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沖破現(xiàn)實與虛擬的界限

無論是對于工廠、鐵路和交通管理系統(tǒng)還是分布式配電系統(tǒng)，其趨勢都是將獨立設(shè)備與整套系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)。這個過程建立在真實世界與虛擬數(shù)據(jù)世界融合的基礎(chǔ)上，其結(jié)果就是西門子提出的系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)（Web of Systems）。隨著這個過程的不斷發(fā)展，西門子將能夠借助數(shù)字化優(yōu)勢幫助客戶豐富現(xiàn)有設(shè)備，而不會危及或犧牲數(shù)據(jù)保護(hù)或知識產(chǎn)權(quán)。

在我們的日常生活中，越來越多的設(shè)備可以讓用戶通過互聯(lián)網(wǎng)或云來查看某一對象的狀態(tài)，譬如健身追蹤手環(huán)、監(jiān)測工廠濕度水平的傳感器以及根據(jù)住戶生活習(xí)慣自動調(diào)節(jié)溫度和照明的房屋等等。隨著這個過程的發(fā)展，我們可以期待最終所有“物體”都將具備自己的互聯(lián)網(wǎng)地址，這也將開啟與這些“物體”進(jìn)行交互的全新方式。

這種物聯(lián)網(wǎng)模式為西門子帶來了眾多機會，因為西門子作為軟硬件整合領(lǐng)域的主要廠商，其業(yè)務(wù)涵蓋了諸多領(lǐng)域，比如生產(chǎn)自動化解決方案、鐵路和交通管理系統(tǒng)及分布式供電等。

數(shù)字化變革正影響著西門子所有的業(yè)務(wù)活動——從電網(wǎng)和通過自適應(yīng)程序的自動化，再到基于狀態(tài)進(jìn)行維護(hù)的電廠，相關(guān)業(yè)務(wù)活動無一不受到數(shù)字化變革的影響。

雖然主旨相同，但工廠、交通網(wǎng)絡(luò)和電網(wǎng)的互聯(lián)要遠(yuǎn)比智能手機和手環(huán)復(fù)雜。這些領(lǐng)域的互聯(lián)都體現(xiàn)在虛擬與現(xiàn)實系統(tǒng)相互交織，并且通常涉及關(guān)鍵基礎(chǔ)設(shè)施。與購買智能恒溫器或工廠濕度監(jiān)控系統(tǒng)的客戶相比，這些關(guān)鍵領(lǐng)域的客戶對于安全性、可靠性和耐久性有*不同的期望。此外，這些客戶還希望利用數(shù)字化優(yōu)勢，在不危及或犧牲數(shù)據(jù)保護(hù)和知識產(chǎn)權(quán)的情況下對現(xiàn)有設(shè)備進(jìn)行升級。這就是西門子針對工業(yè)應(yīng)用擴展物聯(lián)網(wǎng)概念推出系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)的原因所在。新概念的提出意味著數(shù)字化系統(tǒng)可以實現(xiàn)相互通信和自主運行。西門子的愿景是，隨著這個生態(tài)系統(tǒng)的逐漸形成，其中的系統(tǒng)元件可以通過配備了當(dāng)今互聯(lián)網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)化協(xié)議和語言的未來網(wǎng)絡(luò)技術(shù)來管理。

這種真實世界與虛擬數(shù)據(jù)世界的連接為西門子客戶帶來了諸多優(yōu)勢?？蛻魧⒛軌螂S時捕捉和詳細(xì)分析系統(tǒng)及其部件的當(dāng)前狀態(tài)。這就為客戶帶來了通過預(yù)測性維護(hù)實現(xiàn)節(jié)約的大好機會及優(yōu)化系統(tǒng)的潛力。通過利用當(dāng)今的萬維網(wǎng)技術(shù)，公司可以更快、更經(jīng)濟地部署和調(diào)試系統(tǒng)。系統(tǒng)智能可以根據(jù)需要在真實組件和云虛擬系統(tǒng)之間分配，從而進(jìn)一步加強系統(tǒng)健壯性與客戶數(shù)據(jù)保護(hù)。最終，隨著數(shù)字化格局的改變，系統(tǒng)功能更新或系統(tǒng)軟件升級將變得更加容易快捷，整個過程就像智能手機或其他終端設(shè)備通過App升級一樣。

通過獨立和聯(lián)合應(yīng)對需求變化，配電變壓器可以幫助鄰里消除本地電壓波動。

為什么智能電網(wǎng)需要配電變壓器
其中一個體現(xiàn)西門子系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)帶來優(yōu)勢的例子就是智能電網(wǎng)。就在幾年前，電網(wǎng)管理還有著嚴(yán)格的體系架構(gòu)，但是今天它們已經(jīng)成為分布式系統(tǒng)。在如今的發(fā)電系統(tǒng)內(nèi)，光伏裝置和其他可再生能源系統(tǒng)向電網(wǎng)輸入的電力通常是未經(jīng)調(diào)節(jié)的波動性電力，并且這些電力采用的是消費者使用的電壓水平而不是發(fā)電機適用的電壓水平。這些因素在最壞的情況下將讓電網(wǎng)不穩(wěn)定。

因此，電網(wǎng)必須有能力應(yīng)對這種變化的新環(huán)境。配電變壓器就可以完成這一任務(wù)：它可以獨立或和其它配電變壓器聯(lián)合消除本地電壓波動。但是，這需要它們都具備智能和通信能力，換句話說，它們需要變得“聰明”又互聯(lián)，而這正是系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)與傳統(tǒng)物聯(lián)網(wǎng)場景有重大不同的地方。物聯(lián)網(wǎng)與云相連，而云是數(shù)據(jù)最開始被處理的地方。在這樣的模式里，響應(yīng)時間和可靠性通常處于次要地位。但是在系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)中，物體自身就具備智能。它們能在本地快速可靠地作出響應(yīng)，卻也能同時利用云的優(yōu)化能力。

如何保密
為了實現(xiàn)系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)的愿景，相關(guān)軟件必須能夠理解數(shù)據(jù)，從而從中提煉出明智的結(jié)論。要想準(zhǔn)確理解數(shù)據(jù)，就只有像處理信息的人或物提供或呈現(xiàn)描述數(shù)據(jù)涵義的信息。人類專家可以不經(jīng)幫助就完成數(shù)據(jù)處理，因為他們能夠理解數(shù)據(jù)信息所處的背景。但軟件卻必須被明確告知相關(guān)背景信息后才能進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。然而，背景信息一般包括涉及系統(tǒng)及其相關(guān)過程的重要信息，而這些信息在許多時候是運營商非常不愿意在未經(jīng)過濾的情況下就上傳到云中。有鑒于此，如果機器能在本地得出數(shù)據(jù)分析的結(jié)論會更加理想。這樣，背景信息就可以得到保護(hù)。譬如，對于配電變壓器而言，它們可以獨立評估是否需要消除緊急電網(wǎng)狀態(tài)，或者是否需要更高層級的幫助，因此可以通過將秘密限于本地系統(tǒng)而確保高水平的數(shù)據(jù)保護(hù)。

位于德國慕尼黑的交通管理服務(wù)中心。中心的計算機監(jiān)控全球250多個城市的交通情況。

盡管是本地化數(shù)據(jù)，但這種信息仍然可以產(chǎn)生價值，比如用于進(jìn)行預(yù)測性維護(hù)或開發(fā)新服務(wù)。為了使用這些數(shù)據(jù)和來自工業(yè)系統(tǒng)、列車或燃?xì)廨啓C的其它數(shù)據(jù)，西門子推出了Sinalytics平臺。這是一個用于工業(yè)數(shù)據(jù)分析的全新平臺，它能為每個客戶提供全新數(shù)字化服務(wù)。Sinalytics可以實時處理來自許多不同分布式系統(tǒng)及其傳感器的數(shù)據(jù)，并支持在設(shè)備里直接處理本地數(shù)據(jù)。

通向自穩(wěn)定電網(wǎng)之路
系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)方案的另外一個優(yōu)勢是打開了通向平臺方式的大門，在平臺上系統(tǒng)功能可像App一樣進(jìn)行分配和安裝，并且運行方式也與App極其想死。比如，服務(wù)可被輕松分配，這使得系統(tǒng)環(huán)境不僅對于西門子更加充滿吸引力，對于西門子客戶以及客戶的客戶而言都是如此。在這樣的環(huán)境中，像配電變壓器這樣的設(shè)備也可以自主運行用于街道照明節(jié)能管理的應(yīng)用程序。當(dāng)需要升級或增添新功能時，軟件也可以實現(xiàn)遠(yuǎn)程上傳。

西門子全新開發(fā)的智能配電變壓器已經(jīng)用于調(diào)節(jié)低壓電網(wǎng)的電壓，并因此成為未來系統(tǒng)“智能二次變電站節(jié)點（iSSN）”的關(guān)鍵組成部分。憑借計算能力和可選通信功能，iSSN提供的服務(wù)將遠(yuǎn)遠(yuǎn)不止于為家庭提供合適的電壓。它還能使電網(wǎng)在無需進(jìn)行大規(guī)模基礎(chǔ)設(shè)施擴建的情況下應(yīng)對額外的饋入電力或負(fù)荷。

位于斯德哥爾摩的混合電動汽車充電站

iSSN目前正在系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)項目下被進(jìn)一步開發(fā)。其網(wǎng)絡(luò)連接功能將大大簡化對它的調(diào)試、維護(hù)和更新。每座變電站都將提供豐富的數(shù)據(jù)，而這些數(shù)據(jù)能夠幫助確定潛在的不穩(wěn)定電網(wǎng)狀態(tài)，為預(yù)測性電網(wǎng)規(guī)劃提供重要的額外工具。

但是配電變壓器自身無法構(gòu)成系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)。電網(wǎng)中的其他組件——電表、樓宇配電系統(tǒng)、光伏系統(tǒng)、電動汽車——也必須配備傳感器、本地智能和通信功能。這些現(xiàn)在已經(jīng)成為了現(xiàn)實。對于西門子而言，這意味著幾乎在公司所有的業(yè)務(wù)領(lǐng)域都將迎來全新機會。

已投入運行的系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)
西門子已采用系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)概念來部署原本涉及大量工程或安裝工作的解決方案。西門子在歐洲多個城市安裝的電動汽車充電系統(tǒng)就是一個系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用的例子。在這套系統(tǒng)里，從汽車電子元件和快速充電站到后臺管理系統(tǒng)都是通過系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行通信，以便協(xié)調(diào)和優(yōu)化充電過程。另外一個例子是利用能探測滲漏和最大限度降低水泵能耗的傳感器網(wǎng)絡(luò)來進(jìn)行供水系統(tǒng)的優(yōu)化。在此，非常重要的一點是，數(shù)據(jù)整合是在現(xiàn)有控制系統(tǒng)的背景中進(jìn)行的。西門子正在關(guān)注許多其它現(xiàn)有裝置中的類似情景。其原因非常明確：客戶要求高級數(shù)字化系統(tǒng)才具有的可靠性與靈活性，而系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)正是完成這些目標(biāo)的關(guān)鍵所在。