论文19篇;编写学术专著2部;已经应用于内蒙古沿黄灌区的巴彦淖尔市临河区、杭锦后旗、五原县、乌拉特前旗,和鄂尔多斯市达拉特旗等旗县,2020-2023年共计推广面积为31400亩,脱盐率提高11.18%-14.26%,排水率提高36.94%-44.04%,水分利用效率提高6.50%-8.27%,葵花平均增产84.5kg,玉米增产184kg,新增产值6816.8万元,节水效益41.88万元,节肥效益1061.4万元;经济、社会效益十分显著,特别是在2025-2035年自治区落实国家“关于推动盐碱地综合利用的意见”中具有巨大的潜在效益。建立了驻河套灌区研究生流动党支部,实现了“教学、科研、生产、服务、思政”五位一体的研究生培养模式,同时也培养了一批包括内蒙古杰出人才、自治区教学名师、教坛新秀等具有优良师德师风的教学科研人员,助力学科发展与人才队伍建设。
风电机组风力发电机功率控制装置
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2600010666
陕西
TP273.2
应用技术
通用仪器仪表制造
该项目属于土木建筑工程学科领域。
为实现建筑业的“资源节约、环境保护”,同时积极达成“双碳目标”。课题组在国家自然科学基金、陕西省重点研发项目等的支持下,重点突破了传统装配式结构“等同现浇”的设计理念、克服了典型“水平/竖向连接”在连接处内力传递途径和约束情况不明确等问题。具体离散出预制墙-梁、预制柱单元等;研发了以压电堆为核心元件的摩擦可控转动/滑移连接装置;集成形成一种具有自适应性态控制功能的新型全装配结构系统。
课题组研发了一类具有自适应减震功能的新型全装配结构系统,能够实现整体结构中小地震下实时变摩擦抗剪;罕遇地震下,大量消耗地震能量。通过大量的现场试验、有限元模拟与仿真,取得的主要成果包括:(1)研发以压电堆为核心元件的半主动摩擦可控转动/滑移新型连接装置,建立了相应的电压-摩擦力本构模型;(2)通过优化设计将上述连接装置集成于传统结构之中,系统解决了全装配结构变摩擦抗剪与耗能机理、结构整体变形-构件间变形协调-装置合理转动/滑移界限与电压耦合关系;(3)构建了由中央全局调配控制系统-层调配控制系统-新型结构单元控制系统组成的三级结构自适应控制系统;(4)通过模拟地震振动台试验,探讨了自适应全装配结构系统分散减震机理和一般规律,提出相应的地震响应分析理论和优化设计构造方法,建立一体化优化分析和计算模型。
基于上述研究成果,课题组成员共发表相关学术论文(SCI/EI等检索)20余篇。授权发明/实用新型专利6/2项,转化1项。该项研究成果可显著提高装配式结构的抗震性能,并对其在高烈度区的推广与应用提供重要理论依据与核心技术。
该成果应用功能强大的压电堆等智能材料设计了一类新型全装配结构系统,并且具有自适应减震功能,从所得到试验、理论分析结果等来看,研究成果具有重要的理论意义和学术价值,同时因为能够实现结构系统的完全装配化,响应了国家关于“双碳目标”对于建筑业转型的新需求,因而应用前景也非常广阔。
该成果主要应用于陕西靖边通用机场(无人机试验测试中心)项目2#综合保障楼项目和南山区高新公寓棚户区改造项目之中。项目负责人均认为该项技术成果在实际应用中表现出了良好的抗震性能与施工的便宜性,具有较好的经济价值和社会效益。
土木建筑工程自适应控制系统智能材料
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2500020473
四川
TM769
应用技术
电力供应
同步相量测量装置(Phasor Measurement Units,PMU)能够基于同一时标测量电力系统各种状态下的电压、电流的幅值和相角,广泛应用于电力系统广域测量系统(Wide Area Measurement System,WAMS)、状态估计等领域,是保障电网安全的重要设备。然而,随着新型电力系统建设,电网中的动态工况逐渐增多,如新能源发电系统大规模并网带来了宽频振荡现象。系统宽频振荡时信号会伴随幅值、相角的快速动态变化,传统相量测量算法由于不能表征信号的动态特性将产生很大的测量误差,直接影响PMU数据在系统保护和分析等方面的正常应用,进一步加剧动态条件下电力系统的运行风险。因此,亟需突破动态条件下高精度相量测量技术,提升新型电力系统的实时监控能力。
在国家自然科学基金、四川省重点研发项目和国网四川省电力公司科技项目的支持下,项目团队针对动态条件下相量测量算法的误差产生机理不清晰、动态相量表征模型不精细和相量测量数据的应用有待深化等问题,围绕动态条件下同步相量测量算法误差产生机理、高精度动态相量测量技术和PMU数据在电网故障诊断方面的应用深化开展研究工作,主要科技创新有:①提出了相量测量算法误差产生机理分析方法,揭示了工频偏移、谐波/间谐波条件下同步相量测量算法误差产生机理;提出了基于相量测量值波动特性的PMU装置动态性能的在线评价方法;研发了PMU装置的测试装置,实现了PMU测量性能的离线评价,解决了变电站PMU装置性能测试难题;②针对新型电力系统动态过程中电气量频带宽、幅值变化大、相量参数随时间非线性变化的特征,提出了适用于动态条件的系统频率自适应跟踪算法和基于多频率-泰勒动态相量模型的动态同步相量测量算法,优化了动态相量测量的综合性能,实现了在工频偏移、带外干扰、谐波/间谐波影响等动态条件下的相量精确测量,频率估计误差不超过0.025Hz,动态条件下的相量测量误差小于0.2%;③提出了基于PMU数据图形语义特征的电网故障诊断方法,研发了融合PMU数据和SCADA告警信息的故障诊断系统,故障诊断精度达到98.13%,有效提升了电网调控运行对故障事件的分析决策能力。
项目成果通过了中国电力企业联合会组织的专家鉴定,鉴定委员会认为,成果总体达到国际先进水平,其中PMU动态测量性能在线评价方法和适用于动态条件的同步相量测量算法达到国际领先水平。项目授权发明专利20项,授权实用新型专利1项,登记计算机软件著作权2项,发表论文32篇(SCI 10篇),发布IEEE国际标准1项、电力行业标准2项。
项目成果已在国网四川电力、湖北电力、重庆电力、北京四方继保自动化股份有限公司、四川福堂水电有限公司、北京博电新力电气股份有限公司、中电普瑞电力工程有限公司、南京国电南自电网自动化有限公司等单位应用,极大提升了动态相量测量的精度,增强了对新型电力系统的动态感知和监测能力。项目近三年直接经济效益达5.16亿元,经济效益及社会效益显著。
同步相量测量装置电力系统电网安全设备