本发明公开了一种基于 RFID 技术的智能铣削刀具系统，包括 安装在机床的基座上的主轴，主轴上安装有刀柄，刀柄上安装有刀具， 基座上固定安装有初级单元，刀柄上固定安装有次级单元，刀具上固 定安装有传感单元，传感单元安装在靠近刀具的切削刃的部位，传感 单元与次级单元通过导线连接;传感单元用于在切削的过程中实时感 知刀具的物理量;次级单元用于在线采样传感单元感知的物理量并通 过无线传输通道向初级单元传输;初级单元用于产生射频载波及在无 线传输通道中获取次级单元传输的数据。本系统通过同

系统地研发和掌握了智能自主机器人高精度运动控制、环境感知与地图构建、多视角目标识别与跟踪、自主定位、导航和路径规划、仪表智能识别以及自动报警、高效人机交互等核心技术和整套系统集成能力。 一、项目分类 重大科学前沿创新 二、成果简介 系统地研发和掌握了智能自主机器人高精度运动控制、环境感知与地图构建、多视角目标识别与跟踪、自主定位、导航和路径规划、仪表智能识别以及自动报警、高效人机交互等核心技术和整套系统集成能力。主持研制的铁路牵引变电站巡检机器人实现工程化，在西成客专成功、北京地铁试运行并辐射到地铁牵引供电、动力发电等设施的安全监控与运营维护和智慧农业应用。铁路变电所智能机器人巡检系统主要由智能巡检机器人、铁路变电所智能机器人监控中心、数据的智能处理和机器人充电房等部分组成，具备完全的自主知识产权;具有与铁路牵引供电SCADA系统无缝连接功能，是引领无人值守牵引变电站新模式的核心装备之一，该机器人系统解决了铁路变电站巡检自动化程度低，人工劳动强度大的问题，同时谱系化该机器人可为城市轨道变电站巡检提供新模式。

智能电力监护系统、电气自动化控制 高压输配新产品，配电自动化创新技术

本团队针对现有井下牵引器面临的牵引力不足、连续油管屈曲、钻压钻速无法实时调控等技术瓶颈，研发了一款适用于连续油管的多功能智能钻完井机器人，其具有牵引力大、尺寸小、实时调速等显著优势。 一、项目进展 已注册公司运营 二、企业信息 企业名称 成都爱钻石油钻采工具有限公司 企业法人 王樵渚 注册时间 2021.08.26 注册所在省市 四川省成都市 组织机构代码 91510107MAACMW425Q 经营范围 石油钻采专用设备制造、计算机软硬件及外围设备制造等。 企业地址 四川省成都市武侯区华兴街道沈家桥社区文盛路77号附5 号 获投资情况 三、负责人及成员 姓名 学院/所学专业 入学/毕业时间 王樵渚 能源学院/能源动力 2020.9-2023.6 黄楚淏 能源学院/石油与天然气工程 2020.9-2024.6 杨海心 能源学院/石油与天然气工程 2020.9-2024.6 邓旭 能源学院/能源动力 2020.9-2023.6 孙林枫 能源学院/能源动力 2020.9-2023.6 徐鑫勤 能源学院/石油与天然气工程 2019.9-2022.6 孔繁昇 能源学院/石油与天然气工程 2019.9-2022.6 魏微 能源学院/能源动力 2020.9-2023.6 官杨 能源学院/石油与天然气工程 2019.9-2022.6 四、指导教师 姓名 学院/所学专业 职务/职称 研究方向 朱海燕 油气藏地质及开发工程国家重点实验室 教授/博导 石油与天然气工程 唐煊赫 能源学院 讲师 石油与天然气工程 汪兴明 油气藏地质及开发工程国家重点实验室 副研究员 石油与天然气工程 刘清友 能源学院 教授/博导 智能钻完井技术及装备 五、项目简介 2021年，我国原油进口量为5.13亿吨，对外依存度高达72%，大力开发石油与天然气是保障我国能源安全、实现“双碳”目标的重大战略举措。要开采地下数千米油气资源，首先要钻井，为地下油气提供开采通道。目前全球每年新增水平井超过万口，但旋转导向系统等水平井钻进核心工具仍被国外垄断，致使我国单口水平井钻井成本高达5000万元。研制具有我国自主知识产权的连续油管+机器人智能钻完井技术，摆脱国外垄断，降低钻完井成本，市场潜力巨大。 本团队针对现有井下牵引器面临的牵引力不足、连续油管屈曲、钻压钻速无法实时调控等技术瓶颈，研发了一款适用于连续油管的多功能智能钻完井机器人，其具有牵引力大、尺寸小、实时调速等显著优势，获授权发明专利15件（美国专利2件、加拿大专利1件），发表论文5篇，生产中试样机2套。该产品的研发，将有效解决我国深地资源钻探面临的井下智能钻完井工具“卡脖子”难题，除了应用于常规钻完井作业，还可以辅助修井、复杂结构井爆炸压裂炸药投放等井下复杂作业，实现多功能化。 团队聘请中国工程院周守为院士为顾问，为项目的发展提供了强有力的技术支撑。本团队拥有20多件核心专利，综合技术优势处于国际前列。

团队以深地工程地质灾害预警与防控为切入点，将微震监测、智能云与新型支护技术相融合，打造了一套从底层算法到顶层智能物联网算法完整的解决方案，最终实现了 “精准监测”到“云端预警”再到“智能防控”。  一、项目进展 创意计划阶段 二、负责人及成员 姓名 学院/所学专业 入学/毕业时间 李想 环工院/土木水利 2020.09-2023.06 曾俊 环工院/建筑与土木工程 2019.09-2022.06 马佳骥 环工院/地质工程 2019.09-2022.06 吉翔 环工院/土木水利 2020.09-2023.06 卢向前 环工院/地质资源与地质工程 2020.09-2023.06 喻妮 环工院/土木工程 2020.09-2023.06 代坤坤 环工院/土木工程 2021.09-2025.06 文倩 商学院/应用经济学 2019.09-2022.06 彭丰 环工院/土木工程 2020.09-2024.06 李超飞 环工院/地质工程 2020.09-2024.06 宋涛 环工院/地质工程 2017.09-2023.06 张航 环工院/土木工程 2016.09-2022.12 邓叶林 环工院/土木工程 2019.09-2022.06 马俊杰 环工院/地质工程 2019.09-2022.06 朱玥 商学院/应用经济学 2021.09-2023.06 三、指导教师 姓名 学院/所学专业 职务/职称 研究方向 马春驰 环工院/ 无/副教授 隧道与地下工程 李天斌 环工院/ 院长/教授 隧道与地下工程 朱星 环工院 无/副教授 边坡工程 崔圣华 环工院 无/讲师 地质工程 杨晓轩 环工院 无/助教 无 赵伟华 环工院 系主任/副教授 边坡工程 四、项目简介 团队以深地工程地质灾害预警与防控为切入点，将微震监测、智能云与新型支护技术相融合，打造了一套从底层算法到顶层智能物联网算法完整的解决方案，最终实现了 “精准监测”到“云端预警”再到“智能防控”。 根据国家西部大开发、扶贫开发、川藏铁路、国防重大专项深地工程项目等重大战略相继开设，未来将有超过5.2万亿元的市场容量。①自主研发一套以传感器—采集站—便携检测仪—云平台为一体的高精度的微震监测系统。②基于智能云构架+MOC多输出技术+BIM，研发了深地灾害智能预警与防控云平台。 ③自主研发了深地灾害新型支护装置。已完成智能预警与防控云平台的研发设计，以及四个核心设备+三种新型支护装置的小规模生产，具有专业背景的数据分析团队已通过云平台远程处理监测数据。本项目正对硬件产品进行投入生产，计划于2023年完成软硬件的升级，2024年上线深地工程地质灾害大数据云平台，2025年实现掌上云技术。学生团队已发表30篇高水平论文，申请发明专利18项，新型实用专利12项，软件著作权5项，获10余项国家、省部级创新创业类竞赛奖励。依托学校平台已完成或参与国家、省部级项目10余项，合同总价值超千万元，并获得央视报道，引起了国内外社会的高度关注。

成果与项目的背景及主要用途： 成果背景：由于建筑能源消耗的急剧增加，热泵作为一种通过消耗少量高品位能量，把热量从低温处传输到高温处的装置，日益受到人们的关注。热泵通过使用清洁的冷热源如太阳能、土壤能、空气能等，能够同时实现制冷、制热、提供生活用热水。这种复合可再生能源系统的出现，给人们提供了更具灵活性的方案，来实现洁净能源系统的三联供功能。 系统主要用途：多热源热泵系统是指以太阳能-空气源-地源等为热源的热泵系统，主要包括：太阳能集/散热系统、空气源集/散热系统、埋地盘管集/散热系统（含室内蓄热体）、水源热泵系统、房间热力系统、控制系统。本方案利用先进的智能控制技术，将太阳能源、空气源和地源热三者有机结合，通过水源热泵机组实现向建筑物供热、供冷和提供生活热水。太阳能集/散热器的利用可弥补地源热泵因埋地管束多而导致的投资过大的缺点，同时减少地下环境受到过度的热污染，而少量地源和蓄热系统的使用可弥补太阳能和空气源热泵受气候条件影响大的缺点，使系统即使在恶劣的气候条件下也能在高能效状态下工作。太阳能-空气源-地源热泵联合系统可以设计为基本工作模式，还可以根据具体情况开展因地制宜的设计，组合成适合当地地理及气象特点的系统。系统采用全新的智能控制技术，采集实时的系统参数，提高温度调节的准确性，使系统始终维持在高效状态下工作。通过将太阳能源、空气源集/散热器做成外围护结构的一部分，实现新能源与建筑结构的完美结合。结合三步节能建筑技术的普及推广，本技术产品的目标是实现空调和采暖方面的一次投资和日常费用仅为传统空调+暖气方案的 50%。 技术原理与工艺流程简介：  夏季： 系统处于制冷工况，需要把从室内吸收的热量转移到室外，太阳能散热器、空气源散热器、埋地换热器分别提供冷源，此外，在房间内有相变蓄能材料，晚上积蓄冷量，减轻热泵系统在白天的热负荷。由于空调系统在夏季并不处于常开状态，如果空调不处于制冷状态时，使系统处于制热工况，关闭室内热力系统，并且打开阀 V4 和 V6，关闭阀 V5，此时系统成为太阳能热泵式热水器，可以提供稳定的热水。两种工况的切换通过实时测量的室内温度和热水箱温度等参数，由智能控制系统进行判断。 冬季： 系统处于制热工况，太阳能集热器和埋地换热器作为热源给建筑供热，同时供生活热水。当热水箱温度达到设定值时，关闭阀 V4 和 V6，打开阀 V5。此外，在房间内有相变蓄能材料，白天积蓄冷量，减轻热泵系统在夜晚的工作负荷。三个热源可以任意两个之间并联工作，也可以分别工作，要依具体的工作状况，包括环境温度、室内温度、热源温度等状况而定。技术水平及专利与获奖情况：该技术已申请专利，并通过小试鉴定。 应用前景分析及效益预测： 应用前景分析：本项目的实施可以加快可再生能源产业化的发展，促进建筑节能与热泵系统的有机结合，对空调行业进一步向绿色能源的发展，都有非常显著的作用。三步节能的尽快实现，客观上也促进了新能源的普及推广。 效益预测：下面以天津地区为例对本系统的一次投资成本及运行费用进行说明，将本系统与单冷空调+暖气、地源热泵、空气源热泵比较。建筑面积 150m2，采暖天数 125 天，制冷天数 120 天，每天制冷 10 小时，平均运行负荷按 70%计，电费 0.41 元/度以三步节能后的指标计，供暖负荷取 36W/m2，总供暖热负荷为 5400W/m2，制冷负荷 72W/m2，总的制冷负荷为 10800W/m2。 第一种方案采用单冷空调+集中供暖，集中供暖中室外采暖的投资为 85 元/m2，室内的费用为 25 元/m2，总的费用为 110 元/m2，天津地区的暖气费用为15 元/(m2 年)，设制冷系数为 2.5。 第二种方案完全采用地源热泵，冬季单位钻孔长的取热率为 30W/m，夏季的放热率为 50W/m，约需 210m 的钻孔长，管长和施工总费用取 90 元/m。 第三种方案完全采用空气源热泵，冬季采用电辅助加热的时间为全部取暖时间的一半，冬季制热，夏季制冷系数为 2.5，冬季制热系数取为 2。 第四种方案为本项目系统，太阳能集热板取 17m2，地源热泵系统的冬季负荷为 1500W，夏季负荷为 2500W，地源热泵约占总负荷的 25%，夏季性能系数取为 4，冬季的性能系数取为 3。 应用领域：建筑节能；新型热泵、空调系统；制冷、供暖系统工程；可再生能源建筑。 技术转化条件（包括：原料、设备、厂房面积的要求及投资规模）：热泵、空调及控制系统。 设备：机械加工及系统安装设备。 厂房面积：1000m2 以上。 投资规模：600 万以上。 合作方式及条件： 合作方式：技术入股、合资经营。 条件：对建筑、节能及可再生能源利用感兴趣且致力于该技术的推广实施。 

成果的背景及主要用途： 由天津大学设计开发，主要用于混合戊烷中正戊烷、异戊烷和环戊烷的分离， 并兼作混合碳四中正丁烷和异丁烷以及混合己烷中正己烷的分离。产品用途广泛, 可作为可发性聚苯乙烯及聚氨酯泡沫体系的发泡剂，用于无氟冰箱、冰柜、冷库 及管线的保温等领域；可作线性低密度聚乙烯催化剂的载溶剂,脱沥青的工业溶 剂、分子筛脱蜡的萃取剂等；也可作为化工原料,如异戊烷脱氢制异戊烯、异戊 二烯,戊烷混合物经氯化、精馏、催化水解,可生产粗戊醇,经多级分离蒸馏后得到 1-戊醇,同时正戊烷氧化生产苯酐和顺酐的研究也取得一定进展。 技术原理与工艺流程简介： 装置首次采用四塔可拆分流程，还可兼作混合碳四中正丁烷和异丁烷以及混 合己烷中正己烷的分离装置，有利于压缩建设投资。改变传统装置先分离出混合 戊烷中纯品正戊烷、异戊烷和环戊烷，再将前两者按比例混合生产发泡剂的做法， 直接产出发泡剂、正戊烷或者异戊烷以及环戊烷产品。通过消除过度分离和事后 11天津大学科技成果选编 再混合的不合理操作以及对换热网络进行优化创新，不仅较同类装置能降低 30% 左右的能耗，还提高了装置柔性和适应性（适应多种比例发泡剂生产要求和多重 工况）以及企业对市场变化的应对能力。本技术通过自主创新开拓了分离领域新 的精细分离方法。设计采用天津大学新型规整填料及塔内件技术（包括专利技术 和专有技术如导向梯形浮阀、金属折峰式波纹填料 ZUPAC、大直径丝网填料塔 填料盘增强技术、通透式填料支撑结构、端效应减小装置、变孔径流预分布管技 术、新型单级导板式液体分布器、槽盘式集油箱、双列叶片进料分布器等）。产 品质量高于同类产品，满足了混合戊烷同分异构体精细分离的需要，各项技术指 标均达到或超过了设计要求。 技术水平及专利与获奖情况： 本技术为国内领先技术，目前有两项技术专利。 <一种混合戊烷同分异构体精细分离的双效精馏方法及其系统> CN101602641 <一种对分离了双烯烃的碳五抽余原料进行深加工的方法> CN101823931A 应用前景分析及效益预测： 成果已在国内部分地区推广，并将向全国其它部分地区乃至国外进行更广泛 的推广。 应用领域：本成果可应用于精细化工产品生产领域。 技术转化条件（包括：原料、设备、厂房面积的要求及投资规模） 本成果已经处在产业化稳定应用阶段，已经转让企业 1 家。 合作方式及条件：与企业合作。 

针对高速重载大能容摩擦片制动过程的多场耦合特性，开发了摩擦层三参数摩滑载荷和边界条件模拟与仿真软件、摩擦机理及摩擦系数预测平台，提高了摩擦层三参数摩滑载荷和边界条件测试的精度，增强了摩擦元件工作过程的可靠性。研制了适用于多种工况的摩擦磨损测试设备，首创了摩擦特性的变速测试及压力边界动态测试方法，具有国际领先水平。 与某兵工院所合作单位开发的摩擦元件测试及边界条件精确获取方法己成功应用于某履带车辆的生产研制过程中，填补了国内外边界条件动态测试实践应用的空白。 该成果主要针对履带及重在车辆的军用和民用巿场。未来几年，国内重型机械和武器装备的需求将呈现持续明显上升趋势，该成果有助于推动重型机械中摩擦离合器和制动器的发展，具有广阔的发展空间和应用前景。 采用嵌入测量技术突破了压力及温度边界动态测试的瓶颈，测量精度相对原始六分力测量方法提高了25%。目前己获得包括实验技术、模型理论专用设备等方面的国家发明专利4项、软件著作权2项，发表国内外高水平论文10余篇。

由天津大学设计开发，主要用于混合戊烷中正戊烷、异戊烷和环戊烷的分离，并兼作混合碳四中正丁烷和异丁烷以及混合己烷中正己烷的分离。产品用途广泛,可作为可发性聚苯乙烯及聚氨酯泡沫体系的发泡剂，用于无氟冰箱、冰柜、冷库及管线的保温等领域；可作线性低密度聚乙烯催化剂的载溶剂,脱沥青的工业溶剂、分子筛脱蜡的萃取剂等；也可作为化工原料,如异戊烷脱氢制异戊烯、异戊二烯,戊烷混合物经氯化、精馏、催化水解,可生产粗戊醇,经多级分离蒸馏后得到1-戊醇,同时正戊烷氧化生产苯酐和顺酐的研究也取得一定进展。装置首次采用四塔可拆分流程，还可兼作混合碳四中正丁烷和异丁烷以及混合己烷中正己烷的分离装置，有利于压缩建设投资。改变传统装置先分离出混合戊烷中纯品正戊烷、异戊烷和环戊烷，再将前两者按比例混合生产发泡剂的做法，直接产出发泡剂、正戊烷或者异戊烷以及环戊烷产品。通过消除过度分离和事后再混合的不合理操作以及对换热网络进行优化创新，不仅较同类装置能降低30%左右的能耗，还提高了装置柔性和适应性（适应多种比例发泡剂生产要求和多重工况）以及企业对市场变化的应对能力。本技术通过自主创新开拓了分离领域新的精细分离方法。设计采用天津大学新型规整填料及塔内件技术（包括专利技术和专有技术如导向梯形浮阀、金属折峰式波纹填料ZUPAC、大直径丝网填料塔填料盘增强技术、通透式填料支撑结构、端效应减小装置、变孔径流预分布管技术、新型单级导板式液体分布器、槽盘式集油箱、双列叶片进料分布器等）。产品质量高于同类产品，满足了混合戊烷同分异构体精细分离的需要，各项技术指标均达到或超过了设计要求。

主要技术内容： （1）破传统喷雾泵生产设备机械结构设计，采用凸轨、凸轮机构，创新性研制了高精度、高效率的喷雾泵电化铝壳抓口机、喷头打喷咀机等系列装配设备，提高了设备的装配精度和效率。提出集成基于等价输入干扰估计器与参数智能辨识的智能驱动控制技术，成功解决了微型喷雾泵现场设备层不确定干扰、电机参数的时变性对装备电机控制性能影响问题，提高了生产装备控制的精度及可靠性。 （2）集成 RFID 与 WSN，构建微型喷雾泵生产过程信息采集网络，创新性地引入混沌粒子群优化算法，优化采集网络节点部署；动态选择通信节点数目，在获得最大网络覆盖范围的同时，避免节点间的冲突，降低网络能耗，保证了生产过程数据采集与传输的实时性和可靠性。 （3）创新性提出并实现了微型喷雾泵制造过程多目标资源优化调度技术。建立生产车间多目标资源优化调度模型，提出基于种群年龄模型的动态粒子数微粒群优化算法来求解优化问题，并采用层次分析法进行决策，成功实现了微型喷雾泵生产全流程的精益管控，全面提高了生产质量与资源效率。 （4）创新性研发了一种面向制造全过程的信息集成平台。将生产过程信息、管理信息等数据高度融合，实现底层物联网到互联网的无缝连接；解决了常规DCS、MES、ERP 三层架构存在的数据交换困难、系统庞大、功能定制性差、难以适用于中小型制造业等缺点，为微型喷雾泵制造装备的自动化和信息化融合提供了解决方案。 行业意义： 项目通过攻克微型喷雾泵生产装备的自动化与信息化技术融合的关键技术，突破国外先进技术的壁垒，形成了自主知识产权与技术体系，项目成果提升了微型喷雾泵加工装备的自动化、信息化水平，符合国家可持续发展战略的绿色制造技术，可带动和促进化妆品、保健品等领域向高档化的高层次技术方向发展。 获奖情况：2015 年获中国轻工业联合会科学技术进步奖一等奖。 成果的技术指标、创新性与先进性： （1）引入凸轮、凸轨等机构，并结合等价输入干扰估计器、智能辨识等方法设计控制策略，从机械和控制两方面进行突破，自动化程度和生产效率高。 （2）集成 RFID 与 WSN，采用混沌粒子群优化算法优化网络节点，动态选择通信节点数目，降低网络能耗，生产过程数据采集与传输的实时性和可靠性高。 （3）建立以缩短生产周期、减少机器空转时间、降低产品次品率为等为目标，采用种群年龄模型的动态粒子数微粒群优化算法求解生产过程优化调度问题，采用层次分析法进行决策，实现微型喷雾泵生产全流程精益管控。 （4）采用完全不同于传统 DCS、MES、ERP 三层架构的模式，直接面向生产、管理全过程，开发信息集成平台，自动化和信息化融合度高、适用于中小型制造业。 技术的成熟度：相关技术已经形成产品，在无锡圣马科技有限公司及其下游企业进行了产业化。 应用情况： 针对微型喷雾泵加工装备产业当前普遍存在材料消耗大、能耗高、可靠性差、加工效率低、品种适应性差等问题，本项目以提高生产装备的自动化与信息化水平为目的，在装备高性能自动化控制、信息的采集与传输、优化调度、精益管控、平台建设等方面已经取得了创新性研究成果，并对成果进行了提炼、集成，从2012 年开始，针对本项目整体技术展开全面推广，应用于江苏、广东等地区的10 多家轻工装备制造及使用企业。 应用实践证明了，本项目成果总体技术创新程度高、成熟度高、附加效益显著，显著提升了我国塑料装备在国际市场具有较强的竞争力，有利于提高我国塑料装备的设计制造智能化水平，推动了我国塑料制造业的国际化发展。