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2023年郑州市重大科技专项项目

申报指南

专项一：斜井全断面掘进成套装备研发及产业化应用

专项简介：围绕抽水蓄能、矿山等领域大倾角斜井隧洞重大工程建设需求，针对钻爆法和反井钻机施工安全风险高、传统TBM无法适应大倾角工况等技术难点，研发大倾角斜井全断面掘进装备（TBM），保障大倾角斜井洞室高效安全施工，开创国内斜井隧洞建造新模式。

研究内容：研究大倾角斜井TBM反重力掘进及防坠落、掘进围岩安全预测及流固耦合自适应出渣等基础理论，为斜井TBM装备研发和施工安全提供理论支撑；研究千吨级装备双重防溜车（ABS）技术、大倾角自适应出渣和流体供给匹配技术，研制大倾角斜井TBM装备，实现斜井TBM掘进安全可控；研究斜井TBM变角度施工控制关键技术，实现斜井TBM安全高效掘进；研发大倾角斜井TBM整机状态感知监测诊断系统，实现斜井TBM异常状态自动预警和智能掘进。

目标要求：突破斜井TBM安全防控集成技术，研制斜井TBM样机1台，开挖直径≥3m，最大推力≥500t，装机功率≥800kW，适应坡度15°~60°，ABS装置≥2个，单个ABS制动力≥15000kN，出渣效率≥40m3/h，最大推进速度≥60mm/min；研发整机状态感知监测诊断系统1套，智能监测诊断测点不少于50个，实现掘进机关键部件状态报警准确率≥90%；开展工程项目的示范应用验证。

专项二： 新一代液冷高密安全数据中心关键技术研发

专项简介：该专项以可持续数据中心建设、支持数据高效流转等需求为导向，围绕当前数据中心PUE高（数据中心能耗与算力基础设施能耗比值）、数据中心单机柜可承载的算力密度低、隐私计算算法处理性能低等行业难题，通过开展液冷技术在服务器领域的应用、单机柜大功率高密集成、硬件加速隐私计算等关键共性技术研究，自主研制算力基础设施，满足大数据、云计算、高性能计算等全场景应用需求，支持计算产业自主发展。

研究内容： 针对数据中心PUE高的问题，研究液冷技术在服务器领域的应用，通过更高效和更集中的热交换能力，降低数据中心PUE；针对数据中心国产两相液冷工质性能不高的问题，开展高可靠高性能两相液冷工质材料的筛选、设计、制备、性能测试，提升国产两相液冷工质的汽化潜热；针对数据中心单机柜可承载的算力密度低的问题，研究计算、存储、网络高度集成技术，研究大功率单机柜高效供电技术，提升单机柜功率密度；针对人工智能使能科学研究和产业升级发展趋势，积极探索大模型的使能智能化运维，研究数据中心算力基础设施运维领域类大模型，研究人工智能在故障预测和定界定位等智能化运维场景使能应用；针对应用隐私计算算法处理数据过程中由于密文膨胀开销导致CPU计算效率下降、网络传输慢等问题，研究通过软硬件一体的隐私计算加速卡提升计算和通信效率，进一步增强服务器安全特性。

目标要求：围绕着液冷技术在服务器领域的应用、单机柜大功率高密集成、硬件加速隐私计算等关键共性技术研究,自主设计和研发具有自主知识产权和核心竞争力的计算系统。1）POD服务器：计算、存储、网络集中供电和散热；支持两相液冷散热，制冷PUE≤1.05;支持漏液漏气检测,支持稳压稳流，两相液冷系统全链路不超过标准气压15kpa；单柜供电和散热最大功率≥105kW；电源模块支持双输入切换，支持N+1高效冗余；2）数据中心液冷工质：沸点≤55℃，汽化潜热≥110KJ/kg，介电常数≤2.2；3）算存网资源按需配置：支持按需求选配计算、存储、网络资源，支持最新主流处理器，支持处理器≥128个；4）智能运维：训练数据中心算力基础设施运维领域类大模型，实现人工智能在故障预测和定界定位等智能化运维场景使能应用；5）安全性增强：开发一款支持安全多方计算或同态加密等隐私计算的加速卡，通过算法优化和硬件加速提升性能，实测可达CPU运行同类算法性能的50倍以上。

专项三： 高端金属粉体材料制备及产业化应用

专项简介：该专项以高端装备核心部件对材料轻量化、耐高温、耐磨损、高强韧等性能要求为导向，开展难熔高熵合金、钛基合金、铁基合金等高端金属粉体材料设计、制备、应用等关键技术研究，实现批量生产及示范应用，满足新一代航空发动机、航空航海装备用钛合金换热器、新能源锂矿加工装备等核心部件性能要求。

研究内容：研究难熔高熵合金、钛基合金、铁基合金等高端金属粉体材料组分-组织-性能一体化设计与调控技术，解决高端粉体材料设计难题；研究等离子高速旋转电极雾化制粉技术，突破高端粉体材料制备工艺；研究高温高强构件3D打印应用技术，实现高端合金粉末的均匀致密3D打印成形；研究万量级微通道复杂构件整体连接成形应用技术，形成钎缝数量超万量级复杂构件高可靠钎焊成套工艺；研究高耐磨钢结硬质合金及电弧增材制造应用技术，实现大型装备耐磨部件的复杂无序基电弧增材制造。

目标要求：开发3-5种高熵合金、钛基合金、铁基合金等高端金属粉体，粉体球形度≥95%，流动性≤20s/50g，粒径（10~53μm）≥20%；制备的高熵合金粉体3D打印试样，1000℃时屈服强度≥400MPa；钛基合金粉体钎焊万量级微通道复杂构件，反应温度≤815℃，焊后残余率≤20%，焊缝脆化层厚度15~40μm，450℃焊缝强度≥母材80%；制备的钢结硬质合金硬度HRC 52~65，钢结硬质合金与基体熔焊界面结合强度≥400MPa，表面熔覆层硬度HRC 52~65；在航空、航海、新能源等装备核心部件上得到应用。

专项四：煤矿支护运成套装备关键技术研究及产业化

专项简介：该专项针对煤矿综采工作面机巷多设备协同存在的安全风险大、工作效率低问题，围绕煤矿开采智能化的迫切需求，重点突破不同巷道围岩条件下巷道支护参数精准选型、煤矿机巷“巷道-装备-环境”实时感知、支护运智能装备设计、精准协同控制算法及控制元件开发等关键技术，开展装备研制以及示范验证，提升煤矿综采技术水平，为煤矿安全高效智能化开采提供支撑。

研究内容：针对机巷装备多、工序多、协同差、工效低、顶板支护（降-移-升）支撑真空期等问题，开发适应不同围岩条件和巷道区位的支护系统强度耦合模型和评价平台，实现煤矿巷道装备智能选型及评价；研究煤矿机巷支护运装备设计、全时支护技术、支护运装备与工作面协同技术；研发巷道运输装备关键零部件高性能绿色制造工艺，提升煤矿机巷运输系统等装备整体寿命；研究煤矿机巷空间信息感知、多传感器数据融合及通讯传输技术，开发煤矿机巷支护运装备智能控制系统，实现煤矿机巷支护运装备群精准协同控制，构建煤矿机巷支护运装备联调试验平台。

目标要求：建设各类围岩条件下巷道安全支护设计选型数据库，开发适应各类巷道条件的支护运装备，实现全时支护、“支护运”功能融合、多重安全预警等功能。其中支护设计选型数据库不低1000家煤矿信息，支护设备和运输设备整机宽度降低300mm以上，支护系统牵引控制精度±50mm，机巷支护运装备智能控制系统通信系统指令传输延时≤150ms；“巷道-装备-环境-人员”图像AI识别准确率95%以上，巷道围岩变形检测精度≤5mm。