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中国仪器仪表学会科学技术奖获奖项目成果展示(四)

2022-06-26 149

中国仪器仪表学会科学技术奖自2001年3月经国家科技部批准设立后,历经20余年的成长,行业认可度和影响力不断提升,获奖项目涵盖制造业、能源、化工、国防、医疗、环保、航空航天等十几个领域,已成为我国仪器仪表领域的最高科学技术奖,经我会提名的成果屡获国家科技奖。2022年科技奖征集正在进行中,欢迎高校、企业、研究院所和相关个人申报。

项目名称:基于人工智能技术的饮用水两虫检测自动识别系统及产业化

获奖等级:2021年科技进步一等奖

主要完成单位:中国科学院生态环境研究中心,北京华科仪科技股份有限公司

主要完成人:杨敏,安伟,于建伟,张冬青,陈辉,张斌,肖淑敏,边宝丽,谢凌涛,陈云龙,王海,付发明,任逸轩,宋杨鲁夏

贾第鞭毛虫(Giardia)和隐孢子虫(Cryptosporidium),简称“两虫”,是世界公认的最易导致人体腹泻的水源性耐氯人畜共患原生动物寄生虫,常呈水源性暴发感染,能够穿透常规水处理工艺进入生活饮用水系统,在国际上备受关注。长期以来,两虫被纳入国标强制检测指标,但采用方法基本参照美国EPA 1623方法,主要仪器和耗材被美国企业垄断,造成我国两虫检测高昂社会成本。

中国科学院生态环境研究中心自2008年以来与北京华科仪科技股份有限公司签署产业化合作协议,以降低设备和耗材成本为目标,围绕两虫检测方法、仪器研制、自动识别等开展系统研究,成功开发出基于“滤膜浓缩/密度梯度分离荧光抗体法”和人工智能技术的两虫检测自动识别系统。

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中国科学院生态环境研究中心“两虫”检测科技成果实现产业化推广

基于“滤膜浓缩/密度梯度分离荧光抗体法”的两虫样品富集前处理装置,双重通路创新设计,针对高浊度水采用沉淀离心和低浊度水采用膜过滤溶解纯化的方法,实现替代被美国垄断的囊过滤的纯化方法;打破美国的专利布局垄断,拥有完整的两虫检测新方法发明专利,检测成本仅为美国EPA 1623方法的20%;该方法在2011-2015年完成全国供水行业内部测试,2018年被纳入住建部行业标准《城镇供水水质标准检验方法》CJ/T 141-2018;2018-2019年顺利完成卫健委组织国家标准《生活饮用水标准检验方法》GB/T 5750修订所必须的全国验证,已被纳入新版国标检测方法。

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基于人工智能技术的饮用水两虫检测自动识别系统

基于人工智能技术的两虫自动识别系统,全球首次实现人工智能图像处理自动识别代替人工肉眼识别,实现多通道检测可扩展模块和载物台、显微镜自动控制等关键部件模块化和智能化,建立贾第鞭毛虫孢囊和隐孢子虫卵囊形态图像数据仓库,通过综合神经网络识别算法和多维度判识分析,识别率高达90%,误检率/漏检率低于3%,图像处理速度达到50帧/秒,为人工检测的数十倍。

作为国家水专项技术产业化成果,本项目拥有自主知识产权十余项,突破国外技术垄断,填补国内技术空白,成功实现人工智能自动识别,大幅降低检测成本,本项目方法已经顺利纳入行业标准、国家标准,在卫生疾控、供水系统、第三方检测、环境监测等领域都具有广阔应用前景;能够为我国从源头到龙头供水安全保障中“两虫”防控提供支持,彻底解决我国饮用水两虫检测过程中检测成本高、人工识别存在主观性、设备及耗材依赖进口等诸多问题。截止2021年6月底,本项目成果已经直接为社会创造经济效益近5000万元。