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【国有科技成果挂牌】北方工业大学最新科研技术挂牌交易之二

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北方工业大学

北方工业大学是一所以工为主、文理兼融,具有学士、硕士、博士培养层次和高水平棒垒球运动员招收资格的多科性高等学府,具有硕士研究生免试推荐资格,是教育部“卓越工程师教育培养”院校。学校由中央与北京市共建,以北京市管理为主,前身是创立于1946年的“国立北平高级工业职业学校”。随后几经变迁,于1985年经国务院批准,由北京冶金机电学院易名为北方工业大学。

学校设有计算机学院、电子信息工程学院、电气与控制工程学院、机械与材料工程学院、建筑与艺术学院、土木工程学院、经济管理学院、文法学院、理学院、马克思主义学院、继续教育学院等11个学院,20个系。有43个本科专业。各类学生15000多人,其中,全日制本科生10324人,研究生1747人,成人高等教育学生3100人,外国留学生500人,已经形成从本科生到硕士生、博士生,从全日制到成人高等教育、留学生教育的多层次、广覆盖的办学格局和教育体系。

学校有理、工、文、经、管、法、艺七大学科门类。现有1个服务国家特殊需求博士人才培养项目,19个硕士学位一级学科,涵盖57个二级学科硕士学位授权点,15个专业学位硕士授权点(其中,11个工程硕士领域、1个法律硕士授权点、1个工商管理硕士授权点、1个会计硕士授权点、1个建筑学硕士授权点),3个第二学士学位授权点。有7个北京市重点建设学科。学校建有工程研究中心(或实验室)、教学实验中心等21个,其中,有1个国家级实验教学示范中心,5个北京市级实验教学示范中心,7个省部级重点实验室/工程研究中心。


一、大规模感知数据实时处理平台——DeCloud4SD

科技成果内容:



物联网、智慧城市等的建设与发展产生海量来自物理世界并体现物理世界状态的感知数据,如何有效地汇集、组织、利用海量感知数据成为关键。面向海量、高速、不间断产生的感知数据及其多样化的处理需求,围绕感知数据“接、管、算、维”四个维度的技术问题,针对大规模感知数据及其处理具有的实时性和时效性、持续性和复杂性、面向对象和时空相关性等特性,DeCloud4SD以平台和服务的形式提供以下感知数据处理能力:高并发、高吞量的感知数据接收与分发,大规模感知数据实时计算,海量、多源感知数据的存储组织与融合联动,同时利用虚拟化技术实现感知数据驱动的基础资源透明管理与调度;形成多项核心技术:适于并行化处理、基于Hash B+树的海量交通感知数据中间结果数据结构;通过对MapReduce模型的理论分析和实时化改造,设计了面向高速交通感知数据流的并行处理模型,并利用阶段化流水线优化技术提升了海量交通感知数据实时计算性能;在现有云环境下可用性保障方案基础上,实现了面向流数据处理应用的可用性保障机制。

DeCloud4SD平台已达到如下技术指标:

1. 实时数据通信指标

支持通信服务器(接收来自前端采集设备产生的感知数据)以集群方式部署,集群中单服务器(2颗6核,64G)达到以下指标:

  • 支持基于TCP的10000并发长连接(即可接入前端采集数量)下的数据通信

  • 数据接收与分发的吞吐量可达1万条/秒

  • 数据接收与分发过程的平均处理时间为92ms

  • 长时运行下数据发送端平均响应时间9ms

  • 海量感知数据存储及查询指标

在单数据库服务器(Oracle 10g)及网络存储(FC SAN)模式下达到以下指标:

  • 支持单表百亿条以上感知数据的毫秒级存储和秒级查询服务

  • 支持百亿规模小图片文件(单文件300K以内,总量PB级)的实时存储与索引

  • 结构化数据实时插入速度74ms/千条

  • 50并发下数据简单查询的平均响应时间约为200ms

  • 海量车辆数据实时计算指标

采用无共享集群架构部署方式,在3个计算节点(单节点2 core,4G内存)下达到以下指标:

  • 在百万条记录规模的历史数据上单项业务时计算的平均响应时间约139ms

  • 支持10个以上不同业务的并行计算,总计算量约1000亿次/秒

科技成果应用领域:

DeCloud4SD平台可用于智慧城市建设,特别是基于感知数据的新型行业信息化应用,包括智能交通、智慧矿山、数字城管、智慧农业、智能电网等行业领域。

当前,DeCloud4SD平台已在深圳、北京等地智能交通领域中得到具体应用,服务交管局车辆缉查防控系统建设。车辆缉查防控系统通过视频识别摄像头、GPS车辆定位装置、RFID车牌等先进的前端车辆动态信息感知技术,通过对整个城市范围车辆实时获取的感知数据进行集中汇集,利用DeCloud4SD平台实现对汇集的海量车辆感知数据提供实时处理支撑(包括高并发、高吞量实时接入,海量数据实时存储管理,车辆感知数据实时计算等),实现对整个城市级别的道路车辆与停车场车辆的全面监管,包括违章嫌疑车辆自动识别、车辆实时布控预警、特定车辆跟踪分析、实时交通路况及交通流信息服务、出行诱导及停车诱导服务、城市车辆综合分析等全方位的交通业务功能,同时还可为其它相关部门(如市政、环卫、公交等)提供实时车辆数据的共享服务,从而为解决大中型城市在机动车辆激增情况下所产生交通、治安、环境乃至更多的社会问题提供有效的手段。


二、建筑节能与结构一体化的保温复合剪力墙

本项目研发的一种具有保温功能的新型复合剪力墙,墙体由内模板层、外模板层和夹芯混凝土层三部分复合而成,如图1。其中,内模板层为经纤维增强的水泥基平板,外模板层为水泥基平板与保温材料叠合而成的复合保温模板,通过专门的配套支护体系支撑成型,在内模板层和外模板层之间的空隙浇筑混凝土即形成具有保温功能的复合剪力墙。剪力墙施工中,两侧模板层可作为现浇混凝土的模板起支护作用;剪力墙浇筑成型后,仅需移除配套支护部件,两侧模板则作为剪力墙的组成部分,与混凝土协同受力、共同工作。

功能特点:

(1)可实现保温与结构的一体化和同寿命,减少保温材料更换造成的资源浪费和大量建筑垃圾排放,节能又环保;

(2)两侧复合层可作为永久性模板使用,完成支护功能之后,模板不再拆除,且保温层也附带完成,可大大简化工序、缩短工期、降低综合造价。

(3)复合保温模板最外侧为水泥基薄板,保温层不与外界直接接触,可降低保温材料遇明火发生火灾的风险。

已有研究表明:

复合模板层具有良好的物理力学性能和耐久性能,且与混凝土粘结良好,适合用作建筑施工模板;保温复合剪力墙的整体工作性能良好。

图1 具有保温功能的复合剪力墙示意图(使用阶段支护装置将移除)

相关专利:

(1)一种用于水泥模板的支护结构. 实用新型专利号:ZL201020150146.1

(2)一种水泥模板的连接结构. 实用新型专利号:ZL201020565382.X

(3)一种具有自保温功能的复合剪力墙. 实用新型专利号:201420102378.8

(4)一种用于剪力墙的永久性复合保温模板. 实用新型专利号:201420102377.3


三、结构/功能一体化铝基复合材料及其在航天相机上的应用

科研成果

崔岩教授研究团队利用自主研发的低成本、大型化无压浸渗可控制备新技术,稳定地生产出尺寸规格达到国内领先水平的高体份(~55%)SiCp/Al复合材料优质坯料。崔岩教授作为第一起草人制定了此类材料的中华人民共和国军用标准。

成果用于“高分八号”卫星(国家科技重大专项之一)


“快舟”系列某卫星


成果用于我国首颗自主研发的商业卫星-“吉林一号”


“遥感”系列的四颗卫星

吉林一号商业卫星所拍摄的图像(分辨率为0.72米)

成果应用

该材料具有突出的结构/功能一体化特色,主要用作航空航天精密仪器的结构件,可有效改善结构在航空航天特定服役条件下的精度稳定性,提高热控效果,并能实现显著的轻量化。

近三年来共计在七颗卫星的航天相机上实现空间在轨应用,近期还将用于“天宫二号”空间实验室及“风云”系列的气象卫星。

四、有色冶金过程现代检测技术及装置工程技术研究中心成果介绍

“有色冶金过程现代检测技术及装置工程技术研究中心”是中国有色金属工业协会2011年正式批准成立的研究机构。中心以有色冶金过程检测技术和装置的产品化、产业化为目标,依托北方工业大学材料工程、自动化、机电工程、计算机、电子和通信等学科的优势,利用激光测距、红外成像、磁光效应等传感技术与物联网技术服务和改造传统产业,践行北方工业大学“服务北京,服务中国有色金属工业”的服务宗旨。

近年来,中心先后承担国家自然科学基金项目、国家科技支撑计划、国家863计划和企业委托重大项目10余项,获省部级科学技术奖3项,发明专利12项、实用新型专利和软件著作权22项,取得了一批国际先进的科技成果。


获奖证书


专利证书


铝电解槽温度测量及分析系统


基于磁光效应的铝电解槽电流分布精确测量系统,用于中国铝业公司600kA铝电解槽


基于红外成像技术的镍电解短/断路监测系统,用于金川集团公司


五、湿法烟气脱硫优化控制技术及系统

1、 湿法烟气脱硫工艺

湿法烟气脱硫过程是一个典型的化工过程,核心的吸收塔单元、石灰石浆液制备、石膏脱水处理单元均为化工单元;自动化水平高,主要需要完成整套系统的仪表控制系统的设计、选型、安装与调试。脱硫过程是一个典型复杂物理化学过程,必须实现精细化的测量与控制;湿法烟气脱硫的工艺组成如图1所示:


图1、湿法烟气脱硫工艺流程图

  • 烟气系统(烟道挡板、烟气再热器、增压风机)

  • 吸收系统(吸收塔、循环泵、氧化风机、除雾器等)

  • 吸收剂制备系统(石灰石储仓、磨石机、石灰石浆液罐)

  • 石膏脱水及储存系统(石膏浆泵、水力旋流器、真空脱水机)

  • 废水处理系统及公用系统等

2、工程现场工艺

北方工业大学开发了湿法烟气脱硫过程仿真、模拟与优化控制技术,实现了钢厂烧结机工艺后的湿法烟气脱硫的全套工艺控制方案;完成了20余项脱硫塔的综合优化控制。

图2、湿法烟气脱硫工程现场

3、脱硫控制软件包和优化方案

本公司开发了具有自主知识产权的湿法烟气脱硫优化控制软件,主要功能如下:

  • 能够很好实现WFGD过程吸收塔PH值、石灰石浆液密度和液位等重要工艺参量的闭环控制。

  • 能较大程度地提高吸收塔脱硫效率,可使脱硫率在96%以上。

  • 通过实时在线优化,能够最大限度地减少循环浆液泵和氧化风机投运台数,降低电厂的电能消耗。

  • 软件包能够适应多煤种和多工况运行,最大程度地降低电厂脱硫系统的运行成本和维护成本

脱硫优化控制方案:

  • 系统能在线采集过程实时运行数据,包括吸收塔内循环液气比、氧化风机总功率、烟气中SO2含量、烟气流速和石灰石浆液密度等。

  • 系统能综合利用吸收塔运行的定量和定性数据,建立吸收塔吸收率定性定量综合预测模型

  • 在预测模型基础上,综合利用内置数值优化和智能优化引擎实现湿法烟气脱硫过程的优化操作

  • 系统具有良好的移植性,目前已经在爱默生Ovation DCS平台,西门子PCS7过程控制平台上实现了集成


图3、自主研发湿法烟气脱硫优化控制软件

4、PLC控制部分

本公司提供湿法烟气脱硫工程的DCS、PLC网络化控制系统整体解决方案:能够提供湿法烟气脱硫过程的仪表控制系统设计、电气控制系统设计、系统集成、软件组态以及现场安装、调试服务,提供全厂管控一体化的信息化服务。图3为某钢铁企业烧结机湿法烟气脱硫的网络化控制拓扑结构图,图4为实际的湿法脱硫的DCS控制与电气控制系统。

图4、某湿法烟气脱硫的DCS控制系统网络拓扑结构

图5、某湿法烟气脱硫工程现场的控制柜与低压电气控制柜

5、实际工程案例

本公司长期从事钢铁企业烧结机的湿法脱硫工程的DCS、PLC仪表控制系统的设计与调试,工程案例丰富,目前具备35项实际钢厂湿法脱硫工程业绩。

  • 唐山市凯恒钢铁有限公司烧结机烟气脱硫自动控制系统;

  • 安徽富鑫钢铁有限公司烧结机烟气脱硫自动控制系统;

  • 河北钢铁集团九江线材有限公司烧结机烟气脱硫自动控制系统;

  • 河北钢铁集团鑫达钢铁有限公司烧结机烟气脱硫自动控制系统;

  • 河北唐山贝氏体钢铁集团顺兴钢铁有限公司烧结机烟气脱硫自动控制系统;

  • 河北东华钢铁集团有限公司烧结机烟气脱硫自动控制系统;

  • 天津天铁冶金集团有限公司烧结机烟气脱硫自动控制系统;

  • 唐山市瑞丰钢铁集团有限公司烧结机烟气脱硫自动控制系统;

  • 唐山市福丰钢铁有限公司烧结机烟气脱硫自动控制系统;

  • 秦皇岛市安丰钢铁有限公司烧结机烟气脱硫自动控制系统;


图6、河北凯恒钢铁长100平烧结机湿法烟气脱硫优化控制系统

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联系人:经理

电话:010-62679615

E-mail:ccren@ctex.cn


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