1、南开大学科技成果重点推广项目选南开大学科技处（邮编 300071）联系人：米江林 张玮光 吴伟华电 话：(022)23508838传 真：(022)23504856网 址： http:/目 录南开大学科技成果重点推广项目选 .11. 微波/超声波复合智能化系统及其应用 .12. 激光智能交通信息采集与处理系统 .43. 基于体积图形学的 MEMS 工艺仿真系统 64. 注塑机机械手人控制系统 .85. 三维真彩色喷绘机器人 .96. 非接触式激光测距系统 .117. 可配置的多机器人三维仿真系统 .128. 多轴运动控制器 149. 基于网络的视频监测系统 .1510. 欠驱动非线性桥式吊车自
2、动控制系统设计 .1611. 基于 IP 库的通用 MEMS 器件可视化仿真与验证工具 .1812. 基于 IPv6 的网络摄像原型机 1913. 数据库数据分析与深层信息挖掘技术 .2114. 智能预测自适应控制理论与应用 .2215. 车辆矩阵码管理系统 .2316. 体育赛场、危险化学品事故预警模型及应急预案编制技术 .2417. 聚合物絮凝剂和螯合树脂去除水中重金属 .2718. 高效纳米级工业水处理除氯剂的制造技术 .2920. 科学制定地区及产业循环经济规划 .3121. 大气污染总量控制及分阶段防治技术 .3422. 污水处理厂剩余活性污泥资源化利用(零排放) 综合技术 .342
3、3. 锅炉烟气选择性催化还原（SCR）脱硝技术 .3524. 厌氧同时脱氮除硫新工艺 .3625. 用 CuCl 薄膜处理生物难降解有机废水的方法 3726. 低浓度有机废水及生活污水处理技术及设备 .3827. 废轮胎热解制备燃料油、炭黑和燃料气体 .3828. 污泥或家禽粪便高温快速堆肥制有机肥料 .3929. 纳米新催化材料的制备及其在环保中的应用 .4030. 去除空气中有害物质的织物的浸轧制备方法 .4031. 声表面波传感器及其应用 .4132. 显微镜通用自动操作系统 .4333. 微注射控制器 4434. 玻璃微针拉制仪 .4535. 玻璃微针煅制仪 .4536. 光纤光栅传感
4、技术与应用 .4637. 增益平坦的超宽带光纤放大器 .4738. 光纤栅阵列传感器件及检测技术 .4739. 栅式多参数、多功能、分布式传感技术与网络系统 .4840. 多层折叠式柔性太阳电池发电系统 .4841. 硅薄膜太阳电池集成组件的制备技术 .4942. 智能型太阳能充电控制器 .5043. EDI 技术制备工业高纯水 5044. 便携式智能数字心音分析仪 .5345. LCoS 微显示技术 5546. 激光标识和激光防伪应用 .5647. 用于激光精密加工的 266nm 深紫外光源 5848. 脑血氧饱和度检测仪 .5949. 家庭中水自动处理装置 .6050. COD（化学需氧量
5、）快速测定仪 6051. 液相色谱硅胶整体柱系列产品的产业化 .6152. 间接电化学氧化法清洁廉价生产糖精 .6253. 分布式光纤传感预警系统及装备 .6354. 面向生物医学的微操作机器人系统 .6455. 低成本床旁快速诊断系统 .6456. 新一代高灵敏、高品质三维数码相机 .6657. 微生物诊断血清试剂盒及免疫磁珠分离试剂盒 .6758. 聚谷氨酸的微生物合成及其应用研究 .6859. ALSS 高效吸附剂 6960. 重金属低积累作物品种的筛选鉴定及产业化 .701. 微波/超声波复合智能化系统及其应用一、成果与项目的背景及主要用途：本项目是通过跨学科合作，开展在化学领域应用电
6、子学新技术的研究。大多数化学实验室采用传统的加热方法，即利用传导的方式加热。微波/超声波相结合的技术与传统加热方法相比具有很多优点，可以大大降低加热时间，省溶剂(可较常规方法少 5090)、节约能源、减少废物的产生，同时可以提高回收率和提取物的纯度。另一方面利于环境保护，无污染，属于绿色工程，它是一种具有广阔发展前途的新技术。微波/超声波复合智能化系统可应用于合成化学、药物有效成分的提取及分析样品预处理领域，设计并研制出新型微波和超声波相结合的复合多功能智能化仪器装置，研究其对化学反应、药物提取及环境污染物萃取的促进作用，为合成化学、药物有效成分的提取及分析样品预处理提供了新的实验手段和方法。
7、本项目成果可为加大环境污染物的监测的力度，使其样品分析摆脱耗费大量的有毒的有机试剂，程序繁琐，工作量大的现况，为其分析样品预处理，拓展一种高效的实验手段和方法。如对加标土壤样品（土壤样品中的多溴代联苯醚）进行复合萃取，分别采用微波辅助萃取、超声波辅助萃取、微波超声波复合萃取方法，得到的实验数据是：在相同萃取 20 分钟时间内，使用微波辅助萃取和超声波辅助萃取，其萃取效率分别为 4275、4586而采用微波超声波复合萃取体系时萃取效率则可提高到 92114。和常规的索氏提取相比，微波超声波复合萃取使用的溶剂量降至原来的 10左右，萃取时间降低至原来的 5左右。可见复合萃取对萃取效率有较大的增强效
8、果。这一实验结果预示着：本项目成果推广应用，进一步完善，可为分析样品预处理提供一种新的高效的实验手段和方法。另外，对兔疫球蛋白 lgG 生物制品等的灭菌也开始进行有益的应用探讨，受到相关企业的关注。二、技术原理与工艺流程简介：1. 实现了在线消解/萃取装置：包括微波谐振腔（谐振腔形状与尺寸的设计、谐振腔材质选取以及开孔尺寸的设计与加工） 、微波传输系统与视窗的设计与加工；实现微波功率从 01000W 连续可调，利用手动三销钉调配器，调节不同负载下微波最佳传输，解决了微波效率问题。在设计中特别注意了微波泄漏问题，并能实时在线测量和显示微波泄漏量，申请专利 5 项。2研究微波场分布，避免产生过热，
9、发表研究论文 3 篇。3完成了以 9052 为 PCI 接口，双口 RAM，数据采集系统芯片 C8051F020组成的数据采集系统。利用 DDK 开发 PCI 设备的 WDM 驱动程序的软件编程，并利用 VC 开发了应用程序。4设计了计算机与硬件设备的通信协议，用 VC+实现了系统硬件设备与计算机的通信，并对计算机与硬件设备的数据交换进行了封装；然后提出了高速数据采集系统中以内存数据库 eXtremeDB 为核心的数据保存方案，根据不同系统的特点设计了定时、强制、选择三种数据转移方案，解决了高速数据存储与海量数据存储之间的矛盾；在比较各种控制算法的基础上，确定采用模糊控制算法来实现对化学反应温
10、度的控制，借助 MATLAB 对控制算法进行了仿真，用C+实现了该控制算法；通过大量实验与计算确定了微波功率与磁控管阳极电压、阳极电压与脉冲延时时间之间的关系，并将这些关系应用到系统中，在实际应用中取得了较好的控制效果；最后结合 VC 与 Labview，使用 activex 技术，实现了比传统 VC 程序更加人性化、更友好的人机界面；设计了控制算法接口，方便操作人员对控制算法进行在线调整以适应不同的被控对象。5 研制出 38KHz 超声波功率，由键盘任意设定，从 0 至满负荷连续可调，在控温系统中超声波功率也随之改变。6研究在强微波场中，利用常规测温方法实现微波场的在线实时准确测温，采用模糊
11、控制算法实现对化学反应温度的闭环控制，用 C+实现了该控温算法。7多功能智能化系统研究应用于协同萃取气相色谱电子捕获检测器测定土壤中的多溴代联苯醚，研究了微波、超声波共同作用下在线萃取的增强作用，收到很好的效果。8反应瓶体积可 501000ml 内更换。三、技术水平及专利与获奖情况：1. 样机技术性能： 微波功率从 01000W 连续可调，微波频率 f=2450MHz； 温度范围：室温300 度； 研制出 38KHz 超声波发射系统，功率从 0 至满负荷连续可调，在控温系统中超声波功率也随之改变； 消解/萃取瓶体积：501000 毫升。2.专利申请：（1） 数字控制功率连续可调微波炉, 专利号
12、 ZL98123503.4。（2） 手机电磁辐射检测探头，专利号 ZL 03257816.4。（3） 具有在线实时显示微波泄漏的微波协助化学反应谐振腔，专利号200410072698.4 。（4） 微波协助化学反应的谐振腔，专利号 ZL200420085324.1。（5） 微波/超声波复合增强样品消解/萃取的谐振装置，专利号200510016202.6 。（6） 微 波 /超 声 波 复 合 增 强 样 品 消 解 /萃 取 的 谐 振 腔 体 ， 专 利 号ZL200520025301.6。（7） 微波/超声波复合增强样品消解/萃取带调谐的谐振腔，专利号200510122058.4。3. 发
13、表论文：在国内外发表了相关研究论文十二篇，其中核心期刊 6 篇（EI 收录 1 篇） ，国际会议 5 篇（ISTP 收录 1 篇） ，国内微波化学会议1 篇。4. 三项技术创新为产业化与拓展应用领城打下基础：（1）将微波场与超声波场两种不同性质的场施加于同一反应物体，充分发挥各自的长处、协同作用，为在化学、生物以及医学领域的应用研究提供了新的实验手段和方法，在课题中解决了超声波高效耦合问题；（2） 实现了微波/超声波协同作用下反应物的控温算法，采用可扩展标记语言 XML 来存储和表示模糊控制算法，并用面向对象的设计思想结合 C+对该算法进行了实现，利用 Labview（图形化编程语言）可视化技
14、术建立良好的人机界面；（3）具有在线实时检测和显示微波泄漏量，当超过国家标准时，自动切断系统的电源，保证操作人员的安全。5. 获奖情况：南开大学“微波/超声波复合智能化系统及其应用”项目获得 2007 年度“石油和化工自动化行业科学技术奖” 技术发明二等奖。四、能为产业解决的关键技术：微波/超声波复合智能化管道流动式反应装置已完成小试，正在进行中试研究。2. 激光智能交通信息采集与处理系统成果与项目的背景及主要用途我国城市交通基础设施的交通供给能力不能满足现实和潜在的交通需求，基础设施短缺与其利用的低效率并存，交通管理智能化可以提高路网通行效率、提高道路利用率；智能化、全天候的交通信息采集处理
15、系统是实现智能化管理的前提和基础。本成果发明了一种具有安全、无障碍、全天候、在多车道及各种速度下准确测量车速、流量、车型和道路利用率等多种信息的交通信息采集、信息处理系统，包含激光测量装置和交通信息智能处理软件两个组成模块。技术原理与工艺流程简介整个系统主要由激光收发探测子系统、信息快速处理子系统、信息传输子系统、信息综合统计分析子系统组成。采用半导体激光窄波束收发主动探测，可对车速进行高精度测量；对不同分道上的车辆进行流量、车型、车速和道路利用率等多种信息的即时采集与计算处理。对测量状态可以进行多方案的参数设定和程序控制，提供角度的交通信息数据查询支持功能，综合统计软件系统独立于具体的传感器
16、信息，以保证适应系统外围器件改变、系统功能的扩展。技术水平能实时测量通过车辆的车速，并给出分时统计数据；能给出车辆分时流量统计数据；能实时判别通过车辆的车型（大、中、小型车）并给出分时统计数据；能给出道路占用率分时统计数据；能对超高、超速车辆给予报警。图 1：系统结构图图 2：信息流程图应用前景分析及效益预测随着城市就交通问题的日益突出，采用高科技手段提高交通管理水平称为大势所趋，本项目可以在全天候天津下运行，为交通管理部门提供道路车辆信息、辅助决策管理，具有广阔的应用前景。应用领域及能为产业解决的关键技术本成果可以应用于城市交通管理，为交管部门提供丰富的路况信息和决策支持。可以很好的解决全天
17、候气象条件下的交通信息采集，并能提供丰富的交通信息分析功能，以供管理部门使用。技术产业化条件本项目涉及到光电子、信息及软件技术，属于技术密集型项目，对于设备厂房的要求不高，投资规模要求不高。3. 基于体积图形学的 MEMS 工艺仿真系统项目的背景及目的本软件是 MEMS 器件的设计人员的辅助工具，通过该软件设计人员可以在实际生产之前提前预览到所设计器件的三维几何形状，如果不符合要求可以进行重新设计或者对原来设计进行修改。这样可以大大的降低设计的成本和时间，为 MEMS 设计人员提供较为感性的认识。技术原理与工艺流程基于体积图形学的 MEMS 工艺仿真系统需要结合体积图形学和专家系统以及物理模型
18、，最终实现 MEMS 典型工艺的真实模拟。该系统主要分成两大模块：基于专家系统的完整工序模拟和基于物理模型的单步工艺模拟。主要解决了三个关键问题：多步工序的自动模拟，体数据的计算以及体数据的可视化。多步工序的自动模拟可以利用虚拟工艺中的专家系统实现。体数据的计算，即如何生成表示 MEMS 工艺模拟结果的体数据场，在本系统中是通过数学形态学中膨胀/腐蚀操作实现的。可视化的方式为体绘制。体绘制技术的应用使用户能够观察数据场内部，从而更好地理解和掌握器件的内部结构。主要技术性能指标采用体积图形学技术。该技术的应用使 MEMS 工艺仿真的结果更加真实，模拟算法的通用性更强。1) 采用体绘制技术实现可视
19、化，极大拓展了可以表现的信息。2) 采用数学形态学技术实现工艺模拟中的表面演进。3) 同时支持基于专家系统和物理模型两类工艺仿真。4) 支持绝大多数 MEMS 工艺仿真，包括：各向同性/异性淀积，各向同性/异性刻蚀，湿法刻蚀，键合，光刻以及 CMOS 工艺中的氧化/注入等。技术水平及用途本项目是由南开大学机器人与信息自动化研究所独立开发的，得到国家“863”计划项目和国家自然科学基金项目的支持。经同行专家鉴定，该系统处于世界领先水平。适用于 MEMS 设计行业，其主要用途是辅助 MEMS 设计人员进行 MEMS 器件工艺级设计。应用行业：微机电系统设计4. 注塑机机械手人控制系统项目的背景及目
20、的在工资水平较低的中国，塑料制品行业仍属于劳动力密集型产业，但机械手的使用已经越来越普及。注塑机专用机械手的作用：第一、节省人力成本。第二、安全生产。第三、提高产品质量。第四、提高生产效率。海尔机械手采用 PLC 作为控制器。为提高国产化率和自主创新水平，我们与海尔公司合作研制自主知识产权的机械手控制器。控制系统包括两部分：1、多轴运动控制器，2、手持式编程控制器。实现对机器人多轴运动进行协调控制，同时通过手持式编程控制器（盒）完成对多轴运动控制器的参数设置，工作状态设置等工作。技术原理与工艺流程采用 DSP 与可编程逻辑器件实现 40 路逻辑信号输入，40 路逻辑信号输出。由可编程逻辑器件生
21、成伺服电机控制信号。主要技术性能指标1. 控制器伺服电机控制信号为：脉冲序列+方向信号+ 若干控制与状态信号；脉冲信号的频率范围：100KHz 10Hz；2. 输出的逻辑信号为集电极开路的开关信号，信号的电平为集电极开路(逻辑 1)，和 0V(逻辑 0)，逻辑 0 电平时吸电流能力 20mA ；3. 输入的逻辑信号为+24V(逻辑 1)，和 0V(逻辑 0） ，输入负载12K(输入电流 2mA)；4. 控制器具有一个标准的计算机串行通讯接口（RS232 或 485） 。技术水平及用途作为一种特殊的工业机器人，注塑机机械手用于塑胶射出成型机械产品的取出。本课题研制的机械手运动控制器能够同时对 5
22、 轴运动方向进行度控制，具有多达 40 路的逻辑信号输入，40 路逻辑信号输出通道，能够对机器人的运动状态、限位情况，及周边的辅助设备的工作状态进行实时监测，实现复杂的逻辑判别与逻辑保护功能，利用逻辑输出信号实现对设备的各种保护措施。应用前景分析及效益预测应用行业为制造业。开发专用的机械手控制器，可以实现更灵活更强大的控制功能，提高控制系统的实时性、可靠性。实现机械手控制器的国产化可以减轻对国外技术的依赖，降低成本，提高国产机械手的市场竞争力。5. 三维真彩色喷绘机器人设计了三维真彩色喷绘机器人，实现了全真地形模块加工和喷墨全过程的整套核心技术，为大幅面三维真彩色喷绘系统产品化提供了有力支撑。
23、通过计算机强大的数据处理能力，利用机器人的柔性加工将虚拟三维场景如实地在复杂三维模型上进行喷绘，从根本上改变目前喷绘行业仅限于二维彩色喷绘的局限性。由于三维真彩色喷绘机器人机械结构设计要求复杂，同时三维模型的复杂性也对运动控制系统高速运动条件下的稳定性和准确性要求很高，国际上只有少数公司和研究机构进行原理性的研究和小规模试验，尚未形成生产力和产业链。本三维真彩色喷绘机器人可广泛运用于生产加工中，极大地提高三维真彩色喷绘的加工速度，真正实现三维真彩色模型的批量化生产，从而奠定我国在国际三维喷绘领域的领先地位。系统参数 参数值系统外形尺寸 3000mm2000mm1800mm 系统最大加工面积（X
24、Y平面） 2500mm1200mm 系统最大加工落差（Z轴方向） 250mm 模型匹配精度 0.1mm 色彩分辨率 180dpi 系统重量 2000kg 最大面积加工耗时 4h 最大模型喷绘耗时 4h 系统控制周期 200s 供墨系统负压路数 4路 供墨系统体积 300mm*200mm*200mm 图 1：三维真彩色喷绘机器人图 2：三维地理模型（上：钓鱼岛，下：深圳局部海湾）6. 非接触式激光测距系统项目的背景及目的距离的高精度实时测量在现代工业的各个领域中的应用越来越广，工件的表面轮廓，目标物体的相对位置，形状描述等都离不开距离的高精度测量，非接触，小型化，数字化，智能化成为距离测量系统发
25、展的趋势。随着数字信号处理器（DSP）功能越来越强，光电耦合器 CCD 的日益普及，使符合实际工业生产要求的非接触高精度在线距离测量系统的研制成为可能。技术原理与工艺流程光学三角法检测技术。光学三角法的测量原理就是使发光元件所发出的光束照射在被测物体表面上并被反射，部分反射光成像在位置敏感元件表面上（如 CCD，PSD 等） ，通过检测光斑在敏感表面上的位置，由几何关系即可计算出被测物体的距离。这类位移测量仪的基本组成是激光器，物镜，光电接收器，信号处理及测量显示系统。图像中心位置的识别算法。这是非接触测量技术中的关键技术，当激光照射在被测物体表面散射，经透镜会聚在 CCD 表面成像，所成像的
26、模拟信号经过模拟数字转换器（AD）被转换为数字信号处理器可以处理的数字信号后，要经过图像中心位置识别算法的处理，确定所成像的中心点位置，根据激光三角法原理，由所成像的中心点位置就可以求出相应的被测量物体的距离信息。为了保证系统可靠性和提高测量精度，用查表与细分相结合的方法根据线性 CCD 上像点的位置确定目标物体的距离。主要技术性能指标测量范围：50mm；测量仪与被测物体距离：80mm；测量精度：在全部测量范围内，不小于 0.1mm；分辨率：25 微米；测量频率：1KHz;技术水平及用途在工业生产中有很多生产指标和工艺参数要实现测量和控制，非接触距离测量可以为生产的调度指挥和工艺参数的监测提供
27、准确、可靠、快捷的信息，是一种应用范围很广和非常有潜力的测量技术。应用行业 1.教育 2.制造业。应用前景分析及效益预测采用非接触激光距离测量，可以为生产的调度指挥和工艺参数的监测提供准确、可靠、快捷的信息。将 CCD 技术、数字信号处理器技术、计算机图像处理技术与传统测量方法相结合，能获取被测对象的更多信息，实现快速、准确的非接触测量，显著提高测量技术水平和智能化水平。7. 可配置的多机器人三维仿真系统项目的背景及目的作为机器人研究中的重要方面，机器人仿真技术始终是机器人领域的热点之一。将计算机仿真技术的优势引入到机器人的研究中，使实验者更加逼真地感受到机器人的空间三维环境。机器人仿真系统为
28、机器人系统的前期设计、后期验证提供了平台，利用机器人仿真实验替代实体机器人实验，能够有效避免机器人可能出现的硬件损伤，并提高工作效率。同时，可用于机器人学的教学中，丰富教学的内容。技术原理与工艺流程1 对机器人的三维仿真实现。根据真实机器人的几何尺寸，利用AutoCAD 和 3dsMax 进行机器人建模，最终通过 Managed Direct3D实现高仿真度的仿真机器人场景，并允许用户以各种方式控制仿真场景的平移、旋转、缩放操作。2 根据“可配置”的设计目标，采用模块化的设计思路，实现与真实网络多机器人系统相同的架构，保证仿真系统与真实系统各个模块之间的相互替代，允许用户在仿真模块与真实模块间
29、的自由切换。3 通过对机器人学中正逆运动学、雅克比矩阵、轨迹规划等基础知识的研究，依据.Net 开发平台，采用 C#语言实现了三维仿真系统的整体架构，利用 Managed Direct3D 实现了仿真场景，并利用计算机强大的图形显示优势实现了可扩展功能，例如：机器人末端点标记，机器人数据文件的记录回放功能等。主要技术性能指标1. 万次无故障运行，运行过程中内存占用为 55M。2. 可运行于不同的操作系统中，包括：Windows 2000，Windows xp 及Windows Vista。3. 仿真场景可以实现 60fps 的刷新率。4. 可通过 Internet 实现与真实网络多机器人系统的
30、连接。技术水平及用途本项目得到国家自然科学基金项目支持。应用行业：1.教育 2.工业 3.制造业。依据.Net 开发平台，采用 C#语言，并利用 Managed Direct3D 实现了一种可配置的多机器人三维仿真系统。根据“可配置”的设计目标，采取模块化的设计思路，实现了仿真系统与真实系统间的连接。经过对可配置的多机器人三维仿真系统的测试与实际的应用，取得了较好的效果。将仿真系统用于真实网络多机器人系统中，实现了对算法的预设计，并辅助了真实系统实验的设计实现和研究；将仿真系统用于机器人学教学中，生动地演示了机器人学中的基础理论知识，丰富了教学手段，提高了教学的效率。应用前景分析及效益预测1.
31、 将可配置的多机器人三维仿真系统应用于各种进行机器人相关技术研究的科研院所，可以辅助对机器人控制算法的预设计，并且可将仿真系统的一个或多个模块组合嵌入到实际机器人系统中，辅助相关实验的开展，进行后期算法的分析和验证。2. 将可配置的多机器人三维仿真系统应用到机器人学教学中，可以提高机器人学在中小学中的普及教育，并且针对各高等院校的机器人教学内容，以其三维仿真演示功能为教师提供更丰富的教学手段。8. 多轴运动控制器项目目的针对直角坐标 5 轴运动机械手的工作要求，研制能够同时控制 5 轴伺服电机运动的运动控制器。技术原理与工艺流程采用高性能的 DSP 与高集成度的 CPLD 技术，研制开发出能够
32、同时控制 5轴以上的伺服电机协调运动；同时控制器还提供了大量的逻辑信号输入、输出接口，在实现对机器人及附属设备的逻辑控制的同时，可以将机器人及附属设备的工作状态，位置信息反馈到控制其中；通过手持式编程器，实现机器人工作模式的在线编程，从而实现复杂的逻辑判断与保护功能。控制器采用开放式的设计方案，根据不同的功能设计出不同的控制模块。在工作现场可根据工作的需要选择不同的功能模块进行组装。主要技术性能指标运动控制器主要有 5 种功能模块组成：1、 手持式编程器 可通过 RS232(485)总线与微处理器单元通讯，实现在线编程。2、 微处理器单元 是控制器的核心单元，其控制总线是开放的，可以同时控制若
33、干个功能模块。3、 电机控制单元 可以同时控制 6 路电机运动，其中 2 路电机可实现同时运动，并附加 8 路逻辑输入，8 路逻辑输出。4、 IO 主控制单元 具有 16 路逻辑输入，16 路逻辑输出接口。5、 IO 辅助单元 具有 24 路楼辑输入，24 路逻辑输出接口。以上电机控制接口，逻辑输入、输出接口均有光电隔离功能，具有很高的抗干扰性。技术水平及用途专利（授权）号：ZL97121702.5，应用行业：多轴运动控制，机床运动控制9. 基于网络的视频监测系统项目的背景及目的利用计算机网络的应用环境，通过移动机器人/固定机械手上安装的摄像装置对工作现场采集图像，并实时地进行图像压缩和传输。
34、在异地利用相同的设备从网络上得到图像，实时地进行解压缩与播放，并能够根据要求对图像流进行处理与存储。技术原理与工艺流程采用具有高速计算能力的 32 位图像处理 DSP 芯片，开发具有多路图像输入/输出标准接口，具有 TCP/IP 协议的网络接口的图像处理器。实现对工作现场图像的实时采集、压缩与网络传输；以及图像的异地接受、解压缩与播放功能。可根据需要，通过编程实现对图像的增强、图象锐化、边界提取、特征识别与跟踪等处理功能。主要技术性能指标图像采集与处理器可通过有限/无线网络进行异地图像信息传输，实时性强，工作可靠，控制器具有体积小，集成度高的特点。技术水平及用途本项目得到国家“863”计划项目
35、支持，专利（授权）号：ZL97121702.5。应用行业：多轴运动控制、机床运动控制。10. 欠驱动非线性桥式吊车自动控制系统设计项目的背景及目的桥式吊车是一种十分常见的装配运输工具，在港口、仓库、建筑工地等场所得到了广泛的应用，当前，对于桥式吊车主要还是通过有经验的工人来进行操纵的，存在着培训周期长，劳动强度大，工作效率低，安全性不高等缺点。为此，设计一套操作方便的吊车自动控制系统，可以提高吊车系统的工作效率与安全性能, 并将工作人员从当前这种艰苦的工作环境中解放出来。技术原理与工艺流程1）桥式吊车自动控制系统设计桥式吊车自动控制系统主要包括三个部分：吊车控制单元，工作空间监控单元，和操作单
36、元。控制单元是整个系统的核心部分，它主要负责吊车的作业控制。该单元接收来自操作员的命令，还接收来自工作环境监测单元的环境信息，从而实现自动避障或紧急制动。监测单元主要由多个 CCD 摄像头和图像处理器构成，主要包括两方面功能：将采集到的环境图像实时地传输到操作单元；对环境信息进行处理，得到障碍位置信息传输给控制单元以实现自动避障。操作单元是桥式吊车自动控制系统的人机接口。2）桥式吊车实验平台桥式吊车实验平台主要由机械主体，驱动装置，测量装置和控制系统四部分组成。机械主体是指桥式吊车的机械部分。驱动部分根据控制量来为机械部分提供相应的力/力矩，从而实现对负载的安全、平稳运送。控制系统的控制命令是
37、跟据吊车系统的动力学模型以及实时状态反馈来在线计算的，而实时状态的反馈则通过测量部分（主要包括编码器等传感元件）来完成。主要技术性能指标 桥式吊车自动控制系统桥式吊车实验平台主要技术指标： 负载定位精度：5mm。 负载摆角抑制：-10 度10 度。 具有负载紧急制动能力。 友好的人机界面。 桥式吊车实验平台主要技术指标： 外形尺寸：2m1.2m0.5m。 控制周期：1ms。 控制方式：力控制。技术水平及用途本项目得到天津市自然科学基金项目支持，应用行业 1.运输 2.工业 3.建设。本项目的应用可以提高桥式吊车系统的工作效率与安全性能, 既可将工作人员从艰苦的工作环境中解放出来，又可以增加桥式
38、吊车在危险、极端环境下的作业能力。此外，本项目所设计开发的桥式吊车实验平台，也可以用于各大高校研究所进行非线性欠驱动系统教学、科研的平台。应用前景分析及效益预测本项目的研究成果，可以有效地提高桥式吊车系统的装运效率，减小系统操作复杂度，降低劳动强度，增加系统的安全可靠性。从而将科学技术转化为生产力，创造出良好的经济效益。同时，随着素质教育的进一步深化，各大高校正不断地寻求良好的实验平台以提高学生的动手能力和学习兴趣，桥式吊车作为一种典型的欠驱动非线性系统是一个很好的研究对像，因此，项目组所设计开发的桥式吊车实验平台在教学、科研上也有广阔的应用前景。11. 基于 IP 库的通用 MEMS 器件可
39、视化仿真与验证工具项目的背景及目的迄今为止，集成电路的模拟、仿真直至评测已有了非常完善的工具软件；并已成为设计过程的重要组成部分；对设计的成功、可靠、高效都已起到决定性作用。而对 MEMS 而言，还相差甚远，这和 MEMS 发展的成熟程度有着直接关系。当然，这并不意味着 MEMS 不需要这样的工具和系统。相反，由于 MEMS 的功能多样、加工复杂、分析困难、设计周期长、成本高等。特别需要一个能包括运动仿真、评测在内的设计工具和系统。这是当前推动 MEMS 发展的当务之急。技术原理与工艺流程针对 MEMS 器件设计系统中机械性能仿真不足的问题，本课题前期提出了虚拟运行的概念，就是让器件的三维图形
40、模型在虚拟环境中按照器件动态模型运行起来。虚拟运行对于 MEMS 器件的机械性能评测，特别是定量的性能评测，无疑是至关重要的。虚拟运行的基础是器件动态模型，动态建模的困难影响了它的巨大效益的发挥。设计与加工脱节是 MEMS 研制中另一个障碍，加工出来的器件会与设计的三维形状有一定程度的偏差；建立在这种带有实际偏差基础上的虚拟运行才更有说服力。因此，前期研究中提出的第二个概念：虚拟工艺。服务于建立通用的可视化的行为级仿真与验证系统的目的，虚拟工艺的目标是建立通用的可视化的工艺级仿真与验证系统。MEMS 设计中，通用的核心思想集中体现在 IP 库的概念中。将 IP 库的概念引进我们的研究工作，基于
41、 IP 库的通用的 MEMS 器件可视化仿真与验证工具。主要技术性能指标1) 建立基于 IP 库的通用的 MEMS 器件可视化仿真与验证方法。a) 包含标准的 IP 库。IP 库中包含 3 个以上的宏模型。b) 包含虚拟工艺功能；可用于工艺级仿真与验证。c) 包含虚拟运行功能；可用于行为级仿真与验证。2) 建立通用的可视化工艺仿真与工艺验证系统。a) 建立一套基于 Voxel 的通用 MEMS 工艺仿真方法。b) 建立一套通用的工艺仿真平台。c) 建立一套通用的 MEMS 工艺验证系统。3) 建立通用的行为级可视化仿真与验证系统。a) 包含三类建模形式的行为级模型到 IP 库中标准宏模型的转换
42、接口。b) IP 库中的器件可以通过虚拟运行实现行为级仿真与验证。4) 利用上述系统完成新器件的设计，并实际加工制作、封装、测试，预期形成整个微系统。技术水平及用途本项目得到国家“863”计划项目支持，应用行业为 1.航空 2.生物 3.军事。MEMS 的器件研究主要集中在传感器、光学 MEMS、射频 MEMS、微流体与生物MEMS 等多个方面。人们不仅要开发制造 MEMS 的各种技术，更重要的是如何将制成的 MEMS 器件用于实际系统中，并从中受益。目前可以预见的应用领域包括汽车、航空航天、信息通讯、生物化学、医疗、自动控制、消费品及国防等。应用前景分析及效益预测课题针对 Bosch/RIE
43、/ISOTROPIC 等工艺的二维仿真器研究相关成果，已经集成到 IntelliSense 公司 MEMS 设计软件之中，成为 IntelliSense 公司产品的一部分，实现了研究成果商品化。目前,本课题正在与 IntelliSense 公司进行基于 Voxel 的可视化软件方面的合作。这一外部环境使我们可以较方便地借助跨国公司的销售渠道，实现研究成果的商品化。本课题研究成果与前期工作主要区别在于强调通用性，这就使得用户在应用该成果时会方便地继承前期使用其他设计系统的结果；同时该成果还可以方便地与其他设计软件或产品集成；这都会很大程度上促进研究成果应用和商品化。12. 基于 IPv6 的网络
44、摄像原型机项目的背景及目的网络摄像机可以在世界的任何一个角落透过 Internet 进行远端监控，而无线技术免去了复杂的网络布线工作，大大减少了工程成本，起到了不容忽视的作用。一方面市场对网络摄像机需求巨大，另一方面现有网络摄像机产品和网络状况又达不到网络数字视频的大规模应用需求，同时随着中国大力发展基于 IPv6 的下一代互联网络，因此迫切需要开发基于 IPv6 的一体化无线网络摄像机产品。技术原理与工艺流程硬件平台主要由 ARM9 芯片构成的中央处理器模块，由 WIS 公司 GO7007SB构成的硬件压缩芯片，由 CCD 芯片和 AD 转换芯片构成的视频采集模块，网络模块，以及镜头模块组成
45、，实现网络摄像机系统的小型化和一体化。基于 Linux 操作系统实现硬件设备驱动和应用软件的开发和集成。主要技术性能指标项目 项目指标操作系统 嵌入式实时操作系统 Linux2.6.14图像解析度 640*480 320*240 160*112影像感应器 1 / 4” CCD图像压缩格式 MPEG4音频 G7.11网络协议 支持 HTTP，FTP，DHCP，RTSP，RTP, DNS，IPv6，IPv4网络接口 RJ45 10、100BaseTIPsec 功能 有图像和音频存储 用户能传送图像和音频到 FTP 服务器网络传输控制 支持图像传输质量的自适应支持同时访问的用户数 最大 10 个报警
46、输入/输出接口 支持报警联动，支持外传感器安全性 支持 http 用户的身份认证技术水平及用途南开大学开发的基于 IPV6 的无线网络摄像机在功能和性能上与世界同类产品相比是先进的，有它的优势和特色，尤其体现在无线方面和在高分辨率情况下的帧率。目前国内可见的网络摄像机都是从国外或台湾进口的，而且其控制云台都是通过外接云台和解码器实现的，而作为一体化嵌入式网络摄像机，其一体化的概念在迄今为止都是属于国内首创的，因而国内目前还没有同类产品和直接竞争厂商。目前，国内市场上的非一体化网络摄像机大多是来自台湾地区、日本、韩国和欧美国家，如 D-Link、Sony、Panasonic、Samsung、Ax
47、is、PixordAtop、Winnin、Aosung、Intellinet 等，国产的仅有佳安特等极少数几个产品，其基本结构大多都是由镜头、滤头器、影像传感器（CMOS 或 CCD） 、图像数字处理器、压缩芯片和一个具有网络连接功能的服务器所组成，它们都不具备将云台和云台解码器集成到一起的能力。应用行业 1.政府 2.金融 3.工业。应用前景分析及效益预测国务院出台的政策对网络建设鼓励非常，作为 IP 网络监控的载体，IP 宽带的发展和完善将极大的提高用户对 IP 网络监控的信心。国内的多家网络运营商已经个个摩拳擦掌，大部分安防业内人士也认为，远程网络传输应该是监控行业的一个重要的发展方向。
48、2005 年，全球网络视频服务器的市场规模大约为 4.68 亿美金，是 IP Camera 市场规模的 2.4 倍。In-Stat 预计，2008 年，网络视频服务器的市场规模大约为 20 亿美金，是 IP Camera 市场规模的 1.2 倍。图：基于 IPv6 的网络摄像原型机核心电路板13. 数据库数据分析与深层信息挖掘技术采用人工智能技术对数据库进行数据分析与深层信息挖掘的计算机软件系统（RoboMiner），主要用于对数据库中的进行数据分析，从中提取隐含的深层信息，为企事业建立新的业务模型和为决策提供支持。数据库数据分析与深层信息挖掘技术也是海量信息处理的基本工具，其应用场合极为广泛
49、，前提是数据的积累。我们可根据用户的业务要求及其数据库的数据特点来为用户开发专用的软件系统。技术水平及指标具备数据挖掘的基本功能：数据予处理，挖掘、结果表达与管理。可与多种数据库平台接口，如 SQL、Oracle、Sybase。数据库类型主要关系型、事务型等，处理数据量级在 10M 以上。可行性及效益分析目前计算机技术迅速普及，各企业单位大都已建立起信息管理系统并积累了大量的历史数据，为此项应用奠定了基础。该系统是对原有数据的进一步概括、总结，主要用决策支持，不影响原业务流程，不需增添新的设备。应用此系统进行数据分析，挖掘潜在知识，支持决策，提高决策效率与科学性，能创造良好的经济效益。14. 智能预测自适应控制理论与应用南开大学课题组研究了控制科学与工程领域中的热点问题，成果能够用于提升我国传统制造业自动化技术水平。将自适应控制、预测控制、智能控制、非线性控制等多种控制理论进行有机结合形成新型的智能预测自适应控制理论，具有创新性；获得了关于先进控制的系列化、系统性成果；将新的理论方法应用于工程实践，理论分析、方法设计、数值仿真、工程应用等多个研究环节紧密结合。智能广义预测自适应控制
