陸國(guó)軍

（杭州菲榭爾科技有限公司，杭州富陽(yáng) 311400）

作為將多種專業(yè)學(xué)科集中一處的技術(shù)，智能儀器儀表技術(shù)正在蓬勃發(fā)展。在當(dāng)前技術(shù)的支持下，傳統(tǒng)的儀器儀表已經(jīng)轉(zhuǎn)向智能儀器儀表升級(jí)。智能儀器儀表不僅體積更小、方便攜帶，且功能更為全面、耗能更低，在各領(lǐng)域都有十分廣闊的應(yīng)用前景。根據(jù)當(dāng)前市場(chǎng)所反饋的消息看，智能儀器儀表的需求與運(yùn)用在未來(lái)的發(fā)展方向是在儀表結(jié)構(gòu)優(yōu)化、儀表運(yùn)行效率提升、遠(yuǎn)程測(cè)控等方面。

1 智能儀器儀表行業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀

智能儀器儀表技術(shù)已經(jīng)滲透到各行各業(yè)。當(dāng)前已廣泛應(yīng)用于人們生產(chǎn)生活的各個(gè)方面，所涉及的行業(yè)包括工業(yè)、農(nóng)業(yè)、電力行業(yè)、交通運(yùn)輸行業(yè)、國(guó)防、文教衛(wèi)生等諸多領(lǐng)域。極大地方便了人們的生活，也促進(jìn)了國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。

如某公司自主開發(fā)、研制的一套自力式微壓力控制系統(tǒng)（ZDF氮封裝置），主要用于保持容器頂部保護(hù)氣（一般為氮?dú)猓┑膲毫愣?，以避免容器?nèi)物料與空氣直接接觸，防止物料揮發(fā)、被氧化，以及保護(hù)容器的安全，特別適用于各類大型儲(chǔ)罐的氣封保護(hù)系統(tǒng)。該產(chǎn)品具有節(jié)能、工作靈敏、運(yùn)行可靠、操作與維修方便等特點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于石油、化工等行業(yè)。氮封裝置供氮、泄氮壓力設(shè)定方便，可在連續(xù)生產(chǎn)的條件下進(jìn)行。壓力檢測(cè)膜片有效面積大，設(shè)定彈簧剛度小，動(dòng)作靈敏，裝置工作平穩(wěn)；為確保儲(chǔ)罐的安全，需在罐頂設(shè)置呼吸閥，呼吸閥僅起到安全作用，避免了常規(guī)氮封裝置中供氮閥和泄氮閥啟閉頻繁易損壞的缺陷。

2 智能儀器儀表技術(shù)的運(yùn)用情況

當(dāng)前的儀器多與微處理器相融合，在傳統(tǒng)生產(chǎn)過(guò)程中某些占地較大的硬件設(shè)備不可缺少，但是應(yīng)用了新技術(shù)后，可將其替代。在對(duì)機(jī)器的面板、內(nèi)部構(gòu)造進(jìn)行了一定的優(yōu)化設(shè)計(jì)后，可節(jié)約大量的按鈕、開關(guān)裝置。使用微處理器，通過(guò)遙控指揮、鍵盤輸入信號(hào)等技術(shù)手段可控制儀器進(jìn)行某些常規(guī)的操作，并且對(duì)所得到的數(shù)據(jù)可實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)顯示功能，還能進(jìn)行智能化的處理。這些功能在傳統(tǒng)方式中都是不可實(shí)現(xiàn)的。

2.1 功能多樣化

智能儀器儀表技術(shù)應(yīng)用最顯著的特征就是功能多樣。雖然智能儀器儀表的體積比傳統(tǒng)儀器儀表小，但是它的功能并不少，甚至比以前更多。比如函數(shù)發(fā)生器，其具有脈沖發(fā)生器、任意波形發(fā)生器、頻率合成器等形式，且性能比專用脈沖發(fā)生器、頻率合成器好，還具備測(cè)試功能，可幫助工作人員快速解決問(wèn)題。

2.2 微型化

智能儀器儀表是綜合了微機(jī)械技術(shù)、信息技術(shù)、微電子技術(shù)等先進(jìn)技術(shù)而形成的，其具有微型化特征，同時(shí)保持原有功能，甚至更完善。智能儀器儀表的微型化特征使得其在信息的收集、處理、整理、輸出、放大控制信號(hào)等方面具有更快的速度，與別的設(shè)備連接也是有效的，能達(dá)到信息的共享效果，在生物技術(shù)、醫(yī)療、航天、電力、自動(dòng)化等領(lǐng)域都得到了運(yùn)用。

2.3 網(wǎng)絡(luò)化

互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的快速發(fā)展使得工業(yè)控制設(shè)備、智能儀器儀表系統(tǒng)也具有網(wǎng)絡(luò)化特征?；谝蛱鼐W(wǎng)通信設(shè)計(jì)的智能儀器儀表功能強(qiáng)大，可實(shí)現(xiàn)控制升級(jí)、遠(yuǎn)程操作、系統(tǒng)維護(hù)等一系列操作。

半導(dǎo)體公司提出了一種新型的技術(shù)，可在系統(tǒng)編程的基礎(chǔ)上對(duì)軟件直接進(jìn)行修改及重組，在產(chǎn)品的設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)、制造環(huán)節(jié)等都可運(yùn)用。甚至，在產(chǎn)品的售后過(guò)程中，還可對(duì)電路板器件電子系統(tǒng)功能邏輯，不受時(shí)間、地點(diǎn)等限制地完成組態(tài)任務(wù)。

這項(xiàng)技術(shù)的出現(xiàn)將傳統(tǒng)的技術(shù)限制打破，在板塊設(shè)計(jì)制造、編程的過(guò)程中優(yōu)勢(shì)明顯。系統(tǒng)編程技術(shù)可實(shí)現(xiàn)軟件程序的變動(dòng)、修改，對(duì)設(shè)計(jì)研發(fā)工作十分便利。比如，印刷電路板的處理工作，無(wú)須設(shè)計(jì)復(fù)雜的編程程序，只需借助PC客戶端利用嵌入式的系統(tǒng)處理器進(jìn)行編程即可，也可使用遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)編程進(jìn)行工作。

將單片機(jī)嵌入某設(shè)備，并使其聯(lián)網(wǎng)的技術(shù)是嵌入式微型因特網(wǎng)技術(shù)。利用技術(shù)使得該單片機(jī)聯(lián)網(wǎng)，可幫助互聯(lián)網(wǎng)遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)的采集更好實(shí)現(xiàn)，也方便遠(yuǎn)程操控及數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)、下載等多種功能。

2.4 智能化

人工智能可利用計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)對(duì)人類的模擬，它是基于計(jì)算機(jī)領(lǐng)域的一種技術(shù)。該技術(shù)已經(jīng)在醫(yī)療診斷、機(jī)器人、推理證明等方面有所應(yīng)用。智能儀器的發(fā)展在某種程度上也是代替了人的腦力及體力勞動(dòng)，在視覺、思維、聽覺等方面都有涵蓋，且可進(jìn)行邏輯分析。目前智能儀器儀表并不需要人進(jìn)行干預(yù)就能將對(duì)應(yīng)的控制工作、檢測(cè)工作完成。在儀器儀表中應(yīng)用人工智能技術(shù)可為用戶提供更為優(yōu)質(zhì)的服務(wù)，把傳統(tǒng)方式中無(wú)法解決的問(wèn)題都一一克服。

3 智能儀器儀表未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)

3.1 儀器儀表的運(yùn)行效率將會(huì)大幅提高

科學(xué)技術(shù)一直在不斷進(jìn)步，智能化儀器的驅(qū)動(dòng)軟件已經(jīng)出現(xiàn)，計(jì)算機(jī)的虛擬儀器所具有的性能在該種進(jìn)步下已經(jīng)變得更為全面。測(cè)量?jī)x器的軟件已經(jīng)模塊化、硬件變得軟件化，智能儀器儀表技術(shù)中的網(wǎng)絡(luò)化資源程序可幫助其實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一籌劃和優(yōu)化配置的效果。這些都能為智能儀器儀表運(yùn)行效率的提高提供了十分有利的條件。以源代碼為基礎(chǔ)進(jìn)行結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)是傳統(tǒng)儀器儀表的特性，其所耗費(fèi)的人力物力極大，儀器的編程靈活性不高、運(yùn)作水平有限。

在智能化儀器驅(qū)動(dòng)軟件的幫助下，儀器驅(qū)動(dòng)器代碼可以自動(dòng)生成。這一變動(dòng)可將人力物力節(jié)約，可簡(jiǎn)化工作程序，可將工作量減少。且編程驅(qū)動(dòng)器是統(tǒng)一規(guī)范下的結(jié)構(gòu)，用戶維護(hù)、使用都十分方便。

針對(duì)不同的儀器儀表特點(diǎn)，智能儀器儀表技術(shù)也能應(yīng)對(duì)自如，可進(jìn)行動(dòng)態(tài)監(jiān)管。設(shè)置狀態(tài)實(shí)時(shí)跟蹤，進(jìn)行識(shí)別與管理工作等，能為用戶的自主管理工作提供基本條件。在實(shí)際使用中，用戶能結(jié)合本身的需求對(duì)其進(jìn)行相應(yīng)的設(shè)計(jì)與改變。通過(guò)智能管理，智能儀器的驅(qū)動(dòng)軟件還能完成自行檢查工作，針對(duì)檢查處的問(wèn)題還能進(jìn)行編程設(shè)計(jì)實(shí)施修訂與整改，從而保障儀器的安全、穩(wěn)定運(yùn)行，其效率也會(huì)大幅提高。

3.2 儀器儀表的結(jié)構(gòu)將會(huì)不斷被優(yōu)化

經(jīng)過(guò)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的總結(jié)與先進(jìn)技術(shù)的研發(fā)，智能儀器儀表技術(shù)會(huì)更完善，儀器儀表的結(jié)構(gòu)也在不斷優(yōu)化進(jìn)程中。其中電動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展成果當(dāng)前已經(jīng)在電力系統(tǒng)中廣泛運(yùn)用。在電力系統(tǒng)中，對(duì)智能化的軟件、硬件都有綜合運(yùn)用，數(shù)據(jù)信息的分析速度已經(jīng)被提升，數(shù)據(jù)分析的準(zhǔn)確性也被提升，這些為電力企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益最大化提供了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。進(jìn)化計(jì)算、混沌控制、遺傳算法、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等智能技術(shù)都在電力系統(tǒng)中有所運(yùn)用，其中的儀器儀表性能更為高效與靈活，電力系統(tǒng)的運(yùn)行環(huán)境的可靠性、穩(wěn)定性都得到了有效的保障。

在電力系統(tǒng)中，各種儀器的種類繁多，數(shù)量龐大。不同的儀器需要進(jìn)行分散處理，微型芯片技術(shù)，如微控制器、微處理器等的廣泛運(yùn)用，解決了這個(gè)難題。通過(guò)這些技術(shù)的運(yùn)用，加上相應(yīng)的模糊控制程序設(shè)計(jì)，不同儀器設(shè)備的安全運(yùn)行數(shù)據(jù)臨界值都可逐一設(shè)定，然后按照模糊規(guī)則的指引，使用模糊推理技術(shù)將各種模糊關(guān)系處理清楚。

總之，智能儀器儀表的發(fā)展趨勢(shì)是將儀器儀表的結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化，滿足市場(chǎng)需求，行業(yè)需求。今后的儀器儀表功能會(huì)更為全面、更為完善，可服務(wù)于更多的行業(yè)，滿足更為多樣的要求。

3.3 可滿足遠(yuǎn)程測(cè)控需求

當(dāng)前計(jì)算機(jī)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)都發(fā)展較為成熟，監(jiān)控系統(tǒng)的遠(yuǎn)程測(cè)控已經(jīng)有了強(qiáng)有力的技術(shù)支撐。監(jiān)控系統(tǒng)的存在一般以工作站、PC機(jī)為基礎(chǔ)，在它們基礎(chǔ)上系統(tǒng)進(jìn)行有效的運(yùn)轉(zhuǎn)。組建網(wǎng)絡(luò)是前提，只有在這個(gè)前提下，監(jiān)控系統(tǒng)才能實(shí)現(xiàn)提高儀器儀表效率的目標(biāo)，才能將資源共享的速度提升。因此，現(xiàn)代的儀器儀表應(yīng)以組建網(wǎng)絡(luò)為基本點(diǎn)，并且借助于智能儀器儀表技術(shù)來(lái)進(jìn)行創(chuàng)新和發(fā)展，進(jìn)一步滿足監(jiān)控系統(tǒng)的遠(yuǎn)程測(cè)控功能需求。

當(dāng)下，智能儀器儀表技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)在互相滲透、融合。組建集中、分布式測(cè)試系統(tǒng)得益于現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)的廣泛使用，已經(jīng)變得十分容易。復(fù)雜的、測(cè)控范圍大的測(cè)控需求在集中測(cè)控情況下無(wú)法被滿足。因此，應(yīng)組建通用的網(wǎng)絡(luò)，它可供各個(gè)現(xiàn)場(chǎng)儀表數(shù)據(jù)進(jìn)行共享。通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)的總線控制系統(tǒng)，就可完成對(duì)現(xiàn)場(chǎng)的儀表、遠(yuǎn)程的設(shè)備進(jìn)行智能化的管理工作。還可對(duì)儀器進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控、自主管理等工作。通過(guò)合理參數(shù)的設(shè)置，獲取測(cè)量的結(jié)果并對(duì)故障進(jìn)行及時(shí)的診斷，把最新狀況利用網(wǎng)絡(luò)傳遞給管理人員，使得管理人員可迅速反應(yīng)，將管理方案優(yōu)化，把參數(shù)重新進(jìn)行設(shè)置等。這些都為儀器儀表的正常、穩(wěn)定運(yùn)行提供了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)保障。

3.4 儀器儀表被虛擬化

智能儀器儀表的虛擬化指的是虛擬儀器。在儀器的測(cè)量過(guò)程中，有數(shù)據(jù)的采集、顯示、分析等，這些功能都可通過(guò)虛擬系統(tǒng)在PC端軟件進(jìn)行模擬，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的分析與顯示。對(duì)于虛擬儀器來(lái)講，軟件系統(tǒng)是核心，是最重要的組成部分。傳統(tǒng)的智能儀器在測(cè)量過(guò)程中使用計(jì)算機(jī)技術(shù)，而虛擬儀器是在新技術(shù)的基礎(chǔ)上融合儀器技術(shù)，把軟件作為虛擬器重要部分，使得其具有通用性、可視性、可拓展性特征，可為用戶帶來(lái)很大便利。因此，將來(lái)這種虛擬設(shè)備會(huì)更有發(fā)展前景。

4 結(jié)束語(yǔ)

信息技術(shù)可促使各行各業(yè)快速發(fā)展，在智能儀器儀表的發(fā)展中也提供了強(qiáng)有力的支撐。智能儀器儀表的應(yīng)用還有一個(gè)較長(zhǎng)的時(shí)期才能發(fā)展成熟，要堅(jiān)信科技的力量，將智能儀器儀表的功效發(fā)揮到極致。未來(lái)的智能儀器儀表必將是多功能的、快速的、高性能的、高精準(zhǔn)度的、易操控的，更能為社會(huì)進(jìn)步以及經(jīng)濟(jì)發(fā)展提供助力。