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半夏野生變家種已有近40年歷史，但是由于野生資源減少和人工種植跟不上，每年只能提供4000噸以下半夏原藥材，遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于國(guó)內(nèi)和國(guó)際市場(chǎng)7000噸以上的半夏需求。因此，全國(guó)市場(chǎng)近5年半夏原藥材單價(jià)已經(jīng)上漲了50%，市場(chǎng)上半夏魚龍混雜，出現(xiàn)水半夏和天南星替代優(yōu)質(zhì)半夏的局面。拯救半夏產(chǎn)業(yè)刻不容緩，利用現(xiàn)代生物技術(shù)培育原藥材成為行業(yè)所需。 目前半夏產(chǎn)業(yè)存在的主要問題： 1）品質(zhì)不均，不能滿足現(xiàn)代中藥生產(chǎn)對(duì)藥材的品質(zhì)要求；2）自然繁殖率低，不能滿足規(guī)模化生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)種苗需求；3）品質(zhì)衰退，病害嚴(yán)重，半夏栽培風(fēng)險(xiǎn)增加；4）缺少品種和品牌，藥材檔次不高，種植效益和市場(chǎng)無保障。本項(xiàng)目通過對(duì)半夏脫病毒復(fù)壯、優(yōu)良單株倍性育種，獲得品質(zhì)好，抗性、產(chǎn)量、成活率高的半夏新品種；利用新型植物生物反應(yīng)器進(jìn)行新品種半夏的工廠化擴(kuò)繁，實(shí)現(xiàn)新品種半夏的產(chǎn)業(yè)化。

項(xiàng)目背景：安全、高效、綠色、智能的自動(dòng)化智能化碼頭都 是國(guó)內(nèi)港口發(fā)展的必然趨勢(shì)。中國(guó)是港口大國(guó)，在“交通強(qiáng)國(guó)” 國(guó)家戰(zhàn)略的統(tǒng)籌下，國(guó)內(nèi)各大港口先后開展了自動(dòng)化智能化碼頭 的新建和改造升級(jí)工作。但國(guó)內(nèi)現(xiàn)有、在建及規(guī)劃中的所有集裝 箱自動(dòng)化碼頭裝卸設(shè)備控制系統(tǒng)、自動(dòng)化單元、自動(dòng)化管控信息 化系統(tǒng)的核心技術(shù)及部件基本依賴進(jìn)口，這些核心技術(shù)及部件被 ABB、SIEMENS 等國(guó)外公司所壟斷，并形成了技術(shù)壁壘。面向國(guó) 內(nèi)集裝箱港口自動(dòng)化智能化的現(xiàn)實(shí)需求，加快“卡脖子”關(guān)鍵核 心技術(shù)的突破和關(guān)鍵零部件國(guó)產(chǎn)化替代勢(shì)在必行，迫在眉睫。 所需技術(shù)需求簡(jiǎn)要描述：1.依據(jù)國(guó)產(chǎn)工業(yè)控制平臺(tái)的技術(shù)特 點(diǎn)和現(xiàn)有港口場(chǎng)景的業(yè)務(wù)需求和任務(wù)流程，搭建基于國(guó)產(chǎn)平臺(tái)的 物理架構(gòu)。對(duì)標(biāo) ABB、西門子等成熟平臺(tái)，主要考核指標(biāo)：每秒 至少處理 500 個(gè)任務(wù)、軟件響應(yīng)時(shí)間為毫秒級(jí)、支持多系統(tǒng)擴(kuò)展； 在國(guó)內(nèi)一流大港的集裝箱碼頭實(shí)現(xiàn)工程應(yīng)用。堆場(chǎng)效率不低于 30 循環(huán)/小時(shí)，人工介入率不高于 5%；與 ABB 或西門子等管控系 統(tǒng)下轄場(chǎng)橋設(shè)備實(shí)現(xiàn)同堆場(chǎng)組網(wǎng)、互聯(lián)互通以及無縫替代。2. 結(jié)合目標(biāo)工程研制測(cè)試驗(yàn)證平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)單機(jī)控制系統(tǒng)和堆場(chǎng)管控 系統(tǒng)的數(shù)字仿真測(cè)試、半物理仿真試驗(yàn)。為工程應(yīng)用奠定基礎(chǔ)。 在測(cè)試驗(yàn)證基礎(chǔ)上，完成控制系統(tǒng)和管控系統(tǒng)迭代優(yōu)化，并實(shí)現(xiàn)在智慧港口的生產(chǎn)聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用。主要考核指標(biāo)：（1）具備按目標(biāo)港 口實(shí)際實(shí)現(xiàn)三維場(chǎng)景快速搭建能力，具備多接口接受不同的數(shù)據(jù) 驅(qū)動(dòng)源的能力；（2）具備關(guān)鍵設(shè)備數(shù)據(jù)收集及數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)可視化展 示的能力；（3）軟件系統(tǒng)支持多客戶端計(jì)算機(jī)同時(shí)運(yùn)行（10+）； （4）系統(tǒng)支持第三方三維模型導(dǎo)入；（5）系統(tǒng)模型數(shù)量級(jí)不低 于在場(chǎng)箱 10 萬，其他運(yùn)動(dòng)機(jī)械模型 1 萬；可實(shí)現(xiàn)在場(chǎng)岸橋≥6 臺(tái)、場(chǎng)橋≥20 臺(tái)、AGV≥20 臺(tái)、集裝箱≥2 萬 TEU、年吞吐量 200 萬 TEU 規(guī)模集裝箱碼頭的模擬仿真。  對(duì)技術(shù)提供方的要求:1. 擁有完善的科研管理體系，符合國(guó) 標(biāo)的質(zhì)量管理體、環(huán)境與職業(yè)健康安全體系；2. 擁有與本項(xiàng)目 技術(shù)方向相關(guān)的省部級(jí)工程技術(shù)科研平臺(tái)及測(cè)試中心；3. 承擔(dān) 過本項(xiàng)目相關(guān)領(lǐng)域的國(guó)家級(jí)科研攻關(guān)項(xiàng)目；4. 設(shè)有碩士點(diǎn)、聯(lián) 合博士點(diǎn)和博士后研究工作站。 

本項(xiàng)目以污水處理廠存在能源消耗高，二次污染等問題，針對(duì)污水體量龐大，復(fù)雜多變量，多相體系的數(shù)據(jù)信息滯后，強(qiáng)耦合，非線性等問題，采取學(xué)科交叉方式與物理學(xué)院、智能學(xué)院合作開發(fā)新型水質(zhì)傳感器，開發(fā)信息處理系統(tǒng)，多變量耦合神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，深度學(xué)習(xí)和算法，構(gòu)建污水處理智能控制關(guān)鍵技術(shù)，儀器和設(shè)備。為污水廠的智能節(jié)能減排創(chuàng)造提供技術(shù)支持。

項(xiàng)目成果/簡(jiǎn)介:本項(xiàng)目以污水處理廠存在能源消耗高，二次污染等問題，針對(duì)污水體量龐大，復(fù)雜多變量，多相體系的數(shù)據(jù)信息滯后，強(qiáng)耦合，非線性等問題，采取學(xué)科交叉方式與物理學(xué)院、智能學(xué)院合作開發(fā)新型水質(zhì)傳感器，開發(fā)信息處理系統(tǒng)，多變量耦合神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，深度學(xué)習(xí)和算法，構(gòu)建污水處理智能控制關(guān)鍵技術(shù)，儀器和設(shè)備。為污水廠的智能節(jié)能減排創(chuàng)造提供技術(shù)支持。應(yīng)用范圍:該技術(shù)主要應(yīng)用于給水處理系統(tǒng)和污水處理系統(tǒng)的智能控制。效益分析:項(xiàng)目的研究已經(jīng)進(jìn)行了多年， 2017 年投資 1500 萬元在南開大學(xué)津南校區(qū)建立了 1000 噸/日污水處理廠， 為傳感器的應(yīng)用和示范創(chuàng)造十分有利的條件。

本發(fā)明涉及一種基于免疫遺傳算法的模塊化多電平變換器的調(diào)制方法，對(duì)模塊化多電平變換器的優(yōu)化控 制方面的問題進(jìn)行研究，優(yōu)化目標(biāo)為模塊化多電平變換器的輸出電流波形最優(yōu)，本發(fā)明結(jié)合模塊化多電平變 換器的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和輸出特性，采用各相上橋臂投入子模塊的數(shù)目表示工作狀態(tài)，對(duì)模塊化多電平的工作狀態(tài) 進(jìn)行優(yōu)化，通過編碼操作，注入疫苗，親和度計(jì)算，濃度計(jì)算，免疫選擇，交叉操作，變異操作，倒位操作， 經(jīng)過多次迭代收斂后得到優(yōu)化后的模塊化多電平變換器的輸出電壓階梯波。

大氣污染的日益嚴(yán)重，霧霾天氣逐漸增多，對(duì)傳感器的性能提出了更高的要求，然而對(duì)于氣體傳感器的研究卻缺乏大型的、一體化、同時(shí)實(shí)現(xiàn)多種氣體在線檢測(cè)的設(shè)備作為支撐。本課題組經(jīng)過多年探索，自主研發(fā)了具有領(lǐng)先水平的一體化混合配氣和氣體傳感器在線檢測(cè)系統(tǒng)SJTUGDS-919。該套設(shè)備硬件經(jīng)精心設(shè)計(jì)和嚴(yán)格驗(yàn)證，具備氣體傳感研究過程中常用到的所有功能，且所有控制都能在上位機(jī)軟件上完成，實(shí)現(xiàn)了完全的自動(dòng)化。 本套設(shè)備可以實(shí)現(xiàn)對(duì)氣體傳感器的快速在線檢測(cè),支持自動(dòng)采集、自動(dòng)計(jì)算、自動(dòng)標(biāo)定。該系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)多組分復(fù)雜氣體的精確稀釋和配比，為傳感器的多組分定性、定量識(shí)別和測(cè)量提供保障，并且集動(dòng)態(tài)檢測(cè)、靜態(tài)檢測(cè)、探針檢測(cè)于一體。同時(shí)，該套設(shè)備還可以調(diào)節(jié)氣氛的壓力和濕度，并首次實(shí)現(xiàn)氣體溫度和傳感器溫度的協(xié)同調(diào)控，精準(zhǔn)模擬了真實(shí)大氣環(huán)境。應(yīng)用此套設(shè)備，可大幅度縮短研發(fā)時(shí)間，降低實(shí)驗(yàn)成本，極大的提高工作效率，保證氣體傳感器研發(fā)工作的順利推進(jìn)。 本項(xiàng)目研發(fā)依托于“微米/納米加工技術(shù)”國(guó)家級(jí)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室和“薄膜與微細(xì)技術(shù)”教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室等先進(jìn)平臺(tái)，本套系統(tǒng)現(xiàn)已申請(qǐng)八項(xiàng)發(fā)明專利，兩項(xiàng)軟件著作權(quán)。應(yīng)用此套系統(tǒng)已開展科研項(xiàng)目十余項(xiàng)，發(fā)表高水平論文50余篇。SJTUGDS-919是首創(chuàng)的高度集成化的國(guó)內(nèi)一流的氣體傳感器檢測(cè)系統(tǒng)，是氣敏研究和傳感器器件研發(fā)的必備利器，是治理大氣污染的開山斧！目前正在尋求將此系統(tǒng)設(shè)備產(chǎn)業(yè)化，推向市場(chǎng)。

 采用直流技術(shù)對(duì)海上風(fēng)能進(jìn)行匯聚和傳輸可以同時(shí)提高系統(tǒng)可靠性和靈活性，DC/DC變換器用于匹配不同電壓等級(jí)以及接入直流發(fā)電和儲(chǔ)能設(shè)備，為實(shí)現(xiàn)中高壓直流電網(wǎng)中高效可靠的直流-直流變換，本項(xiàng)目首先研究中高壓模塊化多電平DC/DC變換器的可行電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，研究模塊化多電平DC/DC變換器的運(yùn)行和控制機(jī)制，解決均壓控制問題，實(shí)現(xiàn)其電壓和功率控制功能。依據(jù)理論研究成果，本研究組開發(fā)了60kW模塊化多電平DC/DC變換器樣機(jī)，對(duì)樣機(jī)的測(cè)試結(jié)果驗(yàn)證理論分析以及所提出控制算法的有效性。 通過本項(xiàng)目的實(shí)施，解決了模塊化多電平DC/DC變換器的調(diào)制、均壓、控制等關(guān)鍵問題，驗(yàn)證其應(yīng)用于直流電網(wǎng)的可行性。為未來直流電網(wǎng)的建設(shè)提供率了重要的理論參考和工程借鑒依據(jù)。 在本項(xiàng)目實(shí)施過程中，以國(guó)家千人計(jì)劃，項(xiàng)目和中英自然科學(xué)基金項(xiàng)目為依托，本研究組與國(guó)家電網(wǎng)電力科學(xué)研究院、英國(guó)Strathclyde大學(xué)、英國(guó)Aberdeen大學(xué)合作開發(fā)了“帶有DC/DC直流電壓變換的大型新能源多端直流接入系統(tǒng)”的實(shí)證平臺(tái)，研究和驗(yàn)證了直流電網(wǎng)的運(yùn)行機(jī)制。針對(duì)模塊化多電平DC/DC變換器，本研究組已申請(qǐng)專利一篇，發(fā)表多篇論文。