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出版者:天津大学出版社

作者:黄纯华

出品人:

页数:264

译者:

出版时间:2001-1

价格:20.00元

装帧:简裝本

isbn号码:9787561814390

丛书系列:

图书标签:

• 供电
• 电力系统
• 工厂电气
• 电气工程
• 工业供电
• 电力设计
• 配电系统
• 电气安全
• 电力技术
• 变电站

现代工业自动化与智能制造：面向未来工厂的系统集成与控制 第一章：工业4.0浪潮下的工厂愿景与挑战 本章深入探讨当前全球制造业正经历的深刻变革——工业4.0。我们首先界定工业4.0的核心概念，包括互联互通、信息物理系统（CPS）以及数字化孪生技术在现代工厂中的应用前景。重点分析了传统制造模式在面对快速变化的市场需求、个性化定制以及对生产效率和资源利用率的极致追求时所暴露出的局限性。 接着，本章详细阐述了智能工厂的构成要素。它不仅仅是设备的简单联网，而是一个集成了先进传感技术、大数据分析、云计算和边缘计算能力的有机整体。我们讨论了构建一个真正意义上的“智能”工厂所需具备的先决条件，包括数据基础设施的标准化、网络安全框架的建立以及操作人员技能的转型升级。 最后，本章将引入构建未来工厂所面临的主要挑战。这些挑战涵盖了技术层面的互操作性难题、海量工业数据的有效管理与挖掘、高昂的初期投入与投资回报周期评估，以及组织结构和企业文化的适应性变革需求。对这些挑战的深刻理解，是后续章节系统化解决方案设计的基础。 第二章：先进传感技术与数据采集的革命 高质量的数据是智能制造的基石。本章聚焦于支撑工厂数据采集的最前沿传感技术。 我们详细介绍了各类传感器在不同工业场景中的应用与选型原则。这包括高精度温度、压力、流量传感器在过程控制中的应用，以及基于机器视觉和激光雷达的精密定位与质量检测系统。特别关注了非接触式测量技术（如超声波、红外光谱）在极端环境下的可靠性与数据准确性。 本章的核心内容之一是“分布式智能传感网络”。讨论了如何利用无线传感器网络（WSN）和低功耗广域网（LPWAN）技术，实现对传统难以布线的设备和广阔厂区的全面监测。深入分析了边缘计算在传感器数据预处理中的作用，如何降低云端压力，实现毫秒级的实时反馈。 此外，本章还涵盖了工业物联网（IIoT）中的数据协议标准。对比了MQTT、OPC UA等主流协议在数据发布、订阅、安全性和互操作性方面的优劣，并提供了在异构设备环境中实现数据融合的实践指南。 第三章：工业网络架构与数据传输安全 在信息物理系统中，可靠、低延迟的网络是实现实时控制的关键。本章系统地构建了从底层现场总线到顶层企业信息系统的工业网络架构。 首先，深入剖析了传统现场总线（如Profibus, DeviceNet）的局限性，并详细介绍了向基于以太网的实时控制网络（如Profinet, EtherCAT）迁移的技术路径和优势。重点讲解了TSN（时间敏感网络）技术在保障工业以太网确定性方面的突破性作用。 其次，本章将大量篇幅用于网络拓扑设计与冗余策略。讨论了星型、环形、总线型网络在不同生产线上的适用性，以及如何通过冗余链路和快速生成树协议（RSTP）确保网络的高可用性。 网络安全是重中之重。本章详细阐述了工业控制系统（ICS）的网络安全风险模型，包括外部入侵、内部威胁和供应链风险。内容涵盖了纵深防御策略的实施，如网络分段（Purdue模型）、防火墙的应用、入侵检测系统（IDS）的部署，以及对工业控制协议（如Modbus/TCP）的深度包检测技术。 第四章：大数据分析与制造决策支持 从海量工业数据中提取价值，是实现预测性维护和流程优化的核心能力。本章侧重于数据处理流程和高级分析模型的构建。 我们将数据生命周期划分为采集、清洗、存储、分析和可视化五个阶段。在数据清洗部分，着重讨论了工业数据特有的噪声、缺失值和时间戳同步问题，并介绍了基于机器学习的数据质量评估方法。 存储架构方面，对比了时序数据库（Time-Series Database, TSDB）与传统关系型数据库在处理高频工业数据流时的性能差异，并探讨了云端与本地数据湖的混合存储策略。 分析模型是本章的重点。详细介绍了用于故障诊断与预测性维护（PdM）的算法，包括基于统计过程控制（SPC）的异常检测、支持向量机（SVM）和深度学习（如LSTM、CNN）在设备健康状态评估中的应用。同时，探讨了利用贝叶斯网络进行复杂系统故障溯源的方法。 第五章：高级过程控制与优化算法 本章将理论知识转化为对生产过程的直接控制与优化。 我们从传统的PID控制扩展到更高级的控制策略。详细讲解了模型预测控制（MPC）的原理、建模方法（如系统辨识）和在大型、多变量、强耦合过程中的应用优势，例如在化工、冶金等领域的应用实例。 此外，本章深入探讨了优化算法在排产调度中的作用。讨论了混合整数线性规划（MILP）在解决复杂约束下的最优资源分配问题，以及启发式算法（如遗传算法、粒子群优化）在非线性、高维调度问题中的实用性。 最后，本章讨论了“自适应控制系统”的设计思想。描述了如何通过在线模型修正和强化学习（RL）框架，使控制系统能够自动适应设备老化、原材料波动等动态变化，从而始终维持在最优运行点。 第六章：人机交互与操作界面的未来趋势 即使是最智能的工厂，也离不开人的有效监督和干预。本章关注提升人机交互（HMI）的效率和安全性。 我们首先审视了传统SCADA/HMI系统的局限性，并引入了基于增强现实（AR）和虚拟现实（VR）的沉浸式操作界面。详细分析了AR技术在现场设备维护、远程专家指导和复杂操作流程可视化方面的巨大潜力。 本章还深入探讨了信息可视化的设计原则。如何将复杂的数据流转化为直观、易于理解的“信息仪表盘”，以支持操作员快速做出关键决策。内容包括数据密度控制、关键性能指标（KPIs）的动态展示以及异常事件的优先排序机制。 最后，讨论了“认知负荷”管理。如何在系统告警数量激增的情况下，通过智能过滤和情境感知，确保操作人员专注于真正需要关注的问题，而不是被淹没在数据噪音中。 第七章：系统集成、标准化与实施路线图 本章着眼于将前六章的技术模块有机整合为一个可落地的工厂解决方案。 首先，系统集成框架是关键。详细介绍了ISA-95模型在不同自动化层级之间进行信息和功能对接的指导作用。讨论了如何设计一个健壮的“中台”架构，以桥接OT（操作技术）和IT（信息技术）之间的鸿沟。 标准化与互操作性是成功的保障。深入分析了当前工业界推行的关键标准，如RAMI 4.0（工业4.0参考架构模型）和PackML等，并阐述了如何利用这些框架确保不同厂商设备和软件系统间的顺畅通信。 最后，本章提供了构建智能工厂的阶段性实施路线图。从试点项目选择、小规模数据采集、建立数据基础平台，到最终的系统级优化和全面推广，为企业管理者提供了一个清晰、务实的转型路径规划，强调了变革管理和跨部门协作的重要性。

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这本书的名字叫《工厂供电》，我一开始以为这会是一本枯燥的技术手册，毕竟“供电”这两个字实在太接地气了，让人联想到密密麻麻的电线、冰冷的变压器和一堆让人头疼的参数。然而，当我翻开它，却被深深地吸引了。作者的文笔非常生动，没有使用过多晦涩难懂的专业术语，而是将复杂的电力系统原理以一种非常具象化的方式呈现出来。他用了很多生动的比喻，比如将电流比作奔腾的河流，将电压比作水压，将电阻比作狭窄的河道，这些比喻一下子就让抽象的概念变得触手可及。我尤其喜欢他描述工厂里那些庞大而精密的电力设备的部分，字里行间充满了对机械之美的赞叹。他不仅仅是在介绍技术，更是在讲述一个关于能量如何驱动现代工业运转的故事。我感觉自己仿佛置身于一个巨大的工厂之中，亲眼看着电力如何从源头一点点被输送到每一个角落，驱动着机器轰鸣，最终化为琳琅满目的产品。这本书让我对“工厂供电”这个概念有了全新的认识，它不再是冰冷的数字和线路，而是现代文明赖以生存的血液，是驱动经济发展的引擎。它甚至让我开始思考，在那些我们习以为常的便利背后，隐藏着多么庞大而精妙的系统。读完这本书，我感觉自己打开了一个全新的视角，看待世界的角度都变得不一样了。

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我从来没有想过，一本关于“工厂供电”的书，能够写得如此引人入胜，甚至带着一种哲学思考的味道。这本书不仅仅是讲述电力系统的技术细节，更重要的是，它探讨了电力在现代社会中的角色，以及它如何深刻地影响着我们的生活方式和生产模式。作者在开篇就提出了一个问题：电力，究竟是什么？是纯粹的能量，还是驱动文明进步的火种？随着阅读的深入，我发现作者一直在围绕这个问题展开论述。他将电力系统的演变史与工业革命的发展紧密结合，展现了电力如何从一种神秘的力量，逐渐成为支撑人类社会运转的基石。书中对电力系统中的“冗余设计”和“故障检测”的论述，让我联想到生命的韧性，以及系统性的自我修复能力。他用了一种非常人性化的语言，来描述那些庞大而复杂的电力设备，让它们不再是冰冷的机器，而是拥有“生命”和“智慧”的系统。我觉得这本书非常适合那些想要理解现代工业运作逻辑，或者对技术背后的社会影响感兴趣的读者。它不仅仅是一本技术书籍，更像是一次关于能量、技术与社会的深刻对话。

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我读这本书的体验，就像是参加了一场由一位经验丰富、知识渊博的工程师主导的技术讲座，而且这位工程师还是一位非常优秀的沟通者。他能够将非常专业和技术性的内容，以一种易于理解和接受的方式传达出来。这本书并非那种“填鸭式”的知识灌输，而是通过循序渐进的讲解，引导读者逐步掌握核心概念。我印象最深的是关于“电能质量”的部分，作者详细解释了各种电能质量问题，比如谐波、电压波动等，以及它们对工厂生产造成的潜在危害。他并没有止步于问题的描述，而是深入分析了如何通过各种技术手段来解决这些问题，比如滤波、稳压等。这种“发现问题—分析问题—解决问题”的逻辑，让我在阅读过程中，不仅学到了知识，也培养了解决问题的能力。此外，书中还穿插了一些行业内的轶事和发展趋势的分析，让这本书的阅读体验更加丰富多彩，也更加贴近实际应用。它不仅仅是一本“教科书”，更像是一位经验丰富的“导师”，在引领我探索电力系统的世界。

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老实说，我最开始是被这本书的名字吸引的。虽然我不是电力专业人士，但“工厂供电”这个词，总会让人联想到工业的脉搏，生产的生命线。拿到书后，我发现作者的写作风格非常独特，他用一种非常“讲故事”的方式来讲述电力系统。他会先描述一个场景，比如一个繁忙的工厂，然后引出为什么需要稳定可靠的电力供应，电力系统是如何工作的，以及在实际运行中会遇到哪些挑战。他会用很多生动的比喻，比如把断路器比作“工业的消防员”，把变压器比作“电力的转换站”，这些比喻一下子就让那些复杂的设备变得形象起来。书中对于一些关键技术原理的解释，比如“漏磁”、“感应电压”等，作者都会结合实际的工程案例来进行说明，这让我更容易理解这些概念是如何在现实世界中应用的。而且，他还会探讨一些关于电力系统的“哲学”，比如如何平衡效率与安全，如何应对环境变化等。这本书不仅仅是关于技术，更是在探讨技术如何与人类社会协同发展。

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这本书的叙述方式非常有特色，它采用了“抽丝剥茧”的结构，层层深入地剖析了工厂供电的每一个环节。从最基础的电力来源，到最终的电力分配，作者都进行了详尽的介绍。我特别喜欢他描述变电站的部分，那种庞大、复杂而又井然有序的设计，让我对人类的智慧和工程能力感到由衷的赞叹。书中的图文并茂，大量精美的插图和图表，极大地增强了阅读的直观性，也帮助我更有效地理解那些抽象的技术概念。例如，在讲解“功率因数”的时候，作者配以生动的示意图，一下子就让我明白了它的含义。而且，他并没有一味地强调技术的复杂性，而是着重于解释这些技术是如何服务于“稳定”、“可靠”和“安全”这几个核心目标的。这本书也让我意识到，电力系统并非一成不变，它也在随着技术的发展而不断进步，比如书中提到的新能源接入、智能电网等概念，都让我对未来的工厂供电充满了期待。我觉得这本书非常适合那些想要系统性了解工厂供电知识的读者，它提供了一个非常扎实的基础，同时也打开了视野，让我看到了更广阔的发展前景。

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这本书的魅力在于它能够将非常专业、甚至有些枯燥的技术知识，转化成一种引人入胜的阅读体验。《工厂供电》这本书，作者的写作方式非常值得称赞。他并没有一开始就陷入到各种技术参数和公式中，而是从一个更广阔的视角来切入。他会先描述一个现代工厂的运作场景，然后提出一个问题：支撑这个庞大机器运转的“能量之源”是什么？接着，他便循序渐进地揭示工厂供电系统的奥秘。书中对于“电网的稳定性”的论述非常精彩，他详细解释了影响电网稳定性的各种因素，以及如何通过各种控制手段来维持电网的平衡。我尤其喜欢他分析“短路”故障的章节，作者通过生动的案例，展现了短路故障的破坏力，以及电力系统如何通过保护装置来防止连锁反应的发生。这种“情景引入-问题分析-解决方案”的叙事模式，让我在学习知识的同时，也感受到了一种解决问题的成就感。它让我看到了电力工程师们在保障工厂安全稳定运行方面所付出的努力和智慧。

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这本书的深度绝对超出了我的预期。《工厂供电》这本书，如果仅仅从书名来看，可能会让人觉得它是一本非常狭窄的、只面向专业人士的书籍。然而，当我深入阅读后，才发现它所涵盖的知识面之广，以及作者对电力系统各个层面的洞察之深，是令人惊叹的。他并没有停留在基础理论层面，而是深入探讨了电力系统在不同类型的工厂中的具体应用，比如制造业、石化行业、甚至是数据中心等，并分析了它们在供电稳定性、电能质量、负载特性等方面各自的特殊需求。书中对电力系统设计中的各种权衡取舍，比如成本与可靠性的平衡，效率与安全性的考量，都进行了非常细致的分析。我尤其印象深刻的是关于“接地系统”的章节，作者详细阐述了其在保障人身安全和设备防护方面的关键作用，以及各种接地方式的优缺点。他还提到了高压输电、变电站的运行管理、以及如何应对突发性的电力中断等问题。这些内容，对于任何一个对工业运行和电力系统有好奇心的人来说，都非常有价值。这本书不仅仅是告诉我们“如何供电”，更是让我们理解“为什么这样供电”，以及“在供电过程中需要考虑哪些因素”。它提供了一个全景式的视角，让我们能够从宏观到微观，全面地认识现代工业的“生命线”。

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这本书的内容深度和广度都远超我的想象，它提供了一个非常全面和系统的关于工厂供电的知识框架。《工厂供电》这本书，作者在内容上的严谨性和条理性，让我印象非常深刻。他不仅仅是简单地介绍电力系统的组成和工作原理，更是深入探讨了电力系统在不同应用场景下的特点和挑战。例如，在讨论“电动机的启动特性”时，作者详细分析了不同类型的电动机在启动过程中对电网的冲击，以及如何通过软启动、变频调速等技术来改善这种情况。而且，书中还触及了一些前沿的电力技术，比如“智能电网”、“分布式能源接入”等，这些内容让我看到了工厂供电的未来发展方向。更重要的是，作者在讲解这些技术的同时，也穿插了一些相关的行业标准和法规解读，这对于理解电力系统的实际运行具有非常重要的指导意义。我觉得这本书不仅适合电力专业的学生和从业者，也适合任何对现代工业的运行机制有兴趣的读者。它就像是一本工业电力系统的百科全书，能够满足你对这个领域的好奇心。

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这本书给了我一个全新的视角来理解现代工业的运作。《工厂供电》这本书，在我看来，它不仅仅是一本关于电力系统的技术书籍，更是一部关于现代工业“心脏”的解剖学报告。作者以一种非常系统的方式，从宏观到微观，将工厂供电的整个体系进行了详细的阐述。他首先描绘了电力系统在整个工业生产流程中的核心地位，然后逐步深入到电力的产生、传输、变电、配电等各个环节。让我印象深刻的是，作者在讲解电力的“电压等级”时，并没有仅仅罗列数字，而是解释了为什么需要不同的电压等级，以及不同电压等级在传输和分配过程中所扮演的角色。他甚至还探讨了电力的“无功功率”和“有功功率”的区别，以及它们在工厂运行中的影响。这些内容，虽然听起来很专业，但在作者的阐释下，变得清晰易懂。这本书让我明白了，每一次工厂的顺利运转，都离不开背后庞大而精密的电力系统。它就像是一部无声的交响乐，每一个部件都在按照既定的节奏，为工业的进步奏响乐章。

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《工厂供电》这本书，说实话，我拿到手的时候，并没有抱太大的期待。我不是电力专业的，对这方面的东西一直觉得很陌生，而且“工厂供电”听起来就像是那种只能在专业书架上找到的书，一看就头疼。但是，出于好奇，我还是翻开了。让我意外的是，这本书的叙事方式非常吸引人，就像是在听一个经验丰富的工程师在讲故事。他不仅仅是罗列那些技术细节，而是把这些技术细节置于一个更大的场景中去讲述。他会先描绘一个现代化工厂的宏大图景，然后循序渐进地讲解，为什么需要稳定可靠的电力供应，电力系统是如何设计和运行的，以及在实际运行中会遇到哪些挑战。书中的案例分析尤其精彩，作者通过分析一些真实的工厂供电事故，以及如何进行故障排除和预防，让我深刻理解了电力安全的重要性。他并没有回避其中的复杂性，而是用一种非常清晰的逻辑，一步步地引导读者去理解。我记得有一段讲到电容器组的作用，作者用了“电力的蓄水池”来比喻，这让我瞬间就明白了它的功能。这种将复杂技术原理转化为通俗易懂的描述，真的是非常难得。读这本书，不仅仅是学习知识，更像是在经历一次对现代工业心脏的探索。它让我明白了，我们现在享受的便捷生活，离不开背后那些默默工作的电力系统。

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