长春工程学院第175期研究生论坛——“新型低碳材料”主题科技论坛于2024年5月21日，在湖西校区7教7716教室开办。参加本次论坛的同学为2023级研究生，本次主讲的10位同学分别为：程宣琪、卫音英、葛嘉龙、李明阁、胡乾东、潘灵杰、王登盛、杨易隆、刘玉杰。

01 程宣琪——新型污染物微塑料的测定与去除

微塑料（MPs）这一新型污染物因在全球范围内广泛分布，已受到人们极大的关注。通常，表层水体（表面以下0.5米处）时微塑料采样的主要区域，因为微塑料往往在水体上层富集。水体中微塑料的常用采集方法有网采法、转鼓式取样器（CTD）、桶采法和泵采法等。以长春市石头口门水库采样为例。从石头口门13个地点采集水样，采样地点主要为人类活动频繁的湖滨区域以及中心水域。地表水（深度0-10cm）由不锈钢铁桶收集（5L）。反复采集水样四次，过滤后共采集20L水样。目前微塑料的去除主要采用物理去除技术、化学去除技术、生物去除技术、联用技术4大类，本次研究预采取植物修复法处理微塑料，也即将通过室内模拟实验，研究芦苇、香蒲、浮萍对水中微塑料的富集吸附效应。模拟50n/L、100n/L、200n/L 一系列不同浓度的微塑料污水培养芦苇、香蒲等水生植物试验，针对芦苇和香蒲等植物体根、茎、叶不同部位微塑料含量进行检测分析，测定植物处理后的土壤及水中残留微塑料含量，探讨利用水生植物修复法去除水体中微塑料的可行性。

02卫音英——MIKE 11水动力模型的介绍

MIKE系列是由丹麦水力研究所（DHI）开发的商业软件，由MIKE11、MIKE21、MIKE NAM等部件组成。MIKE 11是一维水动力模型，用于一维条件下河流和河道水动力模拟。MIKE 11下面的常用以及核心模块是水动力模块(HD，Hydrodynamic)，此外MIKE 11还包含洪水预报模块(FF,Flood Forecasting)、对流扩散模块(AD,AdvectionDispersion)、水质模块(EcoLab)、泥沙输送模块(ST,sediment transport )。MIKE 11的输入通常是一维的河网断面、边界的水位流量等，输出的结果如整个河道的水位、流量等。MIKE 11应用比其他模拟软件多，可以处理洪水、导航、水质、预测、输沙等实际问题，采用有限差分法、有限元法和有限体积法等数值方法计算不同网格点沿水位流向和水动力模拟软件。目前，MIKE 11软件已广泛应用于防洪、洪水预测、水质评价和预测，以及水利工程的研究、规划、设计、管理和评价。由于MIKE 11具有计算稳定高效、处理简单、界面友好、模型可扩充性强等优点，MIKE 11已经在世界上许多国家得到了广泛的应用。

03葛嘉龙——输配电线路无人机自主巡检技术研究

本文提出了一种基于深度学习的三维点云数据分类算法，构建了点云分类器，实现了输配电线路通道走廊目标物的识别与三维场景实时构建。创新设计了集成三维激光雷达、可见光红外影像以及高精度姿态定位等多传感器的一体化吊舱，实现一次飞行采集多种数据。通过集成多种传感器，实现对输配电线路中导线的实时跟随，提高巡检无人机的稳定性和效率。分析巡检无人机在复杂地形和气象条件下的最佳航线规划，降低飞行风险，提高巡检作业效率。利用深度学习技术，构建自适应的航线优化算法，实现输配电线路巡检无人机在不同场景下的自主飞行。通过引入注意力机制，层次优化模型能够自动学习和调整不同层级特征图的重要性，从而提高模型对目标物特征的提取和识别能力。本文针对输配电线路绝缘子类缺陷，采用EfficientNet分类网络和FocalLoss函数提升缺陷检测准确率。为解决基于擦除方式的图像增广可能导致特征掩盖的问题，本文提出了基于图像显著性检测的自适应缺陷集数据特征增强算法。未来将探索更多类型传感器集成，如紫外和X射线传感器等，以进一步增强输配电线路设备检测能力。

04李明阁——车网互动

电动汽车不再是单纯出行工具，而是升级为可移动储能电站。当电网负荷偏高时，由电动汽车自身电池存储的能源向电网反馈电能；当电网负荷偏低时，电动汽车可以存储电网过剩的发电量，避免造成弃电等浪费情况。V2G 是将电动汽车的电池视作并网储能设备，而不仅仅是电网上的负载，通过双向潮流或单向潮流实现车辆与电网的互联。在微电网环境下，V2G 可以为可再生能源就地消纳及稳定并网提供支撑，能够降低由接入负荷的冲击性、可再生能源的波动性给电网所带来的危害，为智慧城市“车-桩-网”一体化运行提供技术支撑。V2G适用于频率调节、旋转备用和峰谷调节等场景。基础充电设施大规模发展提供V2G可能性，停充复合方式下，电动汽车具有参与大电网负荷调节的巨大潜力。充电终端主要成本是传统车位加装双向充电桩，电力系统单向能量流动转变为双向能量流动。充电终端+电网改造不会引起系统成本的显著上升。未来加快完善有序充电相关标准、配套机制和运营模式，使其成为主流模式，则V2G技术与标准化相关准备工作初步就绪，在重点区域实现V2G商用试点。

05胡乾东——地理信息系统：属性数据查询与空间数据探索

地理信息系统（GIS）具有强大的属性数据查询功能，通过该功能，我们可以方便快捷地获取和分析各种数据，如人口密度、经济状况、人口分布等。在城市规划、环保监测、资源调查等领域，GIS的应用越来越广泛，不仅提高了数据查询的效率和精度，而且大大提高了决策的科学性和准确性。空间数据探索技术是GIS中的一项重要技术，它可以帮助我们更好地理解和探索空间数据。通过空间分析工具，我们可以进行各种空间分析和可视化操作，如叠加分析、缓冲区分析等，这些操作可以让我们更深入地了解空间数据的分布和关系，从而更好地理解和预测空间现象的变化趋势。GIS数据查询可应用于城市规划与交通管理、环境保护与资源监测、灾害预警与应急管理等各项领域中。目前大数据与GIS的深度融合：(1)通过地理信息系统（GIS）的属性数据查询功能，可以快速准确地检索和处理大量数据，从而提高数据处理效率；(2)空间数据探索是指通过GIS系统对地理空间数据进行探索和分析，以发现数据中的模式、趋势和关联；(3)随着数字化转型的加速，GIS技术在属性数据查询和空间数据探索方面的应用前景广阔；(4)随着GIS技术的发展，属性数据查询和空间数据探索的功能正在不断融合。

06潘灵杰——纳米水黏剂(NAA)处理土壤的力学特性及机理

边坡生态保护是提高边坡土质稳定性的有效手段之一。传统的护坡技术往往存在工程造价高、环保性能差、破坏原有景观等缺点。高分子改性材料已被证明可以有效改善土壤性质和护坡效果。本研究通过对纳米水黏剂(NAA)处理土壤的力学特性和机理进行了一系列实验研究，并对其机理进行探讨，为边坡土壤改良研究提供思路和理论支持。实验土壤为粉质粘土，取自广东省广州市，采用化学试剂纳米水黏剂，化学式为 [CH2CHCOOCH3]n，乳白色胶体，pH值为6 ~ 7，密度为1.01 g/cm3，粘度为8000 ~ 10000 mPa·S。干燥后筛土，进行无侧限抗压强度试验和剪切试验。得出结论：1、NAA能有效提高土体的无侧限抗剪强度，但其提高程度与养护时间和掺量有关。2、NAA能显著提高土壤团聚体的数量和稳定系数，增强土壤的水稳定性。3、未经NAA处理的天然土壤疏松，细颗粒较多；NAA处理后，土壤团聚体数量和体积显著增加。4、NAA能有效改善土壤结构，提高土壤稳定性和力学性能，有助于提高坡面抗侵蚀能力，是一种理想的边坡生态修复材料，可推广应用。

07 王登盛——梯级氧环境耦合膜一体化城市污水生物处理装置与方法

近年来，随着污水处理形势日渐严峻，为改善生态环境，我国污水处理标准日趋严格，各种新型污水处理技术应运而生，其中MBR工艺引人注目，已广泛应用于市政、生活、工业污水处理中。膜生物反应器（MBR）是膜技术与生物处理技术的结合。以膜组件来取代二沉池；生物处理技术主要是转化和消除废水中的有机物、无机物及营养物质。常规MBR工艺通常采用连续曝气方式，需要一定时间来形成比较稳定的缺氧、厌氧分区，反硝化过程受到一定阻碍，从而影响反硝化脱氮的效果，降低出水水质。近年来，研究人员提出了引进电化学法、改进工艺流程、创新反应器构造等方法以增强MBR工艺的脱氮除磷效果。本发明在常规的MBR反应器上对其空间上进行功能化分区，分为内循环外围好氧区、内循环中心厌氧区和微沉淀区，这样的环境与反应器特殊的环形结构组合有利于在缺氧区周围形成一定的厌氧区，保证了反硝化、厌氧释磷的进行，同时还可促进反应器内同步硝化反硝化（SND）的进行，提高脱氮除磷的效率。

08杨易隆——储能技术类型及其应用

截至2023年底，全球已投运电力储能项目累计装机规模289.2GW，年增长率21.9%。2023年，新增投运电力储能项目装机规模达到52.0GW，同比增长69.5%。其中，新型储能新增投运规模创历史新高，达到45.6GW，与2022年同期的累计装机规模几乎持平。储能技术就是通过介质或设备将多余的能量进行储存，并在有需求时释放能量的技术，按照原理可分为机械储能、电磁储能、电化学储能、热储能、化学储能。储能原理的应用有：抽水蓄能（PHS）、压缩空气储能(CAES)、飞轮储能(FES)、电化学储能、氢能、超级电容器等。电力储能技术发展面临的问题可以分为技术性和战略性两个层面。技术性问题：各类储能技术存在的性能指标缺陷；战略性问题：储能产业在实际发展中面临的国家层面的问题。储能技术的技术性问题可以从提高性能、降低成本两个方面着手,围绕着寿命、功率密度、能量密度等性能指标,以高质量表现上述指标的储能技术为储能产业未来发展的关键技术。储能技术战略性问题主要体现在核心技术研发、标准体系建设、市场机制、商业化运行等方面。

09刘玉杰——固废利用路面基层材料

我国钢铁产业规模巨大。据统计，2022 年，我国粗钢产量10.13亿t，生铁产量达到8.45亿t，伴随而来的是巨量的钢铁冶金固体废弃物，全年排放量约5.74亿t。粒化高炉矿渣和钢渣主要成分为CaO、SiO2、Al2O3 和 Fe2O3，含有较多的无定形硅酸盐高温熔融物，与水泥熟料矿物类似而具有潜在的化学活性。粒化高炉矿渣和钢渣经过超细粉磨加工后在水泥熟料的激发下具有二次协同水化的作用。将大量矿渣、钢渣、石膏等按适当比例搭配，再配以熟料、助磨剂、激发剂等配制复合胶凝材料，一直是近些年固废资源化利用与节能减排的重要研究方向。将矿渣、钢渣等冶金固废进行超细粉磨加工，配以少量水泥熟料和脱硫石膏，通过物理活化和化学激发等双重激发作用下，可以制备出符合GB/T13590—2022中42.5级水泥要求的大掺量（冶金渣掺量超过70%）多元固废基胶凝材料。在研究和发展新材料、新方法、新技术的同时，应结合绿色施工方式，从固废材料管理全链条出发，进一步形成适合我国发展的技术和标准规范，促进行业健康发展，实现资源环境可持续发展。