電弧，俗稱打火，是一種電壓擊穿空氣產(chǎn)生的放電現(xiàn)象，放電時(shí)會(huì)產(chǎn)生高溫高熱，比如閃電。這種放電現(xiàn)象不僅存在于自然界，也存在于我們的日常生活，故障電弧就是其中之一，它指的是用電線路當(dāng)中發(fā)生了電弧打火。當(dāng)線路老化、電器插頭松動(dòng)，家用電器的電源線、內(nèi)部線束或零部件絕緣破損時(shí)都會(huì)發(fā)生故障電弧。
根據(jù)《2018中國消防年鑒》統(tǒng)計(jì)，全國電氣火災(zāi)比例逐年攀升！經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)的浙江省和廣東省，電氣火災(zāi)占比均超過50%。全國每年發(fā)生的電氣火災(zāi)超10萬起，全國70%的重特大火災(zāi)是電氣火災(zāi)！而電氣火災(zāi)中80%以上是由故障電弧引起。
如何有效識別故障電弧并提前預(yù)警，成了產(chǎn)業(yè)界高度關(guān)注的問題，而這就是浙大微納電子學(xué)院竺紅衛(wèi)老師深耕的方向。
他用運(yùn)用獨(dú)特算法，創(chuàng)新地研發(fā)出故障電弧探測芯片，有效預(yù)警并減少因故障電弧引起的電氣火災(zāi)，相關(guān)產(chǎn)品廣泛應(yīng)用于港珠澳大橋、北京大興機(jī)場、杭州亞運(yùn)會(huì)主場館、上海養(yǎng)老院、頤和園、西安鼓樓等國家、省、市重大工程中，為智慧消防、智慧用電等產(chǎn)業(yè)變革帶來新可能。
近十年如一日
故障電弧探測技術(shù)“芯”突破
竺老師說，其實(shí)最初接觸到故障電弧，是一次跨專業(yè)研究項(xiàng)目的機(jī)緣巧合。通過查閱文獻(xiàn)資料，他發(fā)現(xiàn)，故障電弧引發(fā)電氣火災(zāi)十分嚴(yán)重，每年都造成了巨額損失和人員傷亡。
所學(xué)須有所用，所用之處須解決產(chǎn)業(yè)痛點(diǎn)、社會(huì)問題。抱著這個(gè)信念，竺老師就此踏上了故障電弧探測技術(shù)的創(chuàng)“芯”之路，一走就是近十年。
竺老師發(fā)揮專業(yè)特長，他所研發(fā)的芯片軟硬結(jié)合，擁有獨(dú)特的持續(xù)學(xué)習(xí)能力的人工智能神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法，并能夠和故障電弧斷路器和故障電弧智能斷路器充分結(jié)合，精準(zhǔn)識別故障電弧，且能有效阻止因故障電弧引發(fā)的火災(zāi)。
2015年，竺老師的首款A(yù)FD/AFDD專用模擬信號處理芯片實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)；
2017年年末，AFD成為首家通過沈陽消防所功能測試；
2019年7月，AFD/AFDD專用數(shù)字處理芯片量實(shí)現(xiàn)產(chǎn)；
2019年8月底，已有10余家客戶通過沈陽消防所AFD國標(biāo)功能委托或認(rèn)證測試。
安全無止境，創(chuàng)“芯”不止步
國家標(biāo)準(zhǔn)對AFDD電弧故障斷路器的最低電流是3A，但對于竺老師來說，做到標(biāo)準(zhǔn)還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠。經(jīng)過反復(fù)調(diào)研，他發(fā)現(xiàn)現(xiàn)實(shí)生活中，很多電弧故障都是發(fā)生在待機(jī)狀態(tài)中的，而這個(gè)狀態(tài)下的電流標(biāo)準(zhǔn)遠(yuǎn)遠(yuǎn)沒有達(dá)到3A。
打個(gè)比方，電冰箱、空調(diào)等電器處于關(guān)機(jī)狀態(tài)時(shí)，表面看不會(huì)有電氣火災(zāi)隱患，但只要插電了，外機(jī)主控板就會(huì)有小電流，雖然可能只有0.2A，依舊可能發(fā)生電弧故障并誘發(fā)火災(zāi)。如果都按照3A標(biāo)準(zhǔn)去設(shè)計(jì)故障電弧探測芯片，不少實(shí)際故障就會(huì)成為“漏網(wǎng)之魚”。
正因如此，精益求精的竺老師將目標(biāo)鎖定在研發(fā)更低電流狀態(tài)下的故障電弧探測技術(shù)。經(jīng)過近3年的研發(fā)，在特定負(fù)載下，0.2A電流，竺教授的芯片能準(zhǔn)確識別，并加以判斷，遠(yuǎn)高于標(biāo)準(zhǔn)15倍！
不僅如此，通過技術(shù)的改良，竺老師的探測芯片技術(shù)還能適應(yīng)我國復(fù)雜的電網(wǎng)環(huán)境，實(shí)現(xiàn)故障的精準(zhǔn)判斷。
跨界交流 集成創(chuàng)新
打破行業(yè)壁壘，推進(jìn)集成創(chuàng)新
竺老師說，當(dāng)今世界，無論是科技創(chuàng)新還是產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新都不是單打獨(dú)斗，而是攜手共進(jìn)，合作共贏。 以故障電弧探測芯片技術(shù)為例，如果要想它在現(xiàn)實(shí)生活中發(fā)揮作用，光靠芯片技術(shù)還不夠，必須與整機(jī)完美結(jié)合，才能發(fā)揮作用。
所以，多年以來，竺老師一直與多家電器和斷路器等整機(jī)企業(yè)進(jìn)行深度合作，共同創(chuàng)新。竺老師的團(tuán)隊(duì)主要提供核心電路和芯片技術(shù)，只有硬幣大小的芯片鑲嵌到不同類型的產(chǎn)品中，在我們看不到的地方默默守護(hù)大家的用電安全。
在竺老師眼中，創(chuàng)新推廣和技術(shù)創(chuàng)新同樣重要，技術(shù)只有推廣普及才能造福社會(huì)。他認(rèn)為，當(dāng)下正是故障電弧探測芯片和低壓電器行業(yè)深度融合的好時(shí)機(jī)。
日常使用中的斷路器，漏電保護(hù)器等只能保護(hù)漏電，短路，過載，過壓等現(xiàn)象，但不能保護(hù)線路老化等引發(fā)的故障電弧。 他希望，通過自己的努力，不斷推進(jìn)科技創(chuàng)新與產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新的聯(lián)動(dòng)，從芯片行業(yè)出發(fā)，輻射低壓電器產(chǎn)業(yè)，助推相關(guān)產(chǎn)品的升級迭代和產(chǎn)業(yè)的升級轉(zhuǎn)型。
像凌石一樣堅(jiān)持創(chuàng)新
做創(chuàng)新，和做學(xué)術(shù)一樣，要耐得住寂寞
采訪接近尾聲，竺老師問小編：你知道凌石嗎？在海外星外，在陽光難以抵達(dá)的地方，有一些漂浮在太空中的石頭，它們被冰地幔裹著的結(jié)實(shí)內(nèi)核，默默地、執(zhí)著地旋轉(zhuǎn)著，就像被天生的使命所驅(qū)使著永不停息，有人把這些石頭叫做凌石。
堅(jiān)持創(chuàng)新的人，就像是這些凌石。在那些沒有陽光的日子里，我們要面對未知困難，要學(xué)會(huì)與寂寞相處，更要學(xué)會(huì)相信未來，用信仰支持自己永不放棄。
這種信仰既是對科學(xué)技術(shù)的信任，又是幫助人們實(shí)現(xiàn)更加美好生活的初心。
曾經(jīng)有一次，竺老師去銀行辦業(yè)務(wù)，意外發(fā)現(xiàn)銀行里用的都是自己研發(fā)的產(chǎn)品。“這種感覺太幸福了，就像是歌手聽到大街小巷都在放自己的唱片！”竺老師笑笑說，“讓更多人用上更為安全方便的產(chǎn)品，或許每個(gè)堅(jiān)持創(chuàng)新做產(chǎn)品的人都一個(gè)這樣的小小夢想吧！”
工作之余，竺老師還喜歡讀書。從馬爾克斯、福克納到川端康成，從魔幻現(xiàn)實(shí)主義、先鋒主義到新感覺派，他都如數(shù)家珍。竺老師說，文學(xué)給自己打開了另一個(gè)看世界的窗口，尤其是海明威的作品，給自己留下非常深刻的影響。永不言棄，堅(jiān)持到底，或許就是創(chuàng)“芯”人和這位硬漢作家內(nèi)在相通的靈魂吧！
