成立背景及意义：

十四五规划明确指出：“强化国家战略科技力量，瞄准深空极地探测等前沿领域，建设重大科技创新平台，研制极地立体观监测平台。”在大国激烈博弈背景下，通过构筑先进的极地环境与装备传感监测系统，提升极地科考装备的智能化水平，精准全面掌握南北极环境监测的第一手材料，对冲破西方国家信息垄断、开发极地资源具有重大战略意义。

极地高寒、海水盐度高、海浪高、暴风雨雪、浮冰和极夜等极端环境，对极地装备的可靠性提出了更苛刻的要求。为有效提升极地科考装备自动化水平、减轻极地科考人员的工作压力，本团队重点攻关极地多参数监测与集成监测系统关键技术，聚焦极地环境微纳传感监测系统，开展传感器可靠性、稳定性影响机制研究，解决抗高寒传感器结构设计和封装工艺，满足低温环境下的长周期作业需求，为极地恶劣环境信息获取、能源集约和安全保障提供有力支撑。

团队对能源互联网创新发展的推动作用

在极地环境恶劣、能源短缺的条件下，微纳传感集成测试系统具有智能化、集成度高、能耗低的优势，可有效降低极地能源的消耗，减轻极地人员的工作压力。本团队将在研究极端条件下传感器稳定性、可靠性影响机制的基础上，形成传感器环境解耦设计方法，摸索出传感器抗高寒封装工艺，实现微纳传感监测系统在南极科考的广泛应用。此类传感监测系统的研制与应用，将促进中国极地科考探测水平的进一步提高，从而可以提供更优质的极地环境监测数据，提高极地科考装备的自动化水平，加强中国极地科考监测/观测能力。通过利用先进的监测技术，可以实时监测和保护科考人员的健康，提供数据支持和决策参考促进对极地环境和人体生理适应性的研究，提高极地探测的安全性和效率，推动极地科学的发展。

团队介绍及构成

极地能源环境监测及传感系统创新团队由太原理工大学桑胜波、菅傲群教授于2024年牵头组建，团队现有教授2人，高级工程师1人，副教授4人，讲师1人，在读硕博生100余名。团队面向极地能源与环境装备传感监测方面的重大需求，突破恶劣环境生存技术及能耗集约技术，开发具有智能化、集成度高、能耗低等优势，且适用于极地环境的微纳传感监测系统，为极地科考提供坚实可靠的科研支撑和数据保障。

负责人介绍

桑胜波

工学博士，教授，现任太原理工大学科学技术研究院院长，国家优秀青年科学基金获得者。“国家重大科学仪器设备”重点专项专家，科技部重点领域科技创新团队和山西省高端煤机装备协同创新中心智能感知元器件方向带头人，科技部重点领域科技创新团队核心成员，中国仪器仪表学会微纳器件与系统技术分会理事，中国生物医学工程学会医学人工智能分会委员，山西省“青年三晋学者”特聘教授，山西省科技创新团队带头人，“1331工程”重点实验室负责人。入选第五批山西省新兴产业领军人才，山西省中青年拔尖创新人才，山西省青年拔尖人才，山西省高校中青年拔尖创新人才，山西省高校优秀青年学术带头人。近年来，带领团队完成极地能源环境监测及传感系统建设，取得了一系列原创性研究与应用成果，为山西能源互联网创新发展注入新动能。

研究方向和研究成果

面向极地环境与装备传感监测方面的重大需求，我团队拟开展极地能源与环境监测传感系统的研究，致力于三个特色研究方向：极地能源多参量微纳传感器及在线监测系统、极地环境传感装置与高集成监测系统和极地科考人员智能感知与健康监测系统。

  ①极地能源多参量微纳传感器及在线监测系统

围绕“源、网、荷、储”各个环节，实现极地能源全景式监测：在电源侧，风电、光伏发电等大量新能源发电设备接入，需要感知温度、光学及位置等信息，监测发电设备运行状态、健康情况等，预防事故发生，提高发电效率并延长设备寿命。在电网侧，在输电、变电、配电等场景下，需要利用微气象、温湿度、杆塔倾斜、覆冰、舞动、弧垂、风偏、局部放电、振动及压力等感知装置，采集电网运行与设备状态、环境与其他辅助信息，支撑电网生产运行过程中的信息全面感知及智能应用。在负荷侧，需要利用电能质量、负荷监测等传感量测装置采集智能用电、新能源负荷等信息，支撑需求侧柔性负荷资源利用，提升能源利用率及用户侧用能精细化管理水平。在储能侧，利用多传感器融合技术实现储能安全系统化、精细化的管控，建立储能系统的多重安全防护屏障。

多参量自供电微纳无线传感监测系统

自供电能源管理及信号处理技术

  ②极地环境传感装置与高集成监测系统

传统监测系统及装备面临“气象监测类型多样”、“数据融合机制缺乏”以及“监测节点运维复杂”等挑战，严重限制了人类在南北极的极地科考活动。通过将多传感器集成，可实现极地环境温度、气候、地质等数据的实时监测和采集。利用人工智能方法，对极地探测中获得的大量数据进行分析和挖掘，构建极地环境变化、海冰状况的预测模型，完成微纳传感集成测试系统在极地环境下的传感与监测应用。建立先进的极地环境与装备传感监测系统，全面、实时地监测极地科考活动所涉及的各种环境因素，能够有效确保人在极地恶劣环境中的安全性以及准确认知极地环境特征。通过发展综合信息高分辨多模态主动感知技术，有效提高极地工作的自动化程度，促进极地安全作业水平，有效降低科考任务中的操作风险，提高实验和观测的准确性。

嵌入式传感器监测系统                                           无线应变采集系统

冰基浮标式节点和冰下潜标式节点实现北冰洋全剖面自主微塑料监测

  ③极地科考人员智能感知与健康监测系统

腕带式人体监测系统可提供对探险队员的生理参数实时监测，如心率、血氧、体温、血压以及身体状况的变化趋势，通过日常监测、运动监测、睡眠监测和紧急救援功能等方式确保人员的安全和健康，有效改进其健康管理和安全策略，促进对极地环境和人体生理适应性的深入研究。本系统将突破极地环境中网络连接和能源供给难题，通过对科考人员在极地环境中生理指标的长期监测和分析，可以深入了解人体在极端环境下的生理变化和适应机制，为人体生理学和医学研究提供宝贵的数据资源。

极地腕带式人体健康监测系统

多机多卡算例增强机制

大纵深人员主动感知与预警技术