1、报奖项目名称：能源计量无线抄表系统及家居物联网网关系统的研发及产业化
2、项目类别：技术开发类
3、推荐奖励等级：一等奖
4、项目简介：
本项目成果属于电子，通信与自动控制技术学科领域下的光机电一体化领域的产学研成果。本项目在研究适合多种应用的智能抄表模式的基础上，设计并研发了一套基于物联网技术的智能抄表系统，相关产品成功实现产业化，真正实现了家居能源计量仪表的智能化管理，对（如水表、气表、电表等）智能仪表产业的发展将产生巨大的推动作用。另外，本项目研发的家庭物联网网关，不但具备能源计量抄表网络化管理功能，同时还扩展了对家庭其它电器产品（如灯、窗帘、电器等）的测控功能，为智能家居领域提供了一套有效的解决方案。
本项目研究围绕抄表应用，首先拓展水表的通信功能，通过无线方式使某一个区域内的水表自组织形成一个抄表网络，并通过一个智能化的网关实现对这个抄表网络的管理，计量数据的抄收，同时提供支持各种接入方式的远程数据服务。因此本项目的主要研究内容包括5个方面：1、设计具备计量数据采集和通信功能的电子远传水表节点；2、对抄表网络中的网络架构和组网两个关键问题进行研究，实现了具备自组织、低功耗、高可靠性特点的抄表网络；3、研究实现具有无线自组网管理和支持多种网络接入方式的智能抄表网关设备；4、根据实际的应用场景研究并提出了面向四种应用的智能抄表系统架构模型；5、围绕智能抄表系统的低功耗、节点负载均衡、安全性、可靠性、稳定性等问题开展研究，解决一系列关键技术问题。
产品经多年的推广销售，已达到较好的市场认可度。多家客户反馈，本项目产品大大降低了用户单位运行和管理成本，极大地提高了工作效率，大幅度提升了城市水务的网络化和智能化水平，有效服务我省“五水共治”工程，对节约用水和科学管理用水，加快智慧水务、智慧城市的建设，促进节能减排，带动技术升级，促进智能水表行业的发展起到积极的作用，社会效益显著。产品相关企业标准已备案，逐步开始进军外国市场。
5、第三方评价：
项目产品经浙江省电子信息产品检验所检验，检验结果为合格。
宁波市科技局组织专家对本项目进行验收，专家组听取了课题组的项目总结汇报，审查了相关资料，经质询、讨论，形成如下验收意见：
1、提供的资料完整、规范，符合项目验收要求。
2、项目开展了无线智能抄表系统的研发，研究了提升数据通信的安全性、准确性和低功耗等性能的关键技术，提出了以家庭、楼道等为单位的四种抄表系统架构模型；通过对智能水表的升级，使其成为具备存储、计算、射频通信等功能的智能无线水表节点；基于Zigbee协议，实现水表节点间的互联，形成具备自组织、低功耗、快速的无线抄表网络；设计了一款通用型的物联网家庭网关，实现无线抄表网络的管理和计量数据的抄收，形成具有远程抄表及管理功能的智能抄表系统。项目实施期间，获实用新型专利4项，申请发明专利4项，发表相关论文5篇，制定企业标准2项，以主要起草单位起草国家标准2项。
3、项目产品经浙江省电子信息产品检验所检测（报告编号：No.17AW0029），所测指标符合GB/T2423.1-2008、GB/T2423.2-2008等标准和项目技术要求。
4、经宁波科信会计师事务所有限公司（科信专审报字[2017]第175号）专项审计，项目经费投入到位，使用基本合理。根据项目承担单位提供的项目产品销售收入明细表，2015和2016年共实现销售收入25033万元，总利税10514万元。
验收专家组认为，该项目完成了项目合同书规定的研究内容和技术、经济指标，同意通过验收。
6、主要完成人及技术贡献：
| 排名 | 姓名 | 技术职称 | 工作单位 | 对本项目技术创造性贡献 |
| 1 | 姚灵 | 正高 | 宁波水表股份有限公司 | 组织并负责了本项目的研究，提出了基于拟合方程的水表误差曲线校准方法、智能水表技术标准体系的研究与构建、智能水表环境影响量试验的原理和方法等关键核心技术。是创新点1、2、3的核心贡献人，是知识产权2的第一发明人，是论文2的第一作者，是论文3的主要完成人。 |
| 2 | 王让定 | 教授 | 宁波大学 | 参与本项目的全过程研究，提出并研发了一种智能无线抄表系统，提出了三种无线抄表模式，以及一种低功耗无线局域网络信号强度的检测设备及检测方法和一种无线自动抄表的路由算法。是创新点1、2、3的核心贡献者，是论文1、2、7、8、9的第二作者。 |
| 3 | 傅松寅 | 助理研究员 | 宁波大学 | 作为核心成员参与了本项目的研究，提出了一种适用于多层住宅楼结构的无线智能水表抄表系统，和一种以小区为单位的抄表防护一体化系统，以及相应的无线抄表网络低功耗组网、通信方案。是创新点1、2的主要贡献者，是论文5的第一作者，是论文4的第三作者，是知识产权6、7的第一发明人，是知识产权5、8的主要发明人。 |
| 4 | 严迪群 | 副教授 | 宁波大学 | 主要负责无线抄表系统信息传输安全算法研究、系统软件设计和测试等工作。 |
7、主要完成单位及创新推广贡献：
| 排名 | 单位名称 | 对本项目创新推广贡献 |
| 1 | 宁波水表股份有限公司 | 项目主要完成单位，研究了项目进行产业化过程中的相关问题，进行短距无线水表与无线收发器应用技术研究，产业化过程中保证终端产品的性能稳定可靠；与宁波大学合作，解决了本项目的其他相关关键技术；按照项目立项的要求，投入了开展产业化的生产和测试装置，为量产提供了很好的条件。加大市场开拓力度，打开了产品的销售空间。 |
| 2 | 宁波大学 | 项目主要完成单位，设计并实现了智能抄表系统的构架、适用于抄表应用的无线抄表网络组网方案和路由协议、低功耗智能水表节点、支持多类型传感网络同时接入和面向互联网多用户的智能抄表网关。解决了智能水表节点的低功耗问题和多种无线水表接入网关的问题，设计了一种无线局域网络信号强度的检测方案，提出了无线抄表系统异常侦测技术及系统稳定性保障对策。 |
8、代表性论文、专著目录：
| 序号 | 作者 | 论文专著名称/刊物 | 年卷页码 （X年X卷X页） |
发表时间 | SCI他引 次数 |
他引 总次数 |
| 1 | Zhe Xie、Rangding Wang | Intelligent water meter with low power consumption based on ZigBee technology/ The 3rd International Conference on Multimedia Technology | 2013 | 2013 | 0 | 0 |
| 2 | 姚灵 | 我国智能水表技术标准体系的研究与构建/中国标准化 | 2013年7卷66页 | 2013/07 | 0 | 3 |
| 3 | 王宗辉、姚灵 | 智能水表环境影响量试验的原理和方法/仪表技术 | 2014年2卷14页 | 2014/02 | 0 | 0 |
| 4 | 张呈钰、王让定、傅松寅、钟家东 | 433MHz470MHz楼***频传输特征对比测试分析/数据通信 | 2015年6卷34页 | 2015/06 | 0 | 1 |
| 5 | 傅松寅、王让定、姚灵、张呈钰、单观敏、胡国伟 | 适用于多层住宅楼结构的无线智能水表抄表系统/计算机应用 | 2017年1月170页 | 2017/01 | 0 | 1 |
9、主要知识产权证明目录：
| 序号 | 授权项目名称 | 知识产权类别 | 国（区）别 | 授 权 号 | 法律状态 |
| 1 | 一种自动校正零点漂移的超声水表 | 实用新型 | 中国 | 201521050996.3 | 有效 |
| 2 | 一种自动校正的大口径超声水表 | 实用新型 | 中国 | 201521051092.2 | 有效 |
| 3 | 一种GPRS传输数据的直读阀控水表 | 实用新型 | 中国 | 201620788760.8 | 有效 |
| 4 | 一种发讯水表 | 实用新型 | 中国 | 201521051062.1 | 有效 |
| 5 | 一种低功耗无线局域网络信号强度的检测设备 | 实用新型 | 中国 | 201620262139.8 | 有效 |
| 6 | 一种以多层楼房为单位的智能无线抄表系统 | 实用新型 | 中国 | 201620172307.4 | 有效 |
| 7 | 一种以小区为单位的抄表防护一体化系统 | 实用新型 | 中国 | 201620172298.9 | 有效 |
| 8 | 一种支持多类型传感网络同时接入的智能抄表网关 | 实用新型 | 中国 | 201620262698.9 | 有效 |
10、项目经济效益和推广应用：
产品经多家客户多年的使用，认为该系统工作效率高，接入外网后更方便进行统一管理和控制，可移动性好，维护方便，操作方便。产品相关企业标准已备案，逐步开始进军外国市场。
目前国内已有多家客户，如安徽合水仪表科技有限公司、沈阳上宁机电仪表有限公司和宁波市自来水工程建设有限公司等，大批量采购远传水表及其配套能源计量无线抄表系统及家居物联网网关系统，该系列可根据客户的选择增加计量表节点，大大减少了人工抄表成本及相关管理成本，为自来水公司水务自动化管理及智慧城市的智慧水务带来了便利和显著作用，深受用户肯定。
本项目产品销售情况良好，截止2018年底，共实现销售收入672349.5万元，总利税达到282386.7万元，经济效益良好。对节约用水和科学管理用水、加快智慧水务、智慧城市的建设，促进节能减排，带动技术升级，促进智能水表行业的发展起到积极作用，社会效益显著。
