工业园区智能化的实现

工业园区智能化的实现（通用9篇）

工业园区智能化的实现 篇1

目前工业现场的控制系统都采用集散控制系统(DCS)或者分布式的网络化PLC。本地的控制器PLC受运算资源限制,只能运行逻辑控制和简单的PID控制,不能运行复杂的模型辨识与智能控制算法。要进行更为复杂的计算需运行上位PC机上的软件实现。随着管理与信息系统和计算机集成制造系统的普及,现场生产数据的应用已经不仅仅局限于数据采集和监控,在生产制造过程中,需要对现场的大量数据进行流程分析和过程控制,需要先进的智能控制与优化的方法。目前运行在PC机上的商用工业监控组态软件具有高度的开放性,采用了大量的“标准化技术”,如OPC、ODBC、ActiveX、COM及DCOM等,使组态软件已经成为软件二次开发平台,可以实现先进的数据处理与优化控制的组件的二次开发与集成。

笔者用西门子WinCC监控软件开发二次平台,利用WinCC所提供的ODK软件开发工具所提供的API函数,在VC6.0的开发环境中开发了具有工业过程系统辨识与先进控制器设计的智能控制ActiveX控件,并集成在WinCC组态软件中,作为WinCC智能辨识与优化控制功能的扩展。

1 SCADA中智能算法控件的实现方法

1.1 ODK软件与WinCC的开放性

ODK是WinCC提供的开发工具,ODK软件开发包实际上是.h文件和.lib文件的集合,ODK提供了一套API函数,为在WinCC软件开发平台上实现软件二次开发提供帮助,提供了与WinCC系统的各个部分进行通讯的手段。经过反复选择,在本次实验中利用DMGetValue和DMSetValue两个函数分别对WinCC数据进行读和写。WinCC同时能够集成在其他第三方平台下开发的COM、DCOM和ActiveX组件,具有良好的开放性[1],为在WinCC下实现模型辨识与智能控制功能标准组件提供了良好的平台。

1.2 模型辨识与智能控制组件技术路线与开发步骤

如图1所示,简要介绍了模型辨识与智能控制组件开发的实现路线,在VC6.0环境下开发此智能组件的技术路线与步骤如下:

a.建立ActiveX控件类型的工程,把WinCC提供的开发工具包ODK中的API函数中的头文件、库文件集成在Project中;

b.开发模型辨识与智能控制的算法体,首先调用ODK中的DMGetValue和DMSetValue函数实时读取监控组态软件中的过程值,并将算法体运算结果写回监控组态软件的控制变量,算法体开发体中实时控制部分要调用OnTimer函数实现控制律的实时计算;

c.实现编译、链接,生成模型辨识与智能控制OCX控件;

d.在WinCC中,注册模型辨识与智能控制OCX控件,并在WinCC中进行控制组态,实时进行数据采集与控制。

2 控件中所集成智能算法简介

笔者开发的控件算法主要包含系统辨识和参数整定两大部分。自整定PID算法控件集成了两种辨识方法:一种是阶跃响应辨识法;另一种是继电反馈方法。辨识完成后选择相应的整定公式便可以算出PID参数的值,此实验中的控件一共集成了4种整定方法,分别是Kappa-Tau(KT)方法、内模控制(IMC)方法(包括单变量和多变量)、Ziegler&Nichols(ZN)第一法和ZN第二法,下面简单对自整定PID原理进行分析和讨论。

2.1 阶跃响应辨识和继电反馈辨识法

利用阶跃响应曲线对系统进行辨识,主要有切线法、两点法和面积法,在此采用面积法。辨识系统的目的是获得系统的某些特征量,在文献[2]中有详细的理论推导过程。通过相应公式即可近似求得辨识所要得到的信息得到这几个参数,然后代入不同的整定公式得到PID整定参数。

继电反馈辨识方法需要得到被辨识系统的两个特征量:一是模型产生等幅振荡时的振荡幅值;二是等幅振荡的周期。方法原理和公式推导详见文献[3,4]。通过编写程序,求得K和T再代入相关整定公式(ZN第二方法)即可求得整定参数Kp、Ti、Td。

2.2 参数整定

待系统辨识完成后,将进行PID参数的整定,主要介绍多变量的内模PID控制算法。最早提出内模控制理论的是Garcia C E和Morari M两位学者,他们在控制系统中引入了内部模型,系统的反馈量由常见的输出反馈变为扰动估计的反馈,若存在干扰或者建模误差的时候,引入滤波器抑制干扰和误差,从而分离了系统的设定值和干扰响应,使得系统具有良好的响应性能和鲁棒性。基于内模控制的PID算法结合了PID控制和内模控制的优点,在工业领域用于强耦合多变量过程、强非线性过程和大时滞过程。

多变量内模控制器的设计可以简要分为两个步骤:首先是在不考虑系统鲁棒性和约束的情况下设计一个理想的控制器;其次为了使系统有一定的鲁棒性,引入一个滤波器,通过调整它的参数和结构来满足要求。总的来说可概括为[5]:IMC控制器过程模型Q(s)的分解和鲁棒性设计。

按照要求对水箱系统进行内模控制器的解耦设计,文献[6,7]具有很好的参考价值。

2.3 具体实现步骤

2.3.1 ActiveX控件面板设计

首先在VC6.0环境下新建一个MFC ActiveX ControlWizard工程,在ResourceView中Dialog项插入一个对话框。设置好对话框的属性,并且在对话框上设计PID自整定算法控件的内容,如图2所示。

整个控件主要包括辨识整定和控制。通过按下Connect建立控件与WinCC数据库的链接,此时应注意启动WinCC的变量记录运行系统,归档输入、输出变量,开始辨识整定。辨识结果经由m、L、T显示,整定后的PID参数由Kp、Ti、Td显示。在控制部分,可任意拖动滚动条改变SP的值,再按下Control对系统进行控制。

2.3.2 在VC6.0环境下编写程序

自整定PID算法程序流程如图3所示。

3 实际水箱水位控制实验

图4所示为网络化四容水箱控制装置。四容水箱系统使用西门子S7-300PLC控制器及与其配套的西门子WinCC上位机监控软件。控制器和组态软件通过以太网进行通讯,实现对四容水箱液位数据的实时读取和对电机转速的实时控制。

3.1 实验对象介绍

如图5所示为四容水箱系统示意图,该装置具有非线性、多变量、时滞及相位可调等多种复杂特性,可以对复杂的工业控制系统进行模拟和优化。实验过程中,通过传感器采集水箱的水位作为输入信号,输出信号用来控制泵的开度,将以上开发的模型辨识和智能控制组件嵌入到WinCC中,形成了闭环控制系统。

3.2 实验结果

参照图5所示的水箱示意图,通过控制泵1和泵2的开度调节水箱1、2的水位值,这是一个典型的非线性MIMO系统。

如图6所示,在实验中首先要进行系统辨识,得到G11(s)、G12(s)、G21(s)、G22 (s)系统模型参数,再通过参数整定得到相应各个PID的参数。

对四容水箱进行实验后得到的模型参数分别由下式给出:

参数整定后得到的PID参数值(控制器采用PI结构)如下式所示:

辨识结束后对系统进行控制,水箱1水位的目标值设为8.0cm,水箱2水位的目标值设为13.5cm,控制曲线如图7所示。

4 结束语

针对工业领域广泛应用的SCADA数据采集监控软件尚未集成智能控制功能这一问题,提出了插入模型辨识与智能控制组件对相应系统进行智能控制。相信提出这一技术路线后,通过不断努力还可以集成更多的先进算法,比如模糊PID算法及神经网络预测控制算法等。这一技术路线的提出方便学者直接通过WinCC对被控对象进行智能控制。

参考文献

[1]西门子(中国)有限公司自动化与驱动集团.深入浅出WinCC V6.0[M].北京:北京航空航天大学出版社,2005.

[2]董红生,李战明.基于阶跃辨识的自整定PID控制器[J].兰州工业高等专科学校学报,2003,10(2): 12-16.

[3]胡寿松.自动控制原理[M].北京:科学出版社,2007.

[4]马明达,朱新坚.基于继电反馈的辨识的研究[J].化工自动化及仪表,2005,32(2):13-19.

[5]戴文战,丁良,杨爱萍.内模控制研究进展[J].控制工程,2011,7(18):487-492.

[6]吴晓威,张井冈,赵志诚.多变量系统的PID控制器设计[J].信息与控制,2008,37(3):316-320.

[7]尹美兰.多变量内模解耦[D].北京:北京化工大学,2006.

工业园区智能化的实现 篇2

工业云发展是培育工业大数据产业生态和带动制造业服务化转型的重要基础，是未来先进制造业发展中实现工业经济互联和智能制造的信息中枢。

云计算是推动信息技术能力实现按需供给、促进信息技术和数据资源充分利用的全新业态，是信息化发展的重大变革和必然趋势。随着国务院《关于促进云计算创新发展 培育信息产业新业态的意见》和《中国制造2025》的印发，云计算在工业领域的落地发展成为“十三五”期间进一步推进两化深度融合的重点工作之一，工业云成为信息企业和工业企业共同关注的热点。

工业云发展是培育工业大数据产业生态和带动制造业服务化转型的重要基础，是未来先进制造业发展中实现工业互联和智能制造的信息中枢。本文试图对工业云的功能特点、应用场景、发展现状和问题做一梳理，并分析提出下一步促进工业云发展的着力点。

工业云的功能特征和应用场景

云计算概念起源于消费互联网领域。3月，亚马逊推出弹性计算云服务(Elastic Compute Cloud，EC2)，8月份，谷歌在搜索引擎大会上正式提出云计算概念。“云”既是对互联网公司所采用的计算架构的描述，也是对其商业模式的形容。在计算架构上，基础设施利用网络和虚拟化技术池化后可实现动态弹性扩展，其上运行的软件服务可以集中部署和维护，并实现对基础设施的透明访问;在商业模式上，面向公众开放服务，支持用户按需租用，并可自助完成业务部署。可见，云计算的功能与互联网公司对于计算设施的应用需求是完全匹配的，特别是能够根据系统信息数据处理压力的起伏，以远较传统的服务器、小型机、大型机等IT基础设施更为灵活的配置方式，以更低成本实现计算资源的动态调度。

工业云的功能特征基本继承了云计算的通用功能。但对于工业领域的IT应用而言，不用应用场景的软件服务对计算设施的要求不尽相同，大体可分为两种：一是计算处理资源密集型应用，即软件服务对CPU和GPU的计算处理能力有较高要求;二是存储资源密集型应用，及软件服务对数据存储系统的容量和处理速度有较高要求。上述两类应用决定了目前市场上常见的、按功能特征区分的两种工业云。

一是以公共超算中心或企业私有计算中心为依托的计算型工业云，其上通常可提供计算机辅助设计(CAD)、计算机辅助工程(CAE)等对数学建模、求解分析、三维图像处理等处理能力有较高要求的软件服务。计算型工业云的应用场景一般对应于工业领域的研发设计环节，特别是企业从事大型研发项目，有多个子系统研发工作同时推进，并都需要IT资源支持的时候，使用工业云可根据各项目团队的动态进度和需求，灵活调度企业IT资源，实现研发资源的最大化配置。计算型工业云一旦在企业部署应用，就会自然从IT资源配置调度平台，加速演变为产品研发不同工序间的协同合作平台，继而成为企业管理层统筹企业全局研发活动的集中管控平台。如商飞公司已经部署的全球协同研发云平台，已经成为能够集中管理供应链上跨地域的合作伙伴的各类研发活动的调度中心，全部设计、测试数据在平台上可实现高速交换和共享，促使在研产品的成熟周期大大缩短，综合研发成本成倍降低。

二是以公有或私有数据中心为依托的存储型工业云，其上通常可提供企业资源管理(ERP)、供应链管理(SCM)、客户关系管理(CRM)、财务管理等对大规模结构化数据的访问和处理性能有较高要求的软件服务。存储型工业云的用户非常广泛，特别是可提供软件租用服务的工业云，能够允许企业以低成本使用ERP、SCM、CRM等原本实施成本高昂的软件服务，尤其受到中小企业用户的欢迎。移动互联网兴起之后，特别是电子商务和网络支付工具爆发式增长以来，大量中小企业主从移动端“触网”，他们所接入的正是已经演变成为电子商务平台的存储型工业云。在云平台的支持下，企业管理人员可以通过手机实现企业的人员管理、订单管理、财务管理、物流管理等工作，并可以与交易合作伙伴在线结算。如创捷通公司在深圳运营的供应链管理云平台，可以帮助智能手机投资人在线与全球范围内的手机设计公司、零部件供应商、组装代工厂等有关上下游企业建立业务合作，并提供电子结算、供应链金融、跨境报关/报税等增值服务。

最近半年以来，随着部分工业互联网应用开始落地，相应出现了集成处理各类工业传感器回传数据的云平台，就其目前的应用形态而言，应仍属于存储密集型工业云一类。

工业云是智能制造产业生态的

制高点

较早完成工业化进程的西方发达国家，近年来的发展重点聚焦于软件能力的提升。不仅是IBM、SAP等信息技术公司在积极发展通用软件技术，波音、空客、GE等工业企业也在不断利用软件将工业知识和技术进行固化，提升软件能力。如前所述，工业云平台是工业企业集中固化、管理、迭代更新技术知识的理想软件工具。从代码行数看，洛克希德马丁公司已经超过微软成为世界最大的软件公司，而GE推出Predix工业云平台后，也宣称出五年后要成为全世界最大的软件公司。

1月的CES消费电子展上，全球最大的白电制造商惠而浦公司宣布将与IBM合作推出搭载人工智能系统“沃森”的家电产品(沃森的核心系统是运营在云端的大型人工智能知识系统)，提出下一代家电将能够和用户交流并自主学习。西门子也于底宣布将增加研发投入3亿欧元搭建跨业务新数字化云端服务平台Sinalytics，能对机器产生的大量数据进行整合、保密传输和分析，通过数据分析和反馈提升对燃气轮机、风力发电机、列车、楼宇和医疗成像系统的监控和优化能力。可见，全球工业和信息技术领域的领先企业已在工业云领域加紧布局，抢占未来先进制造业软件平台和产业生态的制高点。

我国工业云发展初有成效

我国高度重视工业云发展，国务院关于促进云计算创新发展 培育信息产业新业态的意见把“大力发展企业经营管理、研发设计等在线应用服务，降低企业信息化门槛和创新成本，支持中小微企业发展和创业活动”作为主要任务明确提出，《中国制造2025》也把“实施工业云及工业大数据创新应用试点，建设一批高质量的工业云服务和工业大数据平台，推动软件与服务、设计与制造资源、关键技术与标准的开放共享”作为推进两化深度融合，支撑智能制造发展的重要举措。

以来，工业和信息化部确定了北京等16个省市作为工业云创新服务试点，探索创新信息化和工业转型的新模式，在试点省市和相关单位的共同努力下，已经取得了一些初步的成效。中国工业软件产业发展联盟也联合地方工信主管部门，在惠州仲恺高新区、青岛8个工业园区、昆山模具产业集群三个重点产业园区，分别推动广州中望、北京数码大方、苏州浩辰牵头建设了工业领域国产CAD中小企业公共服务平台，促进正版CAD软件在中小企业的应用与发展，支撑企业研发水平的提高和区域自主创新能力的提升。

从已开展的服务业务类型来看，我国工业云已涵盖上文提到的全部两种功能类型。如国家超算中心所在的天津、济南等地，以及地方投资建设有超算中心的上海、北京等城市，均已依托本地超算中心的计算资源优势，以软件计算租用服务和工程分析咨询服务等方式，为装备制造、航空航天、生物医药、石油勘探等重点领域的工业企业提供计算机辅助设计、辅助工程、辅助制造等云服务。

江苏、河南、宁夏、重庆、内蒙古、贵州等地则以电信运营商或信息技术企业为主体，搭建了面向服装行业、食品行业、电子行业等领域大中小企业的供应链设计协同平台和商务协同平台，既降低了企业信息化的门槛，也为配套企业拓展了产品销路，降低了龙头骨干企业的采购成本。各地区工业云运营主体机构还举办了组织培训、设计大赛等多种宣传推广活动，提高了社会各界，尤其是工业企业对工业云的认识水平，激发了企业应用工业云的积极性。如中国工业软件产业发展联盟和数码大方联合在北京举办的中国3D工业设计创新大赛，吸引了数万人参加，在工业云应用推广方面取得了较好的宣传效果。

随着工业云应用的逐步推开，云计算能够培育产业新型业态的功能也在工业领域逐步显现，不仅催生出工业软件服务的新业态，还带动工业企业创新形成了一批服务化转型的新模式。

一是催生出工业大数据应用生态。工业云在企业的落地应用，为工业企业打通信息化建设中遗留的信息孤岛提供了新手段。云平台在数据集成方面具有天然优势，推进建设和应用工业云平台，就是推进企业统一数据标准和共享机制，虽有重重阻碍，但平台一旦建立，即可极大加速工业企业数据的积累，一些面向行业应用的大型工业云平台还能加速行业共性数据的积累，这为工业大数据的进一步发展和成套解决方案的成熟提供了重要的资源池和测试床。如三一重工、中联重科、海尔等企业已经初步建成的工业互联网云平台，已经可以通过对产品实时工况监控数据的分析挖掘，优化产品的维护保养计划并反哺新品研发。

在这些工业云平台上，产品制造商、维护服务商、产品最终用户、平台运营商等各取所需、合作共赢，形成了以数据和服务为核心的产业生态。随着示范作用的发挥，平台会吸引更多应用服务商和用户加入其中，新的服务商从数据中能够挖掘创造出更多价值，而用户的加入使得数据规模成倍增长，平台在不断的自我成长过程中，成为工业大数据创新创业的重要孵化器。

二是带动工业企业加快服务化转型。工业云在工业企业成功落地应用后，数据在云平台上的快速流动使得企业对市场、研发、生产等业务和资源的全局控制能力大大提升，企业决策和执行变得更加准确和敏捷，市场地位存在既有优势的企业甚至可以借助工业云，增强对社会化资源的掌控和影响力，催生出更多有趣的商业模式。如海尔通过出售带有智能APP交互功能的烤箱产品(后台是云平台支撑)，在原有的商品售卖盈利模式之外，开拓出烘焙社交、烘焙菜谱和食材电商等新商业模式。

青岛红领利用云平台打通零售端、工厂和供应链，发展出平民百姓可定制服装的新模式，使得服装定制不再是少数高端人群独享。三一重工自身实现了工业互联网应用后成立了子公司三一智能，向其他制造企业提供工业互联网集成和咨询服务，从制造业拓展业务进入信息服务业领域。设计软件企业数码大方则与数控家具生产设备厂商铭龙科技合作推出可在手机上定制板式家具的移动APP“智慧工匠”，后台利用云平台接受订单并生成可执行的加工文件后传送至专用自动化生产设备加工，由此实现用户定制化需求和家具工厂的对接，两家分别来自软件和装备制造领域的企业，合作拓展出撮合提供定制家具的新服务模式，将来还可能踏入更多行业。

我国发展工业云亟须突破

三大瓶颈

一是需求侧，工业企业对工业云的`理解和认识水平还是相对不足。前期信息化基础较好的企业，目前多数也尚未全盘谋划形成适合云端集成的业务流程，部门、企业、行业之间的数据壁垒普遍存在。如某集团装备集中管控云平台建设初期，曾遇到不同部门业务流程、平台架构、数据格式不统一，无法集成的问题，项目被迫暂停，集团统一制定并强力推行数据标准一年后才又重新启动云平台项目。前期信息化基础相对薄弱的企业，则一直以来对于信息技术的认识和应用水平瓶颈未能突破，对待工业云这一新鲜事物的关注度不高，特别是在当前制造业整体发展形势压力较大的情况下，企业对工业云等信息化领域的新进展无心跟进。

二是供给侧，目前的工业云平台还是以软件企业或者电信运营商为运营主体，商业模式还是延续传统思路，以有偿提供工业软件和计算服务为主，所提供服务也以通用功能为多，具体产品和服务的开发与工业过程联系不密切，不能满足不同行业对工业云的差异化需求，对工业企业的吸引力不足，服务和商业模式需要进一步创新。同时技术服务能力也有待提升，工业云系统在可用性、稳定性、安全性方面要求较高，我国自主产品还不能覆盖全部需求。如在仿真分析、高精度现场数据采集和实时处理等环节，关键技术产品还依赖进口，国外产品标准主导我国事实标准。部分工业企业自建的研发队伍尚处于起步阶段，对软件及其平台技术产品的开发经验和投入较少，定制化服务能力更显不足。

三是发展环境仍有优化提升的空间。我国在保护企业数字资产安全方面存在立法空白，企业对信息服务市场的诚信程度顾虑重重，担心敏感数据泄露，有关部门针对保护数据安全的立法建设亟待加强。另外，工业云发挥数据集成和流动促进的作用需要统一标准体系的支撑，包括各软件之间标准化的系统数据接口，以及围绕产业链建立跨行业的数据标准结构，我国目前行业间普遍存在的数据壁垒亟待破除，有关标准体系建设亟待完善。

促进工业云发展的着力点

一是加快研究部署工业云发展的顶层设计。按照标准先行、技术突破和市场拓展的思路，首先开展技术标准体系和数据标准体系建设，抓住在中国市场制定竞争新规则的机会;其次聚焦重点行业领域工业云发展，打破西方主导格局，形成中国自主的核心工业信息技术体系;最后瞄准我国用户的需求与本土环境特点，打造具有中国特色的工业云服务，实现规模化市场应用。

二是利用财税政策加大应用示范力度，继续深化各地工业云平台的试点工作，设立工业云发展专项资金，推动软件企业和工业企业协同发展，支持大型信息技术企业或制造企业牵头开展面向重点行业、重点区域的工业云平台建设与应用示范。结合两化融合管理体系贯标推动工业云应用推广，要求贯标企业在研发设计信息系统建设过程中强调协同和共享，在生产过程自动化系统建设过程中突出传感数据集成和工艺知识集成，在管理信息系统建设过程中重视企业内部和外部的数据反馈和数据驱动。

三是优化完善环境，支持引导软件企业、互联网企业和工业企业联合制定工业云服务标准体系，解决不同工业软件之间的集成适配问题，在航空、电力、化工等重点行业领域，开展工业云应用规范和数据统一结构标准的验证和推广。加快提升安全保障能力，支持建立第三方信息安全评估与监测机制，加强重点领域工业云的信息安全检查、监管和测评，明确主体责任，规范工业云服务商与用户的责权利关系。

工业园区智能化的实现 篇3

装备的“三化”和制造过程的“三化”应齐头并进

似乎一说智能制造就是指制造过程的“三化”, 实际上应该是两个领域的“三化”, 首先是装备的“三化”;其二为制造过程的“三化”, 两者有联系又有很大区别。因为智能制造, 即产品制造过程的“三化”, 是建立在提供的装备“三化”基础上, 即“智能体”, 否则无法实现智能制造。装备“三化”水平, 很大程度上决定各行各业“三化”水平及实现的难易程度。但单机构成不了生产力, 只有成套才能真正发挥生产力的作用, 因而装备单机实行“三化”过程中, 要有通信接口, 与其上下游设备可以互联互通、信息交换。有些成套设备来源于不同企业, 如何“三化”更加重要。

“中国制造2025”中的十大高端装备都要求定位在“三化”水平上, 同时也要使其生产、制造过程实现“三化”管理。

实现智能制造不可能一蹴而就

工业3.0是信息化、高度自动化、少人化;工业4.0应该是高度信息化 (即数字化、网络化) +智能化, 构成CPS系统。“三化”因而不是并列的, 是前后有发展顺序的关系, 因而工业4.0是高度信息化向智能化过渡, 要用很长时间才能完成。数字化是将物体特征或工艺过程转化为数字描述或数学模型。网络可以看作为信息高速公路, 没有信息的网络, 类似没有汽车的高速公路一样。没有它, 信息就无法高速传递, 互联互通。信息化即是数字化和网络化的融合, 包括信息获取、信息传递、信息处理、信息再生和信息利用。所谓物联网, 就是物 (含人) 用数字描述, 通过互联网进行物与物、物与人、人与物、人与人四维互联互通, 因为物与人都是物理体, 即实体。

如何判别信息化 (数字化、网络化) 与智能化, 最容易的办法是:前者是管理的开环系统, 后者是管理的闭环系统。智能化是在信息化基础上, 实现系统的自组织、自记忆、自诊断、自决策、自适应, 使系统在更佳或最优情况下运行。因而需要建立大量的数据库, 建立各类数学模型或专家系统, 而且信息必须是实时采集、加工、通信和处理。

因此, 智能化的发展是一个漫长、不断改进与完善, 进而发展的过程, 不是一蹴而就的, 不是通过执行一个专项就变为智能制造了。这仅仅是开始而已。推动企业“入门”, 即称谓“师傅领进门, 修行在个人”。目前在科技上还有很多没有解决的问题, 要摸着石头过河, 实践-总结-再实践多次循环, 不断推进。

应正确对待实体制造和虚拟制造的关系

虚拟设计、虚拟制造是一种手段, 是为实体设计、实体制造服务的。通俗地讲, 实体设计、实体制造是“皮”, 虚拟设计、虚拟制造是“毛”, “皮之不存, 毛将焉附?”信息技术发展到现在, 有可能用计算机推演千百种方案进行比较, 取得最佳方案后, 再变为实体设计与实体制造, 开发出新产品, 再验证修正完善, 这样可大大缩短研发周期, 节约研发资金。新产品定型后, 再用计算机推演得出最佳的制造过程, 从而安排实体制造的工艺及生产过程。尽管这样, 也有一个不断的完善过程, 因为研发与制造过程受多种内外因素的干扰, 在这里有经验的设计师、工程师、制造工艺师仍然要做决策、干预的工作, 才能做出好产品, 才能保质量、降成本、缩短生产周期。

计算机发展到今天, CPU集成电路线宽可达18~24nm, 实验室可达8nm, 运算速度可达亿次以上, 北京市计算中心运算速度已达每秒500万亿次, 我国超级计算机运行速度超过每秒9.3亿亿次。因此, 需要海量的数据, 这些数据必须来源于实践或实体。目前大家谈论的大数据、云平台, 就是将海量数据经过分析, 提取有用的信息, 为实体制造与实体设计服务的。

软件、传感器与系统集成是目前急需解决的问题

信息化与智能化的发展既要靠硬件, 更要靠软件。国内工业软件研发与应用的短板也应得到彻底改变, 没有自主可控的工业软件研发和应用体系, 我国智能制造的发展不可能持续。大型企业或集成商要有自己的软件开发人员, 通用性软件如CAD、CAPP、CAM、CAE、ERP等可以买得到, 但结合现场工艺与生产需要的应用软件要自己开发。其人员不仅要懂得信息化、智能化技术, 还要懂得工作对象的产品与工艺, 否则“皮”“毛”不能结合, 两化不能真正融合。我看到信息化管理成功的企业, 应用软件都是自行开发的。如银川市共享铸造公司有30多位软件人员, 特别是开发MES系统, 因为铸造是有其特殊需要, 既有离散形式的, 又有流程形式的。银川马扎克小巨人数控机床制造企业, 其MES系统也是自行开发的CPC系统。制造低压电器的常熟开关有限公司很多应用软件也是自行开发的, 已经接近定制化, 一台产品也可以接订单, 并按订单进行生产。自行开发的软件, 尤其是应用软件, 经济适用, 又便于保密。

传感器之重要性就不言而喻了, 但是到现在为止还没有被政府及业界人士重视, 使传感器大大受制于人, 特别受制于发达国家, 往往引起很多政治与商业麻烦。虚拟制造与实体制造, 或信息与物理系统的桥梁就是传感器, 没有传感器就没有智能制造, 没有装备的数字化、网络化、智能化, 就没有物联网, 也就发挥不了互联网的作用, 不知这种思考是否正确?

在推进信息化管理过程中, 集成商很重要, 一头连着企业, 企业的需求是千变万化的, 一头连着自己开发或上游企业的软硬件供应商。国外厂商如Schneider、ABB、SAP、Bosch、GE、Beckhoff等都与中国的大企业、大集团或智能制造工业园签订了合作协议, 把它们成功的软硬件、系统集成的经验与中国企业的需求结合起来, 对他们来说中国是一个庞大的市场, 出售他们的软硬件及系统, 并可了解中国企业的运营数据。但这里如何解决信息安全问题, 不知我国对接的企业注意到这个问题没有?政府有关部门如何指导与干预, 这涉及中国国民经济的安全问题。中国也需要一大批推动智能制造的集成商, 一些大企业如徐州工程机械股份有限公司成立了一个信息化公司, 100多人, 不仅对内, 也可对外承接企业信息化管理的系统解决方案与实施。

总之我们还处在信息化阶段, 还没进入智能化时代, 有些宣传言过其实可能起误导作用。

关于智能制造的深层次工作

德国工业4.0提出了八个优先行动计划, 特别强调了标准、安全、培训、监管、资源、效率等内容。我国也应结合自身实际, 在推进智能制造过程中对相关内容做出系统考虑。比如人才方面不仅要充分重视高端科技人才、管理人才, 更要发挥身怀绝技、具有长期制造经验积累的能工巧匠的作用和发扬“工匠精神”。特别是实现网络化制造的过程中, 如何更好地在法律法规环境下保护商业机密和知识产权、加强产品质量监督、以及针对不同的制造模式、产业新形态和价值链的变化, 财政税收制度的改革支撑, 完善监管体系和配套的法律法规文件的任务更加重要。

工业园区智能化的实现 篇4

为大力发展新兴产业，抢抓无锡“举全市之力”推进物联网产业发展的契机，进一步加快实施我区传感网产业应用，面启动以惠山新城为依托，基于物联网的智能交通和智能园区示范工程建设，特制定本实施方案。

一、指导思想

全面贯彻落实温家宝总理的重要指示精神和省、市决策部署，统一思想，扎实行动，把建设传感网应用示范工程作为以科技创新引领新兴产业发展的重要举措，充分利用现有的传感网及三网融合的技术基础，全力推动基于物联网的智能交通和智能园区项目建设，抢占新一轮技术革命制高点，为将无锡建设成国内外一流的传感网产业基地和中国传感信息中心做出应有的贡献。

二、建设目标

（一）智能交通示范工程

着眼于提高交通基础设施运行效率，立足解决交通拥堵、交通事故以及与交通运输业密切相关的能源和环境等问题，借助深圳清华研究院在交通、电子信息以及科技等领域的优势，着力形成从技术研发、系统集成、生产安装到推广应用完整的智能交通产业集群。综合运用各种高新技术实现对人、车辆、道路以及交通与运输的智能化监控与管理，实现感知道路的各种信息（交通拥堵、重大事件、公交、停车信息、环境（尾气）与天气等；采用互联网、广播电视网、3G天线网络等三网融合的数据传输系统实现任何时间、地点的实时道路状况及数据的交互与传输；充分发挥数据信息有效价值，将数据信息分层分类及时发送到相应的部门和用户群体；为机动车驾驶员和市民提供最佳的出行路线；为政府及有关职能部门应对突发事件和交通道路指挥及未来发展提供决策参考与依据。

（二）智能园区示范工程

近阶段，在互融共生、联动发展的惠山软件园和数字园的1平方公里范围内完成园区智能信息化建设，实现从网络基础设施、IT共性技术资源到公共智能应用和服务管理对园区四个定位的信息化支撑，满足入园企业和员工对信息化基础和公共设施的需求，集高清数字生活一体化，实现园区智能信息化设施的统规、统建、统维和共享、共用、共生，并通过智能化手段实现园区管理方与入园企业的共同发展，成为无锡信息化程度最高、数字化生活最优、智能化管理最好的园区之一。

三、建设内容

（一）智能交通示范工程

1．建设先进的公共交通系统。建设特种（公交、出租、校车、救护、消防）车辆监控与通信系统。监控中心能实时接收并显示每辆车的行驶位置、速度、方向，接收运行情况（包括报警）及乘客情况的信息，能对车辆发布调度及其他各种信息，并为乘客提供信息服务。在采集车辆、乘客以及道路交通信息的基础上，建设公共交通规划与调度的优化平台；在若干重要公交线路设置电子站牌，向候车乘客告示临近车辆到达信息；建立公交信息查询系统，便于群众在家里或公众场所使用个人或公用的终端设备从网上获得公交线路信息。建设先进的公交换乘体系，科学指导市民出行与换乘。

2．建设先进的城市交通管理系统。改善交通信号控制系统。针对混合交通流开发有效的交叉口交通管理与信号控制系统，提高对实时交通需求的适应能力，建立城市交通控制指挥中心。配合公交专用车道、快速公交的建设，在相应交叉口配置公交车辆优先信号机、公交车辆检测器以及相应的控制软件。另一方面，需建立城市交通信息中心，通过多种方式发布实时交通信息，实现交通疏导。有效提高现有路网的通行能力和利用效率，并在空间和时间上对交通需求加以调节。

3．建设先进的公路管理系统。使用先进的交通监控系统实现车辆不停车收费，提高公路通行能力，保持交通畅通安全。建立异常事件自动检测和紧急救援系统，加强对超载、超速车辆的自动检测与管理。采用信息化手段（数据库、地理信息系统、网络）改善公路建设、养护及基础设施的管理，提高管理水平，降低管理与运营成本。

4．发展先进的车辆的感知与保护。车辆配置安全的信息设备，进行追尾预警与撞击报警、车辆行驶状态记录、卫星定位、电子地图导航系统、乘客计数装置、电子检票设备等。使用相关技术如RFID及车重传感器通过车型识别、车辆识别、牌照识别、动态称重来进行车辆的安全管理。

（二）智能园区示范工程

1．建立绿色数据中心。依托世纪互联的亚太中立数据中心，融合中国电信、中国移动运营的中间服务商共同成立的园区网络中心，建立绿色、环保的园区数据中心，光纤与无线宽带覆盖园区，实现物理集中、逻辑分离、可持续发展，用于满足园区自身服务管理平台、软件园门户、公共技术服务平台、动漫中心等对服务器设备、操作系统、数据库、存储资源等的需求，同时为园区企业提供网站托管、主机托管、虚拟主机、应用托管等多种增值服务。

2．建立高清数字示范基地。以建立高清数字体验馆为试点，实现高清数字购物，基于物联网的虚拟实体化进行正式的购物淘宝，精品店购物和高清数字体验与应用；实现高清数字会议,为入驻企业提供世界各地多点开会实时同步传输；实现高清数字工作，企业员工随时办公，集聚世界各地专家智慧攻克难题，破除人才瓶颈；实现高清数字娱乐,满足入驻企业员工休闲健身需求，畅享高品质生活；实现高清数字，满足区域内数字网络健康诊断，形成远程医疗保健照顾体系；构建出一个完整的一卡通智能应用环境，为入驻企业和员工园区内的餐饮、消费、停车、查询、办事、小额支付等提供便利。

3．建立共用信息发布平台。大堂、电梯轿箱等公共部位设置信息发布终端，用以播放新闻、电视、广告、自制信息等公众信息，将分布在园区各建筑内所有信息发布终端联网，并统一汇集到信息发布中心，信息中心设立统一的发布平台，实现信息同步播放，播放内容根据用户自己决定，方便灵活。建立室外安防设施，各单体建筑建立各自的安全防范系统，对室外部分各自配置，进行各自独立的监控，避免了重复投资造成的严重浪费。4．开发楼宇自控系统。智能化园区需要建设一个安全、舒适与便利的工作环境，同时尽量减少能源消耗，通过楼宇自控系统可以监控大厦内各种机电设备的运行情况和故障状况，并控制这些机电设备，达到集中监测和控制，提高设备的无故障时间，确保企业管理层面非常清楚地了解到建筑运行实际需要的能源，使设备按照建筑实际需求的能源进行经济运行，给投资者带来明显的经济效益。

5．建设先进的系统集成“一体化监控平台”。针对园区内不同的智能应用系统，通过“一体化监控平台”对园区进行实时监控、物业管理、OA办公等功能集成，解决园区内各智能化系统之间的整合与协同问题。对园区的应用现状进行分析，提供多种集成形式和服务手段，增强信息管理和分析，满足园区不同层面管理人员的应用；通过基于物联网的三网合一的无线网络，实现远程监控，根据园区的个性化要求，通过服务编排，组合、扩展新的服务，满足园区内智能化系统的进一步扩展应用要求，实现全局信息的综合管理、远程控制，提高节能水平，降低运营成本。

智能化园区建设包含以下几项要点：

1．园区基础设施数字化：包括数字一体化监控平台、综合布线系统、有/无线网络系统、楼宇自控系统、综合安防系统、一卡通系统、公共广播系统、信息发布系统等基础系统的建设，以及园区基础数据的测绘与基础数据库的建立，园区电子地图的虚拟仿真。“数字一体化监控平台”的建立，可通过平台进行信息分析处理，协调各传感器高效、安全、有序的协同工作。平台具有强大的自学习能力和完备的工作流，从平台的角度实现了数字智能化园区的高度智能化，提高整个园区的节能水平，降低园区的运营成本。

2．园区数字感知引导系统：可实现智能引导与显示，方便快捷的查询园区具体地点与位置。通过园区内触摸屏可快捷的查询到所要到达的地点与位置，并且可以显示所要到达位置的高清数字图形，提供最快捷的路径指示，对人员具体移动位置进行定位，来推动提高整个园区的服务质量，保证整个园区智能化水平5到10年不落后。

3．感知数字调度系统：可通过指挥调度中心对包括人和车在内的重要目标与设备进行定位，中心可显示定位物体周边的高清数字图像视频，管理人员可通过手持终端（PDA）与中心实现指挥调度，也可发布相关报警数据信息，中心可通过手持终端（PDA）发出报警预案和解决办法。

4．数字自控系统：可将园区内的公用设施（水、气、电、热）控制设备和园区管网、交通、绿化环保、污水处理等信息通过高清数字自控系统对数据进行整合，针对某一控制设备可以高清数字可视化的方式进行设备图像与数据显示，直观的观察到数据与图像中隐含的问题与现象，可实现对设备计算和编程过程的引导与控制，以观察设备的运行情况。在节能减排方面每年可节约能耗10%—20%左右，这不仅能降低运行费用，而且能延长设备使用寿命，既具有明显的经济效益，更具有深远的社会效益。

5．园区高清可视化的数字商务：通过园区的的高清可视化数字商务平台服务，可实现视频、数据与语音的融合，为在园区内进行的可视化消费、娱乐等活动，提高服务质量和服务速度，减低了交易成本、增加了交易机会，并且简化了交易活动的流程，为园区工作人员提供更高层次的服务。

6．园区通信系统的数字网络化：对园区内的空间数据可通过RFID自动交互信息技术、卫星通信网、3G网络、互联网等多种网络融合方式进行收集，建立基于整个园区的高清数字化网络。

7．园区的数字可视化MIS系统：可以实现人与人之间、人与数据之间的图像通讯，它是以地理信息系统为纽带，将整个园区的所有信息整合到一个统一的可视化的MIS平台上，可根据空间位置的关系，对园区内的企业信息进行检索、查询、分析统计，构成一个完整的支持园区信息管理、生产管理、分析统计、决策支持的高清数字可视化园区系统。该系统具有快捷的信息查询与浏览能力，可实时显示信息、模拟实际状态、提供决策分析工具，以及进行完善的统计和管理用户权限等。

通过基于以上方式建立的数字智能化园区，可整合园区的信息资源，实现园区的数字信息化，还可发展远程教育、网上医疗等服务，实现可持续发展的战略。

四、实施步骤

（一）基于物联网的智能交通分阶段目标

近期目标（2010年—2013年）：完成惠山示范区工程实施，项目覆盖惠山新城区域面积约36平方公里，具体道路涵盖锡澄路、惠山大道等主要道路31个路口及路段，道路总长度34个路段，项目内容包括交通指挥分中心系统、非现场执法系统、数字视频监控系统、交通信号采集系统、智能交通信号控制系统、交通信息发布诱导系统，示范工程计划于8月份完成惠山交警大队指挥分中心建设及部分系统安装，于2010年12月底初步完成并投入使用，并推广到惠山区327平方公里，实现交通控制与指挥智能化、交通管理决策科学化、交通管理信息化、交通综合效益最大化，打造成“感知中国”中心智能交通的标志性工程。

中期目标（2013年—2014年）：基于惠山区智能交通的建设，完善对园区的服务质量，发挥深圳清华院在传感器、物联网、智能交通、数字电视等领域的强大技术研发实力和丰富的实践经验，整合资源，制定完备的服务流程，实现真正意义上高清数字智能交通，并且以惠山区智能交通为模板和数据服务中心，在整个无锡市进行复制推广，推进无锡成为智能交通全面推行的首个试点城市。

长期目标（2015年以后）：在全国范围内抢先制定有关感知交通项目的标准制定及实施工作，以无锡市为示范基地，复制推广至整个江苏省乃至整个长三角地区，构建全国范围的大交通物联网平台，形成智能交通建设的产业链，成为全面建设“感知中国”的智能交通示范工程的领头羊。

2010年阶段性重点工作主要是：

第一阶段（2010年5月—8月）：

（1）建设惠山区道路感知（信息采集）系统；（2）对惠山区的道路信息进行发布，后期逐渐丰富信息的种类，增加信息量。

第二阶段（2010年8月—10月）：

（1）手持终端，手机能够享受到服务；

（2）指挥中心建成，可初步展示的信息采集的效果。

第三阶段（2010年10月—12月）：

（1）GPS可动感巡航；

（2）自适应控制信号机系统在道路上运行，进行道路自适应管理；

（3）公交站牌试点（看电视、道路信息、公交前站信息）；

（4）特种车辆监控系统试运行。

第四阶段（2011年及以后）：

（1）ETC、电子车牌试点；

（2）全市交通信息发布；

（3）全市公交电子站牌；

（4）特种车辆监控系统建设；

（5）尾气排放等道路信息感知；

（6）车辆行驶安全撞击报警系统试验；

（7）上述系统一系列部级以上标准试点或出台。

（二）基于物联网的智能园区分阶段目标

近期目标（2010年—2011年）：建立1个基于物联网技术的智能化科技园区示范工程，通过地理信息系统、遥感、全球定位系统、宽带多媒体网络及虚拟仿真技术基于“高清数字一体化监控平台”实现高清数字智能化园区。

中期目标（2011年—2012年）：基于惠山区高清数字智能化园区的建设，完善对园区的服务质量，发挥高清数字一体化监控平台的功能优势，整合园区所有资源，制定完备的服务流程，实现真正意义上高清数字智能化园区，并且以惠山区高清数字智能化园区为模板和数据服务中心，在整个无锡市进行复制推广，其他园区建设无需再重复建设数据服务中心，降低了高清数字智能化园区建设的投资成本和管理费用。

长期目标（2013年—2014年）：以无锡市为数据服务中心，复制推广至整个江苏省乃至整个长三角地区，最终在全国建立多个数据服务中心，推广至全国，管理全国范围内高清数字智能化园区的数据，形成高清数字智能化园区建设的产业链。

近阶段重点工作是：

第一阶段（2010年4月—8月）：实现园区智慧大厦全部智能化，人手一卡，何时何地都能解决问题，何时何地都能看到园区；

第二阶段（2010年8月—12月）：园区成为无锡市智能化园区示范区，高清数字体验馆建成开馆；

智能化工业园区能效管理系统研究 篇5

然而,经济持续快速发展的同时,也面临着能源紧张和环境恶化的巨大压力。资源节约和环境友好已成为社会发展的主流方向,一些高耗能企业必然会退出历史的舞台。智能化工业园区充分利用现代信息技术、通信技术以及计算机技术,在工业园区企业建设能耗监测、管理、控制系统,通过技术创新提高能源使用效率,帮助企业实现节能增效、清洁生产的目标。

智能化工业园区能效管理系统通过对用户内部主要设备、主要负荷的运行状态和用能数据进行采集和实时监测,并将采集的数据与设定的阀值或是同类用户数据进行比对,进行能效评估,为客户节能改造提供参考和建议。另外,还可以搭建开放的能效分析平台,向第三方能效分析的厂商开放,为第三方专业厂商进行大用户能效分析与节能应用提供有效支撑,更加精细地管理用户内部分类负荷,实现“管理节能”和“绿色用能”。

1 智能化工业园区能效管理系统的结构

智能化工业园区在整体架构上是一个相互协调,统一运作的整体。通过构建采集层、网络层、应用层的三层物理架构,来实现能效管理系统的各项应用管理功能,以满足园区各方的需求。

数据采集层是智能化工业园区数字化与智能化的基础,为上层通信网络及业务应用提供了基本的数据支撑,实现园区内多能源、全覆盖的信息采集。通过在用能设备信息计量点上安装计量设备,利用工业总线将数据进行集中到采集点,并与通信网络对接。采集的数据类型包括用电设备的电能基本参数和电能质量信息等。采集的能源数据类型不仅包括电表数据的采集,还包括水、气表等其它能源数据的采集。

数据网络层是智能化工业园区各类业务实现的重要支撑平台,是实现采集数据可靠、安全传输的基础,通过通信网络将采集到的数据转发给数据管理层,基于智能化工业园区供电结构的通信网络,以光纤通信+3G无线方式覆盖园区所有用户,搭建电力公司与园区企业用户之间的高速率、高可靠性、双向通信、全业务承载能力的数据通道。

数据应用层能实时监测和显示企业能耗分布、流向信息,通过计算、处理诊断每个能耗监测点的能耗效率和损耗情况,对不同能耗设备进行横向对比,或者同类设备按时间纵向对比,全面了解企业的能源管理水平及用能状况,排查在能源利用方面存在的问题和薄弱环节、挖掘节能潜力、寻找节能方向,建立相关报表进行统计分析,并将结果反馈给企业管理者。

2 企业用电监测及能效分析诊断

2.1 企业用电监测

用电监测是根据电能的流向对工业园区供电线路、企业以及重要设备进行的实时监控,了解各用能环节的电能消耗情况,实时反映企业的电能利用效果,为电力公司及企业提供有效的用能数据,实现用电设备能耗的信息可视化。根据用电监测的范围,既可以实现对整个工业园区电量及负荷进行监测,也可以对各个企业用户用能情况进行深入的监测与分析。

对于工业园区一般企业,可以根据企业配电结构图对各个重要设备进行电压、电流、负荷、功率因数等电量参数的实时监测,掌握用户企业电网负荷及运行状态,将实时监测数据与所设定的阀值进行对比,如果超出阀值所设定的范围,系统发布预警信息,及时发现用户企业生产和安全隐患,消除对电网不利的影响。

对于工艺性比较强的企业,为了让企业用户能深入到工艺环节了解自己的用电情况,可以根据企业工艺流程对关键设备进行用电监测,企业在生产过程中可以很清晰的看到所监控设备电压、电流、负荷、功率因数等重要指标的实时参数,结合工艺特点,计算评估重要设备的用能效率,为企业进行可能的工艺调整提供数据支持和分析。智能化工业园区能效管理系统还能将异常信息进行存储、统计,有利于综合评估出企业配用电设备的能效状况,为企业合理安排分配负荷提供有效依据。

2.2 电能质量监测

供电质量是指提供合格、可靠电能的能力和程度,技术方面主要包括电能质量和供电可靠性两个方面。电能质量是指通过公用电网供给用户端的交流电能的品质,电能质量的好坏直接关系企业电气设备的正常运行与否。

电能质量检测是对重要电能质量参数的检测,包括设备的电压偏差、三相电压不平衡度、频率偏差、各次谐波、谐波电压含有率和谐波畸变率,并对监测到的结果做出稳态评估,测量分析各种用电设备在不同运行状态下对公用电网电能质量的影响,对企业一些重要设备进行故障辨识和相关的事故预测,及时排除企业安全生产隐患,减少不必要的经济损失。

2.3 能效对标管理

企业能效对标管理是一种科学、系统、规范的企业能源管理方法,指企业为提高能效水平,与国际国内同行业先进企业能效指标进行对比分析,确定能效标杆指标,通过节能管理和技术措施,达到能效标杆或更高能效指标水平的能源管理活动。

企业通过用电监控模块对自身能源利用状况进行深入分析,充分掌握本企业各类能效指标客观、翔实的情况,在此基础上结合企业能源审计报告,合理选择适合本企业中长期发展的对标主题,确定需要通过能效水平对标活动改进的目标值,建立企业能效对标指标数据库,形成能反映企业能源利用效率和能源管理水平的综合评价指标体系。

在对标管理过程中,企业可以初步选取若干个潜在标杆企业,通过研究分析这些潜在标杆企业,结合自身能效水平,选定标杆企业,并建立企业实践标杆库,通过与标杆企业开展交流,学习标杆企业在能效指标上的先进管理办法,认真分析探讨适合本企业发展的指标改进方案和实时进度计划,为用户进行能效对标和评估分析提供依据。

2.4 能效评估分析

能效评估分析就是根据企业对标结果对能效水平进行评定的工作。通过将企业单位产品能耗、单位产品成本差额、单位产值能耗、单位产值成本差额与同行业先进标杆进行对比,为企业制定合理有效的节能目标,调整用能结构,降低用能成本,提高经济效益。

能效评估具体可以对工业园区企业与企业之间,设备与设备之间,进行类比或时比。类比就是选择2~3个企业或选择2~3个同种设备,对比同一时间,同一时间点(企业)设备的电量与负荷;时比就是指定一个企业,或一个设备,对比不同时间,相同时间点(企业)设备的电量与负荷。其中时间可选年、月、日、时间点、时间段。

能效管理系统能够提供多种能耗分析,如同比,环比、排名等方式,可实现对区域能耗、具体能耗类型、设备类型能耗进行分析,分析时段可提供日分析、周分析、月分析、年分析以及任意指定时段内的数据分析。

3 企业能效控制策略定制与互动

能效管理系统将能效分析和能源审计所得出的企业能耗计算分析结果,结合该企业的实际生产状况,初步制定出企业用能策略,然后通过电力企业、节能服务公司与企业用户之间进行互动,深入分析企业用能策略的可行性以及在执行过程中存在的问题,对能效控制策略不断进行改进完善,最终确定适合本企业的方案,并将该方案正式通过智能用电互动系统发布到用户终端。

3.1企业能效控制策略定制

很多企业对设备的用电管理比较粗放,智能化工业园区能效管理系统为企业制定能效控制策略提供了相关的分析、仿真模块。其中,企业工作时段建议就是其中很重要的一项应用,用于模拟企业在不同时间段的耗电量,根据不同时段的电价分析出一天内的电费数据,来找到一个平衡点,既能满足生产的要求又能使电费降到最低,达到降低成本提高效率的目的。

企业在正常生产过程中,由于生产工艺和实际排班的特殊需要,很多设备的运行分三种状态:停止、待机和运行。通过重点分析耗能设备的三种状态,统计出停机和待机的用电量,在不影响设备正常运作和企业生产目标的前提下,建议用户尽量减少停机和待机所产生的用电量,使企业在相同的电量消耗的情况下得到更多的产出。

企业能够通过参考能效标杆数据库相关参量,结合自身实际情况设立相应的班组、部门、车间等各子单元用能标准,借助系统采集到的能耗数据,统计各处能源消耗值与用能标准值的差距,分析潜在的节能方向和方法, 为节能考核制度的制定提供可靠依据。

3.2智能用电互动

智能用电互动模块包括用电信息的在线查询、工业园区相关通知通告、异常信息采集以及客户业务的升级办理。企业用户可以在系统中很方便查看用电量和电费缴纳情况,能更详细地掌握不同时间段的电价,并结合实际电费标准,制定更好的企业生产排班制度,节省成本支出。同时,企业用户通过系统能及时了解工业园区最新通知通告,学习标杆企业的一些比较好的节能政策和方法,从而有利于提升本企业的用能效率。

用电环节每次发生的异常信息都会记录在能效管理系统中,并形成历时记录方便企业查看异常发生的原因,有利于企业改善用能结构,如果企业需要业务升级或了解更详细的业务细节,智能用电在线互动环节就是实现该功能的有效工具,通过该功能模块,一方面电力企业可以实时掌握工业园区各企业用电动态情况,有利于区域负荷平衡能力的提高;另一方面,企业用户能更好的实现便捷用电、经济用电和绿色用电。

4 面向企业的合同能源管理

对于一些节能潜力比较大、用能效率急待提高的企业,智能化工业园区可以协助企业采用“合同能源管理”模式,对其用电结构进行节能改造。合同能源管理是一种新的节能理念,依据与客户所签订的“能源管理合同”,在客户没有资金投入的前提下为客户提供综合性的节能服务,以使客户达到节能降耗,降低能源成本的目的,并通过与客户分享节能效益来获取报酬。

“合同能源管理”模式服务流程主要是节能服务公司组织专业人员对企业客户的能源状况进行审计,对所提出的节能改造的措施进行评估,并使客户充分了解节能改造效果;节能服务公司与客户签订节能服务合同,双方确认节能量和节能效益;节能项目完工后,节能服务公司和客户按照合同约定的测试、验证方案对项目能耗基准和节能量、节能率等相关指标进行实际检测,并从节能经济效益中收回投资和合理的利润;客户在合同期内获得部分节能经济效益,合同期结束后获得全部节能经济效益;有些客户与节能服务公司签订长期的节能服务合同,保证客户的能源需求。当前,“合同能源管理”模式主要有能源费用托管型、节能效益分享型和节能量和节能效益承诺型三种类型。

为进一步提高企业的节能理念,智能化工业园区在能效管理系统的智能互动模块中积极宣贯和推广国家有关法规和政策,传播合同能源管理节能新技术和新产品,发布最新的节能项目动态,对取得的一些效果比较显著的节能成果进行展示,并向新的和潜在的节能企业提供信息和技术援助,不断加强沟通疏导,使得企业对合同能源管理模式下的节能服务有新的认识。

5 结语

工业园区的智能物流管理系统研究 篇6

一、工业园区的智能物流管理系统主要技术介绍

自动识别技术、数据挖掘技术、人工智能技术、GIS技术是目前应用于工业园区智能物流管理中的主要技术。从实践应用效果看, 这四种物流管理技术有着各自的特点及优势:

自动识别技术:该种技术兴起于计算机通信技术的快速发展, 其核心技术理念为高度自动化的数据采集技术。自动识别技术的运作需要一定识别装置的支持。常见的自动识别技术包括条码扫描识别、智能卡识别、光字符号识别、射频识别以及生物识别等。其中, 条码扫描识别应用于日常生活中的频率较高, 而生物识别技术凭借其识别元素的唯一性保障了物流管理的准确性与独立性。目前, 相关技术研发人员已经将眼光集中于自动识别技术的集成应用升级上。

自动识别技术的运作流程包括识别装置对待识别物体相关信息进行自动获取-识别装置将所获信息提供给后台处理系统——后台处理系统借助前期程序对所获信息进行后续处理。从应用优势方面看, 自动识别技术在准确性以及结构化方面具有明显优势, 其着眼于工业园区物流体系中各类型、大规模数量的物流信息的有机整合与统计。自动识别技术自诞生以来, 逐渐应用于工业园区物流管理体系中的运输、仓储、配送等方面。

数据挖掘技术:数据挖掘是近年来基于大数据环境而兴起的高端技术, 其凭借有效的挖掘理念以及挖掘技术将零散的、无规律的、大量的相关信息进行结构化处理, 加工、整合后的数据可供数据应用需求者使用。在工业园区智能物流管理领域, 数据挖掘技术的主要应用对象为数据仓库, 从模糊随机的大数量级的应用数据中获得隐藏的、未知的、有潜在应用价值的信息资料。常用于工业园区智能物流管理系统的数据挖掘技术, 包括描述型和预测型两种。

数据挖掘技术的目的在于通过科学的统计、分析、聚类、综合、归纳和推理, 探究工业园区智能物流管理事件之间的相互关系, 在此基础上, 对企业未来的发展进行合理推测。数据挖掘技术提供的有效信息可以为企业管理者的发展决策提供辅助支持作用。

人工智能技术:此种技术区别于前两种智能物流管理手段的主要特色在于其核心为人类智能模拟。人工智能技术实现了将人类智能的物化过程。人工智能技术如今已经发展成为高校教学课程之一, 其以仿生学思想为理论基础, 结合数学语言的描述结果, 采用生物体系模仿机制, 完成人类智能的机器模拟过程。

GIS技术:随着技术手段的不断升级, 在工业园区智能物流管理系统中, GIS技术逐渐成为关键技术。该技术可以将企业产品流通过程中的订单信息、运输网店信息、产品送货信息、车辆使用信息以及产品购买使用用户信息等企业相关数据信息借助一张图来进行描述、管理。GIS技术凭借其构建的物流图示, 可以实现对订单的快速智能整理、对企业网点布局的合理规划、对产品运送路线的合理分配以及对产品包装的监控与管理。GIS技术中的典型优势项目便是地图服务。该服务由网点标注、片区划分、快速分单、车辆监控管理系统、物流配送路线规划、数据统计与服务留个主要模块构成。可见, GIS技术的运用包含了企业产品销售、流通的完整环节。

二、未来工业园区智能物流管理系统的发展方向

基于上文分析可以看出, 对于工业园区的智能物流管理系统的理解可以分别从物流和从智能两个层面予以解析。用融合的眼光看待物流与智能之间密不可分的关系, 便可以对工业园区未来的智能物流建设有所认识。基于实践分析, 笔者认为今后工业园区智能物流系统的发展离不开智能化、一体化、层次化、社会化四个主流方向。从体系构成角度看, 智能化、一体化、层次化以及社会化是未来工业园区智能物流管理系统发展的四个机理, 代表着此领域未来发展中的核心模块, 即智能获取信息技术、智能传递技术、智能处理技术和智能运用技术。

智能化指的是进一步引进现代化网络高端科技技术, 凭借计算机操作流程的精确性、便捷性等先天特征降低工业园区物流管理体系中的人力、精力。工业园区物流体系的智能化不仅可以帮助园区企业以及管理者降低人力消耗成本, 更能从技术层面保障工业园区物流管理的科学性、合理性, 与此同时, 不断深化的智能化物流管理理念会大大提升工业园区物流管理的效率。

一体化指的是将工业园区物流体系中的货物运输、产品存储、产品包装以及货物装卸等一条流水线上的不同工序予以有机联合, 基于物流管理的核心力量知识以及国内外智能物流管理的成功经验, 实现上述各个环节的一体化。需要注意的是, 各个环节的联系需要保持每个环节各自的特征, 即实现一体化的同时不丢弃各环节之间的层次化。也就是说, 未来工业园区智能物流管理需要兼顾物流体系步骤之间的有机协调。

社会化主要描述工业园区智能物流管理体系的执行原则——以人为本、以顾客为中心。企业物流管理根本的目标在于为消费者提供服务, 因此, 无论未来工业园区智能物流管理体系的发展如何多元化, 都需要紧密贴合这一核心理念, 这也是工业园区智能物流体系社会化发展的有效体现。此外, 社会化还表现于智能物流的发展与区域经济发展、资源优化配置之间的互利互惠关系上。在企业发展与所具备物流管理能力越来越密不可分的市场环境中, 智能物流管理理念的革新、手段的升级势必会对企业所处市场环境的地区经济的发展起到良性促进作用。

三、工业园区智能物流管理系统革新的具体对策

首先, 工业园区智能物流体系管理者需要强化物流管理参与者的现代物流经营理念。企业的物流管理理念需要紧跟市场环境发展、变化的趋势, 这就要求相关企业的物流管理者摒弃传统落后、效率不高的物流管理风格。现代化的工业园区智能物流管理思想应强化对用户需求的考虑权重、进一步准确定位企业自身在市场经济体制环境中的市场为之, 结合企业自身的基础状况在企业资产、企业人员、企业业务方面进行合理、科学重组。不难发现, 现代化智能物流的主要原则在于创立与市场需求相适应 (下转第79页) 的服务系统。与此同时, 企业内部需要增强现代物流行业的开放意识。从国内智能物流行业的发展情况看, 我国与国外的物流管理水平之间的差距较大, 工业园区作为集合各类型企业资源的聚集区域, 其对于物流管理理念的提升工作更具有必要性和紧迫性。相关企业需要时刻关注国际上成功、科学、合理的智能物流管理方法, 情况允许的条件下, 可以适当增强企业自身与国际物流的合作, 对别国在智能物流管理体系研究中的资金、技术以及经验予以合理引进。

其次, 智能物流管理理念的智能化需要可持续的科技手段予以支撑。工业园区智能物流管理系统中物联网的构建需要相应科学技术手段的研发。企业需要根据自身的行业特点、经营状况以及市场状况对企业物流管理的物联网方案进行设计与调整, 尽可能在合规的情况下降低企业物流管理运营成本、提升物流管理效率。工业园区企业可以通过信息沟通、信息管理、信息集约等方式实现智能物流功能。作为工业园区企业智能物流管理系统的支持平台, 物联网需要兼顾市场营销信息提供、企业项目管理功能支持、客户服务于支持等企业经营环节。总之, 对企业智能物流管理技术平台的革新, 需要以尽可能缩小与国际水平之间的差距为追求目标。

再次, 从人才储备角度, 目前物流行业在我国的发展势头越来越强劲, 因此, 工业园区智能物流管理者需要及时引进综合型专业人才, 以提升企业自身物流管理能力。综合型物流管理人才不仅需要具备充足的现代智能物流管理理论知识及丰富的物流管理实践经验, 还需要迎合时代发展要求, 具备相应的创新思想。其中, 基础理论知识宝库对工业园区智能物流管理流程中各个环节都有清晰、足够的了解, 对货物运输、财务管理、市场营销、原料采购等专业知识有充分认识, 对企业各个环节之间的协调具备丰富经验。

四、结语

工业园区企业智能物流管理体系的发展需要秉持技术化、专业化、综合化、国际化和创新化五个发展原则, 从人才引进、平台技术升级、企业经营理念调整等角度入手, 在竞争日益激烈的市场环境中, 帮助企业自身确立具有吸引力的市场竞争资本。

摘要：物流和供应链领域近年来的快速发展, 带动了大规模对智能物流管理系统的研究浪潮。而集合各种生产要素于一身的工业园区, 由于其内部多类型、多部门的企业要素以及物流链条元素的影响, 对园区智能物流的研究就显得十分必要。本文以智能物流体系为主要分析对象, 基于对典型智能物流管理技术手段的介绍, 结合实际, 对工业园区未来的智能物流管理体系的发展方向予以阐述, 并提出若干具体可行对策, 以及领域内相关研究提供必要的理论基础。

关键词：工业园区,智能物流管理,系统

参考文献

[1]高连周.基于物联网技术的智能物流管理系统的构建[J].物流技术, 2012, (23) :124-125, 150.

[2]周立新, 刘琨.智能物流运输系统[J].同济大学学报 (自然科学版) , 2002, (7) :829-832.

工业园区智能化的实现 篇7

关键词：分项计量远传装置,水平线缆,管路敷设

1 引言

苏州设计研究院股份有限公司 (原苏州市建筑设计研究院有限责任公司, 以下简称“苏州设计院”) 是一个具有50多年历史的设计机构, 设计人员超过500人。原办公楼位于市中心。随着公司规模的不断扩大, 原办公楼已不适应公司的发展要求。2009年初, 公司决定搬迁至苏州工业园区星海街9号, 希望将这幢旧建筑更新改造为公司的新办公楼。探索并创新出一条切实可行的将既有建筑改造成绿色建筑的新路子, 为全省和全国树立典范。

2 工程概况

项目位于中新合作苏州工业园区首期开发的南部工业区。按照50年使用年限计算, 区内大量结构完整的各类厂房, 还有40年的使用期。如果直接拆除重建, 势必造成极大的浪费和污染。希望通过更新改造, 延长建筑的使用寿命, 最大限度地节约资源和节能减排, 创造改造项目绿色生态设计的新范例。

为将旧厂房改造为创意研发的新空间, 苏州设计院遵循了自然性、经济性、可推广性的设计原则, 将改造总结为:“六个生态主题, 多样化创新技术”, 通过采用最切合环境实际的绿色建筑节能设计方案以及自然采光、自然通风、生态遮阳、雨水回用、资源再生利用、能量分项计量6项成套技术, 将生态、节能、经济性与“四节一环保”融入整个绿色建筑的设计、改造和运行中, 并注重各种有效数据的收集、保存、整理, 使之成为可推广、可借鉴、可应用的绿色建筑。

3 项目的电气专业节能改造

原厂房土地利用率非常低, 为节约土地资源, 改造结合既有建筑的现状和苏州的自然条件, 保留了旧厂房95%主体结构, 充分利用原有建筑单层8.4m的特点, 在原结构中间加了一层楼板, 并在原厂房局部14.5m高的空间里增加了两层楼板, 总建筑面积由原来6700m2变为13 100m2, 土地利用率增加了近一倍。

1) 原有厂房变电所内的变压器、高低压柜等设备, 在改造过程中得以充分利用。通过合理的规划用电负荷, 将原有的变电、配电设备全部保留;通过合理规划线路走向, 最大限度地利用原有的配电电缆。这样既节省了新设备采购资金, 又使将要废弃的设备得到了重复利用, 避免了废弃物对环境的破坏。

2) 电能计量的科学管理办公楼装有分项计量远传装置, 对建筑内各种耗能环节 (如空调、照明、办公设备和热水能耗等) 实现独立按部门计量, 其信号传送至物业管理用房, 物业定期记录, 通过数据软件化管理做到能耗可测量, 通过分析避免能耗的浪费。

4 项目的建筑智能化设计范围

星海街9号厂房改造工程智能化系统施工主要包括:综合布线系统、计算机网络系统、安全防范系统 (含视频监控、入侵报警、电子巡更、门禁、一卡通系统) 、公共广播系统、电子会议系统、综合管路系统。

4.1 综合布线系统

综合布线系统包含以下几个分系统:语音通信系统、数据通信系统。

4.1.1 水平线缆的标准和端接

水平数据布线都采用6类4对非屏蔽双绞线。

4.1.2 垂直主干

数据采用4芯万兆多模光纤, 总机房用光纤和大对数电缆 (语音主干) 连接至各分配线架, 再由各分配线架通过水平电缆连接至每一信息点, 以提供数据和语音服务。

4.1.3 楼层配线间

要求面积的4㎡以上, 以最远点到机柜配线架的水平距离不能超过90m为原则, 配线间要注意通风和防尘。配线间配线架语音线缆端口端接使用4类跳线到主干配线架 (在主干侧每对线缆对应配线架一个端口) 。然后连接主干到网络通讯中心。所有线缆两端必须标明标识。

4.1.4 设备间

共6个设备间, 本项目设备间均安置于各个部门内。

4.1.5 楼层管理间施工要求

管理间内应配备UPS独立供电回路及电源插座, 每管理间功率不小于400W (目前施工使用电源为墙面强电的5孔插座) 。

4.2 计算机网络系统

计算机网络系统采用核心--接入两层架构。核心层设备设置在二层的网络机房, 接入层设备设置在各个配线间 (各部门内) 。核心采用1台H3C7506交换机, 由机房内UPS不间断供电。

4.3 安全防范系统

安全防范系统由视频安防监控系统、入侵报警系统、一卡通消费系统及出入口控制系统等组成。

1) 视频安防监控系统:摄像机点位主要安装在走廊、主要通道口, 外侧围墙、重要机房, 对这些区域进行重点监控, 所有监控信号均送至门卫处的硬盘录像机内, 供电电源位于二层垂直井道内。

2) 入侵报警系统:主要考虑在机房、领导办公室、财务等重要地方布置红外探测器, 防止夜间闯入带来不必要的损失。

3) 出入口控制系统主要考虑在一层通道门、二门至外连廊的通道门、领导办公室、公共机房等处设入门禁点, 授权分级管理, 同时兼顾考勤功能, 门禁系统所有线缆均敷设至二楼网络机房内, 在机房内设置统一的管理主机, 对主机的管理由相关服务器完成。

4) 一卡通消费系统:在一层餐厅设置2只消费POS机, 其通信及供电总线敷设至二层网络机房, 由服务器统一管理。

4.4 公共广播系统

结合装潢图纸、功能区域使用需求进行了设点:系统点位综合考虑公共广播的需要, 合理设置点位, 办公室内作为一个总的共用区域。为方便播放眼保健操等广播, 走廊内单独成一分区, 平时可以单独播放背景音乐。背景音乐机柜设置在前台右侧的管理室, 方便前台工作人员播放操作。

4.5 电子会议系统

1) 扩声系统的音箱采用吊装及壁装的安装方式, 采用音箱线进行功放及音箱的连接, 调音台、处理器、功放之间用音频线连接, 二层会议室话筒采用数字话筒。

2) 投影显示系统中投影机采用固定吊装的方式, 敷设VGA线、视频线及电源线, 电动投影幕安装在暗槽内。

4.6 综合管路系统

综合管路的内容包括与整个智能化系统相关的智能化预埋管, 预留孔洞, 智能化垂直、水平桥架, 管路敷设及系统的电源供应、接地、避雷、屏蔽和机房管路。综合管路的设计施工还牵涉其他管路 (如给排水和强电) 和建筑功能的综合配管或调整。智能化系统各系统线缆采用同桥架敷设 (布线系统、广播系统除外) , 配线系统分开。布线管道与电磁干扰源之间的最小分隔距离符合规范要求。桥架及附件的质量必须符合设计要求和现行的有关技术标准, 并按设计进行选择, 桥架的填充率不应大于40%, 并应有一定的备用空位, 以便日后扩容。

5 结束语

目前, 苏州工业园区星海街9号厂房改造工程已经投入使用, 经过运行, 网络通信系统运行稳定, 为实现服务器上协同设计打下良好基础;安防系统运行稳定, 监控视频、红外报警覆盖全面, 物业人员巡更有据可依;智能化网络仪表的应用, 实现了耗电数据实时掌控, 通过智能分析更合理有效地利用能源, 实现绿色节能。

改造完的办公楼为员工提供了舒适和健康的工作环境, 使每个员工的身心都得到放松, 大大提高了工作效率。

根据统计, 2011年1月份到2011年12月, 新办公楼的年耗电量为99.26万k W·h, 单位面积耗电量为75.59k W·h/ (m2·a) , 低于能耗模拟计算的126.83 k W·h/ (m2·a) 。全年自来水总用水量为16 381m3/a, 非传统水源利用率22.3%。生活热水量100%采用太阳能热水。建筑节水率达37.6%。可再循环建筑材料用量比为10.6%。建筑整体节能率达到65%, 每年可节约运行费用32万元。

智能化住宅园区初探 篇8

1. 建筑的智能化

智能建筑 (Intelligent Building, IB) 是指以计算机和网络为核心的信息技术向建筑行业的应用与渗透, 是当代高科技与古老的建筑技术相结合的产物, 它完美地体现了建筑艺术与信息技术的结合, 现已成为评价综合经济国力的具体表征之一, 并将以龙头产业的面貌进入2 1世纪, 成为当今世界各类建筑特别是大型建筑的主流。

智能建筑主要由土建、机电、装潢、智能化设备、计算机网络五部分组成。土建部分如人之躯体, 机电设备部分如人之器官, 装潢部分如人之衣着, 智能化设备部分如人之大脑, 而计算机网络则如人之神经。因此, 智能建筑的各个部分组成了一个统一体, 缺一不可。

智能建筑的基本要素是通信系统的网络化和自动化、办公自动化和智能化、建筑自动化和建筑物管理服务的自动化。智能建筑的最终目标是系统集成, 也就是能将建筑物中用于综合布线、楼宇自控、计算机系统的各种相关网络中所有分离的设备及其功能设备, 有机地组合成一个既相互关联又统一协调的整体, 各种硬件与软件资源被优化组合成一个能满足用户功能需要的完整体系, 并朝着高速度、高集成度、高性能价格比的方向发展。从系统的观点而言, 系统性能的优劣既反映在系统总体结构的合理性上, 也反映在所采用的技术层次上和选用的设备是否具有可靠性、适用性、可维护性, 在此基础上, 系统达到的目标及优化程度则成为评价系统水平的核心。

2. 住宅园区的智能化

住宅园区与办公楼和商用写字楼不同。住宅园区以居家生活为主, 办公楼、写字楼是以办公为主。对自动化要求的层次、功能、技术性能等各不相同。在建筑上, 办公楼、写字楼是建筑空间垂直分布, 平面层大都为开放型空间, 用灵活轻便的墙体隔断, 大楼所属的外围平面区域小, 这些特点都利于布线、监控和管理。住宅园区则是大面积区域内的公寓楼群和别墅群组合, 建筑空间相对分散, 户间隔断要求高, 市政区域的面积大、内容多。另外, 还要考虑住户在生活习惯、文化素质、年龄、对自动化的要求等差异, 以及物业管理水平问题。这些因素都会降低住宅园区建筑智能化的高度自动化和系统高度集成的程度。因此, 住宅区智能化投入的效益比较办公楼和写字楼投入效益更加不明朗。

住宅园区的智能化, 应该体现普及、适用、实用、低成本的特点, 突出园区环境安全和物业管理温馨快捷的优质服务。根据具体情况, 在住宅园区的智能化设计中, 分普通型、先进型和领先型考虑智能化标准。2000年国家建设部等部门发布的《住宅小区智能化技术标准 (试行) 》中, 对智能园区的技术含量进行了大致规定。

笔者认为, 住宅园区的智能化概念主要体现在以下几个方面: (1) 物业管理办公智能化。包括员工管理系统、费用结算系统、信息查询系统、三表出户系统、巡更管理系统、会所服务系统等; (2) 园区自动化控制。包括入园识别、停车场管理、门禁控制、周界报警、家居安防、保安监控、紧急呼救、公共照明、绿化喷洒、园区消防、水网电网、办公室及会所的空调等自动化控制系统; (3) 园区和楼宇宽带网络系统。包括宽带光纤局域网线、主干网接入、网站建设 (通信服务、网络社区、内容提供) 等。

这些方面的功能实现和集成是通过园区物理平台 (结构化综合布线) 、园区技术平台 (计算机网络) 和园区操作平台 (现场控制总线) 来完成的。针对计算机、电话、设备终端、数据信号的连接传输而设计的综合布线系统, 应采用拓扑结构模块设计, 具有灵活、易于管理的特点。网络结构的变更、终端设备的更改和重新布置, 通过系统管理, 经简单配置就可以实现。对于现场信号的实时检测和控制应选择性能价格比相适宜的、开放性较好的现场总线。

至于住宅户内活动的自动化智能化 (智能化公寓、家居自动化) , 除宽带网入户和紧急呼叫系统外, 家庭自动化控制系统现在还无法普及, 户内家庭总线系统还没有条件统一考虑, 但住宅园区的智能化扩展到家庭, 是必然的趋势。

3. 住宅园区智能化过程中的问题

(1) 智能化只停留在园区主题和概念的宣传上。住宅园区的智能化不能只停留在园区主题和概念的宣传上, 而应该切实完成基本标准的若干智能型自动化子系统和提高系统的集成度。有些园区只建成了园区局域网、办公文件电子化、可视单元对讲系统、I C卡识别系统等一些通讯网线和独立的出入系统, 就宣传为智能小区, 以此为小区的主题和卖点。有些园区则相反, 开发商在导入自动化设备, 以及在综合布线和现场总线配线系统上, 搞高标准、高规格、高投入, 突出领先性和前瞻性, 企图“一劳永逸”, 却不考虑使用和维护的费用, 不考虑使用者和操控者的能力, 致使在使用时因费用问题和操控问题, 让部分设备和线路关闭闲置, 浪费极大, 使住宅园区智能化概念成为“硬件空壳”。

(2) 在配线系统上容易进入产品宣传的误区。某些产品供应商和系统集成商, 为了追求自身的经济效益, 扩大建筑物综合布线的用途, 把综合布线等同为“建筑神经系统”, 从而等同为“智能建筑”。而大多数系统集成商, 是由电脑、电信等方面的公司转化的, 缺乏建筑和园区电气工程的认识和经验。在他们的引导下, 业主往往过于追求高标准, 要求将所有弱电系统的配线用同一套配线系统, 并且以为有了建筑物综合布线系统, 就可以解决现在和将来所有弱电系统的配线要求。而很多弱电系统终端设备的位置较固定, 网络结构也简单, 无法充分利用综合布线灵活而便于管理的特性, 还可能要附加许多适配器, 使信号因流程不合理而损耗, 造成园区智能化建设的成本居高不下。所以, 一定要认清建筑物综合布线系统的特点, 了解产品性能的标准、产品的兼容性、产品换代速率、产品设计结构的适宜性和产品使用的经济性等问题。

(3) 系统集成的问题。系统集成是一个在多层次的体系结构上展开的工作, 对设备接口、子网和通信技术的选择不仅要考虑具体应用的服务器类型及要求的各不同, 还应考虑每个层次上的通信联网模式和技术选用的不同。在系统集成中, 产品的选择是多种多样的, 技术标准和通信协议也不同, 如LonWork、CEBUS、BatiBus、EIB、BACnet等, 虽然在理论上讲这些设备在统一的标准下实现互连对接是可能的, 但从实施的角度看, 则造成成本过高。所以, 对于智能园区最好采用低成本、有限度的混合布线比较合理。

园区现场总线的选择, 对系统集成水平的高低、系统集成的成本和智能化系统功能的扩展性都是非常重要的因素。选择一种通用、简单、可靠、成本低、适合于智能园区的现场总线是很有必要的。笔者在实践中认识到, E W现场总线就是一种适合智能园区自动控制系统集成的现场总线技术。另外, 系统集成商的选择也要慎重, 除了要考察系统集成商的技术实力和工程资质外, 还应该考察和评估系统集成商的持久维护能力和远程维护能力。

4. 结束语

工业园区智能化的实现 篇9

关键词：阀门,压力测试,伺服控制,数字化监测

中国石油长庆油田分公司(以下简称长庆油田)在围绕“高水平高质量全面建设西部大庆”的战略目标下,各项生产建设正在全面有序推进,而阀门作为各项建设的基础材料,在控制石油、天然气等流体介质中,具有导流、截止、节流、止回、分流或溢流卸压等功能,在油气田的生产建设中发挥着至关重要的作用。

近年来,随着阀门入库检验数量的逐年递增,把好产品质量关将显得尤为重要。作为质量检验机构,从提高检验效率、检验数据准确性和控制好检验过程入手,在遵循国家标准GB/T 13927-2008《工业阀门压力试验》[1]、机械行业标准JB/T 9092-99《阀门的检验与试验》和美国石油学会标准API 598《阀门的检查和试验》(第8版2004.5)的规范基础上,大量采用新技术、新工艺,更新检测设备及工艺,控制好检验过程。为阀门压力测试提供了有效的技术和安全保障。

1 压力试验设备的选取

阀门测试时的装夹方式采用2种形式:焊接型式、螺纹型式,采用顶压式装夹;法兰连接型式的阀门,采用抱压式装夹。阀门不受外力,安全可靠,该机能直观蝶阀内腔有无泄漏或冒气泡。如试强度,则增加上密封盲板即可,是各类蝶阀最理想检测设备[2]。

1.1 抱压式装夹方式

当被测阀门为法兰连接型式时,采用抱压式装夹方式进行阀门测试。夹爪抱住法兰的背面,使盲板与法兰的端面紧密贴合密封,阀门处于自由状态,不受外力的影响,检测结果真实可靠。

1.2 顶压式装夹方式

当被测阀门为焊接型式、螺纹型式等非法兰连接型式时,采用顶压式装夹方式进行阀门测试。

2 新技术的应用

2.1 夹爪自动补压系统的应用

夹爪夹紧法兰进行测试时,尤其在保压过程中,若液压系统的管路、管接头、液压阀等器件有滴漏现象,使得夹爪的夹紧力下降,同时阀门的法兰面与盲板的贴合密闭性变差,有可能发生喷水伤人的事故。可采用“夹爪自动补压系统”,该系统能自动控制夹爪的压力值始终在设定范围内,确保测试过程的安全可靠。

2.2 伺服控制功能的应用

在选用顶压式设备测试过程时,先以相对应的油缸顶压力顶紧阀门,然后再向阀门内腔注入试验介质(水)到要求的压力值,进行阀门的各项检测。检测完成后,先卸放试验介质(水),再卸放顶压油缸。在上述过程中,当试验介质(水)尚未加压或已卸压时,巨大的油缸顶压力完全由被测阀门承载,被测阀门受挤变形较大,甚至产生不可逆转的塑性变形,被测阀门极易损伤,并直接影响检测结果的正确性。

针对顶压式阀门试验设备此项问题,配置了“触摸屏+PLC电脑智能控制系统”,该系统具有“伺服控制”功能,伺服控制系统的功能主要为:(1)以小功率指令信号去控制大功率负载;(2)在没有机械连接的情况下,由输入轴控制位于远处的输出轴,实现远距同步传动;(3)使输出机械位移精确地跟踪电信号,如记录和指示仪表[3]。试压机有效应用了液压伺服系统,能自动根据被测阀门的通径和压力等级以及试验项目,自动控制检测项目所需的油压顶紧力和自动控制试验介质的压力,并能控制油压总作用力F2(总顶力)和水压总作用力F1(总推力)达到设定的比值K(K=F2/F1,K值由用户按自身的工艺特点和要求设定,并有密钥管理权限控制),避免被测阀门受到过大的挤压力,大大地提高了检测结果的可靠性。

2.3 液压自动卸荷系统的应用

阀门检测设备均配置了“液压自动卸荷系统”。当设备工作在待机状态时,整个液压系统自动卸荷,保持在设定压力范围内,当要进行某项液压动作时,系统的压力自动恢复到正常值。该装置大大地降低了油温和能耗,有效地延长了油泵、电机和液压元件的使用寿命。

2.4 高低压水泵自动切换和保压计时声光报警系统

的应用

阀门检测设备均配置了“高低压水泵自动切换和保压计时声光报警系统”。在加注试验介质(水)时,首先启动大流量低压水泵注水,阀门内腔注满后,低压水泵自动停止,高压水泵自动启动,向阀门内腔加压,当试验介质达到要求的压力值时,高压水泵自动停止,系统自动进入保压计时状态,保压计时结束时,报警器发出蜂鸣声和闪光提示,以示保压计时结束。

2.5 数字化监测系统的应用

配置“触摸屏”监测系统。系统主要由“工业用触摸屏电脑”、“压力传感器”、“转换模块”、“开关电源”、“报表打印机”等硬件和“工控组态软件”构成。该系统不仅能实现测试阀门的名称、型号规格、检验单编号、检验员编号、测试标准、测试日期、测试介质、测试压力、保压时间等参数的登录、记录和打印。而且在试验过程中,“触摸屏”监测系统将各试验项目过程中的试验压力和保压时间,以数字和图形曲线的型式记录在系统中。“触摸屏”监测控制系统中保存的数据自动保存至中心数据采集及分析系统,可十分方便地查阅、检索和打印历史检测数据资料,也为后续的质量问题追溯提供了条件。检测数据也可导出到Excel。通过“USB”接口或通过网线,可将检测数据资料输出。

2.6 安全门及安全互锁装置的应用

阀门检测设备均配置了“安全门及安全互锁装置”。阀门检测过程中,为防止当阀门内腔有压力时,误操作将液压夹紧(顶紧)的油缸松开而发生事故,该设备的“安全门及安全互锁装置”具有双重保护的功能:

(1)水压、油压安全互锁装置:当阀门体腔内高压试验介质未卸荷时,液压夹紧(顶紧)油缸的松开动作被锁定,当且仅当阀门体腔内高压试验介质卸荷后,液压夹紧(顶紧)油缸方可松开;

(2)安全门安全互锁装置:当安全门未关闭到位时,试验介质加压的动作被锁定,无法启动加压泵,当阀门体腔内高压试验介质未卸荷时,安全门无法开启,当且仅当阀门体腔内高压试验介质卸荷后,安全门方可进行开启和关闭。

2.7 增设低压供气系统

阀门配套检验工艺的改进,尤其是增加了低压供气系统。低压供气系统的应用,不仅为阀门试压机提供驱动气源,满足了GB/T 13927-2008《阀门压力试验》压力试验要求中低压气密封试验项目条件,有效地保障了对所有阀门进行低压气密封试验,而且配备压力枪,对阀体进行吹扫,能够更好地观察压力测试保压期间阀体的渗漏。

3 结论及认识

阀门检验涉及到阀门外观、性能、压力试验等各个环节。哪个环节出现失控,都将造成阀门入库质量控制失效。通过液压自动卸荷系统、数字化监测系统、安全防爆装置等新技术、新工艺的应用,极大程度地增强了阀门检测设备的性能,为控制好阀门质量有着重要意义。(下转第58页)(上接第45页)

通过严格的压力测试,不但可以有效控制阀门质量,提升检验准确率,更重要的是能够对制造、监造等环节起到监督、约束、制约和威慑作用,同时还能推动质量环节的有效控制,使阀门质量管理步入良性循环的轨道。

参考文献

[1]GB/T13927-2008工业阀门压力试验[S].

[2]SH 3518-2000阀门检验与管理规程[S].