智能儀器儀表技術(shù)前景與應(yīng)用

陳耿（廣東省電子電器研究所，廣東廣州，510400）

智能儀器儀表技術(shù)前景與應(yīng)用

陳耿
（廣東省電子電器研究所，廣東廣州，510400）

伴隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，儀器儀表行業(yè)發(fā)展迅速，帶動(dòng)了交通、醫(yī)藥、通訊的產(chǎn)業(yè)進(jìn)步?，F(xiàn)階段，智能儀器儀表已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于各行業(yè)中，為自動(dòng)化設(shè)備的應(yīng)用、人們生活、社會生產(chǎn)等帶來了較大便捷。對此，筆者根據(jù)實(shí)踐研究，對智能儀器儀表技術(shù)前景和應(yīng)用進(jìn)行簡要分析。

智能儀器儀表技術(shù)；前景；應(yīng)用

0 引言

較早以前，國外研制出智能壓力變送器，這一技術(shù)出現(xiàn)為智能儀表的研發(fā)奠定了基礎(chǔ)?，F(xiàn)階段，互聯(lián)網(wǎng)、信息技術(shù)的普及，推動(dòng)了智能儀器儀表走向智能化，其技術(shù)也發(fā)生了根本性變革。

1 智能儀器儀表特點(diǎn)分析

1.1 多樣性特點(diǎn)

智能儀器儀表的明顯特點(diǎn)就是其功能的多樣化。例如：函數(shù)發(fā)生器，其有著任意波形發(fā)生器、頻率合成器、脈沖發(fā)生器等多項(xiàng)功能。而在其性能上也優(yōu)越于專用脈沖發(fā)生器、頻率合成器，同時(shí)具有檢測功能。這對效率的提升具有重要作用。

1.2 智能性特點(diǎn)

隨著科學(xué)技術(shù)與信息的發(fā)展，智能化成為當(dāng)代控制和檢測系統(tǒng)的核心研究技術(shù)。傳統(tǒng)的人工智能需要通過人員操作，這在一定程度上也為智能儀器儀表的出現(xiàn)奠定了基礎(chǔ)。智能儀器儀表的出現(xiàn)，能夠在無人操狀態(tài)下自動(dòng)進(jìn)行檢驗(yàn)與監(jiān)控。

1.3 微型性特點(diǎn)

現(xiàn)階段，信息科技、微機(jī)械、微電子等技術(shù)的融合與發(fā)展促進(jìn)了智能儀器儀表的微型化，同時(shí)確保功能多樣化、體積下。微型智能儀器儀表的出現(xiàn)，能夠自動(dòng)進(jìn)行數(shù)據(jù)查找、整合、處理、輸出、控制等。此外，也能夠與其他設(shè)備進(jìn)行連接實(shí)現(xiàn)共享，現(xiàn)已經(jīng)被廣泛應(yīng)用在生物、電力、醫(yī)療等不同行業(yè)。

1.4 虛擬性特點(diǎn)

虛擬顯示系統(tǒng)內(nèi)的PC機(jī)軟件，其能夠進(jìn)行信息的研究與顯示，利用有關(guān)硬件支持進(jìn)而組合成為完整的測量設(shè)備。利用PC機(jī)為測量設(shè)備的叫做：虛擬儀器。這種儀器可以通過各種軟件進(jìn)行編程，盡管硬件系統(tǒng)一樣，但也可以實(shí)現(xiàn)不同功能的測量儀器。軟件系統(tǒng)中虛擬儀器是其主要系統(tǒng)，具有擴(kuò)展、可視、升級、適用性等特點(diǎn)，也是今后儀器研究的主流。

1.5 網(wǎng)絡(luò)性特點(diǎn)

雙向通訊性能作為智能儀器儀表的基本性能，其不同于網(wǎng)絡(luò)通訊，具有一定差異性。伴隨著信息技術(shù)的進(jìn)步，儀器儀表在達(dá)到智能化的同時(shí)，也實(shí)現(xiàn)了網(wǎng)絡(luò)化，觀察現(xiàn)場檢測數(shù)值的同時(shí)，進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。

2 智能儀器儀表發(fā)展現(xiàn)狀

我國智能儀器儀表生產(chǎn)量較大，同時(shí)也擴(kuò)大了儀器儀表的出口范圍與途徑，每年呈逐漸上升形勢。不過基于總體狀態(tài)來說，相對于發(fā)達(dá)國家，我國儀器儀表仍然存在諸多不足，有待進(jìn)一步優(yōu)化。例如：技術(shù)研究不足、安裝大小標(biāo)準(zhǔn)和生產(chǎn)集約化等。現(xiàn)階段，國內(nèi)智能儀器儀表生產(chǎn)公司較多，不過在其生產(chǎn)研發(fā)中過于強(qiáng)調(diào)產(chǎn)品的創(chuàng)新，在生產(chǎn)技術(shù)線有關(guān)研究上較少。因此，企業(yè)多數(shù)資金都會選擇投入新產(chǎn)品技術(shù)研究中，影響了硬件設(shè)備的提升?；谶@一形勢下，使得我國自動(dòng)化水平較弱，產(chǎn)品生產(chǎn)缺少相同性。筆者選擇其材料質(zhì)量進(jìn)行分析，我國應(yīng)用的加工材料質(zhì)量相比于國外材料質(zhì)量明顯略有不足。比如：感應(yīng)式電能表的阻尼磁鋼、磁推軸承，智能儀器儀表應(yīng)用年限與構(gòu)件質(zhì)量有著直接聯(lián)系，具有決定性作用。因此，想要確保儀器儀表質(zhì)量，首先還需要確保構(gòu)件阻燃性、殼體耐熱性、絕緣性等問題。

智能儀器儀表技術(shù)關(guān)鍵在于側(cè)臉芯片，不過我國在該方面投入較少、水平能力有限，進(jìn)而成為智能儀器儀表發(fā)展的絆腳石?，F(xiàn)階段，儀器儀表生產(chǎn)廠家開始致力于生產(chǎn)技術(shù)優(yōu)化研究，注重智能型電工儀器儀表的研發(fā)。不過還應(yīng)著眼于材料質(zhì)量、測量芯片技術(shù)、生產(chǎn)線技術(shù)研究等，進(jìn)而起升智能儀器儀表核心技術(shù)，提升企業(yè)競爭實(shí)力，逐漸擴(kuò)大市場占有額。我國儀器儀表也要敢于突破、創(chuàng)新理念，注重技術(shù)改革，學(xué)習(xí)國外先進(jìn)技術(shù)并與我國技術(shù)融合，進(jìn)而研發(fā)出屬于自己特有的生產(chǎn)線技術(shù)。只有這樣才能提升材料質(zhì)量、提高生產(chǎn)力，自主研發(fā)高新技術(shù)集成芯片，進(jìn)而促進(jìn)智能儀器儀表企業(yè)實(shí)現(xiàn)長久發(fā)展。

3 智能儀器儀表技術(shù)前景與應(yīng)用

3.1 升級儀器儀表結(jié)構(gòu)

伴隨著智能儀器儀表技術(shù)的不斷完善，其電動(dòng)化技術(shù)的進(jìn)步被廣泛應(yīng)用在電力系統(tǒng)中。電力系統(tǒng)內(nèi)應(yīng)用的智能化軟硬件在一定程度上可以確保信息精準(zhǔn)度與有效處理，確保了電力系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定與效率的提升，為電力系統(tǒng)的今后發(fā)展創(chuàng)造了契機(jī)。比如：控制、進(jìn)化計(jì)算、遺傳計(jì)算、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等技術(shù)的出現(xiàn)，提升了儀器儀表性能，確保儀器儀表高速、高效、穩(wěn)定。針對不同儀器分散處理，需要通過微控制器、微處理器等芯片技術(shù)，利用其模糊控制系統(tǒng)確保信息穩(wěn)定運(yùn)行設(shè)定臨界參數(shù)，利用模糊指引應(yīng)用模糊推理技術(shù)，進(jìn)而有效處理不同模糊關(guān)系。此外，利用人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，能夠提升組織、應(yīng)用、學(xué)習(xí)能力，以及對非線性復(fù)雜關(guān)系的輸入與輸出之間的黑箱映射特點(diǎn)，進(jìn)而確保高效實(shí)時(shí)性與應(yīng)用性特點(diǎn)。在一定程度上能夠確保多傳感器資源影響作用的發(fā)揮，確保結(jié)構(gòu)的有效性與精確性。智能自動(dòng)化技術(shù)主要應(yīng)用于傳感器測量中。小波轉(zhuǎn)換、短時(shí)傅立葉轉(zhuǎn)換、快速傅立葉轉(zhuǎn)換等技術(shù)可以進(jìn)行信號整合。其技術(shù)的應(yīng)用能夠?qū)?fù)雜的硬件變得簡單化，具有轉(zhuǎn)變傳感器動(dòng)態(tài)特點(diǎn)與提升信噪比效果。不過，這些全部需要在動(dòng)態(tài)數(shù)學(xué)模型前提條件下，其高階濾播器的實(shí)時(shí)傳播能力較弱。利用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)可以提升適應(yīng)濾波與有關(guān)濾波的性能。

3.2 提升儀器儀表工作質(zhì)量

計(jì)算機(jī)虛擬儀器主要應(yīng)用在軟件模塊化與硬件軟化的測量儀器，目前發(fā)展前景較好，同時(shí)網(wǎng)絡(luò)化系統(tǒng)資源流程優(yōu)化配置與統(tǒng)一規(guī)劃等，為智能儀器儀表的研究奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。以往的儀器儀表生產(chǎn)多數(shù)是通過源代碼為結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，進(jìn)而為用戶提供儀器驅(qū)動(dòng)設(shè)備，確保儀器運(yùn)行質(zhì)量與穩(wěn)定性，能夠提升編程效果。隨著科學(xué)技術(shù)發(fā)展，智能化儀器驅(qū)動(dòng)軟件的出現(xiàn)，優(yōu)化了虛擬儀器性能與結(jié)構(gòu)。利用智能化形式能夠達(dá)到代碼的自動(dòng)形成，節(jié)省較多人力、物力投入，降低了人員工作負(fù)擔(dān)。此外，也達(dá)到了編程驅(qū)動(dòng)器結(jié)構(gòu)的相通，使用戶應(yīng)用與維護(hù)更為方便。智能化發(fā)展下，實(shí)現(xiàn)了儀器的設(shè)定與運(yùn)行狀態(tài)動(dòng)態(tài)跟蹤、管理、設(shè)備，用戶能夠自主展開設(shè)定。同時(shí)，在智能管理狀況下，驅(qū)動(dòng)器可以自動(dòng)監(jiān)控運(yùn)行狀態(tài)，做到發(fā)現(xiàn)問題及時(shí)解決，確保了儀器穩(wěn)定性與安全性，提升儀器儀表運(yùn)行質(zhì)量。

3.3 實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控

如今，網(wǎng)絡(luò)、信息、科技等技術(shù)發(fā)展突飛猛進(jìn)，監(jiān)控系統(tǒng)通常在PC機(jī)與工作站支持下運(yùn)行，在組建網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)下確保儀器儀表運(yùn)行效率，促進(jìn)了資源使用效率，成為儀器儀表研究發(fā)展的主導(dǎo)方向。

4 結(jié)語

信息科技引領(lǐng)時(shí)代進(jìn)步已經(jīng)成為發(fā)展共識，在一定程度上帶動(dòng)了網(wǎng)絡(luò)智能儀表的研發(fā)，智能儀表的出現(xiàn)彌補(bǔ)了傳統(tǒng)儀表的不足，其準(zhǔn)確性逐漸提升。

[1]張翰文.關(guān)于智能儀表相關(guān)問題的探討[J].電子世界,2014,02:74.

[2]肖經(jīng)倫.智能自動(dòng)化儀器儀表在工業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用與發(fā)展[J].中國石油和化工標(biāo)準(zhǔn)與質(zhì)量,2014,08:232.

[3]陳劍釗.智能儀器儀表技術(shù)前景與應(yīng)用[J].數(shù)字技術(shù)與應(yīng)用,2014,03:234-235.

[4]范曉紅.淺談智能儀器儀表技術(shù)的發(fā)展及其應(yīng)用[J].數(shù)字技術(shù)與應(yīng)用,2014,05:234+236.

The future and application of intelligent instrument and instrument

Chen Geng
(Guangdong electronics institute, Guangzhou Guangdong,510400)

With the advancement of science and technology, the instrument and instrumentation industry has developed rapidly, which has led to the development of the industry of transportation, medicine and communication. At present, in intelligent instruments have been widely used in various industries, for the application of automation equipment, people’s life and social production brings greater convenience. In this paper, the author makes a brief analysis of the foreground and the application of intelligent instrument instrument technology based on practical research.

intelligent instrumentation technology; Prospects; application