■趙勇

〔濟(jì)南新永豐實業(yè)有限公司，山東濟(jì)南 250000〕

隨著計算機(jī)、網(wǎng)絡(luò)的飛速發(fā)展，人類已進(jìn)入以信息化為主時代。各個發(fā)達(dá)國家都在加快信息基礎(chǔ)設(shè)施和空間基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，1998年1月，美國副總統(tǒng)戈爾提出了“數(shù)字地球”的概念。

1998年6月，江澤民總書記在兩院院士會上提出了關(guān)于中國發(fā)展“數(shù)字地球”的思路。

近幾年，國家領(lǐng)導(dǎo)都在強(qiáng)調(diào)建設(shè)“智慧城市”“數(shù)字城管”“數(shù)字軍隊”“數(shù)字工廠”“數(shù)字小區(qū)”“數(shù)字學(xué)校”“數(shù)字交通”等等理念。把智慧——數(shù)字應(yīng)用于各個領(lǐng)域。

一、“智慧城市”的概念來源

“智慧城市”的概念源自IBM公司2008年提出的“智慧地球”理念。其核心是“感知化”、“互聯(lián)化”、“智能化”。是繼“數(shù)字城市”和“智能城市”后，信息化城市的高級形態(tài)。是指借助物聯(lián)網(wǎng)、傳感網(wǎng)、云計算等技術(shù)，在環(huán)境、交通、醫(yī)療衛(wèi)生、城市管理、工礦企業(yè)管理等諸多領(lǐng)域，構(gòu)建城市發(fā)展的智慧環(huán)境，形成生活、產(chǎn)業(yè)發(fā)展、社會管理的新模式和新的城市形態(tài)，以一種更智慧的方式運(yùn)行，進(jìn)而為城市中的人創(chuàng)造更美好的生活，促進(jìn)城市的和諧、可持續(xù)的成長。

具體來說，“智慧城市”就是讓城市變得越來越“聰明”，比如高速公路的ETC通道，駕車上下高速路，根本不用在收費站前排隊，也沒有收費員，連車都不用停，經(jīng)過路口的時候通過智能系統(tǒng)就自動繳了費，這就是“智慧城市”的成功應(yīng)用案例——“智慧交通”。

“智慧城市”的實現(xiàn)，離不開兩項IT技術(shù)的支撐：云計算和物聯(lián)網(wǎng)。

“智慧城市離不開‘云’計算的支持，終端的計算和存儲能力十分有限，云計算平臺可以成為智慧城市的‘大腦’，實現(xiàn)對海量數(shù)據(jù)的存儲與計算?！?/p>

“云計算”概念由Google提出，是分布式處理、并行處理和網(wǎng)格計算的發(fā)展，是透過網(wǎng)絡(luò)將龐大的計算處理程序自動分拆成無數(shù)個較小的子程序，再交由多部服務(wù)器所組成的龐大系統(tǒng)經(jīng)計算分析之后將處理結(jié)果回傳給用戶。

通過云計算技術(shù)，網(wǎng)絡(luò)服務(wù)提供者可以在數(shù)秒之內(nèi)，處理數(shù)以千萬計甚至億計的信息，達(dá)到和“超級計算機(jī)”同樣強(qiáng)大的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)。

“物聯(lián)網(wǎng)”是在“互聯(lián)網(wǎng)”的基礎(chǔ)上提出的，指將其互聯(lián)網(wǎng)的用戶端延伸和擴(kuò)展到任何物品與物品之間，進(jìn)行信息交換和通信的一種網(wǎng)絡(luò)概念。

“物聯(lián)網(wǎng)”被定義為：通過射頻識別（RFID）、紅外感應(yīng)器、全球定位系統(tǒng)、激光掃描器等信息傳感設(shè)備，按約定的協(xié)議，把任何物品與互聯(lián)網(wǎng)相連接，進(jìn)行信息交換和通信，以實現(xiàn)智能化識別、定位、跟蹤、監(jiān)控和管理的一種網(wǎng)絡(luò)概念。

智慧城市=數(shù)字城市+物聯(lián)網(wǎng)。

數(shù)字地球以空間位置為關(guān)聯(lián)點整合相關(guān)資源(以地理信息系統(tǒng)和虛擬現(xiàn)實技術(shù)集成各類數(shù)據(jù)資源)，實現(xiàn)了“秀才不出門，能知天下事”。物聯(lián)網(wǎng)將與水、電、氣、路一樣，成為地球上的一類新的基礎(chǔ)設(shè)施。世界將繼續(xù)“縮小”、“扁平化”和“智慧”，我們正在邁入智慧時代。

數(shù)字地球把遙感技術(shù)、地理信息系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)與可持續(xù)發(fā)展等社會需要聯(lián)系在一起，為全球信息化提供了一個基礎(chǔ)框架。而我們將數(shù)字地球與物聯(lián)網(wǎng)結(jié)合起來，就可以實現(xiàn)智慧的地球。當(dāng)今世界，數(shù)字地球正向智慧地球轉(zhuǎn)型，智慧城市應(yīng)運(yùn)而生。數(shù)字城市是城市地理信息和其他城市信息相結(jié)合并存儲在計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)上的，能供用戶訪問的一個將各個城市和城市外的空間連在一起的虛擬空間，是數(shù)字地球的重要組成部分，是賽博空間的一個子集。數(shù)字城市為城市規(guī)劃、智能化交通、網(wǎng)格化管理和服務(wù)、基于位置的服務(wù)、城市安全應(yīng)急響應(yīng)等創(chuàng)造了條件，是信息時代城市和諧發(fā)展的重要手段。數(shù)字城市為用戶提供了各種各樣的信息，使其有身臨其境的感覺。

智慧城市是數(shù)字城市與物聯(lián)網(wǎng)相結(jié)合的產(chǎn)物，包含智慧傳感網(wǎng)、智慧控制網(wǎng)和智慧安全網(wǎng)。智慧城市與智慧電網(wǎng)、智慧油田、智慧企業(yè)等，都是構(gòu)成智慧地球的重要組成部分。智慧城市的理念是把傳感器裝備到城市生活中的各種物體中形成物聯(lián)網(wǎng)，并通過超級計算機(jī)和云計算實現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)的整合，從而實現(xiàn)數(shù)字城市與城市系統(tǒng)整合。通過智慧城市，可以實現(xiàn)城市的智慧管理及服務(wù)。

二、國家“十二五”規(guī)劃重點發(fā)展的領(lǐng)域

根據(jù)國家“十二五”規(guī)劃綱要，智能電網(wǎng)、智能交通、智能物流、智能家居、環(huán)境與安全檢測、工業(yè)與自動化控制、醫(yī)療健康、精細(xì)農(nóng)牧業(yè)、金融與服務(wù)業(yè)、國防軍事是物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)重點發(fā)展的十大領(lǐng)域。

未來五年，國家將先行發(fā)展智能交通、智能環(huán)保和精細(xì)農(nóng)牧業(yè)、智能工礦企業(yè)這幾大領(lǐng)域。

智能家居就是把家中的電器通過網(wǎng)絡(luò)控制起來。物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展到一定階段，家中的電器可以和外網(wǎng)連接起來，通過傳感器傳達(dá)電器的信號，廠家在廠里就可以知道你家中電器的使用情況。

精細(xì)農(nóng)牧業(yè)發(fā)展重點是利用全球定位系統(tǒng)、地理信息系統(tǒng)、變量處理設(shè)備和決策支持系統(tǒng)等技術(shù)，實時獲取地塊中每個小區(qū)域的農(nóng)作物信息，并按每個小區(qū)域農(nóng)作物的具體情況做出決策，準(zhǔn)確地在每個小區(qū)域進(jìn)行灌溉、施肥、噴藥等農(nóng)業(yè)操作；此外，依托智能芯片的農(nóng)作物運(yùn)輸、倉儲等物流業(yè)也會成為重點發(fā)展對象。無人駕駛技術(shù)的應(yīng)用，使得大面積耕作收獲更加得心應(yīng)手。

智能工礦企業(yè)是以全廠信息數(shù)字化、通信平臺網(wǎng)絡(luò)化、信息共享標(biāo)準(zhǔn)化為基本要求，自動完成信息采集、測量、控制、保護(hù)、計量和監(jiān)測等基本功能，并可根據(jù)需要支持系統(tǒng)實時自動控制、智能調(diào)節(jié)、在線分析決策、協(xié)同互動等高級功能，實現(xiàn)與相鄰車間、分廠等互動的系統(tǒng)。

智能消防采用火災(zāi)圖像自動探測和空間定位技術(shù)，火災(zāi)感煙探測技術(shù)、自動消防炮、消防站、泵、搶、定點滅火技術(shù)。可以解決棉花加工廠皮棉垛位、籽棉垛位、棉籽垛位、倉庫大空間火災(zāi)報警及火災(zāi)撲救這一世界性難題。該系統(tǒng)具有控制距離遠(yuǎn)、保護(hù)面積大、響應(yīng)速度快、可靠性高等特點。

三、智能消防系統(tǒng)原理

當(dāng)火災(zāi)圖像火焰探測器或其他火災(zāi)探測器報警，信息處理主機(jī)立即確定著火區(qū)域，同時控制相應(yīng)區(qū)域?qū)?yīng)的消防噴頭、消防站、消防栓槍、消防炮，迅速指向著火區(qū)域，精確確定著火點，控制相應(yīng)的消防噴頭、消防站、消防栓槍、消防炮準(zhǔn)確對準(zhǔn)著火點，并自動啟動消防水泵和電動閥，噴水（或泡沫）滅火，火滅后自動停泵、關(guān)閥，停止出水。

從發(fā)現(xiàn)火情到開啟消防設(shè)施——滅火結(jié)束，全程自動影視報警。有關(guān)人員可以在影視中心或者智能手機(jī)全程可以控制操作各種備用消防設(shè)施，全自動模式下，系統(tǒng)不需要人的任何參與，將自動完成報警、自動瞄準(zhǔn)、自動啟泵&開閥、自動射水（或泡沫）滅火、自動停泵&關(guān)閥等所有操作。

本系統(tǒng)工作環(huán)境廣，抗干擾性極強(qiáng)，能在室內(nèi)、室外、潮濕、干燥、烈日、暴雨、狂風(fēng)、極寒、極熱等諸多惡劣環(huán)境下正常工作。

四、工藝設(shè)備數(shù)字智能化

棉花加工智慧工廠全息車間軟件為Vu2014，由濟(jì)南新永豐實業(yè)有限公司與山東某大學(xué)自主研發(fā)的企業(yè)通用型軟件，為實現(xiàn)傳統(tǒng)企業(yè)的數(shù)字化、感知化、智慧化而設(shè)計，是為企業(yè)提供“智慧工廠、全數(shù)字全信息的全息車間、企業(yè)物聯(lián)網(wǎng)”信息化整體解決方案的重要組合部分。物聯(lián)網(wǎng)傳感器、“企業(yè)物聯(lián)網(wǎng)”相關(guān)智能終端以及“全息車間”軟件產(chǎn)品可以幫助企業(yè)實現(xiàn)生產(chǎn)過程的數(shù)字化、流程科學(xué)化、業(yè)務(wù)可視化、信息實時化、管理協(xié)同化和全面智能化。

通過溫度傳感器、速度傳感器、位移傳感器、電流傳感器、電壓傳感器、風(fēng)速風(fēng)壓流量儀、射頻識別（RFID）、紅外感應(yīng)器、定位系統(tǒng)、激光掃描器、設(shè)備聯(lián)網(wǎng)等信息傳感設(shè)備以及“企業(yè)物聯(lián)網(wǎng)”的智能終端，按約定的協(xié)議，將任何物品聯(lián)網(wǎng)相接，進(jìn)行信息交換和通訊，以實現(xiàn)對“萬物”的“高效、節(jié)能、安全、環(huán)?！钡摹肮堋⒖?、營”一體化；將物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)融入生產(chǎn)過程的各個環(huán)節(jié)，借助模擬專家的智能活動，取代或延伸生產(chǎn)環(huán)境中人的部分手工和腦力勞動，以達(dá)到最佳生產(chǎn)狀態(tài)。通過應(yīng)用整合信息系統(tǒng)、人機(jī)界面設(shè)備PLC觸摸屏、機(jī)器人、PDA、條碼采集器、傳感器、I/O、DCS、RFID、LED生產(chǎn)看板等多類軟硬件的綜合智能化系統(tǒng)，實現(xiàn)布置在生產(chǎn)現(xiàn)場的專用設(shè)備對從籽棉到皮棉入庫的生產(chǎn)過程進(jìn)行實時數(shù)據(jù)采集、控制和監(jiān)控。同時，MES系統(tǒng)實時接受來自ERP系統(tǒng)的工單、BOM、制程、供貨方、庫存、制造指令等信息，同時把生產(chǎn)方法、人員指令、制造指令等下達(dá)給人員、設(shè)備等控制層，再實時把生產(chǎn)結(jié)果、人員反饋、設(shè)備操作狀態(tài)與結(jié)果、庫存狀況、質(zhì)量狀況等動態(tài)地反饋給決策層。

簡單地說就是：棉花加工廠機(jī)采棉加工車間從籽棉進(jìn)到喂花機(jī)開始到出來皮棉實現(xiàn)無人值守，再到夾包車夾包、碼垛全部無人值守。每個車間就用1～2名工人在影視室值班就行了，每班還要配備2名維修師和1名電工。維修人員兼顧巡視員，巡視員手持手機(jī)終端，可以控制任何設(shè)備，可以向影視室發(fā)出信息和指令。

五、實現(xiàn)智能化必須注意的問題

（一）所有設(shè)備制造質(zhì)量精度必須符合要求

棉機(jī)制造廠必須采用激光切割技術(shù)，才能達(dá)到質(zhì)量進(jìn)步的要求。

（二）所有設(shè)備必須保證運(yùn)行率在98%以上

1.軋花機(jī)中箱部分不堵塞，只要進(jìn)籽棉，就能出皮棉和棉籽（筆者已經(jīng)將本技術(shù)本機(jī)型申請了國家專利）?？梢栽谶m當(dāng)時機(jī)與一些棉機(jī)廠合作。

2.籽棉清理機(jī)和其他輔助設(shè)備運(yùn)行可靠、不堵塞。目前生產(chǎn)的傾斜式籽棉清理機(jī)已經(jīng)達(dá)到了這種功能，并且清理效果明顯優(yōu)于其他類型機(jī)型，一道機(jī)采棉清理就能排出75%以上的棉葉、棉稈、棉鈴殼等雜質(zhì)。這種機(jī)型已經(jīng)在兵團(tuán)農(nóng)五師90團(tuán)和其他軋花廠使用，在地方上也有很多，效果都非常明顯。

3.打包機(jī)只能打裸包，再進(jìn)行套包，套包包頭要研究一種方案，將縫包改為封包方式。封包頭方案有待解決。條形碼的黏貼也要有可行方案。

4.所有電器開關(guān)元件最好采用無觸點電器元件。所有大用電設(shè)備電機(jī)最好采用軟啟動或變頻啟動。

5.棉樣取得可以采用簡單機(jī)械手來實現(xiàn)。

筆者認(rèn)為在5～8年時間兵團(tuán)的軋花廠會使用這種技術(shù)，在10年內(nèi)地方上企業(yè)也會使用本技術(shù)，這是棉花行業(yè)的大勢所趨。