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，能源與環境一直以來都是人們目光關注的焦點，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。各國政府，包括發達國家和發展中國家都紛紛出臺了相應法規和節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”的強調力度――這些越來越多的關注帶來了新的課題和需求。為了滿足這些新出現的需求，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新的圖形化開發平臺，為工程師們提供了測量、自動化以及設計工具，從而構建節約能源、保護環境的綠色應用。

綠色工程 ―― 量化問題，解決問題
1983年以來我國能源加工轉換效率一直徘徊在70％左右，導致能源消耗高、環境污染重。國家“十一五”規劃提出了節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品的排污量，開發消耗更少能源的設備，創造可行的再生能源技術。
本質上進行綠色工程與進行任何其他類型的工程創新并沒有任何不同。首先，需要測量所關心的參數，例如功率品質和功率消耗；車輛以及工廠的排污量，例如水銀和氮氧化物等；環境數據，包括二氧化碳、溫度以及水質。這不僅是一個數據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。
“我們發現對于能源和溫室氣體, 一旦你開始測量具體的數據，人們就會減少使用,” “測量不僅僅是簡單的任務, 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，工程師們可以從數萬個可靠測量系統獲取前所未有的大量可靠精確數據，從而在此基礎上對產品和過程進行改進，創建更高效的技術與流程，設計并開發下一代產品和技術以‘解決問題’，最終獲得環境以及經濟上的利益。
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，以便提高效率和安全性。工程師使用LabVIEW圖形化開發軟件和NI硬件開發了天平與稱重系統，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。在開發此系統之前，鋼鐵在每個熔爐的重量是估計得到的，時常產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，Nucor將需要重鑄鋼材總批次數從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約生產成本，也為環境治理做出了不小的貢獻。
綠色工程技術
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而不斷創新，尋求可能的解決方案。回顧近30年來的發展，如圖1所示，在很多深受關注的領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境相關的課題上，包括開發新的清潔能源利用方式、提高現有產品的能源效率、以及環境和氣候變化的研究。

這些綠色工程相關的課題所需要的技術及其廣泛，從測試測量、工業自動化控制到嵌入式系統。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：
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
領域專用的分析和處理函數庫
用于高級控制的FPGA

上述技術中的一部分是隨著半導體行業的發展而出現的――半導體的發展為模數轉換器（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帶來了新的發展。其他的一些技術已經存在了一段時間，但是通過對設計和工程工具進行改進，領域專家也能夠比較方便的直接使用這些技術，而無需依賴于相應的技術人員。這種方式將必須的技術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各種解決方案。
通過NI圖形化平臺構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，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、可再生能源發電
2、功率品質
3、環境監測
4、機器與過程優化
5、綠色產品與技術的開發和測試
下面的例子展示了綠色工程在可再生能源發電以及環境監測中的應用。