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北京市科学技术进步奖提名书

北京市科学技术进步奖提名书

分类:
公司新闻
作者:
2019/09/11 18:51
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【摘要】:

北京市科学技术进步奖提名书

2019年度)

一、项目基本情况

项目类别技术开发类

项目编号

936-2019-J010

项目

名称

中文

面向特大型城市综合能源计量系统的无线通信技术与应用

英文

 

候选单位

1、中国电力科学研究院有限公司;2、国网北京市电力公司;3、北京智芯微电子科技有限公司;4、深圳友讯达科技股份有限公司;5、深圳市国电科技通信有限公司;6、北京煜邦电力技术股份有限公司

候选人

1、刘宣;2、李国昌;3、张海龙;4、吴小林;5、唐晓柯;6、李冀;7、唐悦;8、崔涛;9、宋玮琼;10、羡慧竹;11、阿辽沙叶;12、陆欣;13、张双沫;14、李亦非;15、刘喆

提名者

中国电力科学研究院有限公司

联系人

郭媛媛

联系电话

82812776

提名等级

一等奖

学科

分类

名称

1

能源计算与测量

代码

48030

2

 

代码

 

3

 

代码

 

所属国民经济行业

电力、热力、燃气及水生产和供应业

任务来源

具体计划、基金的名称和编号

结题时间

G 企业

国家电网公司科技项目,面向用电信息采集的微功率无线互联互通关键技术研究,520201140278

2016年10月14日

项目起始时间

201010

项目完成时间

201610

成果登记号

9112019Y272

是否涉密

 


二、项目简介

该成果属于能源计算与测量领域。建立水、电、气、热等公共能源的计算、测量、采集的综合能源计量系统是满足以北京为代表的特大型城市能源供给正常运行的重要保障。传统的人工抄表、插卡购能的计量方式,已无法满足特大型城市人民群众日益提升的用能体验需求。为实现综合能源计量数据集约化、智能化的采集通信,改善用户用能服务体验,项目团队构建开发了以微功率无线通信技术为核心的面向特大型城市综合能源计量系统,并实现广泛推广应用。主要技术创新如下:

1. 开发了具有互联互通特征的微功率无线通信技术,并依据形成的系列标准研发了微功率无线通信芯片。发明了一种快速响应的LDO电路,提升了芯片的接收灵敏度和噪声抑制能力,为微功率无线能源计量系统提供稳定、高效的信道传输保障。并在通信芯片的基础之上开展产品研发,实现了微功率无线通信芯片级、模块级、系统级的兼容和互换。

2.发明了覆盖通信性能测试、协议一致性测试、互操作性测试的微功率无线通信测试系统,路由衰减精度达1dB,路由层数至7级,填补了国际空白。实现了水、电、气、热等综合能源计量管理系统通信检测,建立了完善的质量管控体系,提高了微功率无线产品的测试准确性和效率。

3.发明了面向微功率无线芯片的多模块混合运算的随机数后处理方法,提高了随机数产生速度及稳定性,提升了无线信道的安全可靠性,为综合能源计量管理系统提供有力的安全保障。

4. 开创了MESH网+星形网混合网络方式,构建灵活、高效的能源计量物联网,在星型网中采用双向异频、双向异速的不对称通信方法和具备二次休眠机制的高速无线唤醒机制,实现了以电能表为网关的水、气、热等能源计量表计的双向低功耗通信。

项目获得授权发明专利13项,集成电路布图1项,实用新型专利5项,形成国家标准在内的技术标准4项,专著2项,发表论文13篇。研制成果以MESH网+星形网的通信框架,构建了灵活、高效、可扩展和兼容的能源计量物联网,广泛走入北京的千家万户,覆盖电力用户超过800万户,水表、燃气表用户超过10万户。截止2018年12月,项目收入超9.3亿元,新增利润超1亿元,不仅对国内能源计量的本地通信技术进步具有重要的引领作用,同时为服务广大人民群众,推动首都的电、水、气、热等公共事业信息化服务升级,构建能源战略储备安全体系提供了重要保障。

 


三、主要科技创新

3.1 研究背景和总体思路

 

     能源是人类社会赖以生存和发展的物质基础,在国民经济中具有非常重要的战略地位。随着我国经济的发展和城市化水平的迅速提高,形成了以首都北京为代表的一批特大型城市。特大城市公共能源用户分布集中、计量节点相对密集,且城市建设布局多样,计量节点通信环境相对复杂,对本地通信技术的要求很高。原有本地通信采用485CAN总线、M-Bus总线等方式,存在布线复杂、施工量大、成本较高等问题,且通信信道易受人为因素破坏,可维护性差,若出现通信线路损坏,无法快速定位故障点。原有本地通信方式已无法满足特大城市人民群众的综合能源服务需求。为贯彻党的十九大报告中提出的加强综合能源基础设施网络建设的指导方针,物联网产业百花齐放,新一代无线通信技术层出不穷,综合能源采集通信技术的革新迎来了新的选择。

随着微功率无线通信技术的发展,各标准化组织如电气与电子工程师协会(IEEE)、国际电工技术委员会(IEC)、欧洲标准化委员会(CEN)等都制定了标准族。但在国内并无针对微功率无线通信制定相关标准的组织。在微功率无线通信的实际应用中,也反映出由于缺乏相关标准,存在不同厂商之间的产品无法互联互通、信号互相干扰等问题,无法培育上下贯通的全产业链,极大影响城市的经济效益和社会效益。另外,目前仍未有一套成熟、权威的检测方法对用电信息采集系统微功率无线通信进行有效、合理、准确地评估。本项目研究主要目的是面向特大型城市综合能源计量系统中微功率无线通信技术的相关设计开发,满足特大型城市工商业发展以及人民生活对公共能源日益增长的需求,建立水、电、气、热等公共能源的计算、测量、采集的综合能源计量系统。

在国家电网公司科技项目的支持下,研发团队以微功率无线通信技术研究为基础,开展总体结构设计。首先,制定满足国家无线电管理要求的微功率无线通信频谱划定方案,形成微功率无线通信互联互通技术标准。依据标准设计自主知识产权微功率无线通信芯片。其次,研制微功率无线通信互联互通产品的测试系统。然后,基于研究微功率无线通信单元与采集终端交互信息需求及接口要求,建立通信单元与信息采集设备的接口模型,开发研制微功率无线本地通信单元,并通过一定规模的试点,对微功率无线互联互通技术进行验证。最后,基于已经建成的用电信息采集系统和缴费渠道,拓展微功率无线通信应用技术,开展微功率无线综合能源计量管理系统的应用。项目总体思路如图1所示。

1 项目总体思路设计图


三、主要科技创新

3.2 主要技术创新点及其主要内容

 

主要创新点1:开发了具有互联互通特征的微功率无线通信技术,并依据形成的系列标准研发了微功率无线通信芯片。发明了一种快速响应的LDO电路,提升了芯片的接收灵敏度和噪声抑制能力,为微功率无线能源计量系统提供稳定、高效的信道传输保障。并在通信芯片的基础之上开展产品研发,实现了微功率无线通信芯片级、模块级、系统级的兼容和互换。【所属学科:能源计算与测量48030;旁证材料见1、2标准、18专利】

从微功率无线频谱划定方案、信道模拟仿真系统、互联互通技术标准设计以及通信芯片研发等方面进行深入研究。首先基于国内外无线电频率资源使用分布模式,设计出适用于用电信息采集的微功率无线通信频谱。在通信频谱方案完成后,基于微功率无线通信技术物理层的工作频率、调制方式、传输速率,链路层的帧同步功能、差错控制功能、流量控制、链路管理、信道编码等技术,网络层的组网方式,路由算法等技术、应用层的数据标识方法、软件升级方案等技术,形成微功率无线互联互通的技术规范标准以及规范算法。其按照自上而下的设计架构,分别描述应用层、网络层协议、网络层服务、MAC层协议、MAC层服务、物理层协议和物理层服务。

基于微功率无线互联互通技术标准,研发了微功率无线通信的单芯片SoC(System on Chip)。芯片设计内容主要包括低功耗射频前端设计、通信基带处理器设计、应用处理器设计、电源管理单元设计、通信接口模块设计和芯片的SoC架构设计。同时运用了模块间信号串扰抑制、功率器件的衬底耦合隔离、电源干扰防护等先进技术,在基带处理方面采用信道均衡、频偏估计、差分解调等信号处理技术,消除背景噪声、脉冲噪声、频率选择性衰落、多径干扰等对信号造成的失真。

本芯片发明了快速响应的LDO电路,降低了由于输入电压波动以及信号电流瞬态变化导致的不同电路之间的相互干扰,提升了模拟电路的信噪比,使芯片的接收灵敏度得到了提高;同时,通讯距离及抗噪声干扰能力也进一步得到改善。而且,由于LDO的负载响应速度较快,也有效抑制了发送电路产生的带外杂散噪声。

为了降低整体功耗,本芯片采用了多电源域设计技术和自适应帧检测技术,此外对于关键部分增加冗余设计,对芯片的工作应力作适当的降额设计,增强电磁兼容设计和热设计,从而提高了芯片整体的可靠性。

本项目的微功率无线通信技术与澳大利亚墨尔本的无线AMI相比优势明显,具体参数指标对比如下:

 

1 :微功率无线本地通信技术指标对比表            

对比内容

本项目技术指标

国内外同类研究技术指标

对比结果

应用规模

北京电力公司覆盖用户820万户,全国已达1800万

澳大利亚墨尔本市的无线AMI系统,覆盖98.3万

应用规模居世界首位

互联互通程度

多个厂商,互联互通

单一厂商银泉

显著提升

采集成功率

99%

96%

显著提升

功耗

10mW

200mW

节能降损

费控成功率

99.99%

未开展

显著提升

信息共享

电、水、气、热信息共享、统一推送

电力信息采集

显著提升

 

相较于澳大利亚墨尔本的AMI系统的单一厂商,符合互联互通技术标准的微功率无线通信产品覆盖了大量以北京市电力用户为代表的国内用户,采集成功率显著提升,在功耗与费控成功率方面优势明显。同时本技术面向水、气、热等表计信息共享,为综合能源计量物联网的建设提供了有力支撑。

主要创新点2:发明了覆盖通信性能测试、协议一致性测试、互操作性测试的微功率无线通信测试系统,路由衰减精度达1dB,路由层数至7级,填补了国际空白。实现了水、电、气、热等综合能源计量管理系统通信检测,建立了完善的质量管控体系,提高了微功率无线产品的测试准确性和效率。【所属学科:能源计算与测量48030;旁证材料见23专利】

发明微功率无线通信测试系统,首先需研制用电信息采集微功率无线通信仿真与检测系统,模拟微功率无线通信信道环境。微功率无线信号通过射频线缆输入到信道模拟器,通过工业计算机软件的控制,使信道模拟器按照城市建筑密集的数学模型、城乡结合的数学模型和乡村开阔环境的数学模型产生衰落的微功率无线信号,此过程模拟了微功率无线信号在城市建筑密集、城乡结合和乡村开阔信道环境中的多径等传输在不同信道环境下对微功率无线通信产品的性能差异进行量化分析,模拟多径传输、噪声干扰和路径损耗等对微功率无线通信的影响,为微功率无线产品的测试系统的研发奠定基础。

基于通信仿真与检测系统,进一步开发了覆盖通信性能测试、协议一致性测试、互操作性测试的微功率无线通信测试系统。性能测试系统包括射频发射性能测试系统、接收射频性能测试系统。发射性能测试包括输出载波功率、数传频偏、杂散辐射限值;接收性能测试包括接灵敏度与可接收中心频率偏移微功率无线通信协议一致性测试用于验证不同厂商产品之间能否互通,是微功率无线通信可靠运行的关键环节测试项目覆盖了微功率无线通信协议一致性测试、微功率无线通信性能测试以及微功率无线通信混合组网测试等。微功率无线通信组网抄表性能测试验证在固定衰减条件下的组网效率、中继路由和抄表等业务功能和性能。测试项目覆盖组网功能测试、抄表功能测试。组网功能测试包括路由层级、组网时间、组网成率;抄表功能测试包括抄表成功率和抄表时间。上述研究内容首次全方面规范、统一了微功率无线通信物理层、数据链路层和应用层技术,开创了用电信息采集系统通信技术标准化工作的先河,并为后续实现宽带载波及高速无线双模通信等新型通信技术的互联互通探索了道路。

主要创新点3:发明了一种面向微功率无线芯片的多模块混合运算的随机数后处理方法,首次提出微功率无线通信慢跳频干扰检测避让算法,提高了综合能源计量管理系统的通信效率及信道安全防护水平。【所属学科:微电子学5101035;旁证材料见附件458专利】

微功率无线通信传输数据的机密性依赖于密码算法,密码算法和协议中需要的秘钥大多由随机数提供,随机数的质量决定了整个系统的安全性。本项目发明了一种多模块混合运算的随机数后处理方法,不同原理的随机数发生模块输出经过运算模块处理后作为最终的随机数输出,其中一类随机数发生器可采用高阶本原多项式构建线性反馈移位寄存器组,反馈函数如下:

其中T是另一类随机数发生器的输出。该方法利用代数原理可确保输出的概率分布,且硬件实现方法简单,结合初值存储模块,提高了随机数产生速度,同时为防止攻击或电路异常设置监测模块,根据阈值判断随机数是否受损,一旦受损输出alarm信号,确保随机数输出符合国际和国内随机性统计检测标准。该专利确保了在干扰环境下随机数输出的不可预测性和分布均衡性,有效保障了项目实际应用中数据的安全可靠。

由于微功率通信模块工作在ISM免授权频段,在这一频段内多种通信技术的设备同时工作,如LoRA、无线遥控、车载通信等,存在信道环境差,噪声干扰强等不利因素,影响通信质量。因此一种有效的信道检测与干扰避让算法非常必要。

本项目首次提出微功率无线通信慢跳频干扰检测避让算法,采用频道组内跳频技术,干扰检测避让算法来保证节点之间的通信频率一致,有效跳开了深度衰落和噪声干扰区,避免了无线设备间以及相邻网络的互扰,提高了频谱利用率和网络系统容量,实现了良好的网络扩展性。

本算法充分利用模块高性能射频前端电路,以及基带高速内核计算能力,采用信道噪声检测与定位、整网信道质量监测等手段,优化“脏信道”屏蔽时间,动态调整信号发射时间与功率,提高整个网络的抗干扰能力。相比目前国内主流算法,提高网络容量7%,提高整网吞吐率5.5%。同时由于优化发射功率和发射时间,使信号更加难于被侦听和截获,提高了网络安全性。

主要创新点4:开创了MESH网+星形网混合网络方式,构建灵活、高效的能源计量物联网,在星型网中采用双向异频、双向异速的不对称通信方法和具备二次休眠机制的高速无线唤醒机制,实现了以电能表为网关的水、气、热等能源计量表计的双向低功耗通信【所属学科:能源计算与测量48030;旁证材料见67专利】。

北京地区水、气、热表安装分散,无法实施集中布线,采用有线的方式采集数据,建设和运维成本较高。本项目充分发挥用电信息采集系统建设和缴费渠道建设成果,拓展微功率无线通信应用技术,充分利用居民用户电表无线模块组网环境,在水、气、热等低功耗表计中植入无线通信芯片,以用户侧电能表作为网关,通过电表将其它表计数据汇聚到集中器,主站系统将集中器上传的数据按不同类型分配给相应的服务器,从而完成“多表集抄”的联合抄读与数据通信。项目通过制定“多表集抄”通信协议、扩展电力采集系统主站功能、对建立一体化缴费系统进行研究,探索创建了与其他公用事业代收代缴服务合作模式。本项目制定了一套适用于北京地区的电、水等公用事业数据采集通信技术标准,设计并形成了一套切实可行的运行维护方案。

采集网络中的电表和低功耗表计通信采用了双向异频、异速的不对称通信方法和高速唤醒通信技术,通过在唤醒的信令中插入基于时间片唤醒码的方法,实现低功耗表计在无线数据的接收过程中进行二次休眠,大幅度缩短了无线低功耗表计处于接收状态的时间,降低了表计电量消耗,延长了电池使用寿命。同时,采用精确目标地址的唤醒模式,解决了抄收统一无线网络内的不同表计之间无线通信的相互影响,减少了低功耗表计的误唤醒概率。基于双向不同频率、不同速率传输的不对称结构无线通信技术,既规避频繁通信的无线电表网络对低功耗表计的影响,又保证了电表能够正常接收低功耗表计的数据。

四、经济效益

4.1直接经济效益

直接经济效益汇总(金额单位:万元)

年  份

项目收入

项目利润

上缴的税收

节支总额

2018

76018.09

6803.53

5715.31

5580.6

2017

68856.99

8749.3

6795.86

5217.6

2016

45322.06

5329.45

4532.81

4832.6

累  计

190197.14

20882.28

17043.98

15630.8

效益产生单位

*候选单位

单位名称

1

中国电力科学研究院有限公司

2

国网北京市电力公司

3

北京智芯微电子科技有限公司

4

深圳友讯达科技股份有限公司

6

北京煜邦电力技术股份有限公司

 

 

四、经济效益

候选单位经济效益(金额单位:万元)

候选单位排序

1

单位名称

中国电力科学研究院有限公司

年  份

项目收入

项目利润

上缴的税收

节支总额

2018

0

 

 

 

2017

291.51

291.51

62.21

 

2016

0

 

 

 

累  计

291.51

 

 

 

各栏目的计算依据(限800字)

总收入为微功率无线通信测试系统技术转让费用,共291.51万元。上缴的税收=增值税+增值税附加+所得税=62.21万元。

声明:我单位确认以上财务数据真实可靠,同意全力配合后期经济效益数据抽查工作,并愿意承担因此产生的相关责任。

效益产生单位财务专用章

 

 

年   月   日

 


四、经济效益

候选单位经济效益(金额单位:万元)

候选单位排序

2

单位名称

国网北京市电力公司

年  份

项目收入

项目利润

上缴的税收

节支总额

2018

0

 

 

5580.6

2017

0

 

 

5217.6

2016

0

 

 

4832.6

累  计

0

 

 

15630.8

各栏目的计算依据(限800字)

国网北京市电力公司将微功率无线通信技术应用于用电信息采集系统以来,项目节支总额达15630.8万元,详情如下

(1)减少智能电能表维护费用

采用微功率无线通信单元后,降低了用电信息采集系统本地网络故障率和运维费用,以每只智能电能表维护费用可节省4元/年计算,2016年运行电能表730万只,节约运维成本730×4=2920万元,2017年运行电能表800万只,节约运维成本800×4=3200万元,2018年运行电能表866万只,节约运维成本866×4=3464万元,共计9584万元。

(2)减少通信模块备品备件库存资金占压       

实现微功率无线互联互通技术,可大幅减少通信单元备品备件的种类和库存,按年可节省5%备品,通信单元30元/只计算,2016年运行电能表730万只,减少资金占压730×5%×30=1095万元,2017年运行电能表800万只,减少资金占压800×5%×30=1200万元,2018年运行电能表866万只,减少资金占压866×5%×30=1299万元,共计3594万元。

(3)节省营业服务大厅运营费用

采用远程购电业务后,北京地区取消48个24小时营业服务窗口,减少营业服务大厅40个,以每个营业厅的日均营业成本费用为560元/个/天计算,2016-2018年,每年节省营业成本费用0.056×365×40=817.6万元,共计2452.8万元。综上,2016年,共节支2920+1095+817.6=4832.6万元;2017年,共节支3200+1200+817.6=5217.6万元,2018年,共节支3464+1299+817.6=5580.6万元。总节支4832.6+5217.6+5580.6=15630.8万元。

 

声明:我单位确认以上财务数据真实可靠,同意全力配合后期经济效益数据抽查工作,并愿意承担因此产生的相关责任。

效益产生单位财务专用章

 

 

年   月   日

 


四、经济效益

候选单位经济效益(金额单位:万元)

候选单位排序

3

单位名称

北京智芯微电子科技有限公司

年  份

项目收入

项目利润

上缴的税收

节支总额

2018

2800.35

532.09

475.93

 

2017

5293.86

1005.88

899.72

 

2016

6048.68

1149.3

1028

 

累  计

14142.89

2687.27

2403.65

 

各栏目的计算依据(限800字)

在本项目的实施过程中,形成了一系列满足微功率无线互联互通标准的软硬件产品,这些产品已在市场中为公司形成销售额。其中2016年新增销售额约6048.68万,2017年新增销售额约5293.86万,2018年新增销售额约2800.35万,累计共14142.88  万元。新增利润按“新增销售额-销售成本-费用-税金”计算,2016年新增利润1149.30 万;2017年新增利润1005.88万;2018年新增利润532.09万;累计共2687.27万元。新增税收按“增值税+营业税及附加+所得税”计算,其中2016年新增税收约1028.00万,2017年新增税收约899.72 万,2018年新增税收约475.93万,累计共2403.65万元。

声明:我单位确认以上财务数据真实可靠,同意全力配合后期经济效益数据抽查工作,并愿意承担因此产生的相关责任。

效益产生单位财务专用章

 

 

年   月   日

 


四、经济效益

候选单位经济效益(金额单位:万元)

候选单位排序

4

单位名称

深圳友讯达科技股份有限公司

年  份

项目收入

项目利润

上缴的税收

节支总额

2018

57526.74

4331.76

4320.26

 

2017

44659.01

5582.38

4940.46

 

2016

31404.22

3572.36

3120.6

 

累  计

133589.97

13486.5

12381.32

 

各栏目的计算依据(限800字)

深圳友讯达科技股份有限公司通过微功率无线相关产品销售产生的经济效益如下:

2016年新增销售额约31404.22万,2017年新增销售额约44659.01万,2018年新增销售额约57526.74万,累计共133589.97万元;

新增利润按“新增销售额-销售成本-费用-税金”计算,2016年新增利润3572.36万;2017年新增利润5582.38万;2018年新增利润4331.76万;累计共13486.5万元;

新增税收按“增值税+营业税及附加+所得税”计算,其中2016年新增税收约3120.6万,2017年新增税收约4940.46 万,2018年新增税收约4320.26万,累计共12381.32万元。

声明:我单位确认以上财务数据真实可靠,同意全力配合后期经济效益数据抽查工作,并愿意承担因此产生的相关责任。

效益产生单位财务专用章

 

 

年   月   日

 


四、经济效益

候选单位经济效益(金额单位:万元)

候选单位排序

6

单位名称

北京煜邦电力技术股份有限公司

年  份

项目收入

项目利润

上缴的税收

节支总额

2018

15691

1939.68

919.12

 

2017

18612.61

1869.53

893.47

 

2016

7869.16

607.79

384.21

 

累  计

42172.77

4417

2196.8

 

各栏目的计算依据(限800字)

北京煜邦电力技术股份有限公司通过微功率无线相关产品销售产生的经济效益如下:2016年新增销售额约7869.16万,2017年新增销售额约18612.61万,2018年新增销售额约15691万,累计共42172.77万元。新增利润按“新增销售额-销售成本-费用-税金”计算,2016年新增利润607.79万;2017年新增利润1869.53万;2018年新增利润1939.68万;累计共4417.00万元。新增税收按“增值税+营业税及附加+所得税”计算,其中2016年新增税收约384.21万,2017年新增税收约893.47万,2018年新增税收约919.12万,累计共2196.80万元。

声明:我单位确认以上财务数据真实可靠,同意全力配合后期经济效益数据抽查工作,并愿意承担因此产生的相关责任。

效益产生单位财务专用章

 

 

年   月   日

 

四、经济效益

4.2经济效益综述

中国电力科学研究院有限公司总收入为2017年微功率无线通信测试系统技术转让费用,共291.51万元。新增利润按照35%测算,则累计利润在102.02万元。上缴的税收=增值税+增值税附加+所得税=17.49万元。

国网北京市电力公司将微功率无线通信技术应用于用电信息采集系统以来,通过减少智能电能表维护费用节支9584万元,通过减少通信模块备品备件库存资金占压节支共计3594万元,通过节省营业服务大厅运营费用节支5580.6万元。总节支4832.6+5217.6+5580.6=15630.8万元。

北京智芯微电子科技股份有限公司通过微功率无线相关产品的销售,2016年新增销售额约6048.68万,2017年新增销售额约5293.86万,2018年新增销售额约2800.35万,共计14142.88  万元。

深圳友讯达科技股份有限公司通过微功率无线相关产品的销售2016年新增销售额31404.22万元,2017年新增销售额44659.01万元,2018年

新增销售额57526.74万元。共计133589.97万元。

北京煜邦电力技术股份有限公司通过通过微功率无线相关产品的销售2016年新增销售额7869.16万元,2017年新增销售额18612.61万元,2018年新增销售额15691万元。共计42172.77万元。

目前,符合互联互通标准的微功率无线通信产品已在全国网公司推广应用,其中北京已覆盖电力用户超过800万户,同时在冀北、福建、河南、宁夏等网省也得到了规模应用。基于微功率无线通信技术建设的综合能源计量系统,实现远程电、水、气、热等能源计量表计的数据采集,并实现了电力用户购电自动下发,能源计量数据采集成功率可达99.9%,其中,电力用户购电下发成功率亦达到99.9%以上,购电下发平均时长小于7分钟;大大降低了能源企业成本,提高了能源计量数据采集和应用效率。

项目形成的国标、行标、企标首次已经成为各厂商微功率无线通信产品的设计准则,各厂商的产品均已标准化。基于本项目研发的微功率无线通信互联互通测试系统,已在中国电力科学研究院完成近百余批次微功率无线通信产品的入网型式检测,满足了水、电、气、热综合能源计量通信产品的检测需求。

项目构建的以电表为网关的微功率无线综合能源计量管理系统,使北京地区电、水、气、热等公共事业服务方式发生革命性改变,目前覆盖水表用户超过10万户。在试点建设应用过程中,电表作为水、气、热表计层信息的汇聚点,有效避免了对现有网架的大规模改造,降低了建设成本,该模式已在全国试点建设中推广应用。

     

 


五、社会效益

1)引领能源行业本地通信领域技术进步

本项目的研究成果首次统一了用电信息采集系统中应用的微功率无线通信技术,规范了通信芯片、采集产品的制造标准,推动微功率无线通信产业链的健康发展。同时,具有互联互通特征的微功率无线通信技术是用电信息采集系统中应用的所有本地通信技术中首个统一标准的技术,大幅提升了用电信息采集系统通信技术的标准化水平,并为后续实现其他用能场景的本地通信技术(如电力线宽带载波)的互联互通化探索了道路。

2)推动首都能源信息化服务升级

《北京市“十三五”时期信息化发展规划》提出构建便捷化公共服务格局,体验式消费、线上线下融合服务等新模式广泛普及。结合本项目成果研发的“掌上电力”手机APP在北京地区全面推广应用,为广大居民用户、企业用户提供用电信息查询、购电交费、故障报修、业扩报装等电力营销全业务服务,打造24小时面向用户的“集成简约、互联互动、移动智能、开放融合”的全方位一体化营销服务体系,实现营销服务从线下业务向线上服务的全面转变。

3)落实国家芯片发展战略

集成电路产业是我国战略性新兴产业,关乎国家核心竞争力和国家安全。其中电力通信集成电路市场虽然起步较晚,但伴随着智能电网建设的推进呈现飞速增长的态势。在这一领域,海外巨头高通半导体、芯科科技分别在远程与近距离无线通信芯片领域占据绝大部分市场份额,无线通信芯片国内厂商已崭露头角但很多关键技术依然被高通、美满半导体等海外巨头垄断。总体而言,电网智能化设备及各类终端的电力核心芯片90%依赖进口,电力通信芯片领域的现状为我国整体芯片行业的一个缩影。为了填补我国自主核心芯片短缺的空白,《北京市“十三五”时期信息化发展规划》提出构建融合创新生态,强化自主创新,重点支持核心芯片、元器件和设备的自主研发及产业化,研发具有自主知识产权的操作系统及集成开发平台,建立开放、安全、云端融合的应用服务支撑平台,实现规模化应用和推广。本项目中通过完成微功率芯片的开发应用,实现了电力无线通信芯片的自主设计,推动了国内核心芯片行业的进步,并带动芯片上下游联动产业发展。有助于推进北京高端电子制造业的发展,带动上下游产业共同向高精尖方向发展,从而为首都搭建高端技术产业生态圈,推动新一代信息技术产业领先发展奠定基础。

4)培养通信芯片、模块、系统领域高端人才

《北京市“十三五”时期现代产业发展和重点功能区建设规划》提出了集聚全球高端产业人才的计划,制定了落实人才强国战略和首都人才优先发展战略。本项目积极响应北京市政府提出的建设高端人才队伍的号召,在公司全面贯彻落实科学发展观,紧紧抓住培养、吸引、用好人才三个环节,加快吸引和培养芯片、通信、电路、软件等技术领域的人才,通过建立企业人才吸引与激励政策,留住人才,用好人才,为公司未来引领芯片和通信行业的技术创新储备合适的人才,从而提高公司自主创新能力和市场竞争力。为北京市未来完成“科技创新中心”的战略规划起到积极推动作用。

5)推进北京市能源基础设施升级改造

目前,本项目根据《DLT 698.44-2014 电能信息采集与管理系统》标准研发的微功率无线通信产品已在全国电网公司推广应用,其中北京是主要推广应用地区,同时在福建、河南、宁夏等网省也得到了规模应用。使用微功率通信产品的电力采集系统,有稳定性高、采集速度快的特点。2016年北京市人民政府发布《北京市“十三五”时期信息化发展规划》,提出完善信息基础设施、构建信息惠民体系等相关政策。基于微功率无线通信技术的产品不仅可以应用在电力采集系统中,也可应用在远程采集水、气、热等领域。配有微功率通信产品的智能电表可作为水、气、热表数据信息的汇聚点,统计上报各能源的采集数据,这样的采集方案可有效避免对现有通信网络的大规模改造,降低采集系统建设的投入,减少人力物力的消耗。提高各能源数据采集效率,提升能源供给网络的自动化程度。让人民群众切身感受到科技进步所带来的方便快捷,提高人民生活水平。为推动北京全面建成小康社会,成为国际一流的和谐宜居之都贡献力量。

六、主要知识产权支撑材料目录(限10个)

 

序号

知识产权类别

名称

国(区)别

授权号

授权公告日

发明人

权利人

1

发明专利权

一种快速响应LDO电路

中国

ZL201710905386.4

2018-11-16

杨小坤,赵东艳,王于波,张海峰,唐晓柯,原义栋,胡毅,何洋,李振国

北京智芯微电子科技有限公司,国网信息通信产业集团有限公司,国家电网公司

2

发明专利权

一种电能表通信接口带载能力测试系统

中国

ZL201310481249.4

2016-01-20

董俐君,阿辽沙·叶,刘宣,刘喆,徐英辉,姜洪浪,韦华芳

国家电网公司,中国电力科学研究院

3

发明专利权

一种测试电能表本地通信单元互换性的方法

中国

ZL201310450535.4

2017-09-12

唐悦,张海龙,夏怡虹,张双沫,祝恩国,郜波,孟静

国家电网公司,中国电力科学研究院

4

发明专利权

一种真随机数后处理装置及方法

中国

ZL201310566372.6

2017-12-15

刘国华,苏伟,万勇,周芝梅,唐晓柯

国家电网公司,北京南瑞智芯微电子科技有限公司

5

发明专利权

跳频测试方法及装置

中国

ZL201210492579.9

2016-02-03

赵成,张松,李之彧,吴小林,刘恒,李国昌,李海涛,李冀,宋玮琼,羡慧竹,李蕊,周文斌,彭放,孙健,张艳妍

国家电网公司,北京市电力公司

6

发明专利权

无线自组网节点通信方法及节点

中国

ZL201511028189.6

2018-06-26

相义,刘振波,谢远智,李康宁,舒杰红,崔涛

深圳友讯达科技股份有限公司

7

发明专利权

低功耗节点同步唤醒方法、节点及系统

中国

ZL201511032219.0

2018-03-13

刘振波,谢远智,李康宁,李相义,舒杰红,崔涛

深圳友讯达科技股份有限公司

8

集成电路布图设计权

微功率无线通信芯片

中国

BS.165012307

2017-06-09

胡旭,许可敬,武超,唐晓柯

北京智芯微电子科技有限公司

序号

知识产权类别

名称

标准类别

标准编号

标准发布日期

标准起草单位

标准起草人

1

标准

自动抄表系统 第222部分:无线通信抄表系统 物理层规范

国家标准

GB/T 19882.222-2017

2017-12-29

国网湖北省电力公司电力科学研究院,深圳市力合微电子股份有限公司,哈尔滨电工仪表研究所,中国电力科学研究院,宁波水表股份有限公司,深圳友讯达科技股份有限公司,云南电网有限责任公司电力科学研究院,国网江苏省电力公司电力科学研究院,国网新疆电力公司电力科学研究院,深圳市航天泰瑞捷电子有限公司,北京中宸泓昌科技有限公司,宁波三星医疗电气股份有限公司,深圳市科陆电子科技股份有限公司,上海英孚特电子技术有限公司,杭州百富电子技术有限公司,杭州西力智能科技股份有限公司,黑龙江省电工仪器仪表工程技术研究中心有限公司,国网哈尔滨供电公司,黑龙江省科学技术情报研究院,华立科技股份有限公司,浙江晨泰科技股份有限公司

田华,刘鲲,关文举,刘宣,舒杰红,陈良勇,陈丽恒,刘清蝉,刘建,刘强,张宗继,邓桂平,刘恒,章登清,李桂林,栗遇春,袁志民,卢旭朝,马骥,饶煊攀,王连生,刘鲲,张维兵,于高波,段锋,陈闻新,姜滨

2

标准

电能信息采集与管理系统第4-4部分:通信协议-微功率无线通信协议

行业标准

DL-T698.44-2016

2016-08-16

中国电力科学研究院,国家电网公司,国网北京市电力公司,深圳市国电科技通信有限公司,深圳友迅达科技股份有限公司

陆欣,张海龙,唐悦,张松,刘宣,林大鹏,李亦非,杜蜀薇,杜新纲,彭楚宁,周晖,章欣,臧志斌,李冀,李云峰,杨凤梅,阿辽沙叶,舒杰红,崔涛

序号

知识产权类别

论文(著作)名称

刊名/出版社

年卷期页码

发表时间

(年月日)

通讯

作者

(含共同)

第一

作者

(含共同)

论文全部作者

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

九、候选单位情况

候选单位排序

4

单位名称

深圳友讯达科技股份有限公司

对本项目

实质性贡献

(限200字)

1.与合作单位共同研究微功率无线互联互通测试技术。

2.与合作单位共同研究基于网络性能测试分析的微功率无线通信协议侦听系统及微功率无线数据传输协议一致性测试方法。

3.与合作单位共同研究双向异频、双向异速的不对称通信方法。

4.与合作单位共同研究采用二次休眠机制的高速无线唤醒机制的低功耗双向通讯方法

通讯地址

深圳市宝安区石岩街道万业隆工业园友讯达综合楼

邮政编码

518000

单位性质

民营企业

单位类型

京外单位

是否法人单位

组织机构代码

9144030074124909XL

单位所在地区

京外地区

单位网址

www.friendcom.com

单位联系人

崔涛

单位联系人电话

0755-86026600

单位传真

0755-86026300

单位联系人手机

18128815206

单位联系人电子邮箱

faq@friendcom.com

项目联系人

崔涛

项目联系人电话

0755-86026600

项目联系人电子邮箱

faq@friendcom.com

项目联系人手机

18128815206

1、本单位在提名工作中严格遵照《北京市科学技术奖励办法》及《北京市科学技术奖励办法实施细则》《中华人民共和国保守国家秘密法》和《科学技术保密规定》等相关法律法规的有关规定和北京市科学技术奖提名工作的具体要求

2本提名书及相关材料真实完整,所有相关支撑材料(包括专利、论文、著作等知识产权支撑材料,销售合同,技术合同,应用支撑材料,第三方评价支撑材料,国家法律法规要求的行业批准文件等)均未在省部级及以上科学技术类政府奖获奖项目中使用过,本年度也未同时提名其他省部级及以上科学技术类政府奖项目。                                                                           

3、本单位要求提名材料进行了公示,公示期间无异议。

4本单位是法人单位

如有不实,本单位愿意承担相关后果并接受相应的处理

                                                                           

 

单位(公章)

                                         年    月    日

 

 

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