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高速列车和重载货车关键结构可靠性评估与提升技术
近日，教育部发布了《教育部关于2019年度高等学校科学研究优秀成果奖（科学技术）奖励的决定》，北京交通大学机电学院刘志明教授等主持完成的项目“高速列车和重载货车关键结构可靠性评估与提升技术”获科技进步奖一等奖。 “高速列车和重载货车关键结构可靠性评估与提升技术”项目旨在有效消除高速列车和重载货车可能存在的结构安全隐患，围绕准确评估和可靠提升结构疲劳寿命两大目标，建立了结构可靠性评估技术体系、结构运用载荷识别技术体系和结构可靠性提升技术体系。本项目共获得发明专利15项、软件著作权1项，发表论文178篇，为应用单位新增利润159.6亿，税收 29.2亿，节支33.3亿。成果经专家评价：“研究成果总体达到国际先进水平，关键结构载荷识别方法、结构可靠性提升技术达到国际领先水平”。 该项目由北京交通大学为第一完成单位，中车长春轨道客车股份有限公司，中车青岛四方机车车辆股份有限公司，中车齐齐哈尔车辆有限公司等联合完成。 高等学校科学研究优秀成果奖（科学技术）每年评审一次，分设自然科学奖、技术发明奖、科技进步奖和青年科学奖。2019年授奖项目共315项，其中特等奖1项、一等奖116项、二等奖188项，10人获得青年科学奖。 相关链接http://www.moe.gov.cn/srcsite/A16/s7062/201912/t20191223_413180.html?from=timeline&isappinstalled=0
北京交通大学
2021-04-10
复杂工业过程企业能效监测评估及优化控制系统应用
复杂工业过程生产流程中消耗的能源种类多，包括电、天然气、氧气、水、蒸汽等，而且能源使用量大，其能源成本约占到生产成本的50%—60%。加强企业能源管理、规范不同流程工艺间的能效评价体系，同时结合现代信息技术与检测技术，以实现对企业内部不同层面能源利用状况及其效率指标的监测、评估与优化调度，将有助于企业进一步降低能源消耗与生产成本，并有利于加快企业精细化管理进程。
厦门大学
2021-04-11
不锈钢城轨客车车体焊接质量在线监测与评估技术及装置
项目成果/简介:城市高效、绿色交通的迫切需求，促进了不锈钢城轨客车的快速发展。不锈钢车体结构基本特点是由数万个小尺寸电阻点焊或激光焊点组焊而成的薄壳结构，焊接质量控制是保证不锈钢车体结构强度及制造质量的关键，不锈钢车体焊接质量监测亦成为关系不锈钢城轨客车制造质量的关键技术之一。吉林大学焊接质量监测技术团队多年聚焦不锈钢车体电阻点焊、搭接激光焊焊接质量的在线监测及无损检测技术与装置的研发，为相关制造企业保障不锈钢车体焊接制造质量提供技术手段。研究团队吉林大学材料科学与工程学院 徐国成教授研发团队成果成熟度技术及装置基本成熟，已有百台套以上在相关轨道客车制造企业获得应用。项目图片（1）电阻点焊过程智能在线监测系统（2）电阻点焊接头阵列探头超声波智能检测系统（3）搭接激光焊缝超声波智能检测系统（4）电阻点焊压痕精密检测系统应用范围:目前研发的技术及装置主要应用于城市轨道客车制造领域中，不锈钢薄壳车体电阻点焊及激光焊的焊接质量智能在线监测及超声波无损检测与智能评估，为不锈钢车体焊接制造质量的稳定与提升提供技术保障手段。项目技术与装置已有百套以上应用于中车等相关制造企业。随着技术及应用经验的不断积累，本项目技术及装置可以在汽车等类似焊接结构制造企业在一定范围内得到拓展应用。效益分析:目前，本项目开发的技术装置已有 50 以上台套应用于中车长春轨道客车股份有限公司，为保障该企业国内、外不锈钢城轨车项目制造起到重要作用。同时，依托本项目技术的电阻点焊质量在线监测装置陆续已有 100 多台套应用于其它中车等十几家不锈钢城轨客车制造企业，为相关企业及项目解决了焊接质量保障的技术瓶颈问题。本项目技术成果直接项目经费累计达千万元，并取得了显著的经济社会效益。
吉林大学
2021-04-10
一种直流偏磁多阶段递进式综合治理评估方法
本发明公开了一种直流偏磁多阶段递进式综合治理评估方法，包括:步骤 1，收集接地极和接地站 点的相关资料;步骤 2，从接地极向土壤注入小电流，获得接地站点的直流电流测试值;步骤 3，采用 直流电流仿真模型计算接地站点的直流电流仿真值;步骤 4，基于接地站点的直流电流测试值和直流电 流仿真值调整直流电流仿真模型，并进行第一阶段直流偏磁治理;步骤 5，从接地极向土壤注入逐步增 大的小电流，观察治理站治理设备动作情况，测量测试站直流电流，检查观察站的运行情况和噪声;步 骤 6，采用直流电流仿真模型计算测试站的直流电流仿真值，调整直流电流仿真模型;并进行下一阶段 直流偏磁治理。本发明计算简单、准确度高、效率高、切实可行。
武汉大学
2021-04-13
流域（区域）水环境污染物空间分布评估与决策支持服 务
本服务体系主要依托 SPARROW 模型，它是一款由美国国家地质调查局（USGS）开发的非线性流域污染物评估模型，其介于传统统计学模型与机理模型之间，用于估计流域地表水体中污染物负荷与污染源之间的关系。是美国 TMDL 计划推荐流域模型方法之一。
原始 SPARROW 模型基于 SAS（统计分析系统）平台运行，使用 IML 语言编写，其嵌套的统计模块可以轻松调用非线性加权最小二乘法（NWLS）进行方程的求解，完成所需参数的估计，虽然SPARROW 本身可以免费使用，但是 SAS 平台购买费用不菲，为此我们基于 SPARROW 模型的原理，使用 FORTRAN 语言开发了面向我国特点的具有空间响应特性的水环境管理模型，简化了原SPARROW 模型中不适用于中国的模块，并增加 jackknife 不确定性分析模块，按照中国水环境管理需求补充可能实现的模块，优化模型功能，改善人机交互形式，使数据输入及模型运行更加方便易学并符合中国的数据特点。利用 ArcGIS 生成河网、划分子流域等，提取与整合必要的与流域河流属性相关的输入数据，并利用该平台将模拟结果进行可视化表达。
南开大学
2021-04-13
大功率风电机组健康状态监测与评估关键技术及应用
在国家、省部级科技项目支持下，研发团队历时8年攻克了前述难题， 提出了 2类关键部件特征参数提取方法，形成了 3种状态监测与评估系统新 产品，实现了 3项重大突破与创新：①提出了机、电、热多耦合特征参数和 动态阈值提取方法。研发了电流故障特征的叶轮不平衡状态监测技术，提出 变流器功率模块热应力疲劳特征参数及关键传感器故障观测模型，形成了特 征参数动态阈值确定方法。②研发了关键部件劣化度概率评估及寿命预测技 术。基于数据挖掘手段，提出了机械关键部件劣化状态评估概率分析和实时 寿命预测方法；基于功率模块疲劳失效机理，形成了变流器功率模块平均故 障间隔时间评估体系，研发了多时间尺度累积效应的变流器运行可靠性评估 技术。③研发了风电场整机多层次健康状态评估技术。形成了风电机组多层 次评估指标体系，提出了风电机组监测参数异常识别方法，研发了风电机组整 机健康状态评估技术。
重庆大学
2021-04-11
基于ARM系列的机电控制系统的开发
数字化控制（NC）是当今机电控制技术发展的主流，是电力电子技术与运动控制学科中的一项重要技术。本项目设计了一种基于ARM?微控制器和uC/OS-Ⅱ实时操作系统的万能材料试验机测控系统软硬件开发方案。关键技术：伺服控制系统需满足其控制精度的要求，因此对AD转换精度，位移监测精度上都有较高要求，同时实现控制系统的PID闭环调节控制；借助于实时操作系统来提高系统的实时性。关键技术路线：根据市场需求确定系统所需实现的功能，将功能模块化，之后根据功能结构划分硬件结构与技术难点的分析，硬件电路制作，软件编写，上机调试，再根据调试结果对硬件电路以及软件部分进行必要的改进。本系统所选控制器保持了强大了外设和快速中断处理能力，处理器采用Philips公司的LPC2214（ARM?）。LPC2214是一种基于支持实时仿真和跟踪的16/32位ARM?TDMI-STMCPU的微控制器，带有256KB嵌入的高速Flash存储器和16KB的RAM。128位宽度的存储器接口和独特的加速结构使32位代码能够在最大时钟速率下运行。因此能方便的设计出高性能的控制系统，使得开发周期短，成本低，体积小。对系统而言不仅简化电路设计结构，同时使得系统具有抗干扰强，可靠性高的特点。
华东理工大学
2021-04-11
基于AVR系列的机电控制系统的开发
简易型手动卧式拉力机，控制器选用ATMEL公司研发出的增强型内置Flash的RISC（Reduced Instruction Set CPU）精简指令集高速8位AVR单片机。它可以广泛应用于计算机外部设备、工业实时控制、仪器仪表、通讯设备、家用电器等各个领域，一般分为 ATtiny系列、AT90S系列、ATmega系列，产品类型多。与其他类型单片机相比，具有指令执行速度快，在线编程技术ISP，并可对其反复擦写?万次以上等；与此同时，支持 AVR开发软件多，操作方便性价比高，在机电系统控制应用中有很广泛的前景。关键技术：I?C通信与AD转换精度，系统通过C8051F350采集力传感器的电压信号，通过其内部自带的??位AD转换模块将电压值转换为数字信号后发送给AVR控制芯片；如何更好的保证AD转换的精度要求系统对力值采集的硬件电路部分有合理的设计。关键技术路线：根据市场需求确定系统所需实现的功能，将功能模块化，之后根据功能结构划分硬件结构与技术难点的分析，硬件电路制作，软件编写，上机调试，再根据调试结果对硬件电路以及软件部分进行必要的改进。本系统结构简单，开发周期短，成本低，体积小，抗干扰强，可靠性高的特点同时又能满足一定的精度要求。
华东理工大学
2021-04-11
基于DSP系列的机电控制系统的开发
快速，实时性强，可靠性高已成为现代机电控制系统的主要研究对象，其主要依赖于数字控制系统的发展，因而数字化控制（NC）是当今机电控制技术发展的主流，是电力电子技术与运动控制学科中的一项重要技术，而DSP已成为这项技术的核心。DSP芯片，也称为数字信号处理器，是一种具有特殊结构的微处理器。DSP芯片内部采用程序和数据分开的哈佛结构，具有专门的硬件乘法器，广泛采用流水线操作，提供特殊的DSP指令，可以用来快速地实现各种数字信号处理算法。TMS320系列是DSP大家族中的一个分支，其中包括：定点、浮点、多处理器DSP和定点DSP控制器。TMS320系列DSP的体系结构专为实时信号处理而设计，该系列DSP控制器将实时处理能力和控制器外设功能集于一身，具有快速、复杂和灵活的中断处理，丰富的数字和模拟外设，电源管理等功能，为控制系统应用提供了一个理想的解决方案，以伺服冲床控制系统为例。本系统将借助于RCP设计理念解决控制器设计的瓶颈问题（如图a/b所示），它将控制算法设计、软硬件设计集成在一起，使设计人员在实际产品生产之前，直接可以看到仿真结果，并通过快速迭代对设计进行修改以达到所要求的最佳控制效果。并且RCP设计方法具有代码的自动转换功能，设计者只需要根据所用的控制理论在MATLAB/SIMULINK环境中设计好控制模块框图，选择好编译器，就可以直接把控制模块自动的转换为可执行的源代码，移植到DSP中。因此RCP设计方法可以大大的缩短产品的开发周期，降低成本，提高生产效率。关键技术路线：根据市场需求确定系统所需实现的功能，将功能模块化，之后根据功能结构划分硬件结构与技术难点的分析，硬件电路制作，软件编写，上机调试，再根据调试结果对硬件电路以及软件部分进行必要的改进。本系统所选控制器保持了强大了外设和快速中断处理能力，同时融合了先进的高速数字信号处理功能，并借助于RCP的设计理念，因此能方便的设计出高性能的控制系统，使得开发周期短，成本低，体积小。对系统而言不仅简化电路设计结构，同时使得系统具有抗干扰强，可靠性高的特点。
华东理工大学
2021-04-11
基于SOC系列的机电控制系统的开发
SOC（System On Chip） 一种整体的设计方法概念，指的是一种芯片设计方法，集成了各种功能模块，每一种功能都是由硬件描述语言设计程序，然后在SOC内由电路实现的；每一个模块不是一个已经设计成熟的ASIC“器件”，只是利用芯片的一部分资源去实现某种传统的功能。C80C51F是Silabs公司最新推出的一款带SOC色彩的独特的8位单片机系列，集成了嵌入式系统的许多先进技术。由最初的MCS-51发展到现在C80C51F，其过程代表了一个方向，提高了系统的运行速度和增加了片内模拟和数字外设，从整体上提高了单片机的性能。C80C51F单片机是完全集成的混合信号系统级芯片（SOC），具有与8051兼容的高速CIP-51内核，与MCS-51指令完全兼容，除了具有标准8051的数字外设不见之外，片内还集成了数据采集和模拟部件和其它数字外设和功能部件，包括模拟多路选择器，可编程增益放大器，ADC,DAC，电压比较器，电压基准，温度传感器，SMBUS,I?C,UART,定时器，可编程计数器，定时器阵列（PCA）,电源监视器和时钟振荡器等。
华东理工大学
2021-04-11