仿生软镜片可像人眼一样自动调焦 科技日报2025年10月27日报道,美国佐治亚理工学院研究人员开发出一种仿生软镜片,能够像人眼一样根据环境光照强度自动调节焦距。这一成果展示了光驱动软体材料在构建自适应视觉系统、自主运行的软体机器人、智能医疗设备及下一代可穿戴技术方面的广阔前景。相关研究结果发表在新一期《科学·机器人》杂志上。 这种名为光响应水凝胶软透镜(PHySL)的装置,由嵌入吸光氧化石墨烯
摘要:【目的】在“双碳”目标及新能源装机规模快速增长背景下,为提升煤电机组灵活性以促进新能源消纳,有必要对煤电机组改造技术路线进行研究分析。【方法】以早期投产的某 300MW 亚临界机组为研究对象,分析制约煤电机组深度调峰灵活性的关键因素。基于此,对现有技术路线进行对比论证,进行工程实际应用,并结合电力现货市场运行情况构建经济效益评价模型。【结果】机组灵活性改造后,可在 30% 额定负荷下安全稳定运行,环保排放达标,同时具有一定的经济收益。【结论】 30% 额定负荷灵活性改造技术路线成熟可行,在当前电力现货市场推广及负电价频现背景下,灵活性改造符合政策导向,具有正向的经济效益,研究结果可为现役煤电机组灵活性改造提供参考和借鉴。
摘要:目的针对 500kV 变电站自动化系统故障问题,研究设计有效的故障容错机制,以提升系统的可靠性和容错能力。【方法】首先,构建包含硬件冗余、软件容错及通信网络容错的多层次容错架构;其次,研究故障检测诊断、故障隔离恢复及系统重构切换等关键技术,建立完整的容错性能评估体系;最后,基于实时数字仿真器构建仿真平台进行验证。【结果】该故障容错机制能够有效提升系统可用系数超 99.9% ,故障恢复时间缩短至分钟级,故障检测率超 98% ,切换时间小于5s。【结论该故障容错机制显著提高了 500kV 变电站运行可靠性,为电网安全稳定运行提供了重要技术保障,具有良好的工程应用价值。
摘要:【目的】针对电网保护系统实时性要求高及故障类型多样化等特点,提出一种基于深度强化学习的自适应保护策略优化方法。【方法】采用深度Q网络(DQN)与策略梯度算法相结合的混合架构,构建状态感知模型与动作决策机制,以实现保护参数的智能调节,并通过IEEE-39节点系统进行验证。【结果】在不同故障场景下,优化方法相比传统保护策略的误动作率降低至 1.1% ,拒动作率降低至 2.1% ,保护动作时间缩短至 38.9ms 。【结论】实验结果表明,深度强化学习能够有效提升电网保护系统的自适应能力与可靠性,为智能电网保护技术发展提供新的优化路径。
摘要:【目的]为积极应对人口老龄化,解决独居老年人看护难题,设计出一款针对独居老人看护的可穿戴智能手环,以期提升独居老人的健康安全保障水平。【方法】系统以STM32F103C8T6微控制器为核心,集成MAX30102脉搏血氧传感器实时采集心率与血氧饱和度,MPU6050陀螺仪模块监测老人体位及跌倒状态。采集数据经主控芯片分析,若心率、血氧或体位数据超出安全阈值,系统通过无线通信模块将报警信号发送至终端设备,触发语音播放系统自动播报求助信息,实现远程预警与及时介入。结果该手环能稳定、准确地获取使用者的心率、血氧饱和度及体位信息,且系统响应迅速,通信延迟较低。在模拟异常情形下报警机制能够可靠触发,验证了手环在实时监护与紧急状况下的有效性与实用性。【结论】该手环设计简洁、操作便捷,可实现对独居老人健康风险的实时监测与预警,为独居老年人的健康管理提供及时干预,具备实际应用推广价值。
摘要:[目的]为解决机械臂在轨迹控制中轨迹规划不平滑、运行效率低等问题,以五自由度机械臂为研究对象,提出一种改进粒子群优化算法与RISC-V架构处理器结合的轨迹规划控制系统。【方法】在算法方面,将粒子群优化算法中的惯性权重、认知系数和社会系数进行动态分段调整,同时在速度更新公式中引入随机扰动元素以增强收敛稳定性和搜索能力,后进行仿真试验。在控制器方面,利用RISC-V的开源和可定制化特性,在指令集中添加轨迹多项式插值指令和向量并行加法指令来提高算法的运算效率。同时,分别在ARM架构和RISC-V架构控制器上部署改进后的粒子群优化算法并运行轨迹规划任务,测量轨迹时间、关节最大速度、加速度及控制器功耗等性能指标。【结果】改进后的粒子群优化算法显著缩减了轨迹规划的时间,且特定的RISC-V平台在总规划时间、速度控制、能耗表现等方面优于ARM平台,验证了算法-架构协同优化的可行性与高效性。【结论】改进的粒子群优化算法适用于低成本嵌入式平台,结合特定的RISC-V架构控制器可显著提升系统整体性能。
摘要:【目的]针对森林火灾频发及森林消防人力不足的现状,提出一种一体化森林智能消防机器人设计方案。【方法】利用SolidWorks建立森林智能消防机器人的三维模型,将得到的三维模型利用ANSYS软件进行有限元分析并进行轻量化设计。【结果】该森林智能消防机器人是一种结合实时监控检测传输、智能灭火及智能摄像的设备。有限元分析结果证明该机器人结构设计合理,满足作业需求。结论】所设计的消防机器人在路障跨越、安全保障、节约人力等方面均具有创新意义和实践潜力。
摘要:【目的】为应用机器学习技术快速准确确定含裂隙弱胶结岩石的UCS(单轴抗压强度)。【方法】本研究选取5个裂隙几何参数(裂隙倾角、宽度、长度、数量以及裂隙间距)作为输入变量,以UCS作为预测目标。采用PFC数值模拟方法建立了数值模型,并构建了包含538组数据的数据集,通过数据库中的数据训练,应用决策回归树(DRT)、多层感知器(MLP)、支持向量回归(SVR)和随机森林(RF)建立了UCS的预测模型。【结果】结果表明:SVR模型具有较高的精度,均方根误差(RMSE)为0.3158,平均绝对误差(MAE)为0.1825,决定系数(R2)为0.9683。值得注意的是,根据相关性分析得出,裂缝长度和裂缝角度是影响UCS预测的两个最重要的参数。【结论】该研究可为快速评价弱胶结破碎岩石的单轴抗压强度提供可靠参考。
摘要:【目的】为提升瓦斯抽采效率并保障矿井安全生产。【方法】采用综合考虑煤层非均质性与多场耦合效应的数学模型,对水力压裂过程中煤层的损伤演化、裂缝扩展及瓦斯运移行为进行了数值模拟与现场试验研究。【结果】结果表明:水力压裂可显著扩展裂缝损伤区,在 5、10、15、20min 压裂时间下,裂缝损伤区总长度分别达到 5.2、6.4、8.4、11.4m ,煤层渗透率最大提升至初始值的150倍;压裂后钻孔中瓦斯压力持续低于常规抽采,而瓦斯抽采速率则始终较高;现场数据进一步证实,瓦斯浓度平均值达 58.52% ,较常规抽采提高约 97% ,瓦斯流量平均值为 87.64m3/d ,提高约136% 。【结论】研究表明,水力压裂技术在强化瓦斯抽采方面具有显著应用价值。
摘要:【目的】针对桂林某岩溶区输水隧洞建设中面临的岩溶地质风险,建立高效精准的勘察技术体系。方法】采用遥感解译、现场水文地质调查与测绘、高密度电法和地震波频率谐振法综合物探测试、钻探等方法进行岩溶勘察。【结果]通过遥感解译结合地质调查识别地表岩溶异常区,通过高密度电法、地震波频率谐振法解译地下岩溶,并结合钻探进行验证,综合提出工程区岩溶发育规律和分布,进行工程地质问题分析,进而为设计和施工提供地质依据。【结论】综合勘察技术在岩溶区的应用可以显著提高岩溶勘察精度,对今后类似工程的地质勘察和设计具有重要的借鉴作用。
摘要:【目的】依托新建梅汕铁路梅江特大桥工程,针对桥梁工程对防洪的影响进行数值模拟研究,旨在为桥梁防洪工程建设提供技术支撑。【方法】采用二维水流数学模型,计算分析桥梁工程建设前后河段壅水、流速、流态、水动力轴线及滩槽的变化情况。【结果】工程建设对河道产生的壅水较小,对河道附近的水位影响范围较小,对河道防洪安全影响较小,对流速的影响仅局限于工程附近,且流速变化较小,整体流场平顺,较小范围内流速略有改变,但总的流势不变。结论】为涉水桥梁优化设计、施工、河道行洪安全评估、拟采取消除和减轻影响措施等提供可靠的技术支撑。
摘要:【目的】废弃矿山引发的土地破坏、环境污染及地质灾害等问题严重制约生态环境与经济社会可持续发展,因此系统剖析废弃矿山生态问题形成机制,探索科学有效的生态治理技术与策略,对改善矿区生态环境、践行生态文明建设意义重大。【方法】通过文献研究与案例分析,系统梳理废弃矿山土地破坏、地下水位下降与水污染、大气环境污染及地质灾害等生态问题的成因,同时以恢复生态学为理论基础,归纳总结土壤修复、植被再建、矿山水环境治理等现代矿山修复技术体系。【结果】研究明确了矿山生态修复需针对不同问题采取多元技术手段,如土壤修复采用工程、物理、化学及生物技术协同治理,水环境治理结合异位与原位修复技术,并从坚持生态理念、分级管理、技术集成等方面提出矿山生态治理的整体策略。【结论矿山生态治理必须秉持“山水林田湖草沙生命共同体”理念,以“分级管理、多元技术集成”为核心,深入开展生态系统服务功能可持续恢复的理论、技术和实践路径研究,实现资源开发与环境保护的协调发展。
摘要:【目的】为分析重载列车在过弯/制动时延条件下的运行安全性,进一步探究其影响因素,运用SIMPACK动力学仿真软件,构建重载列车-轨道动力学模型。【方法】通过计算脱轨系数和轮重减载率来分析列车过弯时的运行安全性。同时,通过计算车钩力及轮对抬升量分析列车在制动时延条件下的运行安全性。[结果】为保证列车运行安全性,通过半径为 600,800,1000,1200m 的曲线时速度分别不应超过 80,85,90,100km/h ;在每节车的制动时间间隔为0.01s和0.02s时,制动力分别不应超过 800kN 和 600kNc [结论】重载列车的运行速度、运行曲线半径、制动力及制动时间间隔都会影响列车运行安全性。
摘要:【目的]确定改性乳胶粉的最佳掺量,从而制备高韧高黏的改性砂浆,解决传统砂浆早期强度不足、黏结性能差等问题。方法通过硅烷偶联剂的修饰对VAE型可再分散乳胶粉进行改性,得到改性乳胶粉,并分析其对改性砂浆力学性能的影响。【结果]试验结果表明,改性乳胶粉通过硅烷偶联剂的修饰改性,能够在有机-无机材料之间形成桥接键来提高砂浆的密实度,从而提升砂浆性能,1d抗压强度和抗折强度分别达36.63MPa和 4.45MPa ,14d劈裂抗拉强度达 2.14MPa 0(结论研究结果提高了改性砂浆在工程实践中的适用性。
摘要:【目的】研究大型基坑开挖对周边环境的影响。【方法】采用SBAS-InSAR技术处理19景Sentinel-1A卫星数据,获取福建省某地铁停车场基坑2024年6月至2025年1月的地表沉降形变信息,并与水准数据进行对比,以验证SBAS-InSAR技术监测结果的可靠性。【结果基坑边界最大年沉降速率为 24.09mm/a ,累计最大沉降值为 8.7mm ,均位于基坑北部。联合施工日志与历史遥感影像的结果与SBAS-InSAR监测数据反映的问题相符。【结论】研究结果证明了该技术在基坑形变监测中可行。
摘要:【目的持力层对嵌岩灌注桩承载力有很大影响,有必要对桩端持力层性状进行研究。方法】结合某国道工程实例,通过多种检测方法相互验证,分析低应变反射波法在嵌岩桩桩端反射波与入射波同相位问题,同时分析弹性波形态及振幅,以及持力层完整度、沉渣厚度、桩身混凝土强度-持力层强度比值、早入岩或扩径等因素对检测结果的影响;还介绍了孔内成像与钻孔取芯法对低应变反射曲线的综合判定。【结果】采用低应变反射波法检测嵌岩灌注桩时,桩端出现同相反射信号时,持力层完整性差、桩身混凝土强度-持力层强度比值高、早入岩及桩身扩径等因素都会对检测结果产生影响并造成误判。【结论】从低应变反射波法的原理出发,通过实际的工程案例,阐述了几种工程因素对检测结果的影响,分析了检测工作中易忽视点,减少了结果误判情况,为类似工程项目提供参考。
摘要:【目的】聚焦原料预处理装置和连续重整装置,探讨先进过程控制(APC)技术在炼化行业关键装置中的应用效果,解决人工操作难以实现的精细化控制与“卡边”优化问题,以提升产品质量、装置平稳性及能效水平。【方法】采用APC先进控制技术,结合多变量预测控制、实时优化RTO及工艺机理模型,对装置进行智能化升级,通过动态建模、变量耦合分析及闭环控制策略调整工艺参数,并利用DCS系统与APC软件协同实现自动化控制。【结果】APC技术显著提升了关键指标:产品收率提高 1.5%~3.0% ,产品质量稳定性达 99% ,装置波动幅度减少 60% ,能耗降低 2%~5% ,同时通过“卡边"优化实现操作参数的极限控制,延长装置运行周期并减少人工干预。【结论】APC技术可有效替代人工操作,实现炼化装置的长周期安全平稳运行与经济效益最大化,未来需进一步研究APC与人工智能(AI)的深度融合,以应对复杂工况的自适应优化,并推广至炼化全流程协同控制领域。
摘要:【目的】本研究旨在探讨地面挖掘工况对非接触聚乙烯(PE)燃气管道力学特征和动态响应的影响,为PE管道在工程机械施工中风险评价及安全防护策略提供依据,保障聚乙烯燃气管道安全运行。【方法通过非线性有限元分析,改变管道埋深、管道内压、挖掘载荷和缺陷尺度,研究地面挖掘工况下PE100燃气管道应力和位移量响应变化程度。结果】在非接触挖掘工况下,管道内压≤0.8MPa 时,应力增速较快,内压 >0.8MPa 时,应力增速放缓,管道整体刚度的增加,提高了管道的稳定性。埋深通过土壤约束抑制管道变形,浅埋时保护失效,埋深 ?0.4m 为浅埋高风险区。随着挖掘载荷增加,产生载荷塑性变形累积。缺陷尺寸削弱局部刚度加剧破坏,管中区域尤为敏感。【结论]基于数据规律,挖掘破坏可能存在局部屈曲、塑性变形累积和约束失效三类典型路径,可采用挖掘空间避让、载荷一缺陷协同控制和土壤强化等主动防护体系预防。
摘要:【目的】探讨地下空间地震勘探中震源技术的发展与应用,重点分析不同震源类型对地震波特性及地下空间成像精度的影响【方法】通过综述当前主流震源技术,包括炸药震源、锤击震源、可控震源和矢量震源,分析每种震源的激发方式、适用范围和特点。【结果】通过对比分析可知,炸药震源能够高能量释放且具有广泛适用性;锤击震源操作简便且成本低;可控震源能精确控制震波参数,尤其适用于复杂地质条件;矢量震源能够结合多方向震源激发,具有提升地震勘探精度和数据解释能力的潜力【结论】未来,矢量震源技术有望凭借其多方向激发能力,显著提升地下空间成像的精细度和可靠性。
摘要:[目的]对工业废渣废液倾倒场地进行调查,查明场地的污染范围和污染深度,为后续污染场地的治理提供依据。【方法】以高密度电阻率法为主要手段,利用电阻率的差异,结合钻探取样分析等资料,划分出了场地的污染范围,并圈定了2个重点污染区域。【结果]该场地虽然存在疑似小断裂,但没有形成渗流通道,污染物未对地下水造成污染,主要存留在表层的杂填土中。【结论】应用于该污染场地的评价技术和方法能够快速、准确查明场地的污染情况,对西北地区污染场地的评价具有示范性作用。
摘要:【目的通过分析甘肃省河东地区短时强降水的分布特征,构建不同类型环流形势下的概念模型,进一步丰富该地区短时强降水的预报预警科学参考。【方法】基于当地1083个区域站2012—2021年逐小时降水数据,分析其10年来短时强降水的变化特征。【结果]结果表明,甘肃省河东地区短时强降水主要出现在7月和8月,其中7月中旬至8月中旬为一年中短时强降水最频发的时段。此10年间,河东大部地区短时强降水的站次呈上升趋势,而甘南州呈下降趋势。该地区强降水的极端性在增强。【结论】根据 500hPa 环流场特征,河东地区短时强降水过程可以分为4类:西北气流型、副高外围西南气流型、副高内部型和低槽型。低层切变线和地面中尺度辐合线的位置是强降水落区预报中的关键着眼点。
摘要:[目的)研究西安市土地利用变化对碳储量的影响,为制定土地利用策略、优化生态环境提供参考。方法基于西安市土地利用数据,采用CA-Markov与InVEST模型,探讨2000—2025年碳储量对土地利用动态演变的响应规律。【结果】西安市碳储量空间分布总体呈现出“东北低-西南高”的格局。2000—2020年,建设用地持续扩张,耕地呈现收缩态势,主要的土地利用转移是耕地转为建设用地,导致碳储量减少。预测至2025年,碳储量将进一步减少 2.47×106t[ 结论西安市耕地、草地的减少及建设用地的快速扩张对区域碳储量产生显著负面效应,建议在国土空间规划中将碳储量作为重要评估指标,推动碳汇功能与生态服务效能的协同优化。
摘要:【目的针对火场巡检机器人领域存在的技术演进路径模糊、创新分布不均与产业化进程滞后等问题,通过专利分析揭示产业转化壁垒与核心技术突破路径,为智能消防装备生态体系建设提供决策依据。方法]基于2006—2024年全球专利数据,构建“技术—地域—主体”三维分析框架,运用IPC关联模型与空间计量方法,重点研究自主导航、耐高温材料、多传感器融合等三大核心技术领域,并提出推动火场巡检机器人发展的对策建议。【结果】研究发现,中国贡献了 77.8% 的专利,但在基础材料创新方面落后于日韩;长三角与珠三角地区形成创新集聚区,企业专利主要集中于电力应用场景;技术突破显著,导航精度达到厘米级,复合涂层技术表现尤为突出,在 1500°C 条件下氧化失重率小于 0.5mg/cm2 。【结论】该领域呈现技术研发快、产业转化慢的特点,建议建立区域协同创新联合体与专利共享机制,重点提升相变材料量产良率与导航系统响应速度,加快技术产业化进程。
摘要:【目的琼胶寡糖在医药、食品、化妆品等产业领域应用前景广阔,研究旨在从专利视角分析全球及中国琼胶寡糖应用技术演化进程,为相关决策提供参考。【方法】通过incoPat全球专利数据库,对琼胶寡糖应用技术从专利申请趋势、专利技术构成、全球及国内分布情况、全球主要申请人情况等方面进行专利导航分析。【结果】分析结果显示,琼胶寡糖应用技术专利的主要申请国是中国、韩国和日本,其中中国专利申请集中在福建、浙江及山东等省份,分布在医药、食品、化妆品等产业领域;全球及中国琼胶募糖应用技术在医药、化妆品及食品领域的专利申请量较多,中国申请人类型主要为高校和科研院所;中国专利申请量较大,但在医药及化妆品领域的有效专利占比低于全球平均水平。【结论】虽然中国在专利申请量方面具有较大优势,但专利质量有待提升,应加强相关领域专利技术研发,激励企业进行合理专利布局,进一步提升专利质量。
摘要:【目的】基于2021—2023年江苏省10所211高校科研改革政策文件,考察科研评价改革对高校高水平科研产出(以发表论文数量为例)的影响,为影响因素识别和未来政策改革提供参考。【方法】构建包含LDA主题模型、加权TF-IDF和超效率SBM模型的综合分析框架。首先,利用LDA主题模型分析科研改革文件,发现改革主要集中在人才评价、科研成果转化、激励机制及论文改革等4个方面。其次,利用SBM-DEA模型分析所提取的主题词,并计算主题词对科研产出的影响。最后,通过对比不同学校政策文本主题来探索科研改革政策对科研产出的影响。【结果】科研评价改革对高校高水平的科研产出具有显著的推动作用,各高校激励机制成效较好,但成果评价政策需根据学校类别进行优化。【结论】为高校科研评价改革提供了量化评估方法和决策参考,有助于推动我国高校科研事业持续发展。
摘要:【目的]通过构建关键机制,包括利益分配、风险共担、资源共享、人才流动和成果转化,以及完善的制度保障体系,实现高等院校、企业、政府、中介机构等主体的优势互补,有效促进科技成果的市场化、产业化【方法】以协同创新理论为基础,构建"高校—企业—政府—中介"四维协同框架,分析高校科技成果转化的现状、问题及协同机制构建路径,提出提高转化效率的政策建议。【结果】中国高校科技成果转化已取得一定成效,但仍面临以下困境:政府政策的协同性与执行效果有待提升,高校科技成果供给与市场需求之间存在结构性失衡,企业对科技成果的承接与风险管控能力尚显不足,中介机构的服务能力与行业规范亦有待进一步优化和完善。【结论】“高校—企业—政府—中介"四维协同框架通过强化市场导向评价机制、完善中试转化链条及优化利益共享政策,能有效打破校企合作壁垒,推动科技成果市场化进程。
摘要:[目的】作为中部制造业大省,加快培育链主企业是河南省由制造大省向制造强省迈进的一个重要战略支点。研究旨在系统剖析河南省培育链主企业的实践,梳理制约链主企业发展的难点,并提出对策建议,为河南省加快培育链主企业提供理论支持及实践参考。【方法】运用案例分析法与推理演绎法,深入研究链主企业培育现状,揭示存在的问题,提出对策建议。【结果]研究表明,河南省链主企业培育面临着产业链结构性失衡、科技创新能力薄弱、区域发展不均衡等问题,这些问题制约着链主企业进一步发展壮大。【结论】建议河南省围绕优化产业结构,培育新兴产业链主企业;强化科技创新,提升链主企业自主创新能力;创新体制机制,优化链主企业发展环境等3个维度,加快培育链主企业。
摘要:【目的】探索全产业链集成创新人才培养路径,力图为打通产业链各环节的“断点”“堵点”提供智力支撑。【方法】立足创新驱动发展战略要求,结合科技管理职能定位,采用政策分析、比较研究等方法,深入研究全产业链集成创新人才培养现状与存在的问题。【结果】全产业链集成创新人才培养在政策制定、学科交叉与产教融合等方面成效初显,但依然存在着学科交叉建设壁垒、校企合作资源整合不足、评价机制灵活性不够、数智化技术融入不深等问题。结论全产业链集成创新人才培养需突破传统教育范式,以科技管理体制改革为突破口,持续走政策制度引导、产教深度融合、课程系统重构、弹性灵活评价与数字技术协同的路径,推动经济高质量发展,实现产业转型升级。
摘要:【目的】探讨数智化技术在高职院校图书馆空间再造中的应用,推动高职院校图书馆向数智化、多功能学习中心转型。【方法】以数智化技术为切入点,基于高职院校图书馆空间再造现状,剖析其空间再造需求,并提出多维度的再造策略。【结果】高职院校图书馆在空间再造过程中存在空间布局不合理、功能设施不完善、服务模式传统单一及数智化程度较低等问题。【结论】提出重塑空间布局、升级空间设施、畅通服务生态及构建数智体系等多维度的再造策略,助力高职院校图书馆实现服务转型升级,使其能够更好地服务于职业教育高质量发展,成为支持教学与学习的核心平台。
摘要:【目的】为人工智能技术与传媒业的更好结合提供对策建议,促进人工智能背景下新媒体行业的健康发展。【方法]分析人工智能在新媒体行业的应用现状和挑战,总结国外经验,提出未来发展对策。【结果】人工智能已成为新媒体行业提升效率、激发创意的重要工具,但是其广泛应用也带来了信息同质化加剧、信息超载等一系列挑战。结论】应通过构建“五位一体”框架、重构行业道德规范、加强数据技术研究、加强监管和引导、促进多方主体和跨学科合作等方式,推动人工智能在新媒体行业的运用和发展。