智能感知与优化控制研究团队
一、研究团队介绍
1.团队负责人介绍
赵峙尧，男，1989年11月生，教授，博士生导师，入选北京市科技新星、2021-2023北京市科协青年人才托举工程、北京市属高校优秀青年人才。长期从事基于人工智能的系统科学理论与控制工程领域理论、方法和关键技术研究，专注于利用复杂动态系统智能健康管理技术，探究工业智能系统、环保、食品安全领域的风险防控体系建设，在多旋翼无人机系统的健康性能评估与决策、食品供应链安全风险评估与防控、水环境机理建模及健康风险评价等方面取得了重要成果。主持国家自然科学基金青年项目、国家重点研发计划课题、北京市自然科学基金面上、青年项目等国家及省部级课题，在国内外期刊上发表SCI论文50余篇，授权国家发明专利10余项，获得中国食品学会科技进步奖一等奖、中国发明协会发明创新奖二等奖、中国仪器仪表学会科技进步奖二等奖、北京市水利学会科学技术奖一等奖等。近五年主讲《系统辨识》、《计算机控制系统》、《电力电子技术》等课程。2019年获北京高校第十一届青年教师教学基本功比赛工科类一等奖（第一名）、最受学生欢迎奖、最佳现场演示奖、最佳教学回顾奖；2021年获首届全国高校自动化类专业青年教师讲课（说课）大赛一等奖。
2.团队人员构成
团队成员由自动化、信息、人工智能等专业的中青年教师组成，平均年龄在40岁以下，包含教授4人，副教授11人，讲师2人，全部具有博士学历。团队成员根据自身特点和优势，各负其责、相互协作、共同攻关，研究工作具有很好的关连性和互补性。现有在读研究生30余人，已毕业研究生100余人。
3.研究方向
智能感知与优化控制研究团队长期以来从事信息科学、食品科学、环境科学与轻工业技术交叉领域的研究工作，解决食品、环境、轻工业领域中复杂系统建模、评估、预测与决策问题，主要研究方向包括：
（1）水环境智能监测与管理；
（2）食品安全智能分析；
（3）智慧轻工与产业信息化。
4.取得的成果和社会影响力概述
团队近年来承担了30余项科研项目，包括国家自然科学基金项目、国家科技重点研发计划课题、国家社会科学基金项目、北京市自然科学基金重点项目、北京市科技新星计划项目、北京市教委科技重点项目、北京市属高校创新能力提升计划项目以及其他政府、企业委托的课题等。目前团队在国内外重要期刊及国际会议上发表学术论文120余篇，申请与授权国家发明专利等50余项，出版学术专著10部，获得计算机软件著作权近100项，先后获得国家科学技术进步二等奖、中国轻工业联合会科学技术进步奖一等奖、北京市科技进步二等奖、中国仪器仪表学会科技进步二等奖、中国人工智能学会科技进步奖等。
5.已有合作单位
团队北京工业大学共建智慧环保北京实验室，与北京市水务局、航天科工集团、中国信息通信研究院、机械工业仪器仪表综合技术经济研究所、北京理工大学、北京师范大学等形成了合作研究平台。
2020年10月，智慧环保北京实验室经北京市教育委员会批准立项建设，是北京市最高级别的科研平台，也是我国环保自动化领域首个省部级实验室。实验室依托于北京工业大学建设，北京工商大学、北京市生态环境监测中心等单位联合共建。智慧环保北京实验室面向国家生态文明建设重大需求，以高水平生态环境保护和高质量经济社会发展为目标，以解决污染防治攻坚战中的科学问题和技术难题为根本任务，打造跨学科、跨院系、跨单位的高质量创新平台，汇聚和培养高水平创新人才，以科技创新引领环保产业技术变革、推动北京经济社会发展全面绿色转型、支撑美丽中国建设。实验室聚焦水污染治理与水环境保护、固废减量与资源化利用、大气污染防治等重点污染防治领域，实验室设定“环境感知与智能检测”、“智能建模与数字孪生”、“智能优化与自主控制”、“云边协同及工业互联网”四个主要方向，着力开展人工智能与自动控制前沿基础理论研究，重点探索与研发智慧环保技术，力争解决前沿科学问题、突破关键核心技术，服务国家创新驱动发展战略。
二、重要成果转化项目介绍
水生态环境智慧监测项目
团队开展水生态环境智慧监测项目研究，并以“北京市河湖鸟类AI智能识别自动监测站”为代表实现成果转化。北京市河湖鸟类AI智能识别自动监测站以首都“十四五”生态文明建设为总体服务目标，以信息化、智能化赋能北京市水生态监测，变革传统“人工蹲守”为主要手段的鸟类监测工作方式，提供了面向河湖湿地的鸟类智能监测软硬件一体化解决方案。
智能监测站由现场监测终端和智能计算服务端组成，现场监测终端利用高清云台摄像机对鸟类进行自动捕捉拍摄、初判识别；智能计算服务端利用人工智能识别技术，对鸟类类型、数量、分布等进行智能计算。智能计算服务端以人工智能手段为驱动，集成鸟类位置捕捉技术、鸟类图像获取技术和鸟类智能识别技术三个关键技术，重点攻克复杂背景环境、有遮挡、光线影响等一系列非理想图片下的鸟类精准识别难点。
目前，本项目已在密云水库、官厅水库、沙河水库、野鸭湖、颐和园等地建设15个监测终端，累计拍摄5万余只河湖鸟类，并多次拍摄到黑脸琵鹭、黑鹳等珍稀鸟类，为北京市水生态健康评价提供基础数据和丰富的图像资源，该部分资源入选北京市科学技术协会“2022优秀科普创新成果TOP10”。2022年8月23日，北京市河湖鸟类自动监测平台-官厅水库1号站捕捉拍摄到一只黑脸琵鹭。黑脸琵鹭是我国一级重点保护野生动物。世界自然保护联盟（International Union for Conservation of Nature，IUCN）的红色名录（Red List）中，黑脸琵鹭的等级是濒危（Endangered）。黑脸琵鹭是北京地区极其罕见的过境鸟，对其影像资料的记录十分宝贵，本成果得到北京日报、北京市人民政府门户网站等官方媒体报道。
三、重要科技开发项目介绍
1. 水环境智能监测与预警系列项目
以河湖藻类水华污染为主要研究问题，针对现代水生态环境监管在自动监测与智能分析方面的需求，依托国家自然科学基金项目、北京市自然科学基金重点项目、北京市教委市属高校创新能力提升计划等项目，通过组织优势团队，重点攻克藻类水华污染预测预警与治理决策等难题。以“监测-评价-预测-决策”为总体研究思路，形成了系列化的监测设备与智能分析方法，为水环境智能监管和水污染防控提供了技术支撑，可有效提升水环境污染分析和管理的精细化程度和智能化水平，进而促进管理能力提升与生态环境改善。
相关研究形成创新体系：1）提出了藻类水华污染机理建模与风险评估技术，将水质机理建模和水质风险评估技术结合，揭示水质演化的内在动力学规律，实现对水体富营养化状态的全面评价，为水环境污染防治提供参考信息。2）提出了藻类水华多时间尺度预测预警技术，通过分析藻类水华生成过程的非平稳、周期性、随机性、非线性等特征，建立了蓝藻水华智能预测方法，研究结果可有效分析蓝藻水华变化情况及暴发条件，进一步提高了水华预测精度。3）提出了藻类水华污染应急治理自动决策技术，以理性决策为基础研究藻类水华污染应急治理决策问题，克服了传统治理决策过度依赖经验、适应性受限等问题，实现可用于信息化系统的决策技术。4）建立了河湖水环境监测与物联网智能管理平台，在水质传感器网络优化部署及动态运行机制研究基础上，研发了多形态的水环境监测设备，并开发具有智能预测预警与治理决策功能的物联网管理系统，为水环境监测与智能管理提供技术手段。
研究成果在北京重点河湖、太湖流域、唐山环城水系、衡水工业新区等得到应用，成果转化应用总金额约4800万元，取得了丰富的社会效益，在环保领域科技发展和交叉领域人才培养方面具有显著成效，有效推进首都城市水环境治理改善。
2. 粮油食品安全风险智能防控系列项目
近年来聚焦粮油食品供应链质量安全问题，将区块链、人工智能等新一代信息科学技术与食品安全相融合，承担了3项国家重点研发计划课题：
粮油食品供应链危害物识别与防控技术研究（2017YFC1600605）
粮食污染物综合处理技术集成与示范（2020YFC1606801）
食品风险全程全息预警与评价可视化系统构建及应用（2022YFF1101103）
经过系统性研究，初步形成粮油食品供应链“定量分析-风险评估-预测预警-防控决策”的风险防控体系，为推动实现高质量、重安全、可持续的粮油食品质量安全监管提供理论和技术支撑。具体开展了粮油食品供应链风险评估与预测预警技术、粮油食品供应链风险防控系统、粮食主要污染物污染水平评价体系及方法、粮食主要污染物风险预警和智能决策系统、食品全程全息风险预警分析与查检、全程全息风险数据库及可视化系统等方面的研究。
粮油食品供应链风险防控研究为粮油食品供应链参与企业、消费者、第三方监管部门提供了定量分析、风险评估、预测预警及防控决策的理论依据，为促进大数据、人工智能、区块链技术在粮油食品安全领域的应用发挥了积极作用。目前团队是国内从事粮油食品供应链风险预测预警及防控追溯研究的主要团队之一，研究成果得到食品安全领域专家学者的认可和肯定。
四、重要服务社会项目介绍
工业互联网创新发展工程系列项目
2020年，作为项目联合体单位参与工业和信息化部工业互联网创新发展工程项目：规模化工业互联网标识新连接平台-PLM方向，2021年，作为项目联合体单位参与工业和信息化部工业互联网创新发展工程项目：标识解析与***连接器，2023年，作为项目联合体单位参与工业和信息化部工业互联网创新发展工程项目：***资产融合定位系统，通过连续多年的项目研究，初步建成基于工业互联网标识解析技术的跨企业、跨系统、跨平台的数据互联互通技术体系，形成12项团体标准，有效支撑着各行业数字化转型和智能化改造工作的开展。
