智慧城市與棉花加工企業(yè)發(fā)展

■趙勇

〔濟(jì)南新永豐實(shí)業(yè)有限公司，山東濟(jì)南 250000〕

隨著計(jì)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(shí)代。各個(gè)發(fā)達(dá)國(guó)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(guó)副總統(tǒng)戈?duì)柼岢隽恕皵?shù)字地球”的概念。

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

近幾年，國(guó)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(duì)”“數(shù)字工廠”“數(shù)字小區(qū)”“數(shù)字學(xué)?！薄皵?shù)字交通”等等理念。把智慧——數(shù)字應(yīng)用于各個(gè)領(lǐng)域。

一、“智慧城市”的概念來(lái)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(jí)形態(tài)。是指借助物聯(lián)網(wǎng)、傳感網(wǎng)、云計(jì)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(huì)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(zhǎng)。

具體來(lái)說(shuō)，“智慧城市”就是讓城市變得越來(lái)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(fèi)站前排隊(duì)，也沒(méi)有收費(fèi)員，連車都不用停，經(jīng)過(guò)路口的時(shí)候通過(guò)智能系統(tǒng)就自動(dòng)繳了費(fèi)，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(shí)現(xiàn)，離不開(kāi)兩項(xiàng)IT技術(shù)的支撐：云計(jì)算和物聯(lián)網(wǎng)。

“智慧城市離不開(kāi)‘云’計(jì)算的支持，終端的計(jì)算和存儲(chǔ)能力十分有限，云計(jì)算平臺(tái)可以成為智慧城市的‘大腦’，實(shí)現(xiàn)對(duì)海量數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)與計(jì)算?！?/p>

“云計(jì)算”概念由Google提出，是分布式處理、并行處理和網(wǎng)格計(jì)算的發(fā)展，是透過(guò)網(wǎng)絡(luò)將龐大的計(jì)算處理程序自動(dòng)分拆成無(wú)數(shù)個(gè)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(jì)算分析之后將處理結(jié)果回傳給用戶。

通過(guò)云計(jì)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(wàn)計(jì)甚至億計(jì)的信息，達(dá)到和“超級(jí)計(jì)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(guò)射頻識(shí)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(shí)現(xiàn)智能化識(shí)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(diǎn)整合相關(guān)資源(以地理信息系統(tǒng)和虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)集成各類數(shù)據(jù)資源)，實(shí)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(shí)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(huì)需要聯(lián)系在一起，為全球信息化提供了一個(gè)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(lái)，就可以實(shí)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(chǔ)在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)上的，能供用戶訪問(wèn)的一個(gè)將各個(gè)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(gè)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(shí)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(jué)。

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(guò)超級(jí)計(jì)算機(jī)和云計(jì)算實(shí)現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)的整合，從而實(shí)現(xiàn)數(shù)字城市與城市系統(tǒng)整合。通過(guò)智慧城市，可以實(shí)現(xiàn)城市的智慧管理及服務(wù)。

二、國(guó)家“十二五”規(guī)劃重點(diǎn)發(fā)展的領(lǐng)域

根據(jù)國(guó)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(cè)、工業(yè)與自動(dòng)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(guó)防軍事是物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)重點(diǎn)發(fā)展的十大領(lǐng)域。

未來(lái)五年，國(guó)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(guò)網(wǎng)絡(luò)控制起來(lái)。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(lái)，通過(guò)傳感器傳達(dá)電器的信號(hào)，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(diǎn)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(shí)時(shí)獲取地塊中每個(gè)小區(qū)域的農(nóng)作物信息，并按每個(gè)小區(qū)域農(nóng)作物的具體情況做出決策，準(zhǔn)確地在每個(gè)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(cāng)儲(chǔ)等物流業(yè)也會(huì)成為重點(diǎn)發(fā)展對(duì)象。無(wú)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(tái)網(wǎng)絡(luò)化、信息共享標(biāo)準(zhǔn)化為基本要求，自動(dòng)完成信息采集、測(cè)量、控制、保護(hù)、計(jì)量和監(jiān)測(cè)等基本功能，并可根據(jù)需要支持系統(tǒng)實(shí)時(shí)自動(dòng)控制、智能調(diào)節(jié)、在線分析決策、協(xié)同互動(dòng)等高級(jí)功能，實(shí)現(xiàn)與相鄰車間、分廠等互動(dòng)的系統(tǒng)。

智能消防采用火災(zāi)圖像自動(dòng)探測(cè)和空間定位技術(shù)，火災(zāi)感煙探測(cè)技術(shù)、自動(dòng)消防炮、消防站、泵、搶、定點(diǎn)滅火技術(shù)?？梢越鉀Q棉花加工廠皮棉垛位、籽棉垛位、棉籽垛位、倉(cāng)庫(kù)大空間火災(zāi)報(bào)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(diǎn)。

三、智能消防系統(tǒng)原理

當(dāng)火災(zāi)圖像火焰探測(cè)器或其他火災(zāi)探測(cè)器報(bào)警，信息處理主機(jī)立即確定著火區(qū)域，同時(shí)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(diǎn)，控制相應(yīng)的消防噴頭、消防站、消防栓槍、消防炮準(zhǔn)確對(duì)準(zhǔn)著火點(diǎn)，并自動(dòng)啟動(dòng)消防水泵和電動(dòng)閥，噴水（或泡沫）滅火，火滅后自動(dòng)停泵、關(guān)閥，停止出水。

從發(fā)現(xiàn)火情到開(kāi)啟消防設(shè)施——滅火結(jié)束，全程自動(dòng)影視報(bào)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(dòng)模式下，系統(tǒng)不需要人的任何參與，將自動(dòng)完成報(bào)警、自動(dòng)瞄準(zhǔn)、自動(dòng)啟泵&開(kāi)閥、自動(dòng)射水（或泡沫）滅火、自動(dòng)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(shí)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(shí)現(xiàn)傳統(tǒng)企業(yè)的數(shù)字化、感知化、智慧化而設(shè)計(jì)，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(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過(guò)程的數(shù)字化、流程科學(xué)化、業(yè)務(wù)可視化、信息實(shí)時(shí)化、管理協(xié)同化和全面智能化。

通過(guò)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?jī)x、射頻識(shí)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(shí)現(xiàn)對(duì)“萬(wàn)物”的“高效、節(jié)能、安全、環(huán)?！钡摹肮?、控、營(yíng)”一體化；將物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)融入生產(chǎn)過(guò)程的各個(gè)環(huán)節(jié)，借助模擬專家的智能活動(dòng)，取代或延伸生產(chǎn)環(huán)境中人的部分手工和腦力勞動(dòng)，以達(dá)到最佳生產(chǎn)狀態(tài)。通過(guò)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(shí)現(xiàn)布置在生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的專用設(shè)備對(duì)從籽棉到皮棉入庫(kù)的生產(chǎn)過(guò)程進(jìn)行實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集、控制和監(jiān)控。同時(shí)，MES系統(tǒng)實(shí)時(shí)接受來(lái)自ERP系統(tǒng)的工單、BOM、制程、供貨方、庫(kù)存、制造指令等信息，同時(shí)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(shí)時(shí)把生產(chǎn)結(jié)果、人員反饋、設(shè)備操作狀態(tài)與結(jié)果、庫(kù)存狀況、質(zhì)量狀況等動(dòng)態(tài)地反饋給決策層。

簡(jiǎn)單地說(shuō)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(kāi)始到出來(lái)皮棉實(shí)現(xiàn)無(wú)人值守，再到夾包車夾包、碼垛全部無(wú)人值守。每個(gè)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(shí)現(xiàn)智能化必須注意的問(wèn)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(qǐng)了國(guó)家專利）。可以在適當(dāng)時(shí)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(kāi)關(guān)元件最好采用無(wú)觸點(diǎn)電器元件。所有大用電設(shè)備電機(jī)最好采用軟啟動(dòng)或變頻啟動(dòng)。

5.棉樣取得可以采用簡(jiǎn)單機(jī)械手來(lái)實(shí)現(xiàn)。

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