現代測量技術應用探討

王薪源

摘要：網絡應用廣泛，逐步實現智能化。在這種趨勢的帶動下，現代測量技術以實際的測量任務為前提，自動地選擇和重構所需的測量儀器和相關的硬件、軟件，自動地形成準確的模型，完成測量工作；一旦出現測量儀器有限的情況，可以在網絡的協助下，實現多臺儀器同時作業，從而完成測量任務。

關鍵詞：現代測量技術；自主化；網絡化

中圖分類號：TU74 文獻標識碼：A 文章編號：1009-2374（2014）16-0045-02

隨著數字電子技術的飛速發展，測量技術進入數字時代。在測量領域逐步實現測量儀器的機電一體化。工業生產的實時和在線需求推動了測量技術和儀器性能的提高。網路技術的發達又使互聯網技術和網絡化的儀器應用于測量領域，也就使得測量領域的智能化水平提高，綜合處理信息的能力提升。

1 現代測量技術的顯著特點

1.1 數字化普及

測量的本質就是用數字化的過程來表達事物狀態。也就是將實物信息化的一個過程。信息具有虛擬的特征，使得對其進行處理的過程十分容易。也就為數字化的測量結果的分析提供便利。基于數字化的測量工具能夠對數字信息進行深入的處理，綜合各種因素，得出準確的測量結果。近年來，數字化逐漸延伸到包括計量標準在內的整個測量技術體系。

1.2 模型化清晰

人們對世界的認識和感知是通過模型化的思維來實現的。只有在模型化的指導下，才能加深認識，實現由表面到深層的理解。測量在本質上也是基于模型的一種認知方式。在實際的測量中，模型分為確定型和非確定型兩種，主要應用于直接和間接的測量中。當待測的未知量與直接測量的量之間并不確定的聯系的時候，采用非確定的模型。這種方式是使用比較多的一種軟測量技術。模型確定與否決定了間接測量與軟測量的選擇。軟測量必須要以非確定模型作為前提。這是目前比較受到關注的研究領域。

1.3 可重構化明顯

測量儀器的重構性一般通過重構功能來適應實際的測量需求，同時增強儀器的通用性，防止儀器更換帶來的成本增加。儀器的重構主要是指硬件和軟件的可重構性。

硬件的重構主要是在接口的標準化模塊技術的前提下，測量儀器能夠在各種標準化的硬件模塊中作業，實現宏觀上的調控。近年來出現的在可編程邏輯器件或片上系統（SoC）基礎上構建的測量工具在硬件實現重構后，再通過相應軟件技術實現微觀重構，提高數據轉換的準確度；軟件的重構主要是指虛擬儀器的技術。對各種軟件功能單元進行組合和重構，實現多種功能。也就是實現由單一功能到組合功能的過程。近年來，軟件重構逐漸延伸，出現了依托網絡的透明計算機技術和深度上更加微觀的軟件重構方式。

1.4 實時化

在實際的測量工作中，存在很多不確定因素，如測量對象的隨機性，測量工具的變化性都會對測量結果產生重大的影響。測量技術的實時化主要是借助測量知識和測量工具的發展。動態測量包含四個方面的含義：一是測量對象的變化；二是測量設備在不同時間、空間的變化；三是測量過程中一些未知因素的干擾。四是動態測量結果之間的相關性。動態測量理論旨在為儀器變化提供理論上的支撐，發展前景比較廣闊。在工業、科研、經濟和文化領域都有此方面的需求。

1.5 較強的可靠性

鑒于測量與控制密不可分的關系，為了保證測量工具能夠適應更多的工作環境，要不斷提高其工作的可靠性。這是測量技術所要達到的一項重要指標。可以從測量儀器的硬件和軟件兩個方面進行努力。

目前在硬件方面比較普遍的是以冗余設計提高儀器硬件可靠性的技術和方法。另外，利用傳感器的網路技術也可以提高硬件的可靠性。這種技術是將處于不同地域的傳感器進行網絡連接，實現全方位地覆蓋。此外，傳感器的失效監測能夠提高儀器獲取數據的準確性和可靠性。

利用軟件來增強測量的可靠性，首先要確立一個評審測量數據的標準，也就是測量不確定度評定。它是是開發和研究性能更好的測量儀器的主要參考標準；其次，是建立一種更加高效的后期數據處理方式。利用軟件進行運算，找出數據的相關性，實現對數據的高效處理。較為成熟的技術有數據修正、多傳感器數據融合等。

1.6 智能化

儀器的智能化主要從兩個方面分析，一是將傳統的測量設備與計算機進行結合，也就是對儀器進行智能化的變革，另外一種是在計算機的基礎上，利用相關軟件對儀器的性能進行優化，提高智能水平。隨著人工智能技術的發展，儀器逐漸具備運算、識別和矯正等功能，智能化水準攀升。出現了一些新型數字化、微機化測量儀器。

1.7 網絡化

目前，網絡技術與測量儀器實現了有效的結合，出現了彰顯網絡特征的測量儀器和技術。網絡技術能夠實現多臺儀器協同作業，也能實現測量儀器和專業人員的有機配置，實現成本的節約和效率的提高。基于網絡的發展，出現了更多的跨地域性的測量設備共享平臺。網絡在測量儀器的調配、資源的整合中發揮越來越大的作用，彰顯自動化的特征，尤其是它強大的運算、傳輸和處理能力。當前比較熱門的是測量儀器設備的網絡化研究，有望實現測量作業的智能化。作業對象在空間上的分布也需要測量儀器的網絡化。無線傳感器網絡和數據融合系統都是對不同位置被測對象的整合，以求實現準確測量，提供更加完整的資料信息。

1.8 自確認化

為了保證傳感器能夠提供更高準確度的信息，實現測控系統的正常運轉，處理要對傳感器進行定期檢查外，還要實現傳感器的自我確認功能，完成對數據信息質量的認定。具備自我確認功能的傳感器可以對測量信息進行及時的在線評價，實現對數據的不確定形式的測量。同時，還可以完成故障的自我診斷，對準確度降低的情形進行預警。這樣，用戶可以對傳感器的運行狀態進行及時的調整，防止故障的發生。

2 現代測量技術的發展方向

在了解了現代測量技術的特點之后，我們可以掌握它的發展方向：

在測量的具體作業中，對資源的利用范圍在增大，尋求整合式的發展。網絡化的儀器，能夠突破時間和空間的限制，實現資源共享，對人工干預的依賴性在逐步減弱。

測量的對象趨于不確定和未知。例如，軟測量技術就顯示很強的未知和不確定性；測量不確定度理論趨于標準化，以不可知的對象為基礎，通過預算實現對數據的評定。另外，動態測量理論對于隨機性很大的干擾因素的研究也逐漸深入。

減小外界因素對于測量工作的影響，實現自主發展。隨著測量儀器的發展和進步，功能更加強大，領域越來越寬。未來的測量儀器要能夠自主進行任務的搜索。也就是一定的自主探索能力。

對于日益復雜的測量對象，在知識的運用上，要實現決策優化與主動性創造相結合的方式。要使測量知識實現自主創造和人工智能的結合，以求完成更加復雜的任務。

3 結語

在現代測量技術的發展中，儀器的自主工作能力增強，自主化成為趨勢。自主化的測量使得測量設備的應用范圍越來越廣。在人工智能技術的協助下，測量儀器根據接受的任務進行重構和網絡技術的綜合配置，形成所需測量系統；在作業過程中，進行自主的目標尋找、方案確認、模型的調整和技術評估，確保高品質地完成任務。科技的發展促使測控密不可分，各種設備和儀器的行業界限更加模糊。儀器設備自主、高智能地完成測量工作值得期待。

參考文獻

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