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发布时间: 2019 - 04 - 28
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4月23日,中国科学技术大学传来消息,该校科研人员与合作者利用自主研制的“钻石传感器”,能给肝癌细胞拍“超清写真”,且分辨率达到了10纳米。  据悉,中国科学技术大学杜江峰院士领导的中科院微观磁共振重点实验室研制出细胞原位纳米磁共振成像实验平台,与中科院生物物理所徐涛院士团队合作,实现了对细胞原位铁蛋白分子的磁性成像,将原位蛋白质磁成像分辨率推进到了10纳米,达到了以上成果。纳米磁共振成像实验平台示意图        传统的磁共振成像技术,无法拍出“高清照片”  在细胞原位实现纳米级分子成像是生物学研究的重要目标之一。在众多成像技术中,磁共振成像技术能够快速、无破坏地获取样品体内的自旋分布图像,已经广泛应用在多个科学领域中。特别是在临床医学中,因其对生物体几乎无损伤,对疾病的机理研究、诊断和治疗起着重要的作用。  然而,传统的磁共振成像技术使用磁感应线圈作为传感器,空间分辨率极限在微米以上,而细胞内的生物分子大小为纳米级别,产生的磁信号非常弱,线圈传感器探测不了,拍不出“高清照片”,看不到单分子结构。  因此,在细胞原位实现生物分子的纳米级磁共振成像和结构解析,一直是生物学研究的“皇冠”级难题。              纳米磁共振成像实验平台,搭载细胞样品  为突破磁共振成像的分辨率极限,杜江峰课题组使用钻石中的氮-空位固态点缺陷单自旋作为磁敏感单元(简称“钻石传感器”),自主研制了细胞原位纳米磁共振成像实验平台。    “钻石传感器”能够感应并接收到来自样品的微弱的磁信号,在激光和微波操控下,再将接收到的细胞分子的磁信号转换成光信号,用光子探测器读出信号并结合原子力显微镜进行成像。      ...
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发布时间: 2019 - 04 - 25
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厦门是一个淡水资源匮乏的城市,近两年,厦门正积极推进新水源开发建设。眼下,在建的西水东调原水管道工程,便是解决该市翔安区原水供应不足问题的重点项目。线路示意图,资料图   2018年10月,该项目全面动工建设。项目起点位于集美银江路西侧,横跨集美、同安、翔安,终点位于翔安水厂。主要建设工程为新建1座原水泵站;新建原水管道约15公里,管材采用钢管。  4月17日,这一工程迎来关键节点——全长1374米、口径为1600毫米的钢管,已经进入沉管施工阶段。这一管道是福建省内采用沉管方式施工的,管径最大、长度最长的过海钢管道,长约1.3公里、管径为1.6米、重量达600多吨。  由于这一区域海底地质情况复杂,同时施工容易受到海水的潮汐、风浪及天气影响,施工难度较大。施工方案决定借助大型施工船舶及专业潜水员的配合,在海面上把整个管线一次性拼接完成,并进行一次性整体沉放。  沉管作业路线及施工现场   简单来说,就是一节一节先拼装,一节拼装200多米,最终再把200多米拼接成500多米,然后,最终将这1300多米全部拼接完成,拼接完成后,通过船只、浮箱,来整体一次性沉放,施工过程也会采取各类监测设备,来控制管线的均匀下沉。  稳和准,是沉管作业最重要也最难达到的要求。为确保整根管道平稳、均匀、不偏不倚地从海面沉入平均深度约15米的海底沟槽,施工单位调集了5艘上百吨的吊装船一起作业,其中最大一艘的吊装能力达700吨。此外,还要用12组钢浮箱作为管道吊点、10组钢浮筒辅助下沉。  经过科学计算和数值仿真,根据海上实际情况不断优化调整,科研专家团队确定了5艘吊装船吊点的最佳位置,确保了管道的整体平稳。他们还在管道上安装了48个应力片和18个加速度传感器,这些设备采集的实时数据传入电脑后,在经纬仪等仪器的配合下,现场实时监控沉管作业过程中钢管应力的情况,随...
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发布时间: 2019 - 04 - 24
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作为互联网的延伸,物联网(IoT)利用通信技术把传感器、控制器、机器、人员和物等通过新的方式联在一起,形成人与物、物与物相联。根据Gartner的数据统计估计,2017年物联网覆盖的设备数量已达80亿。随着连接到云端的传感器数量的日益增加,它对网络带宽、远程存储和数据处理的系统要求也迅速提高。  “边缘”处的智能处理可以减少发送到中央服务器的数据量,增加传感器本身的决策量,这可以在提升系统可靠性的同时,减少决策延迟和网络成本。如果服务器关闭,用户最不愿意看到的就是传感器本身无法检测物体和做出决策,这会影响问题的及时解决。        毫米波传感器能提供亚毫米的距离精度  毫米波(mmWave)传感器的出现,可以帮助物联网实现边缘智能。  毫米波传感器是一项可用于检测物体并提供物体的距离、速度和角度信息的传感器。它使用毫米波,通常毫米波是指 30GHz 至 300GHz频域(波长为1~10mm),由于毫米波的波长介于厘米波和光波之间,因此毫米波兼有微波制导和光电制导的优点。又因为毫米波传感器使用较小的波长,因此可以提供亚毫米的距离精度。  此外,毫米波传感器也具有以下特殊优点:  1.能穿透材料:穿透塑料、墙板和衣服。  2.高度定向:形成具有 1° 精度的紧凑波束。  3.与光类似:可以使用标准光学技术进行聚焦和转向。  4.较大的绝对带宽:能够区分两个靠近的物体。       因此,在汽车、工厂自动化、楼宇自动化和医疗等领域的应用中,毫米波传感器通常被用于形成精确的物体图像,主动传输一个或多个波流,并智能地将反射转换成图像。 使用毫米波传感器的作为交通交叉口监控 毫米波传感器依赖于复杂的互补计算方式,应...
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发布时间: 2019 - 04 - 23
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温室园艺产业化生产在西方发达国家的水平很高、规模很大。由于各国的地理条件限制,都发展出了各自的特色。并且在日本、荷兰等一些国家的植物工厂内,很多环节都已经实现了用机器人来代替人工。       荷兰、以色列、日本等国家,由于受到农业用地狭小的条件限制,发展的温室园艺产业具有明显的特征:重视种苗培育、建设现代化大型温室、大量采用智能化计算机控制、生产流程高度自动化。这种“植物工厂”的专业模式和分工方式能产生非常高的生产效率,大幅提高优质蔬菜、花卉的质量和产出率,能取得很好的经济效益。在信息化时代到来的今天,依托自动控制技术和信息技术的温室精准农业是备受关注的焦点,世界各国都在该领域开展研究,取得一系列很有特色的成果,极大地推动了温室精准农业生产技术的进步。其中,温室园艺生产机器人无疑是最具代表性的。    由于设施生产是在全封闭的设施内周年生产园艺作物的高度自动化控制的生产体系,可以最大限度地规避外界不良环境影响,具有技术密集型的特点,而温室园艺机器人能够满足这种精细管理和精准控制的需求,并且能够解决温室园艺生产的劳动密集和时令性较强的瓶颈问题,大幅提高劳动生产率,改善设施生产劳动环境,避免温室密闭环境施药施肥对人体的危害,保证作业的一致性和均一性等。       目前全世界已经开发出了耕耘机器人、移栽机器人、施肥机器人、喷药机器人、蔬菜嫁接机器人、蔬菜水果采摘机器人、苗盘播种机器人、苗盘覆土消毒机器人等相对比较成熟的可用于设施园艺生产的农业机器人。       机器人技术尤其以日本最具代表性,日本作为最早研究机器人的国家之一,由于其老龄化提前到来引发劳动力缺乏以及人力成本高等问题,从20世纪70年代开始,日本的工业机器人开始快速发展,在...
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发布时间: 2019 - 04 - 22
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作为水上最典型的无人智能平台系统,近年来,无人船备受世界重视。而随着“海洋强国”战略的提出,我国无人船研发也迈入了新的阶段,无人船应用渐成趋势。无人船在国内应用渐广   无人船技术:智能控制与多传感器集成  无人船的关键技术在于感知、导航和控制这三个方向。感知技术为无人船提供了眼睛和耳朵;导航技术用来接近或规避某些目标,相当于航迹规划或者是综合避障;控制技术就是无人船的运动姿态进行航线、航向的控制。  其中,智能控制系统的性能,直接影响着无人船航行的操纵性、经济性和安全性。该系统总结了人的操舵规律,在测量中,自动控制无人船的航速与航向,使无人船精准沿预定测线运行,可克服各种干扰,使无人船自动、稳定地运行,是实现无人船自动作业和自动回归的核心技术。  依靠智能控制技术,无人船能借助螺旋桨的推力和舵机来实时调节航速和航向,实现自动按照预先设定的航线进行精准的走线、换线及回归等功能。  除了智能控制,无人船的关键技术还有多传感器集成与数据融合、远距离无线局域网的数据通讯与实时多模控制技术。  例如,在多传感器集成方面,无人船通常会设计有一个可兼容多传感器的船载控制系统。该系统可根据用户需求灵活的搭载GNSS接收机、测深仪、ADCP(声学多普勒流速剖面仪)、电子罗盘、水质采样和在线监测仪等多种传感器设备。 在测绘、水文、环保领域,无人船可提供多项应用服务   无人船市场:主要用途与应用领域  简单来说,无人船按用途可分为军用、民用两类。军事上,二战时可用来扫雷、反恐、反潜、海上情报侦查等。民用上,则主要是用于测绘、水文、环保。目前,在国内民用无人船市场,市面上已开发出测绘型、水文型和水资源型三大系列无人船。  早在上世纪60年代,远程控制的无人艇船队就广泛用于军事领域。近年来,随着自动控制、物联网、大数据等技术的快速发展,与船舶有关的环境感知技术、通信...
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发布时间: 2019 - 04 - 19
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汽车技术发展特征之一就是越来越多的部件采用电子控制。汽车传感器是汽车计算机系统的输入装置,它把汽车运行中各种工作状况信息,如车速、各种介质的温度、发动机运转工况等,转化成电讯号输给计算机,以便发动机处于最佳工作状态。汽车传感器很多,其作用也不尽相同,它们各司其职,一旦某个传感器失灵,对应的装置工作就会不正常甚至不工作。因此,传感器在汽车上的作用是很重要的。汽车传感器汽车传感器从过去单纯用于发动机上,已扩展到底盘、车身和灯光电气系统上了。这些系统采用的传感器有100多种。在种类繁多的传感器中,常见的有∶1.进气压力传感器:反映进气歧管内的绝对压力大小的变化,是向ECU(发动机电控单元)提供计算喷油持续时间的基准信号;2.空气流量计:测量发动机吸入的空气量,提供给ECU作为喷油时间的基准信号;3.节气门位置传感器:测量节气门打开的角度,提供给ECU作为断油、控制燃油/空气比、点火提前角修正的基准信号;4.曲轴位置传感器:检测曲轴及发动机转速,提供给ECU作为确定点火正时及工作顺序的基准信号;5.氧传感器:检测排气中的氧浓度,提供给ECU作为控制燃油/空气比在最佳值(理论值)附近的的基准信号;6.进气温度传感器:检测进气温度,提供给ECU作为计算空气密度的依据;7.冷却液温度传感器:检测冷却液的温度,向ECU提供发动机温度信息;8.爆震传感器:安装在缸体上专门检测发动机的爆燃状况,提供给ECU根据信号调整点火提前角。汽车传感器l这些传感器主要应用在变速器、方向器、悬架和ABS上。变速器:有车速传感器、温度传感器、轴转速传感器、压力传感器等,方向器有转角传感器、转矩传感器、液压传感器;悬架:有车速传感器、加速度传感器、车身高度传感器、侧倾角传感器、转角传感器等;下面我们来认识一下汽车上的主要传感器。空气流量传感器是将吸入的空气转换成电信号送至电控单元(ECU),作为决定喷油的基本信...
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发布时间: 2019 - 04 - 18
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据麦姆斯咨询报道,法国国家科学研究中心(CNRS)的研究小组利用非常简单的工艺步骤和廉价的材料,设计出了一种薄电容式传感器,这种传感器由具有超高压力灵敏度的含碳弹性泡沫材料制作而成。该研究团队在自然合作期刊(Nature Partner Journals, npj)《npj-柔性电子》上发表了一篇题为“Polymeric foams for flexible and highly sensitive low-pressure capacitive sensors”的论文,文中详细介绍了这种由复合泡沫材料构成的电容式传感器,该泡沫材料的闭气孔被导电炭黑颗粒所覆盖。研究人员采用油包水乳液法,将由炭黑(CB)液滴组成的水基乳状液分散到固化前的PDMS基体中。固化聚合物后再完成水蒸发,就会形成一种弹性体结构,该结构的球形空隙上覆盖着炭黑颗粒。然后将复合泡沫夹在顶部和底部两条导电柔性碳带电极之间,以形成一种三明治结构,获得完整的电容式传感器。通过试验不同的炭黑浓度、分散浓度和材料厚度,研究人员发现,在1.2mm薄的复合泡沫层中加入10 wt %的炭黑,可获得优异的灵敏度。论文中显示,0 ~ 0.2kPa范围内的压力灵敏度为35.1kPa⁻¹,0.2 ~ 1.5kPa范围内的压力灵敏度为6.6kPa⁻¹。  聚合物泡沫(PDMS)中被炭黑所覆盖的导电孔 此外,该材料具有高电容(超过100pF),可在无需任何信号放大的情况下,轻易地使用低成本电子设备来测量。只需1v的偏压即可记录器件的电容响应,且由于材料电阻率较高,该传感器在1kPa压力传感下能耗只需约100nW(显示10MΩ电阻)。研究人员称,这比传统的硅压阻式压力传感器效率高出几个数量级。将这种电容式压力传感器安装在受试者手腕上,可记录动脉脉搏的压力变化,提供实时且原位的电容读数&#...
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发布时间: 2019 - 04 - 17
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2019年4月15日,法国巴黎,著名地标巴黎圣母院意外起火,火灾导致教堂标志性的塔尖坍塌。目前,整体结构虽未被大火彻底破坏,但内部损失不可估量。初步调查发现,最早起火点很可能是顶部阁楼附近的脚手架上。起火时,巴黎圣母院的部分建筑结构正在进行整修,因此搭建有脚手架。巴黎圣母院火灾现场,其标志性的塔尖已坍塌       巴黎圣母院属哥特式建筑,始建于1163年,于1345年完工,是巴黎最具代表性的历史古迹、观光名胜与宗教场所。作为一个令人仰慕的景点,又是具有重大象征意义的国家遗产,每年吸引了大约1300万名游客。此次火灾,必然带来对公众和建筑消防安全方面的警醒与要求。  与发生于2018年9月的巴西国家博物馆火灾不同,巴黎圣母院火灾的内部损失虽不可估量,但其以砖石结构为主的整体结构,并未被大火彻底破坏,也避免了整体垮塌。而反观国内,对于文物古建消防而言,火灾的预警和信息传输工作至关重要。火灾过后的巴西国家博物馆  这是因为与混凝土框架结构的现代建筑相比,以砖木结构为主的中国古建筑,一旦发生火灾,将给灭火救援工作带来相当大的难度。随着物联网传感器技术的成熟,各类技防措施,如火灾自动报警系统、自动喷淋灭火系统、电气线路监测系统等被用于各类古文物建筑的预警工作中。  例如,山西作为我国地上文物古建筑最多的大省,该省在平遥古城、五台山等景点的县衙、寺院等处,安装有物联网消防远程监控系统。借助充电桩智能断电保护、智能无线烟感报警等传感监测手段,实现了对防火工作的智能化监测。五台山真容寺安装的智慧消防监测设备  同样,作为历史文化名城,杭州散落着许多饱经风霜仍屹立的历史建筑。2014年,杭州安装了电气火灾智能“防火墙”,建筑物内的用电情况则通过传感器被实时记录,漏电、超负荷都能察觉,紧急情况还可自动断电。  安徽黄山市屯溪老街,是我国保存最完整、最具...
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发布时间: 2019 - 04 - 16
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近日,美国马萨诸塞州大学副教授崔莎·安德鲁向外界展示了一款智能睡衣。这款棉质睡衣配备了传感器,可检测穿戴者的睡眠质量,价格在75至150英镑之间。衣服里配备有五个配备传感器的纺织品贴片,可持续监测睡眠中的呼吸、心跳、睡眠姿势等。   具体来说,这五个贴片式传感器中有四个是压电式的,这意味着它们在受到机械应力时会产生电流,来为它们供电。它们测量穿着者身体在四个位置对床的压力,以确定他们的睡姿;另一种贴片是摩擦静电的,这意味着它的摩擦对另一种材料变得带电。其根据这些过程对传感器施加的压力的快速变化,来检测穿着者的心跳和呼吸速率。      从五个传感器中收集的信号被发送到一个看起来就像一个普通按钮的微型电路板上。该按钮具有内置蓝牙发射器,可将数据无线发送到计算机进行分析。    不过,这款睡衣离上市还有点远,研究团队目前还在攻关阶段。研发睡衣衫的团队仍在进一步研究使传感器可准确监测不同形态和体重的人。截至目前,已在35个人身上做了检验。目前,团队正在开发睡衣套装,其中包括了装有内置压力传感器的裤子,可用来感知背部的压力。  这件睡衣并不能用来诊断病情,不过,它的目标是最终取代那种基于实验室的睡眠研究。那种研究需要让参与者整晚使用各种仪器。而有了这款睡衣后,只需参与者穿上它睡觉,便能收集到研究数据。  目前,有关睡眠的产业正在崛起,美国国家睡眠基金会估计,这一产业2017年的价值为290亿美元。
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发布时间: 2019 - 04 - 10
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“哪有什么岁月静好,只不过是有人在替你负重前行。”近几天,笔者朋友圈被这句诗意满满的句子刷屏,但文字底下的图片却很悲壮:“沉痛哀悼30名木里森林火灾牺牲的30名英雄们!”    3月30日,四川凉山州木里县雅砻江镇立尔村发生森林火灾,州县投入689人实施灭火作业。3月31日下午,扑火人员在转场途中,受瞬间风力风向突变影响,突遇山火爆燃,30名扑火人员失去联系。至4月1日18:30,30名扑火队员的遗体已全部找到,包括27名森林消防指战员和3名地方扑火人员。   尽管相关部门正在对此次火灾的起火原因、救火过程、应急救援等工作依法调查,但30条鲜活的生命被大火吞噬,政府甚至国家更应该进行反思,既要灭灾,更要生命!自然灾害固然可怕,但“始终把人民生命安全放在首位”一直都是党中央的重要指示。在科技不断发展的今天,或许也应该借助技术的力量,最大限度减少生命财产的损失,让悲剧不再上演。在这时候,智慧消防的建设必须提上日程了!   什么是智慧消防? 从广义上来看,消防工作的具体内容包括消灭火灾、抢救灾害、消防安全设施稽查与消防安全知识宣传等,同时也参与救护工作(如道路救援、救护车救援)、为民服务(如群众自杀等不安全行为、消除安全隐患)等,工作繁重且复杂。   传统意义上的智慧消防系统是将GPS(全球卫星定位系统)、GIS(地理信息系统)、GSM(无线移动通信系统)和计算机、网络等现代高新技术集于一体的智能消防无线报警网络服务系统。   但随着新技术的加持,智慧消防被重新定义为“用物联网、大数据等技术手段,将消防设施、社会化消防监督管理、灭火救援等各位要素,通过物联网信息传感与通讯等技术有机链接,实现实时、动态、互动、融合的消防信息采集,传递和处理,全面促进与提高消防监督与管理水平,增强灭火救援的指挥、调度、决策和处置能力”。那智慧消防带来的最大好处是什么?   最大的好处应该是...
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