綠色工程 C 量化問題，解決問題

概述
在資源緊張、溫室效應日趨嚴重的今天，能源與環(huán)境一直以來都是人們目光關(guān)注的焦點，也是全世界共同面臨的有史以來最嚴峻的科技與社會挑戰(zhàn)。各國政府，包括發(fā)達國家和發(fā)展中國家都紛紛出臺了相應法規(guī)和節(jié)能減排的約束性指標，各大主流媒體和廠商也大大提高了對“綠色”的強調(diào)力度――這些越來越多的關(guān)注帶來了新的課題和需求。為了滿足這些新出現(xiàn)的需求，工程師們需要‘量化問題’，并進而‘解決問題’，綠色工程正是通過創(chuàng)新的圖形化開發(fā)平臺，為工程師們提供了測量、自動化以及設(shè)計工具，從而構(gòu)建節(jié)約能源、保護環(huán)境的綠色應用。

綠色工程 ―― 量化問題，解決問題
1983年以來我國能源加工轉(zhuǎn)換效率一直徘徊在70％左右，導致能源消耗高、環(huán)境污染重。國家“十一五”規(guī)劃提出了節(jié)能降耗和污染減排目標，并作為約束性指標。綠色工程的目的就是降低產(chǎn)品的排污量，開發(fā)消耗更少能源的設(shè)備，創(chuàng)造可行的再生能源技術(shù)。
本質(zhì)上進行綠色工程與進行任何其他類型的工程創(chuàng)新并沒有任何不同。首先，需要測量所關(guān)心的參數(shù)，例如功率品質(zhì)和功率消耗；車輛以及工廠的排污量，例如水銀和氮氧化物等；環(huán)境數(shù)據(jù)，包括二氧化碳、溫度以及水質(zhì)。這不僅是一個數(shù)據(jù)獲取和過程分析的過程，也是促使人們改變行為方式的契機。
“我們發(fā)現(xiàn)對于能源和溫室氣體, 一旦你開始測量具體的數(shù)據(jù)，人們就會減少使用,” “測量不僅僅是簡單的任務(wù), 一旦公司有一個合適的基準，他們就會開始考慮改變(使用能源的方式)”
- Linda Fisher, the chief sustainability officer at DuPont
- Excerpt from “A Change in Climate”, published in the January 2008 issue of the Economist
通過‘量化問題’的過程，工程師們可以從數(shù)萬個可靠測量系統(tǒng)獲取前所未有的大量可靠精確數(shù)據(jù)，從而在此基礎(chǔ)上對產(chǎn)品和過程進行改進，創(chuàng)建更高效的技術(shù)與流程，設(shè)計并開發(fā)下一代產(chǎn)品和技術(shù)以‘解決問題’，最終獲得環(huán)境以及經(jīng)濟上的利益。
來看一個更為具體的例子。世界最大的鋼鐵公司之一、美國最大的鋼鐵回收公司Nucor Steel在新近收購的小型鋼鐵廠增加了自動化系統(tǒng)，以便提高效率和安全性。工程師使用LabVIEW圖形化開發(fā)軟件和NI硬件開發(fā)了天平與稱重系統(tǒng)，測量鋼鐵的精確重量，以得出電力加熱爐鑄鐵所需能量的精確值。在開發(fā)此系統(tǒng)之前，鋼鐵在每個熔爐的重量是估計得到的，時常產(chǎn)生偏差導致過度加熱鋼鐵，不僅在過程中浪費了電力，還導致新鑄鋼鐵質(zhì)量不合格，且不合格鋼鐵的重鑄還需要消耗大量能量、花費大量資金。這是一個典型的‘量化問題’‘解決問題’的綠色案例，借助此稱重系統(tǒng)，Nucor將需要重鑄鋼材總批次數(shù)從6000多(2006年)減少到僅10個批次(2007年)。不僅極大的降低了電力消耗從而節(jié)約生產(chǎn)成本，也為環(huán)境治理做出了不小的貢獻。
綠色工程技術(shù)
幾十年以來，科學家和工程師一直為世界上一些共同的挑戰(zhàn)而不斷創(chuàng)新，尋求可能的解決方案?；仡櫧?0年來的發(fā)展，如圖1所示，在很多深受關(guān)注的領(lǐng)域都取得了巨大的突破和進展，2004年開始越來越多的學者們把注意力放在了和環(huán)境相關(guān)的課題上，包括開發(fā)新的清潔能源利用方式、提高現(xiàn)有產(chǎn)品的能源效率、以及環(huán)境和氣候變化的研究。

這些綠色工程相關(guān)的課題所需要的技術(shù)及其廣泛，從測試測量、工業(yè)自動化控制到嵌入式系統(tǒng)。比如前文提到的Nucor Steel綠色案例就涉及到如下一些重要技術(shù)：
用于測量和解決問題的圖形化軟件
高速及高分辨率測量技術(shù)
領(lǐng)域?qū)Ｓ玫姆治龊吞幚砗瘮?shù)庫
用于高級控制的FPGA

上述技術(shù)中的一部分是隨著半導體行業(yè)的發(fā)展而出現(xiàn)的――半導體的發(fā)展為模數(shù)轉(zhuǎn)換器（ADC）的功能帶來了重大改進，相應的也為高速及高分辨率測量技術(shù)帶來了新的發(fā)展。其他的一些技術(shù)已經(jīng)存在了一段時間，但是通過對設(shè)計和工程工具進行改進，領(lǐng)域?qū)＜乙材軌虮容^方便的直接使用這些技術(shù)，而無需依賴于相應的技術(shù)人員。這種方式將必須的技術(shù)直接交給了最接近問題本身的人們，因此相比過去，他們能夠更成功地開發(fā)各種解決方案。
通過NI圖形化平臺構(gòu)建綠色應用及客戶案例分析
綠色工程的應用涵蓋幾乎各個行業(yè)，盡管對這些綠色工程的應用有許多分類方法，大部分應用可以歸入以下五個類別：
1、可再生能源發(fā)電
2、功率品質(zhì)
3、環(huán)境監(jiān)測
4、機器與過程優(yōu)化
5、綠色產(chǎn)品與技術(shù)的開發(fā)和測試
下面的例子展示了綠色工程在可再生能源發(fā)電以及環(huán)境監(jiān)測中的應用。