晋中学院拟申报2018年山西省科学技术奖励项目.docx

拟提名 2018 年度山西省科学技术奖项目公示内容 项目名称：基于灌区信息化的小型标准化渠道量水设备与技术研究 提名者：山西省教育厅 提名意见： 我国水资源匮乏，山西省更甚，节水优先及建立最严格的水资源 管理制度已成为经济社会可持续发展的战略措施。用水的精确计量是 节约水资源、优化配置水资源和积极推行水价改革的重要手段。农业 灌溉用水是国民经济的用水大户，而我国各类灌区目前存在着斗渠以 下渠道面广量大，用水计量设施少且多为固定式、水头损失大、不能 满足随时随地计量等问题亟待解决。 该项目针对山西省标准化 U 型渠道研发的量水设备与量水技术， 具有便携、移动、快速量测、渠道水头损失小、可随时随地对渠道流 量进行精确计量与显示等特点；同时，基于物联网技术、云计算等技 术，使所测数据能迅速传输到灌区管理信息中心，实现了渠道运行流 量的动态信息管理和有效调度。该项目取得的研究成果具有完全自主 知识产权（授权国家发明专利 2 个，申请发明专利 3 个等）。项目研 究成果已在山西省汾河灌区等 7 个灌区得到推广应用，为灌区实施用 水“总量控制”、 “定额管理”、“按量计费”等提供了技术支持，提高 了灌区农民的节水意识，取得的社会效益显著。 该项目技术创新性明显，填补了灌区斗渠以下渠道不能随时随地 进行流量量测的空白，总体技术水平和主要技术指标达到国际同类技 术的先进水平。该成果对于推动我国农业节水，大力促进水权分配制 度的实施，合理配置水资源提供了技术支持，对水利行业科技进步具 有明显的推动作用。 经核实，项目提名材料真实有效，相关栏目填写符合要求，提名 该项目为山西省科学技术进步奖 二等奖。 项目简介： 本项目属于农田水利工程现代农业的节水量水技术领域。 我国水资源贫乏，山西省更甚，人均水资源量仅 381m3，节水优 先及建立最严格的水资源管理制度已成为经济社会可持续发展的战 略措施。用水的精确计量是落实系列战略措施的关键。农业灌溉是用 水大户，我国各类灌区的斗农渠点多、线长、面广量大，目前存在着 用水计量设施少且多为固定式、水头损失大、不能实时量水、信息化 手段落后等问题，如何实现快速地随时随地的进行任意斗农渠流量的 精确测量是世界各灌区量水技术的一个难题，因此，本项目结合山西 省小型标准化 U 渠道建设配套的急需，进行渠道新型量水设施及量水 技术研究。此研究得到山西省水利厅重大水利技术项目的资助。 项目采用理论分析、试验研究与数值模拟相结合的研究方法，融 合物联网云平台等多种先进的技术手段，取得的创新性成果有：（1） 提出了一种板（杆）式渠道测流新方法，分析推导了该方法的测流原 理；（2）研发了一种造价低、应用简单、自动化程度高、便携可移 动、适合小型标准化 U 型渠道的板（杆）式流量量测设备，得出了该 设备在多因素影响下的流量计算公式，其流量测量误差小于 5%； （3）提出了该设备的最优结构参数和量程范围，编写了使用说明书； （4）不论有网还是无网，基于 lora 协议的无线物联网技术使所测流 量数据和测流点位置等信息均能迅速传输到系统云平台/灌区信息管 理中心/手机 APP，实现了渠道运行流量的动态信息管理和有效调度。 相关成果授权国家发明专利 2 项，申请发明专利 3 项，出版著作 1 部，发表论文 8 篇。成果已在山西省 7 个实施标准化渠道的灌区得 到推广应用，为灌区实施用水“总量控制” 、“定额管理”、 “按量计费” 等提供了平台，提高了农民的节水意识，取得的社会效益显著。 客观评价： 该成果对于全面提升灌区用水管理的信息化水平，推动我国农业 节水，大力促进水权分配制度的实施和水价改革，合理配置水资源提 供了技术支持，对水利行业科技进步具有直接推动作用。 本项目的研究成果经过山西省科学技术情报研究所(国家一级查 新单位)的检索结果表明，除本项目委托单位发表的论文和申请的中 国专利外，未见与该项目技术特点完全相同的公开文献报道。 推广应用情况： 自 2015 年至今，该项研究成果已在山西省汾河灌区等 7 个实施 标准化渠道的灌区得到推广应用，据统计，应用该研究成果的灌溉面 积达 145 万亩次，节水约 2610 万 m3。 主要知识产权证明目录： 1、一种农田灌区明渠自动测流数学模型的应用，ZL201510483985.2， 国家发明专利 2、一种毫米级数字式水位传感器检测方法，ZL201410833088.5，国 家发明专利 3、在线式渠道流量自动测量方法，CN201410847498.5，国家发明专 利 4、一种明渠水流自动测量方法，CN201410848291.x，国家发明专利 5、一种便携式明渠自动测流装置，CN201810204823.4，国家发明专 利 主要完成人情况： 1、马娟娟 项目负责人，在本项目研究中，对项目《主要技术 创新点》中的（1）、（2）、（3）科技创新做出了创造性贡献，即针对 目前灌区渠道尤其是配水渠道量水中存在的问题，提出便携式板杆式 测流方法、及该量水装置的设计思路和总体研究技术方案；通过大量 田间试验与分析得出各 U 型标准断面渠道流量的计算公式；优化了板 杆式渠道流量量水装置的几何参数。 （旁证材料见附件 32-39.产学研 合作-项目合同书；附件 26.知识产权；附件 28.知识产权；附件 30. 知识产权；附件 44-45.其他证明-著作；附件 48-49.其他证明-仪器 使用说明） 2、周义仁 项目主要完成人，在本项目研究中，对项目《主要技 术创新点》中的（1）、（2）、（4）科技创新做出了创造性贡献，即研 发了便携式杆式渠道流量量水装置，对该装置的机械及电气系统进行 设计和制作；分析了测流原理，通过大量田间试验与分析得出各 U 型 标准断面渠道流量的计算公式；建立了灌区物联网云平台。（旁证材 料见附件 32-39.产学研合作-项目合同书；附件 26.知识产权；附件 27.知识产权；附件 30.知识产权；附件 44-45.其他证明-著作；附件 48-49.其他证明-仪器使用说明；附件 50.其他证明-论文 1） 3、李永业 项目主要完成人，在本项目研究中，对项目《主要 技术创新点》中的（1）、（2）、（3）科技创新做出了创造性贡献，即 研发了便携式板式渠道流量量水装置，分析推导了该装置的测流原理， 并进行了试验研究；通过大量田间试验与分析得出各 U 型标准断面渠 道流量的计算公式；通过数值模拟方法优化了量水设备的几何参数。 （旁证材料见附件 32-39.产学研合作-项目合同书；附件 26.知识产 权；附件 28.知识产权；附件 30.知识产权；附件 44-45.其他证明著作；附件 48-49.其他证明-仪器使用说明） 4、郭向红 项目主要完成人，在本项目研究中，对项目《主要 技术创新点》中的（2） 、（3）科技创新做出了创造性贡献，即通过大 量田间试验与分析得出各 U 型标准断面渠道流量的计算公式；通过数 值模拟方法优化了量水设备的几何参数。（旁证材料见附件 32-39.产 学研合作-项目合同书；附件 26.知识产权；附件 29.知识产权；附件 30.知识产权；附件 44-45.其他证明-著作；附件 48-49.其他证明仪器使用说明） 5、孙西欢 项目主要完成人，在本项目研究中，对项目《主要 技术创新点》中的（1）、（2）科技创新做出了创造性贡献，即对板杆 式量水设备的设计思路和研究技术方案进行多次指导与讨论，提出建 设性的意见；提出各 U 型标准断面渠道流量计算公式的计算方法；组 织落实该设备的推广应用。（旁证材料见附件 32-39.产学研合作-项 目合同书；附件 26.知识产权；附件 29.知识产权；附件 30.知识产 权；附件 44-45.其他证明-著作；附件 48-49.其他证明-仪器使用说 明） 6、路晓明 在本项目研究中，对项目《主要技术创新点》中的 （4）科技创新做出了创造性贡献，即进行了云、网、端一体化系统 的设计开发，实现了流量的实时显示、远程传输和多终端接收。（旁 证材料见附件 40-43.产学研合作-企业合作合同；附件 48-49.其他证 明-仪器使用说明书.） 7、王军 在本项目研究中，对项目《主要技术创新点》中的 （1）科技创新做出了创造性贡献，即分析推导了板式测流装置的测 流原理，并进行了大量试验研究和数值模拟。（旁证材料见附件 29. 知识产权，附件 46.其他证明-博士学位论文） 8、许苗苗 在本项目研究中，对项目《主要技术创新点》中的 （2）科技创新做出了创造性贡献，即进行了杆式测流装置的设计与 研发，并进行了大量试验研究。（旁证材料见附件 26.知识产权；附 件 47.其他证明-硕士学位论文；附件 50.其他证明-论文 1） 。 主要完成单位及创新推广贡献： 1、太原理工大学，为项目组的立项提供查新平台，使项目组及时了 解当前国内外灌区用水管理水平及渠道量水中存在的问题；项目研究 过程中，提供研究人员、试验设备、仪器和试验场地，实现了项目预 期目标；组织申报国家发明专利，并形成完全自主的知识产权。 2、晋中学院，协助项目主持单位组织科研人员进行该量水技术的不 断升级，提高其信息化、智能化水平；项目成果推广应用过程中，积 极联系灌区管理单位，使该量水装置得到较大面积的推广应用。 3、山西三凡信息工程有限公司，企业与项目主持单位积极协作，按 照量水技术的信息化和智能化要求，进行物联网云平台的方案设计与 功能实现。以数据能源为核心的平台驱动，从大数据的维度对整个系 统（数据获取、传输、分析和控制）进行了重构，使其在技术、数量、 范围、功耗、成本、施工等方面均满足大数据的需求。在该项目中自 主研发多种无线传输产品，如 LoRaWAN，MESH 组网设备等。 完成人合作关系说明： “基于灌区信息化的小型标准化渠道量水设备与技术研究”系马 娟娟、周义仁等在太原理工大学与晋中学院及山西三凡信息工程有限 公司合作完成的成果。按照对项目完成的实际贡献情况，三单位同意 以太原理工大学为第一完成单位、晋中学院为第二完成单位、山西三 凡信息工程有限公司为第三单位，以马娟娟 周义仁 李永业 郭向红 孙西欢 路晓明 王军 许苗苗 8 位为完成人，申报山西省科技进步奖， 无异议。8 位完成人合作关系说明如下： 孙西欢教授是节水新技术及水资源高效利用山西省科技创新重 点团队带头人及校级协同创新中心负责人，马娟娟是节水新技术及流 域生态修复山西省 1331 工程重点创新团队带头人、山西省科技创新 重点团队及校级协同创新中心的第二负责人，山西三凡信息工程有限 公司是校级协同创新中心的协作单位之一。周义仁，李永业，郭向红 均是两个团队及中心的核心成员。路晓明（山西三凡信息工程有限公 司）与团队成员建立了多年的合作关系。王军是孙西欢教授的博士研 究生，许苗苗是周义仁副教授的硕士研究生。 以上所述情况属实，三单位及 8 位完成人对完成单位及完成人排 名无异议。