《科技日报》2026年1月13日05版
守护工业“血管”的健康安全
———对话天津市过程检测与控制重点实验室负责人谭超
走进天津大学天津市过程检测与控制重点实验室，仿佛置身于一座精密的微型工厂。纵横交错的管道密布其中，一座36米高的白色水塔静静矗立，见证着实验室科研深耕。这里既是工业检测领域的“创新高地”，更构筑了国家工业系统安全运行的“技术防线”。
科技日报记者日前专访了实验室负责人、天津大学电气自动化与信息工程学院院长谭超，探寻实验室科研团队如何用精准检测守护工业安全，以创新技术赋能“中国智造”。
用创新技术为工业管道做“体检”
记者：我看纵横交错的管道占据了实验室的“半壁江山”，这些复杂的管道和咱们实验室的研究有什么关系吗？
谭超：如果把工业系统比作庞大的“生命体”，工业管道就像这个生命体的血管，管道中气、液和固体颗粒混合而成的多相流，则像血管中流淌的血液。而我们实验室的研究重点，就是对这些工业“血液”进行检测，从而保障工业血管的“健康”。
为此，我们在实验室内复刻了充满多相流的工业管道，通过研发专用传感器、高精度测量仪器以及配套算法软件，实现对管道中多相流的实时在线监测与诊断，提前预警管道堵塞、泄漏等隐患，从而保障工业系统安全高效运行。
我们实验室紧跟国家工业发展脉搏，研究方向从最初的化工仪表，逐步拓展为在线检测、智能传感、过程控制等，服务覆盖石油化工、煤炭、航空航天、生物医学等多个领域。此外，实验室还紧跟国际发展前沿，在智能装备、类脑感知、油气集输等领域积极展开技术开发和服务，赢得了国内外同行的认可。
记者：您能具体介绍下实验室取得了哪些成果吗？
谭超：我们依托国家重点学科，早期便锚定复杂流体检测这一工业痛点，建成国内领先、国际一流的实验平台。同时，我们形成了从基础传感原理、核心检测技术到智能系统集成的完整技术链条。
例如，我们实验室研发的一项核心技术是“工业过程层析成像”，这相当于给封闭、不透明的工业管道或容器做CT扫描，让工程师“看见”其内部流动状态。目前，该技术已在亚洲最大深水腐蚀试验环路、核电厂蒸汽发生器及深汕铁路盾构机中得到应用。以盾构机出浆管流体密度检测为例，我们技术的检测精度可媲美传统放射性密度计，而且在安全性、检测速度和成本方面更具优势。此外，该技术在应急场景下也为伤员挤压损伤的快速诊断提供了有效手段。
实验室的另一项代表性成果是类脑边缘智能技术。我们将多源感知、类脑计算与边缘决策深度融合，提升了无人系统在不确定环境下的自主感知与协同决策能力，为具身智能发展提供了关键支撑，并在低空经济应用中有效增强了无人机自主飞行、协同调度和集群的系统整体可靠性。相关技术已在国家级项目中完成验证。
此外，通过与中石油、中海油等龙头企业深度合作，承担国家重大科研项目，我们实现了理论创新与工程应用的“双向奔赴”。
记者：您能介绍一下实验室的建设历程吗？
谭超：实验室依托天津大学“控制科学与工程”一级学科及“检测技术与自动化装置”国家重点学科建设而成。
1956年，天津大学创建化工仪表与自动化专业，与此同时，该专业实验室建设同步启动，开启了工业自动化检测技术领域的“拓荒之旅”。
上世纪80年代，在国家支持下，白色水塔及配套的水流量标准装置建成。这些当时全国领先的专用实验设施，为研究管道流体提供了稳定的压力源，奠定了流动检测领域研究的硬件基础。
2001年，“检测技术与自动化装置”获评国家重点学科，奠定了实验室建设的学科基础。
2003年，实验室正式设立；次年，获得天津市科学技术委员会和天津市教育委员会联合认定。这标志着我们从单纯的学科建设，迈向平台化、体系化建设。
培养多学科交叉人才
记者：科研成果的取得离不开优秀的人才队伍，实验室在人才梯队建设方面有哪些特色？
谭超：人才是实验室最宝贵的财富。经过二十多年发展，我们形成了一支老中青结合、梯次衔接的队伍。老先生是“定盘星”，传递严谨治学精神与深厚工程经验；中年科研人员是“主力军”，承担科研攻关与项目领军重任；青年科研人员是“生力军”，思维活跃、敢闯敢干。
人才布局上采用“一体两翼”模式：主体是深耕工业检测的核心团队，确保实验室传统优势稳固；同时前瞻性引进医学检测、低空经济、人工智能等交叉领域年轻人才作为“两翼”，既保证核心方向深度，又通过学科交叉激发创新活力。
记者：实验室诸多研究涉及学科交叉，实验室是如何培养跨学科人才的？
谭超：现代检测技术天生具备“跨界”属性，其传感基础源于物理或化学原理，并涉及材料敏感元件、电子信号采集、计算机信息处理以及人工智能决策等领域。我们主动布局“检测+集成电路、化工、医学、人工智能”深度融合模式。例如，我们牵头联合天津大学八个学科，共同建设“低空技术与工程”交叉学科，培养低空领域高水平人才。同时，我们通过共建交叉课题、承办高水平行业会议，搭建开放协同的创新生态。
国际合作也是重要一环。我们与英国爱丁堡大学、德国慕尼黑工业大学、挪威卑尔根大学、日本千叶大学、芬兰东芬兰大学等学校不同领域的课题组长期深度合作。比如与东芬兰大学数学家合作开展流场反演算法研究；与美国杜克大学神经工程团队联合探索类脑计算机制，为低功耗边缘智能提供技术基础。这些合作极大拓宽了研究人员视野，提升了其解决复杂系统问题和开展国际协作的能力。
打造充满活力的创新“社区”
记者：面对科技飞速发展尤其是智能化浪潮，实验室对未来科研方向有何新布局？
谭超：当前工业正朝着数字化、智能化深度转型，检测技术也需“跨代升级”。在稳固工业智能检测传统优势的同时，我们积极布局三大前瞻方向：一是“具身智能感知”，让传感器赋予机器和装备智能感知和决策能力，使其可自主适应环境和任务要求，进行自主调控；二是面向低空经济的监测技术，如无人机健康管理、智能感知等；三是探索“类脑智能”在监测中的应用，借鉴生物神经网络的高效信息处理模式，提升人工智能算法的计算效率并降低能耗。
我们的核心攻坚目标是让传感系统“更小、更聪明、更柔性”。我们正研发高端检测芯片、柔性传感器以及更强大的嵌入式智能算法，目标是为大型装备设计可穿戴、可贴附甚至可植入的智能感知器，实现无处不在的精密感知。
记者：在推动实验室可持续发展方面，您有哪些战略构想？
谭超：多年来，实验室已构建“传感元件—专用器件—智能模块—整机装备—工程应用”的完整研发体系。接下来，我们的重点是打通成果转化“最后一公里”，依托天开高教科创园等国家级孵化平台，将硬核技术精准输出到石油化工、氢能、航天、医疗、低空经济等产业端。让科研成果从“学术书架”站上“工业货架”，既服务国家重大战略、解决产业难题，又通过产业反馈获取研发资源，反哺自主创新。这就是我们可持续发展的“密码”——让创新成果落地生根、开花结果，在服务社会中实现自身持续成长。
记者：您能为我们描述一下实验室的未来图景吗？
谭超：我希望实验室成为“从原理到产品”全链条创新的策源地，以及智能感知技术的“摇篮”。未来，这里不仅能产生国际领先的学术思想，更能孕育解决国家重大需求的核心硬件和系统。我们的目标是在高端工业检测芯片、智能算法软件等关键领域实现自主突破，让中国在智能感知领域拥有更多硬核“中国芯”和“中国魂”。
同时，实验室也应是一个开放融合、充满活力的创新“社区”，吸引不同学科优秀人才在这里碰撞思想，将技术拓展到医疗健康、城市安全、深空深海等更广阔领域，让“检测”这项基础关键技术，为美好生活和社会进步提供坚实支撑。
上图：天津市过程检测与控制重点实验室36米白色水塔。
左下图：天津市过程检测与控制重点实验室内的工业管道。
右下图：实验室负责人谭超（左一）和科研人员在进行研究。
受访单位供图
他们让检测“触角”向更深处延伸
本报记者 陈 曦 通讯员 刘晓艳
在天津大学天津市过程检测与控制重点实验室，一群“80后”“90后”科研人员正在“工业检测”智能边界开疆拓土。他们以新一代科技工作者的敏锐与胆识，推动实验室的核心能力向更智能、更微型、更融合的方向升级，并将技术“触角”延伸至医学、低空等交叉领域。
为工业管道装上“透视眼”
“精度更高，体积更小，我们最终的目标是这个设备能像一个手环一样，‘穿戴’在工业管道的关键部位对其内部状态进行实时监测。”“90后”天津大学副研究员梁光辉站在实验室团队自主研发的工业过程层析成像仪器前说。
梁光辉面对的，是能源、化工等工业领域长期存在的“黑箱”难题——在高温高压的密闭管道或容器中，气、液、固多相介质混合，过程流动状态无法直接观测。梁光辉所在团队从测试原理、传感器优化、模型与算法迭代到软硬件集成展开全链条攻坚，研制出能窥见“黑箱”内部状态的关键设备。
然而，技术落地之路充满挑战。梁光辉的电脑里存满了“一线记忆”：在深汕铁路地下70多米轰鸣的盾构机出浆管旁，于狭小空间蜷身调试设备；在海拔千米的煤层气集输管线旁，顶着寒风安装检测设备；在偏远的油气井场检测设备旁，披星戴月地调试软件。“技术要落地，就必须真正理解现场的复杂性、严苛性和不确定性。”梁光辉感慨地说。
对一线情况的了如指掌，让他们的技术能深深扎根。如今，他们的设备已在中铁装备的盾构机泥水环路里，精准测量出浆密度；在中联煤层气集输管线上，实时监测管道流通状态；在中海油井下油气生产中，在线监测井下流动状态。“企业面临的痛点，就是我们科研的起点和终点。”梁光辉说，如今团队正致力于为中国工业装备装上更敏锐的“感知神经”。
用微型芯片“破译”大脑信号
如果说梁光辉致力于“看见不可见”，那么38岁的天津大学教授孙彪则致力于解读世界上最复杂的信号——大脑的电活动。他的研究听起来颇具科幻色彩：用微型芯片“翻译”神经信号，探索“读取”记忆与情绪的密码。
孙彪的科研路径是多学科交叉的产物。他以物理学的思维框架、电子工程的实现手段、医学的应用导向，破解了神经信号采集难题。“传统方式像用细水管应对‘数据洪流’。”孙彪说，团队提出“分析稀疏”理论，将深度学习引入信号压缩，设计出能高效处理数百通道神经信号的专用芯片，为海量脑电数据采集修建了一条低功耗的“高速公路”。
采集之后，是更艰难的解读。个体差异性决定了脑机接口解码算法需因人而异，传统方法训练的模型难以适配广泛人群。孙彪团队另辟蹊径，开发“模型数据双驱动”的解码框架，让解码算法能自主适配不同大脑，使技术更具普适性。
现在，孙彪将目光投向了更具挑战性的记忆。“我们正在研制‘感知—存储—解码—调控’一体化的植入式芯片。”他介绍，它不再是传统的检测仪器，而是一个能与神经系统“对话”的交互平台，通过神经采集与神经刺激的闭环协同工作，来尝试理解乃至影响记忆的编码规律。
“记忆形成的机制是脑科学的终极谜题之一。”孙彪坦言，“唯有持续融合微电子、神经科学和人工智能，我们才可能一步步接近答案。”在他的蓝图中，这项研究不仅关乎前沿探索，更指向未来脑疾病治疗、新型人机交互等广阔应用。
使无人机集群拥有“群体智能”
随着低空经济纳入国家规划，实验室博士后常思远深感责任重大。他的目标是让无人机从“执行程序的机器”进化为“拥有自主协作能力的智能体”。
这要求同时攻克“协同感知”与“协同控制”两大堡垒。常思远和团队里的“90后”伙伴们，从自然界的蜂群、鸟群中汲取灵感。他们搭建了多机协同平台，构建分布式感知网络，并引入类脑视觉处理机制，使无人机集群能像蜂群一样，实时共享信息、拼合环境全景，真正“看见”并“理解”周围世界。
更大的突破在于控制逻辑的革新。他们基于类脑决策与具身智能理念，设计了自适应协同控制算法。这套算法让无人机集群摆脱了机械执行代码的桎梏，获得了类似生物群体的“本能”——能够像鸟群一样，根据动态环境自主规划航线、灵活分配任务、自适应调整队形，极大提升了复杂场景下的作业鲁棒性与安全性。
“未来的低空经济，不应只是飞行器的简单叠加，而应是智能的涌现与共生。”常思远的脑海中勾勒出这样一幅未来景象：在应急救援中，无人机集群将成为能听懂“灾区语言”的高效搜救员；在电力巡检线上，无人机集群将化身拥有“锐利直觉”的体检医生；在城市空中，无人机集群构建起自主协同的智慧交通节点。现在，他和团队正致力于将这种生物启发式的智能，注入每一架无人机，让低空经济真正“活”起来，安全、高效地服务于国计民生。
梁光辉安装调试设备。
孙彪介绍一体化植入式芯片用途。
常思远（右）和实验室负责人谭超讨论无人机相关算法。
二十年接力攻关，破解复杂流体检测难题
本报记者 陈 曦
在天津大学天津市过程检测与控制重点实验室，一场持续20年的科研接力，始终紧扣“复杂流体检测”这一主线展开。从最初的单参数流量测量，到多相流状态感知，再到复杂流场的成像重构，实验室逐步构建起从基础器件、核心传感部件到系统级仪器装备的完整技术体系。一系列成果实现突破并走出实验室，服务于能源、航天、核电、轨道交通等领域，为我国重大工程装备的安全、高效运行提供了坚实支撑。
2005年，天津大学教授张涛团队研制的“数字式金属浮子流量计”成功应用于中国科学院珠峰科考。该仪表具备高寒低压等极端环境自适应能力，显著提升了恶劣工况下的测量可靠性。
随后由张涛主持研发的“宇航员生命保障系统专用流量计”，先后成功应用于天宫一号、天宫二号空间实验室。同时，团队研制的冷却液流量传感器也在天和核心舱载荷应用系统循环制冷子系统的泵开合控制中实现应用，为我国载人航天工程提供了关键测量保障。
在此基础上，实验室将研究对象由单相流体拓展至油气田中广泛存在、却长期难以精准计量的湿气和凝析天然气两相流。天津大学教授徐英团队自主研制的凝析天然气两相流量计，占地面积仅约1平方米，却能够同步、实时测量气相和液相流量，功能上确可替代传统一整座集气计量站。
“天然气刚从井口采出时是一种湿气，如果一定要先分离再计量，成本和管理压力都非常大。”徐英说，“我们的目标就是把计量前移到井口，在不分离的情况下，把该测的参数一次性测清楚。”
该技术自2010年起，陆续在中石油西南油气田分公司川中、蜀南等气矿开展示范应用，在我国页岩气地面工艺的降本增效大规模开发中做出了开拓性贡献。
随着流量计量技术的不断成熟，实验室进一步迈向更高阶的系统级仪器研发。实验室负责人、天津大学电气自动化与信息工程学院院长谭超团队开发的工业过程层析成像仪器，实现了对复杂多相流动状态的原位、在线、可视化监测，将复杂流体检测能力从“测流量”提升到“看流场”。
该仪器已部署于深海油气开发和国产盾构机等大型装备中，保障国之重器的稳定高效运行，并在新能源化工、消防干粉喷射、核电厂蒸汽水锤监测等国家重大科研和工程项目中发挥着不可替代的作用，解决了高温、高压、高振动等极端工况下不透光容器内多相流体状态在线监测的国际性难题。
“我们填补了大型装备在复杂极端工况下多相流动状态原位在线监测的技术与仪器空白。”谭超说。
面向未来，实验室将持续聚焦复杂流体在线检测难题，进一步攻坚核心技术，通过自主创新为科技强国筑牢检测技术之基。
原文链接：https://app.kjrb.com.cn/app/template/displayTemplate/news/newsDetail/137/460685.html?isShare=true
https://app.kjrb.com.cn/app/template/displayTemplate/news/newsDetail/137/460684.html?isShare=true
https://app.kjrb.com.cn/app/template/displayTemplate/news/newsDetail/137/460683.html?isShare=true
https://www.stdaily.com/web/gdxw/2026-01/11/content_460058.html
