Diverse Energy公司的PowerCube運用燃料電池技術(shù)，能夠將工業(yè)用氣轉化為電能，且沒(méi)有任何碳排放，已經(jīng)逐步了取代傳統的柴油發(fā)電機。

    "LabVIEW的圖形化編程環(huán)境能夠加速開(kāi)發(fā)和部署過(guò)程。如果我們使用的是文本語(yǔ)言編程來(lái)面對同樣的編程挑戰，我們無(wú)論如何也無(wú)法達到現在的開(kāi)發(fā)程度。"

    - Dr. Mike Rendall, Diverse Energy Ltd 

    挑戰:

    開(kāi)發(fā)一個(gè)綠色離網(wǎng)的能源解決方案，為非洲偏遠地區的手機基站提供電力供應。 

    解決方案:

    使用NI CompactRIO硬件和NI LabVIEW軟件來(lái)監控氨分解，從而產(chǎn)生直流穩壓電流，且其分解剩余物只是一些干凈的水和氮氣。這個(gè)全新的PowerCube系統能為非洲的偏遠地區提供無(wú)污染而又穩定的電力供應，由此也使得手機信號的覆蓋變得穩定而又深廣。 

    作者:

    Dr. Mike Rendall - Diverse Energy Ltd 

    介紹

    根據聯(lián)合國報告顯示，2003年到2008年間，非洲地區的手機使用率增長(cháng)超過(guò)500%，并還將以指數方式繼續增長(cháng)。由此，手機業(yè)已成為全球第二大洲非洲的一個(gè)新興產(chǎn)業(yè)。

    然而，在沒(méi)有足夠信號覆蓋的地方，手機就幾乎完全失去了功能。如果需要使手機信號覆蓋一個(gè)區域，你需要一個(gè)基站，這也意味著(zhù)需要具備一定規模并且穩定的電力供應。一個(gè)基站能覆蓋的地理區域是非常有限的，對于一個(gè)城市來(lái)說(shuō)就需要一個(gè)分布式的基站網(wǎng)絡(luò )來(lái)提供足夠的信號覆蓋區域，也就是需要一個(gè)分布式且易于維護的電力供應網(wǎng)絡(luò )。非洲現有的電網(wǎng)既不是分布式的，也不穩定，偏遠地區的情況則更糟。在僅有的幾個(gè)被電網(wǎng)覆蓋的地區，一天也只能提供短短幾個(gè)小時(shí)電力供應，而且并不十分穩定。

    曾有建議使用柴油發(fā)電機來(lái)解決這個(gè)問(wèn)題，但這遠遠不是一個(gè)理想的方案。柴油發(fā)電機的噪聲很大，并且在不完全運行時(shí)效率非常低。它們還每300小時(shí)就需要進(jìn)行常規換油維護，以保證其運動(dòng)部件正常運轉。除此之外，它們還會(huì )將煤灰和硫磺微粒排放到大氣中，對環(huán)境產(chǎn)生惡劣的影響。還有另一個(gè)問(wèn)題是，柴油發(fā)動(dòng)機和它所使用的燃料都可以用來(lái)轉售，所以很容易成為偷竊目標，尤其是在一些偏遠或無(wú)人看管的地區。

    Diverse Energy公司使用燃料電池技術(shù)來(lái)解決這個(gè)問(wèn)題，利用工業(yè)用氣轉換成電能，杜絕任何碳排放。目前使用比較多的工業(yè)用氣是氨氣，它在制冷和藥物行業(yè)中被廣泛使用。此外，氨氣也還被大量應用在農業(yè)化肥領(lǐng)域。為了使氨氣轉化為電能，首先需要將散裝的氨氣集中在一起，將氨氣分解成氫氣和氮氣，然后將氫氣從混合氣體中分離出來(lái)，再將純凈的氫氣輸入到燃料電池中，從而產(chǎn)生電能和水。在Diverse Energy公司的PowerCube系統中，NI CompactRIO將監控整個(gè)轉換過(guò)程。

    分解物同樣有益

    PowerCube系統不僅不會(huì )對環(huán)境產(chǎn)生任何污染，而且會(huì )產(chǎn)生有益的分解物。PowerCube系統主要的分解物是干凈的去離子水，一個(gè)PowerCube一天能產(chǎn)生50升水，這可以為一些缺乏干凈、清潔水源的地區提供巨大的資源。

    對一些小型公司來(lái)說(shuō)，迅速地展開(kāi)市場(chǎng)推廣是其營(yíng)銷(xiāo)模式中十分重要的一個(gè)環(huán)節。如果在推廣過(guò)程中花費太長(cháng)時(shí)間，必將錯過(guò)一些黃金機會(huì )。而LabVIEW的圖形化編程環(huán)境能夠加速開(kāi)發(fā)和部署的過(guò)程，如果我們使用的是文本語(yǔ)言編程來(lái)面對同樣的編程挑戰我們無(wú)論如何也無(wú)法達到現在的開(kāi)發(fā)程度。工程師和科學(xué)家使用LabVIEW，可以根據分析測試操作模式的不同，快速修改代碼。傳統的編程模式需要很多編程專(zhuān)家來(lái)支持開(kāi)發(fā)團隊，從而增加了人力成本和經(jīng)濟成本。

    我們起初使用NI Compact FieldPoint開(kāi)發(fā)了“PowerCube 1號”，但當我們發(fā)現CompactRIO可以提供更快的處理速度，并且能夠更好地支持全球控制和通訊時(shí)，我們決定更換平臺。CompactRIO平臺還在機箱背板的位置集成了一塊現場(chǎng)可編程門(mén)陣列（FPGA），我們使用LabVIEW圖形化界面對FPGA編程，提高了標準I/O的功能，包括自定義PWM和正弦信號輸出。通過(guò)將這些功能嵌入到FPGA中，我們減少了控制器的處理負擔，進(jìn)而可以讓控制器完成其他的一些任務(wù)。這樣也能夠減少自定義硬件的數量，對于降低系統成本和減少搭建時(shí)間有著(zhù)顯著(zhù)的幫助。

    基于LabVIEW的可擴展特性，當我們把硬件平臺從Compact FieldPoint更換成CompactRIO時(shí)，80%的代碼都能夠被重復利用，這為我們節省了大量的開(kāi)發(fā)時(shí)間和成本。我們花費了8個(gè)月的時(shí)間來(lái)開(kāi)發(fā)和測試“PowerCube 1號”，但只用了兩周時(shí)間就把它遷移到了CompctRIO平臺上，其中還包括重寫(xiě)了一個(gè)定制的FPGA圖像。

    我們不再使用Compact FieldPoint系統來(lái)采集粉塵，而是讓它去控制三個(gè)獨立的測試站來(lái)測試燃料電池模塊。我們將Compact FieldPoint與一個(gè)數據庫對接，這樣一旦有任何針對PowerCube部署的代碼修改，都會(huì )由測試站在下一次運行中更新。以這樣的方式在燃料電池上進(jìn)行的測試，與最終產(chǎn)品設計的形成息息相關(guān)，同樣也能最大程度降低編程的時(shí)間和投入。

    展望未來(lái)

    我們現在在非洲投放了五個(gè)PowerCube，現在還準備將另外五個(gè)運往英國投放。LabVIEW和CompactRIO平臺非常適合用于開(kāi)發(fā)和現場(chǎng)試驗系統，它們有一個(gè)很大的好處是，在開(kāi)發(fā)新系統時(shí)，能夠便捷地監測實(shí)時(shí)數據，并且快速地應用修改的代碼。