技术成果

大型燃煤电厂生物质直接耦合燃烧发电技术

以清洁可再生的生物质燃料替代燃煤电厂的5%-100%的煤，支持燃煤电厂低碳绿色发展， 可充分利用现有燃煤电厂的基础设施、人力资源等，发展高效率（与新建典型30MW生物质 电厂相比（下同），是1.5-1.8倍）、高电能质量（与风光的电能完全不同）、低建设成本 （1/3-1/5）、低运维成本（约为1/10）、低补贴政策依赖、可大规模发展（英国Drax电厂已 经实现4台660MW燃煤机组100%生物质燃料的改造，生物质装机容量合计2640MW，2020年 供电量141亿度）的生物质能电汽暖多联供。提高现有燃煤机组的运行负荷和利用，提升国 有资产利用效能及经济效益。消耗生物质燃料，惠及乡镇地方经济及民生。 为了实现以上所述功能，研究所开展了生物质直接耦合煤燃烧发电技术，依托现有燃煤 电厂，新增以生物质的物料存储、物料处理和物料输送为框架的生物质耦合发电系统，实现 生物质耦合中低比例5%-40%，中高比例50-100%的混合量。系统采用单元模块化设计，根 据电厂情况不断提高比例，最终实现100%生物质燃料替代煤，成为100%纯生物质发电项目。 （a）生物质5%-40%给料发电耦合 （b）最高可达100%给料发电耦合 图1生物质与煤耦合发电模式

生物过程优化放大及智能生物反应器技术

一、生物过程优化放大技术 以各种发酵产品为对象开展微生物细胞大规模培养过程研究，实现过程优化与放大，由 此形成先进的生产工艺和工程放大技术。针对微生物发酵生物过程的高度复杂性，本研究团 队在长期的研究和实践中，形成了微生物过程多尺度参数相关分析过程优化方法和反应器流 场特性与生理特性相结合的发酵过程放大方法，从工业过程中凝练出科学问题，开展基础研 究、关键共性技术研究与产品技术研究，形成了具有自主知识产权的专用研究设备，以工艺 工程装备一体化为工厂企业服务，形成的研究技术在医药、食品、轻工、农业、能源、环境 等领域发酵产品中广泛应用，为相关的工业生物技术企业技术进步、提升产业技术水平做出 重大贡献。 形成的关键核心技术包括：1）多尺度参数相关过程优化研究技术；2）CFD流场特性与 生理特性研究相结合过程放大技术；3）过程宏观代谢流、传感器配置与在线数据处理技术； 4）发酵过程计算机数据处理与控制软件包；5）稳定性13C微观代谢流测定技术；6）生物 过程大数据与智能分析平台；7）大型发酵罐工程设计与改造技术；8）联动并行多尺度反应 器系列开发技术；9)生物过程在线分析技术（PAT）。

新一代智能化蛋白层析系统

项目简介及特点 新一代智能化蛋白层析系统是基于国家 863重点、中科院重大仪器研制项目 的开发成果，针对我国生物技术产品研制和产业化过程中，最关键的分离纯化装 备长期依赖进口的现状，开展了创新性研制和研究工作。研制和开发了适合生物 分子分离纯化的层析装备和技术，实现了装备和工艺的标准化、工程化、产业化。 智能化蛋白层析系统通用性强、自动化高、操作简便快捷，各项性能指标达到了 进口设备的标准，在系统控制平台、软件数据库等方面的参数已经超过了进口设 备。目前已经制定了企业标准，通过了 ISO9001认证，实现了规模化生产。 专利及进展情况 相关研究成果具有自主知识产权，授权了多项发明专利（ZL201010127899.5; ZL201310062077.7; ZL201310088098.6; ZL201310062061.6;ZL201310198644.1; ZL201310701298.4; ZL201310701299.9; ZL2016100417220）。并荣获中国分析 测试协会科学技术奖“CAIA 奖”2013 一等奖1 项和中国仪器仪表学会2011 科技 创新奖 1项。 产业化前景分析 前我国蛋白层析系统年需求量为 2000余台，市场超过了 10亿元人民币，并 且随着生物产业的发展和技术的更新换代，需求量将逐年升高。本项目的产品已 在包括华兰生物、双鹭药业等 50 余家企事业单位得到了应用。突破了国外进口 同类产品的垄断，获得了良好的评价。并且开发了多柱组合层析和膜过滤集成装 备等一系列先进技术，可以满足生物技术产品生产和分析的不同需求，具有良好 的推广应用前景。

固体酸催化中压丙烯水合制异丙醇技术

异丙醇是重要的基本有机化工原料和性能优良的溶剂。针对国内外异丙醇生产技术落后、能 耗高等问题，大连化学物理研究所开发出采新一代丙烯直接水合生产异丙醇技术。 通过采用先进的催化剂合成流程和技术，开发出适用于丙烯直接水合过程、具有优良的耐水 性能、耐温性能、高抗碎性能和高催化活性的催化剂。开发的丙烯水合新工艺，采用新型丙烯水合 工业反应器及分段进料、冷激控温、物料再分配等新技术。利用多段进料方式调节各催化剂床层的 丙烯转化率，从而控制各段床层反应深度和放热量，解决了丙烯水合工业反应器存在的超温及催 化剂烧结问题，使水合催化剂床层温度均衡分布。 大连化物所开发的丙烯水合直接制异丙醇新技术具有低温、中压，丙烯转化率高、单耗低、原 料适应性强、副产品附加值高、环境友好等特点，且能耗仅为国内同类生产技术的50%。2007 年 “ 中压丙烯直接水合生产异丙醇技术 ”获大连市技术发明一等奖；2014 年该技术核心专利“ 一 种低碳烯烃直接水合生产低碳醇的方法”获第十五届中国专利优秀奖。 本技术实行普通实施许可，大连化学物理研究所提供异丙醇工业装置工艺软件包和工业催化 剂。2005 年 11 月许可山东海科化工集团建成一套年产 3 万吨异丙醇装置；2012 年 5 月许可江 苏新化化工有限公司建成一套年产 5 万吨异丙醇装置；2017 年 11 月许可印度 DFPCL 公司建设 一套年产10万吨异丙醇装置；2023 年5月许可凯凌化工公司建成一套年产5万吨异丙醇装置。

高速流体控制技术

高速流体控制技术在航空航天、能源化工、汽车工程、燃动系统等领域具有广泛应用。针对高 速流体控制技术在各领域技术难点，实现了超音速喷管、超高音速喷管的研发，流场均匀性控制技 术、边界层控制技术研发和超音速混合控制技术研发等，拥有相应的软件著作权和发明专利。 应用领域：航空航天、能源化工、汽车工程、燃动系统等

半导体金属氧化物电子鼻

常规的电子鼻通常基于商品化的为数有限的半导体金属氧化物传感器单元，其筛分能力受到 很大限制，同时价格昂贵。 我所发明的半导体金属氧化物层层组装构建传感器的方法，可以基于一种金属氧化物，通过 组装方式的改变，得到多个半导体金属氧化物传感器单元，大大拓展了电子鼻的区分能力，可用于 茶叶、烟草、酒、咖啡等生产加工过程中的批次产品质量控制。 该设备具有如下特点： 1、实时在线响应。 2、灵敏度高，成本低，操作维护方便。 3、可自制传感 器单元，按用户需求找寻最合适的传感材料，并通过层数变化，得到众多的传感基元，构建多维传 感器电子鼻。 4、具有自主研发的数据分析系统、聚类分析与主成分分析体系，辅助用户对待检产品 进行筛查。5、可按用户需求定制软件系统。

绝缘气体SF6分解产物在线检测仪

SF6 分解物实时在线检测质谱仪，采用实验室自主研发的磁增强PEI软电离源，具有碎片离子 少，易于谱图识别的优点。通过对电气设备内部SF6 气体分解组分的原位检测，诊断设备的安全性 实现真正的现场故障分析。仪器具有采用脉冲式进样无需样品前处理，操作简单、样品消耗量少、 分析速度快、灵敏度高，对于典型放电产物SO2、SOF2 和SO2F2 的检测线能够达到1 ppm，标准偏 差≤5%。结合模式识别和数据处理软件能够实现精准的定性定量分析。同时配备池供电系统，能 维持5小时的超长待机，实现了从实验室到现场的无停机快速分析检测。

极端高压原位光谱测量系统 研究中心。但同时也体现了一个突出的问题，很多学校和研究机构买不到适合自己研究的高压光

合作方式 压力是一个独立于温度和化学组分外的重要热力学参量。20 世纪以来，随着高压技术的不断 技术入股 发展，这一热力学参量在诸多学科领域都引起了人们的广泛关注。作为一种极端条件，高压科学与 投资规模 技术如今已经实现了与物理学、化学、材料科学、地球科学、生物学、新能源科学、行星科学、食品科 学等学科领域的交叉发展。高压极端条件下材料性质的研究，需要将样品放置于金刚石对顶砧中 100 万 ~500 万 进行相应的谱学表征。 对于极端高压条件下材料性质的表征需要进行原位光谱测量，我们课题组 自主设计研发多套高压原位光谱表征探测系统。其包括： 1. 高压原位压力标定装置； 2. 高压原位紫外-可见吸收光谱探测装置； 3. 高压原位荧光探测装置； 4. 高压原位时间分辨光谱探测装置； 5. 高压原位偏振拉曼光谱探测装置； 6. 高压原位红外吸收光谱探测装置； 7. 高压原位超快瞬态吸收光谱探测装置。 上述搭建光谱探测装置的各项性能指标处于国内领先位置，同时我们已经申请多项发明专 利和计算机软件著作权。我们以上述实验装置进行科学研究，在 Light-Science & Applications， Nanoscale Horizons，Advanced Optical Materials，Journal of Physical Chemistry Letters等 期刊已经发表多篇论文。

代谢组学技术

代谢组学 (Metabolomics or metabonomics)是20世纪90年代中期发展起 来的一门新兴学科，是系统生物学的重要组成部分。代谢组学通过检测内源性代 谢产物在扰动下的变化，对生物系统进行整体及其动态变化规律的研究，已被广 泛应用于疾病诊断、医药研制开发、营养食品科学、毒理学、环境学，植物学等 与人类健康密切相关的领域。 中国科学院大连化学物理研究所是国内最早开展代谢组学研究的科研机构， 承担并已完成了国家“863”第一个关于代谢组学技术平台的研究项目，以及国 家杰出青年基金、重点基金、国家科技重大专项等。已构建了具有国际先进水平 的针对不同研究目的，从代谢物的靶标分析、非靶标分析和拟靶标分析3个层次 的一整套基于色谱-质谱联用技术的代谢组学平台，并将其应用于病变标记物的 发现和疾病分型，疗效评价和作用机理研究以及植物和微生物的代谢组学研究中， 取得了丰硕的成果。“基于色谱-质谱联用技术的代谢组学分析平台及应用”， 2012年获辽宁省科技发明奖二等奖。“基于液相色谱-质谱联用的高覆盖代谢组 学方法开发及应用”，2020 年获中国分析测试协会科学技术奖 CAIA 奖。在科研 实践中，已实现了代谢组学在样品采集、运输、存储、分析、数据处理各个环节 的标准化操作，授权发明专利和软件著作权 10 余项，涉及样本采集、分析方法、 数据处理、标志物发现等，为本项目提供了良好的技术平台。 该技术已用于疾病生物标记物的发现，营养代谢组学，植物、微生物代谢组 学的研究。大连化学物理研究所是国内最早开展代谢组学技术服务的单位，构建 的多层次代谢组学平台具有国际先进水平，并享有良好的国内外知名度。我们已 经成功解决了困扰质谱代谢组学研究的几个瓶颈，实现了高通量大规模样品分析 到海量数据分析的整个研究过程的SOP，基本可以“定制式”地把整个平台应用 于农业、植物、临床医学、药物

可参照深圳“华大基因”的方法，建立《代谢组学研究院》。合作方投资金额不少于1000万元，

术，构建临床代谢组学表形中心，实现代谢组学在健康产业的应用。健康产业作为一个朝阳产业， 而代谢组学及靶向代谢分析在疾病的早期发现、疾病的分型、疗效评价等方面具有明显的优势，具 代谢组学 (Metabolomics ormetabonomics) 是 20 世纪 90 年代中期发展起来的一门新兴 有极大的发展潜力。因此项目将具有可观的投资回报率。 学科，是系统生物学的重要组成部分。代谢组学通过检测内源性代谢产物在扰动下的变化，对生物 系统进行整体及其动态变化规律的研究，已被广泛应用于疾病诊断、医药研制开发、营养食品科 合作方式 学、毒理学、环境学，植物学等与人类健康密切相关的领域。 技术入股 中国科学院大连化学物理研究所是国内最早开展代谢组学研究的科研机构，承担并已完成了 国家“863”第一个关于代谢组学技术平台的研究项目，以及国家杰出青年基金、 重点基金、国家 投资规模 科技重大专项等。已构建了具有国际先进水平的针对不同研究目的，从代谢物的靶标分析、非靶标 分析和拟靶标分析3个层次的一整套基于色谱- 质谱联用技术的代谢组学平台，并将其应用于病 1000 万 ~5000 万 变标记物的发现和疾病分型，疗效评价和作用机理研究以及植物和微生物的代谢组学研究中，取 得了丰硕的成果。“基于色谱-质谱联用技术的代谢组学分析平台及应用”，2012年获辽宁省科技 发明奖二等奖。“基于液相色谱-质谱联用的高覆盖代谢组学方法开发及应用”，2020年获中国分 析测试协会科学技术奖CAIA奖。在科研实践中，已实现了代谢组学在样品采集、运输、存储、分析、 数据处理各个环节的标准化操作，授权发明专利和软件著作权10余项，涉及样本采集、分析方法、 数据处理、标志物发现等，为本项目提供了良好的技术平台。 该技术已用于疾病生物标记物的发现，营养代谢组学，植物、微生物代谢组学的研究。大连化 学物理研究所是国内

标志性气体激光在线监测系统

利用激光吸收光谱技术（TDLAS、ICOS、CRDS等技术）实现了多类型标志性 气体，如：O、CO、CO、HO、HS、HCl、HF、CH 、CH 、CH 等气体及其同位素 2 2 2 2 4 2 2 2 4 丰度的高速、高敏的原位在线监测。本成果系统性的研究了不同场合、不同应用 需求条件下的仪器性能，自主研发了诸如：激光器核心电源板、数字式和多通道 模拟式锁相放大器电路板、核心控制板、光学气体多通池等等，实现了满足工况 要求的气体在线分析仪器。 目前产品已经满足生产要求，成熟度较高，待产业化。 在该方向已经申请发明专利和软件登记数十项。

超微水测量装置

利用激光吸收光谱技术实现不同场合的超微量水汽在线原位测量。 目前产品已经满足生产要求，成熟度较高。 在该方向已经申请发明专利和软件登记数十项，产品完全可以实现产业化生 产。

光纤传感类原位测量仪器（温度、应力应变、振动等）

将光纤作为信号传输和感知的载体，利用光敏元件或材料，将被测参量转换 为相应光信号的新一代传感技术。可分为三种典型技术：分布式光纤传感（DTS）； 光纤光栅传感（FBG）；分布式光纤振动传感技术（φ-OTDR）。优势特点：非电传 感、本质安全、无电传输、抗电磁干扰、一纤多点、动态、多场、分布式、点式、 组网测量、柔性安装、形成智能材料、尺寸小、重量轻、寿命长、30年以上。 测量精度高、稳定性好。 目前产品已经满足生产要求，成熟度较高。 在该方向已经申请发明专利和软件登记数十项。

激光探针元素物质成分原位分析仪器

激光诱导击穿光谱（LIBS）是一种用于化学多元素定性和定量分析的原子发 射光谱。可实时广泛的应用于科研及工业等众多领域。LIBS 技术是光谱分析领 域一种崭新的分析手段，其基本原理是使用高能量激光光源，在分析材料表面形 成高强度激光光斑(等离子体)，使样品激发发光,这些光随后通过光谱系统和检 测系统进行分析。这种技术对材料中的绝大部分无机元素非常敏感.。同时能分 析低原子数元素例如：氢-钠的元素，这些元素用其他技术很难分析。可用于固 态、液态、气态样本以及浆状物质的检测分析，无需接触且几乎无损，无需样本 制备或仅需少量样本制备，空间和深度检测分析成为可能，远距离检测距离高达 数米。配合显微系统可实现微米级空间分辨的LIBS物质成份分析实验。 目前产品已经满足生产要求，成熟度较高。 在该方向已经申请发明专利和软件登记数十项。

煤矿用多类型安全预警装置（气体及光纤传感类）

同时利用激光吸收光谱技术和光纤传感技术实现，煤矿井下自然发火的在线 原位检测。避免了长束管系统的抽取式测量，提高了测量精度，响应速度和测量 气体种类。可以同时测量O、CO、CO、CH、CH、CH 等目标气体。 2 2 4 2 4 2 2 激光多气体在线监测系统有：激光多气体监测主机、抽气束管、上位机PC、 通讯光缆等。该系统集多种气体检测于一身，能够显示多种气体信息，标准主机 可同时检测 6 种气体（一氧化碳 CO 、二氧化碳 CO 、氧气 O 、甲烷 CH 、乙 2 2 4 烯CH 、乙炔 CH）。所有待检气体先过滤后检测，远距离信号传输，就地可视 2 4 2 2 化显示。 目前产品已经满足生产要求，成熟度较高。 在该方向已经申请发明专利和软件登记数十项。

新型20kHz高频光纤隔离器

针对托卡马克装置辅助加热系统高压电源的高电压大电流信号采集与传输 的工作需要，研制了新型高频光纤隔离器，具备距离远、精度高、线性度高和频 率响应高等特点，用于实现高压电源系统的实时反馈控制。选用新型的电力电子 技术完成基本的硬件电路设计，采用高速 FPGA芯片完成相关软件编程，实现高 压电源输出电压电流信号的采集和隔离传输。本项目已成功研制，并应用于EAST 托卡马克装置多套辅助加热高压电源系统中，满足高压电源系统的采集和传输需 求，实现高压电源系统的高精度输出。

农业重金属智能检测仪器

必要性及需求分析:农田灌溉水是农业生产的源泉，与我国的粮食安全息息相关。然而我国的灌溉用水正面临着严重的安全威胁：据全国第二次污水灌区环境质量状况普查统计显示，目前我国利用污染灌溉水的农田面积为361.84万亩，占我国总灌溉面积的7.33%，占地表水灌溉面积的约10%，该面积比20世纪80年代初第一次污灌普查时的数据高1.6倍。为此国家出台了农田灌溉水质标准（GB5084-2005），严格规定了灌溉水质指标，主要有：水温<35℃，溶解氧<150mg/L，PH=5.5~8.5，全盐量<1000mg/L，氯化物<250mg/L，总汞<0.001mg/L，总镉<0.005mg/L，总砷<0.05mg/L，六价铬<0.1mg/L，总铅<0.1mg/L，总铜<1.0mg/L。拟开发一种基于光电传感器的便携式农田灌溉水重金属检测仪，采用先进传感器技术，具有快速、多通道同时检测的特点，同时项目采用嵌入式系统，开发的仪器小型化，方便在农业中应用与推广。目标及主要任务:目标：开发便携式快速高通量农田灌溉水质重金属检测仪，满足国家高标准农田检测中灌溉水监督监测。主要任务：农田灌溉水质重金属检测仪硬件电路设计、多源传感器接口电路及抗干扰设计、灌溉水质重金属检测仪软件设计、整机系统的软硬件集成与在农场灌溉水质重金属检测中的示范应用。现有工作基础:智能农业信息与环境检测实验室主要从事智能信息处理、数字农业、农业生态环境与农产品安全检测等方面的研究。主要研究领域包括：（1）智能信息感知：光纤传感技术、化学传感器技术、农业水/土/气环境检测、农产品

无人机载大气污染气体监测系统

必要性及需求分析:我国在环境问题上面临着前所未有的挑战，大气污染表现出显著的系统性、区域性、复合性和长期性特征，特别是近来呈现出的城市群区域大气复合污染。然而，由于缺乏区域大气痕量气体的时空分布变化信息，难以对区域大气环境的现状和变化趋势给出全面、清晰的分析，不能满足国家环保总局制定我国污染控制决策的急需。为此，迫切需发展具有大范围监测能力的大气成分探测技术与仪器，获取区域的大气痕量成分时空分布信息，为正确阐明和预测我国大气环境现状以及区域环境演变的趋势提供数据支撑，同时提升我国对区域大气环境的观测能力。目标及主要任务:研制目标瞄准了当前国际上最先进的痕量气体区域分布监测仪器的水平，最终目的是完成具有自主知识产权的监测仪器，解决我国环境监测中污染气体区域分布快速监测能力不足的问题。研究内容是利用超光谱成像、凸面光栅精细分光、成像差分吸收光谱（DOAS）、精确控温、基于辐射传输模型的大气质量因子计算等先进技术、方法研制出高灵敏、高精度、实用可靠的可搭载无人机平台的大气污染气体区域分布监测系统。现有工作基础:研究室目前已研制完成基于有人机平台的超光谱成像差分吸收光谱仪，并于2013年4月28日~5月1日参加了天津观测实验。预期经济和社会效益:本系统的研制瞄准了当前国际先进的痕量气体二维分布在线监测仪器的水平，具有自主知识产权，并实现产业化，可替代进口产品。本系统的核心技术是成像差分吸收光谱，系统由光机部分、温控部分、硬件电路部分、软件部分等组成，适应无人机载平台搭载的特殊要求。对于主要的污染气体，需要对区域分布其进行精确的测量的原因有两个方面：一方面控制其排放量；另一方面对我们国家

大气细粒子与臭氧时空探测激光雷达系统

必要性及需求分析:目前，我国环保和气象已经开展沙尘暴监测网和大气成分监测网络建设，面临设备国产化率低、关键部件依赖进口的局面，急需发展自主产权的大气气溶胶细粒子和臭氧时空分布的快速在线监测技术和系统，扭转长期以来国家缺乏大气细粒子和臭氧时空分布监测数据而相关研究工作又依赖国外仪器设备的局面，通过自主创新，支撑激光雷达探测技术产业化，实现气溶胶和臭氧的多参数自动探测，促进激光雷达系统的小型化、自动化和网络化，建立分区域灰霾和臭氧探测技术标准和评估方法，探究灰霾、光化学烟雾等城市污染形成机制。目标及主要任务:发展具有自主知识产权的大气细粒子和臭氧时空分布的快速在线监测技术和系统，仪器开发目标是：开发具有自主知识产权的激光器、瞬态记录仪等关键设备，突破激光雷达关键技术瓶颈，研发精确反演和应用软件；集成项目前期自主研发的技术成果，研制工程化的大气细粒子和臭氧激光雷达探测系统工程化样机，使激光雷达的国产化率从目前的30%提高到80%以上。现有工作基础:安徽光机所环境光学中心为国家环境保护环境光学监测技术重点实验室和中科院环境光学与技术重点实验室，在光学技术的遥测系统研发和应用等领域具有较为丰富的技术背景和相应技术队伍。在激光雷达探测研究方面，已开展基于米散射偏振激光雷达、拉曼雷达、臭氧雷达、水汽雷达、微脉冲雷达等多种类型的大气气溶胶探测研究，并结合风廓线雷达对颗粒物的跨区域输送通量进行了研究。在“863”项目的支持下，已成功研制拉曼激光雷达系统，完成对大气颗粒物中细粒子空间分布测量技术的研究；科技部重大仪器专项“大气细粒子与臭氧时空探测激光雷达系统研发与应用示范”自主研发的多波段雷达，运

水体藻类荧光光谱在线分析仪

必要性及需求分析:目前水质安全在线预警技术的研究是国际上环境监测领域的一个研究重点。近年来，我国“水华”“赤潮”爆发日益频繁，已经严重威胁到了饮用水安全。分光光度法、高效液相色谱法等传统藻类测量方法，需要“现场采样-离线分析”，存在测量周期长、手续繁琐、测量时效性差，无法满足现代环境监测对藻类在线监测的需求，亟需发展不同种群落藻类的快速在线测量技术与仪器。目标及主要任务:水体藻类荧光光谱在线分析仪创新性地使用离散三维荧光光谱识别技术，结合独特的光机结构设计、信号调制检测理论、微弱荧光信号检测技术、多组分分类算法和计算机软硬件技术，实现了水体中蓝藻、绿藻、硅藻、甲藻、隐藻实时分类测量。水体藻类荧光光谱在线分析仪大大简化传统藻类测量方法烦琐的测量步骤、降低环境监测的成本，显著提高环境监测部门对水体藻类的监测技术水平，为“水华”和“赤潮”的预警提供设备和技术支撑。现有工作基础:课题组已经攻克了水体藻类荧光光谱在线分析技术关键难题，研制了自主知识产权的第一代水体藻类荧光光谱在线分析仪工程化样机，仪器通过第三方性能测试和科技成果鉴定，进行了小规模试生产，并在巢湖、太湖、三江营水库等典型湖库进行了长期示范应用，并已有2台仪器销售2台。核心技术获得发明专利2项、软件著作权登记1项。预期经济和社会效益:目前，我国海洋局、环保总局和水利部等所属的约6000个环境监测点，若按今后5-10年内50％的监测站点配备一套水体藻类荧光光谱在线分析仪计算，总共约需3000套。国外同类产品按照目前的市场价格来算，每套约30万元人民币，仅此项就有约10亿人民币的巨大市场。另外，全国具有上万个自来水厂，这也将是一

多维力传感器

必要性及需求分析:多维力传感器是智能机器人最主要的外部传感器之一，包括单维-六维力/力矩传感器，其中以六维力/力矩传感器应用最为广泛。该传感器可同时检测三维空间三个力和三个力矩的全部力分量信息。自上世纪九十年代以来，中科院合肥智能所围绕多维力传感器的关键技术,以研究六维力传感器的结构和信息处理为切入点,开展多维力传感器及其应用研究。主要研究包括：机器人六维腕力传感器、三维指力/脚踝力传感器；用于水下机器人的六维腕力传感器、用于空间机器人的六维腕力传感器；机器人六维腕力传感器动态性能研究；带有力/触觉临场感的机器人装配作业平台；机器人传感器系统实验平台；用于体育竞技领域的六维力测试平台；科学普及领域的测力机器人等方面。目前研制的多维力传感器在中国科学院沈阳自动化研究所、上海交通大学、吉林大学、哈尔滨工业大学、浙江工业大学、西华大学等科研单位都有具体应用。现有工作基础:性能特点：抗过载能力强：过载能力能达到满量程的300%，同时具有机械过载保护和满量程溢出标志；高采样率和高传输速率：数据采样率可达10KHz，数据传速率可以达到2Mbps（CAN总线）；多种输出接口：可选择多种输出接口，如CAN总线，RS232/422，USB，模拟等。该项目目前已申请13项国家发明专利，软件著作权5项。 平台建设单位： 中国科学院科技创新发展局 中国科学院办公厅 国科控股 中国科学院科技战略咨询研究院 --> 中国科学院成都文献情报中心 蜀ICP备05003827号-12 京公网安备110402500047号 网站标识码bm48000006 版权：中国科学院 主办：中国科学院科技创新发展局 承办：中

传感器标准化接口测试集成平台

必要性及需求分析:传感器是感知物理信息的源头，是实现物联网感知层信息获取的重要器件。目前，传感器输出信号类型多样性，表现出信号不匹配，数据格式不统一，因此，设计和研制传感器标准化接口测试集成平台是实现传感器接口通用适配和标准接入的核心工作，本项目基于2项国家标准工作，开展对传感器接口在信号层面和数据层面的标准制定，为传感器接口的标准化和即插即用提供基础。现有工作基础:知识产权情况：本项目目前已获得软件著作权12项，正在进行软件产品登记工作。行业现状：传感器应用涉及各种行业，且在这些应用领域被大量和广泛使用。当前的传感器行业多数是进行系统集成，缺乏对传感器核心技术的掌握，加之缺少通用的国家标准支撑，使得传感器的设计和制造互不兼容，接口互不匹配，导致传感器应用行业需要承担很大的成本用于更换传感器和传感器技术改进，不利于行业升级换代。预期经济和社会效益:应用前景：现实传感器种类繁多、机理复杂，缺乏技术标准的指导，在产品设计、系统集成时无统一标准可循，导致传感器接口不统一，各个单独的传感网络系统各成一套，相互之间数据信息不能共享，严重制约了传感网和物联网技术应用和产业的迅速发展。目前，我国传感器产业规模很大，且国家正在大力发展物联网、传感网产业，因此，本项目的推广会产生良好的社会经济效率预期。 平台建设单位： 中国科学院科技创新发展局 中国科学院办公厅 国科控股 中国科学院科技战略咨询研究院 --> 中国科学院成都文献情报中心 蜀ICP备05003827号-12 京公网安备110402500047号 网站标识码bm48000006 版权：中国科学院 主办：中国科学院科技创新发展局 承办

痕量爆炸物离子迁移谱检测仪

必要性及需求分析:爆炸物/炸药的现场快速检测有两类：射线成像技术和痕量分析技术。对大宗爆炸物探测，主要采用X射线、中子或γ射线，以及核磁分析技术；对痕量爆炸物/炸药的检测，目前主要依靠离子迁移谱检测技术。当前国内机场等部门装备的痕量爆炸物/炸药检测设备均是进口产品，仪器价格昂贵、耗材费用高，并且内部使用了放射性物质，在仪器购买、使用、维护、管理和处置中，给用户增加了额外负担。现有工作基础:本项目团队经过数年科技攻关，发明了等离子体源离子迁移谱检测技术，自主研制的非放射源离子迁移谱检测仪器，已通过了电磁、高低温、高温高湿、震动冲击、软件评估、性能等第三方严格测试。探测炸药种类、灵敏度、检测时间以及准确性等技术指标，达到或超过欧美同类产品先进水平，并且设备使用耗材价格低廉。痕量爆炸物离子迁移谱检测仪，适用于机场、轨道交通、地铁、车站、码头、邮政和海关等安检部门使用。 平台建设单位： 中国科学院科技创新发展局 中国科学院办公厅 国科控股 中国科学院科技战略咨询研究院 --> 中国科学院成都文献情报中心 蜀ICP备05003827号-12 京公网安备110402500047号 网站标识码bm48000006 版权：中国科学院 主办：中国科学院科技创新发展局 承办：中国科学院成都文献情报中心 找错--> 微信小程序 --> 中国科学院知识产权信息

宽谱段分光谱型天空背景亮度测量仪

必要性及需求分析:天空背景辐亮度的实时获取方法一直以来都是一个重要的问题，但当前国内对于天空背景辐亮度的获取手段大部分还停留在利用美国的MODTRAN软件对天空辐亮度的模拟计算阶段，由于MODTRAN软件中的大气模式与气溶胶模型均采用美国标准大气模式，无论从气候还是气溶胶类型来说，均与我国的真实大气状况存在较大差异，从而导致模拟计算结果与我国的实际背景亮度值存在较大差异，很多情况下的误差可达30%以上，因此，研制和开发能够实测天空背景辐亮度的实时观测设备具有重要的应用意义。安徽光机所研制开发了基于扫描测量的天空背景亮度测量仪，并拟实现产品推广。天空背景亮度测量仪用于实时测量波长范围覆盖200nm~2500nm范围内的天空背景光谱辐射亮度和总辐射亮度。设备具有定点观测、天空扫描和目标跟踪三种工作模式，定点观测模式用于用户输入方位的辐亮度测量；天空扫描模式用于对全天空扫描观测；选择目标跟踪模式，在用户提前输入将要过境的待测目标运行轨迹函数的情况下，设备能够自动全程实时跟踪目标方位，并对目标过境时途经方位上的天空背景辐亮度进行实时显示、存储和上传，以便跟踪系统使用。设备致力于面向目标跟踪、识别技术的科研单位和应用单位使用，具有重要的工程和军事应用价值。目标及主要任务:（1）目标以已完成的DTL-1型天空背景亮度测量仪为基础进行分光谱测量技术升级，实施该设备的大规模产业化和推广应用奠定基础。设备主要指标和性能如下：-波长范围：200nm~2500nm-动态范围：1W/(m2﹒sr)~400W/(m2﹒sr)-测量精度：优于15%（总辐亮度）-测量视场：<1°-跟踪定位精度：1′-

作物品质性状自动分析分选装置

成果简介：农作物品质与其主要化学成分如淀粉、蛋白质、脂肪等密切相关，所以作物籽粒品质性状的快速无损分析一直是遗传和育种工作者的受到关注。近红外技术具有无损、快速和同时对多个性状进行检测的特点，作物品质分析选择装置集成光谱技术、自动化控制、软件分析等技术，实现对单粒子水稻、玉米、大豆等进行高通量智能化检测和分选，为品质性状遗传和育种提供技术支撑。同时该装置也能够拓展应用到制药、食品等行业。该装置核心技术已经获得发明专利4个。主要技术指标（或参数）：够实现每秒3粒的检测和分选。设计了6个分选通道，每个通道可以根据需求设定不同参数范围，单籽粒根据检测结果从设定对应通道滑出。检测装置采用具有专利权的管式检测系统，每秒可以实现64幅光谱的采集和分析。通过建模可实现对单个作物籽粒的脂肪、蛋白质、直链淀粉等进行高效检测和分选，为作物品质性状遗传育种提供现代化的分析手段。应用领域：可以应用水稻、玉米、大豆等农作物遗传育种已经农产品检测分析。农作物种子活力和真伪分析评判。颗粒物药品进行通量检测分析；市场前景：目前作物品质分析选择装置能够应用到农业生物遗传育种和制药行业，能够根据客户设计不同分选，能够检测作物品质质量，为育种服务。同时能够控制颗粒药品质量，预计这些领域需求量巨大，预计价值数亿元。拟转化的方式（或合作模式）：可采用技术转让或技术作价入股成立公司方式。 平台建设单位： 中国科学院科技创新发展局 中国科学院办公厅 国科控股 中国科学院科技战略咨询研究院 --> 中国科学院成都文献情报中心 蜀ICP备05003827号-12 京公网安备110402500047号 网站标识码bm480000

LIBS矿物元素重金属分布微成像装置

成果简介：激光诱导击穿光谱（LIBS）技术具有：无需样品制备、同时检测多种元素、测量时间短、能够对各种形态的样品进行分析、设备价廉易于操作、能够进行微区分析等优点。针对食品和生物样品的矿物元素和重金属含量低、分布不均匀等问题，集成双激光器、光学图像获取（CCD）、三维移动平台以及图像清晰度评价函数的自动聚焦算法等技术，研发出DP-LIBS矿物元素重金属分布微成像装置。实现控制软件对共线DP-LIBS实验系统与CCD相机、三维移动平台进行有效控制。能够实现对生物、食品样品中矿质元素和重金属元素分布和定性定量分析。主要技术指标（或参数）：能够实现最小分辨率20微米，能够实现每分钟30个点的自动检测，能够对样品中矿质元素和重金属进行同时检测，对于样品建立不同模型对成分进行预测。提供矿物元素和重金属的空间分布信息。应用领域：可以对农业中生物样品、食品、土壤等进行检测分析也可以应用到冶金、煤炭等行业，以及科研、环保执法、司法鉴定等。市场前景：目前可以对农产品、食品，例如水稻中矿质元素和重金属进行微区检测，也可以对土壤中各种元素进行定量分析，同时也能拓展到冶金、煤炭行业，控制产品质量，预计这些领域需求量巨大，预计价值数亿元。同时可以满足相关科研、环保执法、司法鉴定等需求。拟转化的方式（或合作模式）：可采用技术转让或技术作价入股成立公司方式。 平台建设单位： 中国科学院科技创新发展局 中国科学院办公厅 国科控股 中国科学院科技战略咨询研究院 --> 中国科学院成都文献情报中心 蜀ICP备05003827号-12 京公网安备110402500047号 网站标识码bm48000006 版权：中国

足底压力分布综合测试分析仪

必要性及需求分析:生物力学的研究范围包括整个人体，足部生物力学的研究是其中重要的一部分。对不同运动状态下（如站立或行走）足底各点与地面之间的压力及其时间参数进行测量，并对测量结果进行分析，可以获取人体在各种体态和运动状态下的生理、病理力学参数及机能参数，揭示不同的足底压力分布特征和模式，对临床医学诊断、疾患程度测定、术后疗效评价、生物力学及康复研究均有重要意义。目前，足底压力分布的研究已广泛应用于很多领域，如运动生物力学、竞技体育科研、步态识别、矫形外科、临床医学、康复中心、个性化工业设计等领域。目标及主要任务:（1）开发具有自主知识产权的足底压力分布综合测试分析仪，提供无创、自助式测试方式，力求打破国外企业在该领域的垄断；（2）研发的仪器能与三维力测量平台、肌电、惯性单元（三轴加速度、三轴角速度）以及高速影像等设备实现同步数据采集，多角度、全方位实现足部功能测量与步态分析综合研究平台的构建，在此基础上逐步构建足底压力分布特征与步态特征的大样本数据库；（3）将足底压力分布测量与三维脚型重构技术相结合，研究鞋楦、鞋底及鞋垫的个性化设计评价模型，逐步构建个性化制鞋研究平台；（4）研发的仪器能在多个领域开展示范应用。现有工作基础:自2006年以来，研究室先后攻克了多项关键技术，研制了具有完备自主知识产权（13项授权发明专利、8项软件著作权登记）的低成本、大面积、高密度柔性阵列力敏传感器及多项终端应用产品。目前，研制的柔性阵列力敏传感器及其终端产品已经成功应用在竞技体育科研、个性化工业产品设计、公共安全、医疗康复评估以及运动生物力学研究等领域。预期经济和社会效益:足底压力分布综合测试分

脚型三维扫描和足底压力集成测试分析系统

必要性及需求分析:足部是人体的重要组成部分，其健康状况可作为肢体健康的缩影。近年来，随着足部生物力学和信息科学的发展，科学工作者将各种复杂的足部生理现象系统化、数字化，并进行客观的描述和分析，为足部健康护理和健康促进提供了丰富的理论支撑。基于脚型三维扫描和足底压力集成测试通过全面获取足部形态学、动力学和运动学参数——足部健康的外在表象，综合分析足部生理特征、评价其健康状况，在鞋业制造、助行康复与矫形器具设计、义肢的辅助设计与制造、动生物力学研究等多个领域具有重要的科学意义与应用价值。目标及主要任务:面向中国鞋服制造行业技术创新和升级的迫切需求，将在前期基于激光扫描的三维脚型测量技术开发积累上，以快速、易用、无约束为设计宗旨，集成三维扫描和柔性传感技术，研发三维脚型与足底压力分布集成测量系统，建立足部数据服务平台，为鞋业、国民脚型调查等提供低成本、多参数的公共检测设备和数据库支持；同时，面向鞋业的个性化鞋垫定制应用，建立个性化鞋垫生成模型，开发行业应用客户端软件，联合鞋业企业，开展示范应用，为鞋服制造业创新升级提供仪器设备支撑和应用借鉴。现有工作基础:前期与安徽大学电子信息工程学院联合研制了基于激光扫描的三维脚型测量系统，实现了三维脚型参数的采集、脚型重构和纹理修饰等功能，已经用了江苏省体科所的脚型调查研究，为基于光学方法的非接触式三维脚型测量技术开发奠定了坚实的实践基础。此外，团队成功掌握了大面积柔性阵列压力传感器的一整套生产工艺，并在此基础上开发了大面积的足底压力感应场地系统，所提供的高精度步态分析系统已被国内几个主要的体育大学作为日常教学训练设备。预期经济和社会效益:“三维

工业产品近红外光谱在线分析仪

成果简介：该产品利用近红外光谱分析技术，集成光谱自动校正、在线分析软件、数据模型分析等技术，实现工业生产线产品质量在线检测监测的功能，是一种快速、无损、绿色的物联网信息获取装置。该装置获得授权专利2项、软件著作权1项；采用MEMS技术和光纤接口使其具有结构简洁轻便的特点，结合具有自动校正功能的在线测量附件能够有效提高对应用场合的适应性，同时自主研发的软件可以实现光谱数据获取和定量定性结果的实时输出；该光谱在线分析仪具有操作简便，避免了传统湿法化学方法带来的二次污染和人工操作带来的误差，可以有效提高分析效率，在农业、化工、食品、制药等领域具有十分广泛的应用前景。利用近红外漫反射光谱（NIR）定量分析技术在尿素生产线上建立了尿素质量（尿素、缩二脲和水分含量）模型，并在此基础上研发出生产线上在线检测尿素质量的装置。克服工业现场震动大、化肥移动速度快对测量精度的影响。现场测试显示，该装置运行稳定、检测精准度高、重复性好。通过尿素盲样分析和在线检测测试，结果表明，其对尿素含量、缩二脲和水分检测精度均达到国家质量标准。主要技术指标（或参数）：该便携式近红外光谱在线分析仪达到传统湿法化学分析方法的相关技术指标，同时具备快速、实时、无损、绿色环保等特点。应用领域：应用于农业生产和先进制造领域，包括1、广泛应用于肥料化工企业生产中的质量评估和工艺优化；2、可应用于粮食加工中的质量评估和工艺优化；3、可应用于烟草、食品、制药过程中的质量监控和筛查。市场前景：目前该便携式近红外光谱分析仪已在肥料生产企业示范运行，单台仪器每年可以为企业每条生产线节约成本21.9万元，可以减少分析过程中化学试剂消耗10

中小学生智能化视力检测与干预矫正系统

必要性及需求分析:伴随中国经济社会的快速发展，在家长关注学生成绩及相关素质教育提升的同时，日益严峻的中国青少年视力健康问题也受到广泛关注。目前我国近视患者人数在4亿左右，高居世界第1，近视发生率已经达到世界平均水平的1.5倍，青少年近视发生率更高达50%-60%，已成为危害健康的突出问题之一，近视会导致阅读力、注意力、记忆力等青少年学习力不同程度的下降，更高层面上甚至危害着国家战略。掌握青少年近视发病状况、探索假性近视无损矫正训练方法，具有非常重大的社会意义和实用价值，应用前景广阔。目标及主要任务:本系统以云服务大数据平台为依托，构建集“视力检测-综合报表生成-处方推送-训练执行-效果跟踪与评估”于一体化的闭环视力健康促进服务系统。系统主要涵盖智能化视力检测、个性化处方模型建立、游戏化视力矫正训练、网络化视力健康数据服务四大核心开发任务。研发的产品将首先在全省范围内选择代表性的学校健康教育服务点，依托有条件的中心学校开展示范应用，并在收集用户体验意见基础上改善定型，定型后的产品市场将覆盖全省乃至全国的青少年运动健康教育市场。现有工作基础:中心已成立视力健康产品研发团队，涵盖机械、互联网、电子信息等领域，并且团队长期从事青少年健康促进服务产品研发，技术积累丰富。目前系统样机已经开发完成，闭环式视力健康服务体系也已构建，规划设计3类产品形态和1个服务，即中小学生视力健康多媒体教室、企业版假性近视检测与矫正训练仪、近视矫正家庭终端以及面向视力健康的数据管理与促进服务。下一步产品将进入示范点建设、产品优化、人群实验等阶段。在知识产权保护方面已申请国家发明专利4项，软件著作权2项。预期经