【白皮書】揭秘堅固型人機界面如何應(yīng)用于極端環(huán)境，提升安全性與生產(chǎn)效率！

人機界面（HMI） 是一種使用戶能夠與機器、系統(tǒng)和設(shè)備進(jìn)行交互的技術(shù)。它既包括簡單的按鈕和開關(guān)，也涵蓋復(fù)雜的觸摸屏和語音識別技術(shù)。HMI 在制造業(yè)、海事和能源等眾多行業(yè)和應(yīng)用中都是不可或缺的。

然而，并非所有的 HMI 設(shè)備都是一樣的。有些 HMI 設(shè)備專為抵御惡劣環(huán)境和極端條件而設(shè)計，而另一些則適用于更加受控的環(huán)境。北爾電子設(shè)計和制造的 HMI 設(shè)備能夠滿足海事、惡劣環(huán)境和標(biāo)準(zhǔn)自動化的需求。隨著氣候變化和技術(shù)創(chuàng)新為各行各業(yè)帶來新的挑戰(zhàn)和機遇，堅固型 HMI 變得越來越重要和有價值。

接下來，我們將解釋堅固型 HMI 的重要性，氣候變化如何影響對堅固型 HMI 的需求，以及我們公司如何在 1981 年為 NASA 太空任務(wù)設(shè)計堅固耐用的 UART 板，從而在市場上開創(chuàng)了堅固型 HMI 的先河。

堅固型人機界面為何如此重要？

堅固型人機界面在惡劣環(huán)境和極端條件下運行的機器、系統(tǒng)和設(shè)備中發(fā)揮著至關(guān)重要的作用。它們不僅提高了性能、可靠性和安全性，還顯著降低了維護(hù)成本和停機時間。相比之下，傳統(tǒng)HMI設(shè)備在極端環(huán)境下更容易發(fā)生故障和損壞，增加了風(fēng)險。

北爾電子堅固型HMI產(chǎn)品的部分特點和優(yōu)勢：

· 耐環(huán)境因素：能夠承受高低溫、振動、潮濕、極端紫外線照射、沖擊等。

· 防污染物：抵御灰塵、污垢、水等，確保設(shè)備可視性和觸摸靈敏度。

· 高性能顯示：提供標(biāo)準(zhǔn)和高亮度顯示屏，適用于戶外和偏遠(yuǎn)地區(qū)。

· 穩(wěn)健通信：靈敏且準(zhǔn)確的觸摸屏幕，確保安全的數(shù)據(jù)傳輸。

· 行業(yè)認(rèn)證：符合NEMA 4x、UL、CE、DNV/GL、ABS、Class 1 Division 2、ATEX等標(biāo)準(zhǔn)，確保質(zhì)量和安全性。

應(yīng)用領(lǐng)域：

· 工業(yè)自動化和控制：如工廠自動化、過程控制和制冷。

· 運輸與物流：如車隊管理、車輛跟蹤和交通控制。

· 能源和電力：如發(fā)電、儲能、可再生能源、石油和天然氣、采礦。

· 海事：如近海、壓載水、警報監(jiān)控、推進(jìn)。

· 保健和醫(yī)療：如流體廢物管理和制藥。

· 戶外和公共領(lǐng)域：如信息亭、數(shù)字標(biāo)牌、市政供水和污水處理。

堅固型HMI的重要性在于它們能夠在惡劣環(huán)境中保持高性能和高可靠性，減少傳統(tǒng)HMI設(shè)備在極端條件下的故障和損壞風(fēng)險。

氣候變化如何影響對堅固型人機的需求？

氣候變化是當(dāng)今世界面臨的最緊迫、最復(fù)雜的問題之一。它指的是地球氣候系統(tǒng)的長期變化，如溫度、降水、風(fēng)和海平面，對環(huán)境、社會和經(jīng)濟(jì)產(chǎn)生重大而多樣的影響，包括：

· 極端天氣事件：如熱浪、干旱、洪水、風(fēng)暴和野火。

· 海平面上升：導(dǎo)致海岸侵蝕、海水入侵和洪水。

· 生物多樣性喪失：棲息地退化和物種滅絕。

· 糧食危機：缺水和作物歉收。

· 人類健康風(fēng)險：如熱應(yīng)力、呼吸系統(tǒng)疾病、傳染病和精神壓力。

· 社會和政治不穩(wěn)定：沖突、移民和流離失所。

氣候變化從兩個方面影響了對堅固型人機界面的需求：

1. 應(yīng)對惡劣環(huán)境的需求增加：

· 氣候變化導(dǎo)致的極端環(huán)境和不可預(yù)測的條件增加了對堅固型人機界面的需求。這些設(shè)備能夠在惡劣環(huán)境中正常工作，例如：

· 監(jiān)測和管理氣候變化的影響：如空氣質(zhì)量、水質(zhì)、土壤質(zhì)量和溫室氣體排放。

· 適應(yīng)和減輕氣候變化的影響：如災(zāi)害應(yīng)對、應(yīng)急管理、基礎(chǔ)設(shè)施復(fù)原力和氣候工程。

· 創(chuàng)新和開發(fā)氣候變化解決方案：如可再生能源、智能電網(wǎng)、碳捕獲和儲存以及地球工程。

2. 促進(jìn)可持續(xù)發(fā)展的需求增加：

· 堅固型人機界面設(shè)備有助于減少溫室氣體排放、提高能源效率和可持續(xù)性。例如：

· 優(yōu)化和控制能源消耗和生產(chǎn)：提高機器、系統(tǒng)和設(shè)備的能源效率。

· 整合和管理可再生能源：如太陽能、風(fēng)能、水能、氫能和脫碳技術(shù)。

· 支持循環(huán)經(jīng)濟(jì)：如廢物管理、回收和再利用。

我們是如何開始生產(chǎn)堅固型人機界面的？

我們是堅固型人機界面領(lǐng)域的先驅(qū)和領(lǐng)導(dǎo)者。我們在堅固型人機界面（HMI）領(lǐng)域已有40多年的歷史，致力于為各行各業(yè)的客戶提供優(yōu)質(zhì)、創(chuàng)新的產(chǎn)品和服務(wù)。

20世紀(jì)80年代末，我們設(shè)計了NASA UART板，標(biāo)志著堅固型HMI在市場上的首次應(yīng)用。NASA UART板被用于NASA的多個任務(wù)和項目，如國際空間站、火星探測車和獵戶座飛船。此后，北爾電子繼續(xù)利用先前的知識和經(jīng)驗，開發(fā)出更多代的堅固型HMI設(shè)備，滿足市場需求。

北爾電子HMI的特點和優(yōu)勢

·  耐高低溫：工作溫度范圍為-30°C至+70°C，存儲溫度范圍為-40°C至+80°C。

·  高抗振性：通過了4g RMS正弦掃頻振動測試。

·  抗沖擊：通過了40g 11ms半正弦沖擊測試。

·  防潮和防紫外線：支持95%濕度，并能在紫外線照射環(huán)境下工作1000小時。

·  EMI和EMC規(guī)范：符合MIL-STD-461和MIL-STD-810標(biāo)準(zhǔn)。

·  高分辨率和高亮度：顯示屏分辨率高達(dá)1280 x 800像素，亮度高達(dá)1000尼特。

我們的堅固型HMI設(shè)備展示了堅固型產(chǎn)品技術(shù)的優(yōu)勢，并樹立了公司在市場上的聲譽。北爾電子在設(shè)計階段的口號是“盡早測試，經(jīng)常測試”，以確保產(chǎn)品的穩(wěn)健質(zhì)量。

部分應(yīng)用案例

北爾電子X2 extreme系列人機界面專為惡劣環(huán)境設(shè)計，已通過所有主流船級社認(rèn)證，適用于存在氣體、蒸汽和粉塵的危險區(qū)域。其工作溫度范圍為-30°C至+70°C，能夠在高振動和高壓沖洗場合正常工作。

X2 extreme系列提供7、12和15英寸型號，每種型號有三個版本：

l 標(biāo)準(zhǔn)版

l 高性能版

l 全密封高性能版

高性能版和全密封高性能版均配備高亮顯示屏和集成CODESYS PLC功能。

石油化工行業(yè)應(yīng)用

我們的客戶是一家專注于石油鉆采設(shè)備的公司，主要產(chǎn)品包括高技術(shù)含量的油田成套設(shè)備，如石油固壓（酸化）成套設(shè)備、石油特種車輛和井下作業(yè)工具。客戶希望對石油化工作業(yè)現(xiàn)場的特種車輛（如壓裂車、管匯車、混沙車、化添車）進(jìn)行實時監(jiān)控，并減少復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)布線。

由于這些特種車輛工作環(huán)境位于戶外，需要長時間面臨極端高低溫、高振動和紫外線照射，同時滿足UL C1D2防爆認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)，客戶選擇了北爾電子X2 extreme系列人機界面，結(jié)合北爾電子無線交換機設(shè)備，實現(xiàn)了石油車實時作業(yè)監(jiān)控系統(tǒng)。

我們的方案優(yōu)勢

· 適應(yīng)惡劣環(huán)境：X2 extreme防爆戶外人機界面能夠適應(yīng)油田的惡劣環(huán)境。

· 實時監(jiān)控：多頻段無線通信設(shè)備滿足實時監(jiān)控需求。

· 雙網(wǎng)融合：雙頻IEEE 802.11ac實現(xiàn)雙網(wǎng)融合。

融雪機柴油發(fā)動機管理

我們的客戶是一家加拿大公司，擁有超過35年的融雪機設(shè)計和制造經(jīng)驗，產(chǎn)品銷往北美、歐洲和亞洲。該公司采用浸沒式燃燒直接加熱法，將燃燒過程中產(chǎn)生的能量直接傳遞給融化罐中的水和雪，實現(xiàn)高效能量轉(zhuǎn)換。

客戶的融雪機使用來自不同制造商的柴油發(fā)動機，需要在極端低溫環(huán)境下（-30℃至+70℃）正常工作。為了有效控制和管理這些發(fā)動機，客戶選擇了北爾電子的X2 extreme系列人機界面。

北爾電子的X2 extreme系列人機界面能夠在極端溫度范圍內(nèi)正常運行，確?？蛻舻娜谘C在各種惡劣環(huán)境下都能高效工作。

客戶表示：“We use your products for good 20 years already, and over these years we are very satisfied with your products and would prefer to stay with them if possible.（我們已經(jīng)使用北爾電子產(chǎn)品20年了，這些年來我們非常滿意北爾電子的產(chǎn)品并且希望持續(xù)使用北爾電子的產(chǎn)品）”。

總結(jié)

堅固型人機界面（HMI）是一項關(guān)鍵技術(shù)，能夠顯著提高在惡劣環(huán)境和極端條件下運行的機器、系統(tǒng)和設(shè)備的性能、可靠性和安全性。與傳統(tǒng)HMI設(shè)備相比，堅固型HMI設(shè)備更耐用，能夠降低維護(hù)成本和停機時間，減少故障和損壞的風(fēng)險。

堅固型人機界面之所以重要，是因為它們可以應(yīng)對氣候變化帶來的挑戰(zhàn)和機遇，而氣候變化是當(dāng)今世界面臨的最緊迫、最復(fù)雜的問題之一。氣候變化會增加對能夠在惡劣和不可預(yù)測的環(huán)境和條件下運行的堅固型人機界面設(shè)備的需求，也會產(chǎn)生對能夠有助于減少溫室氣體排放、提高能源效率和可持續(xù)性的堅固型人機界面設(shè)備的需求。

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