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提前探明不良地质,这个研发团队为隧道掘进机装上“眼睛” 揭秘中国专利奖摘金的济南技术

2022-08-11 08:24:45 来源:

作者:济南时报·新黄河客户端记者:曹茜

责任编辑:高原

提前探明不良地质,这个研发团队为隧道掘进机装上“眼睛” 揭秘中国专利奖摘金的济南技术

  搭载山东大学超前探测装置的隧道掘进机模型

  近日,第23届中国专利奖评选揭晓,济南市共有5项发明专利获奖。其中,由山东大学自主研发的“隧道掘进机破岩震源三维地震超前探测装置及方法”发明专利成功摘得金奖。这项发明专利就犹如给隧道掘进机装上了一双“眼睛”,能够在隧道施工过程中提前“看到”前方未知的断层、溶洞、破碎带等不良地质,减少可能发生的塌方、卡机等灾害事故以及由此带来的人员伤亡和经济损失。

  为什么是他们?

  上百次现场试验

  他们为隧道掘进“保驾护航”

  “大家可以看到,隧道掘进机有一个大刀盘,在掘进的过程中,需要滚刀进行破岩,在破岩的过程中就会产生震动,在地层里往前传播,遇到地质界面会产生反射波,我们就有可能利用这种反射波对前方的不良地层进行探测。”8月8日,在山东大学隧道和地下工程实验室,在山东大学岩土工程中心教授刘斌的揭秘之下,这项专利技术的“形象”逐渐清晰和丰满起来。

  刘斌介绍,根据这种原理,他们研发团队提出了一种利用刀盘破岩震动边掘边探的快速探测方法,即破岩地震超前探测的方法和技术,并研发了相应的设备。“我们在刀盘里安装了先导传感器,同时在隧道的边墙上安装了波场传感器,两个信息进行互相关,就可以提取出前方有效的信息来,进而对前方的不良地质进行成像。”刘斌说。

  我国是隧道修建规模和难度最大的国家,也是隧道掘进机(TBM)第一应用大国。隧道掘进机施工中若遭遇未知的断层、溶洞、破碎带等不良地质,易发生突水涌泥、塌方、卡机等灾害事故,造成人员伤亡和经济损失。探明前方不良地质是保障掘进机施工安全的关键。然而,掘进机隧道探测环境复杂,观测空间狭小,震动和电磁干扰强烈,加之TBM掘进速度快,如何快速探明掘进机隧道前方不良地质是面临的关键难题。

  此次摘得中国专利金奖的这项专利技术,实现了前方断层、破碎带等致灾构造的“边掘边探”。“就像蝙蝠在夜间飞行的时候,是通过发出超声波,遇到昆虫之后就会有反射波,它就知道哪里有猎物。”刘斌说。

  通过将该技术搭载到隧道掘进机上,就像给掘进机安装上了一双“眼睛”。“因为涉及在实际工程的适应性问题以及复杂的工艺问题,在研发过程中,我们的研发人员和技术人员长期深入工程一线,进行了上百次的现场探测实验,反复打磨、提高、完善,才达到了目前这样一种比较好的水平。”

  刘斌表示,目前,这项技术已在吉林引松工程、云南高黎贡山隧道、新疆某工程等多条掘进机隧道成功应用,对保障隧道掘进机安全高效施工起到了重要作用。

  为什么是济南?

  搭平台促转化

  高价值专利培育结硕果

  据了解,“中国专利奖”由国家知识产权局和世界知识产权组织共同评选和联合颁发,是我国知识产权领域的最高荣誉。截至目前,济南市累计获得中国专利奖93项,其中金奖6项;在近三届中国专利奖评选中,济南市获得中国专利金奖3项,位居全省第一。

  此前,位于济南高新区的国网智能科技股份有限公司(以下简称国网智能公司)自主研发的“变电站带电水冲洗机器人系统及方法”发明专利,在全国2400多个参评项目激烈竞争中脱颖而出,荣获第二十一届中国专利金奖。华熙生物科技股份有限公司的“酶切法制备寡聚透明质酸盐的方法及所得寡聚透明质酸盐和其应用”也同样荣获第二十一届中国专利金奖,该技术生产的新产品——酶切寡聚透明质酸可渗透至皮肤内,具有保湿、清除自由基、防晒及晒后修复作用,获得许多世界知名品牌化妆品企业的认可。

  据介绍,中国专利奖的评奖标准不仅强调项目的专利技术水平和创新高度,也注重其在市场转化过程中的有效运用;同时突出高质量导向,在国际上形成了较强的影响力。可以说,中国专利奖不仅仅是一个奖项,背后折射出创新引领实力和显著的经济社会效益。

  中国专利奖的取得难度并不小,成为获奖名单中的“常客”,济南是如何做到的?济南市市场监管局相关负责人介绍,自济南市市场监管局(知识产权局)组建以来,出台了一系列政策措施,有效促进高价值专利订单式研发和投放式创新,推动形成对产业发展和国际竞争力具有引领作用的重点专利池,引导帮助企业、高校院所针对中国专利奖评选高质量导向要求,提前进行关键核心技术发明专利布局和高层次筛选。对规模较大、布局合理的高价值专利组合项目,给予最高100万元/项资助;对获得中国专利金奖、中国外观设计金奖的,分别给予最高100万元/项、20万元/项奖励。

  济南依托山东金融资产交易中心、山东齐鲁知识产权交易中心等,打造驻济高校院所知识产权成果转化平台;依托生物医药与大健康、智能制造与高端装备知识产权运营服务平台,为重点产业联盟企业等创新主体提供许可信息发布渠道,集中展示交易高价值专利。同时,主动帮助高校院所、重点企业筛选梳理符合济南重点产业发展、有市场化前景、应用广泛、实用性强的专利,建成专利成果库,集中对外展示发布,实现信息融通,提高成交率。

  数字最能说明问题。2021年,济南市万人高价值发明专利拥有量12.78件,比全省十四五预期值高出2.78件;2022年1-6月,济南市有效发明专利拥有量40003件,同比增长23.8%,万人有效发明专利拥有量43.47件,较2021年底增加5.11件。

作者:济南时报·新黄河客户端记者:曹茜

责任编辑:高原
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