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將創(chuàng)意和科技融入生活———記第四屆3S杯全國大學生物聯網技術與應用“三創(chuàng)”大賽一等獎獲獎作品學通社


10月26日至28日,第四屆3S杯全國大學生物聯網技術與應用“三創(chuàng)”大賽在我校舉行。大賽共評選出一等獎20項,二等獎56項,三等獎78項,我校成績不俗,共獲一等獎6項,其中創(chuàng)意設計類1項、創(chuàng)新技術類一等獎4項、創(chuàng)業(yè)方案類1項。參賽隊伍勇于創(chuàng)新,將巧妙的創(chuàng)意和精湛的科技融入現代生活。本報記者專門采訪了我校五位一等獎獲獎項目負責人,和大家一起分享他們的創(chuàng)新故事。  
基于NB-IOT的具有清掃功能的智能垃圾桶公共場所的垃圾清理工作不到位、垃圾桶功能的嚴重喪失等問題對公共場所的環(huán)境衛(wèi)生造成了惡劣影響,為此,郭亞洲項目組設計了“基于NB-IOT的具有清掃功能的智能垃圾桶”。該設計通過內部設置的基于窄帶物聯網技術的通信模塊和傳感器等,實現垃圾桶自主移動并收集垃圾、自主檢測桶內垃圾容量、智能清掃地面遺留垃圾、自主實現垃圾袋的智能分口與更換、自主充電等功能,并兼容了有線與無線兩種充電方式。
  盡管耗時7個月之久,前期準備工作繁瑣,途中遇到技術困難與瓶頸,但在導師陸音的悉心指導下,在學院提供的優(yōu)質平臺以及大賽組委的支持下,項目組分工合作,不僅充分考慮了垃圾投放者的需求與體驗,還站在清潔工人的角度思考問題,不斷取得研究上的突破,作品在實際運用中節(jié)約人力、物力,真正給生活帶來很大改觀,在機器與人之間建立起通訊聯系,搭建了人工與智能的結合。
  “其實邁出第一步并沒有那么困難,往往不經意間的一個靈感,也能夠在不斷的嘗試與實踐中變?yōu)楝F實?!惫鶃喼拚J為,成長是項目組參加3S大賽最大的收獲。
  基于軟件定義的物聯網資源管理平臺王安之研究團隊在指導老師郭永安的啟發(fā)下,結合目前國內物聯網標識技術標準不統(tǒng)一、缺乏物聯網資源標識與標識管理體系,無法實現跨系統(tǒng)、跨行業(yè)、跨平臺的信息共享和互聯互通的現狀,以開源物聯網中間件平臺項目為支撐框架,設計了“基于軟件定義的物聯網資源管理平臺”。
  團隊針對物聯網信息和服務的異構型和物聯網服務的時空相關性和資源受限性,分別提出了物聯網泛在環(huán)境中服務和資源的統(tǒng)一標識方案及面向物聯網的多終端聚合算法ACO-MTAP,并通過上述理論與KAA內核支撐,設計出一種面向物聯網業(yè)務的智能網關。該項目有助于打破智能家居,智慧工業(yè)、農業(yè)等相關互聯網產業(yè)的系統(tǒng)溝通瓶頸,使未來各互聯網項目可通過該項目平臺更好地實現互聯互通。
  團隊在該項目上花費了一年多的時間,他們每日廢寢忘食,忙碌于各種文獻的研究。王安之表示,成功來之不易,不過團隊不會因此而停下研究的腳步,他們會在日后的學習生活中更加嚴格要求自己,在創(chuàng)新之路上堅定不移地走下去。面向多終端協同的多域融合邊緣控制系統(tǒng)面對傳統(tǒng)云計算中數據從終端上傳到云平臺存在延遲大、穩(wěn)定性差等問題,由朱曉榮教授指導的唐思宇擔任隊長的“邊緣計算小組”,以邊緣計算的上行接入機制、執(zhí)行機制和下行控制機制等關鍵技術為出發(fā)點設計算法,用智能消防的實際場景驗證算法的有效性,研發(fā)了以邊緣計算為構架,具備延時更低、接入更穩(wěn)定、安全性更強的系統(tǒng)———“面向多終端協同的多域融合邊緣控制系統(tǒng)”。
  針對邊緣計算的概念做出一個完整的系統(tǒng)并設計算法驗證成為了他們的加分項。在參賽過程中,他們自信滿滿,在多個團隊都將研發(fā)點立足于設備精細化設計與制作時,他們以自己的研發(fā)概念脫穎而出。賽前,團隊氛圍融洽,隊員分工明確,加之對課題的細致研究、新穎的研發(fā)思路和齊全的實驗設備等因素,使得他們在研發(fā)項目時如魚得水。
  當然,編程時他們也遇到了麻煩,幸運的是,在朱洪波和朱曉榮兩位導師的幫助下,問題都很快得到了解決。項目雖已有了令人滿意的結果,但仍有不完善的地方,下一步項目組將繼續(xù)研究如何將單個邊緣控制器的調度管理推廣到多個邊緣控制器協同工作的場景。基于深度學習的RFID圖書館管理系統(tǒng)“基于深度學習的RFID圖書館管理系統(tǒng)”項目組是此次大賽創(chuàng)新技術類14個一等獎中唯一的本科組。此前,項目組成員已斬獲多個獎項,并有2項受理發(fā)明專利,同時項目組成員的學習成績在專業(yè)中也是名列前茅,隊長沈磊賢更是績點達4.35的學霸班長。
  在看了清華大學劉云浩研究團隊發(fā)表的STPP(基于相關時空相位分析的RFID圖書管理系統(tǒng))后,項目組認為其首次提出的相對位置定位的概念中對圖書排序的準確度不夠高,于是以此為起點,花費近半年的時間,提出了一個完整的圖書館管理系統(tǒng),并最終獲得國家級立項。這套新的圖書館管理系統(tǒng)的亮點在于能夠解決高密度的圖書亂序問題,很好地改善如今在高密度RFID標簽下準確率很低的相對位置定位技術。當他們的相對位置定位準確率超過劉云浩老師論文中準確率那一刻,成為了整個團隊最難忘的瞬間。
  在研究過程中,項目組也遇到了許多困難,比如,采集信息要手持掃描上千次;每次試驗前的搭建環(huán)境都要一個多小時;剛開始嘗試接觸RFID時,失敗更是家常便飯。正是因為經歷了磨煉,團隊才有了“做項目就要長期坐冷板凳”的覺悟?;仡櫿麄€過程,除了所獲榮譽,隊友間的默契合作的培養(yǎng)、徐鶴老師對學術研究的引導以及團隊自身慢慢培養(yǎng)出的嚴謹認真、創(chuàng)新敢為的科研態(tài)度都是更為寶貴的收獲。
  沈磊賢表示,該系統(tǒng)除了應用于圖書館,還可以更廣泛地應用到超市、地下停車場等場所。未來,團隊將繼續(xù)偏向于在實驗室做想做的學術研究,希望進一步提高相關指標,發(fā)表高水平論文,等時機成熟后,再向產品的市場化方向發(fā)展?;谖锫摼W的高鐵接觸網智能檢測系統(tǒng)本科生肖鵬團隊的獲獎作品是“基于物聯網的高鐵接觸網智能檢測系統(tǒng)”。作品的工作原理是通過在高鐵接觸網的線路觸點處放置用來監(jiān)測溫度和電流變化的傳感節(jié)點,并通過4G通信方式上傳至無線傳輸系統(tǒng),在電路網不穩(wěn)定時及時在APP上顯示報警信息。研發(fā)中,團隊遇到了兩個主要困難,一是將WI-FI模塊升級為4G通信模塊,二是實物模型的搭建。團隊成員楊鵬飛說,他們此前對高鐵接觸網實物的認識還比較模糊,無法準確清晰搭建實驗模型,為此他親自去南京高鐵線實地考察研究,觀察高鐵網架的組成。
  該項目主要運用于高鐵、動車、城市軌道交通等電氣化鐵路場合。與傳統(tǒng)的高鐵網人工監(jiān)測模式不同,該設計項目充分利用了數據庫和“互聯網+”技術對數據進行記錄、分析和整合,克服了人工監(jiān)測周期長、成本高、監(jiān)測結果無法及時上傳網絡進行整合的弊端,在高鐵接觸網監(jiān)測便捷化、智能化上取得了良好效果,能更大程度避免高鐵列車等交通設備因電路故障導致發(fā)生事故,有效提高整個電力系統(tǒng)的安全系數。
  “非常感謝張勝老師對團隊研究的傾心指導,并提出不少的創(chuàng)業(yè)建議,這是大學生涯最后一次科技競賽,我們將傾盡心血把它做到完美。”肖鵬感慨萬千。團隊中有的成員以優(yōu)秀的成績保送東南大學,有的準備考研去心儀的學校繼續(xù)深造,雖然選擇各有不同,但都決定今后在通信領域努力取得更多成就,繼續(xù)關注該項目的后期研發(fā),對作品進一步集成,降低成本,使其早日實現商用化。