智慧城市與棉花加工企業發展

■趙勇

〔濟南新永豐實業有限公司，山東濟南 250000〕

隨著計算機、網絡的飛速發展，人類已進入以信息化為主時代。各個發達國家都在加快信息基礎設施和空間基礎設施建設，1998年1月，美國副總統戈爾提出了“數字地球”的概念。

1998年6月，江澤民總書記在兩院院士會上提出了關于中國發展“數字地球”的思路。

近幾年，國家領導都在強調建設“智慧城市”“數字城管”“數字軍隊”“數字工廠”“數字小區”“數字學校”“數字交通”等等理念。把智慧——數字應用于各個領域。

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”、“互聯化”、“智能化”。是繼“數字城市”和“智能城市”后，信息化城市的高級形態。是指借助物聯網、傳感網、云計算等技術，在環境、交通、醫療衛生、城市管理、工礦企業管理等諸多領域，構建城市發展的智慧環境，形成生活、產業發展、社會管理的新模式和新的城市形態，以一種更智慧的方式運行，進而為城市中的人創造更美好的生活，促進城市的和諧、可持續的成長。

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，經過路口的時候通過智能系統就自動繳了費，這就是“智慧城市”的成功應用案例——“智慧交通”。

“智慧城市”的實現，離不開兩項IT技術的支撐：云計算和物聯網。

“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’，實現對海量數據的存儲與計算。”

“云計算”概念由Google提出，是分布式處理、并行處理和網格計算的發展，是透過網絡將龐大的計算處理程序自動分拆成無數個較小的子程序，再交由多部服務器所組成的龐大系統經計算分析之后將處理結果回傳給用戶。

通過云計算技術，網絡服務提供者可以在數秒之內，處理數以千萬計甚至億計的信息，達到和“超級計算機”同樣強大的網絡服務。

“物聯網”是在“互聯網”的基礎上提出的，指將其互聯網的用戶端延伸和擴展到任何物品與物品之間，進行信息交換和通信的一種網絡概念。

“物聯網”被定義為：通過射頻識別（RFID）、紅外感應器、全球定位系統、激光掃描器等信息傳感設備，按約定的協議，把任何物品與互聯網相連接，進行信息交換和通信，以實現智能化識別、定位、跟蹤、監控和管理的一種網絡概念。

智慧城市=數字城市+物聯網。

數字地球以空間位置為關聯點整合相關資源(以地理信息系統和虛擬現實技術集成各類數據資源)，實現了“秀才不出門，能知天下事”。物聯網將與水、電、氣、路一樣，成為地球上的一類新的基礎設施。世界將繼續“縮小”、“扁平化”和“智慧”，我們正在邁入智慧時代。

數字地球把遙感技術、地理信息系統和網絡技術與可持續發展等社會需要聯系在一起，為全球信息化提供了一個基礎框架。而我們將數字地球與物聯網結合起來，就可以實現智慧的地球。當今世界，數字地球正向智慧地球轉型，智慧城市應運而生。數字城市是城市地理信息和其他城市信息相結合并存儲在計算機網絡上的，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，是數字地球的重要組成部分，是賽博空間的一個子集。數字城市為城市規劃、智能化交通、網格化管理和服務、基于位置的服務、城市安全應急響應等創造了條件，是信息時代城市和諧發展的重要手段。數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。

智慧城市是數字城市與物聯網相結合的產物，包含智慧傳感網、智慧控制網和智慧安全網。智慧城市與智慧電網、智慧油田、智慧企業等，都是構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網，并通過超級計算機和云計算實現物聯網的整合，從而實現數字城市與城市系統整合。通過智慧城市，可以實現城市的智慧管理及服務。

二、國家“十二五”規劃重點發展的領域

根據國家“十二五”規劃綱要，智能電網、智能交通、智能物流、智能家居、環境與安全檢測、工業與自動化控制、醫療健康、精細農牧業、金融與服務業、國防軍事是物聯網產業重點發展的十大領域。

未來五年，國家將先行發展智能交通、智能環保和精細農牧業、智能工礦企業這幾大領域。

智能家居就是把家中的電器通過網絡控制起來。物聯網發展到一定階段，家中的電器可以和外網連接起來，通過傳感器傳達電器的信號，廠家在廠里就可以知道你家中電器的使用情況。

精細農牧業發展重點是利用全球定位系統、地理信息系統、變量處理設備和決策支持系統等技術，實時獲取地塊中每個小區域的農作物信息，并按每個小區域農作物的具體情況做出決策，準確地在每個小區域進行灌溉、施肥、噴藥等農業操作；此外，依托智能芯片的農作物運輸、倉儲等物流業也會成為重點發展對象。無人駕駛技術的應用，使得大面積耕作收獲更加得心應手。

智能工礦企業是以全廠信息數字化、通信平臺網絡化、信息共享標準化為基本要求，自動完成信息采集、測量、控制、保護、計量和監測等基本功能，并可根據需要支持系統實時自動控制、智能調節、在線分析決策、協同互動等高級功能，實現與相鄰車間、分廠等互動的系統。

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

三、智能消防系統原理

當火災圖像火焰探測器或其他火災探測器報警，信息處理主機立即確定著火區域，同時控制相應區域對應的消防噴頭、消防站、消防栓槍、消防炮，迅速指向著火區域，精確確定著火點，控制相應的消防噴頭、消防站、消防栓槍、消防炮準確對準著火點，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、關閥，停止出水。

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

本系統工作環境廣，抗干擾性極強，能在室內、室外、潮濕、干燥、烈日、暴雨、狂風、極寒、極熱等諸多惡劣環境下正常工作。

四、工藝設備數字智能化

棉花加工智慧工廠全息車間軟件為Vu2014，由濟南新永豐實業有限公司與山東某大學自主研發的企業通用型軟件，為實現傳統企業的數字化、感知化、智慧化而設計，是為企業提供“智慧工廠、全數字全信息的全息車間、企業物聯網”信息化整體解決方案的重要組合部分。物聯網傳感器、“企業物聯網”相關智能終端以及“全息車間”軟件產品可以幫助企業實現生產過程的數字化、流程科學化、業務可視化、信息實時化、管理協同化和全面智能化。

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、風速風壓流量儀、射頻識別（RFID）、紅外感應器、定位系統、激光掃描器、設備聯網等信息傳感設備以及“企業物聯網”的智能終端，按約定的協議，將任何物品聯網相接，進行信息交換和通訊，以實現對“萬物”的“高效、節能、安全、環保”的“管、控、營”一體化；將物聯網技術融入生產過程的各個環節，借助模擬專家的智能活動，取代或延伸生產環境中人的部分手工和腦力勞動，以達到最佳生產狀態。通過應用整合信息系統、人機界面設備PLC觸摸屏、機器人、PDA、條碼采集器、傳感器、I/O、DCS、RFID、LED生產看板等多類軟硬件的綜合智能化系統，實現布置在生產現場的專用設備對從籽棉到皮棉入庫的生產過程進行實時數據采集、控制和監控。同時，MES系統實時接受來自ERP系統的工單、BOM、制程、供貨方、庫存、制造指令等信息，同時把生產方法、人員指令、制造指令等下達給人員、設備等控制層，再實時把生產結果、人員反饋、設備操作狀態與結果、庫存狀況、質量狀況等動態地反饋給決策層。

簡單地說就是：棉花加工廠機采棉加工車間從籽棉進到喂花機開始到出來皮棉實現無人值守，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，巡視員手持手機終端，可以控制任何設備，可以向影視室發出信息和指令。

五、實現智能化必須注意的問題

（一）所有設備制造質量精度必須符合要求

棉機制造廠必須采用激光切割技術，才能達到質量進步的要求。

（二）所有設備必須保證運行率在98%以上

1.軋花機中箱部分不堵塞，只要進籽棉，就能出皮棉和棉籽（筆者已經將本技術本機型申請了國家專利）。可以在適當時機與一些棉機廠合作。

2.籽棉清理機和其他輔助設備運行可靠、不堵塞。目前生產的傾斜式籽棉清理機已經達到了這種功能，并且清理效果明顯優于其他類型機型，一道機采棉清理就能排出75%以上的棉葉、棉稈、棉鈴殼等雜質。這種機型已經在兵團農五師90團和其他軋花廠使用，在地方上也有很多，效果都非常明顯。

3.打包機只能打裸包，再進行套包，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.所有電器開關元件最好采用無觸點電器元件。所有大用電設備電機最好采用軟啟動或變頻啟動。

5.棉樣取得可以采用簡單機械手來實現。

筆者認為在5～8年時間兵團的軋花廠會使用這種技術，在10年內地方上企業也會使用本技術，這是棉花行業的大勢所趨。