将创意和科技融入生活———记第四届3S杯全国大学生物联网技术与应用“三创”大赛一等奖获奖作品学通社
10月26日至28日,第四届3S杯全国大学生物联网技术与应用“三创”大赛在我校举行。大赛共评选出一等奖20项,二等奖56项,三等奖78项,我校成绩不俗,共获一等奖6项,其中创意设计类1项、创新技术类一等奖4项、创业方案类1项。参赛队伍勇于创新,将巧妙的创意和精湛的科技融入现代生活。本报记者专门采访了我校五位一等奖获奖项目负责人,和大家一起分享他们的创新故事。
基于NB-IOT的具有清扫功能的智能垃圾桶公共场所的垃圾清理工作不到位、垃圾桶功能的严重丧失等问题对公共场所的环境卫生造成了恶劣影响,为此,郭亚洲项目组设计了“基于NB-IOT的具有清扫功能的智能垃圾桶”。该设计通过内部设置的基于窄带物联网技术的通信模块和传感器等,实现垃圾桶自主移动并收集垃圾、自主检测桶内垃圾容量、智能清扫地面遗留垃圾、自主实现垃圾袋的智能分口与更换、自主充电等功能,并兼容了有线与无线两种充电方式。
尽管耗时7个月之久,前期准备工作繁琐,途中遇到技术困难与瓶颈,但在导师陆音的悉心指导下,在学院提供的优质平台以及大赛组委的支持下,项目组分工合作,不仅充分考虑了垃圾投放者的需求与体验,还站在清洁工人的角度思考问题,不断取得研究上的突破,作品在实际运用中节约人力、物力,真正给生活带来很大改观,在机器与人之间建立起通讯联系,搭建了人工与智能的结合。
“其实迈出第一步并没有那么困难,往往不经意间的一个灵感,也能够在不断的尝试与实践中变为现实。”郭亚洲认为,成长是项目组参加3S大赛最大的收获。
基于软件定义的物联网资源管理平台王安之研究团队在指导老师郭永安的启发下,结合目前国内物联网标识技术标准不统一、缺乏物联网资源标识与标识管理体系,无法实现跨系统、跨行业、跨平台的信息共享和互联互通的现状,以开源物联网中间件平台项目为支撑框架,设计了“基于软件定义的物联网资源管理平台”。
团队针对物联网信息和服务的异构型和物联网服务的时空相关性和资源受限性,分别提出了物联网泛在环境中服务和资源的统一标识方案及面向物联网的多终端聚合算法ACO-MTAP,并通过上述理论与KAA内核支撑,设计出一种面向物联网业务的智能网关。该项目有助于打破智能家居,智慧工业、农业等相关互联网产业的系统沟通瓶颈,使未来各互联网项目可通过该项目平台更好地实现互联互通。
团队在该项目上花费了一年多的时间,他们每日废寝忘食,忙碌于各种文献的研究。王安之表示,成功来之不易,不过团队不会因此而停下研究的脚步,他们会在日后的学习生活中更加严格要求自己,在创新之路上坚定不移地走下去。面向多终端协同的多域融合边缘控制系统面对传统云计算中数据从终端上传到云平台存在延迟大、稳定性差等问题,由朱晓荣教授指导的唐思宇担任队长的“边缘计算小组”,以边缘计算的上行接入机制、执行机制和下行控制机制等关键技术为出发点设计算法,用智能消防的实际场景验证算法的有效性,研发了以边缘计算为构架,具备延时更低、接入更稳定、安全性更强的系统———“面向多终端协同的多域融合边缘控制系统”。
针对边缘计算的概念做出一个完整的系统并设计算法验证成为了他们的加分项。在参赛过程中,他们自信满满,在多个团队都将研发点立足于设备精细化设计与制作时,他们以自己的研发概念脱颖而出。赛前,团队氛围融洽,队员分工明确,加之对课题的细致研究、新颖的研发思路和齐全的实验设备等因素,使得他们在研发项目时如鱼得水。
当然,编程时他们也遇到了麻烦,幸运的是,在朱洪波和朱晓荣两位导师的帮助下,问题都很快得到了解决。项目虽已有了令人满意的结果,但仍有不完善的地方,下一步项目组将继续研究如何将单个边缘控制器的调度管理推广到多个边缘控制器协同工作的场景。基于深度学习的RFID图书馆管理系统“基于深度学习的RFID图书馆管理系统”项目组是此次大赛创新技术类14个一等奖中唯一的本科组。此前,项目组成员已斩获多个奖项,并有2项受理发明专利,同时项目组成员的学习成绩在专业中也是名列前茅,队长沈磊贤更是绩点达4.35的学霸班长。
在看了清华大学刘云浩研究团队发表的STPP(基于相关时空相位分析的RFID图书管理系统)后,项目组认为其首次提出的相对位置定位的概念中对图书排序的准确度不够高,于是以此为起点,花费近半年的时间,提出了一个完整的图书馆管理系统,并最终获得国家级立项。这套新的图书馆管理系统的亮点在于能够解决高密度的图书乱序问题,很好地改善如今在高密度RFID标签下准确率很低的相对位置定位技术。当他们的相对位置定位准确率超过刘云浩老师论文中准确率那一刻,成为了整个团队最难忘的瞬间。
在研究过程中,项目组也遇到了许多困难,比如,采集信息要手持扫描上千次;每次试验前的搭建环境都要一个多小时;刚开始尝试接触RFID时,失败更是家常便饭。正是因为经历了磨炼,团队才有了“做项目就要长期坐冷板凳”的觉悟。回顾整个过程,除了所获荣誉,队友间的默契合作的培养、徐鹤老师对学术研究的引导以及团队自身慢慢培养出的严谨认真、创新敢为的科研态度都是更为宝贵的收获。
沈磊贤表示,该系统除了应用于图书馆,还可以更广泛地应用到超市、地下停车场等场所。未来,团队将继续偏向于在实验室做想做的学术研究,希望进一步提高相关指标,发表高水平论文,等时机成熟后,再向产品的市场化方向发展。基于物联网的高铁接触网智能检测系统本科生肖鹏团队的获奖作品是“基于物联网的高铁接触网智能检测系统”。作品的工作原理是通过在高铁接触网的线路触点处放置用来监测温度和电流变化的传感节点,并通过4G通信方式上传至无线传输系统,在电路网不稳定时及时在APP上显示报警信息。研发中,团队遇到了两个主要困难,一是将WI-FI模块升级为4G通信模块,二是实物模型的搭建。团队成员杨鹏飞说,他们此前对高铁接触网实物的认识还比较模糊,无法准确清晰搭建实验模型,为此他亲自去南京高铁线实地考察研究,观察高铁网架的组成。
该项目主要运用于高铁、动车、城市轨道交通等电气化铁路场合。与传统的高铁网人工监测模式不同,该设计项目充分利用了数据库和“互联网+”技术对数据进行记录、分析和整合,克服了人工监测周期长、成本高、监测结果无法及时上传网络进行整合的弊端,在高铁接触网监测便捷化、智能化上取得了良好效果,能更大程度避免高铁列车等交通设备因电路故障导致发生事故,有效提高整个电力系统的安全系数。
“非常感谢张胜老师对团队研究的倾心指导,并提出不少的创业建议,这是大学生涯最后一次科技竞赛,我们将倾尽心血把它做到完美。”肖鹏感慨万千。团队中有的成员以优秀的成绩保送东南大学,有的准备考研去心仪的学校继续深造,虽然选择各有不同,但都决定今后在通信领域努力取得更多成就,继续关注该项目的后期研发,对作品进一步集成,降低成本,使其早日实现商用化。