第一篇：長江數(shù)字與智能航道關(guān)系及發(fā)展現(xiàn)狀

長江數(shù)字與智能航道關(guān)系及發(fā)展現(xiàn)狀

作者:萬大斌 劉懷漢 郭濤 責(zé)任編輯: 日期:2012-08-16

一、引言

2011年1月21日國務(wù)院正式頒發(fā)《關(guān)于加快長江等內(nèi)河水運(yùn)發(fā)展的意見》，要求利用10年左右時間，建成暢通、高效、平安、綠色的現(xiàn)代化內(nèi)河水運(yùn)體系。為落實(shí)交通運(yùn)輸部“關(guān)于貫徹《國務(wù)院關(guān)于加快長江等內(nèi)河水運(yùn)發(fā)展的意見》的實(shí)施意見”，長江航道局2012年工作會議提出，加快數(shù)字航道和智能航道建設(shè)，到2015年基本建成長江干線數(shù)字航道，初步建成長江干線智能航道。

近年來，隨著長江“數(shù)字航道”建設(shè)的啟動，長江航道信息化建設(shè)經(jīng)歷了一個快速的發(fā)展歷程，在電子航道圖建設(shè)、航道測量、信息基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)等方面取得了一系列的成績，已經(jīng)初步具備由數(shù)字化向智能化轉(zhuǎn)變的條件。為解決制約長江“智能航道”發(fā)展的全局性、系統(tǒng)性問題，進(jìn)一步提高長江航道管理的能效，實(shí)現(xiàn)長江航道的管理和服務(wù)水平的大幅度提升，推動長江航道由傳統(tǒng)服務(wù)型向主動服務(wù)型轉(zhuǎn)變，養(yǎng)護(hù)方式由勞動密集型向技術(shù)管理型轉(zhuǎn)變，管理手段由單純行政管理向依法綜合管理轉(zhuǎn)變，盡早開展長江“智能航道”的研究和規(guī)劃，具有十分重要的意義。

二、長江智能航道總體構(gòu)架

在智能航道建設(shè)需求基礎(chǔ)上，智能航道定義如下：“智能航道”（Intelligent Waterway）是指在數(shù)字航道基礎(chǔ)上，利用智能傳感器、物聯(lián)網(wǎng)、自動控制、人工智能等技術(shù)，自動獲取航道系統(tǒng)要素信息，通過融合處理與深度挖掘，實(shí)現(xiàn)航道規(guī)劃建設(shè)科學(xué)化、養(yǎng)護(hù)管理現(xiàn)代化，為航運(yùn)企業(yè)運(yùn)輸決策、船舶航行安全、海事監(jiān)管、水上應(yīng)急燈提供全方位、實(shí)時、精確、便捷的航道服務(wù)。

結(jié)合智能航道定義，智能航道系統(tǒng)具有如下特點(diǎn)：

（1）航道信息感知更為全面、透徹

通過智能傳感器、射頻識別、無線傳感網(wǎng)絡(luò)、無線網(wǎng)絡(luò)、機(jī)器人等手段，從空中、水面、水下實(shí)現(xiàn)航道要素信息全方位透徹的獲取。同時基于航道演變模型計(jì)算高分辨率的航道水位、水深、流速、流態(tài)等信息，實(shí)現(xiàn)航道通航要素信息的精細(xì)感知。

（2）航道信息交互更為通暢、友好

航道要素信息以不同方式嵌入網(wǎng)絡(luò)，與各先進(jìn)的感知工具的連接，實(shí)現(xiàn)更全面的互聯(lián)互通。同時依托多功能電子航道圖系統(tǒng)，利用三維顯示技術(shù)實(shí)現(xiàn)航道信息實(shí)時、順暢地友好交互。

（3）航道信息服務(wù)更為實(shí)時、便捷

基于云數(shù)據(jù)庫平臺，結(jié)合多功能電子航道圖系統(tǒng)，利用云計(jì)算技術(shù)對海量數(shù)據(jù)進(jìn)行整理分析，實(shí)現(xiàn)從數(shù)據(jù)到信息，從信息到知識，從知識到洞察力的過程，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)航道信息全面定制化服務(wù)。同時，通過多源航道信息服務(wù)發(fā)布平臺，實(shí)現(xiàn)實(shí)時、便捷地航道信息服務(wù)。

（4）航道管理與養(yǎng)護(hù)更為科學(xué)、低碳

基于航道知識庫，利用人工智能技術(shù)對航道規(guī)劃、執(zhí)法、養(yǎng)護(hù)、資產(chǎn)管理等過程進(jìn)行決策分析，實(shí)現(xiàn)航道管理的科學(xué)化。同時利用遙測遙控與智能控制技術(shù)，對航道工程船舶、航標(biāo)狀態(tài)進(jìn)行主動監(jiān)測與智能控制，實(shí)現(xiàn)航道養(yǎng)護(hù)過程的智能化，達(dá)到節(jié)能降耗。

綜上所述，長江智能航道將由數(shù)據(jù)感知層、通信層、數(shù)據(jù)處理層、支撐平臺層、服務(wù)應(yīng)用層和制度保障層組成。其架構(gòu)如圖1所示。具體由船舶感知系統(tǒng)、航道感知系統(tǒng)、船-標(biāo)-岸一體化信息網(wǎng)絡(luò)，數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)，通用技術(shù)平臺（航道與船舶云數(shù)據(jù)庫、多功能電子航道圖系統(tǒng)平臺等）、7大服務(wù)系統(tǒng)（先進(jìn)的長江航道規(guī)劃與建設(shè)服務(wù)系統(tǒng)、長江航道智能管理養(yǎng)護(hù)系統(tǒng)、長江航道智能機(jī)務(wù)系統(tǒng)、先進(jìn)長江航道安全管理體系、先進(jìn)的長江航道信息服務(wù)系統(tǒng)、長江航道智能助航系統(tǒng)、長江航道智能應(yīng)急服務(wù)系統(tǒng)）、長江航道智能管理平臺、先進(jìn)的長江航道綜合服務(wù)平臺、規(guī)范與標(biāo)準(zhǔn)保障體系組成。

三、智能航道與數(shù)字航道的關(guān)系

長江航道在“十一五”期間開展數(shù)字航道建設(shè)，在電子航道研制、航標(biāo)遙測遙控等方面取得一系列成果。從總體上看，“數(shù)字航道”（Digital waterway）是“數(shù)字地球”概念在航道領(lǐng)域的具體應(yīng)用，它是對航道管轄區(qū)域、管理對象及管理活動的數(shù)字化表現(xiàn)，是綜合運(yùn)用遙感、遙測、地理信息系統(tǒng)、寬帶網(wǎng)絡(luò)、通訊、計(jì)算機(jī)模擬、多媒體等多種技術(shù)對航道業(yè)務(wù)流程、動態(tài)監(jiān)測管理和輔助決策服務(wù)的虛擬化、數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化和可視化的技術(shù)系統(tǒng)，是服務(wù)于政府、業(yè)務(wù)部門、公眾，以及航道規(guī)劃、建設(shè)、維護(hù)、管理和綜合應(yīng)用的、可持續(xù)發(fā)展的信息基礎(chǔ)設(shè)施和信息系統(tǒng)的集成。其本質(zhì)是建設(shè)航道空間信息基礎(chǔ)設(shè)施并在此基礎(chǔ)上深度開發(fā)和整合應(yīng)用各種信息資源。

數(shù)字航道建設(shè)是智能航道的發(fā)展基礎(chǔ)，而智能航道則是航道數(shù)字化的高級發(fā)展階段，是從更高的層次指導(dǎo)航道信息化的發(fā)展。智能航道、數(shù)字航道以及智能航運(yùn)系如圖2所示。

智能航道與數(shù)字航道具有非常重要的延承關(guān)系，具體表現(xiàn)在：

（1）智能航道增強(qiáng)了數(shù)字航道服務(wù)能力

智能航道是從水運(yùn)系統(tǒng)本身的需求以及由這種需求帶來的功能要求出發(fā)，從根本上改變單純從技術(shù)的角度看待航道信息化的誤區(qū)。智能航道帶來的是一種思想、觀念，而不是一套信息管理系統(tǒng)或者僅僅是一套標(biāo)準(zhǔn)，是指導(dǎo)航道未來發(fā)展的總體規(guī)劃、分步實(shí)施的方法、策略以及技術(shù)體系。智能航道是在數(shù)字航道基礎(chǔ)上，利用云計(jì)算技術(shù)對海量數(shù)據(jù)進(jìn)行整理分析，實(shí)現(xiàn)從數(shù)據(jù)到信息、從信息到知識、從知識到洞察力的過程，實(shí)現(xiàn)航道管理和服務(wù)更加深入的智能化，并利用人工智能與智能控制技術(shù)，實(shí)現(xiàn)航道管理養(yǎng)護(hù)的智能決策以及養(yǎng)護(hù)過程的智能控制。智能航道建設(shè)核心思想是：體現(xiàn)主動作為航道服務(wù)理念，創(chuàng)建世界一流航道，凸現(xiàn)智能航道在內(nèi)河智能航運(yùn)系統(tǒng)中先導(dǎo)地位。

（2）智能航道拓展了航道要素感知與信息交互手段

數(shù)字航道分為數(shù)據(jù)采集層、信息傳輸層、數(shù)據(jù)庫層、服務(wù)層以及應(yīng)用層，技術(shù)基礎(chǔ)為：信息技術(shù)與通信技術(shù)。其技術(shù)核心是實(shí)現(xiàn)航道要素信息的自動化采集、分析、處理以及數(shù)字化模型的建立等。智能航道分為信息感知層、傳輸層、數(shù)據(jù)處理層、數(shù)據(jù)庫管理與交互層、服務(wù)應(yīng)用層，技術(shù)基礎(chǔ)為智能科學(xué)與技術(shù)。在智能航道的感知層通過機(jī)器人、智能傳感器（智能相機(jī)、智能信號處理系統(tǒng)）、無線傳感網(wǎng)絡(luò)、RFID等物聯(lián)網(wǎng)手段實(shí)現(xiàn)航道要素以及船舶要素透徹的感知。在智能航道的信息傳輸層通過船-標(biāo)-岸一體化多源異構(gòu)信息化網(wǎng)絡(luò)與船舶智能終端，實(shí)現(xiàn)航道與船舶智能協(xié)同，達(dá)到最大化利用航道資源。

（3）智能航道提高了數(shù)字航道要素原始數(shù)據(jù)質(zhì)量

數(shù)字航道通過航道測量、信息監(jiān)控、數(shù)據(jù)自動采集、外部數(shù)據(jù)輸入、手工輸入等多種方式獲取航道水深、水位、水流速度與流態(tài)、船舶機(jī)務(wù)、監(jiān)控視頻等海量航道要素?cái)?shù)據(jù)，其中一部分?jǐn)?shù)據(jù)存在冗余性，一部分?jǐn)?shù)據(jù)存在不完備性。對此，智能航道通過數(shù)據(jù)融合以及數(shù)據(jù)挖掘方法獲取特征級數(shù)據(jù)，減少數(shù)據(jù)冗余，同時結(jié)合各種航道要素?cái)?shù)學(xué)模型，利用數(shù)據(jù)同化方法，獲取精細(xì)化航道要素?cái)?shù)據(jù)，從而提高航道要素原始數(shù)據(jù)質(zhì)量。

（4）智能航道豐富了數(shù)字航道通用技術(shù)平臺內(nèi)涵

長江數(shù)字航道通用技術(shù)平臺按一定的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范整合多源異構(gòu)信息資源，成為信息采集、傳輸、處理、管理和發(fā)布長江航道各類信息的載體，是實(shí)現(xiàn)各個子系統(tǒng)間信息交互與共享的重要保證。通用技術(shù)平臺的主要功能是從各業(yè)務(wù)子系統(tǒng)提取共享數(shù)據(jù)，并對多源異構(gòu)數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)融合，完成多類動態(tài)數(shù)據(jù)、靜態(tài)數(shù)據(jù)、時間數(shù)據(jù)、空間數(shù)據(jù)等的組織，以保證數(shù)據(jù)間關(guān)系的正確性、一致性以及避免數(shù)據(jù)的冗余，并對外提供決策支持和信息查詢等服務(wù)。

智能航道在數(shù)字航道通用技術(shù)平臺基礎(chǔ)上，針對長江航道演變復(fù)雜性，構(gòu)建長江航道知識庫，包括專家知識、航道演變模型、航道仿真方法體系等，同時利用云數(shù)據(jù)庫技術(shù)實(shí)現(xiàn)多源異構(gòu)數(shù)據(jù)的有效共享。

四、智能航道發(fā)展方向

長江智能航道總體發(fā)展目標(biāo)為：發(fā)揮科技信息化的引領(lǐng)作用，以感知航道與船舶為主線，建立全面感知、廣泛互聯(lián)、深度融合、智能應(yīng)用、機(jī)制完善的智能航道技術(shù)體系，構(gòu)建“智能航道”，推動長江航道四個轉(zhuǎn)型與四個跨越的實(shí)現(xiàn)。

全面感知：應(yīng)用物聯(lián)網(wǎng)感知技術(shù)等手段，以航道與船舶為關(guān)聯(lián)載體，實(shí)現(xiàn)對船舶信息、通航環(huán)境信息以及航道水深、水流等航道要素的全面實(shí)時感知。

廣泛互聯(lián)：完善長江航道及關(guān)聯(lián)單位間的傳輸網(wǎng)絡(luò)建設(shè)，實(shí)現(xiàn)船-標(biāo)-岸一體化航道要素感知網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)各種異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)的互聯(lián)互通。

深度融合：整合信息資源，實(shí)現(xiàn)海量數(shù)據(jù)處理、智能數(shù)據(jù)分析，提升信息資源的深度開發(fā)與綜合利用水平，促進(jìn)信息技術(shù)與航道管理及服務(wù)的深度融合。

智能應(yīng)用：以長江航道業(yè)務(wù)對象為核心，以管理組織結(jié)構(gòu)為依據(jù)，實(shí)現(xiàn)長江航道內(nèi)、外部用戶管理和服務(wù)的按需定制和長江航道維護(hù)作業(yè)的智能控制。

機(jī)制完善：建立長江智能航道健全的標(biāo)準(zhǔn)和完善的管理組織體系，確保長江智能航道工作的全面推進(jìn)。

目前，智能航道的發(fā)展仍屬于起步階段，開展長江智能航道研究，提高航道信息化、智能化水平，是依靠科技創(chuàng)新、促進(jìn)長江航道發(fā)展轉(zhuǎn)型的需要。為推動長江智能航道技術(shù)發(fā)展，建議未來智能航道的發(fā)展應(yīng)該注意以下三方面內(nèi)容。

（1）加強(qiáng)長江智能航道重點(diǎn)關(guān)鍵技術(shù)研發(fā)

以智能航道關(guān)鍵技術(shù)開發(fā)和集成應(yīng)用為主，重點(diǎn)支持與申請對長江航道自主創(chuàng)新能力整體提升、支撐引領(lǐng)長江航道發(fā)展效果顯著的重大科研項(xiàng)目，力爭形成一批擁有核心自主知識產(chǎn)權(quán)、技術(shù)水平國際領(lǐng)先、成果實(shí)用性強(qiáng)的科研成果和科技產(chǎn)品。

（2）加強(qiáng)長江智能航道標(biāo)準(zhǔn)化建設(shè)與宣傳

加強(qiáng)智能航道技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范體系前期研究工作，促進(jìn)先進(jìn)、成熟、適用的科技成果及時納入標(biāo)準(zhǔn)。加快標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范的更新，優(yōu)先采用具有自主知識產(chǎn)權(quán)的標(biāo)準(zhǔn)。組織開展標(biāo)準(zhǔn)宣貫、應(yīng)用培訓(xùn)與經(jīng)驗(yàn)交流，加強(qiáng)幫助使用標(biāo)準(zhǔn)的工具開發(fā)。

（3）推進(jìn)智能航道成果推廣與示范應(yīng)用

充分發(fā)揮科技成果對長江智能航道發(fā)展的推動作用，“十二五”期大力實(shí)施科技成果應(yīng)用推廣與示范應(yīng)用工程，健全科技成果應(yīng)用推廣機(jī)制，構(gòu)建科技成果應(yīng)用推廣信息平臺。

五、結(jié)語

長江作為我國乃至世界上水上交通最繁忙的航道，貨運(yùn)量已經(jīng)連續(xù)六年位居世界內(nèi)河首位。長江航道的智能化建設(shè)對于提升航道通過能力，減少水上交通事故，保護(hù)長江水域環(huán)境等方面有著十分積極的作用。隨著智能航道相關(guān)技術(shù)與理論不斷發(fā)展，智能航道框架以及相關(guān)技術(shù)將不斷豐富完善。作為長江航道建設(shè)的主管部門和實(shí)施單位、開拓“智能航道”建設(shè)的先鋒，抓住機(jī)遇，面對挑戰(zhàn)，盡早完成長江“智能航道”建設(shè)的總體規(guī)劃，并逐步落實(shí)實(shí)施。為長江21世紀(jì)航運(yùn)的發(fā)展和流域經(jīng)濟(jì)、社會的戰(zhàn)略發(fā)展做出自己應(yīng)有的貢獻(xiàn)。

（長航局航道與通航管理處處長、長江航道規(guī)劃設(shè)計(jì)研究院院長、長江航道規(guī)劃設(shè)計(jì)研究院）

第二篇：數(shù)字城管發(fā)展現(xiàn)狀

數(shù)字城管發(fā)展現(xiàn)狀

從第一次實(shí)現(xiàn)網(wǎng)格化數(shù)字城市管理開始，我國數(shù)字化城市管理的先行者們就有足夠的自信心在這一領(lǐng)域做出卓然的成績。如今，數(shù)字城管新模式??創(chuàng)系統(tǒng)——北京市東城區(qū)網(wǎng)格化城市管理系統(tǒng)成功運(yùn)行已ó?來第五個年頭，這五年里，全國各地?cái)?shù)字化城市管理建設(shè)也都轟轟烈烈開展起來。數(shù)字城管猶如一棵倍受滋潤的小樹，在??歷了播種、發(fā)芽、成長之后終于碩果累累。

樹之源：我國數(shù)字城管概述

建國六十年，我國城市現(xiàn)代化進(jìn)程加速，日新月異的變革為人們帶來全新的生活理念，同時也昭顯出眾多嚴(yán)峻的城市管理問題，因此，加強(qiáng)和改善城市管理的任務(wù)就變得緊迫而艱巨。城市建設(shè)和管理自城市誕生以來就是人類孜孜不倦所探索的問題，既古老、又常青，充滿了挑戰(zhàn)性和創(chuàng)新性。隨著現(xiàn)代科技的發(fā)展和社會的進(jìn)步，數(shù)字化城市管理新模式日漸興起，逐漸成為每一個城市管理工作者急迫面對與學(xué)習(xí)的要則。

北京作為中國的政治文化中心，是眾多飛速發(fā)展的城市的代表。改革開放后，北京城市建設(shè)突飛猛進(jìn)，城市面貌發(fā)生了巨大變化，城市功能進(jìn)一步完善，人民群眾對城市管理質(zhì)量的要求不斷提高，傳統(tǒng)的粗放式、被動式、突擊式的管理方式，越來越不適應(yīng)城市快速發(fā)展的需要，創(chuàng)新城市管理模式迫在眉捷。

2003年底，北京市東城區(qū)成立了創(chuàng)新城市管理模式課題組，與數(shù)字政通等單位共同針對《依托數(shù)字城市技術(shù)創(chuàng)建城市管理新模式》課題進(jìn)行了深入調(diào)查研究，運(yùn)用“數(shù)字城市”理論和系統(tǒng)論、信息論、控制論、D?同論等思想和方法，依托目前已??比較成熟的信息技術(shù)，結(jié)合東城區(qū)城市管理的實(shí)際，提出了網(wǎng)格化城市管理的構(gòu)想。按這一構(gòu)想，東城區(qū)依托網(wǎng)絡(luò)信息技術(shù)、地理編碼技術(shù)和移動信息技術(shù)，推出全區(qū)域、全時段的網(wǎng)格化城市管理解決方案以及與之配套的“網(wǎng)格化城市管理信息平臺及應(yīng)用系統(tǒng)”，采用“萬米單元網(wǎng)格管理法”和“城市部件管理法”相結(jié)合的方式，在城市管理中運(yùn)用網(wǎng)格地圖的技術(shù)思想，以一萬平方米為基本單位，將東城區(qū)25.38平方公里劃分成10個街道、126個社區(qū)、1593個網(wǎng)格單元，由350名城市管理監(jiān)督員對所分管的萬米單元實(shí)施全時段監(jiān)控。通過一張網(wǎng)絡(luò)和一個平臺，將城市管理信息集納于無形之中，不僅實(shí)現(xiàn)了城市管理的信息化、標(biāo)準(zhǔn)化、精細(xì)化、動態(tài)化，也可以對市民的意見、心聲進(jìn)行實(shí)時的收集與反饋。

新模式在東城區(qū)運(yùn)行和實(shí)踐五年以來，始終保持高效、穩(wěn)定的運(yùn)行態(tài)勢。共解決各類城市管理問題22萬件，結(jié)案率長期穩(wěn)定在95%以上，問題辦理結(jié)案平均時間由過去的一周提高到現(xiàn)在的6.5小時，每月平均處置各類城市管理問題3000余件，處理問題數(shù)是過去的6倍。可以說，數(shù)字城管新模式的創(chuàng)建，提高了政府信息化建設(shè)的應(yīng)用水平，在加強(qiáng)政府管理城市、服務(wù)社會能力的同時，有效節(jié)約了政府管理成本，在推動城市生活環(huán)境和社會服務(wù)環(huán)境改善的同時，促進(jìn)了市民參與城市管理熱情的提高，用實(shí)實(shí)在在的效果踐行了數(shù)字城管新模式。

樹之長：我國數(shù)字城管推廣歷程

自2004年10月，東城區(qū)網(wǎng)格化城市管理系統(tǒng)正式上線后，2005年7月，“東城區(qū)網(wǎng)格化城市管理系統(tǒng)”在城市管理中的積極作用和重要地位很快得到了中央編辦、國信辦、國家科技部、??建設(shè)部、北京市委、市政府和多位資深行業(yè)專家的高度評價，并被原建設(shè)部命名為“數(shù)字化城市管理新模式”，組織在全國城市推廣。同月，??建設(shè)部公布了首批南京鼓樓、杭州等十個試點(diǎn)城市（城區(qū)）。

2005年8月，“城市市政綜合監(jiān)管信息系統(tǒng)”系列行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)頒布執(zhí)行。同月，??建設(shè)部成立了“數(shù)字化城市管理新模式推廣工作領(lǐng)導(dǎo)小組”，種種舉措指導(dǎo)了數(shù)字城管新模式向標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)范化的方向進(jìn)行推廣。

2006年3月，在無錫召開的“數(shù)字化城市管理新模式推廣工作試點(diǎn)城市座談會”公布了第二批鄭州、臺州、諸暨等17個試點(diǎn)城市（城區(qū)）。2006年11月，“全國數(shù)字化城市管理工作會” 召開，會上揚(yáng)州模式得到好評，并被大力推廣。會上提出了“‘十一五’末2010年，地級市全覆蓋，有條件的縣級市和縣城也要建立起來”的目標(biāo)，并指出，“發(fā)達(dá)的沿海省份應(yīng)該在五年內(nèi)實(shí)現(xiàn)數(shù)字化城市管理的全覆蓋；中等發(fā)達(dá)的省份五年內(nèi)應(yīng)該完成三分之一或二分之一試點(diǎn)城市；發(fā)展中的省份，推廣數(shù)字化城市管理取得突破，至少是省會城市、大城市獲得推廣?！?/p>

2007年4月，??建設(shè)部公布了長沙、烏魯木齊、甘肅白銀等第三批共24個試點(diǎn)城市（城區(qū)）。建設(shè)部辦公廳[2007]42號函確立2008年到2010為數(shù)字城管全面推廣階段，在全國地級以上城市和條件具備的縣級市要全面推廣數(shù)字化城市管理新模式。

2007年10月1日，??建設(shè)部頒布實(shí)施了新修訂并更名的《城市市政綜合監(jiān)管信息系統(tǒng) 管理部件和事件分類、編碼及數(shù)據(jù)要求》。同月，第三批數(shù)字化城市管理試點(diǎn)城市的培訓(xùn)會議召開，會議向各城市代表宣貫了所有試點(diǎn)城市的試點(diǎn)任務(wù)，并強(qiáng)調(diào)建設(shè)工作應(yīng)首先按照建設(shè)部標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范執(zhí)行。

2007年12月28日至29日，全國建設(shè)工作會議上提到，“繼續(xù)推廣建設(shè)系統(tǒng)‘12319’服務(wù)熱線與數(shù)字化城市管理相結(jié)合的??驗(yàn)，各試點(diǎn)城市年底前要完成數(shù)字化城市管理系統(tǒng)的建設(shè)并通過驗(yàn)收。”

2008年8月，“城市市政綜合監(jiān)管信息系統(tǒng)”系列行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《城市市政綜合監(jiān)管信息系統(tǒng) 監(jiān)管數(shù)據(jù)無線采集設(shè)備》和《城市市政綜合監(jiān)管信息系統(tǒng) 績效評價》得到頒布執(zhí)行，標(biāo)志著隨著數(shù)字化城市管理工作的推廣和深入。

2009年7月7日，為了進(jìn)一步規(guī)范推廣數(shù)字城管模式，提升城市綜合管理效能，住房與城鄉(xiāng)建設(shè)部又出臺了《數(shù)字化城市管理式建設(shè)導(dǎo)則（試行）》。這一舉措，對推進(jìn)各地科學(xué)建設(shè)數(shù)字城管，堅(jiān)持標(biāo)準(zhǔn)，??序漸進(jìn)起到了很好的引導(dǎo)作用。《城市市政綜合監(jiān)管信息系統(tǒng) 立案處置結(jié)案》即將出臺，數(shù)字城管行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)體系的發(fā)展完善對數(shù)字化城管執(zhí)行手段的提升和運(yùn)行效果的評估有著重要的指導(dǎo)意義。

目前，數(shù)字城管新模式已??成功運(yùn)行五周年，各試點(diǎn)城市按照試點(diǎn)工作要求和有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，積極開展工作，一些非試點(diǎn)城市、城區(qū)也開始積極進(jìn)行數(shù)字城管項(xiàng)目前期準(zhǔn)備工作，而已??建成的城市（城區(qū)）也在繼續(xù)探索數(shù)字城管的拓展升級應(yīng)用，在全面提升城市綜合管理效能等方面取得了明顯成效。

樹之果：我國數(shù)字城管的建設(shè)推廣狀況

從東城區(qū)創(chuàng)建數(shù)字城管新模式，將現(xiàn)代化城市管理構(gòu)想變?yōu)楝F(xiàn)實(shí)，到如今新模式在全國范圍的遍地開花，新模式的推廣工作一路走來，得到全國各地的積極響應(yīng)，新模式也在??建設(shè)部對行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的多次增補(bǔ)和修訂中不斷探索磨合，逐步規(guī)范和完善起來，并為提升城市運(yùn)行效率，推動科技創(chuàng)新和政府職能轉(zhuǎn)變發(fā)揮了越來越大的作用。

僅以2006年到2008年三年為樣本統(tǒng)計(jì)，全國共有10個直轄市/區(qū)、12個省會城市、28個地級市、8個縣級市/縣、17個市轄區(qū)，共75個城市（城區(qū)）建設(shè)了數(shù)字城管項(xiàng)目。根據(jù)全國的最新行政區(qū)劃，目前全國共有4個直轄市、2個特別行政區(qū)、28個省會（首府）級城市、283個地級市、856個市轄區(qū)、369個縣級市，1635個縣，可見數(shù)字城管行業(yè)正處于欣欣向榮的全面發(fā)展時期，蘊(yùn)藏著巨大的潛力。

從數(shù)字城管的管理模式來看，2005年，數(shù)字城管從區(qū)級模式開始發(fā)展，北京的海淀區(qū)、豐臺區(qū)、宣武區(qū)及上海的盧灣區(qū)、長寧區(qū)等直轄市區(qū)級平臺的建設(shè)貫徹了東城模式，對今后各市轄區(qū)的建設(shè)奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

2006年，區(qū)級模式逐步拓展到市級平臺建設(shè)中，以杭州、成都等省會城市為代表，分別創(chuàng)建了“一級監(jiān)督、兩級D?同”、“兩級監(jiān)督、兩級指揮”的管理模式，為省內(nèi)其他城市進(jìn)行了示范和表率，更是為一些大中城市提供了借鑒。此外，揚(yáng)州等中小城市也開始了對數(shù)字城管的探索，并取得了良好的效果。

從2007年開始，數(shù)字城管進(jìn)入了生機(jī)勃勃的全面發(fā)展階段。截止到目前，全國已有100余個包括直轄市、省會城市、地級城市、縣級市、縣、市轄區(qū)的各級各類城市、城區(qū)展開了數(shù)字城管新模式建設(shè)。他們在符合各自實(shí)際的前提下建立了適合自己管理模式，并取得了良好的運(yùn)行效果。數(shù)字城管行業(yè)的繁榮也帶動了大批軟硬件廠商企業(yè)的發(fā)展。作為數(shù)字城管新模式創(chuàng)系統(tǒng)開發(fā)商的北京數(shù)字政通科技股份有限公司建設(shè)并實(shí)施了全國超過50%的數(shù)字城管項(xiàng)目，在通過住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部驗(yàn)收的33個試點(diǎn)項(xiàng)目中，數(shù)字政通承擔(dān)的項(xiàng)目為24個，占73%，在全國數(shù)字城管的推展應(yīng)用工作中起到了良好的帶頭作用。目前，還有很多城市都在積極進(jìn)行數(shù)字城管項(xiàng)目前期準(zhǔn)備工作，已??建成的城市也在繼續(xù)探索數(shù)字城管的拓展升級應(yīng)用。依據(jù)現(xiàn)有項(xiàng)目的平均建設(shè)投資和建設(shè)情況，以及目前的全國的行政規(guī)劃，預(yù)計(jì)至2015年底，數(shù)字城管系統(tǒng)覆蓋全部地級以上城市，并大規(guī)模推廣到市轄區(qū)及縣級市和縣，未來5年，數(shù)字城管系統(tǒng)的軟硬件市場容量將達(dá)到150億元。

這五年來，各地市根據(jù)自身特點(diǎn)，對數(shù)字城管建設(shè)進(jìn)行了理論結(jié)合實(shí)際的改良。如，杭州市數(shù)字化城市管理系統(tǒng)創(chuàng)造了“一級監(jiān)督、兩級D?同”的典型模式，“新兩軸”的互動，推動了市、區(qū)友好型D?作關(guān)系的形成，實(shí)現(xiàn)了城市管理的扁平化；常州市數(shù)字化城市管理系統(tǒng)把數(shù)字考評與數(shù)字城管的結(jié)合，實(shí)現(xiàn)了十三項(xiàng)城市長效綜合管理內(nèi)容與數(shù)字化城市管理手段的無縫對接，成為數(shù)字城管有效運(yùn)行的基礎(chǔ)保障；煙臺市數(shù)字化城市管理系統(tǒng)探索實(shí)施了“兩軸垂直，高位監(jiān)督”的“市級監(jiān)督，區(qū)級指揮”的管理組織模式，和信息采集員的市場化運(yùn)作，優(yōu)化了“監(jiān)管分離”兩軸體制，確保了關(guān)鍵數(shù)據(jù)的真實(shí)可靠；北京市朝陽區(qū)數(shù)字化城市管理系統(tǒng)通過引入競爭機(jī)制和誠信約束機(jī)制，同時整合了區(qū)、街鄉(xiāng)、社區(qū)行政村三層互聯(lián)互通的信息建設(shè)，建立了政府主導(dǎo)和公民廣泛參與的城市管理新格局。

不難看出，各城市（城區(qū)）紛紛根據(jù)各自的實(shí)際情況對新模式做出相應(yīng)的探索與調(diào)整，將新模式靈活應(yīng)用到不同的數(shù)字化城市管理系統(tǒng)中，極大程度的提高了城市管理工作的效率與質(zhì)量，也為百姓生活質(zhì)量的提高做出了很大貢獻(xiàn)。

樹之愿：展望數(shù)字城管未來

未來，我國數(shù)字城管建設(shè)的發(fā)展被賦予兩個層面的意義。首先，數(shù)字化城市管理新模式作為已??相對成熟的城市管理模式將廣泛普及到全國各級各地城市（城區(qū)），實(shí)現(xiàn)數(shù)字化城市管理將是城市管理工作的重要發(fā)展方向。其次，網(wǎng)格化管理靈活的兼容性和很強(qiáng)的拓展性在城市管理工作中的應(yīng)用思路將拓展到更多領(lǐng)域。

其中，作為數(shù)字城管的縱向延伸，數(shù)字社區(qū)建設(shè)是我國提高城市公共管理手段和能力的重要方式?！秶鴦?wù)院關(guān)于加強(qiáng)和改進(jìn)社區(qū)服務(wù)工作的意見》（國發(fā)[2006]14號）提出“建設(shè)社區(qū)信息化平臺，使政府公共服務(wù)覆蓋到社區(qū)，梳理、整合各類社區(qū)系統(tǒng)，提高社區(qū)公共服務(wù)的自動化、現(xiàn)代化水平”。民政部的“百城（區(qū)）社區(qū)建設(shè)抽樣調(diào)查”資料顯示，我國已初步建立社區(qū)公共服務(wù)體系，其中大部分城區(qū)建有社區(qū)管理服務(wù)信息網(wǎng)絡(luò)，具備實(shí)行數(shù)字社區(qū)的基礎(chǔ)。數(shù)字社區(qū)將網(wǎng)格化的理念深入社區(qū)，擴(kuò)展了社會管理與服務(wù)的業(yè)務(wù)內(nèi)容，包括勞動和社會保障、綜合治安、社會服務(wù)等方面關(guān)系老百姓生活的內(nèi)容，建立與數(shù)字化城市管理模式一樣的閉環(huán)的街鎮(zhèn)網(wǎng)格化工作流程，為今后城市發(fā)展過程中管理和服務(wù)項(xiàng)目的發(fā)展提供了很好的擴(kuò)充性，包括北京東城區(qū)、杭州、上海浦東區(qū)等較早應(yīng)用數(shù)字城管系統(tǒng)的城市（城區(qū)），已??開始把他們的系統(tǒng)向各區(qū)縣、街鎮(zhèn)、社區(qū)深入，整合了人口管理、勞動力就業(yè)、醫(yī)療衛(wèi)生等管理與服務(wù)資源，建立了社區(qū)的網(wǎng)格化管理平臺資源、運(yùn)行機(jī)制與服務(wù)模式，為城市管理的各個角落都帶來了新的啟發(fā)。

同時，作為數(shù)字城管的橫向延伸，專業(yè)網(wǎng)格化也是未來發(fā)展的一個重要趨勢。目前網(wǎng)格化管理思想已??拓展到了行政執(zhí)法及公路管理、海塘監(jiān)控、市政監(jiān)管等多個專業(yè)領(lǐng)域。而3G等新技術(shù)的普遍應(yīng)用將全新塑造城市管理信息化系統(tǒng)：基于3G技術(shù)研發(fā)視頻通話、視頻執(zhí)法、隨時隨地調(diào)用各專業(yè)系統(tǒng)的實(shí)時監(jiān)控信息等功能，輔助執(zhí)法工作有效開展。

第三篇：國內(nèi)外智能電網(wǎng)的發(fā)展現(xiàn)狀與分析

國內(nèi)外智能電網(wǎng)的發(fā)展現(xiàn)狀與分析

宋菁，唐靜，肖峰

(1東南大學(xué)電氣工程學(xué)院，江蘇南京210096；2泰州供電公司，江蘇泰州225 300)

摘要： 從智能電網(wǎng)的現(xiàn)狀、發(fā)展重難點(diǎn)及其發(fā)展的意義對國內(nèi)的智能電網(wǎng)進(jìn)行了深入的分析探討，并對美國、日本、英國、意大利等國家的智能電網(wǎng)的發(fā)展進(jìn)行對比描述。各國政策及措施均表明智能電網(wǎng)建設(shè)將成為世界電網(wǎng)發(fā)展的新趨勢。

關(guān)鍵詞： 智能電網(wǎng)；現(xiàn)狀； 電網(wǎng)規(guī)劃

中圖分類號：TM727 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1007—3175(2010)03—0001—04

Development and Analysis of Smart Grid at Home and Abroad

SON G Jing，TANG Jing，XIAO Feng

(1 ElectricalEngineeringSchool SoutheastUniversity,Nanjing210096，China,"2 TaizhouPowerSupply Company,Taizhou225300，China)

Abstract：Deep analysis of the domestic smart grid，including the aspects of actuality，development and its difi culties was put up．A contrast description on the smart grid development of the foreign countries，such as American，Japan，Britain and Italy，was carried out．National policies and measures all indicate that the smart grid will be built into a new development trend of the world network．

Key words：sm art grid：actuality；network planning

0 概述

隨著市場化改革推進(jìn)，數(shù)字經(jīng)濟(jì)發(fā)展，氣候變化加劇，環(huán)境監(jiān)管要求日趨嚴(yán)格以及各國能源政策的調(diào)整，電網(wǎng)與電力市場、客戶之間的關(guān)系越來越緊密?？蛻魧﹄娔苜|(zhì)量的要求逐步提高，可再生能源等分散式發(fā)電資源數(shù)量不斷增加，傳統(tǒng)的電力網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)難以滿足這些發(fā)展要求。為此人們提出了智能電網(wǎng)的設(shè)想，以實(shí)現(xiàn)傳統(tǒng)電網(wǎng)的升級換代。

智能電網(wǎng)就是把最新的信息化、通信、計(jì)算機(jī)控制技術(shù)和原有的輸、配電基礎(chǔ)設(shè)施高度結(jié)合，形成一個新型電網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)電力系統(tǒng)的智能化。智能電網(wǎng)可以提高能源效率，減少對環(huán)境的影響，提高供電的安全性和可靠性，減少輸電網(wǎng)的電能損耗。

智能電網(wǎng)是對電網(wǎng)未來發(fā)展的一種愿景，即以包括發(fā)電、輸電、配電、儲能和用電的電力系統(tǒng)為對象，應(yīng)用數(shù)字信息技術(shù)和自動控制技術(shù)，實(shí)現(xiàn)從發(fā)電到用電所有環(huán)節(jié)信息的雙向交流，系統(tǒng)地優(yōu)化電力的生產(chǎn)、輸送和使用。

智能電網(wǎng)的本質(zhì)就是能源替代和兼容利用，它需要在創(chuàng)建開放的系統(tǒng)和建立共享的信息模式的基礎(chǔ)上，整合系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)，優(yōu)化電網(wǎng)的運(yùn)行和管理。它主

要是通過終端傳感器將用戶之問、用戶和電網(wǎng)公司之問形成即時連接的網(wǎng)絡(luò)互動，從而實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)讀取的實(shí)時(real—time)、高速(high—speed)、雙向(two—way)的效果，整體性地提高電網(wǎng)的綜合效率。它可以利用傳感器對發(fā)電、輸電、配電、供電等關(guān)鍵設(shè)備的運(yùn)行狀況進(jìn)行實(shí)時監(jiān)控和數(shù)據(jù)整合，遇到電力供應(yīng)的高峰期時，能夠在不同區(qū)域問進(jìn)行及時調(diào)度，平衡電力供應(yīng)缺口，從而達(dá)到對整個電力系統(tǒng)運(yùn)行的優(yōu)化管理； 同時，智能電表也可以作為互聯(lián)網(wǎng)路由器，推動電力部門以其終端用戶為基礎(chǔ)，進(jìn)行通信、運(yùn)行寬帶業(yè)務(wù)或傳播電視信號，IT產(chǎn)業(yè)的深度革命和能源革命將成為孿生兄弟，智能電網(wǎng)改革將推動世界能源革命的深度裂變。我國智能電網(wǎng)的研究和發(fā)展

我國電力工業(yè)面臨著類似于歐美國家的情況：在宏觀政策層面，電力行業(yè)需要滿足建設(shè)資源節(jié)約型和環(huán)境友好型社會的要求，適應(yīng)氣候變化；在市場化改革層面，交易手段與定價方式正在改變，市場供需雙方的互動將會越來越頻繁。這說明智能電網(wǎng)建設(shè)也將成為我國電網(wǎng)發(fā)展的一個新方向。目前，中國發(fā)展智能電網(wǎng)的條件已經(jīng)具備，通過智能電網(wǎng)建設(shè)，電力各領(lǐng)域都將發(fā)生飛躍和提升，電網(wǎng)的發(fā)展也將隨之深刻變化。

我國發(fā)展智能電網(wǎng)與其他國家有所差別。外國智能電網(wǎng)更多地關(guān)注配電領(lǐng)域。目前，我國需要更

地關(guān)注智能輸電網(wǎng)領(lǐng)域，把特高壓電網(wǎng)的發(fā)展融入其中，保證電網(wǎng)的安全可靠和穩(wěn)定，提升駕馭大電網(wǎng)安全運(yùn)行的能力。

另外，我國電網(wǎng)企業(yè)正在轉(zhuǎn)變電網(wǎng)發(fā)展方式，用戶的用電行為也在發(fā)生變化。以建設(shè)智能電網(wǎng)為抓手，能夠比較方便地建成滿足未來需要的下一代電力網(wǎng)絡(luò)。要實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)智能化目標(biāo)，有許多技術(shù)需要進(jìn)行研究。其中輸電網(wǎng)中基于相量測量單元的廣域測量系統(tǒng)、柔性 交流輸電和配電網(wǎng)中分布式發(fā)電、自動抄表、需求側(cè)管理等很多技術(shù)，在智能電網(wǎng)概念提出前就已經(jīng)在研究，并且取得了不錯的成績。智能電網(wǎng)的發(fā)展，會讓這些技術(shù)提高到新的層次，并使研發(fā)工作更有用武之地。此外還要開發(fā)諸如儲能技術(shù)、先進(jìn)的雙向式自動計(jì)量表計(jì)設(shè)施、風(fēng)能和太陽能等可再生能源的接入技術(shù)、微電網(wǎng)等一系列新的技術(shù)。

智能電網(wǎng)也需要不斷整合和集成企業(yè)資產(chǎn)管理和電網(wǎng)生產(chǎn)運(yùn)行管理平臺，從而為電網(wǎng)規(guī)劃、建設(shè)、運(yùn)行管理提供全方位的信息服務(wù)。國家電網(wǎng)公司建設(shè)的SG18612程，為構(gòu)建智能電網(wǎng)打下了基礎(chǔ)。各項(xiàng)工作的推進(jìn)，讓智能電網(wǎng)正從設(shè)想進(jìn)入現(xiàn)實(shí)，這是一項(xiàng)艱難的任務(wù)，也是一個誘人的挑戰(zhàn)。

1.1智能電網(wǎng)對我國電網(wǎng)發(fā)展的現(xiàn)實(shí)意義

我國電網(wǎng)企業(yè)已樹立了追求卓越的發(fā)展戰(zhàn)略，電網(wǎng)規(guī)模正在快速擴(kuò)張，用戶的用電行為也在發(fā)生變化。以建設(shè)智能電網(wǎng)為抓手，借助電網(wǎng)擴(kuò)張的機(jī)遇，能夠比較方便地建成滿足未來需要的下一代電力網(wǎng)絡(luò)，直接占領(lǐng)電網(wǎng)技術(shù)的最高點(diǎn)。我國電網(wǎng)企業(yè)還面臨著一些特殊問題，如國家電網(wǎng)尚未建成堅(jiān)強(qiáng)骨干網(wǎng)架，電網(wǎng)抵御多重故障的能力較弱；各區(qū)域電網(wǎng)主干網(wǎng)架較為薄弱，電網(wǎng)穩(wěn)定水平偏低，電網(wǎng)運(yùn)行靈活性不強(qiáng)；現(xiàn)有高壓、超高壓輸電線路輸送能力偏低，線路走廊利用率不高；企業(yè)信息化建設(shè)相對滯后，還沒有形成一體化的生產(chǎn)經(jīng)營管理系統(tǒng)，信息孤島普遍存在，信息技術(shù)在重大決策和現(xiàn)代化管理中的作用還沒有得到充分發(fā)揮等。對于上述問題，建設(shè)智能電網(wǎng)無疑是一個理想的解決方案。

1.2我國電網(wǎng)具有實(shí)現(xiàn)智能化的物質(zhì)基礎(chǔ)

我國的電網(wǎng)智能化與美國相比，我國電力行業(yè)的基礎(chǔ)建設(shè)要先進(jìn)得多，美國有的變電器用了40年，我國的變電器不僅有而且很新。我國電網(wǎng)起點(diǎn)高，實(shí)現(xiàn)智能化更容易。我國電力行業(yè)的變電器等基礎(chǔ)建設(shè)和裝備制造能力要比美國先進(jìn)得多或?qū)嵙ο喈?dāng)，具有實(shí)現(xiàn)智能化的物質(zhì)基礎(chǔ)。

我國實(shí)施智能電網(wǎng)改造初期投資只需要3 000億元至5 000億元，但是其對變壓器、智能終端、網(wǎng)絡(luò)管理技術(shù)等行業(yè)拉動巨大，每年至少可拉升國民經(jīng)濟(jì)一到兩個百分點(diǎn)。十一五期間，我國電力信息化每年約有超過100億元的投資，如果從現(xiàn)在開始就著眼于互動電網(wǎng)的建設(shè)，其效益也是非常巨大的，如果擴(kuò)大投資規(guī)模，我國將可能成為主導(dǎo)全球互動電網(wǎng)變革的領(lǐng)先國家。

1.3我國式智能電網(wǎng)的難點(diǎn)

我國首條特高壓交流“試驗(yàn)示范”線路剛剛建成投運(yùn)，淮南一上海、錫盟一上海、陜北一長沙特高壓線路已經(jīng)上馬。毫無疑問，以國家電網(wǎng)公司為主要推動力的我國電網(wǎng)建設(shè)，正在向“特高壓電網(wǎng)”建設(shè)快馬加鞭。但是，我國關(guān)于智能電網(wǎng)方面的研究進(jìn)展緩慢，甚至是剛剛起步。2007年10月，華東電網(wǎng)公司啟動智能電網(wǎng)可行性研究項(xiàng)目，目前還處于前瞻性研究。華北電網(wǎng)公司今年計(jì)劃開展智能電網(wǎng)發(fā)展規(guī)劃和實(shí)施方案的研究，另外還有一些地方公司對電網(wǎng)安全穩(wěn)定、實(shí)時預(yù)警及協(xié)調(diào)防御系統(tǒng)方面進(jìn)行研究。這與美國IBM、通用電氣等公司在智能電網(wǎng)方面的研發(fā)仍有很大差距。

業(yè)內(nèi)人士建議，我國在輸電部分做智能電網(wǎng)會有一些困難，但可以先從配電系統(tǒng)開始，投資小，見效快。IBM公司則建議，在考慮智能電網(wǎng)建設(shè)與改造時，要首先對電網(wǎng)企業(yè)的業(yè)務(wù)流程進(jìn)行梳理，業(yè)務(wù)變革和管理變革要先行，從條件比較成熟的地域和業(yè)務(wù)著手。對于輸電網(wǎng)的智能化，應(yīng)有條件地選擇試點(diǎn)，并與新建和改造緊密結(jié)合。智能電網(wǎng)不是一個固定的、一成不變的方案，電網(wǎng)企業(yè)要根據(jù)自己的業(yè)務(wù)目標(biāo)和要解決的關(guān)鍵問題，對智能電網(wǎng)進(jìn)行調(diào)整，以適合自己的情況。國外智能電網(wǎng)發(fā)展的形勢

2.1美國進(jìn)行智能電網(wǎng)改造

2006年，美國IBM公司曾與全球電力專業(yè)研究機(jī)構(gòu)、電力企業(yè)合作開發(fā)了“智能電網(wǎng)”解決方案。這一方案被形象地比喻為電力系統(tǒng)的“中樞神經(jīng)系統(tǒng)”，電力公司可以通過使用傳感器、計(jì)量表、數(shù)字控件和分析工具，自動監(jiān)控電網(wǎng)，優(yōu)化電網(wǎng)性能，防止斷電、更快地恢復(fù)供電，消費(fèi)者對電力使用的管理也可細(xì)化到

每個聯(lián)網(wǎng)的裝置。

近年來，為振興經(jīng)濟(jì)，美國從節(jié)能減排、降低污染角度提出綠色能源環(huán)境氣候一體化振興經(jīng)濟(jì)計(jì)劃，智能電網(wǎng)是其中的重要組成部分。在經(jīng)濟(jì)刺激計(jì)劃中，有大約45億美元貸款用于智能電網(wǎng)投資和地區(qū)示范項(xiàng)目。智能電網(wǎng)采用數(shù)字技術(shù)收集、交流、處理數(shù)據(jù)，提高電網(wǎng)系統(tǒng)的效率和可靠性。智能電網(wǎng)的倡導(dǎo)者要讓客戶相信，智能電網(wǎng)將幫助客戶減少電費(fèi)支出。經(jīng)濟(jì)刺激方案規(guī)定，獎勵高效率的電力公司。但是，地方電力監(jiān)管委員會必須改變規(guī)則，因?yàn)楸O(jiān)管委員會對仍然被看作風(fēng)險投資的智能電網(wǎng)可能還心有余悸。伊利諾斯電力監(jiān)管委員會批準(zhǔn)在2009年安裝20萬只智能電表，更大規(guī)模的投資則有待于未來兩年的成本一收益研究報(bào)告。此外，還需在全美制定標(biāo)準(zhǔn)，使創(chuàng)新實(shí)現(xiàn)無縫連接。據(jù)估計(jì)，美國商務(wù)部下屬的標(biāo)準(zhǔn)與技術(shù)研究院會提出一個初步框架。2008年4月，美國科羅拉多州波爾得市已經(jīng)營建成為全美第一個智能電網(wǎng)城市，與此同時，美國還有l(wèi)0多個州正在開始推進(jìn)智能電網(wǎng)發(fā)展計(jì)劃。2009年1月，美國政府發(fā)布了《經(jīng)濟(jì)復(fù)興計(jì)劃進(jìn)度報(bào)告》，宣布將鋪設(shè)或更新約4 800 km輸電線路，并在未來三年內(nèi)為美國家庭安裝4萬多個智能電表。2009年4月，美國政府又宣布了一項(xiàng)約40億美元的用于開發(fā)新的電力傳輸技術(shù)計(jì)劃。此后，美國能源部長表示，政府向美國企業(yè)提供24億美元，用于制造混合動力車和車用電池，美國能源部也在加強(qiáng)車用電池的研究作為新型電網(wǎng)最重要的客戶工具，電池可以更大地創(chuàng)造智能電網(wǎng)的應(yīng)用運(yùn)轉(zhuǎn)空間。

這意味著美國政府能源計(jì)劃的下一步戰(zhàn)略將發(fā)展智能電網(wǎng)產(chǎn)業(yè)。目前位于科羅拉多州首府丹佛西北40 km的小城波爾得(Boulder)，已經(jīng)成為全美第一個智能電網(wǎng)城市。

2.2 日本政府大力推動智能電網(wǎng)的發(fā)展

針對美國提出的智能電網(wǎng)，日本將根據(jù)自身國情，主要圍繞大規(guī)模開發(fā)太陽能等新能源，確保電網(wǎng)系統(tǒng)穩(wěn)定，構(gòu)建智能電網(wǎng)。

日本政府計(jì)劃在與電力公司協(xié)商后，開始在孤島進(jìn)行大規(guī)模的構(gòu)建智能電網(wǎng)試驗(yàn)，主要驗(yàn)證在大規(guī)模利用太陽能發(fā)電的情況下，如何統(tǒng)一控制剩余電力和頻率波動，以及蓄電池等課題。日本政府期待智能電網(wǎng)試驗(yàn)獲得成功并大規(guī)模實(shí)施，這樣可以通過增加電力設(shè)備投資拉動內(nèi)需，創(chuàng)造更多就業(yè)機(jī)會。為配合企業(yè)技術(shù)研究，東京工業(yè)大學(xué)成立“綜合研究院”，其中，關(guān)于可再生能源如何與電力系統(tǒng)相融合的“ 智能電網(wǎng)項(xiàng)目”備受矚目。除東京電力公司外，東芝、日立等8家電力相關(guān)企業(yè)也積極參與到該項(xiàng)目研究中。該項(xiàng)目計(jì)劃用3年時間開發(fā)出高可靠性系統(tǒng)技術(shù)，使可再生能源與現(xiàn)有電力系統(tǒng)有機(jī)融合的智能電網(wǎng)模式得以實(shí)現(xiàn)。

2.3歐洲電力企業(yè)的智能電網(wǎng)建設(shè)實(shí)踐

由于石油 價格的不穩(wěn)定、石油資源的有限性、能源需求的爆炸性和歐盟減少溫室氣體排放的計(jì)劃，可再生能源有限的歐洲必須建立跨區(qū)能源交易和輸送體系

以解決其戰(zhàn)略生存，也就是通過超級智能電網(wǎng)計(jì)劃，充分利用潛力巨大的北非沙漠太陽能和風(fēng)能等可再生能源發(fā)展?jié)M足歐洲的能源需要，完善未來的歐洲能源系統(tǒng)。

目前，英、法、意等國都在加快推動智能電網(wǎng)的應(yīng)用和變革，意大利的局部電網(wǎng)已經(jīng)率先實(shí)現(xiàn)了智能化。2009年初，歐盟有關(guān)圓桌會議進(jìn)一步明確要依靠智能電網(wǎng)技術(shù)將北海和大西洋的海上風(fēng)電、歐洲南部和北非的太陽能融入歐洲電網(wǎng)，以實(shí)現(xiàn)可再生能源大規(guī)模集成的跳躍式發(fā)展。

歐盟為應(yīng)對氣候變化、對能源進(jìn)口依賴日益嚴(yán)重等挑戰(zhàn)，向客戶提供可靠便利的能源服務(wù)，正在著手制定一整套能源政策。這些政策將覆蓋資源側(cè)、輸送側(cè)以及需求側(cè)等方面，從而推動整個產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域深刻變革，為客戶提供可持續(xù)發(fā)展的能源，形成低能耗的經(jīng)濟(jì)發(fā)展模式。歐洲智能電網(wǎng)技術(shù)研究主要包括網(wǎng)絡(luò)資產(chǎn)、電網(wǎng)運(yùn)行、需求側(cè)和計(jì)量、發(fā)電和電能存儲四個方面。

在歐洲，智能電網(wǎng)建設(shè)的驅(qū)動因素可以歸結(jié)為市場、安全與電能質(zhì)量、環(huán)境等三方面。歐洲電力企業(yè)受到來自開放的電力市場的競爭壓力，亟須提高用戶滿意度，爭取更多用戶。因此提高運(yùn)營效率、降低電力價格、加強(qiáng)與客戶互動就成為了歐洲智能電網(wǎng)建設(shè)的重點(diǎn)之一。與美國用戶一樣，歐洲電力用戶也對電力供應(yīng)和電能質(zhì)量提出了更高的要求。而對環(huán)境保護(hù)的極度重視，則造成歐洲智能電網(wǎng)建設(shè)比美國更為關(guān)注可再生能源的接入，以及對野生動物的影響。

在歐洲已經(jīng)有大量的電力企業(yè)在如火如荼地開展智能電網(wǎng)建設(shè)實(shí)踐，內(nèi)容覆蓋發(fā)電、輸電、配電和售電等環(huán)節(jié)。這些電力企業(yè)通過促成技術(shù)與具體業(yè)務(wù)的有效結(jié)合，使智能電網(wǎng)建設(shè)在企業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營過程中切實(shí)發(fā)揮作用，從而最終達(dá)到提高運(yùn)營績效的目的。

智能電網(wǎng)技術(shù)可以幫助歐洲在未來12年內(nèi)減少排放15％，這將成為歐盟完成2020年減排目標(biāo)的關(guān)鍵。結(jié)語

當(dāng)前，在應(yīng)對國際金融危機(jī)的過程中，為搶占未來經(jīng)濟(jì)、科技發(fā)展制高點(diǎn)，發(fā)達(dá)國家普遍加快了新能源、新材料、信息網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、節(jié)能環(huán)保等高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)和新興產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。從能源供應(yīng)的重要環(huán)節(jié)— — 電網(wǎng)的發(fā)展來說，則大力推進(jìn)智能電網(wǎng)建設(shè)，智能化成為世界電網(wǎng)發(fā)展的新趨勢。面對新形勢新挑戰(zhàn)，我國國家電網(wǎng)公司提出了加快建設(shè)以特高壓電網(wǎng)為骨干網(wǎng)架，各級電網(wǎng)協(xié)調(diào)發(fā)展，以信息化、自動化、互動化為特征的智能電網(wǎng)，努力實(shí)現(xiàn)我國電網(wǎng)從傳統(tǒng)電網(wǎng)向高效、經(jīng)濟(jì)、清潔、互動的現(xiàn)代電網(wǎng)的升級和跨越，為實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)社會又好又快發(fā)展提供強(qiáng)大支撐。

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描述:沒有文件說明

第四篇：數(shù)字測圖發(fā)展現(xiàn)狀與展望

數(shù)字測量是以計(jì)算機(jī)為核心以全站儀、GPS、數(shù)字?jǐn)z影測量、數(shù)字化儀等為數(shù)據(jù)采集工模型、地籍處理、工程計(jì)算、圖幅管理

數(shù)字化地圖可以非常方便地對普通地圖的內(nèi)容進(jìn)行任意形式的要素組合、拼數(shù)字測圖發(fā)展現(xiàn)狀與展望具，在外接輸入、輸出、設(shè)備軟、硬件的支持下，對地形數(shù)字空間數(shù)據(jù)進(jìn)行采集、輸入、成圖、繪圖、輸出、管理的測繪系統(tǒng)。廣泛的應(yīng)用各個地方它包括野外采集、繪制編輯、高程接，形成新的地圖?？梢詫?shù)字地圖進(jìn)行任意比例尺、任意范圍的繪圖輸出。它易于修改，可極大的縮短成圖時間；可以很方便地與衛(wèi)星影象、航空照片等其他信息源結(jié)合，生成新的圖種?？梢岳脭?shù)字地圖記錄的信息，派生新的數(shù)據(jù)。

數(shù)字化地圖可以非常方便的對普通地圖的內(nèi)容進(jìn)行任意形式的要素組合、拼接、形成新的地圖，也可以對數(shù)字地圖進(jìn)行任意比例尺任意范圍的繪制輸出。它易于修改可極大的縮短成圖時間，也可以很方便的與衛(wèi)星影像，航空照片等其他信息生成新的圖種?？梢岳脭?shù)字地圖記錄的信息派生新的數(shù)據(jù)，如地圖上等高線表示、地貌形態(tài)但非專業(yè)人員很難看懂，利用數(shù)字地圖的等高線和高程點(diǎn)可以生成數(shù)字高程模型，將地表起伏以數(shù)字形式表現(xiàn)出來，也可以直觀立體的表示地貌形態(tài)，這是普通地形圖不可達(dá)到的表現(xiàn)效果

數(shù)字化測圖通常有三個階段分別是括數(shù)據(jù)采集-、數(shù)據(jù)處理和圖形編輯、圖形輸出根據(jù)采集不同可分為野外數(shù)據(jù)采集、航測數(shù)字測圖、攝影測量技術(shù)

野外數(shù)據(jù)采集市場上出現(xiàn)的數(shù)字化測圖軟件的廣泛應(yīng)用,其形式主要是在輸出數(shù)據(jù)格式上迅速向Microstation數(shù)據(jù)格式靠攏,這就是現(xiàn)在的數(shù)字測圖模式。以Microstation為例,城市規(guī)劃部門最終需要DGN文件格式數(shù)據(jù)文件兩份,面向更多需要野外數(shù)據(jù)采集的用戶。數(shù)據(jù)測圖系統(tǒng)需要面對的兩個方面,一方面是對全部地形要素按照數(shù)據(jù)庫標(biāo)準(zhǔn)制作的數(shù)據(jù)文件),另一方面是用以繪制標(biāo)準(zhǔn)地形圖的數(shù)據(jù)文件,用于繪圖。但不同城市規(guī)劃部門所要求的DGN文件格式數(shù)據(jù)是不一樣的,因此,軟件公司對這就使測量單位有重要的影響。在電子科技的發(fā)展日新月異的情況下,全站儀有了較大的轉(zhuǎn)變,主要是向智能型發(fā)展,自身帶有強(qiáng)大的記錄存儲器,可記錄測站所有信息, 可與Microsta2tion、AutoCAD及其它成圖軟件連接,還可外掛掌上型記錄器,方便轉(zhuǎn)換成多種數(shù)據(jù)格式。

用于地形圖測量目前我國用于地開圖測量的數(shù)字化測圖還屬于發(fā)展階段,這種測量方法大體可分為2種。第一其采用極坐標(biāo)測量法,可利用軟件中的方向交會,在實(shí)測得多數(shù)碎部點(diǎn)的坐標(biāo)后,測量距離交會、十字尺測量法或量算定點(diǎn)等。在取得其余各點(diǎn)的坐標(biāo)的情況下,再用軟件中的拷貝、偏移、延伸等功能,最后成圖。第二是電子平板數(shù)字測圖,這種方法是利用計(jì)算機(jī)技術(shù)測圖,代替原先的測圖平板的一種常見的方法。這兩種方法都具有它們的優(yōu)、缺點(diǎn),優(yōu)點(diǎn)是一方面,實(shí)時成圖,充分發(fā)揮了原來的平板測圖優(yōu)勢。另一方面是在接生成地形圖,真正達(dá)到了內(nèi)外業(yè)一體化。而且有多種測量方法,界面友好,操作方便快捷,簡單易學(xué),獨(dú)創(chuàng)的一步測量法,可以一邊測圖根,最后取得平均差,提高測量的精度。缺點(diǎn)也有兩個方面,第一,大部分的測量工作都是在野外完成。另外,所用的便攜機(jī)在外業(yè),容易受到天氣制約,影響了作業(yè)速度,而且雨天作業(yè)時便攜機(jī)容易受潮損壞。

碎部測量應(yīng)用在數(shù)字測圖中,利用極坐標(biāo)法是碎部測量的主要方法。在實(shí)測得多數(shù)碎部點(diǎn)的坐標(biāo)后,在非電子平板數(shù)字測圖中,繪制草圖是一件比較困難的事,特別是在建筑物多繪畫時就量多加困難,加上專人畫草圖,是人力資源一種嚴(yán)重的浪費(fèi)。在測量的運(yùn)作中,很多單位所采用的方法為外業(yè)草圖與室內(nèi)交互編緝,以達(dá)到完成測圖工作的目的。但這樣一來,勢必會降低外業(yè)的工作效率, 操作也比較繁瑣。有時還用到一種計(jì)算機(jī)軟件,如Mi2crostation下開發(fā)嵌接模塊,轉(zhuǎn)換入庫數(shù)據(jù)格式。一般地形測繪小組,基本上由2人組成,通過工合作完成碎部測量工作。

在今后的數(shù)字化測圖中測量數(shù)據(jù)可以反復(fù)多次利用，精度與比例尺無關(guān)，也可以非常方便的對普通地面的內(nèi)容進(jìn)行任意形式的要素組合，拼接形成新的地圖對數(shù)字地圖進(jìn)行任意比例尺任意范圍的繪圖輸出縮短成圖時間，方便與衛(wèi)星影像，航空照片等其他信息源結(jié)合，生成新的圖種，利用數(shù)字地圖記錄的信息，派生出新的數(shù)據(jù)等特性，所以可以考慮淡化比例尺的概念，用圖單位只要根據(jù)實(shí)際的用途需要，提出具體的測繪內(nèi)容即可不必在涉及比例尺的大小，而測繪單位也不再根據(jù)測量規(guī)范按比例尺所限定的測繪內(nèi)容，花費(fèi)人力、物力測繪數(shù)量眾多，存在周期短。從用戶的角度來看，有沒有什么意義的地形地物。對于提高作業(yè)效率，節(jié)省經(jīng)費(fèi)很有實(shí)際意義。由于數(shù)字測圖順應(yīng)了現(xiàn)代測繪技術(shù)的新潮流，與傳統(tǒng)白紙測圖相比全數(shù)字地形測圖不只在方法上有所改進(jìn)在技術(shù)上也有本質(zhì)的飛躍。隨著數(shù)字化測圖的迅速發(fā)展，未來數(shù)字化測圖的作業(yè)方法將由編碼方法向無碼方法轉(zhuǎn)變提高成圖質(zhì)量，也從對作業(yè)人員的理論上平上，數(shù)字化地形圖正計(jì)算機(jī)上應(yīng)同時也因不同比例尺數(shù)字圖的差別僅僅區(qū)別于細(xì)致程度不同而與精度不關(guān)。所以在未來的數(shù)字化測圖中應(yīng)考慮淡化傳統(tǒng)的比例尺概念代之以更具體的地形、地物的表達(dá)要求

數(shù)字化測圖技術(shù)的應(yīng)用在我國已逐步成熟了,新技術(shù)普遍的應(yīng)用,計(jì)算機(jī)技術(shù)的不斷發(fā)展測繪儀器的不斷更新,各種軟件的出現(xiàn)定會把數(shù)字化測圖技術(shù)推向新的高潮。

第五篇：數(shù)字化工廠技術(shù)的應(yīng)用現(xiàn)狀與發(fā)展

作為數(shù)字化與智能化制造的關(guān)鍵技術(shù)之一，數(shù)字化工廠是現(xiàn)代工業(yè)化與信息化融合的應(yīng)用體現(xiàn)，也是實(shí)現(xiàn)智能化制造的必經(jīng)之路。數(shù)字化工廠借助于信息化和數(shù)字化技術(shù)，通過集成、仿真、分析、控制等手段，可為制造工廠的生產(chǎn)全過程提供全面管控的一種整體解決方案[2]。早在2000年前后，上汽、海爾、華為和成飛等制造企業(yè)均已開始著手建立自己的數(shù)字化工廠。今年來，隨著國際競爭的不斷加劇和我國制造業(yè)勞動力成本的不斷上升，對設(shè)備效率、制造成本、產(chǎn)品質(zhì)量等環(huán)節(jié)的要求不斷提高，離散制造業(yè)中以汽車、工程機(jī)械、航空航天、造船為代表的大型企業(yè)已越來越重視數(shù)字化工廠的建設(shè)。

數(shù)字化工廠的若干關(guān)注點(diǎn)

根據(jù)在范圍、階段、視角上的關(guān)注點(diǎn)存在差異，對于數(shù)字化工廠也有不同提法，比如可視化工廠(Visual Factory)、智慧工廠(Smart Factory)、智能工廠(Intelligence Factory)、數(shù)字化制造(Digital Manufacturing)、虛擬工廠(Virtual Factory)等。各個概念在關(guān)注點(diǎn)上也存在不同程度的交集，如智能工廠和數(shù)字化制造的交集就是以智能裝備為核心的制造工藝過程智能化，特別是對制造裝備本身的智能化。而上述各種提法之間除明顯的交集之外也各有側(cè)重，比如可視化工廠側(cè)重于數(shù)字化工廠實(shí)現(xiàn)前期的數(shù)據(jù)采集和透明化，而智能工廠更側(cè)重于后階段的數(shù)據(jù)分析與決策。

上述提法中比較典型的有3類：基于三維模型的數(shù)字化協(xié)同研制，基于虛擬仿真技術(shù)的數(shù)字化模擬工廠和基于制造過程管控與優(yōu)化的數(shù)字化車間。從制造管理的層次和從設(shè)計(jì)到制造的過程2個維度來看

基于三維模型的數(shù)字化協(xié)同研制

在設(shè)計(jì)部分，三維CAD系統(tǒng)的應(yīng)用已相當(dāng)普及。1997年，美國機(jī)械工程師協(xié)會ASME就開始了全三維設(shè)計(jì)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的研究制定工作，并于2003年頒布了“Y14.41(Digital Product Definition Data Practices)”標(biāo)準(zhǔn)，把三維模型和尺寸公差及制造要求統(tǒng)一在一個模型中表達(dá)。在生產(chǎn)部分，各類數(shù)控設(shè)備在加工精度和智能控制水平上近年來都得到飛速發(fā)展?；谌S模型的單一數(shù)據(jù)源和數(shù)控設(shè)備的廣泛應(yīng)用使得從設(shè)計(jì)端到制造端的一體化成為可能。

基于三維模型的數(shù)字化協(xié)同研制應(yīng)用的嘗試始于航空航天制造領(lǐng)域。由于在產(chǎn)品設(shè)計(jì)、材料成本、成型技術(shù)和制造精度方面具有相對更苛刻的要求，航空航天領(lǐng)域在加工和裝配制造工藝上整體領(lǐng)先于其他行業(yè)，這為基于三維模型的數(shù)字化協(xié)同研制奠定了基礎(chǔ)。

當(dāng)前，世界先進(jìn)的飛機(jī)制造商已逐步利用數(shù)字化技術(shù)實(shí)現(xiàn)了飛機(jī)的“無紙化”設(shè)計(jì)和生產(chǎn)，美國波音公司在波音777和洛克希德·馬丁公司在F35的研制過程中，基于三維模型的數(shù)字化協(xié)同研制和虛擬制造技術(shù)，縮短了2/3的研制周期，降低研制成本50%。波音公司在研制X-32飛機(jī)時也是如此，借助于統(tǒng)一模型，輔助裝配系統(tǒng)能把裝配順序和裝配好的部件狀態(tài)投射到正在裝配部件的上方，讓工人方便直觀地進(jìn)行裝配工作，無需再細(xì)讀圖紙和翻閱工藝文件，使裝配周期縮短50%，成本降低30%~40%。在飛機(jī)總裝線上，在機(jī)身與機(jī)身還是機(jī)翼與機(jī)身都實(shí)現(xiàn)了高度自動化的校準(zhǔn)和對接，波音和空客兩大航空制造公司生產(chǎn)的波音737/787、A320/A380系列飛機(jī)無一例外地采用全數(shù)字化樣機(jī)進(jìn)行協(xié)調(diào)和輔助裝配，如空客A380采用4臺Leica激光跟蹤儀可完成數(shù)字化裝配。數(shù)字化產(chǎn)品的數(shù)據(jù)從研制工作的上游暢通地向下游傳遞，還有助于大幅減少飛機(jī)裝配所需的標(biāo)準(zhǔn)工裝和生產(chǎn)工裝。借助于飛機(jī)的數(shù)字化模型，法國達(dá)索公司在裝配小型公務(wù)機(jī)Falcon時，其傳統(tǒng)的工裝已減到零，對降低新機(jī)研制成本，縮短研制周期起到了難以估量的作用。該技術(shù)還能夠大幅度提高產(chǎn)品的裝配質(zhì)量，如波音747機(jī)翼裝配精度由原來的10.16mm提高到0.25mm。

在國內(nèi)，中航工業(yè)第一飛機(jī)設(shè)計(jì)研究院2000年在“飛豹”飛機(jī)研制中已全面采用了數(shù)字化設(shè)計(jì)、制造和管理技術(shù)。航天科技211廠通過普及基于單一數(shù)據(jù)源的三維模型，制定了“三維到工藝”、“三維到現(xiàn)場”、“三維到設(shè)備”的步驟發(fā)展策略，重點(diǎn)解決了基于三維模型的設(shè)計(jì)工藝協(xié)同工作模式和三維設(shè)計(jì)文件的信息傳遞、生產(chǎn)現(xiàn)場無紙化和航天產(chǎn)品的加工、裝配、檢測等裝備的數(shù)控化問題。新支線飛機(jī)ARJ21的研制100%采用三維數(shù)字化定義、數(shù)字化預(yù)裝配和數(shù)字化樣機(jī)。上海商飛公司利用數(shù)字化設(shè)計(jì)、分析、仿真等技術(shù)手段，實(shí)現(xiàn)了設(shè)計(jì)、零件制造以及裝配一次成功。上述應(yīng)用目前已開始推廣至工程機(jī)械、造船等其他領(lǐng)域。

基于虛擬仿真技術(shù)的數(shù)字化模擬工廠

數(shù)字化模擬工廠是數(shù)字化工廠技術(shù)在制造規(guī)劃層的一個獨(dú)特視角?；谔摂M仿真技術(shù)的數(shù)字化模擬工廠是以產(chǎn)品全生命周期的相關(guān)數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，采用虛擬仿真技術(shù)對制造環(huán)節(jié)從工廠規(guī)劃、建設(shè)到運(yùn)行等不同環(huán)節(jié)進(jìn)行模擬、分析、評估、驗(yàn)證和優(yōu)化，指導(dǎo)工廠的規(guī)劃和現(xiàn)場改善。

由于仿真技術(shù)可以處理利用數(shù)學(xué)模型無法處理的復(fù)雜系統(tǒng)，能夠準(zhǔn)確地描述現(xiàn)實(shí)情況，確定影響系統(tǒng)行為的關(guān)鍵因素，因此該技術(shù)在生產(chǎn)系統(tǒng)規(guī)劃、設(shè)計(jì)和驗(yàn)證階段有著重要的作用。正因?yàn)槿绱?，?shù)字化模擬工廠在現(xiàn)代制造企業(yè)中得到了廣泛的應(yīng)用，典型應(yīng)用包括：

(1)加工仿真，如加工路徑規(guī)劃和驗(yàn)證、工藝規(guī)劃分析、切削余量驗(yàn)證等。

(2)裝配仿真，如人因工程校核、裝配節(jié)拍設(shè)計(jì)、空間干涉驗(yàn)證、裝配過程運(yùn)動學(xué)分析等。

(3)物流仿真，如物流效率分析、物流設(shè)施容量、生產(chǎn)區(qū)物流路徑規(guī)劃等。

(4)工廠布局仿真，如新建廠房規(guī)劃、生產(chǎn)線規(guī)劃、倉儲物流設(shè)施規(guī)劃和分析等。

通過基于仿真模型的“預(yù)演”，可以及早發(fā)現(xiàn)設(shè)計(jì)中的問題，減少建造過程中設(shè)計(jì)方案的更改。韓國三星重工利用DELMIA軟件建立了完整的數(shù)字化造船系統(tǒng)，建立了虛擬船廠，可在虛擬環(huán)境下模擬整個造船過程。這套系統(tǒng)預(yù)計(jì)每年為企業(yè)減少730萬美元的開支。通過模擬仿真技術(shù)能夠迅速發(fā)現(xiàn)在持續(xù)運(yùn)行的過程中出現(xiàn)的問題，而如果想要在現(xiàn)實(shí)的系統(tǒng)中發(fā)現(xiàn)這些問題，需要長期測試，花費(fèi)高昂的成本。南車青島四方機(jī)車采用虛擬仿真技術(shù)對高速列車生產(chǎn)環(huán)境進(jìn)行了建模，并實(shí)現(xiàn)了建模裝配仿真及物流仿真，減少了因零件返工配送不足造成的停工現(xiàn)象，減少了因工藝欠佳導(dǎo)致的裝配干涉產(chǎn)品返工的問題。三一重工開發(fā)了OSG技術(shù)的三維工廠布局規(guī)劃平臺(VR Layout)，在集團(tuán)內(nèi)部首次應(yīng)用于其寧鄉(xiāng)產(chǎn)業(yè)園的工廠布局規(guī)劃，縮短了工廠建設(shè)周期，并節(jié)省了因設(shè)計(jì)缺陷產(chǎn)生的成本，如圖2所示。2011年，國內(nèi)各工程設(shè)計(jì)院已逐步開始采用數(shù)字化工程設(shè)計(jì)及規(guī)劃技術(shù)來輔助規(guī)劃和建設(shè)新工廠，降低工程設(shè)計(jì)與規(guī)劃風(fēng)險。

在仿真工具方面，工廠仿真領(lǐng)域的相關(guān)技術(shù)基本被國外產(chǎn)品壟斷，如達(dá)索公司的Delmia/Simulia、Siemens公司的Technomatix和PTC公司的Ployplan等。這些產(chǎn)品的特點(diǎn)在于與其同公司CAD/PLM系列產(chǎn)品的緊密集成。用于制造領(lǐng)域的仿真軟件還有很多，如用于裝配仿真的EM Assembly、DMU，用于公差分析的3DCS、eM-TolMate等，用于車間物流仿真的Plant Simulation、Quest、Flexsim、Witness、Automod等。目前相關(guān)產(chǎn)品都在向三維模型方向發(fā)展，使得這些仿真工具展現(xiàn)方式更加靈活，分析功能更加強(qiáng)大。

基于制造過程管控與優(yōu)化的數(shù)字化車間

在制造企業(yè)，車間是將設(shè)計(jì)意圖轉(zhuǎn)化為產(chǎn)品的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。車間制造過程的數(shù)字化涵蓋了生產(chǎn)領(lǐng)域中車間、生產(chǎn)線、單元等不同層次上設(shè)備、過程的自動化、數(shù)字化和智能化。其發(fā)展趨勢也分別體現(xiàn)在底層制造裝備智能化、中間層的制造過程優(yōu)化和頂層的制造績效可視化3個層次。

在底層制造裝備方面，數(shù)字化工廠主要解決制造能力自治的問題。設(shè)備制造商不僅持續(xù)在提升設(shè)備本身高速、高精、高可靠等性能方面不斷取得進(jìn)展，同時也越來越重視設(shè)備的感知、分析、決策、控制功能，比如各種自適應(yīng)加工控制、智能化加工編程、自動化加工檢測和實(shí)時化狀態(tài)監(jiān)控及自診斷/自恢復(fù)系統(tǒng)等技術(shù)在生產(chǎn)線工作中心及車間加工單元中得到普遍運(yùn)用。如日本Moriseiki的最新機(jī)床產(chǎn)品上安裝的操作系統(tǒng)MAPPS，該系統(tǒng)內(nèi)置了森精機(jī)的操作編程維修軟件，具有很高的開放性，具有對話式編程，三維切削模擬和維修指導(dǎo)畫面，提供遠(yuǎn)程監(jiān)控功能方便維修服務(wù)，并且可以直接進(jìn)行切削仿真。制造裝備的另一個趨勢是把機(jī)床設(shè)備和相關(guān)輔助裝置(如機(jī)械手)進(jìn)行集成，共同構(gòu)成柔性加工系統(tǒng)或柔性制造單元。也有不少廠商支持將多臺數(shù)控機(jī)床連成生產(chǎn)線，既可一人多機(jī)操縱，又可進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)化管理。上文提到的MAPPS系統(tǒng)就可以通過使用CAPS-NET網(wǎng)絡(luò)軟件建立基于以太網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)，從而可以對作業(yè)狀況和生產(chǎn)計(jì)劃進(jìn)行一元化管理。MAZAK公司在單機(jī)的智能化、網(wǎng)絡(luò)化基礎(chǔ)上，開發(fā)了智能生產(chǎn)中心(CPC)管理軟件，一套軟件便可管理多達(dá)250臺的數(shù)控機(jī)床，使得生產(chǎn)的過程控制由車間級細(xì)化到每臺數(shù)控機(jī)床，為客戶的工廠實(shí)施數(shù)字化制造提供了前提。

在制造過程管理層次，隨著精細(xì)化生產(chǎn)的需求越來越突出，近年來MES/MOM逐漸被制造企業(yè)所接受。MES/MOM可分為車間生產(chǎn)計(jì)劃與管理和現(xiàn)場制造采集與控制兩部分。車間生產(chǎn)計(jì)劃與管理主要完成車間作業(yè)計(jì)劃的編排、平衡、分派，同時涉及到相關(guān)制造資源的分配和準(zhǔn)備。國內(nèi)外已有較多提供MES/MOM解決方案的產(chǎn)品提供商，如艾普工華在離散制造業(yè)特別是汽車及零部件、工程機(jī)械、航空等行業(yè)，Camstar在太陽能、電子行業(yè)，寶信在鋼鐵行業(yè)，石化盈科在石油化工行業(yè)，西門子在制藥、煙草行業(yè)等，這些產(chǎn)品依托自身對制造業(yè)務(wù)的深刻理解，已確立了在這些行業(yè)的領(lǐng)先地位。Rockwell、Wonderware和GE依托在自動化領(lǐng)域的優(yōu)勢，也已逐步向MES延伸。目前各廠商在研發(fā)高性能高可靠的系統(tǒng)平臺和模塊化產(chǎn)品方面投入巨大，上述平臺和產(chǎn)品提升了快速搭建MES/MOM解決方案的能力。

現(xiàn)場制造數(shù)據(jù)采集的一個明顯趨勢是以RFID、無線傳感網(wǎng)絡(luò)等技術(shù)為核心的物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)被認(rèn)為是信息技術(shù)領(lǐng)域革命性的新技術(shù)，借其可實(shí)現(xiàn)對于制造過程全流程的“泛在感知”，特別能夠是利用RFID無縫、不間斷地獲取和準(zhǔn)確、可靠地發(fā)送實(shí)時信息流。汽車行業(yè)，比如自主品牌的江淮汽車，在2006年前后就開始應(yīng)用RFID技術(shù)對生產(chǎn)環(huán)節(jié)的在制品進(jìn)行跟蹤。航空航天企業(yè)由于通常不允許在零部件上附加標(biāo)識，因此通常采用以激光標(biāo)刻為代表的二維碼技術(shù)來實(shí)現(xiàn)WIP和關(guān)鍵零部件跟蹤。在更細(xì)分的領(lǐng)域，RFID技術(shù)在刀具、設(shè)備管理方面也有成功應(yīng)用，主流技術(shù)是利用刀柄上的預(yù)留空槽置入RFID標(biāo)簽，同時通過與機(jī)床刀庫和對刀儀的集成對刀具使用、維護(hù)等進(jìn)行全面管理。如Balluff的Fanuc miLink Tool ID系統(tǒng)就可以方便地連接Fanuc控制器控制的 CNC機(jī)床，自動進(jìn)入CNC取得刀具跟蹤信息。值得一提的是，隨著基于泛在信息的智能制造系統(tǒng)進(jìn)一步發(fā)展，裝備本身的智能化水平也得到了提升，這使得MES/MOM執(zhí)行管理系統(tǒng)不再被動地獲取制造數(shù)據(jù)，而是能夠主動感知用戶場景的變化并進(jìn)行提供實(shí)時反饋。

隨著MES/MOM等軟件的應(yīng)用推廣，制造企業(yè)已逐步獲得了大量制造數(shù)據(jù)。如何充分利用這些實(shí)時和歷史生產(chǎn)數(shù)據(jù)，通過制造績效可視化提高對異常狀況的預(yù)知、響應(yīng)和判斷能力，也是近期發(fā)展趨勢之一。對于實(shí)時數(shù)據(jù)，主要解決的問題是對制造異常事件的敏捷響應(yīng)以及對制造績效偏離的快速修復(fù)。自動控制系統(tǒng)中常用的組態(tài)是一個典型的例子，但由于組態(tài)通常是桌面應(yīng)用并基于連續(xù)量的，對于多客戶端的分布式展示和多并發(fā)的并行數(shù)據(jù)流支持存在一定困難。目前的趨勢是利用基于B/S的可定制可縮放矢量圖形技術(shù)來動態(tài)刷新來自服務(wù)端的數(shù)據(jù)推送。圖3是一個展現(xiàn)5條沖壓線生產(chǎn)實(shí)績的例子，所展示的生產(chǎn)績效可視化功能同時支持了實(shí)時數(shù)據(jù)以及統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，能夠輔助分析出瓶頸環(huán)節(jié)。通過向管理者推送并共享全方位的實(shí)時制造狀態(tài)數(shù)據(jù)，能夠有效消除信息的不對稱問題，有助于對突發(fā)問題快速達(dá)成解決方案并作出快速響應(yīng)。

對于歷史數(shù)據(jù)，主要解決的問題是如何從中找出改善未來制造業(yè)務(wù)的依據(jù)，特別是從質(zhì)量趨勢、物流瓶頸、計(jì)劃執(zhí)行情況、設(shè)備運(yùn)行歷史等數(shù)據(jù)中發(fā)現(xiàn)可能影響未來生產(chǎn)過程的規(guī)律。這方面的技術(shù)基礎(chǔ)是商業(yè)智能分析，在ERP系統(tǒng)中已經(jīng)比較成熟，典型的代表是SAP的BO。由于MES/MOM實(shí)時性更強(qiáng)并且事務(wù)更頻繁，需要更針對性的進(jìn)行設(shè)計(jì)，目前這方面的成熟解決方案尚不多，多數(shù)仍以基于通用分析軟件進(jìn)行定制為主。典型的通用分析軟件有Microstrategy、Information Builder、Tableau等。Gartner近年來每年都會針對支持通用業(yè)務(wù)的分析軟件產(chǎn)品發(fā)布被稱作“魔力四象限(Magic Quadrants)”的調(diào)研報(bào)告，對這些軟件在集成、展現(xiàn)和分析方面的能力做綜合評估。另一方面，目前的計(jì)算技術(shù)和存儲技術(shù)對基于大數(shù)據(jù)的分析提供了強(qiáng)大的支撐，未來還會出現(xiàn)更豐富更專業(yè)的制造智能分析產(chǎn)品。

結(jié)論與展望

數(shù)字化工廠技術(shù)技術(shù)已在航空航天、汽車、造船以及電子等行業(yè)得到了較為廣泛的應(yīng)用，特別是在復(fù)雜產(chǎn)品制造企業(yè)取得了良好的效益，據(jù)統(tǒng)計(jì)，采用數(shù)字化工廠技術(shù)后，企業(yè)能夠減少30%產(chǎn)品上市時間;減少65%的設(shè)計(jì)修改;減少40%的生產(chǎn)工藝規(guī)劃時間;提高15%生產(chǎn)產(chǎn)能;降低13%生產(chǎn)費(fèi)用。另一方面，本文所述的3個層次數(shù)字化是緊密相關(guān)的。毫無疑問，設(shè)計(jì)層發(fā)布的三維模型是后續(xù)仿真規(guī)劃分析的基礎(chǔ)，而車間生產(chǎn)狀態(tài)又可以反過來驅(qū)動生產(chǎn)模型，作為分析工廠運(yùn)作的數(shù)據(jù)源;數(shù)字化車間需要智能裝備的支撐，而要想最大限度地發(fā)揮智能裝備的效益，則需要數(shù)字化車間提供全局的信息和基于全局信息的決策。

在我國，面對傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級、工業(yè)與信息化融合的戰(zhàn)略發(fā)展要求，大力開展對于數(shù)字化車間技術(shù)系統(tǒng)的研究、開發(fā)與應(yīng)用，有利于推動實(shí)現(xiàn)制造過程的自動化和智能化，并可望有效帶動整體智能裝備水平的提升。