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智慧城市與智能配電系統

標準是推動智慧城市以及工業4.0時代的助推器,電氣電子產品在全球貿易占比最大,全球設備有19.8%為電氣電子設備,因此電氣電子設備的標準化問題對于全球的智能化進程來說意義重大,這也是IEC長期耕耘的事業。國際電工委員會(IEC)成立于1906年,至今已有超過100年的歷史。它是世界上成立最早的國際性電工標準化機構,負責有關電氣工程和電子工程領域中的國際標準化工作。

IEC全球大使,新加坡IEC標準委員會主任,正泰集團大使,正泰Sunlight公司技術總監林世梁

IEC的宗旨是促進電氣、電子工程領域中標準化及有關問題的國際合作,增進國際間的相互了解。因此在制定標準時,會一步步地進行標準的協調和協同,確保標準的可靠性。IEC是一個全球化的知識平臺,目前在全球有超過2萬名來自各個領域的不同國籍的專家。IEC在全球有200多個技術委員會和子委員會,推出的標準超過1萬項,針對產品發放證書100萬張。目前全球有171個國家致力于通用標準的建立,這些標準覆蓋了全球發電領域99%的份額。

智慧城市電力先行

隨著人類社會的不斷發展,未來城市將承載越來越多的人口。為解決城市發展難題,實現可持續發展,建設智慧城市已成為當今世界城市發展不可逆轉的歷史潮流。智慧城市建設必然以信息技術應用為主線,實現城市智慧式管理和運行。這將是一個復雜的、相互作用的龐大系統,但毋庸置疑的是,無論是城市服務還是工商業活動,無論是生活還是生產,都離不開電力的全方位保障。因此智慧城市,電力必須先行,智能配電也將成為實現智慧城市的關鍵環節。

智慧城市的能量分布將變得更加復雜,所以要求電力應用具備幾大特點:首先表現為配電更為復雜,需要分級保護;其次,電力要實現持續供給,而且要更加穩定,具備高可靠性;另外,能源的使用效率是關鍵,與環境保護和社會的可持續發展密不可分;最后,就是如何實現高效的檢測和維護,這要求系統本身可以進行自我診斷和維護,快速解決問題,這與物聯網的發展有著千絲萬縷的聯系。

配電柜的演變

物聯網加速智能化實現

工業是物聯網應用的重要領林世梁IEC全球大使,新加坡IEC標準委員會主任,正泰集團大使,正泰Sunlight公司技術總監32|電氣時代·2019年第11期特別策劃SPECIAL REPORTS智能電器域。具有環境感知能力的各類終端、移動通信等不斷融入到工業生產的各個環節,可大幅提高制造效率,改善產品質量,降低產品成本和資源消耗。以物聯網融合創新為特征的新型網絡化智能生產方式,正塑造未來制造業的核心競爭力。談及工業物聯網,應用場景是其中非常重要的一個部分,導入物聯網的智能工廠,可以實現生產過程透明化、可控化,可以精確計算產能等。

其中,AR和VR的應用是物聯網出現后一個比較典型的應用,給企業帶來了實實在在的好處,讓企業能夠深入了解設備狀況、產品模型以及其他方面的信息,改善運營和工藝過程效率,提高產品質量,并縮短產品的上市時間。VR可以在設計環節幫助企業改善對于原材料的使用,在保證產品質量的同時,讓原材料的使用率達到最高,減少企業支出的成本。而且在培訓方面也幫助企業獲得了極大改善。

我們已經邁入了5G時代,5G的到來極大地促進了物聯網技術的發展。依托5G網絡大帶寬、低時延、高可靠的特性以及每平方公里上百萬的連接數量,可有效支撐智慧城市中各種智能設備的即時海量連接,這也是物聯網下一步發展的重要節點。5G是機遇亦是挑戰,來自5G的兩個主要挑戰,一是安全性,因為更多的電磁頻率會進入,對于人的安全將產生哪些影響需要進行測試;另一個挑戰是5G時代的標準確立,各類產品或者事物時間的互操作性還不明朗,比如如何實現不同領域的交叉連接和溝通。應對這些挑戰,IEC發布了放射對人體影響的安全測試標準文件,但至今還沒有一個公用的平臺,能夠在5G環境中涵蓋所有的工業單元。而且現在市場上的5G公司數量并不多,這也意味著互操作性并不是很好,這是未來對于IEC及全球行業來說最大的挑戰。

不同的系統被相互連接并進行交流

安全是一切發展的前提

當萬物互聯的時候,城市和生產制造隨著“工業4.0”的到來會變得越來越智能,云計算和互聯網的發展,讓很多門戶打開了,因此安全就變得越來越重要,這對于IEC來說也是一個關鍵問題。我們需要保護數據信息以及通信網絡,這是一個非常大的挑戰。

另外,在機器自動運行時,我們還要確保機器是安全可靠的。比如機器人,傳統的機器人因為自動化程度很高受到了人們的追捧,人們可以編程來控制這些機器人,機器人按照指令完成工作。但是今天的機器人已經完全不同了,現在它們可以與人進行協同工作,機器人可以進行反饋、交流,甚至是思考和判斷。當這種互動更加頻繁,人的安全也是IEC考慮的重點。

傳感器與開關的智能化

在智慧城市中,我們需要各種連接,不只是電,還有比如水服務、照明等等。所有這一切必須連接在一起,當提到連接,就不得不提到傳感器。智能制造的實現離不開傳感器,傳感器是實現“工業4.0”的重要基礎。

在工業應用中,通過傳感器我們可以實現很多智能化的功能。拿開關柜產品來說,將傳感器嵌入到斷路器,可以測量電流的大小,將傳感器嵌入到母線里,可以測量溫度。如果溫度升高但是電流沒有上升,那一定就屬于異常情況,需要我們做出及時的響應,進行預警。

作為一家35年來致力于斷路器和配電柜研發和生產的企業來說,正泰有著豐富的經驗,這些經驗就是大量的數據積累,是正泰發展的基石。工業互聯網的出現,幫助我們以全新的方式進行設備的維護和管理。最初人們對于維護的理解是出現問題才來解決,后來逐漸發展成為定期對問題進行排查,但兩種方式都無法對突發事故進行處理,也浪費了大量的人力物力。但現在情況完全不同,在傳感器的幫助下,設備能夠進行自我診斷,可以對事故進行預判,進行及時的維護,不再依賴于經驗管理,而是實時進行需求的管理。

Sunlight公司是一家新加坡企業,隸屬于正泰集團。正泰集團在新加坡投資建立了研發設計中心,致力于高端電氣柜產品的研發,智能傳感器也是Sunlight目前的研發重點。開關柜的發展,一定會向著安全、能效和智慧的方向,智能功能是基礎,然后是互聯和交流,最高級的是自主決策,Sunlight也正致力于此。

PaaS作為一種云計算服務的示例

能源效率與智能化

能源效率并不是一個新的話題,大概在十幾年前就開始推行,但在中國市場受到重視還是近些年的事情。談到“工業4.0”,其中很重要的一部分內容就是能效管理。而反映在工廠中,能效管理的意義也是多層次的。

比如在很多發達國家,電氣柜都會有一個綠色標志,是關于環保的認證。市場上也有很多相關認證,如IECQ認證、EPD認證、RoHS認證和WEEE認證等等。這是關注產品本身的能效管理。另外,在生產過程中,當制造變得更加智能,比如無人化生產線、無人化工廠的誕生,無人作業意味著可以關掉照明、關掉空調等,工廠可以通過這些做法降低運營成本,也是提高能效的一種體現。

技術的革命讓智慧城市成為可能,未來我們會有基于SaaS的公民服務、應用和管理工具,可以進行孤立系統和跨城市的集成,可以對城市系統進行實時分析和控制,通過低成本通信實現節點連接。而這一切都要歸功于我們對智能化、交互性和網絡化這些技術革新的不斷追求。在5G時代中,技術革命還在如火如荼的進行中,還有很多挑戰在等著我們去攻克,但與此同時,機遇也接踵而至。所以,做好準備,行動起來,一定可以擁抱美好的未來。

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