生命源于海洋，海洋孕育智慧

Sea++工业核心理念：建设智能工厂

一、互联互通

通过CPS系统将人、物、机器与系统进行连接，以物联网作为基础，通过传感器、RFID、二维码和无线局域网等实现信息的采集，通过PLC和本地及远程服务器实现人机界面的交互，在本地服务器和云存储服务器实现数据读写，在ERP、PLM、MES和SCADA等平台实现无缝对接，从而达到信息的畅通，人机的智能。一方面，通过这些技术实现智能工厂内部从订单、采购、生产与设计等的信息实时处理与通畅，另一方面相关设计供应商、采购供应商、服务商和客户等与智能工厂实现互联互通，确保生产信息、服务信息等的同步，采购供应商随时可以提取生产订单信息，客户随时可以提交自己的个性化订单且可以查询自己订单的生产进展，服务商随时保持与客户等的沟通与相关事物处理。

二、数字化

数字化包含两方面内容，一方面是指智能工厂在工厂规划设计、工艺装备开发及物流等全部应用三维设计与仿真；通过仿真分析，消除设计中的问题，将问题提前进行识别，减少后期改进改善的投入，从而达到优化设计成本与质量，实现数字化制造和QCD与灵活生产的目标，实现真正的精益，通过仿真运营降低成本，提高劳动生产率。

另一方面，在传感器、定位识别、数据库分析等物联网基础数字化技术的帮助下，数字化贯穿产品创造价值链和智能工厂制造价值网络，从研发BOM到采购BOM和制造BOM，甚至到营销服务的BOM准确性与及时性直接影响是否能实现智能化，从研发到运营，乃至商业模式也需要数字化的贯通，从某种程度而言数字化的实现程度也成为智能制造战略成功的关键。

三、大数据

大数据，是一种规模大到在获取、存储、管理、分析方面大大超出传统数据库软件工具处理能力范围的数据集合，从大数据、物联网的硬件基础、连接技术到中间数据存储平台、数据分析平台形成了整个大数据的架构，实现了底层硬件数据采集到顶层数据分析的纵向整合。

大数据的战略意义不在于掌握庞大的数据信息，更重要的是对数据进行专业化处理，将来自各专业的各类型数据进行提取、分割、建立模型并进行分析，深度挖掘数据背后的潜在问题和贡献价值。数据采集方面毫无疑问做的很好，但数据也仅仅停留在形成报表的层面，无法直接利用与分析，识别出问题并进行整改，直接反映的是数据分析和数据应用人员的缺失，尤其是与专业相结合，需要既了解专业又懂得建模和算法的数据分析人才，这也是大数据面临的重要挑战，亟需企业和学校联合共同培养，且从取消手工的数据处理着手开展逐步积累，同时也反映了IT与制造的融合与同步不足。

四、智能供应链

智能供应链重点包含供应物流、生产物流、整车物流，各相应环节实施物流信息实时采集、同步传输、数据共享，并驱动物流设备运行，实现智能物流体系，达到准时化、可视化的目的，确保了资源的有效共享，也确保了订单的准时交付，在订单准确的同时减小了存储，最大限度的避免了仓储及二次转运的费用，降低生产成本，也是主机厂和供应商之间紧密合作下的质量和价格的优化，达到双赢的效果。

五、智能装备

智能装备通过智能产品、人机界面、RFID射频技术、插入技术、智能网络及APP等具备可感知、可连接，形成了集群环境，最终形成“可感知-自记忆-自认知-自决策-自重构”的核心能力。

六、绿色制造

利用能降低产线能源消耗的工业软件，实现能源高效利用。在危险和存在污染的环节，优先用机器人替代人工，能够实现废料的回收和再利用。并结合绿色化学概念,降低对环境的影响，同时有利于减少污染处理工作量。

（可参考pushsoft  http://www.pushsoft.cn/index.htm)

同时引进3D打印技术（小型材料主要来源）、机器人技术（移动、点焊、弧焊、激光加工、真空、洁净机器人等）

将物联网+区块链+雾计算技术有机结合

备用芯片从原世界携带

工业建筑中心大体框架由金刚石材料组成，其中再辅以PAN基高模量碳纤维材料加固

自动化车间：可参考上汽通用汽车凯迪拉克工厂，但不仅限于汽车设计

负责大部分中大型设备的制造

https://www.sohu.com/a/199708822_505811

【海之宝库——产业分类】

1、采矿与加工

石油、煤炭及其他燃料加工业

非金属矿物制品业

黑色金属冶炼和压延加工业

有色金属冶炼和压延加工业

金属制品业

2、制造

食：

农副食品加工业

食品制造业

酒、饮料和精制茶制造业

衣：

纺织业

纺织服装、服饰业

皮革、毛皮、羽毛及其制品和制鞋业

住：

木材加工和木、竹、藤、棕、草制品业

家具制造业

造纸和纸制品业

印刷和记录媒介复制业

文教、工美、体育和娱乐用品制造业

医药制造业

化工：

化学原料和化学制品制造业

化学纤维制造业

橡胶和塑料制品业

重工业以及大型物品制造：

通用设备制造业 、专用设备制造业

船舶和其他运输设备制造业

电气机械和器材制造业      

计算机、通信和其他电子设备制造业

仪器仪表制造业

其他制造业       

科研与制造：

在工业区设计了各类小型研究所，以保证科技的更新

设置BSL-4级生物实验室

回收与修理：

废弃资源综合利用业

金属制品、机械和设备修理业

【海水综合利用】

采用海水淡化与制盐及盐化工生产联合工艺, 将三者结合，形成三位一体的结构，有效提高海水资源利用率。海水淡化并非获取淡水主要手段，而是在特殊情况下作为应急手段利用。

1、化学软化

在水内投入适当的化学药品, 让其与水中的钙离子和镁离子生成沉淀, 降低浓海水硬度, 达到海水软化的目的。

反渗透法、蒸馏法

2、制盐

（1）物理制盐：盐田晒盐法

考虑本世界人口数，晒盐并不会占去大量空间，且并非为主要形式，但此方式的设立可作为补充与应急。

（2）电渗析集成膜技术制盐

通过电渗析集成膜技术制盐可以将浓海水引入多架离子吸附塔, 将浓海水中的碱土金属离子去除3/5, 防止浓海水形成化学沉淀或结垢, 再运用高压反渗透技术进行海水淡化。这种制盐技术可以实现将产品水、试验、单价离子化合物和多架离子化合物分离。这种制盐技术, 可以对海水资源进行完全的分离。

3、浓海水化学物质的提取

【净水系统】

采用基于紫外-可见光谱国标Ⅰ级水净化系统

紫外-可见光谱采集模块是根据紫外-可见光谱分析法设计的采集装置, 包括光谱探测器、 脉冲氙灯光源、 吸收池、 石英光纤等。 紫外-可见光谱分析法是利用分子或离子内价电子跃迁所产生的紫外-可见光谱, 根据不同波长的吸收程度对物质的组成、 含量进行分析和测定的一种常见分析方法。 其中, 物质的吸收程度可用Beer-Lambert定律描述

A=lg(I0I)=εbc                       （1）

式 (1) 中: A为溶液吸光度, I0为入射光强度, I为透射光强度; ε为该溶液摩尔吸光系数, 单位为L· (mol·cm) -1; b为吸收池液体厚度, 单位为cm, c为溶液浓度, 单位为mol·L-1。

（原理示意图见右图）

2.1.1 紫外-可见光谱探测器设计

本文采用Brolight生产的BIM-6002A光谱探测器作为检测装置的核心探测器部件。 探测器采用交叉非对称C-T光路结构, 光学分辨率高达0.35～1 nm, 最低积分时间0.5 ms, 工作波长范围为200～900 nm, 符合设计需要。 光源采用滨松L13651-01脉冲氙灯光源, 波长范围为200～2 000 nm, L13651-01氙灯光源具有低电磁噪声、 低功率 (2 W) 、 低供电 (5 V) 等特点, 电极定位精度为0.05 mm。

2.2 传感器采集设计

电导率传感器采用METTLER Inlab741, 5 V电压供电, 0～3.3 V模拟量电压输出, 测量范围0.001～500 μS·cm-1, 测量精度0.001 μS·cm-1, 并且具有自动温度补偿功能。 传感器采集完成后, 得到的模拟电压通过A/D转换, 将模拟信3.3 V模拟量电压输出, 测量范围0.001～500 μS·cm-1, 测量精度0.001 μS·cm-1, 并且具有自动温度补偿功能。 传感器采集完成后, 得到的模拟电压通过A/D转换, 将模拟信号转化为数字信号, 把数字信号输入树莓派的GPIO口, 实现传感器和控制器的实时通讯。 采集到的电导率传感器数值以曲线的形式显示在NSGI-WPS系统管理软件的传感器显示界面上。

2.3 Ⅰ级水净化设计

目前, 国内外的纯水净化系统多采用反渗透 (RO) , 连续电去离子技术 (EDI) , 混合床离子交换树脂和紫外光氧化技术将水中离子水平降至ppt级和sub-ppt级水平。 本文设计的纯水净化系统采用全自动控制, 应用以上净化处理技术, 对纯水水质进行严格控制。

首先, 原水箱用来存储待净化的原水, 并与控制进水的电磁阀相连, 经石英砂和活性炭滤芯进行前期处理, 过滤原水中的泥沙等大颗粒; 然后通过加压泵压入反渗透装置进行水纯化脱盐处理, 滤除电解质和大分子化合物, 得到的纯化水储存至中间水箱; 由水泵将水抽至EDI装置, 利用离子交换树脂吸附给水中的阴阳离子,将这些被吸附的离子在直流电场弱电流的作用下, 透过阴阳离子交换膜而被滤除; 再将得到的纯水储存至纯化水箱中, 经过180～254 nm波长UV光照射, 分解水中还未被滤除的有机化合物; 再通过超纯水滤芯进行抛光混床处理, 使纯水电阻率稳定在17 MΩ·cm以上; 最后经过0.01 μm过滤器过滤至Ⅰ级纯水箱, Ⅰ级纯水箱入口处置入电导率传感器, 用于检测系统净化后纯水的电导率。 如下图所示, Ⅰ级纯水箱通过电磁阀与光谱分析水箱相连, 光谱分析水箱用隔板分成了吸收池 (3 cm光程) 和反应池两部分, 左侧的吸收池用来测量光谱吸光度, 右侧的反应池用来进行显色反应, 显色反应所需试剂预先装入注射器, 由主控制器控制其注射顺序和注射容量, 反应池底部的搅拌器使溶液反应充分; NSGI-WPS系统的决策层将所采集到的光谱数据和传感器数据与国标Ⅰ级水参数规格进行比较, 若净化后Ⅰ级纯水箱内的纯水未满足国标要求, 则开启Ⅰ级纯水泵, 将未达标纯水再通过抛光混床树脂纯化柱、 0.01 μm过滤器处理, 直至水质满足国标分析实验室Ⅰ级水用水规格。

（国标Ⅰ级水净化过程见右图）

[1]张恒之,马洁,贾文珅,王纪华.基于紫外-可见光谱国标Ⅰ级水净化系统的设计与实现[J].光谱学与光谱分析,2019,39(08):2382-2387.

【工业三废的处理】

一、废水：

目的：对废水中的污染物以某种方法分离出来，或者将其分解转化为无害稳定物质，从而使污水得到净一般要达到防止毒物和病菌的传染；避免有异嗅和恶感的可见物，以满足不同用途的要求。

1、沉淀法

先对废水中的特殊组分进行深入分析和考量，选择可以和这些组分反应形成沉淀物的物质.选择好沉淀剂后，对所产生的沉淀物进行分析，保证沉淀物的稳定性，以免影响沉淀法的治理效果。通过沉淀法治理形成沉淀物以后，利用污泥处理设备对其进行有效的处理，使其形成固体污泥。对于在沉淀后形成的上清液废水，对所产生的沉淀物进行分析，保证沉淀物的稳定性，以免影响沉淀法的治理效果。通过沉淀法治理形成沉淀物以后，利用污泥处理设备对其进行有效的处理，使其形成固体污泥。对于在沉淀后形成的上清液废水，结合实际生产需要，对其进行处理，然后再投入工业生产中，实现废水的二次利用。

2、催化氧化法

利用催化剂和氧化剂将废水中的有机污染物分解成无毒无害的无机物，主要是二氧化碳和水，以此降低对周围环境的污染。通过在工业废水中投放氧化剂，利用氧化还原反应对废水中的一些较为复杂的有机化合物进行破坏，对废水中的污染物进行氧化分解。催化氧化法具有反应速度较快且效果较好、容易操作等优势。

3、磁分离技术

Tips：含氰废水治理

含氰废水属于有毒废水，采用碱性氯化法。进行严格的分流，避免含氰废水和其他废水混合,形成更加难以处理的物质,产生二次污染。另外，在含氰废水的治理过程中，加强对废水成分的分析,保证含氰废水中没有金属离子。

碱性氯化法:将氯系氧化剂应用于碱性条件下的废水处理工作中，通过破坏废水中的氰化物，实现废水治理。具体的治理过程为:

（1）将废水中的氰氧化为氰酸盐,实现废水的不完全氧化;

（2）对氰酸盐进行进一步的转化,实现废水的完全氧化，在废水的pH值满足工业废水排放相关标准后方可进行排放。

二、废渣：

理念：

区别对待，分类处理

安全处理

集中处理

社会经济效益和环境经济效益并重

部分处理方法：

（1）化学处理法:通过化学反应使有毒废渣达到无毒或减少毒性。通常采用的方法有酸碱中和法，氧化和还原法，化学沉淀处理法，用水泥、沥青、硅酸盐等材料进行化学固定等方法。

（2）生物处理法：对各种有机物采用生物降解法，包括活性污泥法、滴沥池法、气化池法、氧化塘法等。

（3）部分工业污泥可用作造纸原料。

三、废气：

在进行工业废气治理前，对不同的气体进行分析。

1、对于惰性气体，加强对其治理工作的重视，虽然惰性气体本身不存在危险性，但是，如果聚集的惰性气体较多，会导致周围空气中的氧含量降低，容易导致人体窒息，因此，在室内放置钢瓶或者相关仪器，并连接排气导管，合理控制惰性气体的排放速度,避免对人体造成伤害;

2、对于可燃性气体，在进行治理时，注意应在人口稀少的地方进行排放，并注意合理调整出气口，避免气体喷出对人体造成伤害。

各类处理方法：

1、活性炭吸附法

活性炭内部具有较为发达的孔隙结构,将其应用到工业企业的废气治理工作中，可以利用活性炭内部的空隙对废气进行吸收,从而减少空气中的废气含量。

2、燃烧法

催化燃烧和蓄热燃烧催化燃烧是借助相应的催化剂，在低温条件下将有机污染物氧化分解成二氧化碳和水，能耗少、操作简便、净化效率高。

蓄热燃烧主要指的是对工业废气进行直接燃烧,在废气的温度达到680°C时，可以实现氧化。废气经过燃烧以后，会被分解成水和二氧化碳等无害物质,然后再进行排放。蓄热燃烧法的废气治理效果较好，其去污率可以达到95%。

对于无法处理的废料，统一采取采取核废料处理方式，以罐装密封后，安置于世界外环境稳定处。

【生活垃圾集中收集处理系统】

基于大数据的垃圾智能处理系统：

助力垃圾分类新时尚，提出一种利用物体识别、文字识别和大数据分析技术的垃圾智能处理系统的设计思路。首先通过文字搜索、图片识别、语音搜索、定位导航等技术，定位用户位置，收集各种垃圾分类的数据；接着利用大数据技术对数据进行处理分析，建立垃圾分类数据库；最后结合图片或语音识别、文字信息检索，实现垃圾智能分类、归档和处理再利用。该系统能够实时获取，极大提高垃圾分类效率和用户参与度。

利用大数据技术和深度学习算法，辅助垃圾分类，通过技术的手段，为解决垃圾难题提供新思路。通过图片或物体的识别，结合文字检索信息，利用大数据分析技术，建立收集的垃圾分类数据库，实现垃圾分类智能化。针对居民垃圾投放特点，合理安排垃圾回收站分类，使垃圾回收站能够高效率处理垃圾，同时便于后续的运输与管理，提升垃圾循环利用效率。

3.1 功能分析

本系统主要利用物体识别，文字识别和大数据分析技术智能处理垃圾。首先通过视觉分类器辅助质量等其他特征信息，结合可识别的文字信息，对各个地点垃圾存储装置里的垃圾（垃圾篓，垃圾站等）进行智能分类，减少垃圾分类人工成本，然后大数据分析各个地点的垃圾分布情况，结合各地点的垃圾分布情况的数据和各地附近的产业链，统筹规划垃圾处理和再利用的方法。

优势是结合人工智能，智能分类垃圾，减少人力成本和提高分类效率，同时减少对工作人员的危害。同时运用大数据分析技术，统筹规划，减少运输成本，提高垃圾收集点分布的覆盖面，以此达到提高垃圾回收利用率、节约产品成本的目的。

3.2 系统设计

图像分类算法研发：采集大量垃圾图片数据，进行分类训练，循环迭代，提高识别准确度。对垃圾图片中数据进行ocr识别，进一步提高垃圾物品分类准确度。最后研发的算法包装成sdk部署至后台服务器，供前端摄像头通过web接口调用。

大数据分析算法研发:结合垃圾分布地理数据进行大数据分析、np路径规划，优化垃圾运输路线，聚类分析各种垃圾和当地产业的相关度，提高垃圾再利用效率。结合垃圾分布数据和垃圾回收站点分布数据，分析垃圾回收点分布合理性。这些算法也封装成sdk，交给后台部署。

后台数据服务器：后台数据库各个表和字段确定，后台服务多线程并发处理，后台网络接口开发，部署和维护。

（系统设计图见右图）

整个垃圾智能分类系统用到人工智能和大数据技术，其中，人工智能领域涉及图像识别、文字识别以及语音识别；大数据方面主要是数据清洗以及数据挖掘。接下来是算法的设计与改进，找到适合垃圾分类识别的算法模型，最后是后台服务器的部署与维护，如图2系统设计图所示，涵盖应用到的技术、算法研发直至最终的系统研发实施。

刘田田.基于大数据的垃圾智能处理系统的分析与设计[J].电脑知识与技术,2020,16(30):67-68.

湿垃圾：

设计以STC51为控制的湿垃圾回收系统,由电机驱动模块、红外测距模块组成的硬件驱动部分,结合人体感应模块组成系统,由OLED显示模块构成了显示系统。通过STC51芯片的处理来实现自身检测控制的形式,实现湿垃圾的压缩、推送、打包等一系列的工作。

解决了湿垃圾的异味散发,提高了处理湿垃圾的工作效率,减轻了处理厨余垃圾的工作压力,解决了家庭对湿垃圾的处理烦恼。

杨瑜龙,戴丽华,王奔.湿垃圾处理系统的设计[J].电子制作,2020(24):43-44+40.

【封闭体系的设计】

隔音

以隔音实验室标准为参照，建设高隔音效果厂房

1、主体结构为防震框架型,采用模块式拼装,方便安装和拆卸。

2、主体采用方型钢为骨架,外侧板采用环保型优质玻璃钢板做面板;内侧采用多孔铝板,用优质的吸音棉、隔音材料和阻尼涂料,使有效吸叫噪声音,提髙低颎噪音降噪效果。

3、门窗关闭结合面采用密封嵌条密封;隔音实验室外接缝采用铝合金嵌条压接,整体美观实。

4、静音实验室为五面体,四周依次为进料面、主操作面、成品收集面及后操面,各面设有透明观察窗和操作者进出操作门,方便观察冲床的工作情况。

5、成品收集面设置升降门,采用轻型材料制作,采用电机驱动、机械传动升降,升降动作连锁保护,并设置安全保护装置和声光报警器,确保操作人员的安全。

6、屋顶设有气动式开启窗,方便更换模具的装。

7、室内设置排气系统,配合高速中床吸料机构的排气。

8、照明采用防爆防尘日光灯尺寸及质料可依不同隔音和环境需求选。

10、可依照技术要求设计制造200-300mm吸音板,有吸音隔音门和隔音观童窗,材料安实际需求搭配,应用于高要求测试产品噪音值。

11、此类屏蔽房可配置:隔离变压器、双层工作台、防爆灯、专用滤波器、专用排插、通风窗排气扇、开关。

除尘

Sea++工厂采用1级除尘实验室标准，绝大多数生产环节采取绝对封闭式设计。

采用霍尼韦尔公司的中央除尘系统

余热处理

在工业生产中，余热的产生无可避免，本世界采取尝试采取多种技术以对余热进行较为初步的收集利用。

一、热交换技术

余热回收应优先用于本系统设备或本工艺流程, 降低一次能源消耗, 尽量减少能量转换次数。这一类技术设备对余热的利用不改变余热能量的形式, 只是通过换热设备将余热能量直接传递给自身工艺的耗能流程, 降低一次能源消耗。

换热器：间壁式换热器、蓄热式热交换器、基于热管的换热设备、基于热管的换热设备等

二、热功转换技术

热交换技术通过降低温度品位仍以热能的形式回收余热资源, 是一种降级利用, 不能满足工艺流程或企业内外电力消耗的需求。此外, 对于大量存在的中低温余热资源, 若采用热交换技术回收, 经济性差或者回收热量无法用于本工艺流程。

针对热交换技术存在的问题，采用热功转换技术进行部分补充。

三、制冷制热技术

1、余热制冷技术

2、热泵技术

基于有机介质的低温工业余热发电技术

利用低温有机朗肯循环、Kalina循环实现对更低品位热能的利用

连红奎,李艳,束光阳子,顾春伟.我国工业余热回收利用技术综述[J].节能技术,2011,29(02):123-128+133.

四、工业制冷

使用丹佛斯 Turbocor® 天磁® TT 系列： 无油压缩机，使用 HFC134a 制冷剂，高能效环保压缩机

丹佛斯 Turbocor® 天磁® 无油离心压缩机专门针对暖通空调行业设计，采用磁悬浮轴承、两级离心压缩、永磁变频电机和智能电子控制，重量轻、占地面积小、噪音低，效率高。

五、空气处理

采用世界领先的三菱日立动力系统（MHPS）是空气质量控制系统(AQCS)，结合了选择性催化还原(SCR)，静电除尘器(ESP）和烟气脱硫(FGD）技术，为净化废气提供了全面的手段来自各种来源的气体排放。

——2019先行者小组

六、冷却

Sea++生于海样，以海样的温柔抚平工业的灼热，采取海水冷却系统

侯霄艳,常春梅,孙海生,郝开开.新型海水冷却装置及其技术经济性分析[J].化工机械,2020,47(01):137-140.