智能预警-技术-科技项目-

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工程扰动岩体灾变精细模拟与智能预警关键技术

成熟度：-

技术类型：-

应用行业：信息传输、软件和信息技术服务业

技术简介

该项目属于岩体工程灾变监测预警领域。“向地球深部进军”、“川藏铁路建设”等重大工程关系到国民经济的快速可持续发展和国家战略，与岩体工程密切相关。重大岩体工程建设和深部矿产资源开发都面临着大规模塌方、岩爆、冲击地压等岩体灾害问题，给岩体工程的安全造成严重威胁，制约了工程建设。建立科学的扰动岩体灾变模拟及预警关键技术符合中国重大岩体工程建设需求。微震监测技术能够及时发现岩体内部微破裂的发生和发展过程，是对扰动岩体灾变内在本质的监测。然而，该技术仍被三大瓶颈所制约，亟需突破：(1)岩体结构复杂，致灾机理分析难；(2)监测数据庞大，灾变前兆识别难；(3)无有效的工程灾变判据，可靠预警难。该项目历经十余年克难攻坚，取得岩体灾变模拟和预警技术的重大突破，构建了扰动岩体灾变“高性能精细模拟→自动化灾变前兆信息识别→人工智能灾变预警”的整体技术和分析平台。主要的创新成果包括：(1)研发了具有自主知识产权的亿级自由度高性能岩体灾变精细模拟系统，提升了岩体灾变分析方法。创新了岩体灾变分析的基础理论，实现了破裂路径的精细模拟；研发了自主知识产权的大规模亿级自由度岩体工程灾变分析的并行模拟系统，克服了模型精细构建及计算的技术难题，提升了重大岩体工程灾变模拟方法；解决了大规模岩体工程模型的高速显示及低延时的人机交互技术难题，消除了岩体工程灾变大规模科学计算推广应用的障碍。(2)构建了工程尺度岩体灾变预警前兆信息的智能感知系统，突破了岩体灾变前兆信息识别关键技术。首次提出了层级注意力机制的微震事件高精度智能识别与分类方法(精度高达99.3％)，解决了微震监测大数据处理的难题；首创了“分割整合多头自注意力机制”和“软标签机制”的微震到时人工智能处理技术，实现了与人工专家级别相当的“到时”高精度智能拾取；形成了微破裂精细定位的成套技术，将监测系统原来的10-15米误差缩短至3-5米。(3)创立了灾变的人工智能预警模型及迁移学习框架，攻克了岩体灾变预警技术难题。揭示了微震活动与岩体灾变之间的内在机理，提出了基于能量耗散原理的微震损伤演化模型，建立了门控循环神经网络的岩体灾变预警模型，首创了微震数据的三级半监督领域自适应的迁移学习框架，实现了86.2％的岩爆高精度人工智能预警，显著提高了岩体灾变的人工智能预警应用水平，拓展了该技术的应用领域。项目授权知识产权36项，其中发明专利20项，软件著作权和实用新型专利等16项，出版专著1部，发表论文78篇，SCI收录46篇，成果得到了多国院士和知名学者的正面评价。成果已应用于多个重大岩体工程中，包括山东省境内亚洲唯一的特大型海底金矿-三山岛金矿、临沂会宝岭铁矿、青岛地铁，以及省外如锦屏二级水电站、引汉济渭工程等多个重大岩体工程。近三年新增产值6.33亿元，利润1.82亿元，经济社会效益显著。项目成果经鉴定，达到了国际先进水平，有力提升了中国岩体工程灾变的预警水平。
家庭防入侵智能预警报警器

成熟度：正在研发

技术类型：-

应用行业：租赁和商务服务业

技术简介

技术简介：家庭防入侵智能预警报警器，主要针对家庭实际生活的情况，实现完全智能化防入侵预警报警。主要特点是：无论家中是否有人，系统通过多个红外探测器，全天候处于警戒状态，而无须设防撤防操作，并通过对探测信号的智能化处理，在入侵者进入家中前发出预警，在入侵者进入家中时发出报警，人在家中的自由活动，不会影响系统对非法入侵的警戒。技术的应用领域前景分析：我公司开发的家庭防入侵智能预警报警器，主要着眼于智能识别，使用者正常无需操作，属于创新技术，应用前景可期。目前市场上，采用电子技术手段的家用防入侵系统，都存在一些应用上的缺陷，例如：以红外探测的家用防盗报警系统，人在家中撤防时，实际上是关闭了报警系统，夜晚睡眠并无安全保障，而人在家中设防又易引发误报警；家用网络可视监控系统，人在家中和睡眠时，系统实际上起不到防入侵报警的作用。经济收益分析：创新技术具有技术垄断性，若技术保护做得好，应可获得垄断利润。厂房条件建议：建议委托专业厂家生产。
一种智能预警汽车三角架

成熟度：正在研发

技术类型：实用新型

应用行业：信息传输、软件和信息技术服务业

技术简介

本实用新型公开了一种智能预警汽车三角架　　智能预警汽车三角架包括三角板和信号接收装置，所述三角板的前表面有反光材料，三角板顶部转动连接有连接板（1），连接板（1）与三角板在同一平面内，连接板（1）前表面设置有距离探测器（2），距离探测器（2）可以探测来车距离，并发出声光预警信号，智能预警汽车三角架与传统汽车三角架相比，不仅可以对来车发出声光警示，还可以对事故车辆现场人员发出声光警示，有效避免二次事故的发生。
医院感染智能预警决策管理平台

成熟度：通过中试

技术类型：-

应用行业：制造业

技术简介

（技术特点、主要技术参数、应用范围、市场前景、效益分析等）　　该项目是按照国家医院感染管理规范的总体要求，在河北省医院感染监控管理中心的指导下，借鉴国内外先进管理经验，融合最新IT技术，由河北科技大学等多家单位开发出的一套功能齐全、技术先进、安全实用的医院感染智能预警决策管理平台。项目已在河北省第四医院、白求恩国际和平医院、二六零医院等多家三甲医院推广使用，该项目的使用，降低了医院感染的危险因素，有效预防了突发公共卫生事件的发生，为政府建立健全公共卫生安全保障体系，提高处置突发公共事件的能力。
易燃易爆介质管道健康诊断与智能预警关键技术

成熟度：-

技术类型：-

应用行业：租赁和商务服务业

技术简介

本项目属于安全生产技术领域。易燃易爆介质管道遍布城市、乡村及工业生产各个领域,管道安全已成为社会公共安全问题。近年来管道健康问题日益凸显,尤其是易燃易爆介质管道泄漏事故频发,其运行安全已作为一票否决成为社会极为关注的课题。本项目针对我国埋地易燃易爆介质管道泄漏开挖诊断受限,泄漏定位精度不高,非金属管道泄漏技术缺乏,监控模式落后、预警效率低下等问题,考虑国外管道泄漏精确定位上许多未解决的难题,在国家、部委和省市科研课题资助下,经过多年攻关,实现了管道泄漏故障的“精确诊断”、“自动监控”和“智能预警”的全方位立体监控管理,成果如下： 1、非开挖管道泄漏早期诊断应用技术和多泄漏源精确定位方法。发明了管道泄漏非开挖早期综合诊断技术和装置,优化了应用技术方案,解决了管道泄漏检测适用性、可靠性低与应用成本高之间的矛盾,提高故障预警发现率 20%以上。提出了变分模态相对熵的管道多点小泄漏精确定位方法,克服了泄漏信号随机性、频散性及混叠性带来的精确定位难题,实现对单点、多点小泄漏的高精度诊断,精度达到±3m以内;发展了管道泄漏瞬态仿真模型,提出基于粒子群和改进支持向量机的长输管道泄漏精确定位算法,解决了泄漏信号长距离传输难以捕捉的问题。 2、基于频谱库的泄漏判断和瞬变流频率响应分析的非金属管道泄漏诊断方法。针对非金属管道泄漏故障检测难题,通过仿真和试验,揭示了管道泄漏与非泄漏次声波频谱特征及传播规律,构建了管道泄漏次声波信号频谱库,提出了基于次声波频谱特征的泄漏判断准则和基于瞬变流频率响应分析管道泄漏测定方法,利用广义多单元Kevin-Voigt（K-V）模型和时频域控制方程计算得出管道泄漏的频率响应函数,结合扩展传递矩阵和状态向量算法,推导出管道泄漏频率响应图中的奇次谐波幅值随谐波次数的变化规律与泄漏位置之间的关系,实现了非金属管道在线测漏计算。 3、基于物联网的管道自动化健康监控模式和事故智能预警系统。设计了基于多传感信息、多模型交叉综合验证的管道健康诊断模型,研发了物联网远程监测的管道健康监测技术和装置,显著提高管道泄漏、堵塞等故障识别率,达到96%,改变了人工巡检管网故障的落后模式。构建了集管道信息、健康诊断、风险分析、事件预报及应急救援等多重防范的智能预警系统平台,形成了基于计算机技术的全方位立体监控防范机制,解决了人工巡检不能满足生产需求、缺乏高效可靠的泄漏预警和应急救援技术难题,提高了管道重大事故防范能力。本项目技术经现场测试应用具有较好的普遍适用性,实现了产业化。应用于江苏、浙江等地的易燃易爆介质管道5000余km,管道泄漏事故率由 0.030 次/公里·年降低到 0.015次/公里·年,降低泄漏事件发生率50%以上,项目整体技术达到国际先进水平。本项目共获得授权发明专利24项,专利转化1项,实用新型专利2项,申请2项国际专利,软件著作权6件,技术成果已向全国辐射推广,直接经济效益19112.4 万元,促进了绿色环境生态发展,取得了显著社会效益。
变电设备缺陷智能预警关键技术及装置

成熟度：-

技术类型：-

应用行业：制造业

技术简介

该项目研究内容属于电气工程学科范畴，涉及高电压工程领域变电设备缺陷诊断预警技术。随着电网规模扩大、设备数量增长，设备维护问题日益显现，如何及时获取设备缺陷至关重要。限于故障机理复杂、运行环境多样、测试手段局限和巡检人手不足等因素，设备运检管理存在一定漏洞。而现行在线监测系统存在的可用性低，传感器单一、智能分析差等问题，又造成一定的设备健康状态认知盲区。针对以上问题，该项目在国网山东省电力公司科技项目支持下，对变压器、断路器、避雷器、组合电器等变电设备的关键状态参量测量技术开展了一系列研究工作，采用变电设备缺陷多源信息综合研判、智能预警方法，研制了多源信号智能综合感知终端。项目开展了变电设备局放特高频、红外热像、油中溶解成分、泄漏电流、动作特性等信息的安全采集、可靠传输、智能处理和综合分析研究，提高了设备故障预警的及时性和准确性。项目取得主要技术创新如下：1)针对变电设备绝缘缺陷复杂数据源情况下识别正确率不高问题，提出了基于深度卷积网络的局部放电信号分析算法和时域参数的局部放电特高频传感器性能评价方法，提高了缺陷预警识别准确率；发明了一种变电设备的诊断方法、装置、终端和计算机可读存储介质，为变电设备局部放电检测信号时域波形的有效对比和分析提供了技术支撑。2)针对变电设备监测装置功能单一和智能化程度低等问题，提出了变电设备状态集成感知、数据边缘计算和协同分析方法，研制了非接触式多源信号智能综合感知终端和包括避雷器、变压器、断路器在内的系列变电设备状态感知及辅助装置，为多源信号智能化终端状态数据采集全面性、传输稳定性、信号分析有效性提供了技术支撑，实现终端数据传输压力减少80％以上。感知终端兼具汇聚节点功能，可接入其他类型的物联网传感器(声、光、电、化学等)，实现设备温度、局部放电、油样成分、泄漏电流等关键状态量的综合监测和智能融合功能，提高了缺陷预警的及时性和准确性。3)针对变电设备异常状态检测精度较低问题，提出了时间定义的滑动窗口和数据密度的空间聚类方法，建立了变电设备状态大数据挖掘分析平台。基于组合赋权法与模糊灰元相结合的变电设备状态综合评估模型，融合各种在线监测状态信息协同分析，设备异常状态检测准确度较单一传感器效果提高20％以上。该项目共获得授权发明专利8项，实用新型专利2项，核心期刊发表论文12篇。研究成果已在北京、上海、山东、江苏等10余个省进行了应用，在国家进口博览会智慧保电项目、上合峰会保电项目、海军节70周年阅舰式保电项目及大型变电站监测项目中发挥了重要作用。项目通过运用电力物联网、人工智能、多状态量集成非接触在线监测等先进技术进行实时采集，实现了自该校准和边缘计算就地运行，并应用多参量综合分析开展的设备状态异常预警和多维分析，实现了设备巡视无人化和状态监测集成化等功能。通过多方面的推广应用，近三年实现关键产品累计收入25316万元，利税约1313万元。
CO2 气窜智能预警技术

成熟度：通过中试

技术类型：-

应用行业：采矿业

技术简介

一、成果简介气窜预警是 CO2 提高采收率技术中核心工程难题之一。针对该问题，提出一种“专业知识迁移学习框架深度学习”智能预警 CO2 气窜技术。该技术广泛适应于各类油藏，可以实现60 天以上的 CO2 严重气窜的预警，预警准确度大于 92%。这项智能预警技术能够协助油藏工程师对 CO2 气窜进行提前诊断，避免或缓解 CO2 气窜带来的经济效益损失。二、主要应用领域和市场前景本成果主要应用于 CO2 驱提高采收率领域。根据气驱数据进行模型自动学习更新和数据预测，精准地把握气窜初期、见气时效、彻底气窜 3 个气窜周期节点，推荐对应的调控措施，抑制、延缓气窜现象。二氧化碳捕集、驱油与埋存(CCUS-EOR)是目前最为现实、有效、可行的二氧化碳减排技术，既能降低二氧化碳排放，又能提高原油采收率，经济效益和社会效益都非常显著。在此背景下，本成果具有广泛应用场景和较大应用潜力。