项目编号：UGC/IDS(C)11/E01/24
项目名称：使用三胞胎数位人工智慧和物联网对建筑塔式起重机进行动态稳定性监测及控制（方大 /都大、高科院）
摘要
我们提出一种新的数位三重 AI 方法论，用于监测复杂结构的生命周期，以建筑塔吊为例。生命周期包括老化、损坏和疲劳等行为，而一般的数位双胞胎并未考虑这些因素。为了生成大量的实际塔吊损坏和老化的历史数据以训练 AI 模型，这在可行性和成本上都是不切实际的。数位模拟是理想的，但难以验证模拟数据是否足够真实。我们提出了塔吊的数位双胞胎和原型的数位双胞胎，作为数位三重模型：塔吊、原型和数位模型。我们通过无人机激光雷达收集塔吊的几何形状和材料等物理数据，建立数位有限元素模型（FEM），以获得其侧向、摆动和扭转模式的基本频率。根据动态相似原则，我们建立一些 1:50 比例的物理原型，使塔吊和原型具有相似的基本频率、长度比例、时间比例和力比例（质量比例）。数位塔吊缩小以建立数位原型。老化、损坏和疲劳的运行生命周期因素被引入到原型双胞胎中。一旦原型双胞胎经过验证，我们根据基础（螺栓和焊接）、框架（弯曲和断裂成员）、负载（超载和摆动）以及吊臂（摆动）在驾驶舱的加速度计时间历史数据模拟损坏数据来训练 AI。时间历史包含比频率更多的信息。时间历史将通过小波变换进行压缩，以进行类似于人类心电图（ECG）信号的 AI 训练。仅使用 ECG，人们可以分类各种心脏疾病。在 AI 训练和验证后，仅根据加速度计信号，就可以确定与原型特征相关的老化和稳定性。利用动态相似原则，我们将 AI 扩展到物理塔吊。我们考虑了两种 AI 模型：准静态 AI 模型和动态 AI 模型。主要区别在于特征提取；前者涉及计算统计措施、变量转换或应用特定领域的知识来推导相关特征，后者依赖数学工具，例如在非平稳时间序列上进行小波散射，并使用扩散表隔离特征等。由于已确定塔吊的自然频率，我们将设计一种可变刚度调谐质量阻尼器，使用由线性马达和可变长度的杆组成的步进驱动器来减少振动。振动控制是为了延长结构的寿命。一旦建立，此方法论可应用于其他工程结构。因此，本提案旨在建立一种新的方法论，可用于为许多其他类型的结构构建老化 AI 模型，以实现短期和长期的研究和影响。我们将考虑通讯和结果传播的措施、甘特图和知识产权。强调研究和教育的预期科学影响。该项目拥有政府和行业合作伙伴。
项目编号：UGC/IDS(C)16/P01/24
项目名称：废水中抗生素的检测和降解器 - ScreenBiotics（都大）
摘要
由于抗生素的滥用，由抗生素抗药性细菌（「超级细菌」）引起的疾病的发生率变得越来越普遍。超级细菌正成为全球威胁。自2014年以来，2013年至2017年间，抗药性血流感染数量增加了35%。发展中国家尤其是孟加拉、缅甸、越南和泰国的情况令人担忧。2019年中国估计有130万人因感染死亡，占死亡总数的12.1%。与AMR相关的死亡人数排名前三名的是碳青霉烯类抗药性鲍曼不动杆菌（18,143例）、抗甲氧西林金黄色葡萄球菌（16,933例）和第三代头孢菌素抗药性性大肠杆菌（8,032例）。在香港，当地公立医院过去几年报告耐甲氧西林金黄色葡萄球菌（MRSA）呈上升趋势。此外，从2020年到2021年，安老院舍中发现的产生碳青霉烯酶的肠杆菌科细菌(CPE)病例数量急剧增加两倍。所有上述问题有立即解决的必要性。传统污水处理厂处理抗生素的能力有限，这也使其成为地表水中抗生素的重要来源。香港的情况也是如此，据观察，接收污水处理厂废水的水域的抗生素浓度普遍较高。目前，抗生素的检测需要使用液相层析-质谱（LC-MS）系统。然而，这些系统无法实现在开放环境下进行现场大规模筛检以进行即时监控。因此，迫切需要替代的筛检方法来即时识别现场是否存在抗生素，但目前尚不可用。考虑到这一点，本提案的目的是进行高级研究，开发可转化技术，用于检测和降解抗生素的具有成本效益的便携式系统。探索便携式现场检测平台可以为废水中高效可靠的抗生素检测铺路，从而保障公众健康并促进安全的海洋环境。开发一种经济高效的便携式废水中抗生素检测系统需要满足各种技术要求。其中包括实现低检测极限以符合监管标准，确保卓越的特异性以区分抗生素和复杂的废水，以及遵守国际准则。在这方面，我们将实施电分子印迹聚合物（E-MIP），这是一种合成材料，旨在表现出对特定目标分子的分子识别特性，从而提供检测的灵敏度和特异性。在降解方面，已采用多种方法从水中去除抗生素，包括吸附、高级氧化过程、生物处理和光催化降解。其中，光催化降解被认为是减少或消除环境中抗生素的有效方法，而太阳能则使其成为一种廉价、绿色且永续的解决方案。在这里，我们将利用积层制造技术来生产用于降解抗生素的光催化膜。简而言之，该计画旨在开发具有成本效益的便携式系统来检测和降解废水中的抗生素，解决抗生素抗药性细菌的流行问题。它探索了用于灵敏检测的 E-MIP，并研究了光催化降解作为从水中去除抗生素的可持续解决方案。