智慧城市与棉花加工企业发展

■赵勇

〔济南新永丰实业有限公司，山东济南 250000〕

随着计算机、网络的飞速发展，人类已进入以信息化为主时代。各个发达国家都在加快信息基础设施和空间基础设施建设，1998年1月，美国副总统戈尔提出了“数字地球”的概念。

1998年6月，江泽民总书记在两院院士会上提出了关于中国发展“数字地球”的思路。

近几年，国家领导都在强调建设“智慧城市”“数字城管”“数字军队”“数字工厂”“数字小区”“数字学校”“数字交通”等等理念。把智慧——数字应用于各个领域。

一、“智慧城市”的概念来源

“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”、“互联化”、“智能化”。是继“数字城市”和“智能城市”后，信息化城市的高级形态。是指借助物联网、传感网、云计算等技术，在环境、交通、医疗卫生、城市管理、工矿企业管理等诸多领域，构建城市发展的智慧环境，形成生活、产业发展、社会管理的新模式和新的城市形态，以一种更智慧的方式运行，进而为城市中的人创造更美好的生活，促进城市的和谐、可持续的成长。

具体来说，“智慧城市”就是让城市变得越来越“聪明”，比如高速公路的ETC通道，驾车上下高速路，根本不用在收费站前排队，也没有收费员，连车都不用停，经过路口的时候通过智能系统就自动缴了费，这就是“智慧城市”的成功应用案例——“智慧交通”。

“智慧城市”的实现，离不开两项IT技术的支撑：云计算和物联网。

“智慧城市离不开‘云’计算的支持，终端的计算和存储能力十分有限，云计算平台可以成为智慧城市的‘大脑’，实现对海量数据的存储与计算。”

“云计算”概念由Google提出，是分布式处理、并行处理和网格计算的发展，是透过网络将庞大的计算处理程序自动分拆成无数个较小的子程序，再交由多部服务器所组成的庞大系统经计算分析之后将处理结果回传给用户。

通过云计算技术，网络服务提供者可以在数秒之内，处理数以千万计甚至亿计的信息，达到和“超级计算机”同样强大的网络服务。

“物联网”是在“互联网”的基础上提出的，指将其互联网的用户端延伸和扩展到任何物品与物品之间，进行信息交换和通信的一种网络概念。

“物联网”被定义为：通过射频识别（RFID）、红外感应器、全球定位系统、激光扫描器等信息传感设备，按约定的协议，把任何物品与互联网相连接，进行信息交换和通信，以实现智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的一种网络概念。

智慧城市=数字城市+物联网。

数字地球以空间位置为关联点整合相关资源(以地理信息系统和虚拟现实技术集成各类数据资源)，实现了“秀才不出门，能知天下事”。物联网将与水、电、气、路一样，成为地球上的一类新的基础设施。世界将继续“缩小”、“扁平化”和“智慧”，我们正在迈入智慧时代。

数字地球把遥感技术、地理信息系统和网络技术与可持续发展等社会需要联系在一起，为全球信息化提供了一个基础框架。而我们将数字地球与物联网结合起来，就可以实现智慧的地球。当今世界，数字地球正向智慧地球转型，智慧城市应运而生。数字城市是城市地理信息和其他城市信息相结合并存储在计算机网络上的，能供用户访问的一个将各个城市和城市外的空间连在一起的虚拟空间，是数字地球的重要组成部分，是赛博空间的一个子集。数字城市为城市规划、智能化交通、网格化管理和服务、基于位置的服务、城市安全应急响应等创造了条件，是信息时代城市和谐发展的重要手段。数字城市为用户提供了各种各样的信息，使其有身临其境的感觉。

智慧城市是数字城市与物联网相结合的产物，包含智慧传感网、智慧控制网和智慧安全网。智慧城市与智慧电网、智慧油田、智慧企业等，都是构成智慧地球的重要组成部分。智慧城市的理念是把传感器装备到城市生活中的各种物体中形成物联网，并通过超级计算机和云计算实现物联网的整合，从而实现数字城市与城市系统整合。通过智慧城市，可以实现城市的智慧管理及服务。

二、国家“十二五”规划重点发展的领域

根据国家“十二五”规划纲要，智能电网、智能交通、智能物流、智能家居、环境与安全检测、工业与自动化控制、医疗健康、精细农牧业、金融与服务业、国防军事是物联网产业重点发展的十大领域。

未来五年，国家将先行发展智能交通、智能环保和精细农牧业、智能工矿企业这几大领域。

智能家居就是把家中的电器通过网络控制起来。物联网发展到一定阶段，家中的电器可以和外网连接起来，通过传感器传达电器的信号，厂家在厂里就可以知道你家中电器的使用情况。

精细农牧业发展重点是利用全球定位系统、地理信息系统、变量处理设备和决策支持系统等技术，实时获取地块中每个小区域的农作物信息，并按每个小区域农作物的具体情况做出决策，准确地在每个小区域进行灌溉、施肥、喷药等农业操作；此外，依托智能芯片的农作物运输、仓储等物流业也会成为重点发展对象。无人驾驶技术的应用，使得大面积耕作收获更加得心应手。

智能工矿企业是以全厂信息数字化、通信平台网络化、信息共享标准化为基本要求，自动完成信息采集、测量、控制、保护、计量和监测等基本功能，并可根据需要支持系统实时自动控制、智能调节、在线分析决策、协同互动等高级功能，实现与相邻车间、分厂等互动的系统。

智能消防采用火灾图像自动探测和空间定位技术，火灾感烟探测技术、自动消防炮、消防站、泵、抢、定点灭火技术。可以解决棉花加工厂皮棉垛位、籽棉垛位、棉籽垛位、仓库大空间火灾报警及火灾扑救这一世界性难题。该系统具有控制距离远、保护面积大、响应速度快、可靠性高等特点。

三、智能消防系统原理

当火灾图像火焰探测器或其他火灾探测器报警，信息处理主机立即确定着火区域，同时控制相应区域对应的消防喷头、消防站、消防栓枪、消防炮，迅速指向着火区域，精确确定着火点，控制相应的消防喷头、消防站、消防栓枪、消防炮准确对准着火点，并自动启动消防水泵和电动阀，喷水（或泡沫）灭火，火灭后自动停泵、关阀，停止出水。

从发现火情到开启消防设施——灭火结束，全程自动影视报警。有关人员可以在影视中心或者智能手机全程可以控制操作各种备用消防设施，全自动模式下，系统不需要人的任何参与，将自动完成报警、自动瞄准、自动启泵&开阀、自动射水（或泡沫）灭火、自动停泵&关阀等所有操作。

本系统工作环境广，抗干扰性极强，能在室内、室外、潮湿、干燥、烈日、暴雨、狂风、极寒、极热等诸多恶劣环境下正常工作。

四、工艺设备数字智能化

棉花加工智慧工厂全息车间软件为Vu2014，由济南新永丰实业有限公司与山东某大学自主研发的企业通用型软件，为实现传统企业的数字化、感知化、智慧化而设计，是为企业提供“智慧工厂、全数字全信息的全息车间、企业物联网”信息化整体解决方案的重要组合部分。物联网传感器、“企业物联网”相关智能终端以及“全息车间”软件产品可以帮助企业实现生产过程的数字化、流程科学化、业务可视化、信息实时化、管理协同化和全面智能化。

通过温度传感器、速度传感器、位移传感器、电流传感器、电压传感器、风速风压流量仪、射频识别（RFID）、红外感应器、定位系统、激光扫描器、设备联网等信息传感设备以及“企业物联网”的智能终端，按约定的协议，将任何物品联网相接，进行信息交换和通讯，以实现对“万物”的“高效、节能、安全、环保”的“管、控、营”一体化；将物联网技术融入生产过程的各个环节，借助模拟专家的智能活动，取代或延伸生产环境中人的部分手工和脑力劳动，以达到最佳生产状态。通过应用整合信息系统、人机界面设备PLC触摸屏、机器人、PDA、条码采集器、传感器、I/O、DCS、RFID、LED生产看板等多类软硬件的综合智能化系统，实现布置在生产现场的专用设备对从籽棉到皮棉入库的生产过程进行实时数据采集、控制和监控。同时，MES系统实时接受来自ERP系统的工单、BOM、制程、供货方、库存、制造指令等信息，同时把生产方法、人员指令、制造指令等下达给人员、设备等控制层，再实时把生产结果、人员反馈、设备操作状态与结果、库存状况、质量状况等动态地反馈给决策层。

简单地说就是：棉花加工厂机采棉加工车间从籽棉进到喂花机开始到出来皮棉实现无人值守，再到夹包车夹包、码垛全部无人值守。每个车间就用1～2名工人在影视室值班就行了，每班还要配备2名维修师和1名电工。维修人员兼顾巡视员，巡视员手持手机终端，可以控制任何设备，可以向影视室发出信息和指令。

五、实现智能化必须注意的问题

（一）所有设备制造质量精度必须符合要求

棉机制造厂必须采用激光切割技术，才能达到质量进步的要求。

（二）所有设备必须保证运行率在98%以上

1.轧花机中箱部分不堵塞，只要进籽棉，就能出皮棉和棉籽（笔者已经将本技术本机型申请了国家专利）。可以在适当时机与一些棉机厂合作。

2.籽棉清理机和其他辅助设备运行可靠、不堵塞。目前生产的倾斜式籽棉清理机已经达到了这种功能，并且清理效果明显优于其他类型机型，一道机采棉清理就能排出75%以上的棉叶、棉秆、棉铃壳等杂质。这种机型已经在兵团农五师90团和其他轧花厂使用，在地方上也有很多，效果都非常明显。

3.打包机只能打裸包，再进行套包，套包包头要研究一种方案，将缝包改为封包方式。封包头方案有待解决。条形码的黏贴也要有可行方案。

4.所有电器开关元件最好采用无触点电器元件。所有大用电设备电机最好采用软启动或变频启动。

5.棉样取得可以采用简单机械手来实现。

笔者认为在5～8年时间兵团的轧花厂会使用这种技术，在10年内地方上企业也会使用本技术，这是棉花行业的大势所趋。