【白皮书】揭秘坚固型人机界面如何应用于极端环境，提升安全性与生产效率！

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发表时间：2024-07-16

人机界面（HMI）是一种使用户能够与机器、系统和设备进行交互的技术。它既包括简单的按钮和开关，也涵盖复杂的触摸屏和语音识别技术。HMI 在制造业、海事和能源等众多行业和应用中都是不可或缺的。

然而，并非所有的 HMI 设备都是一样的。有些 HMI 设备专为抵御恶劣环境和极端条件而设计，而另一些则适用于更加受控的环境。北尔电子设计和制造的 HMI 设备能够满足海事、恶劣环境和标准自动化的需求。随着气候变化和技术创新为各行各业带来新的挑战和机遇，坚固型 HMI 变得越来越重要和有价值。

接下来，我们将解释坚固型 HMI 的重要性，气候变化如何影响对坚固型 HMI 的需求，以及我们公司如何在 1981 年为 NASA 太空任务设计坚固耐用的 UART 板，从而在市场上开创了坚固型 HMI 的先河。

坚固型人机界面为何如此重要？

坚固型人机界面在恶劣环境和极端条件下运行的机器、系统和设备中发挥着至关重要的作用。它们不仅提高了性能、可靠性和安全性，还显著降低了维护成本和停机时间。相比之下，传统HMI设备在极端环境下更容易发生故障和损坏，增加了风险。

北尔电子坚固型HMI产品的部分特点和优势：

· 耐环境因素：能够承受高低温、振动、潮湿、极端紫外线照射、冲击等。

· 防污染物：抵御灰尘、污垢、水等，确保设备可视性和触摸灵敏度。

· 高性能显示：提供标准和高亮度显示屏，适用于户外和偏远地区。

· 稳健通信：灵敏且准确的触摸屏幕，确保安全的数据传输。

· 行业认证：符合NEMA 4x、UL、CE、DNV/GL、ABS、Class 1 Division 2、ATEX等标准，确保质量和安全性。

应用领域：

· 工业自动化和控制：如工厂自动化、过程控制和制冷。

· 运输与物流：如车队管理、车辆跟踪和交通控制。

· 能源和电力：如发电、储能、可再生能源、石油和天然气、采矿。

· 海事：如近海、压载水、警报监控、推进。

· 保健和医疗：如流体废物管理和制药。

· 户外和公共领域：如信息亭、数字标牌、市政供水和污水处理。

坚固型HMI的重要性在于它们能够在恶劣环境中保持高性能和高可靠性，减少传统HMI设备在极端条件下的故障和损坏风险。

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气候变化如何影响对坚固型人机的需求？

气候变化是当今世界面临的最紧迫、最复杂的问题之一。它指的是地球气候系统的长期变化，如温度、降水、风和海平面，对环境、社会和经济产生重大而多样的影响，包括：

· 极端天气事件：如热浪、干旱、洪水、风暴和野火。

· 海平面上升：导致海岸侵蚀、海水入侵和洪水。

· 生物多样性丧失：栖息地退化和物种灭绝。

· 粮食危机：缺水和作物歉收。

· 人类健康风险：如热应力、呼吸系统疾病、传染病和精神压力。

· 社会和政治不稳定：冲突、移民和流离失所。

气候变化从两个方面影响了对坚固型人机界面的需求：

1. 应对恶劣环境的需求增加：

· 气候变化导致的极端环境和不可预测的条件增加了对坚固型人机界面的需求。这些设备能够在恶劣环境中正常工作，例如：

· 监测和管理气候变化的影响：如空气质量、水质、土壤质量和温室气体排放。

· 适应和减轻气候变化的影响：如灾害应对、应急管理、基础设施复原力和气候工程。

· 创新和开发气候变化解决方案：如可再生能源、智能电网、碳捕获和储存以及地球工程。

2. 促进可持续发展的需求增加：

· 坚固型人机界面设备有助于减少温室气体排放、提高能源效率和可持续性。例如：

· 优化和控制能源消耗和生产：提高机器、系统和设备的能源效率。

· 整合和管理可再生能源：如太阳能、风能、水能、氢能和脱碳技术。

· 支持循环经济：如废物管理、回收和再利用。

我们是如何开始生产坚固型人机界面的？

我们是坚固型人机界面领域的先驱和领导者。我们在坚固型人机界面（HMI）领域已有40多年的历史，致力于为各行各业的客户提供优质、创新的产品和服务。

20世纪80年代末，我们设计了NASA UART板，标志着坚固型HMI在市场上的首次应用。NASA UART板被用于NASA的多个任务和项目，如国际空间站、火星探测车和猎户座飞船。此后，北尔电子继续利用先前的知识和经验，开发出更多代的坚固型HMI设备，满足市场需求。

北尔电子HMI的特点和优势

· 耐高低温：工作温度范围为-30°C至+70°C，存储温度范围为-40°C至+80°C。

· 高抗振性：通过了4g RMS正弦扫频振动测试。

· 抗冲击：通过了40g 11ms半正弦冲击测试。

· 防潮和防紫外线：支持95%湿度，并能在紫外线照射环境下工作1000小时。

· EMI和EMC规范：符合MIL-STD-461和MIL-STD-810标准。

· 高分辨率和高亮度：显示屏分辨率高达1280 x 800像素，亮度高达1000尼特。

我们的坚固型HMI设备展示了坚固型产品技术的优势，并树立了公司在市场上的声誉。北尔电子在设计阶段的口号是“尽早测试，经常测试”，以确保产品的稳健质量。

部分应用案例

北尔电子X2 extreme系列人机界面专为恶劣环境设计，已通过所有主流船级社认证，适用于存在气体、蒸汽和粉尘的危险区域。其工作温度范围为-30°C至+70°C，能够在高振动和高压冲洗场合正常工作。

X2 extreme系列提供7、12和15英寸型号，每种型号有三个版本：

l 标准版

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备高亮显示屏和集成CODESYS PLC功能。

石油化工行业应用

我们的客户是一家专注于石油钻采设备的公司，主要产品包括高技术含量的油田成套设备，如石油固压（酸化）成套设备、石油特种车辆和井下作业工具。客户希望对石油化工作业现场的特种车辆（如压裂车、管汇车、混沙车、化添车）进行实时监控，并减少复杂的网络布线。

由于这些特种车辆工作环境位于户外，需要长时间面临极端高低温、高振动和紫外线照射，同时满足UL C1D2防爆认证标准，客户选择了北尔电子X2 extreme系列人机界面，结合北尔电子无线交换机设备，实现了石油车实时作业监控系统。

我们的方案优势

· 适应恶劣环境：X2 extreme防爆户外人机界面能够适应油田的恶劣环境。

· 实时监控：多频段无线通信设备满足实时监控需求。

· 双网融合：双频IEEE 802.11ac实现双网融合。

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融雪机柴油发动机管理

我们的客户是一家加拿大公司，拥有超过35年的融雪机设计和制造经验，产品销往北美、欧洲和亚洲。该公司采用浸没式燃烧直接加热法，将燃烧过程中产生的能量直接传递给融化罐中的水和雪，实现高效能量转换。

客户的融雪机使用来自不同制造商的柴油发动机，需要在极端低温环境下（-30℃至+70℃）正常工作。为了有效控制和管理这些发动机，客户选择了北尔电子的X2 extreme系列人机界面。

北尔电子的X2 extreme系列人机界面能够在极端温度范围内正常运行，确保客户的融雪机在各种恶劣环境下都能高效工作。

客户表示：“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.（我们已经使用北尔电子产品20年了，这些年来我们非常满意北尔电子的产品并且希望持续使用北尔电子的产品）”。