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我校学子在第十四届全国大学生节能减排社会实践与科技竞赛中再创佳绩

2021-08-30 作者:冯永宁 编辑:周猛 来源:学工办

8月27日至28日,“力诺瑞特杯”第十四届全国大学生节能减排社会实践与科技竞赛在山东大学圆满落幕。本届比赛我校推荐参加国赛的15项作品中有3项获得三等奖,有5项作品成功入围最终决赛角逐特等奖和一等奖,入围决赛项目总数为历年最多。决赛中我校再创佳绩,最终荣获一等奖2项、二等奖3项,并获全国高校优秀组织奖,获奖数量和层次创我校参加该赛事以来最好成绩。

全国大学生节能减排社会实践与科技竞赛是由教育部高等教育司主办的全国性大学生课外科技作品竞赛,是教育部确定的全国十大大学生学科竞赛之一,首批纳入高教学会学科竞赛评估体系,在我校竞赛名录里属一类B竞赛。本届大赛由山东大学承办,以“节能减排绿色能源”为主题,吸引了全国31个省市自治区514所高校的5021件作品参赛,创造了自2008年创办以来参赛学生数量、参赛作品数量、参赛高校数量三项数据历史新高。经过专家组的网评和会评,244件作品进入决赛,最终决赛共评出特等奖10项(0.19%),一等奖112项(2.23%),二等奖121项(2.41%),三等奖1035项(20.61%)。此外,本届大赛还评出节能创新专项奖金奖3项,银奖6项,铜奖7项。

本届节能减排社会实践与科技竞赛校内选拔赛自2021年3月启动以来,学校各级部门及领导高度重视,创新创业教育办公室、研究生、校团委、太阳成集团tyc7111cc等部门协同合作,在各学院的大力支持下,吸引了来自14个学院的144份作品参赛,最终推荐了15项优秀作品报送国赛。为进一步提高参赛作品质量和获奖几率,学校多次邀请校内外资深专家对作品的科学性、创新性、可行性以及节能减排实效等方面进行了系统的指导和打磨,极大程度上提高了作品的核心竞争力。打磨过程中,副校长黄廷林亲自带队慰问备赛师生,详细了解了各参赛项目的基本情况和打磨计划,充分肯定了各团队前期的备赛成果,鼓励师生勇于开拓,敢为人先,力争在决赛中取得优异成绩。决赛路演答辩及展评过程中,我校学子热情、自信,举止得体,对参赛作品内容表述清晰,充分展现了我校青年学子良好的精神风貌以及敢闯会创的精神,进一步激发了学生的创新创业热情。

第十四届全国大学生节能减排竞赛国赛获奖团队信息

获奖作品简介:

一等奖作品:新型城镇化下的生态突围—西安市屋顶绿化发展困境与对策研究。

团队成员:胥昂、唐安楠、张富康、徐艺蕾、崔世雯、王昱钧、惠召

指导教师:杨成建、冯永宁

作品简介:创艺园团队秉持着“筚路蓝缕,以启山林”的精神,用实际行动诠释着当代环境青年的使命与担当。自2019年起,共调研了西安市8个行政区127处绿色屋顶,调研总面积高达51万平方米。并发放了调查问卷1100份,拍摄了6800张实景照片,综合分析获得了1380条参数资料。主要存在植物长势差、绿化节水难、建造养护贵、公众认知度低四大痛点问题亟待解决。

针对上述发展困境,团队积极探索解决对策。首先,为了提高公众认可度,团队制作了“西安市绿色屋顶全景网站”,使之成为宣传及监管西安市绿色屋顶的窗口;同时,团队基于西安市气候特征与水资源禀赋研发的模块化微生态绿色屋顶,实现了绿化与节水的双赢,且节能减排效益显著,每年可创造收益27.4元/m2,4~5年即可收回建设成本,实现了绿色屋顶由被动适应城市扩张向主动推动生态城市发展升级的转变。

团队将调研结果和解决对策汇报至西安市住建局,获得了高度的认可与支持,并与陕西环境保护产业协会及益维普泰环保公司等5家企业建立了长效合作机制,共同推进生态宜居、和谐发展的新型城镇化建设,为美丽中国建设贡献智慧与力量。

一等奖作品:集散一体,废亦有道——基于秦岭北麓山区垃圾处置新模式探究

团队成员:吴苑、易晶晶、贾俊杰、刘依潼、白炅卓、吕家强、温晨曦

指导教师:李倩

作品简介:为改善秦岭北麓山区农村垃圾处置现状,助力实现“碳达峰、碳中和”绿色发展目标,团队采用团组织+青年学者+本科生+环保社团的实践模式,实地走访了周至县、蓝田县、柞水县、鄠邑区、长安区5大区县内的73条乡镇街道及太平峪、紫阁峪、高冠峪等秦岭北麓的8处峪口景区,针对调研现状提出了适配秦岭北麓山区的集源头-运输-处理一体的集散一体化垃圾处置全链条集成创新模式:源头环节—结合山区农村特色,简化垃圾分类标准,推广农村垃圾“两次四分法”;运输环节—采用Dijkstra算法、模拟退火算法建立新型收运模型,并用python语言根据所建模型建立了路线规划的用户交互软件,同时构建基于物联网的垃圾收运管理信息化平台;处理环节—采用原位分散式堆肥回用+集中处理多元耦合技术模式。同时,团队基于Recipe计算方法及Gabi软件对秦岭垃圾收集-运输-处理全链条进行了利用生命周期评价(LCA)。结果表明,该新模式在环境、经济、社会效益方面相较于传统的处置模式均有显著优势。新模式较旧模式减少焚烧烟气30.99%,填埋气25.02%,渗滤液28.92%,碳排放当量34.15%,节能减排效益显著。秦岭生态环境保护与综合执法局高度认可了我们的调研结果,并采纳了整治方案。本次调研有效改善了秦岭农村垃圾处置问题,为相关部门制定整治方案,推行垃圾分类优化政策提供有力的数据、技术支撑。青年人勇担当、敢做为,未来团队将继续进行调查,完善数据,优化模式,希望能够不断进步,因地制宜,以小治大,为双碳目标不断努力,全力贯彻乡村振兴与可持续发展战略,为美丽中国建设贡献智慧与力量。

二等奖作品:慧眼识别,精准分类—基于EfficientNet卷积神经网络的“流动性”公共场所垃圾前端智能分类设备

团队成员:巨昕玥、刘杏妮、王煜轩、贾崇介信、铁沐真、张学壮、胡伟

指导教师:张崇淼、冯永宁

作品简介:垃圾前端分类的缺失是导致后续处理困难、资源回收率低下的重要原因。公共场所垃圾产量逐年增长且回收处置不完善,严重影响了我国生态环境和城市形象。为解决公共场所垃圾前端分类问题,团队基于EfficientNet卷积神经网络和超分重建(RAISR)算法等技术,创造性地研发了一款垃圾全自动智能分类设备。本设备主要包括图像采集、无线通信、智能识别、中央处理和机械分拨五大模块。通过图像数据库和云端互联,可高效识别金属、纸张、玻璃、塑料等多种垃圾,综合识别准确率高达90.7%,相较于传统的InceptionV3提高了15.8%;利用RAISR算法对垃圾图像压缩重建,相较未使用算法,能在保证解析度的前提下减少50.0%的传输时间,每张图片传输仅需0.2 s,大幅提升垃圾识别和分类投放效率,特别适用于景区、商场、地铁站、酒店大堂等人流量较大、垃圾单次投放占比高且种类较少的“流动性”公共场所,在国内市场上具有首创性。与传统垃圾处理方式相比,本设备应用后能大幅降低人工成本,提高垃圾资源化水平,显著减少污染物排放量。在整个垃圾处理生命周期内减少焚烧填埋污染物81.1%,减少环境碳排放量53.7%。每处理1 t“流动性”公共场所垃圾可新增约260元收益;而一个智能分类垃圾桶的成本仅为1250元,投资收益率高,拥有广阔的市场前景和良好的推广价值。本项目的技术和设备已经通过中国科学院查新鉴定,以本科生为第一发明人申报国家发明专利2项,实用新型专利3项(授权1项),授权外观设计专利2项。投稿核心期刊论文1篇。设备在“流动性”公共场所应用的可行性已得到西安市住建局的高度认可,团队已完成与陕西生态环境规划设计院有限公司、陕西省食品药品检验研究院的联合项目申报,正在进行设备的产业化开发。

二等奖作品:地铁“智慧风”:基于活塞风作用的地铁通风空调智控节能系列产品

团队成员:王志伟、张坻、张小雅、张家伟、胡慧程、厉海萌、张欣

指导教师:李安桂、杨长青

作品简介:伴随着地铁轨道交通线网规模及客运量的快速增长,地铁运营能耗急剧增大且仍在持续上升,地铁通风空调系统能耗已接近地铁运营总能耗的50%。因此地铁通风节能已是地铁可持续发展战略当前工作的重中之重,同时也是国家“碳达峰、碳中和”目标的重要组成部分。

团队在探明了地铁建筑活塞风效应后,致力于合理控制与充分利用活塞风效应对地铁站进行通风换热,首先考虑从源头上降低了地铁站热湿负荷,进一步地提出基于活塞风效应的一系列节能产品。

本地铁节能产品对地铁通风空调系统的节能减排效益显著。出入口安装地铁站通道进出风智控装置,站厅层平均温度较同类产品增加约2℃,节能率达6.9%;迂回风道安装可调节开启面积的地铁智控活塞风阀,既可保证隧道区间温度,又能提高车站温度,较同类产品节能率达34.5%;地铁活塞风智控节能通风空调系统较同类通风系统平均节能率达29.5%。折算碳减排量约1914亿kgCO2-eq(全国),27亿kgCO2-eq(陕西)。团队后续将紧追时代步伐,将通风智控节能技术融合到城市轨道交通可持续发展战略之中,推动我国城市轨道交通产业逐渐向绿色、节能、智能化方向发展!

二等奖作品:建筑“耳聪目明”:基于人员检测的局部微环境调节系统

团队成员:刘一航、李潇婧、邓博文、付旭燕、刘洋、刘朋举、金大程

指导教师:杨斌

作品简介:中央经济工作会议将“做好碳达峰、碳中和工作”作为2021年重点任务之一,为了推动经济绿色低碳转型,暖通空调系统小幅度的能耗降低发挥至关重要的作用。现有暖通空调系统设计以室内环境恒定且标准化为主,但人体热偏好不同,因此,寻求建筑节能与不同个体热舒适之间的平衡成为当务之急。本作品提出一种基于计算机视觉的室内环境监测及调控系统,实现以需求为导向的暖通空调系统。

以嵌入式开发技术为基础,系统主要包括人员在室情况检测系统、图像及信号处理系统、局部微环境调节装置,致力于开发检测室内人员状态、控制空调设备、改善室内环境集为一体的按需调节系统,凭借计算机视觉技术为建筑物装上“眼睛”,传感器技术为建筑物装上“耳朵”,使建筑“耳聪目明”,给建筑赋予人的特性。

本研究将计算机视觉技术与先进传感器技术相结合,实现了满足个体差异的智能调控,系统与多种暖通空调设备结合可实现全方位的以人为本的智能建筑,并响应了我国“碳达峰、碳中和”政策以及2030年健康中国规划,同时为实现低碳智慧城市贡献青春力量。

三等奖作品:⼀种基于AI技术的新型垃圾分类和回收装置的设计与实现

团队成员:杨淑美张睿喆李程刘瑶刘蓉杜宇藏任婉怡

指导教师:聂阳文周猛

作品简介:为了加强危险废物收集处理,有序推进城镇生活垃圾分类工作。为实施可持续发展贡献一份力量,同时顺应科技创新的时代潮流,故我们致力于设计出一款实现垃圾分类和回收的装置。本装置是一款基于AI技术的以机器视觉系统为智能视觉识别系统的新型智能识别分类与回收垃圾桶,通过对垃圾桶功能的增加和优化,实现了智能化垃圾识别分类和回收。装置主要分为四个部分:自动感应投放口部分分流识别与分类部分、垃圾桶部分和电池与控制部分。创新的应用了圆盘式运输轨道,除此之外添加了太阳能转化、气味隔绝分类显示满载报警等功能。提高了普遍化垃圾分类和回收的效率。随着政策的推动、和经济的增长、消费群体变革、科技发展和环保观念深入人心的趋势发展,垃圾桶行业在未来将会持续不断的发展壮大。2019年垃圾桶行业市场规模达到2500亿元,同比增长了18.6%。由于国内及国外供需情况短期难以达到平衡,国内垃圾桶行业市场需求旺盛。“联联网+”应用在垃圾桶领域,为垃圾桶行业带来新的发展空间。

三等奖作品:科技之新,碧水清源——一种“高效、节能、智慧”的高频谐振电源驱动大气压放电等离子体水处理装置。

团队成员:郝婧姝、曹婕妤、卫丕甲、李想、包诗楷、王宇晨、张立

指导教师:王旭东、贺宁

作品简介:印染废水排放量逐年上升,造成的环境问题日趋恶化,而现有传统工艺对于高浓度有机废水处理效果不佳,因此,团队提出一种新型低温等离子体水处理装置,旨在解决印染废水难以处理的问题。

针对现有低温等离子体反应器的技术瓶颈,将调压整流回路与高频逆变回路相结合,使工频电压输出为高频高压谐振源,设计放电电极结构,通过外施磁场,使放电通道发生空间运动,实现大面积废水接触。

团队研制的高频高压谐振电源,电能利用率大幅提高,可稳定驱动大气压下辉光放电产生等离子体,无需生化药剂与二次污染,达到节能减排目的;结合谐振电源,研制针板放电电极,通过外施磁场实现放电通道周期性运动,增大处理面积;所研制的电源能够形成具有较高电能的等离子体通道,产生高活性氧化成分的同时,可产生紫外线照射和电子轰击效果,进一步提高处理效率。电源开路输出峰值电压为12kV,重复频率为36kHz,放电间隙为针板结构,间隙距离可实现2mm至20mm连续可调,在外施磁场作用下,可利用环形电极实现空间旋转,处理接触面积可达30cm2

团队将不断拓展此装置的应用领域,进一步将其推广至微污染水、再生水、医疗废水处理之中,践行“智慧环保”理念,为中国的环境保护事业贡献力量。

三等奖作品:“磷氮”妙药:基于细菌生物聚集膜新型超高效节能脱氮除磷一体化装置

团队成员:高文宇、解雨萌、王悦、赵廷宝、王晓晗、白晶晶、张婉宁

指导教师:苏俊峰、郑成华

作品简介:人类饮食结构改变,生活污水氮含量上升,市政管道交叉污染和稀释作用等原因导致了我国污水普遍碳源不足,脱氮过程反硝化环节难以高效进行。出水中的氮磷超标会对人类的身体健康和生态环境造成巨大危害。团队实地走访多家西安市污水处理厂发现:如何实现水质增效与节能减排的双赢已然是污水提标改造工作的重中之重。成员基于细菌生物聚集膜提供了一种处理低碳氮比污水的装置,通过铁碳的物理吸附作用和生成化学沉淀去除水中的总磷和悬浮物;充分利用细菌生物聚集膜高效的脱氮性能和工艺的独特优势,在装置内进行连续高效的反硝化脱氮反应,将低品质尾水提升为“零有害物积累”的高品质再生水。在生物脱氮效率达到95%的同时,耗电量降低43%,可减少50%~100%的传统碳源投入。研究成果在实际场景中有所应用,尤其是在污水厂提标改造、农村生活污水水处理场所处理效果优良,推广前景大。本项目已申请国家发明专利3项,2项进入实质审查阶段,并以本科生为第一作者投稿SCI期刊,并完成实物模型1套。


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