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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。

為了保持創(chuàng)新地位及開發(fā)新技術，西門子不斷增加其在研發(fā)領域的投資：本財年西門子研發(fā)投資將增加4億歐元。在截至9月30日的上一財年，西門子在研發(fā)領域共投入大約40億歐元。2014財年，西門子共提交了4,300項申請——同比增長9%。總共擁有900多項發(fā)明和842項個人的12位研發(fā)人員在西門子的成功發(fā)展中發(fā)揮了重要作用。西門子于12月3日在慕尼黑為他們頒發(fā)了“2014年度發(fā)明家”大獎。該獎項的歷史可追溯至1995年。

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、支持風電機組增加發(fā)電量的全新冷卻系統(tǒng)、以及對組件進行了重新組合的燃氣輪機，從而使得輪機發(fā)電相比過去更為經(jīng)濟。

智能電網(wǎng)的智能保護：阻斷連鎖反應

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)必須適應這種情況，并且要和以前一樣可靠。

帶領其團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)調其運行，確定哪個斷路器較接近短路位置，并且必須關閉這部分電網(wǎng)。該技術被稱為區(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)。利用全新拓撲結構和電路設計解決了這個問題。新解決方案使布線更加簡單，大大降低了成本，并使維護更輕松。

改進用于風電機組的冷卻系統(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電能真正成為礦物燃料的替代性選擇。這就是Eriksen及其團隊在丹麥Brande花費一年半時間為高性能風電機組開發(fā)空冷系統(tǒng)的原因所在。

風電機組的主軸承需要承受重負荷。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行冷卻，現(xiàn)在還可對潤滑脂潤滑軸承進行冷卻。在這個過程中，新技術簡化了系統(tǒng)設計，并提升了系統(tǒng)性能。在全新發(fā)電機冷卻系統(tǒng)中，環(huán)境空氣通過機艙進入發(fā)電機。而高濕度或高鹽分可導致輪機腐蝕損壞。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)電機以更高負荷運轉，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，其設計本身也簡單許多。但是，利用環(huán)境空氣進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行了改進，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)境風險，Uffe Eriksen（44歲）希望他的發(fā)明將使風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)字化工廠集團工作，他改進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工作，他發(fā)明了一款能利用緊湊型轉子進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)學影像的積累之后，全新醫(yī)學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，對肋腔圖進行平面化以方便放射師閱片，并對24根肋骨進行自動標記。

Christoph Lehmann博士（59歲）的發(fā)現(xiàn)，可大幅降低燃氣輪機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子轉動的盤車裝置（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。它可幫助及早探測出腫瘤。Liexang Fan博士（51歲）進行的研究，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系統(tǒng)架構師，他發(fā)明了一種面向鐵路車輛的網(wǎng)絡服務。

對于CT而言，“計數(shù)探測器”的誕生就如同攝影領域彩色膠卷的出現(xiàn)一樣。截至目前，該技術還未上市，這是因為探測器尚不穩(wěn)定，會導致圖像失真。位于德國紐倫堡的Christian Schröter想方設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即可運行電廠，并對所有流程一覽無遺。然而，計算機的技術壽命要比電廠的技術壽命更短，因此每隔20年左右，必須以*技術對電廠控制系統(tǒng)進行升級。

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)技術文檔。控制系統(tǒng)和電廠設備之間怎樣布線？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，部分由其自行進行解釋。它還能將其讀取的任何內容立即轉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換，至今已使用了大約1年時間，應用于10個項目中。現(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）。現(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30%。