为油气基础设施“把脉问诊” 我校学子在中国研究生电子设计竞赛中交出能源安全新方案

新闻网讯（通讯员 甘如饴 李敏）8月11日至14日，第二十一届中国研究生电子设计竞赛全国总决赛在浙江桐乡乌镇举行。长江大学研究生参赛团队表现优异，共斩获8项奖项，创历史新高。其中，技术类竞赛获全国一等奖1项、二等奖3项、三等奖2项，“兆易创新”企业专项赛获二等奖1项、三等奖1项。我校首次荣获赛事“优秀组织单位”。

中国研究生电子设计竞赛是教育部认证的全国研究生A类顶级学科赛事，也是国内电子信息领域规格最高、覆盖面最广、产业认可度最强的研究生科创平台。本届赛事自4月开赛以来共吸引379所高校及科研院所的9967支队伍报名参赛，760余支队伍晋级全国总决赛。在强手如云的竞技场上，长江大学参赛团队聚焦国家能源安全战略与油气田实际需求，将科研目光投向那些深埋地下、隐于管壁、藏于油膜的关键环节，让原本“看不见”的安全隐患变得“测得准”“管得住”。

让地下桩体“看得见” 为油气设施筑牢安全底座

油气田集输站、储罐区等设施对地基承载能力、防渗性能和长期稳定性要求极高。若地下加固桩存在缩径、偏心或成桩不连续等缺陷，可能引发基础不均匀沉降，增加管线受力与设备运行风险。然而，高压旋喷桩成形于地下，施工人员难以直接观察其内部质量，传统抽芯、开挖和施工后复核等方式检测范围有限、结果滞后，缺陷往往在投入使用后才暴露，返工成本高昂。

为解决此类油气田基础设施建设中长期存在的“看不见”的难题，荣获技术类竞赛全国一等奖的“智测声探”团队研发了基于GD32的高压旋喷桩径边缘测量与AI质量诊断系统。

团队依托长江大学石油与天然气工程一流学科优势，融合超声桩径测量、TBS窄脉冲单总线通信、三维重构和AI辅助诊断技术，实现了对地下桩体形态的直观呈现与异常位置的精准识别。目前，系统已完成工程车上机接入和模拟工况测试，200m线缆通信成功率达98.6%，累计完成10.8万个桩径数据点采集，数据正确率达98.1%。项目有望为油气田站场和储罐区软土地基加固、防渗工程质量控制提供低成本、可视化、可现场部署的检测手段，为油气基础设施安全建设与长期稳定运行提供技术支撑。

“这次国赛是一次很难得的成长经历。”项目负责人刘泽鑫说，从方案设计到硬件调试，团队反复修改、不断迭代，在一次次解决问题中提升了工程实践能力和团队协作能力，“我们希望能把项目做深做实，让它真正具备走向实际应用的价值。”

为管道装“千里眼” 实现管壁动态监测

油气管道长期输送原油、天然气等介质，受腐蚀、冲刷、振动及复杂环境影响，管壁会逐渐减薄，一旦超过安全限值，可能引发泄漏、停输甚至燃爆。我国多数油田已进入开发中后期，管道腐蚀问题日益突出，而油田现场不同壁厚、回波衰减和耦合变化严重影响超声测量稳定性，传统方法还存在声速偏差与系统延迟难以分离等问题。

聚焦油气输送管道安全运行中“腐蚀看不见”的痛点，荣获全国二等奖的“厚积智发”团队研发的双ADC交错采样油气管道壁厚超声检测系统。

团队融合自适应超声激励、自动增益、双ADC交错采样和声速—系统延迟双参数校准技术，实现对管壁细微减薄的稳定识别。目前系统已完成整机样机和标准试块验证，实现1～50 mm宽量程检测，显示分辨率达0.001 mm，最大绝对误差小于0.02 mm，并集成振动、硫化氢监测与上位机数据记录功能。项目有望应用于油气管线施工验收、在役腐蚀巡检和重点部位状态监测，为管道减薄趋势判断、风险预警和计划性维护提供低成本、可现场部署的技术手段。

“从方案构想到整机验证，这次比赛让我们经历了一次完整的工程项目实践。”项目负责人严海表示，团队在电路设计、算法优化和系统联调中不断打磨细节，“希望竞赛作品能进一步走向真实的油田现场。”

捕捉微米油膜变化 守护油气装备稳定运行

油气田泵机、压缩机及各类动力装备长期连续运行，齿轮箱、轴承等关键传动部件依赖微米级润滑油膜实现减摩、承载和散热，一旦油膜过薄或局部破裂，容易引发摩擦升温、磨损加剧甚至设备非计划停机。然而，润滑油膜长期处于封闭、高速和重载界面，厚度难以直接观测，传统检测方式测量范围有限，难以实现连续在线监测。

荣获全国二等奖的“声膜智测”团队研发的基于多频超声与双模型融合的油膜厚度在线监测系统，解决的是油气装备关键传动部件“润滑看不见”的难题。

团队融合多频超声激励、复反射系数—谐振双模型反演及远程在线监测技术，实现不同膜厚区间的自适应识别与连续测量。目前系统实现10～200 μm油膜厚度监测，整体平均绝对误差为0.81 μm，最大偏差为2.73 μm，并可实时输出油膜厚度、模型状态及历史数据。项目有望应用于油气田关键旋转与传动设备的润滑状态监测，将原本“看不见”的油膜转化为可量化、可预警、可追溯的健康信息，为设备故障预警和预测性维护提供技术支撑。

“最大的收获，是把一个想法一步步变成能够实际运行的系统。”项目负责人张光银说，从方案论证到软硬件联调，团队在反复试验中更加理解了工程实践对可靠性的要求，“我们希望项目不仅停留在赛场，而是真正解决实际工程问题。”

让供电系统“稳得住” 实现油田供电智能管控

针对油田供电系统“稳不住”的隐患，荣获全国二等奖的“协同智控”团队研发了基于GD32双MCU协同控制的智能BMS充放电管理系统。

油田井场、集输站、储罐区及无人值守站点分布广、环境复杂，对供电系统的连续性和稳定性要求极高。一旦关键设备供电波动，可能影响数据采集、远程通信、阀门控制及安全监测，甚至造成生产中断。团队以电池安全管理为核心，通过双MCU协同实现电池状态监测、智能充电、可靠放电、故障保护和动态控制，并结合CNN-LSTM智能算法对电池运行状态进行分析，实现从“监测电池”到“智能管理电池”的升级。项目有望推动智能BMS与石油生产场景深度融合，为偏远油气设施提供更加可靠的能源保障。

“能够走到国赛并获得全国二等奖，靠的是整个团队彼此信任、共同攻坚。”项目负责人丁文博表示，备赛过程中项目经历了多轮迭代，也让团队深刻认识到，只有将技术与实际需求紧密结合，才能真正体现应用价值。

据悉，本届赛事由研究生院统筹部署、电子信息与电气工程学院牵头组织，依托多年赛事培育经验与梯队化培养机制，高效推进备赛各项工作。参赛作品紧密围绕国家能源安全战略与油气工程实际需求，聚焦管道检测、地下测量、电池管理及水声探测等领域，展现了扎实的学科交叉与工程实践能力。

研究生院相关负责人表示，此次获奖是学校深化研究生创新实践教育的阶段性成果。学校将继续坚持以赛促学、以赛促研、以赛促创，完善竞赛组织机制，推动科研训练与工程实践深度融合，持续提升研究生培养质量和科技创新能力。

（审核 关辉 周箩鱼 编辑 杨云锋）