环境与能源学院

环境与能源信息工程实验室

发布日期:
2022-06-29 14:41:04      
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北京大学环境与能源信息工程实验室利用最新的信息检测、遥感(热红外、荧光、高光谱、雷达等)和人工智能(机器学习等)技术和手段,以地面、无人机、航空和卫星为观测平台,检测、分析和研究从细胞到地球规模的多尺度的环境与能源信息,探索其中的物理学、生物学和环境学机理,提出相应的环境监测、评价和修复的方法、技术和手段。为全球变化的人类适应对策的研发、环境管理、生态环境修复和能源高效利用提供科学依据。

研究内容:

新型环境感应器和监测技术的研发、多源—多尺度生态环境质量监测与评价、新型环境技术和产品的研发、生态环境调控与修复技术及其评价、环境与能源过程的机理及其模拟、环境与能源信息系统化等。

支撑平台:

深圳市新能源与能效工程学科、深圳新能源海水淡化工程实验室、北京大学水系统创新研究中心、深圳市人居环境实验室。

师资队伍 Faculty:

全职教师:邱国玉(教授,实验室主任),李瑞利(副教授),柴民伟(高级工程师),沈小雪(助理研究员),唐丽丽(博士后),M. Hayat (博士后),王蓓(博士后),秦龙君(博士后)。

兼职教师:大政谦次(东京大学,日本学术会议院士),夏军(武汉大学,中国科学院院士),Clark LIU(美国夏威夷大学荣誉教授),黄艺(北京大学教授),张橹(澳大利亚CSIRO高级研究员),Pierre Gentine (哥伦比亚大学教授)。

本实验室的研究范围较广,涵盖了城市水环境、低碳技术、先进环境监测技术等新兴环境与能源领域的研究领域:

一、城市蒸散发研究

蒸散发的环境效应,是指潜热的温度调节效应和水相变的湿度调节效应,是维系地球生命环境的主要力量。借蒸散发之力给地球上生产力最高的城市生态系统降温,这是本实验长期的研究目标。研究表明,城市植被的蒸散发潜热的降温效果相当于每年每平米减排146-164 kg二氧化碳。

图1城市地区(北大深圳校区)蒸散发和地表温度分布

图2 城市地区(北大深圳校区)蒸散发时空变化规律

二、内燃机前端空气净化技术研发

本实验室合作研发的Warp Air Clean产品轻巧、不需要改变车辆和发动机任何构造,简单的装着在机动车空气滤清器前段即可。该技术产品最高可减排HC和CO 80%,黑烟减排20~80%,柴油油耗减少6~10%,汽油油耗减少10%。产品使用寿命2年,仅靠节省燃油可在6个月回收成本,具有显著的环境与经济效益。

图3 Warp Air Clean产品,左图为轿车用,右图为卡车用

三、可飞行智能环境监测机器人的研发及其应用

可飞行智能环境监测机器人是本实验经过十几年的攻关、集理论算法、多源感应器,大数据和无人机为一体的智能产品,已经取得11项知识产权。该产品与只能照相的无人机不同,是有眼睛、有大脑、有灵魂的新一代的飞行机器人,我们研发的理论算法是其思想和灵魂。该产品未来可以在众多行业和领域大幅度取代人工,成为社会和职场的常态。

图4 可飞行智能环境监测机器人产品示意图

可飞行智能环境监测机器人具备多类型项目执行能力、多类型无人机平台、多类型数据获取设备(光学、光谱、红外,激光雷达)、多种设备集成研发能力、多类型和高精度数据获取能力、多源数据耦合能力、大数据分析及创新应用能力。

图5 不同机载传感器集成:(a)双镜头倾斜摄影系统;(b)多光谱相机与热红外相机系统(c)高光谱系统;(d)激光雷达系统。

目前,本实验室围绕可飞行智能环境监测机器人开展了多场景的应用和研究,包括地震灾后滑坡的评价、台风灾后植被损失的监测、城市水质评估以及城市热岛和热浪的监测等。

图6 基于无人机遥感的地震灾后恢复定量评估

图8 基于无人机遥感的“山竹”台风灾后损失评估。行道树在台风前后的覆盖度和高度变化。(a)植被覆盖度;(b)植被高度;(c)样线位置

图9 基于无人机遥感的城市水质评估

研究室仪器与设备介绍:

本实验室在环境与能源研究领域,拥有世界领先水平的设备和仪器,特别是在蒸散发研究方面,本实验室是世界上仪器设备最好的实验室。

图10 实验室仪器和设备图

欢迎具有理工科背景的优秀学生加入我们的团队:

在这里,有你们追寻梦想的足迹,有你们为理想努力、为理想付出、为理想奋斗和为理想收获的青春!来吧,优秀的同学,我们张开双臂,热切地等待你们。