清华大学科技成果汇编-清华大学科技成果重点推广项目

公共安全领域1清华大学科技成果重点推广项目突发公共安全事件应急平台1成果简介应急平台是软硬件结合的突发公共事件应急技术系统。在突发公共事件发生时，能迅速获取现场信息和数据，结合各种基础数据，科学分析突发公共事件的发展趋势，评估危险级别，快速调出数字预案，综合专家救援意见，协助制定现场作战方案。在平时，它能分析潜在风险，模拟灾害发生场景进行预案演练，通过信息门户教育公众，提供生动的灾害避难与救援信息。同时，不同地区、不同部门应急平台按照国家规范互联互通，实现了数据和信息的共享，促进了应急联动和沟通协调，为各级政府的高效应急提供强大支持。2应用说明应急平台由基础支撑系统和综合应用系统两大部分组成，即硬件支撑和核心应用。支撑系统包括：通信系统、计算机网络系统、图像接入系统、视频会议系统、移动应急平台、安全支撑系统和容灾备份系统等；应用系统包括：综合业务管理系统、风险隐患监测防控系统、预测预警系统、智能方案系统（即数字预案系统）、指挥调度系统、应急资源管理和保障系统、应急评估系统、模拟演练系统和数据库系统。按照核心功能划分，应急平台也可以看作由三个部分组成，分别是信息获取系统、应急智能系统和决策指挥系统。具备以下主要功能：（1）日常公共安全数据信息的汇集与报送；（2）数字化应急预案的管理与完善；（3）隐患分析和风险评估；（4）特别重大或者重大突发公共事件的接报与现场信息的实时获取与分析；（5）灾害事故的发展预测和影响分析；（6）预警分级与信息发布；（7）应急方案的优化确定与启动；（8）动态的应急决策指挥和资源、力量调度；（9）事故过程的再现与分析；（10）应急行动的总体功效评估和应急能力评价等。3效益分析实现突发公共事件应急平台的产品化，应用于各省级、地市级、区县级、企业、专项部门等应急平台的建设。4合作方式商谈。公共安全领域2煤矿瓦斯突出动态预测和综合利用技术1成果简介防止煤矿瓦斯爆炸的关键技术包括：瓦斯抽放技术、矿井通风技术、煤与瓦斯突出防治技术、安全监测监控技术、煤矿火灾防治技术、煤矿粉尘防治技术等。从矿井抽放出来的瓦斯气体和通风出来的乏风气体含有不同成分的甲烷，它是一种可以充分利用的能源，但如果排放到大气中则是巨大的环境污染源。煤与瓦斯突出的非接触式预测方法是通过对瓦斯或煤体本身的信号的实时监测而进行的连续动态预测技术。因此，非接触式连续预测是目前瓦斯突出预测的主要研究方向。针对掘进工作面煤与瓦斯突出非接触动态预测预报的需要，分别研究基于动态瓦斯涌出规律和基于光线传感器的工作面突出危险性连续监测技术与装备。通过分析瓦斯涌出动态变化规律与突出危险性的关系、实时监测瓦斯动态涌出特征波形、提取与突出危险性相关的特征指标，建立煤巷掘进炮后30分钟的吨煤瓦斯动态涌出量指标、瓦斯涌出变异系数指标、炮后瓦斯涌出最大速率指标等连续预测指标，然后研究确定这几种指标与炮掘工作面突出危险性的关系及指标临界值，最后应用目前国际上较为先进的基于人工智能的预测诊断技术来综合判断工作面所处地点的安全状况以及前方的潜在危险性，实现工作面瓦斯动态涌出预测，并开发出瓦斯的智能报警系统。2应用说明我国是煤炭大国，具有丰富的瓦斯资源。然而由于种种原因，我国瓦斯的开发和利用规模普遍偏小。2004年全国国有高瓦斯突出矿井平均煤层气的开发率仅10%左右。我国高瓦斯矿井多，目前全国共有高瓦斯矿井、煤与瓦斯突出矿井9000多处，占矿井总数的30%左右。其中国有重点煤矿258处，占重点煤矿矿井总数的46%。瓦斯开发利用率低是造成瓦斯煤矿灾害事故居高不下的重要原因。国家安全生产监督管理总局提出的瓦斯治理原则是“先抽后采、监测监控、以风定产”，但目前我国煤矿的瓦斯利用率不高，经济效益不高，造成了煤矿对抽放设备和通风设备的投入不足，因此加强瓦斯的综合利用，是保证安全生产和提高煤矿经济效益的最重要的途径。瓦斯的利用主要分为两大类，采矿过程中抽放的矿井煤层气（CMM）的利用和矿井通风系统中乏风（VAM）的利用。（1）CMM的综合利用CMM作为民用燃料的经济性评价。根据煤矿的地理位置和瓦斯的抽放产量，来评价管道运输、加压汽车运输等经济性。利用CMM发电的主要设备有燃气内燃机（gasengine）、燃气轮机（gasturbine）、燃煤锅炉煤层气混合燃烧和蒸汽轮机，联合循环、热电联产。我国目前的发电设备大多不能解决煤层气浓度变化引起的工作稳定性问题，而且没有大功率的瓦斯发电设备，因此引进国外先进技术，开发大功率的瓦斯发电设备，并且提高瓦斯发电的工作稳定性，就成为瓦斯发电研公共安全领域3究中的重要问题。目前我们与日本三菱公司已展开合作，计划建立一个煤层气的示范电站，并可能通过技术转让的形式，提高国内同类设备的生产和设计技术。（2）VAM的综合利用目前我国煤矿的矿井乏风排放量巨大，不仅污染环境，还浪费能源。如果能够充分利用矿井乏风，就可使安全生产走上良性循环轨道，极大地提高煤矿管理者改善矿井通风的意愿。VAM的主要利用有热逆流反应器、催化热逆流反应器、锅炉辅助燃烧系统、稀薄气体燃烧的燃气轮机等多种方式，目前此方面国内还没有开展研究和利用，本项目计划首先进行利用乏风作为锅炉辅助进风系统的工程可行性研究，然后与国外公司开展技术合作，研究稀薄气体燃烧的燃气轮机技术，提高VAM的综合利用程度。3合作方式商谈。无线应急图像传输系统1成果简介本系统采用TDS-OFDM技术，全数字调制解调方法，在8MHz或2.67MHz模拟带宽内，可传输5.5Mb/s或1.6Mb/s的数据，频谱利用率高。在城市复杂无线环境中，抗多径和干扰能力强，可高速移动，灵敏度高，覆盖范围大，接通率高。车载发射机的覆盖半径为10~20km，单兵背负式发射机覆盖半径1~3km，城市环境不受建筑物阻挡的影响。支持多基站自动判选切换，发射机可在多基站网络中漫游，网络可覆盖城市的每个角落。视频编码采用MPEG-II或H.264，图象质量高，画面清晰流畅，断点少。2应用说明公安移动视频传输，城市应急指挥，战场信息传输，电视台移动采访直播。3效益分析资金投入：200万元每年销售收入：500万元每年净利润：100万元4合作方式系统集成销售，技术转让。能源环境领域4化工生态工业规划系列项目1成果简介（1）中国鲁北生态工业模式研究本研究中心运用工业生态学、系统工程、化学工程的理论和方法，从元素代谢与物质循环、工业共生、柔性、演变进化、能量集成、水集成、关键链结技术、与自然生态协调、信息系统九个方面，对鲁北生态工业系统的三条生态产业链进行了定量的分析与比较，得到了平均路径长度、原子利用率、共生效益、柔性指数、生态生产力等一系列生态系统特性指标，建立了一套系统的生态工业分析方法和指标。在上述分析的基础上，我们总结了鲁北生态工业系统的特点，认为在系统内所有物质和能量实现了合理利用，具有密切的产业链共生耦合关系，形成了一个结构紧密的、所有资源共享共管的联合企业型生态工业模式。鲁北生态工业系统（2）贵阳磷化工生态工业园区规划贵阳磷化工生态工业园区以群落化、组团化、专业化为特点，充分发挥三县市现有的产业基础，重新整合磷、煤两大资源，形成各具特色的三大产业群落，通过有计划、分阶段的项目实施，增加产品种类、扩大生产规模、开发高附加值产品，增强群落实力。园区则从整体上通过系统集成和宏观引导等手段，在产品、企业、群落和园区多个层次上优化配置资源，提高资源、能源使用效率；通过加强企业间、产业间和区域之间的联系，推进产业链的纵向扩展和产业间的横向耦合共生，以及废弃资源的循环利用，实现磷、煤化工产业升级、产品结构调整，完成资源型产业生态化转型。能源环境领域5贵阳磷化工生态工业园区（3）抚顺矿业集团生态工业园区规划在充分分析抚矿集团现状，找到制约集团发展关键问题的基础上，我们为抚顺矿业集团设计了如下多元化发展模式：建设生态工业园区，依靠资金激活和技术注入，依托现有产业基础，首先发展资源的综合利用和深加工体系，完成工业结构转型；同时进行环境治理和生态恢复，发展生态农业、休闲观光和工业旅游等项目，形成有一定经济效益的生态环境产业；最终实现产业转型，建立生态产业。这样既解决产业接续和下岗失业问题，又成功借鉴鲁尔经验，形成具有鲜明特色的生态化工业转型模式。能源环境领域6抚顺矿业生态工业园区（4）贵阳国华天成磷业有限公司循环经济试点方案贵阳国华天成磷业有限公司建设循环型企业试点是贵阳市循环经济建设首批试点单位之一，是企业层面按照循环经济理念推进工业循环体系建设的示范企业。试点方案依据生态工业、化学工程、系统科学的基本原理，按照生态效率原则、绿色先进原则、系统协调和渐进演化等原则，对国华天成磷业有限公司的电炉法黄磷生产过程提出了熔融态黄磷渣热态直接熔制技术，评价了直接利用黄磷生产中排放的熔融磷渣、磷渣高温余热和黄磷尾气组合的六种可行方案，并对所提出的多产品共生方案中的产品进行了市场和工艺分析，最后分析了该方案的经济、环境和社会效益，提出了方案实施计划。贵阳国华天成磷业有限公司建设循环型企业试点方案对矿产资源型企业建设循环经济有指导意义，是第一个全面论述磷化工企业建设循环经济的方案。能源环境领域7贵阳国华天成循环经济产业链2合作方式商谈。水质有机污染预警仪1成果简介荧光技术是近20年来兴起的新型分析方法，灵敏度高、适用范围广。而随着激光、微处理机、电子学、光导纤维和纳米材料等新技术的引入，则大大推动了荧光法的相关理论和应用的发展。荧光光谱与水样唯一对应，故被称为“水质荧光指纹”。废水的荧光指纹与未受污染的水体的荧光指纹有着显著差异，可以用以判断水体是否被污染，进而为污染事故快速诊断提供依据。荧光光谱技术还具有测量简单、时间短、重现性好、取样量少、自动化程度高等优点，测量不需要药剂，不会产生二次污染，特别适合在线实时监测。可单独使用或与其他在线监测仪器配合使用。清华大学开发的水质有机污染预警仪实现了自动取样、过滤、恒温（25±0.01℃）测量和自动报警。仪器依靠硬件设置和软件设计实现了对光源的实时监控，消除了光源的瞬时抖动及光源衰减对测量的影响，使测量结果更稳定、精确。软件设计人性化，能以实时波形图方式动态显示测量结果；超过污染阈值时，自动报警；所有监测数据自动保存，数据保存格能源环境领域8式为excel表格，以便于后续处理；当仪器光源老化时，自动提示更换；温控精度达到±0.3％，可以消除环境温度变化对测量结果的负面影响。仪器的主要性能如下：样机信噪比108，生活污水的COD分辨率为0.1mg/L，响应时间仅100ms，功率135W，稳定性好，测量偏差≤±1.0％，光源寿命1000h。在测试波长下，样机测量结果与商业化的荧光分光光度计的结果无明显差异。科技查新结果表明，未发现使用类似荧光信号作为污染指示的专利，更未见相关装置的报道。已申请专利。2应用说明本仪器可用于水体监控断面、企业排污口、游泳池以及浴场等污染敏感位置的有机污染在线实时监测和预警。在水体有机物的测量中，信号强度与TOC线性正相关，相关系数达到0.83；在污水厂进水有机物的监测中，信号强度与COD线性正相关，相关系数达到0.92；在污水厂出水有机物的监测中，信号强度与COD线性正相关，相关系数达到0.87。连续监测时，样机运行稳定，样机灵敏，能快速响应各种水质变化。由于具有自动报警功能，仪器也可以起到一个简单的水质预警站的作用。3效益分析我们目前的水体控制断面大多还采用每月人工取样的方式进行水质监测，还有很大的空间推广。本仪器成本不足13000元/台，远低于在线监测设备动辄数十万的价格。而本仪器运行稳定、灵敏，目前尚无相同原理的同类仪器。与普通的有机物在线监测仪相比，它拥有预警功能，与普通的预警系统相比，它价格低廉。其特点是仪器成本低、维护省、快速、无二次污染。24小时连续使用，运行费每月仍不足200元，具有明显的经济和技术优势。4合作方式转让或者联合推广。系列内循环厌氧反应器1成果简介内循环厌氧反应器是在UASB反应器基础上发展起来的高效反应器，它依靠沼气在升流管和回流管间产生的密度差在反应器内部形成流体循环。内