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改革创新合作发展
创新是引领发展的第一动力

科研成果——计算机信息及机电一体化

来源: 时间:2016-04-13

PCI Express数据加密卡

成果所属单位:   河北省科学院应用数学研究所
成果联系人: 黄世中   联系电话:0311-83039997
    一、成果简介
    该产品是针对信息安全领域中的数据加密问题,设计的一款基于PCI Express总线接口的FPGA加密卡,实现了基于DMA数据传输方式的对称密码算法模块和公钥密码算法模块。所有算法功能模块均正常实现,运算过程稳定,运算结果正确。该产品的研究成功可以解决当前加密卡与主机之间数据传输速率低的问题,提高现有产品的性能。
    二、技术指标
    1.实现了链式DMA功能,提高了系统的读写速度。
2.实现了模数长度可变的大数模幂运算,为基于CRT方式的RSA私钥签名算法和SM2椭圆曲线公钥密码算法的实现提供了基础,增加了系统的灵活性。
3.DMA读的速度可达到791 MB/秒,DMA写的速度可达到827 MB/秒;在不使用CRT方式的条件下,2048位RSA私钥签名速度可达到28次/秒。
三、自主知识产权成果
基于项目的研究成果,在国家级学术刊物上发表了2篇学术论文:《利用WinDriver实现链式DMA》和《基于PCI Express总线的模幂运算器的实现》。
    四、成果应用与推广
1.应用说明:
根据具体的应用场合,增减相应的算法模块,并对其进行优化处理,或采用多卡并行处理的方式,进一步提高对数据的快速处理能力。
2.应用范围:
可应用到现有医保加密卡的升级、云存储的加解密处理、数据中心、灾备中心、军队、政府、电信、银行等部门,具有较广的应用领域。
3.应用实例与效果:
可用于云存储等大型服务器海量数据流的实时加密,充分利用PCI Express总线数据传输的高性能和硬件并行处理的特性,提高数据的吞吐量。也可用于CA中心、电子商务等应用的服务器上,来实现证书发放、数字签名、签名验证、数字信封等功能。
4.转化方式:
以本产品研究形成的有自主产权的科研成果为基础,完善开发相应的产品,自行转化或合作开发。

基于云计算技术的健康信息监测系统研究与实现

成果所属单位:   河北省科学院应用数学研究所
成果联系人: 成彬
成果简介
本项目运用云计算技术,对健康信息进行监测管理。在常规健康体检的基础上,结合中医“治未病”理论,进行中医体质识别和中医经络检测,以及体能测试和心理诊疗,对健康进行全面监测、分析、评估、预防和维护等数据化管理,在海量健康信息基础上进行数据挖掘,分析慢性病的发病原因和变化趋势,为制订防治对策和措施提供科学依据。
二、技术指标
1.生理信息采集预处理技术;网络实时传输技术;
2.云技术平台搭建;
3.全方位健康保健评估;
4.通过3G手机、PDA等无线通讯工具接受系统指令信息;
5.具有规范化的电子数据交换接口,能够和异构的数据源链接;
    6.应用系统构建:基于云计算的健康信息监测系统。
三、自主知识产权成果
    1.具有软件著作权的系统软件一套;
    2.提供手机终端服务的云平台支撑
    四、成果应用与推广
1.应用说明:
系统软件以及平台建设。
2.应用范围:
与体检有关的医疗服务机构。
3.应用实例与效果:
已与平安健康家园签订初步合作协议,手机终端APP 已经开始研发。
    4.转化方式:
软件以及提供后台服务。

人大建议政协提案综合办理智能分析系统

成果所属单位:河北省科学院应用数学研究所
成果联系人:李双虎   联系电话:0311-67306732
    成果简介
    本项目是以省级人大政协建议提案的综合管理为核心应用,以下属各级人大政协网络平台为辅助,构建一个辐射面广,应用层次高,功能完善的综合服务平台。针对人大代表和政协委员建议提案的提交、审理、交办、回复、反馈及信息共享等日常工作需求,构建多部门联合建议议案审理的综合办公环境;利用聚类分析算法挖掘代表委员关注的热点问题.
    技术指标
1.纵向实现省、地、市(县)三级应用,多部门联合网上建议提案审理。
2.横向实现人大、政协和政府提案处对建议提案工作的统一管理,架起了多系统沟通的桥梁,能有效提高政府办公效率。
三、自主知识产权成果
    软件著作权:人大建议政协提案综合办理智能分析系统V1.0,软著登记号:2015SR009301
四、成果应用与推广
1.应用说明:
本系统采用C/S结构和B/S结构相结合的方案构建;应用形式灵活,功能丰富,智能性强。
2.应用范围:
适用于省、地、市(县)三级人大系统和政协系统。
3.应用实例与效果:
2014年和2015年河北省两会期间,在省人大系统(省人大、十一个地级市和解放军代表团)的建议审理中获得正式应用。
4.转化方式:
在人大系统和政协系统推广应用。

乳制品安全监测预警系统

成果所属单位:   河北省科学院应用数学研究所
成果联系人:黎彤亮  联系电话:0311-83019283
    成果简介
本项目对河北省食品质量监督检验研究院所提供的河北省内的38家乳制品企业相关的历史数据进行分析,在对历史数据分析的基础上通过先进的数学算法或数学模型确定影响乳制品质量和安全的关键因素;对监测到的信息利用数学模型、数理统计方法进行风险评估分析,根据分析结果提出安全预警或警告,一旦发现问题监管部门将该问题乳制品企业信息上传至诚信数据库。
  二、技术指标
1.对河北省食品质量监督检验研究院所提供的河北省内的38家乳制品企业相关的历史数据进行分析,在对历史数据分析的基础上通过先进的数学算法或数学模型确定影响乳制品质量和安全的关键因素;
2.进行软件的开发,实现乳制品企业数据的上报;
3.对监测到的信息利用数学模型、数理统计方法进行风险评估分析,根据分析结果提出安全预警或警告,一旦发现问题监管部门将该问题乳制品企业信息上传至诚信数据库。
三、自主知识产权成果
1.采用先进的数学方法和数学模型根据实际情况对数据进行分析和风险评估;
2.实现影响乳制品质量安全的关键因素和控制点的实时监测,自动进行风险评估和预警。   
四、成果应用与推广
1.应用说明:
系统软件以及平台建设。
2.应用范围:
乳制品监管机构。
3.应用实例与效果:
   已与河北省食品质量监督检验研究院合作。
4.转化方式:
软件以及提供后台服务。

基于深度学习与故障树的铁路电务设备故障诊断与预警系统

成果所属单位:河北省科学院应用数学研究所
成果联系人:马艳东   联系电话:0311-83019607
    成果简介
该系统由河北省科学院应用数学研究所与中国科学院软件研究所联合研究开发,针对铁路电务信号系统复杂度高、数据量大,传统故障诊断方法效率低、出错率高等特点,综合运用了深度神经网络、数据挖掘、故障诊断、故障预警等技术,能够对道岔、轨道电路、信号机、电源屏等设备进行故障诊断,并且在此基础上构建铁路电务设备信息故障预警系统,预测设备的运行趋势,实现了提前预警。
    技术指标
1.本系统适用于铁路电务信号系统中道岔、轨道电路、信号机、电源屏等设备的故障诊断及处理。
2.系统对异常信号的平均响应速度小于5s。
3.可以实现对20种道岔故障、7种轨道电路故障、4种信号机故障以及4种信号机故障的诊断与预警。
4.故障诊断正确率96%以上,漏诊率低于0.6%。
    自主知识产权成果
1.论文:一种基于AutoEncoder的RBF神经网络训练算法,中国科技信息,2015(9)。
2.论文:改进的局部泛化误差模型及其在特征选择中的应用,中国科技信息,2015(10)。
3.软件著作权:冀科RBF神经网络系统V1.0,软著登字第0921231号。
4.冀科铁路电务数据分析系统V1.0,软著登字第0920338号。
四、成果应用与推广
1.应用说明:
本系统应用形式灵活,即可独立部署应用,也可集成到其他系统中为其提供故障诊断与预警的智力支持。
2.应用范围:
适用国内外电气化铁路电务信号设备系统。
3.应用实例与效果:
本系统于2014年8月,在北京铁路局石家庄电务段进行了试运行,截止2015年2月份,系统运行稳定、响应及时,各项功能满足用户需求,符合用户的使用习惯。
4.转化方式:
将开发的软件产品在铁路部门推广。   

铁路电务故障远程现场图像采集传递系统

成果所属单位: 河北省科学院应用数学研究所 
成果联系人: 崔彦军   联系电话:0311-83019793
    成果简介
电务设备沿铁路线分布,点多面广,种类繁多,一旦发生故障,无法进行集中分析处理。项目组针对这一情况,采用本所自主研制的TF密码卡作为密码运算的载体,利用智能手机和3G网络、CPK认证体系等技术手段,打造出一个既高效,又安全的远程的图像采集传递系统。该系统包括以下三部分组成:安全手机端、安全服务器端以及桌面端。
    技术指标
1.采用CPK模型,在无CA中心的环境下,实现用户身份认证及动态加解密。
2.将手机拍照、照片浏览功能与加密硬件相结合,做到实时加密存储与解密查看。
    自主知识产权成果
软件著作权:基于国密算法的图像传输系统
    四、成果应用与推广
1.应用说明:
本项目智能手机客户端支持Android 2.3及以上系统。
2.应用范围:
系统不仅可以适用于电务设备的故障处理,还可用于企业的日常运维活动中,确保企业领导和相关科室技术人员可以随时随地的掌握电务系统的运行状况,对出现的问题做出及时准确的应对。
3.应用实例与效果:
本系统于2014年11月,在北京铁路局石家庄电务段应用,进行了项目部署,并选择试点科室进行系统试运行,截止2015年2月份,系统运行稳定,各项功能满足用户需求。
4.转化方式:
将开发的软件产品在铁路部门推广。

冀科药用玻璃安瓿瓶检测机

成果所属单位:河北省科学院应用数学研究所
成果联系人: 郝存明
    成果简介
  冀科药用玻璃安瓿瓶检测机是由河北省科学院应用数学研究所自主设计、研发的自动化检测设备,是解决安瓿瓶尺寸和外观缺陷的在线设备。该设备集机、光、电为一体,采用360度无死角旋转式非接触检测,能准确、可靠记录药用安瓿瓶产品详情,节省人工成本、提高产品质量,增强药瓶生产企业的市场竞争力。
    技术指标
1、检测速率可达到60个/分钟;
2、外径测量精度可达到0.03mm;
3、可实现对斜底、漏底、瓶身污渍、玻璃渣等项目检测。
    自主知识产权成果
    药用玻璃安瓿瓶质量检测系统,包括软件系统和机械、传动装置。
    四、成果应用与推广
1.应用说明:
本产品可应用于国内药用玻璃安瓿瓶生产企业或有相关检测要求的药厂。
2.应用范围:
产品适用于药用玻璃安瓿瓶生产企业对安瓿瓶外径测量和外观质量检测。
3.应用实例与效果:
目前该设备已经成功应用于成都平原尼普洛药业包装有限公司,效果良好。
4.转化方式:
合作推广

全自动液压式铸件修复机

成果所属单位:河北省自动化研究所
成果联系人:刘祥乔    联系电话:0311-83018762
成果简介
“全自动液压式铸件修复机”用以去除铸件成型后留有毛刺、飞边、鼓肚等缺陷,完成铸件的修复工作。现已经研发出两种型号的产品。Ⅰ型产品可进行单孔的修复工作,Ⅱ型产品可进行多孔的修复工作。
该设备以液压系统为动力输出,保证足够的冲压力,同时通过液压缸的伸缩完成修复动作;自行设计的冲压刀头,可满足铸件的合理修复;以PLC为核心控制元件,配合接近开关实现整机的顺序和逻辑控制;Ⅱ型产品使用步进电机实现工件旋转连续修复。
该设备可替代原有人工修复的方法,节约人力成本,提高修复效率,保证修复质量,在一定程度上能够帮助企业增强综合竞争力。
技术指标
修复速度:12-15个/min
输入电压:380V
设计压力:20MPa(Ⅰ型)、25MPa(Ⅱ型)
工作压力:16MPa(Ⅰ型)、20MPa(Ⅱ型)
最大推力:10T(Ⅰ型)、20T(Ⅱ型)
三、成果应用与推广1.应用范围:可应用于铸件的修复、去毛刺。
2.转化方式:自行转化或合作推广应用。

多点环境监测设备诊断平台

成果所属单位:河北省自动化研究所  
成果联系人:刘祥乔   联系电话:0311-83018762
一、成果简介
“多点环境监测设备诊断平台”适用于对多个环境监测点测试数据真实性的判定,各平台通过组网与中心站连接,平台之间相互独立,不受干扰。在运行过程中,当中心站发现某环境监测点的监测数据出现异常波动时,通过DTU模块向该点的诊断平台发出指令,要求诊断平台提供标样,同时启动诊断平台的管路控制系统,抽取标样至待测标样容器,用其检测结果和标准数值比对。该诊断平台主要由触摸屏、智能模块、DTU模块、管路系统、标液储藏箱及中心站软件组成。
平台安装在无人值守的环境监测点,并联在该点的环境监测设备上。其主要功能有:测试数据的比对分析、测试标样的提供、信息上传、数据共享及自检和报警。平台投入使用后,可以加强环保监管力度,减少环保部门人力、物力资源浪费,为环保工作提供强有力的数据支撑。
二、技术指标
1.提供标样浓度误差范围:?5.0%;
2.标样的温度波动范围:?2.0℃;
3.提供一次标样所需时间:≤5min。
三、成果应用与推广
应用范围:可应用于环保监测站点。
转化方式:自行转化。

针织生产线布面实时监测系统

成果所属单位:河北省自动化研究所
成果联系人:刘祥乔   联系电话:0311-83018762
一、成果简介
“针织生产线布面实时监测系统”是对现有针织布生产线的改进和完善,系统通过基于单片机的红外传感器阵列及信号调理电路,使用红外反射原理实现了针织布面的缺陷检测和分类统计,系统可以实时检测出布匹表面的缺陷,辨别缺陷种类并控制圆纬机停机。上位机软件可以实时显示每台圆纬机的生产进度,汇总圆纬机的生产信息,定期发布圆纬机日常维护建议,帮助生产人员更好地完成对圆纬机的养护,降低圆纬机的故障发生率。
  二、技术指标
1.缺陷响应时间<3s;
2.缺陷检测率>80%;
3.检测宽度>10cm;
4.适用于多种尺寸的单面圆纬机生产线。
三、成果应用与推广
应用范围:可应用于圆纬机针织厂。
转化方式:自行转化。

规模化沼气生产过程测控系统

成果所属单位:河北省机电一体化中试基地
成果联系人:李天智   联系电话:0311-83017928
  一、成果简介
根据省规模化沼气建设规范,结合我省沼气工程实际情况,研发设计了规模化沼气生产过程测控系统。系统基于PC-BASED测控技术、PLC技术构建,综合运用先进的传感器技术、现场总线技术、集散控制技术、分布式I/O混合组网技术,实现了沼气生产的工艺参数和设备运行状态等信息的采集处理与超限报警;关键设备的自动控制和连锁监控安全报警。采用网络版控制系统软件平台,通过WEB服务器,实现了远程监控报警与管理。
二、技术指标
现场工艺参数采集、处理、显示,报警点包括:温度、压力、流量、物位、PH值、成分等。设备运行状态监控包括各类电机、电动阀门等电气设备。通过WEB服务器,实现远程监控管理与报警。
三、自主知识产权成果
实用新型专利:一种大型秸秆沼气自动化生产装置(ZL2012206881837)
发表论文:智能采集卡与力控相结合的沼气生产控制系统
四、成果应用与推广
1.应用说明
规模化沼气生产过程测控系统是按照省办要求研发设计的,并通过科研成果的中试与示范进行了优化。根据沼气工程规模和原料的不同,采用PLC控制技术,发挥集散控制系统的优越性,把底层的数据采集和控制输出在下位机PLC上实现,增加系统的可靠性和安全性;把参数显示、数据统计等管理功能在上位机IPC上实现,方便直观;采用视频监控和互联网技术,对上料间、操作间和厂区实施全天24小时监控,实现远程监控管理。
2.应用范围
规模化沼气生产过程测控系统可应用在规模化即大中型沼气工程中,实现沼气站的监控与管理。
3.应用实例与效果
现已完成了多个规模化沼气示范工程的建设,达到了年产规模化沼气自动控制系统30台套的生产能力。经用户使用表明,系统安全可靠、操作简便、人机界面友好,社会经济效益显著。
4.转化方式
自主转化或合作推广应用。

基于无线网的设施农业监控系统

成果所属单位:河北省机电一体化中试基地
成果联系人:李天智   联系电话:0311-83017928
    一、成果简介
基于无线网的设施农业监控系统采取两级分布式测控模式,采用Zigbee网关单元及传感器节点单元,实时监测温棚设施环境中的温度、湿度、光照,土壤PH值等物理量,并通过无线收发模块将测量数据发送到网关服务器,直接数字化输出;中心服务器模块在保持与上位机通讯的同时接收传感器节点单元通过网关传递过来的温度、湿度、CO2等参数,并接收上位机的控制信号对风机、水泵、加热设备、遮阳设备等实施控制。
二、技术指标
1.系统采用两级分布式结构设计,基于无线网和基于Zigbee网络智能模块相结合的方式实现,参数测量采用数字化传感器,系统组织方式灵活,施工无须布线,抗干扰能力强,成本低。
2.可实现数据交错采集、分布控制及系统集控,并配有手动控制功能。
3.系统采用组态软件为开发平台,组态灵活,界面友好,操作方面,配有专家系统(食用菌及各种蔬菜等)和强大的管理与统计软件模块,可自动保存历史数据,并具有统计与分析功能;系统采用专家控制系统为作物生长提供适宜的环境条件。
三、自主知识产权成果
发表论文:基于无线技术的水肥一体化控制系统设计
四、成果应用与推广
1.应用说明:
基于无线网的设施农业监控系统,统能够对环境参数进行多点实时监测,根据现代控制理论和专家系统提供的生长过程需要的环境进行智能控制,为室内作物提供最优的生长环境,从而达到优质高产高效的目的。据统计,河北省就有160多个县,一个县就有上万个温室大棚,对设施农业监控系统的需要量非常大,市场前景广阔。
2.应用范围:
在河北省内各县市建立示范工程,面向全国进行宣传推广。
3.应用实例与效果:
已在晋州等地进行了推广应用。经用户使用,系统功能齐全,运行稳定可靠,社会经济效益明显,推广前景广阔。
4.转化方式:自主转化或合作推广应用。

热泵节能烘干技术在金银花加工中的应用

成果所属单位:河北省机电一体化中试基地
成果联系人:李天智   联系电话:0311-83017928
一、成果简介
传统的土窑加煤炉的烘干技术能耗高,环境污染严重,而且金银花干燥后的品质较低。针对上述问题,本项目成果设计了以空气源热泵为热源的金银花干燥系统,该系统可根据现场实时反馈的数据精确调节干燥的温度和湿度,结合金银花的干燥工艺、水分传递模型,实现了金银花干燥的全自动智能运行。该成果采用的空气源热泵节能干燥技术,与传统烘烤方式相比,可以减少一次性能源消耗,干燥过程中无污染物排放,能够保证金银花烘干后的外观品质和营养价值,提高金银花的优级品率。该项目成果还可以应用在农作物、水果、海鲜、烟草、药材等产品的烘干环节,应用前景良好。
  二、技术指标
  1.最高烘干温度:65℃
  2.温度控制精度:?1℃
  3.最大烘干量:1000㎏
    三、自主知识产权成果
发表论文;热泵干燥控制系统的设计
发明专利:用于烘干农作物的循环式节能热泵干燥系统(20151013187.1)
用于农作物烘干的热泵干燥控制器及其控制方法(201510127771.1)
实用新型专利:一种用于烘干农作物的热泵干燥控制器(201520164532.9)
一种循环式热泵烘干设备(201520169851.9)
四、成果应用与推广
1.应用说明:
采用空气源热泵节能技术干燥金银花,可以节约能耗,减少污染物排放,提高金银花的干燥品质。目前已在巨鹿县建立示范工程,产品性能稳定,得到用户了好评。
2.应用范围:
项目产品可应用到药材加工、果品加工、农产品加工等行业。
3.应用实例与效果:
空气源热泵烤房已在巨鹿县桑田金银花专业合作社金银花烤制现场使用,使用情况表明采用空气源热泵技术与传统的燃煤相比可以减少一次性能源消耗,干燥过程中无污染物排放,能够保证金银花烘干后的外观品质和营养价值,自动化程度高,降低了人工成本,达到了用户的使用要求。
4.转化方式:
自主转化或合作推广应用。

拉管生产线玻管自动分档系统

成果所属单位:河北省激光研究所  
成果联系人: 张华山              联系电话:83018750
    一、成果简介
对于拉管生产线上分选出的合格管,研制出了一套智能化的系统,该系统能够识别玻璃管上的打标标记,驱动电机将标记不同、档次不同的玻璃管分类,从而实现拉管生产线的玻管在线自动分档。它基于成像检测原理、计算机图像处理技术,辅以爬坡输送机构及步进电机分选机构,对生产线上的标记管进行识别和自动分选。该系统的应用能够提高产品分选质量的稳定性及后续制瓶的成品率,大大减轻工人劳动强度,促进生产自动化水平的提高。
二、技术指标
实现拉管生产线玻璃管自动分档;打标玻璃管识别、分档准确率达到99%。
三、自主知识产权成果
形成一项新的产品。
    四、成果应用与推广
1.应用说明:
该系统以激光外径检测及打标为基础,而打标标记因拉管速度及位置、色素粘稠度、打标动作时间等因素的改变,使得标记在形状及方向上呈现出不规则的多样性变化,因此需要经过大量反复实验选择最佳辨别方法。拉管企业通过引入该系统,代替了传统落后的人工操作,提高了劳动生产率和生产的自动化水平。后根据企业要求及现场情况不断改进,该系统功能得到了逐步完善和提高,更加适应工业现场的应用。
2.应用范围:
该系统可应用于已安装了激光外径检测及打标机构的各种药用、电光源等玻璃拉管生产线
    3.应用实例与效果:
    该系统自2014年09月起,在中日合资的成都平原尼普洛药业包装有限公司投入使用。经过数个月的运行,厂家反映:该设备能够有效地解决本公司在人工挑拣玻管不稳定的问题,提高了玻管质量和后续制瓶的成品率,大大减轻了工人的劳动强度,提高了生产自动化水平,其应用为公司带来了显著的经济和社会效益。
    4.转化方式: 自行转化。

玻璃拉管生产线管径自动控制系统的研制

成果所属单位:河北省激光研究所  
成果联系人: 徐新军              联系电话:83018750
    一、成果简介
玻璃管外径的控制是玻璃管生产过程控制的最后一个环节,也是关系到产品质量和产量的重要环节。“玻璃拉管生产线管径自动控制系统的研制”项目针对药用包装、电光源等行业的玻璃拉管生产线,重点对水平拉管生产线的自动吹气控制和垂直拉管生产线的拉速自动控制技术开展了相关的研究,采用激光检测技术开发了玻璃拉管生产线玻璃管外径的自动控制系统。该系统具有调整速度快、超调量小、调节时间短、抗干扰能力强等特点,对大滞后系统能实现很好的控制,提高了生产操作的及时性和准确性。
二、技术指标
系统测量精度:?0.01毫米,实现玻璃拉管生产线管径自动控制。
三、自主知识产权成果
形成新产品1项。
    四、成果应用与推广
1.应用说明:
该系统在实现玻璃管外径检测的基础上,把熟练操作工人的直觉、经验的控制进行形式化、模型化,仿效人的控制能力建立起计算机可实现的控制模型。通过导入经验丰富的操作工经现场实调建立的最佳工作参数,建立起基于外径偏差变量的预估控制策略,实现了拉管生产线玻璃管外径的自动控制。该项目通过在玻璃拉管行业引入先进的智能玻璃管外径自动控制设备,运用高新技术改造传统产业,提高了劳动生产率和生产的自动化水平。经过不断的改进,系统的各方面性能得到完善和提高。
  2.应用范围:
  该系统可应用于各种药用、电光源等玻璃拉管生产线进行管径的自动检测和控制,亦可用于各类胶管、塑料管等产品生产的外径检测控制。
3.应用实例与效果:
该系统已在印度NIPRO、飞利浦照明、济源正宇实业、江苏亚飞电光源等药用玻璃、电光源行业的企业得到了应用,取得了明显的应用效果。以飞利浦照明工业(中国)有限公司为例,系统调试完毕投入使用的第一天,产量就增加了1万多支,产量提高近10%,玻管的尺寸波动范围明显减小。系统的应用使得生产自动化程度得到明显提高,玻璃管的产量、质量、成品率等指标均得到明显提升,减少了大量能源和原材料的浪费。
  4.转化方式:自行转化。