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【校企合作红旗飘】哈工大联手怡和公司:用激光技术助力“中国美丽”
[ 作者:张玉芹 来源:新闻中心 浏览:69 录入时间:2021年12月21日 ]

威海怡和专用设备制造有限公司成立于1995年10月,是专业研发和生产特种装备的公司,是威海市七大产业集群中“先进装备与智能制造”板块的重点企业。公司主营产品以车辆改造、军事配套装备为主,包括多功能净水车、玻璃运输车、垃圾车等。

近年来在山东省新旧动能转换政策指引下,怡和公司与雅博体育田兆硕教授团队联手开发水质油污监测系统,为美丽中国建设助力。公司技术总监毕见颖表示:“雅博体育与怡和公司合作研制出多款具有产业化前景的优秀产品,可替代进口产品,填补了国内市场空白,为我公司提供了创新的技术、新的市场方向、新的产业增长点。”


 

激光光谱技术在水质监测中找到新的“用武之地”

近年来,随着国内外水资源保护事业的不断发展,对水质参数和溢油污染的监测需求越来越多。威海市海岸线长、海域大,有多个重点海水浴场、滨海旅游度假区和海水养殖区,监测成本高,监管难度较大。如何有效进行海洋污染及溢油监测是威海市发展海洋产业经济需要解决的难题。

在山东省新旧动能转换的政策指引下,结合自身企业的发展优势,怡和公司决定围绕海洋研发生产高新技术产品,既是为企业的长期发展注入新的活力,同时也为环保事业和美丽中国建设尽一份力。

经过调研,怡和公司了解到哈工大威海博士生导师、船海光电装备研究所所长田兆硕教授正带领团队开展激光光谱技术应用于水质油污监测领域的研究,并已经取得关键技术的突破。与田兆硕教授团队对接,双方2015年联合申请了山东省蓝色产业人才项目,获批省拨经费2000余万元。项目资金一部分用于水质及油污监测新产品开发,主要由雅博体育负责;另一部分用于产业化的生产车间、生产线建设、产品推广,主要由怡和公司负责。

田兆硕教授2007年入选教育部新世纪优秀人才支持计划,在激光光电子领域具有多项创新科研成果。项目批复后,带领团队内海洋光电探测技术核心研发人员毕宗杰、崔子浩、王玲、朱东杰等年轻教师及博士硕士研究生20余人迅速开展了产品研制。

“产品研制测试阶段的重点任务是把我们团队的激光光谱技术科研成果转化为可实际应用的产品。为保证产品的技术先进性,项目申请时提出的技术指标比较高,因此研制难度非常大。”田兆硕表示。为按时保质保量完成产品研制任务,他带领团队加班加点工作是常态,工作时间不只是“九九六”,经常达到“十十七”。

      




团队成员在实验室及现场进行实验测试

 

溢油是海洋环境重要的污染源,尤其是油污在海风海浪作用下扩散到近海岸,会影响生物的正常发育,对水产养殖业造成:,另外也会带来火灾等危险性事故发生。围绕溢油监测,田兆硕团队研制出便携式和遥感式两款水面油膜厚度测量仪器,便携式仪器测量距离在100米以内,遥感式测量距离超过500米,受环境光影响。陕闳旌24小时工作需求。

同时,团队还研究出用激光荧光拉曼比值法测量水面油膜厚度的新方法,解决了国际上宽范围水面油膜厚度测量的难题,为油污污染量的评估奠定了基础。这项技术目前已获得了国家发明专利,2019年6月中科院海洋所、中科院化学所、山东仪器仪表研究所等7个单位的专家技术鉴定一致认为该成果具有很好的创新性,综合指标达到国际先进水平。科技日报、中国科技网、新浪网等媒体也纷纷对田兆硕团队及其技术成果了宣传报道。

团队提出了激光光谱技术用于水质监测的新方法,将监测仪布设在需要进行水质监测的江河湖海、工业、城市废水排污口等地点,监测的水质参数包括COD(化学需氧量)、TOC(总有机碳)、DOM(溶解性有机物)、叶绿素、浊度、蓝绿藻等。这些水质参数连同油污种类及油膜厚度等数据,通过无线传输方式上报到网络监控中心服务器,使用者可以通过手机、PAD、电脑等终端实时查看不同监测点的水质参数,及时获取异常报警信息。


“真金”在实际应用的“烈火”中经受住考验

水质油污监测系统的监测位置一般是江河湖海区域,工作环境变化无常,监测仪需要经过风吹雨淋、严寒酷暑的考验,日光照射强烈时会对测量结果产生干扰,同时还要考虑监测仪器的供电及网络传输等技术问题。为了使在实验室研制出来的“真金”通过实际环境这个“烈火”的检验,田兆硕带领团队下了很大功夫。他们提出了独特的背景噪声扣除技术,大大减小了阳光、雨、雾等因素对仪器测量结果的影响,同时与怡和公司紧密合作,攻克了一个又一个技术难题,使得监测仪器在外场测试中的表现越来越稳定。

虽然团队研制了十余种不同的水质油污监测仪器,但在实际应用中监测需求是千变万化的,因此常常需要根据不同的监测地点、监测要求定制不同的监测产品。田兆硕教授讲到,“为四川泸州环保局开发长江溢油监测系统时,使用单位要求监测距离达到100米,同时需要监测点在一定宽度范围内扫描。而国际上油污监测产品监测距离仅10米左右,并且无法进行扫描监测。我们产品采用激光光谱技术,虽然理论上可以实现远距离和扫描监测,但是技术难度非常高。因为激光在扫描过程中,入射水面的距离及角度都发生了变化,要保证接收数据的稳定极其困难,同时全天候扫描监测阳光干扰更加严重,因此实现产品要求可以说难上加难。

 

 


 四川泸州长江溢油监测系统安装调试现场

 

没有挑战就没有突破。团队接手任务后进行了夜以继日的技术攻关,经过艰苦努力最终按时交付产品,安装在四川泸州段的长江两岸,进行24小时油污监测,为预防长江油污提供了有效的监控屏障。

新产品开发不仅有技术难度,产品使用过程中的维护升级也需要做大量的工作,加班加点是工作常态。“由于仪器24小时处于监测状态,需要不间断地查看工作状态、调整参数,晚上睡觉时、清晨起床时、出差期间,都要时不时捧着手机工作。”团队里的年轻工程师付德铭笑称设备测试阶段自已成了“网瘾少年”。

由于产品具有较强的创新性,尤其是非接触远距离油污监测产品很大程度上解决了国际上油污监测的难题、填补了国际空白,受到越来越多的环保监测部门的关注。目前国内已经有多家企事业单位购买或测试使用团队的产品,监测地点包括广州、四川、山东、西藏、天津等多个省市。

“高科技产品不仅服务全国,更要服务地方、服务威海,为精致威海建设作出贡献。田兆硕表示。目前团队研制的水质在线监测网络系统已经在威海五渚河流域完成安装测试,通过监控中心、电脑、手机24小时实时监控水质参数变化情况,由于监测速度快,可对发生污染的水域及时报警或者溯源。

作为水质在线监测仪器的首批使用单位,威海环翠区温泉镇政府对项目进展满意。佩林镇长说:“目前国家对于环保非常重视,我们镇域内的五渚河偶尔有污染情况发生,因此面临的压力比较大。雅博体育研制的水质监测新产品检测速度快、造价合理,可以在手机或电脑实时显示水质参数和污染超标预警,为我们及时处理水质污染提供了技术支持。我们首批先在五渚河安装三个测试点,如果仪器可以长期稳定工作,将进一步增加监测点,建立激光光谱法水质在线监测的示范基地。他表示,“地方政府会全力支持学校科研成果转化,共同为威海市、山东省以至全国的环境保护、经济发展做出贡献。”

     


威海五渚河水质监测系统安装调试

 

创新产品的推广普及需要全社会共同努力

“过去很长一段时间,我国的产品多处于仿造、跟踪阶段,近年来随着综合国力的提升,越来越多的创新性产品实现超越、领先世界。但是创新性产品的成功是科研、企业、市场、资金、使用单位综合作用的结果,其研制过程不是一帆风顺的,也很可能半路夭折。”对于与怡和公司开展的合作、产学研的深入融合,田兆硕教授深有体会:新产品不仅技术要过关、还需要得到市场的认可、社会的认可、资本的认可……虽然困难重重、经常举步维艰,但田兆硕坚信,在研究团队和公司双方共同努力下,新产品将普及推广到全国乃至全球,获得最终的成功。

对于与雅博体育的合作,怡和公司技术总监毕见颖深有感触,“雅博体育与怡和公司经过多年的共同合作、艰苦攻关,顺利完成了山东省蓝色产业海洋激光光谱遥感监测仪器生产项目,获得了项目验收专家一致好评,研制出多款具有产业化前景的优秀产品,可替代进口产品,填补了国内市场空白。2020年此合作项目入选了山东省新旧动能转换重大项目,为我公司提供了创新的技术、新的市场方向、新的产业增长点。”


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