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團隊介紹： “鏈固”數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)團隊依托西安電子科技大學(xué)網(wǎng)絡(luò)與信息安全學(xué)院，學(xué)院為中央網(wǎng)絡(luò)安全與信息化領(lǐng)導(dǎo)小組成立之后全國第一個獨立運行的網(wǎng)絡(luò)與信息安全學(xué)院，2017 年以總成績排名第一的成績獲得了由中央網(wǎng)信辦和教育部聯(lián)合評選的“國家一流網(wǎng)絡(luò)安全學(xué)院建設(shè)項目示范高校”稱號，2021 年獲評國家網(wǎng)絡(luò)安全先進集體。學(xué)院同時建有大數(shù)據(jù)安全教育部工程研究中心、陜西省網(wǎng)絡(luò)與系統(tǒng)安全重點實驗室等重要的科研平臺。 項目概況 （一）項目背景 隨著云計算、大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)、人工智能等新一代信息技術(shù)快速發(fā)展，數(shù)據(jù)呈現(xiàn)爆炸式增長，數(shù)據(jù)資源成為了關(guān)鍵生產(chǎn)要素，是數(shù)字經(jīng)濟發(fā)展的 “新能源”。數(shù)據(jù)中心建設(shè)已成為大勢所趨，世界主要國家和企業(yè)紛紛開啟數(shù)字化轉(zhuǎn)型之路。 數(shù)據(jù)安全關(guān)系國家安全。數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)作為數(shù)據(jù)存儲、管理、加工的基礎(chǔ)和支撐軟件，其安全性與高效性對發(fā)展數(shù)據(jù)中心等新型基礎(chǔ)假設(shè)，探索以數(shù)據(jù)為關(guān)鍵要素的新增長方式具有重大意義，是數(shù)字經(jīng)濟國家戰(zhàn)略的重要支撐。然而，當(dāng)前數(shù)據(jù)庫存在的數(shù)據(jù)難以確權(quán)，儲存單點失效，數(shù)據(jù)難以共享，數(shù)據(jù)容易造假，難以操作溯源，數(shù)據(jù)易篡改等問題。項目組采用 “區(qū)塊鏈+傳統(tǒng)數(shù)據(jù)庫”雙層架構(gòu)作為突破口，設(shè)計開發(fā)的自主知識產(chǎn)權(quán)的 “鏈固”區(qū)塊鏈數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)，搶先進入該領(lǐng)域，相關(guān)技術(shù)填補了該領(lǐng)域的空白，符合國家的戰(zhàn)略需求，在政務(wù)、公安、機要、金融、醫(yī)療等領(lǐng)域應(yīng)用前景。 （二）項目簡介 “鏈固”區(qū)塊鏈數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)，采用基于分布式對等網(wǎng)絡(luò)的“區(qū)塊鏈+傳統(tǒng)數(shù)據(jù)庫”的雙層架構(gòu)、基于 Raft 和可驗證隨機函數(shù)的安全高效共識協(xié)議、基于共識機制的節(jié)點間數(shù)據(jù)互檢以及基于滑動窗口的區(qū)塊數(shù)據(jù)保存機制，實現(xiàn)了兼顧安全和效率的區(qū)塊鏈數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)，提供了可信的數(shù)據(jù)服務(wù)，支撐數(shù)據(jù)進入資本市場，賦能數(shù)字經(jīng)濟。系統(tǒng)實現(xiàn)上核心算法全部做到自主可控，密碼學(xué)相關(guān)算法全面采用國密算法，支持國產(chǎn)CPU FT-2000 系列在內(nèi)的多款 CPU，支持國產(chǎn)操作系統(tǒng)銀河麒麟、中標(biāo)麒麟在內(nèi)的多款操作系統(tǒng)。項目已成功應(yīng)用于中電福富審計系統(tǒng)和中國航天科技集團第九研究院 771所的“云腦”項目。 （三）關(guān)鍵技術(shù) 本項目圍繞區(qū)塊鏈和數(shù)據(jù)庫安全和效率進行研究，突破了如下四項關(guān)鍵技術(shù)： 1.設(shè)計了基于分布式對等網(wǎng)絡(luò)的雙層數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，解決了傳統(tǒng)數(shù)據(jù)系統(tǒng)存在單點失效的問題，建立了基于B+樹高效的索引結(jié)構(gòu)，突破了傳統(tǒng)區(qū)塊鏈架構(gòu)查詢性能低下的瓶頸。 2.提出了基于Raft和可驗證隨機函數(shù)的安全高效共識協(xié)議，實現(xiàn)了不完全可信環(huán)境下分布式數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)記賬節(jié)點的高效安全選取，滿足了海量數(shù)據(jù)高并發(fā)業(yè)務(wù)對數(shù)據(jù)高效安全同步的需求。 3.提出了基于共識機制的高效數(shù)據(jù)自檢和互檢協(xié)議，通過雙層數(shù)據(jù)庫架構(gòu)中頂層和底層的相互聯(lián)動，實現(xiàn)了數(shù)據(jù)周期性的防篡改檢查和錯誤修復(fù)，滿足了企業(yè)對敏感數(shù)據(jù)可信存儲的需求。 4.提出了模塊化可配置的系統(tǒng)架構(gòu)，實現(xiàn)了系統(tǒng)功能的可定制和可擴展，滿足不同業(yè)務(wù)場景差異性的安全需求，降低了企業(yè)在實際部署過程中的成本。

安徽理工大學(xué)與多家企業(yè)及科研單位合作研發(fā)了綜掘安全快速一體化成巷工藝及機械化成套裝備，并在煤礦成功應(yīng)用，取得顯著經(jīng)濟和社會效益。2013年 12 月“綜掘安全快速一體化成巷工藝及機械化成套裝備研發(fā)與應(yīng)用”成果通過省級鑒定，達(dá)到國際先進水平。

我國每年農(nóng)林固廢、城市廚余垃圾等生物質(zhì)固廢中近 60%被焚燒 或隨意處置，嚴(yán)重污染環(huán)境，也是造成霧霾的重要原因之一。南開大 學(xué)生物質(zhì)資源化工程中心多年來致力于以生物質(zhì)固廢為原料生產(chǎn)有 機肥系列技術(shù)的研究應(yīng)用，獲得了高效降解木質(zhì)纖維素、淀粉、蛋白 質(zhì)、油脂等的細(xì)菌、放線菌和真菌，構(gòu)建了微生物菌種庫和系列化菌 劑；開發(fā)了可在 5-15 天內(nèi)將生物質(zhì)固廢轉(zhuǎn)化為有機肥料和富含有益 微生物的生物有機肥生產(chǎn)工藝及系列化產(chǎn)品；自主設(shè)計研發(fā)了以布爾瑪金式攪拌裝置為基礎(chǔ)的微生物發(fā)酵裝置，開發(fā)了系列化的微生物好 氧/厭氧發(fā)酵裝置。 本項目已申請國家專利 50 項，其中授權(quán)發(fā)明專利 10 項、實用新 型專利 5 項；代表性 SCI 論文 5 篇，出版專譯著 7 部；本項目有關(guān)技 術(shù)已被深圳芭田公司、天津百利陽光公司應(yīng)用，近三年產(chǎn)生了顯著的 經(jīng)濟、社會和環(huán)境效益；本項目已獲得 2017 年中國產(chǎn)學(xué)研合作創(chuàng)新 成果一等獎。

我國每年農(nóng)林固廢、城市廚余垃圾等生物質(zhì)固廢中近 60%被焚燒或隨意處置，嚴(yán)重污染環(huán)境，也是造成霧霾的重要原因之一。南開大學(xué)生物質(zhì)資源化工程中心多年來致力于以生物質(zhì)固廢為原料生產(chǎn)有機肥系列技術(shù)的研究應(yīng)用，獲得了高效降解木質(zhì)纖維素、淀粉、蛋白質(zhì)、油脂等的細(xì)菌、放線菌和真菌，構(gòu)建了微生物菌種庫和系列化菌劑；開發(fā)了可在 5-15 天內(nèi)將生物質(zhì)固廢轉(zhuǎn)化為有機肥料和富含有益微生物的生物有機肥生產(chǎn)工藝及系列化產(chǎn)品；自主設(shè)計研發(fā)了以布爾 瑪金式攪拌裝置為基礎(chǔ)的微生物發(fā)酵裝置，開發(fā)了系列化的微生物好氧/厭氧發(fā)酵裝置。 本項目已申請國家專利 50 項，其中授權(quán)發(fā)明專利 10 項、實用新型專利 5 項；代表性 SCI 論文 5 篇，出版專譯著 7 部；本項目有關(guān)技術(shù)已被深圳芭田公司、天津百利陽光公司應(yīng)用，近三年產(chǎn)生了顯著的經(jīng)濟、社會和環(huán)境效益；本項目已獲得 2017 年中國產(chǎn)學(xué)研合作創(chuàng)新成果一等獎。

項目背景及主要用途： 有機固體廢棄物主要包括城市生活垃圾、規(guī)模化養(yǎng)殖場畜禽糞便、秸稈、城 市污泥等。其產(chǎn)生量巨大，且有機質(zhì)含量高,若直接排放，將對環(huán)境造成嚴(yán)重污 染。對有機固體廢棄物的處理迫在眉睫。而厭氧發(fā)酵實現(xiàn)了有機固體廢棄物到清 潔能源的轉(zhuǎn)換,符合國家倡導(dǎo)的廢棄物減量化、資源化、無害化資源化處理的要 求，實現(xiàn)了環(huán)境與能源雙贏的局面。 技術(shù)原理與工藝流程簡介： 該技術(shù)采用混合物料厭氧發(fā)酵，對基質(zhì)性質(zhì)進行調(diào)節(jié)，提高系統(tǒng)運行穩(wěn)定性 154天津大學(xué)科技成果選編 155 和效率，對有機固廢進行無害化和資源化處理，建立實時監(jiān)測和預(yù)警系統(tǒng)，保障 工藝系統(tǒng)安全運行。 技術(shù)特點： （1）反應(yīng)裝置停留時間短 （2）沼氣產(chǎn)量高 （3）充分回收生物質(zhì)能 已有示范工程：市政污泥與餐廚垃圾發(fā)酵示范工程（深圳） 應(yīng)用領(lǐng)域： 該技術(shù)適用于污水處理廠剩余污泥、有機固體廢棄物、農(nóng)業(yè)廢棄物的處理。 

1 成果簡介利用水源熱泵實現(xiàn)污水廠出水中低品位熱能的回收， 并為污泥高溫或中溫厭氧消化供應(yīng)熱源。污水處理廠產(chǎn)生的污泥經(jīng)機械濃縮至含固率 12%以上，經(jīng)過 60℃水解后進入?yún)捬醴磻?yīng)器進行高溫厭氧消化，生成沼氣（見圖 1）。沼氣經(jīng)收集后用于烘干污泥。消化后的污泥通過機械脫水、干化等一系列過程后獲得干化污泥，可用作優(yōu)質(zhì)肥料原料或覆蓋土。該方法及系統(tǒng)可以顯著實現(xiàn)污泥的穩(wěn)定化和減量化，為污泥后續(xù)的減量化和資源化處置提供基礎(chǔ)，污水廠內(nèi)部水、熱、能的優(yōu)化配置，污水廠整體能耗降低 20%以上，而整體投資也比傳統(tǒng) 的污泥消化+干化節(jié)省 20%以上。 圖 1 工藝流程圖2 應(yīng)用說明工藝采用了污水源熱泵和高固污泥厭氧消化技術(shù)，涉及了清華大學(xué)的 5 項專利技術(shù)。傳統(tǒng)污泥消化（含固率 3-5%） +干化工藝相比，它的優(yōu)點是：消化污泥濃度高，反應(yīng)器體積可以縮短 40%以上；耗熱量減少 40%以上；有機物降解率較高；適合處理有機物含量較低的污泥；處理后污泥的衛(wèi)生條件好；操作簡便，易控制。研究是在 863 課題和科技支撐項目的資助下完成，歷史 6 年。目前在我國南方的污水廠已經(jīng)完成中試（ 圖 2）。中試系統(tǒng)實際運行取得的主要參數(shù)如下： 進泥 VSS/SS=0.57，停留時間 28d，進泥含固率 12%時，污泥的平均 VSS 去除率達(dá)到48.2%；若將所產(chǎn)沼氣用于污泥干化，可獲得含水率 55%的污泥。  圖 2 建成的中試系統(tǒng)3 應(yīng)用說明有機物含量 40%以上的污泥以及相似有機物料的厭氧消化。4 效益分析系統(tǒng)投資（熱泵+污泥消化+干化）大約為 18 萬元/噸污泥（ 80%含水率），運行費 110元/噸污泥（ 80%含水率）左右。5 合作方式技術(shù)轉(zhuǎn)讓或者聯(lián)合推廣。

近日，中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)俞書宏院士團隊與上海交通大學(xué)鄔劍波教授以及中科大工程學(xué)院倪勇教授等開展多方合作，提出并設(shè)計了一種利用原位ChemTEM方法定量研究共組裝納米線之間的固相離子遷移過程的新策略（圖1）。相關(guān)成果發(fā)表在《美國化學(xué)會志》雜志上。

本技術(shù)創(chuàng)新利用廉價有機固廢快速改良灘涂土壤，增加灘涂土壤的有機質(zhì)。一方面，將有機固廢進行資源化利用，減少了有機固廢焚燒帶來的 C 排放；另一方面，為灘涂土壤快速改良提供了一條新的途徑。應(yīng)用廉價有機固廢實現(xiàn)灘涂土壤 3-5 年即可種植農(nóng)作物。

在河湖航道疏浚、吹填圍墾、冶金及水利電力等行業(yè)中，泥砂、礦石、煤炭、灰渣或其它固體物料的管道水力輸送是相關(guān)工程的重要環(huán)節(jié)，消耗了動力裝置絕大部分功率，是決定生產(chǎn)功效的重要因素。在教育部“211”工程和中荷水利教育與科研國際合作項目的支持下，河海大學(xué)常州校區(qū)建成了國內(nèi)一流的大型疏浚泥泵與泥沙輸送實驗臺。實驗臺由315kW西門子變頻驅(qū)動裝置、耐磨砂礫泵、泥沙注入和回收裝置、管道系統(tǒng)、汽蝕裝置，以及參數(shù)測量與計算機數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)等組成。高精度電磁流量計、差壓傳感器、放射線密度計等測量儀器設(shè)備

本技術(shù)針對高含水有機固廢提出無需干化、直接陰燃的技術(shù)路線，從原理上克服了低熱值固廢焚燒處置的技術(shù)劣勢。 一、項目分類 關(guān)鍵核心技術(shù)突破 二、成果簡介 我國城鎮(zhèn)有機固廢具有高含水率、低熱值的特點，傳統(tǒng)的焚燒處置技術(shù)往往能耗高、投資大，難以推廣應(yīng)用。本技術(shù)針對高含水有機固廢提出無需干化、直接陰燃的技術(shù)路線，從原理上克服了低熱值固廢焚燒處置的技術(shù)劣勢。