绿色工程 C 量化问题，解决问题

概述
在资源紧张、温室效应日趋严重的今天，能源与环境一直以来都是人们目光关注的焦点，也是全世界共同面临的有史以来最严峻的科技与社会挑战。各国政府，包括发达国家和发展中国家都纷纷出台了相应法规和节能减排的约束性指标，各大主流媒体和厂商也大大提高了对“绿色”的强调力度――这些越来越多的关注带来了新的课题和需求。为了满足这些新出现的需求，工程师们需要‘量化问题’，并进而‘解决问题’，绿色工程正是通过创新的图形化开发平台，为工程师们提供了测量、自动化以及设计工具，从而构建节约能源、保护环境的绿色应用。

绿色工程 ―― 量化问题，解决问题
1983年以来我国能源加工转换效率一直徘徊在70％左右，导致能源消耗高、环境污染重。国家“十一五”规划提出了节能降耗和污染减排目标，并作为约束性指标。绿色工程的目的就是降低产品的排污量，开发消耗更少能源的设备，创造可行的再生能源技术。
本质上进行绿色工程与进行任何其他类型的工程创新并没有任何不同。首先，需要测量所关心的参数，例如功率品质和功率消耗；车辆以及工厂的排污量，例如水银和氮氧化物等；环境数据，包括二氧化碳、温度以及水质。这不仅是一个数据获取和过程分析的过程，也是促使人们改变行为方式的契机。
“我们发现对于能源和温室气体, 一旦你开始测量具体的数据，人们就会减少使用,” “测量不仅仅是简单的任务, 一旦公司有一个合适的基准，他们就会开始考虑改变(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
通过‘量化问题’的过程，工程师们可以从数万个可靠测量系统获取前所未有的大量可靠精确数据，从而在此基础上对产品和过程进行改进，创建更高效的技术与流程，设计并开发下一代产品和技术以‘解决问题’，最终获得环境以及经济上的利益。
来看一个更为具体的例子。世界最大的钢铁公司之一、美国最大的钢铁回收公司Nucor Steel在新近收购的小型钢铁厂增加了自动化系统，以便提高效率和安全性。工程师使用LabVIEW图形化开发软件和NI硬件开发了天平与称重系统，测量钢铁的精确重量，以得出电力加热炉铸铁所需能量的精确值。在开发此系统之前，钢铁在每个熔炉的重量是估计得到的，时常产生偏差导致过度加热钢铁，不仅在过程中浪费了电力，还导致新铸钢铁质量不合格，且不合格钢铁的重铸还需要消耗大量能量、花费大量资金。这是一个典型的‘量化问题’‘解决问题’的绿色案例，借助此称重系统，Nucor将需要重铸钢材总批次数从6000多(2006年)减少到仅10个批次(2007年)。不仅极大的降低了电力消耗从而节约生产成本，也为环境治理做出了不小的贡献。
绿色工程技术
几十年以来，科学家和工程师一直为世界上一些共同的挑战而不断创新，寻求可能的解决方案。回顾近30年来的发展，如图1所示，在很多深受关注的领域都取得了巨大的突破和进展，2004年开始越来越多的学者们把注意力放在了和环境相关的课题上，包括开发新的清洁能源利用方式、提高现有产品的能源效率、以及环境和气候变化的研究。

这些绿色工程相关的课题所需要的技术及其广泛，从测试测量、工业自动化控制到嵌入式系统。比如前文提到的Nucor Steel绿色案例就涉及到如下一些重要技术：
用于测量和解决问题的图形化软件
高速及高分辨率测量技术
领域专用的分析和处理函数库
用于高级控制的FPGA

上述技术中的一部分是随着半导体行业的发展而出现的――半导体的发展为模数转换器（ADC）的功能带来了重大改进，相应的也为高速及高分辨率测量技术带来了新的发展。其他的一些技术已经存在了一段时间，但是通过对设计和工程工具进行改进，领域专家也能够比较方便的直接使用这些技术，而无需依赖于相应的技术人员。这种方式将必须的技术直接交给了最接近问题本身的人们，因此相比过去，他们能够更成功地开发各种解决方案。
通过NI图形化平台构建绿色应用及客户案例分析
绿色工程的应用涵盖几乎各个行业，尽管对这些绿色工程的应用有许多分类方法，大部分应用可以归入以下五个类别：
1、可再生能源发电
2、功率品质
3、环境监测
4、机器与过程优化
5、绿色产品与技术的开发和测试
下面的例子展示了绿色工程在可再生能源发电以及环境监测中的应用。