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中國儀器儀表學(xué)會科學(xué)技術(shù)獎:基于人工智能技術(shù)的飲用水兩蟲檢測自動識別系統(tǒng)及產(chǎn)業(yè)化

分類:環(huán)聯(lián)生態(tài) > 技術(shù)創(chuàng)新    發(fā)布時間:2022年7月7日 14:51    作者:    文章來源:中國儀器儀表學(xué)會

  中國儀器儀表學(xué)會科學(xué)技術(shù)獎自2001年3月經(jīng)國家科技部批準(zhǔn)設(shè)立后,歷經(jīng)20余年的成長,行業(yè)認(rèn)可度和影響力不斷提升,獲獎項目涵蓋制造業(yè)、能源、化工、國防、醫(yī)療、環(huán)保、航空航天等十幾個領(lǐng)域,已成為我國儀器儀表領(lǐng)域的最高科學(xué)技術(shù)獎,經(jīng)我會提名的成果屢獲國家科技獎。2022年科技獎?wù)骷谶M行中,歡迎高校、企業(yè)、研究院所和相關(guān)個人申報。
 
  項目名稱:基于人工智能技術(shù)的飲用水兩蟲檢測自動識別系統(tǒng)及產(chǎn)業(yè)化
 
  獲獎等級:2021年科技進步一等獎
 
  主要完成單位:中國科學(xué)院生態(tài)環(huán)境研究中心,北京華科儀科技股份有限公司
 
  主要完成人:楊敏,安偉,于建偉,張冬青,陳輝,張斌,肖淑敏,邊寶麗,謝凌濤,陳云龍,王海,付發(fā)明,任逸軒,宋楊魯夏
 
  賈第鞭毛蟲(Giardia)和隱孢子蟲(Cryptosporidium),簡稱“兩蟲”,是世界公認(rèn)的最易導(dǎo)致人體腹瀉的水源性耐氯人畜共患原生動物寄生蟲,常呈水源性暴發(fā)感染,能夠穿透常規(guī)水處理工藝進入生活飲用水系統(tǒng),在國際上備受關(guān)注。長期以來,兩蟲被納入國標(biāo)強制檢測指標(biāo),但采用方法基本參照美國EPA 1623方法,主要儀器和耗材被美國企業(yè)壟斷,造成我國兩蟲檢測高昂社會成本。
 
  中國科學(xué)院生態(tài)環(huán)境研究中心自2008年以來與北京華科儀科技股份有限公司簽署產(chǎn)業(yè)化合作協(xié)議,以降低設(shè)備和耗材成本為目標(biāo),圍繞兩蟲檢測方法、儀器研制、自動識別等開展系統(tǒng)研究,成功開發(fā)出基于“濾膜濃縮/密度梯度分離熒光抗體法”和人工智能技術(shù)的兩蟲檢測自動識別系統(tǒng)。
 
  基于“濾膜濃縮/密度梯度分離熒光抗體法”的兩蟲樣品富集前處理裝置,雙重通路創(chuàng)新設(shè)計,針對高濁度水采用沉淀離心和低濁度水采用膜過濾溶解純化的方法,實現(xiàn)替代被美國壟斷的囊過濾的純化方法;打破美國的專利布局壟斷,擁有完整的兩蟲檢測新方法發(fā)明專利,檢測成本僅為美國EPA 1623方法的20%;該方法在2011-2015年完成全國供水行業(yè)內(nèi)部測試,2018年被納入住建部行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《城鎮(zhèn)供水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)檢驗方法》CJ/T 141-2018;2018-2019年順利完成衛(wèi)健委組織國家標(biāo)準(zhǔn)《生活飲用水標(biāo)準(zhǔn)檢驗方法》GB/T 5750修訂所必須的全國驗證,已被納入新版國標(biāo)檢測方法。

基于人工智能技術(shù)的飲用水兩蟲檢測自動識別系統(tǒng)
 
  基于人工智能技術(shù)的兩蟲自動識別系統(tǒng),全球首次實現(xiàn)人工智能圖像處理自動識別代替人工肉眼識別,實現(xiàn)多通道檢測可擴展模塊和載物臺、顯微鏡自動控制等關(guān)鍵部件模塊化和智能化,建立賈第鞭毛蟲孢囊和隱孢子蟲卵囊形態(tài)圖像數(shù)據(jù)倉庫,通過綜合神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)識別算法和多維度判識分析,識別率高達(dá)90%,誤檢率/漏檢率低于3%,圖像處理速度達(dá)到50幀/秒,為人工檢測的數(shù)十倍。
 
  作為國家水專項技術(shù)產(chǎn)業(yè)化成果,本項目擁有自主知識產(chǎn)權(quán)十余項,突破國外技術(shù)壟斷,填補國內(nèi)技術(shù)空白,成功實現(xiàn)人工智能自動識別,大幅降低檢測成本,本項目方法已經(jīng)順利納入行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)、國家標(biāo)準(zhǔn),在衛(wèi)生疾控、供水系統(tǒng)、第三方檢測、環(huán)境監(jiān)測等領(lǐng)域都具有廣闊應(yīng)用前景;能夠為我國從源頭到龍頭供水安全保障中“兩蟲”防控提供支持,徹底解決我國飲用水兩蟲檢測過程中檢測成本高、人工識別存在主觀性、設(shè)備及耗材依賴進口等諸多問題。截止2021年6月底,本項目成果已經(jīng)直接為社會創(chuàng)造經(jīng)濟效益近5000萬元。
 
  原標(biāo)題:中國儀器儀表學(xué)會科學(xué)技術(shù)獎獲獎項目成果展示(四)

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