天津大学4项成果获国家科技奖

记者赵锡军

2017年1月9日，全国科学技术奖励大会在北京人民大会堂举行。天津大学荣获2016年国家科技四项成果奖。其中，天津大学作为第一完成单位，获得国家技术发明二等奖，参与完成的两项成果获得国家科技进步二等奖。这也是近年来天津大学首次作为第一个完成单位在同一年获得两项国家技术发明奖。

自主创新混合驱动水下机器人海燕领先国际

海燕是天津大学自主研发的新型混合动力水下机器人。面对我国海洋战略对小型化水下机器人的迫切需求，天津大学教授、海洋国家实验室海洋观测与勘探联合实验室首席科学家王树新教授团队针对大深度、长距离、高精度等国际前沿技术，从基础理论、技术研究、设计制造、系统集成四个方面进行了研究，最终成功研制出混合驱动水下机器人。

海燕是一种以浮力驱动为核心和其他驱动方式的新型小型化水下自主导航平台，又称混合驱动水下滑翔机，具有体积小、重量轻(小于100公斤)、航程远等优点，为实现真正的全自主观测提供了技术手段。

海盐的成功开发解决了我国“有”和“没有”相关技术的问题。海盐的最大潜水深度为1514.2米，实现了复杂海洋环境下大深度的平稳滑行运动。最大推进速度可达1.69米/秒，1108.4公里测得航路点位置的平均偏差小于2公里；连续航行1100多公里，在“深”、“远”和“精”三个方面都取得了创新成果。

在科技部组织的南海水下滑翔器性能比较中，“海燕”是一个连续范围最大、持续时间最长、工作剖面最多的观测系统。该成果已在中国船舶工业系统、国家海洋局系统、高校等单位的公共采购中中标，提供了10多套产品，并已成功应用于环境观测、南海海域勘探等国家重大项目。这有效提升了中国海洋观测探测能力，为维护国家海洋权益做出了重要贡献。

混合驱动水下滑翔机结合了自主式水下航行器机动性好、轨迹精度高的优点，以及传统水下滑翔机机动性好、续航能力强的优点，在海洋环境监测和海洋资源探测领域具有广阔的应用前景。

美国无敌舰队国际杂志在2014年10月为海军发行了一期水下机器人特刊。天津大学的海燕水下滑翔机是中国唯一的水下航行器。评估称:“海燕滑翔机是中国第一架滑翔机。它在中国南海北部水域通过了1500米深度测试，创下了中国在深度、深度和耐久性方面的纪录，并打破了对中国进口的技术限制。”

混合光纤传感技术引领光纤传感安全监控技术前沿

传感器技术是基础设施安全监控的核心技术之一。光纤传感技术作为传感器技术的发展前沿，是国内外战略性新兴产业。由于缺乏有效的传感器技术，许多工程事故无法在事故发生之前预防。因此，发明一种高效、稳定、适应性强的新型传感器技术已经成为国家工业发展的迫切需要。

天津大学刘铁根教授团队自主研发的混合光纤传感技术解决了光纤传感领域的诸多问题，为重大工程项目的安全提供了可靠的监控保障。

据了解，不同的行业对传感器有不同的要求。在电力应用中，传感器需要抗强电磁干扰和电绝缘。在石化应用中，传感器需要不带电荷。在航空航天和土木工程应用中，传感器需要在恶劣的环境中长时间工作。与传统的电测量传感器技术相比，光纤传感器技术能够从根本上适应上述各种应用环境和工程要求。

然而，光纤传感技术要真正投入应用，还必须解决信号解调方法单一、长期漂移和响应慢、传感器封装交叉敏感、粘接老化失效和传感灵敏度低、传感网络难以融合等难题。

面对这些难题，刘铁根教授的团队选择了直面困难，通过深入研究，最终在光纤传感领域取得了一系列技术突破。高精度、高稳定性混合光纤传感解调技术、恶劣环境下的高可靠性光纤多传感器封装技术、多波段混合光纤多气体传感技术和混合光纤传感网络融合技术。这些技术突破引领了光纤传感安全监控领域的前沿技术探索。

过去10年来，混合光纤传感技术已应用于28项国家航空航天试验和重大基础设施项目的安全监测。其在国家电力和石化行业的市场份额超过30%，过去三年的直接经济效益总额为2.4亿元。成功地警告了几个过热异常。2012年，该技术成功提醒独山子石化公司50万m3罐区温度超标，初步消除了隐患。

目前，该项目已获得56项授权发明专利，其中包括3项美国专利。应制定一项国家军事标准。获得38项光纤传感产品纺织品测试。天津市教育部和中国仪器仪表研究所分别获得科技一等奖，并获得中国发明专利优秀奖一等奖。发表学术论文216篇，被SCI检索103篇，其中47篇发表在国际顶尖光学工程期刊上。评审委员会认为，“研究成果在理论探索、技术研发和工程应用方面有诸多创新，整体技术达到国际领先水平”。

两项聚焦民族需求的成果获国家科技进步二等奖

在这次会议上，天津大学以其两项成果获得国家科技进步二等奖，其中王成山教授的“配电网高可靠性供电关键技术及工程应用”项目为第一完成人，廉吉建教授的“长距离输水工程液压控制理论及关键技术”项目为第二完成人。这两项成果与国民经济建设紧密结合，特别强调解决国家重点领域和重要支柱产业的技术难题。

在世界范围内，大规模配电网供电可靠性提高的持续快速发展面临着四大问题:建设方案的经济性和可靠性难以协调；复杂故障识别的准确率低。快速修复技术尚未突破。电网侧和用户侧难以协调和控制。

天津大学王成山教授团队与国家电网天津电力公司、中国电力科学研究院、国家电网浙江电力公司、国家电网南瑞科技有限公司、天津石天实时电力新技术有限公司等单位，经过近10年的产学研合作，在配电网高可靠性供电关键技术方面取得重大突破。建立了多电压电网协调规划理论和分析方法，开发了配电网建设优化决策系统。提出了一种复杂故障识别方法，突破了自适应负荷转移技术，发展了配电自动化系统和关键设备。提出了一种故障抢修效率的动态评估方法，突破了多源信息协同抢修资源优化调度技术，开发了配电网故障抢修平台。提出了电网侧和用户侧多电源协调供电模式，开发了分布式供电的配电网运行控制系统，以满足重要用户的供电保障需求。该项目拥有43项授权发明专利、8项软件版权和65篇SCI/EI论文。经鉴定，结果达到国际领先水平。

长距离输水工程是水资源配置的重要手段。中国已建成31个跨流域输水工程，供水率高达20%。长距离输水工程液压控制系统具有强非线性、多流型、多约束的特点，控制参数多、不确定性大、累积效应严重。需水量多变，运行调度复杂，调控困难。控制不当很容易导致事故，如管道爆炸、结构损坏、堤坝决口和冰损坏。长距离输水工程的安全调度和运行是保证国家水资源安全的关键。

天津大学廉吉建教授课题组与中国水利水电科学研究院、清华大学、长江勘测规划设计研究有限公司、武汉大学、南水北调中线工程建设管理局共同开发了“长距离调水工程水力控制理论及关键技术”。在国家科技支撑计划等40多个重大科研咨询项目的支持下，经过20多年的工程实践、理论探索和技术创新，建立了复杂长距离输水系统水力模拟与控制的理论方法。发明了分段低压输水新技术，揭示了其谐振原理，提出了输水单元的水流振荡方程和避免水力谐振的设计方法，使管道压力降低70%-90%；提出了冰期防冰害控制技术，使输水能力提高0%-15%。研究成果已在中国19个大型输水工程中得到应用，惠及2.1亿人，节约工程支出和收入18亿元以上。