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2014年西門子“年度發(fā)明家”

西門子自1995年起開始每年頒發(fā)“年度發(fā)明家”大獎，旨在表彰通過發(fā)明創(chuàng)造為公司做出重大貢獻(xiàn)的杰出研發(fā)人員。2014年，共有12名西門子研發(fā)人員獲此殊榮，他們總共擁有900多項發(fā)明和842項個人

獲獎的研發(fā)人員中有8名來自德國，其他獲獎人員來自美國、丹麥和中國。他們的發(fā)明包括：可監(jiān)控車輛在軌道上的位置的無線傳感器、支持風(fēng)電機組增加發(fā)電量的全新冷卻系統(tǒng)、以及對組件進(jìn)行了重新組合的燃?xì)廨啓C，從而使得輪機發(fā)電相比過去更為經(jīng)濟(jì)。

智能電網(wǎng)的智能保護(hù)：阻斷連鎖反應(yīng)

來自西門子中國研究院的博士開發(fā)了一種有效管理智能電網(wǎng)斷路器的算法。電網(wǎng)的單一能源供電時代已成過去，智能電網(wǎng)時代已經(jīng)來臨。這是因為風(fēng)能、太陽能及其他許多可再生能源并網(wǎng)供電的比例越來越大。電網(wǎng)必須適應(yīng)這種情況，并且要和以前一樣可靠。

帶領(lǐng)其團(tuán)隊在北京和上海兩地展開工作，推出了一款全新解決方案，用于保護(hù)多能源協(xié)同供電的電網(wǎng)。為確保短路不會造成電網(wǎng)全部或大部分自動關(guān)閉，對將電網(wǎng)各部分彼此連接的眾多斷路器來說，要采用選擇性方案。通過這種方案，斷路器自動協(xié)調(diào)其運行，確定哪個斷路器較接近短路位置，并且必須關(guān)閉這部分電網(wǎng)。該技術(shù)被稱為區(qū)域選擇性聯(lián)鎖。不過，只有在電子始終朝著同一方向移動時才起作用。在多能源并網(wǎng)供電的電網(wǎng)，電流可反向流動。為確保在發(fā)生短路時關(guān)閉正確的部分，需要配備斷路器能根據(jù)實時電流方向以動態(tài)方式聯(lián)鎖的系統(tǒng)。利用全新拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和電路設(shè)計解決了這個問題。新解決方案使布線更加簡單，大大降低了成本，并使維護(hù)更輕松。

改進(jìn)用于風(fēng)電機組的冷卻系統(tǒng)

Uffe Eriksen開發(fā)的解決方案，使輪機發(fā)電機和主軸承的冷卻更加高效，并且兼顧環(huán)保。這位來自丹麥的研究人員希望風(fēng)電能真正成為礦物燃料的替代性選擇。這就是Eriksen及其團(tuán)隊在丹麥Brande花費一年半時間為高性能風(fēng)電機組開發(fā)空冷系統(tǒng)的原因所在。

風(fēng)電機組的主軸承需要承受重負(fù)荷。對于提升主軸承性能而言，能控制潤滑脂潤滑主軸承的溫度是邁出的成功一步。在軸承性能控制方面，原來只能對潤滑油潤滑軸承進(jìn)行冷卻，現(xiàn)在還可對潤滑脂潤滑軸承進(jìn)行冷卻。在這個過程中，新技術(shù)簡化了系統(tǒng)設(shè)計，并提升了系統(tǒng)性能。在全新發(fā)電機冷卻系統(tǒng)中，環(huán)境空氣通過機艙進(jìn)入發(fā)電機。而高濕度或高鹽分可導(dǎo)致輪機腐蝕損壞。這就是空氣在被鼓入并接觸溫度敏感型組件之前要進(jìn)行過濾和除濕的原因。冷卻空氣通過排放通道再次送回，無需在發(fā)動機外殼上額外開口。

發(fā)電機以更高負(fù)荷運轉(zhuǎn)，輸出更多電力

與傳統(tǒng)的空氣/水熱交換器相比，直接空冷是更好的熱傳輸方式，其設(shè)計本身也簡單許多。但是，利用環(huán)境空氣進(jìn)行冷卻的 是由于冷卻的改善，能輸出更多電力。這是因為利用熱交換器總會有熱損失，Eriksen這樣解釋道。這意味著發(fā)電機的最低溫度也始終高于環(huán)境溫度。這就是空冷優(yōu)于傳統(tǒng)冷卻系統(tǒng)的原因所在。得益于更低的溫度，發(fā)電機可以更高的負(fù)荷運行，從而生產(chǎn)更多的電力。

為了確保清楚知道貨運列車在大型編組站的位置，現(xiàn)年59歲的 Peter Faubel博士對車輪傳感器進(jìn)行了改進(jìn)，使其能在列車經(jīng)過時以無線方式發(fā)射車輛位置數(shù)據(jù)。

通過提供更長的使用壽命、更低的成本和更小的環(huán)境風(fēng)險，Uffe Eriksen（44歲）希望他的發(fā)明將使風(fēng)電機組成為礦物燃料真正的替代性選擇。

Hubert Schierling博士（57歲）在德國埃爾蘭根數(shù)字化工廠集團(tuán)工作，他改進(jìn)了電機速度控制方法，以確保能更有效地利用電機的額定輸出。

Jörg-Uwe Dahl現(xiàn)年50歲，在柏林能源管理集團(tuán)工作，他發(fā)明了一款能利用緊湊型轉(zhuǎn)子進(jìn)行可靠電氣接觸并具有很低電力損耗的斷路器。

S. Kevin Zhou博士：在經(jīng)歷數(shù)千張醫(yī)學(xué)影像的積累之后，全新醫(yī)學(xué)影像分析軟件可迅速在CT掃描圖中將肋腔與其他解剖組織區(qū)分開來，對肋腔圖進(jìn)行平面化以方便放射師閱片，并對24根肋骨進(jìn)行自動標(biāo)記。

Christoph Lehmann博士（59歲）的發(fā)現(xiàn)，可大幅降低燃?xì)廨啓C和蒸汽輪機的制造成本。根據(jù)他的計算，在冷卻期帶動機組轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動的盤車裝置（盤車電機）是不必要的。

剪切波彈性成像是一種檢查組織彈性的超聲技術(shù)。它可幫助及早探測出腫瘤。Liexang Fan博士（51歲）進(jìn)行的研究，使西門子醫(yī)療于2008年*向市場推出了這種全新檢查方法。

升級電站的控制系統(tǒng)非常耗費人力：包含舊控制系統(tǒng)所有功能信息的數(shù)以萬計的文檔要以人工方式傳輸?shù)叫孪到y(tǒng)中。但是，現(xiàn)在Klaus Wendelberger博士（49歲）發(fā)明了一種能以快得多的速度自動完成文檔傳輸?shù)姆绞健?/p>

Ralf Beyer（47歲），是位于埃爾蘭根的西門子交通集團(tuán)系統(tǒng)架構(gòu)師，他發(fā)明了一種面向鐵路車輛的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)。

對于CT而言，“計數(shù)探測器”的誕生就如同攝影領(lǐng)域彩色膠卷的出現(xiàn)一樣。截至目前，該技術(shù)還未上市，這是因為探測器尚不穩(wěn)定，會導(dǎo)致圖像失真。位于德國紐倫堡的Christian Schröter想方設(shè)法在很大程度上解決了這一問題。

電站控制系統(tǒng)輕松升級

Klaus Wendelberger 開發(fā)了一套基于計算機的系統(tǒng)，該系統(tǒng)能簡化電站控制系統(tǒng)的更新。對于電站而言，控制系統(tǒng)是其大腦和神經(jīng)。它們使控制中心的操作人員能輕點鼠標(biāo)即可運行電廠，并對所有流程一覽無遺。然而，計算機的技術(shù)壽命要比電廠的技術(shù)壽命更短，因此每隔20年左右，必須以*技術(shù)對電廠控制系統(tǒng)進(jìn)行升級。

升級過程非常耗費時間并且代價高昂。比如說，控制系統(tǒng)供應(yīng)商必須耗費巨大的人力使新控制系統(tǒng)的參數(shù)與舊控制系統(tǒng)保持*。這需要查看電廠運營商提供的無數(shù)技術(shù)文檔?？刂葡到y(tǒng)和電廠設(shè)備之間怎樣布線？來自獨立電廠組件的信號原來如何讀取和分析？截至目前，這個過程通常要涉及分析、轉(zhuǎn)換和傳輸數(shù)以萬計的工程圖，而每張圖要花費大約10分鐘。

利用計算機系統(tǒng)識別和解釋工程圖和文檔

Wendelberger的目標(biāo)是：盡可能有條理、大范圍地實現(xiàn)項目工程圖傳輸過程的自動化。該團(tuán)隊花了大約三年半時間來開發(fā)這個創(chuàng)意，并將其逐步融匯成一個解決方案。這套基于計算機的系統(tǒng)，正充分利用他們所獲得的知識。該系統(tǒng)可自動讀取數(shù)以千計文檔中的文本和圖形，這部分借助了語義識別程序的幫助，部分由其自行進(jìn)行解釋。它還能將其讀取的任何內(nèi)容立即轉(zhuǎn)換成西門子控制系統(tǒng)能識別的語言。

這種順序功能圖的自動化轉(zhuǎn)換，至今已使用了大約1年時間，應(yīng)用于10個項目中?，F(xiàn)在，專家僅僅需要在計算機中輸入電廠的邊界條件。輸入的數(shù)據(jù)包括電廠類型和規(guī)格，比如輸出功率（兆瓦）?，F(xiàn)在，只需輕按按鈕，就可針對新的儀表和控制系統(tǒng)生成完整的項目工程圖。這種自動化轉(zhuǎn)換，現(xiàn)在僅需兩、三天時間。這使得控制系統(tǒng)的工程成本降低高達(dá)30%。