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第425期(总第425期) 2017年11月21日   本期四版  上一期  下一期  更多期次  
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     语音播报

深大撞上“黑科技”改变你的生活方式



作者:刘 虹 李佳芯 李立超 林浩贤 陈宇瞳 石宇杭

  11月16日上午,为期6天的第十九届中国国际高新技术成果交易会(简称“高交会”)于深圳会展中心开幕。作为“中国科技第一展”,本届高交会以“聚焦创新驱动,提升供给质量”为主题,吸引了3049家展商,展出10020个国内外高新技术成果,预计超过50万观众近距离感知了科技与生活的零距离碰撞。
  站在9号展馆门口,深圳大学展台区域格外亮眼,身着蓝色文化衫的工作人员正为来往的参展客人讲解项目。我校今年在参展项目上“紧靠前沿,力求创新”,参展项目多达 71项,馆内展品新奇多样,是这场“黑科技”PK大会上的强劲选手。科技改变生活,当深大撞见“黑科技”,会给生活带来什么改变?快跟我们一起走进深大展区,与琳琅满目的“黑科技”一同开启未来生活的大门。



一天一元,放心“直饮”
       “美国在做最好的‘子弹’,而我们做最好的‘枪’,把美国的‘子弹’放到我们‘枪’里,就可以发挥净水的最大功效。”在净水领域,最好的“子弹”是美国的陶氏膜,当陶氏膜遇上深大土木工程学院副教授黄文设计的双层立式滤水结构,最干净的直饮水就诞生了。
  直饮水是以自来水为源水,通过一套组合膜水处理设备对水进行一系列处理,达到直接饮用标准的健康、新鲜的饮用水。
  想象有一天,你拧开水龙头就能直接饮用干净、优质的水,价格还不高。“深圳市一些小区已经用上了直饮水,但他们1吨水的价格是300元,我们只需13元。我们的目标是1天1元钱,保证你的饮水安全。”直饮水系统项目合作方、博儒环境科技有限公司董事长苏培鑫介绍说,“旧系统过滤水,一吨水要耗3.2度电;我们的直饮水系统,只需0.44度电,节能85%。”1度电可供1台电视播放10小时,节能85%意味着每处理1吨水,用户能多看约27小时的电视节目。
  这种省电“神功”是如何炼成的?2011年,苏培鑫找上黄文,阐述了自己的净水理念,两人一拍即合,开始进行新型管道直饮水系统的研究。直饮水系统通过滤膜和配套结构两个要素协调进行水处理,一直以来,堵塞与能耗问题制约着直饮水系统的发展。传统的单层横排直饮水净化结构,杂质容易在滤膜处沉淀、堵塞并会对水质造成二次污染。黄文的科研团队用工艺科学手段来解决材料科学无法解决的问题:滤膜仍采用国际上最先进的陶氏膜,但他们对配套结构进行颠覆性改造,研制出一种双层嵌套式的净水结构,令水中污染物不易在滤膜上附着,系统停机时夹层中的压缩空气还会推动自来水清洗滤膜。脱下厚厚的堵塞层,新型直饮水系统将降低滤水的能耗,朝着节能环保的“康庄大道”奔去。
  2014年,管道直饮水系统研制成功。一个占地面积仅6到9平方米的直饮水中央处理系统能为20000人提供低价、安全、高品质的饮用水。目前,该系统已在深圳宝安区沙井荣根学校,深圳市住建局实验综合楼等公共场所得到应用。
  “以后我们可以不断加入新元素,结合智能服务,加入手机APP远程控制功能,实现实时(水)流量监控。”黄文对直饮水系统的发展充满无限期待,“最干净的水就是最好的水,我很看好它的发展前景。”

科技加持 舒心加倍


■地漏系统装得好蟑螂能往哪里逃
      曾经的你因为下水道飘来的阵阵臭气而眉头紧蹙,因为突然出现的蟑螂而大惊失色,因为回到家才发现爆水管而手足无措。如今,一款“防臭防蟑螂智能地漏系统”有望为你解决以上的种种问题。
  信息工程学院潘志铭老师联合“地漏界”的资深工程师俞文迪,带领几个学生从去年6月份开始着手开展该项目。与传统型地漏———先让臭气进入,再设法堵住的处理方式不同,这款创新型智能地漏系统只在废水管下游设置唯一的横干管存水弯,依靠盥洗设备频繁排水,保证主干管的存水弯有可靠的水封,从源头上用水堵住臭气。所采用的磁性密封翻斗式地漏,能够有效防止下水道的蟑螂进入室内。潘老师表示:“市面上防蟑螂的地漏大多只是加一些机械的类似盖子的零件,效果不尽人意,直接用水来防止下水道的蟑螂进入室内才可作为长远之计。”除了传统的防臭防蟑螂功能外,安装了传感器的这款地漏系统还可以对水浸、长时间异常排水,排水不畅以及堵塞等情况实施报警并将相关信息发送到互联网。一旦出现排水管赌塞的情况,无需敲破地板,只要从地漏插入手摇疏通弹簧即可解决。
  随着节省存水弯数量并防止下水道臭气、蟑螂进入的观念与装修消费理念的逐渐推广,这一项目存在着巨大市场需求。“这将是地漏和存水弯行业的一次巨大变革,现有的生产链条极有可能被完全淘汰。”潘志铭老师说。在他看来,这款智能化信息化地漏系统,随着信息时代的发展,必将逐渐为社会大众所认可和接受。
■入室盗窃?没门!
“警告!您的客厅可能有人入侵,级别为‘严重’。”手机上弹出一条语音提醒。
  空无一人的家中,智能检测硬件WiFiDetector正在时刻监测着室内状况。连接着室内路由器的WiFiDetector将采集覆盖整个室内环境下的WiFi信号,并实时分析采集到信号,判断是否存在异常。一旦有出现异常事件,系统将立即计算事件级别并将警告信号传送至云端。用户只需通过手机微信平台连接到云端即可控制监控模式并设置报警方式,如短信、语音通话或者微信消息。
  这就是计算机与软件学院老师伍楷舜今年在高交会上展出的一个项目———基于WiFi的室内智能安防技术及系统。
  “现在市面上的摄像头检测容易被暴力破解,个人影像信息被售卖,造成隐私泄露。基于红外线的方案因检测存在一定的角度,会出现检测死角的问题。”研究生王建说道。作为伍楷舜老师的学生,他也参与到了此项目中。在他看来,这款入侵监测系统集监测、报警于一体,具有安全性高、全方位、易部署、准确率高的特点。
  “这个技术方案通过分析房间中WiFi信号的变化来判定入侵,不会泄露用户信息。WiFiDetector一旦部署,无论窃贼是从门还是窗户入侵,它都能全方位地检测整个房间的实时状况。”王建介绍道。在实验场景和真实场景进行大量的入侵检测实验后,王建自信地认为其准确率可达到99.5%,误报率低于1%,基本不存在漏报的情况。此外,WiFiDetector小巧的外形,让你想放在哪里都可以。

打造你的专属睡眠健康助理
       一条青绿色的鼻氧管,一个灰色血氧探头,两个薄薄的加速度传感器,静静地躺在深大展馆的一个玻璃展框内。这样看似简单的设备却能采集、检测使用者大量的睡眠数据,通过智能算法,进行专业的睡眠疾病筛查分析,自动生成专属于个人的睡眠质量报告。
  “现在生活节奏很快,很多人对睡眠健康不够重视。”作为“可穿戴呼吸睡眠监测”项目负责学生,深大材料学院研究生彭家鹏介绍这一项目发明的出发点时,这样说道。中国睡眠研究会2016年统计数据显示,中国存在睡眠问题的成年人高达38.2%,重症打鼾患者数量多达5000万,他们是睡眠猝死的高危人群。而目前仅三甲医院才拥有多导睡眠监测系统可诊断睡眠疾病、判定睡眠质量,其价格让大多数患者望而却步。
  该项目正是在保证医疗专业性的基础上,综合考虑便携性和操作性,致力于让呼吸睡眠监测技术能够走进千家万户。通过穿戴在手指、鼻腔、腹部和腋下的传感器,采集人体睡眠期间七个通道(口鼻气流的呼吸,胸部气流、腹部呼吸运动、打鼾、脉搏氧饱和度、体位、脉率)的二十多种数据。用户可自主选择将这些数据记录于SD卡或通过蓝牙实时传输至PC端,通过设备的睡眠分析系统进行分析,最终用户将得到专业的睡眠质量报告和疾病筛查结果。据彭家鹏介绍,项目依照人体工程学原理设计,减少监测设备对睡眠的影响;同时项目的诊断系统,在算法上应用美国睡眠疾病评判标准及临床医生的经验,设计机器语言,达到用户在家就能自动筛查、诊断睡眠疾病的效果。
  从硬件的科学设计,到软件的智能算法,每一处设计都凝结了研发人员的心血。而其中最令研发人员头疼的是采集数据时的降噪问题。“就像你用手捂住胸口来监测心跳一样,你的呼吸就会干扰到心跳监测。”彭家鹏一边比划一边解释道,“但我们做的是小信号监测,对数据噪声的抑制要求就更高。”经过多次实验和修改后,他们找到了一条新思路———“软硬结合”,采样信号先经过硬件电路滤去工频的高次谐波,再由软件处理滤去工频基波。分析噪声频率,反复改进算法,升级硬件构造,最终使得仪器测量精度达到了国标(国家检测标准)。

高速公路“超人”为你护航
      一个床头柜大小的银白色盒子在高速路侧边护栏上缓缓移动,平时的它看似平淡无奇,而当紧急情况发生时,它可以挺身而出,应急指挥,成为高速公路上的“超人“,保障高速公路的畅通。
  集合了4G、WiFi无线通讯和智能无线充电等众多新科技的高速公路巡查机器人,以高速公路栏杆为主要运行轨道,当栏杆损坏或无栏杆时,机器人可借助隐藏在身体内部的机械臂下地行走。相比较市面上的同类产品,深大信息中心教授欧阳康负责的科研团队所研发的高速公路巡查机器人特别添加了“麦克纳姆轮”构件。普通轮子转向时会有不同程度的“拐弯半径”,不能自由快速躲避障碍物。而这款巡查机器人,运用4个全方位转动的麦克纳姆轮,通过轮子转向与转速的不同配比,完成前进、直接横移、原地打转、边平移边旋转等动作,行走活动能力接近于真人,可灵活处理高速路上的突发状况。
  团雾是高速公路上的“流动杀手”,团雾本质上也是雾,但它范围小、流动性强,监测及预报的难度极大。今年11月15日,安徽滁新高速突发团雾,30余辆车连环相撞。高速路上的汽车车速很快,一点小意外都可能造成连环惨剧。高速公路巡查机器人正致力于为高速公路的车辆保驾护航。
  “前方有事故,请注意!”一旦侦测到高速公路发生事故,巡查机器人的“隐藏功能”将会被触发,机器人原路返回到事故现场前方100米的护栏上,持续发出警报,并从体内取出三角警示牌放在路上提醒过往汽车,事后它还能自动回收三角警示牌。此外,在高速路上来回巡逻,拍摄记录违法行为是高速公路巡查机器人的“日常任务”。发生小型交通事故时,它可直接代替交警拍照。高速公路巡查机器人的运用和推广将极大降低警务成本。
  本届高交会上,欧阳康的科研团队已与几家高速公路公司确立合作实验意向,还为高速公路巡查机器人找到了它的“女朋友”———土木工程学院助理教授麦德荣团队研发的“轮迹横向分布测量程序系统”。该系统实施需要上高速路搜集大量数据,传统做法是封路,如果使用高速公路巡查机器人搭载该设备,问题将迎刃而解。

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