物联网作为我国重点发展的战略性新兴产业之一，对于支撑“网络强国”和“中国制造2025”等国家战略具有重要意义。然而，当今高校物联网专业却普遍面临人才培养与产业发展不适配、教育内容与产业技术应用相脱节等挑战。本案例通过构建“多主体参与、多模式共融、多层次渐进”的物联网产业学院，全面推动企业优势与教育资源融合，从人才培养目标重构，产教融合创新平台搭建，以及“专创融合”+“赛教融合”的人才培养模式构建等方面，全面提升物联网专业人才培养质量，着力培养创新能力强、可适应经济社会发展需要的高质量工程技术人才，使学生实践能力显著增强，就业率和创业成功率大幅提升。

针对医院废水消毒存在的难点问题，哈尔滨工业大学环境学院马军院士组织团队成员刘新旺、王鲁、王盼盼、李攀、刘正乾、孔秀娟和机电学院姜生元教授开展了系统研究，提出用高浓度臭氧消毒技术强化医院废水处理。   团队与浙江金大万翔环保技术有限公司联合研制和捐赠的5套全自动物联网监控臭氧消毒装备，于2020年3月7日运抵湖北省咸宁市5家医院，现已经成功投入运行，用于医疗废水消毒灭菌无害化处理。  全自动物联网监控臭氧消毒装备工作现场 医院废水处理工艺中多数是加次氯酸钠消毒，当水中含有氨氮时会形成氯胺，而氯胺消毒能力很弱，只有投氯量与氨氮的重量比超过7.6以上时，才能实现自由性氯消毒。由于根据水中氨氮浓度动态地调控投氯量会增加操作管理难度，现场人工频繁地监测和调控投氯量增加了工作量，也存在安全风险，而且投氯量过高时可能对后续城市污水处理厂运行产生不利影响。研发效率高、受水中氨氮浓度影响小、对后续城市污水处理厂运行无副作用的消毒技术，对于强化医院废水消毒、解决医院废水消毒运行维护难的问题，具有重要意义。如何在确保消毒效果的前提下，降低运行人员安全风险、便于消毒系统维护管理，是当下需要解决的问题。 臭氧是一种强氧化剂，可迅速破坏细菌、病毒等微生物结构，目前在国际上被大量应用于水处理和环境保护，尤其是用于对贾第虫、隐孢子虫、细菌和病毒等进行灭活，被公认为各种致病微生物的“超级杀手”，杀菌能力强于氯消毒剂和紫外线等。 根据对SARS病毒和肠道病毒的相关数据，臭氧消毒能力是自由性氯的5-10倍数量级，是化合性氯（氯胺）千倍的数量级。而且，其自身在消毒过程中被还原为氧气，不会对后续的城市排水系统和城市污水处理二级处理系统产生不良影响。由于医院废水车间地点风险高、运行难度大、技术要求高，系统的维护管理是难点。因此，如果采用臭氧消毒，需要研究空气冷冻预处理、空气过滤分离和高压放电为一体的成套装备。团队在春节期间连夜进行设计，与哈工大浙江宁波产业化基地的金大万翔公司和哈尔滨工大高级氧化技术有限公司合作，克服了原材料运输困难和企业开工难等问题，经过多方协调，在春节之后完成设计，形成结构紧凑、体积小、性能优良的一体化臭氧消毒成套设备。 在此基础上，马军院士又组织团队研制物联网远程管理系统，通过远程监控实现无人值守，可以异地操控臭氧的工作条件和消毒工况，形成了医院污水消毒专用的全自动物联网监控臭氧消毒装备，不仅具备更宽的温度范围和更高的可靠性，还能将数据全部采集到云端，及时进行数据分析和远程诊断。 为了减少气体的直接使用，控制潜在的气溶胶形成，设计还采用了高浓度臭氧水溶液进行消毒，不但运行维护简便，而且没有气溶胶的形成风险，易于稳定可靠地运行管理。高浓度臭氧水溶液可以独立进行消毒，也可以与氯联合消毒，在确保消毒效果的前提下，实现效率高、安全可靠、副作用小、运行管理方便的目的。查看原文

研发的智能物联网采用 Arduino 嵌入式网关硬件平台和 IEEE1888 协议，功能包括： (1) 全功能网关：既可以向存储器上报数据，也可以从应用单元获取指令。(2) 独立配置管理模块： 可以通过配置管理模块提前设置网关参数。(3) 底层设备实时控制：服务器或手机端 APP 向网关发送控制命令，网关接受命令后进行执行处理。(4) HTTP 服务器：能把在线化的传感器数据或状态信息长期保存。(5) 数据可视化：APP 能读取设备数据或存储器内的历史数据，并可视化展示。(6) 支持底层多类型传感器的 WiFi、BLE4.0、以太网等接入到网关。

作为珍贵的文物和历史文化遗产，古建筑及古树名木受到各级政府的重点保 护，定期勘查和分析文物古建筑及古树名木健康状况成为文物保护必不可少的重 要环节。对园林古建筑及古树名木进行无损检测可直接为养护管理服务，也可为 建立其健康档案提供依据，具有显著的社会和经济效益。 本项目研发成功具有自主知识产权的便携式林木应力波无损检测仪，开发了 相应的断层成像软件；提出了结合物联网、应力波、微钻阻力、探地雷达等多种 技术于一体的综合无损检测方案。项目组拥有美国产的 TRU 树木雷达探测仪、德 国产的 PICUS 三维断层成像检测仪和 Resistgraph 微钻阻力仪、美国产的 SOC710VP® 便携式高光谱成像光谱仪等先进林木检测仪器。能够对各种类型的古 树名木、进口原木、城市行道树、文物古建筑木结构进行健康监测或质量分级。 该项目成果获得了 2015 年度浙江省科技进步二等奖。2015 年 3 月 17 日，中央 电视台科教频道为本项目成果制作了 1 小时的专题节目。 技术指标： （1）基于物联网技术实现文物古建筑、古树名木养护等信息的远程智能监 控与管理； （2）利用基于连续波阵面展开及曲线路径跟踪的图像反演算法，提高林木 应力波断层成像精度； （3）基于近红外光谱的木材性能退化分析评估方法，准确分析木材的纤维 素、木质素含量以及结晶度和聚合度； （4）建立雷达电磁波介电常数与木材含水量、纤维方向角之间的关系模型， 准确分析古树名木内部结构及根系分布情况。效益分析： 我国几百年甚至更久远的古典建筑及古树名木众多，极具保护价值。本项目 的研究成果将为园林古建筑及古树名木保护发挥重要作用，提高信息化水平，降 低人力成本，并产生良好的社会和经济效益。 应用情况： 本项目研究成果已在北京天安门管委会、浙江省林业厅、杭州天目山国家级 自然保护区、无锡市园林局、扬州市园林局、杭州市园文局、杭州灵隐寺、丽水 市林业局、湖州市林业局、余杭区林业局、上海建工集团、浙江德升木业有限公 司等单位实际应用，成效显著。典型应用案例包括北京天安门朝房检测、北京宋 庆龄故居检测、杭州天目山自然保护区古树名木健康检测、扬州瘦西湖公园古树 检测、扬州个园及何园景区古树检测、无锡梅园古树检测、杭州城市行道树检测 等文物保护项目。 授权专利： 基于单层线性网络的无线传感器网络数据验证方法 CN201010290813.0 基于应力波技术的木材无损检测系统 CN201120310446.6

中央空调远程监控目前是国内外对于现代商业、办公及住宅楼群实施温度 自动控制的一种趋势。它具有节能效率高、环境热污染低、便于维护管理等优 34 点。由于长期以来人们对中央空调节能不够重视，能源浪费的现象相当严重且 普遍。按国内南方及沿黄省会城市的统计，中央空调用电量分别占各地市总用 电量的 28%左右(重庆 29%,上海 31.1%)，这给各城市的供配电带来了沉重的压 力。高能耗已经成为制约中央空调健康发展的一大瓶颈，解决中央空调的节能 问题迫在眉睫。 我们研发的中央空调以太网远程监控系统是一个集制冷、暖通、控制、信 息于一体，跨学科、跨行业（学会）的复杂工程。该系统由符合 IEEE80X.3 标 准的以太网中间站、网络路由器、现场控制器及以太网远程监控软件等组成， 软硬件全部自主知识产权。应用本系统进行中央空调的升级改造，不仅能够有 效地从源头上遏制制度和政策漏洞造成的能源浪费，也为各级政府节能降耗树 立了一个新的标杆，必将推动节能减排工作上一个新的台阶。该项目作为省政 府节能减排样板，已连续多年受到省政府“全省节能减排节约型先进单位”的表 彰和奖励。

该成果通过无源高频率射频技术实时采集路段的车流量信息与车辆信息，现实了交通检测探头，通过交通控制中心与交通诱导显示屏的通信，在没有人员干预的情况下，交通控制中心通过对信息的采集与分析，对路段的车辆通行情况进行实时处理，最终将处理结果通过显示屏显示出来，为驾驶人员顺利通行提供了引导。

根据智能交通信息检测需求，依据RFID检测系统的优势而设计出一种基于无线射频技术的智能交通诱导系统，该系统是一种针对智能交通领域的信息采集、传输、分析、处理系统。通过建立基于物联网的智能交通示范工程，为物联网在智能交通上的应用提供基础研究数据和决策依据，以点带面，逐步建立物联网在智能交通领域的数据采集、传输、存储、分析和处理规范和标准，全面提高交通管理水平，规范交通秩序，提高道路利用率，扩大交通管理范畴，提高交通和运输生活质量。利用了物联网的技术优势，通过无源高频率射频技术实时采集路段的车流量信息

根据智能交通信息检测需求，依据RFID检测系统的优势而设计出一种基于无线射频技术的智能交通诱导系统，该系统是一种针对智能交通领域的信息采集、传输、分析、处理系统。 通过建立基于物联网的智能交通示范工程，为物联网在智能交通上的应用提供基础研究数据和决策依据，以点带面，逐步建立物联网在智能交通领域的数据采集、传输、存储、分析和处理规范和标准，全面提高交通管理水平，规范交通秩序，提高道路利用率，扩大交通管理范畴，提高交通和运输生活质量。 利用了物联网的技术优势，通过无源高频率

车联网是指是利用先进的传感技术、网络技术、计算技术及控制等技术，对道路和交通进行全面感知，实现多个系统间大范围、大容量数据的交互，对每一辆汽车进行交通全程控制，对每一条道路进行交通全时空控制，以提供交通效率和交通安全为主的网络与应用。车联网是物联网在交通领域的典型应用。 车联网有三层，第一是感知层，就是RFID、GPS/北斗等感知系统；第二层是网络层，是互联互通，即车与车、车与路互联互通；第三层是应用层，是通过云计算等智能计算，服务、调度和管理车辆。

01. 成果简介  实时以太网是未来工业控制系统网络技术的发展方向。目前，实时网络技术中的最先进的技术之一为时间触发以太网（Time Triggered Ethernet）技术。时间触发以太网将时间触发技术的确定性、容错机制和实时性能同普通以太网的灵活性、动态性能以及“尽力而为”相结合，为同步的、高度可靠嵌入式计算与网络、容错设计提供支持。时间触发以太网起源于奥地利的维也纳技术大学，在工业控制、汽车电子、航空航天等领域得到了广泛的应用。  本团队研发了具有完全自主知识产权的时间触发以太网系统，系统性掌握了时间触发网络核心技术，具体包括高精度高可靠时间同步技术、基于全局时间的确定性调度技术、基于冗余链路的数据可靠性传输技术、基于线性规划的数据流规划技术和面向动态需求的快速数据流规划技术。形成了时间触发以太网交换芯片、接口芯片、交换机、终端接口卡和终端设备等原型产品，以及设计/部署/管理软件工具集。与同类产品相比，具有自主化、实时性、确定性、高可靠等技术优势。如下图所示，时间触发以太网为信息应用和控制应用提供了统一传输通道，同时保证了服务质量。图1. 时间触发以太网原理  根据工业通信和工业物联网解决方案独立供应商HMS Networks发布的2019工业网络市场份额报告显示，越来越多的工业设备正不断连接到工业网络，2019年新连接节点数预期可增长10%。其中，工业以太网的市场份额持续快速增长，而现场总线2019年将首次出现下降。工业以太网现占据新安装节点的59%（去年是52%），而现场总线占据35%（去年是42%）。根据当前的发展趋势，工业实时以太网市场将保持较快增长，本成果技术具有良好的产业化前景。02. 应用前景 本成果技术作为底层通信网技术，可被应用于汽车电子、航空航天、船舶装备、轨道交通、工业自动化等领域。03. 知识产权 已申请发明专利1项。04. 团队介绍 团队负责人为赵曦滨副教授、博士生导师，清华大学信息系统安全教育部重点实验室副主任，清华大学-中车四方所智能装备工业物联网联合研究中心副主任，中国自动化学会高级会员，中国自动化学会智能制造专委会委员。长期从事企业信息化、工业网络、工业网络安全、智能制造等理论与实践工作。近年来，作为负责人和主要成员主持参与了省部级以上项目等20余项，其中国家级项目（863、973和自然科学基金）19项，省部级科研项目7项，全国博士后基金项目1项。在国内外重要期刊上发表学术论文70余篇，其中SCI/EI收录60余篇，合作专著1部，申报发明专利30余项，其中已获授权5项。团队成员还包括万海副研究员。05. 合作方式 投融资。06. 联系方式 邮箱：wanhai@tsinghua.edu.cn、liuyi2017@tsinghua.edu.cn