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電機項目針對高效能電機綜合設(shè)計方法與技術(shù)進行了系統(tǒng)深入的研究，提出了一套具有自主知識產(chǎn)權(quán)的高效能電機智能化綜合設(shè)計技術(shù)，解決了電機效能提升的關(guān)鍵技術(shù)難題，在關(guān)鍵技術(shù)和推廣應(yīng)用方面取得了實質(zhì)性創(chuàng)新和重大突破。項目成果大幅提升了企業(yè)的市場競爭力，在意大利ZEL等單位得到了全面推廣，并且在推動產(chǎn)業(yè)進步、促進節(jié)能減排、培養(yǎng)高端人才等方面實現(xiàn)了重大突破，取得了顯著的經(jīng)濟效益和社會效益。

1.痛點問題 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)是工業(yè)4.0和數(shù)字經(jīng)濟智慧化時代的標準性特征技術(shù)，是人工智能、云計算機、大數(shù)據(jù)等核心技術(shù)的底層技術(shù)基礎(chǔ)。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的本意是希望實現(xiàn)萬物直接互聯(lián)，并能主動協(xié)同工作，但目前尚沒有一項技術(shù)可以達到上述目的。 目前現(xiàn)有的物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)架構(gòu)種類很多，主要集中在物聯(lián)網(wǎng)的頂層軟件設(shè)計方面，軟件研究較多也做得很好，但其面臨的共同問題是各種底層設(shè)備(包括不同廠家生產(chǎn)的各種傳感器和執(zhí)行器等功能部件)如何聯(lián)接？在目前現(xiàn)有的各種物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)方案不僅系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復雜，也只能實現(xiàn)萬物間接互聯(lián)和被動協(xié)同工作，而無法實現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)所需的萬物直接互聯(lián)和主動協(xié)同工作。 2.解決方案 本成果所涉的核心技術(shù)是IPT（InformationPipeTechnology）信息管道技術(shù)及基于IPT信息管道技術(shù)的DMCS（DistributedMeasurement&ControlSystem）智能物聯(lián)分布式測控系統(tǒng)集成方法，以下簡稱DMCS/IPT。 在基于IPT信息管道技術(shù)的DMCS智能物聯(lián)分布式測控系統(tǒng)中，所有節(jié)點均具有完全平等的地位(“去中心化”)，也無需通過任何指令進行協(xié)同工作（“去指令”），所有節(jié)點及其聯(lián)接的底層設(shè)備均可直接通過在信息管道中自動交互的測控信息的驅(qū)動來實現(xiàn)系統(tǒng)預(yù)期的各種測控功能，而若想改變系統(tǒng)功能，也只需改變系統(tǒng)中聯(lián)接各分布式智能測控節(jié)點虛擬的信息管道聯(lián)接關(guān)系即可，多數(shù)情況下，無需編程即可實現(xiàn)分布式智能測控系統(tǒng)的快速集成及其功能重構(gòu)。DMCS/IPT及其所衍生的IPT云/IPT霧智能物聯(lián)系統(tǒng)架構(gòu)，能完美實現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)所需的萬物直接互聯(lián)和主動協(xié)同工作。IPT霧是一種可以彌散到工業(yè)現(xiàn)場任何一個角落的DMCS/IPT智能測控網(wǎng)絡(luò)，整個網(wǎng)絡(luò)只需一條線纜（有線或無線物理鏈路）即可位于工業(yè)現(xiàn)場不同位置的底層設(shè)備及其對應(yīng)的IPT節(jié)點彼此聯(lián)接起來，不僅可通過信息管道實現(xiàn)“去中心化”和“去指令”的智能協(xié)同工作，而且可在IPT霧網(wǎng)絡(luò)中任意位置接入的IPT遠程智能聯(lián)接節(jié)點聯(lián)接至IPT云網(wǎng)絡(luò)，或者直接聯(lián)接至任意指定的普通云服務(wù)器，并與云端現(xiàn)有的各種物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)軟件實現(xiàn)對接。IPT云網(wǎng)絡(luò)則是架構(gòu)在IPT霧網(wǎng)絡(luò)之上的DMCS/IPT智能測控網(wǎng)絡(luò)，可進一步聯(lián)接不同的IPT霧網(wǎng)絡(luò)，并通過信息管道解決不同IPT霧網(wǎng)絡(luò)之間的測控任務(wù)協(xié)同，以形成更大規(guī)模的智能物聯(lián)網(wǎng)。IPT云網(wǎng)絡(luò)同樣具有“去中心化”和“去指令”等明顯技術(shù)特征，也能在IPT云網(wǎng)絡(luò)中任意位置通過接入一個IPT遠程智能聯(lián)接節(jié)點，將整個系統(tǒng)聯(lián)接至任意指定的普通云服務(wù)器，并與云端現(xiàn)有的各種物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)軟件實現(xiàn)對接。 合作需求 1、合作企業(yè)現(xiàn)有產(chǎn)品需在某行業(yè)或某領(lǐng)域已占有較大的市場份額，且非常熟悉所在行業(yè)或領(lǐng)域的業(yè)務(wù)流程，并深度了解客戶的痛點和需求； 2、合作企業(yè)需有良好的信譽記錄，并需要有足夠的資金來支持DMCS/IPT新產(chǎn)品的研發(fā)，且需要有一定數(shù)量和質(zhì)量的技術(shù)人才來完善相關(guān)產(chǎn)品； 3、合作企業(yè)需有愿意跟其他非競爭性企業(yè)一起聯(lián)手打造智能物聯(lián)網(wǎng)生態(tài)圈的愿望。 具備以上合作條件的企業(yè)可聯(lián)系清華技術(shù)轉(zhuǎn)移院，通過專利普通許可方式開展各自領(lǐng)域的新產(chǎn)品研發(fā)及其推廣應(yīng)用，聚集多方力量，以合作共贏的方式共同打造一個可滿足數(shù)字經(jīng)濟新時代需求的、造福于國家和社會的、國產(chǎn)化的智能物聯(lián)技術(shù)產(chǎn)品生態(tài)圈。

本項目突破了機理模型與工況數(shù)據(jù)混合驅(qū)動的航空/航天復雜薄壁曲面零件全流程加工精度/效率/能耗預(yù)測技術(shù)，提出了零件全流程加工智能工藝優(yōu)化決策方法，開發(fā)了具有完全自主知識產(chǎn)權(quán)的智能加工產(chǎn)線工藝全流程智能決策和優(yōu)化軟件系統(tǒng)。 一、項目分類 關(guān)鍵核心技術(shù)突破 二、成果簡介 本項目突破了機理模型與工況數(shù)據(jù)混合驅(qū)動的航空/航天復雜薄壁曲面零件全流程加工精度/效率/能耗預(yù)測技術(shù)，提出了零件全流程加工智能工藝優(yōu)化決策方法，開發(fā)了具有完全自主知識產(chǎn)權(quán)的智能加工產(chǎn)線工藝全流程智能決策和優(yōu)化軟件系統(tǒng)。 1、提出機理模型和工況數(shù)據(jù)混合驅(qū)動的航空/航天復雜薄壁零件全流程加工精度/效率/能耗高效高精預(yù)測算法，突破全流程加工工藝智能優(yōu)化與決策技術(shù)。 2、開發(fā)具有自主知識產(chǎn)權(quán)的智能加工產(chǎn)線工藝全流程智能決策和優(yōu)化軟件系統(tǒng)，實現(xiàn)能耗監(jiān)測/DFM/CAM/CAPP等工藝設(shè)計軟件核心算法完全自主可控。

一、項目進展 創(chuàng)意計劃階段 二、負責人及成員 姓名 學院/所學專業(yè) 入學/畢業(yè)時間 學號 明興瑩 電氣信息學院/電子信息 2020.09/2023.06 202022000205 亢慶林 電氣信息學院/電子信息 2020.09/2023.06 202022000208 房蕾 電氣信息學院/控制科學與工程 2021.09/2024.06 202121000171 龔旭輝 電氣信息學院/能源動力 2021.09/2024.06 202122000146 羅華林 電氣信息學院/電子信息 2021.09/2024.06 202122000107 吳磊 電氣信息學院/控制科學與工程 2020.09/2023.06 202021000141 李婷玉 電氣信息學院/電子信息 2020.09/2023.06 202022000219 荊浩婕 電氣信息學院/電子信息 2020.09/2023.06 202022000228 吳佳航 電氣信息學院/能源動力 2021.09/2024.06 202122000131 王瀟 電氣信息學院/能源動力 2021.09/2024.06 202122000136 三、指導教師 姓名 學院/所學專業(yè) 職務(wù)/職稱 研究方向 李紅偉 電氣信息學院/電氣工程 教授 綜合能源系統(tǒng)、智能電機控制、油田用電設(shè)備控制系統(tǒng)設(shè)計及節(jié)能技術(shù)等 劉強 電氣信息學院/控制工程 講師 四、項目簡介 隨著我國“雙碳”目標的提出，風力發(fā)電迎來新的機遇；國家能源局數(shù)據(jù)顯示，計劃到2030年我國風電裝機容量將達到8億千瓦以上；工信部近日指出，打造綠色低碳產(chǎn)品供給體系，需進一步加大國產(chǎn)風機、節(jié)能電機等裝備供給，完善中小型風電裝備產(chǎn)業(yè)鏈。由此可見，“十四五”期間中小型風電產(chǎn)業(yè)需求巨大。 本項目通過優(yōu)化垂直軸風輪和開關(guān)磁阻發(fā)電機本體結(jié)構(gòu)，采用更加先進的發(fā)電控制策略和算法，經(jīng)過模擬試驗和現(xiàn)場運行，發(fā)電系統(tǒng)風能利用率提高20%、發(fā)電效率提高至80%以上，發(fā)電設(shè)備成本降低40%，起動能力和發(fā)電過程穩(wěn)定性得到大幅增強，實現(xiàn)2m/s微風起動，將系統(tǒng)響應(yīng)速度控制在1ms以內(nèi)，輸出電壓波動率控制在1%以內(nèi)。 本項目是以西南石油大學智能電機控制領(lǐng)域?qū)＜依罴t偉教授為主導，依托四川署信驅(qū)動科技有限公司為代工企業(yè)，團隊既擁有6名專攻開關(guān)磁阻發(fā)電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)優(yōu)化和先進控制策略的技術(shù)研發(fā)人員，又擁有8名熟練掌握財務(wù)分析和營銷策劃的財務(wù)人員，致力于高效垂直軸智能磁阻微風發(fā)電系統(tǒng)技術(shù)研發(fā)與財務(wù)銷售全方位推進。 目前，實驗樣機經(jīng)桂林電子科技大學工程實驗中心檢測合格，與達州市石橋鎮(zhèn)簽訂產(chǎn)品意向合同50余萬，產(chǎn)品受到當?shù)厝罕娨恢潞迷u，并入選《成都市科技局2022年技術(shù)創(chuàng)新研發(fā)項目》，衍生項目獲得2022年度四川省科學技術(shù)獎提名，團隊成員共申請發(fā)明專利8項，軟件著作權(quán)11項，發(fā)表高水平論文5篇。 經(jīng)過充分的市場調(diào)研，我們將我們的目標市場細分為用電難地區(qū)鄉(xiāng)村振興工程、市政節(jié)能照明工程、通信基站電力系統(tǒng)建設(shè)與改造、城鄉(xiāng)智慧交通系統(tǒng)用電等。現(xiàn)階段，本項目主要采取to B和to G的商業(yè)模式，借著“鄉(xiāng)村振興計劃”和“十四五風電下鄉(xiāng)政策”站穩(wěn)腳跟，通過政府高校投標工程與其建立合作關(guān)系，然后面向中國電信等國企央企開展定制化風電設(shè)備銷售與服務(wù)，借助產(chǎn)品技術(shù)優(yōu)勢和政策支持打開市場，潛在訂單額超百億。 項目通過出售核心產(chǎn)品、維修保養(yǎng)服務(wù)以及零部件銷售的方式獲取利潤。計劃在今年年底成立公司，首輪融資800萬元，擬釋放股權(quán)10%，其中400萬元用于研發(fā)平臺建設(shè)與產(chǎn)品研發(fā)。預(yù)計到2025年銷售總營業(yè)額可達8000萬元，凈利潤可達2400萬元。 本項目可直接提供產(chǎn)品研發(fā)、安裝維護、市場銷售等近20個工作崗位，間接解決200多人的就業(yè)機會，實現(xiàn)中小型風力發(fā)電的產(chǎn)業(yè)化升級。通過企業(yè)與高校密切合作，實現(xiàn)產(chǎn)學研教相融合，引領(lǐng)高校新能源教育發(fā)展。

以目前航空航天、陸海空等軍種的軍事裝備上主承載結(jié)構(gòu)的輕量化為主要研發(fā)目的，通過高性能材料組合、多尺度優(yōu)化以及智能化控制等來實現(xiàn)結(jié)構(gòu)輕量化、提升軍事裝備作站效能的目的。同時研發(fā)的輕量化結(jié)構(gòu)可以用于新能源汽車、工程機械以及空間結(jié)構(gòu)上，從而實現(xiàn)汽車與機械的節(jié)能減排、橋梁與建筑的更大跨越能力等。 針對上述情況，做了如下研究：研究復合材料與金屬組合的多級智能化結(jié)構(gòu)的多尺度設(shè)計方法，解決復合材料與復合材料之間以及復合材料與金屬之間高效連接技術(shù)，研發(fā)高性價比的復合材料構(gòu)件，研究適合高性能材料組合的結(jié)構(gòu)形式與制造工藝等。 研發(fā)了預(yù)緊力齒連接技術(shù)，解決了復合材料高效連接技術(shù)，研發(fā)出高纖維比、高性價比的混雜纖維復合材料管材，并提出多種節(jié)點連接形式，提出了復合材料-鋼-鋁合金組合桁架結(jié)構(gòu)形式以及配套多尺度優(yōu)化設(shè)計方法。

本發(fā)明公開了一種高層建筑抽蓄儲能風光智能微網(wǎng)系統(tǒng)及控制方法，包括風機組件、光伏陣列組件、抽蓄機組、及微網(wǎng)中央處理器；風機組件、光伏陣列組件、抽蓄機組連接在低壓母線上；主電網(wǎng)能提供可靠的能源支持；微網(wǎng)和主電網(wǎng)由并網(wǎng)變壓器、并網(wǎng)開關(guān)、公共連接點連接；微網(wǎng)中央處理器根據(jù)可再生能源的發(fā)電量和負荷需求量，管理調(diào)度系統(tǒng)能量分配；并實時監(jiān)控系統(tǒng)狀態(tài)，及時處理各類故障，實現(xiàn)微網(wǎng)在并網(wǎng)、離網(wǎng)兩種模式間的無縫切換。本發(fā)明將可再生能源集成在高層建筑中，能源結(jié)構(gòu)可持續(xù)發(fā)展，并利用建筑高程差將抽水蓄能機組作為儲能設(shè)備，具有對電網(wǎng)負荷變化反應(yīng)快速、調(diào)節(jié)靈活，調(diào)峰、填谷、調(diào)頻、調(diào)相和事故備用的良好運行性能。

一、產(chǎn)品概述       本設(shè)備以工業(yè)機器人與機器視覺為核心，將機械、氣動、運動控制、變頻調(diào)速、編碼器技術(shù)、PLC控制技術(shù)有機地進行整合，結(jié)構(gòu)模塊化，便于組合，實現(xiàn)對高速傳輸線上的不同物料進行快速的檢測、組裝。為了方便實訓教學，系統(tǒng)進行了專門的設(shè)計，可以完成各類機器人單項訓練和綜合性項目訓練，可完成各類機器人單項訓練和綜合性項目訓練。可以進行六軸機器人示教、定位、抓取、裝配等訓練，        包含六自由度工業(yè)機器人、智能視覺檢測系統(tǒng)、PLC控制系統(tǒng)及一套供料、輸送、裝配、倉儲機構(gòu)，可以實現(xiàn)對高速傳輸?shù)墓ぜM行分揀、檢測、搬運、裝配、存儲等操作。該平臺各組件均安裝在型材桌面上，機械結(jié)構(gòu)、電氣控制回路、執(zhí)行機構(gòu)相對獨立，采用工業(yè)標準件設(shè)計。通過此平臺可以進行機械組裝、電氣線路設(shè)計與接線、PLC編程與調(diào)試、智能視覺流程編輯、工業(yè)機器人編程與調(diào)試應(yīng)用等多方面訓練，適合職業(yè)院校、技工學校自動化類相關(guān)專業(yè)《工業(yè)機器人與控制技術(shù)》、《自動化技術(shù)》等課程的實訓教學，適合自動化技術(shù)人員進行工程訓練及技能比賽。二、技術(shù)性能1、輸入電源：單相三線～220V±10% 50Hz2、工作環(huán)境：溫度-10℃～+40℃  相對濕度≤85%（25℃）  海拔＜4000m3、裝置容量：＜1.5kVA4、實訓平臺尺寸：2200mm×1200mm×1500mm5、安全保護：具有漏電保護，安全符合國家標準三、設(shè)備結(jié)構(gòu)與組成      該實訓平臺由ABB IRB120-3型六自由度工業(yè)機器人系統(tǒng)、海康智能視覺檢測系統(tǒng)、可編程控制器（PLC）系統(tǒng)、四工位供料單元、環(huán)形輸送單元、工件存儲盒供料單元、工件組裝單元、倉庫單元、廢品回收桶、各類工件、型材實訓桌、型材電腦桌等組成。 1、工業(yè)機器人本體： ABB IBR120/3六自由度工業(yè)機器人本體；最大負載≥3 kg； 最大臂展半徑≥580mm； 軸數(shù)：≥6軸；位置重復精度：≦0.01mm； 防護等級： ≥IP30； 軸運動范圍： （1）1軸：≥±165°  （2）2軸：≥±110° （3）3軸：≥+70°至 -110° （4）4軸：≥±160° （5）5軸：≥±120° （6）6軸：≥±400° 機器人本體重量：≤25kg； 最大噪音：≤70dB(A)。 2、工業(yè)機器人控制器： （1）緊湊型工業(yè)機器人控制柜，與配套的工業(yè)機器人本體配套； （2）控制硬件：多處理器系統(tǒng)大容量閃存、 UPS 備份電源（≥20S）； （3）控制軟件：軟件出廠預(yù)裝； （4）額定功率：≥3KVA(變壓器容量)； （5）電源輸入：200V/230V 50-60Hz （6）尺寸：710*449*442mm （7）重量：30kg （8）防護等級：IP20 3.FlexPendant示教器 （1）重量：1kg （2）支持：彩色觸摸屏、操縱桿，緊急停、支持慣用左/右手切換，支持U盤、熱插拔、恢復程序，支持USB儲存器，帶時間標記登錄，支持遠程服務(wù)。 4、海康智能視覺檢測系統(tǒng)   主要是配合工業(yè)機器人做智能檢測工件角度缺陷及自動對位等以及工業(yè)機器人視覺學習開發(fā)使用；工業(yè)相機，要求如下：像素：≥130W像素； 分辨率：≥1280×960； 像素尺寸：≥3.75μm× 3.75μm； 光譜：彩色； 支持自定義AOI，降低分辨率、f≥16mm F1.4：12毫米工業(yè)鏡頭，百萬像素相機； 配套同軸光源，光源大小≥80mm×80mm；準環(huán)形光源，直徑≥70mm，照射角度≥90度，帶模擬控制器；配套同軸光源及光源控制器：發(fā)光窗口≥50mm*50mm含調(diào)光控制電源；機器視覺兼視覺開發(fā)環(huán)境。5、西門子可編程控制器單元     配備西門子S7-1200可編程控制器，自帶以太網(wǎng)通訊模塊、數(shù)字量擴展模塊控制機器人、電機、氣缸等執(zhí)行機構(gòu)動作，處理各單元檢測信號，管理工作流程、數(shù)據(jù)傳輸?shù)热蝿?wù)。   6、四工位供料單元     由移動井式料庫、推料氣缸、無桿氣缸和光電傳感器組成，安裝在型材實訓桌上，用于將工件庫中的工件依次推出到環(huán)形輸送線。提供不同顏色的標準工件，雜色疊加等不合格工件。多工位的供料設(shè)計，使得供料方式多樣化，可以進行單一的上料，也可以進行不同顏色的組合上料，以及對上料速 度進行控制，實現(xiàn)上料形式的多樣化。7、環(huán)形柔性輸送單元      包含一套交流調(diào)速系統(tǒng)，由三菱D720變頻器、三相交流電機、環(huán)形板鏈（傳送帶）、光纖傳感器等組成，安裝在型材實訓桌上，用于傳輸工件。8、工件存儲盒供料單元      包含一套步進電機推桿、DM556步進驅(qū)動、料盒存儲槽等組成，安裝在型材實訓桌上，當一個工件存儲盒被取走會自動退出下一個工件存儲盒，用于工件存儲盒自動供料。9、工件組裝單元      由工件存儲盒托盤及型材立柱組成，安裝在型材實訓桌上，用于裝配工件。工件盒內(nèi)設(shè)有4個工件槽用于放置工件，機器人可以根據(jù)不同配方按照上位機設(shè)定顏色進行放置工件。10、倉庫單元      由工件存儲盒托盤及型材立柱組成，安裝在型材實訓桌上，機器人用于放置裝配完的組件進行堆垛，也可以通過機器人對裝配完成的組件進行拆垛。11、廢品回收桶      安裝在型材實訓桌左后側(cè)，用于機器人自動放置被檢測出來的無用工件或不合格品。 四、實訓項目1. 機器視覺系統(tǒng)的原理、使用和調(diào)試2. 六軸工業(yè)機器人系統(tǒng)的原理、使用和調(diào)試3. 六軸工業(yè)機器人坐標系統(tǒng)和機器視覺坐標系統(tǒng)標定及相互轉(zhuǎn)換4. 工業(yè)機器人與機器視覺系統(tǒng)綜合應(yīng)用的安裝與調(diào)試5. 機器視覺系統(tǒng)模板設(shè)置、編程與調(diào)試6. 通過示教單元手動調(diào)試工業(yè)機器人7. 通過示教單元設(shè)置、修改各控制點坐標8. 通過示教單元編寫、修改工業(yè)機器人程序9. 機器人追蹤坐標整定10. 工業(yè)機器人系統(tǒng)的軟件二次開發(fā)編程  11.智能視覺圖像輸入編輯與調(diào)試12.智能視覺結(jié)果給出編輯與調(diào)試13.智能視覺顏色比對測量14.智能視覺編號比對測量15.智能視覺尺寸比對測量16.智能視覺角度測量17.智能視覺系統(tǒng)與工業(yè)機器人綜合應(yīng)用18.PLC程序編程與調(diào)試19.智能視覺系統(tǒng)與工業(yè)機器人綜合應(yīng)用

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