淺析智能儀器儀表技術(shù)的發(fā)展及其應(yīng)用

鄧旭峻

摘 要：信息技術(shù)促進了儀器儀表行業(yè)的發(fā)展，環(huán)保、交通、醫(yī)藥以及通訊等各行業(yè)普遍運用了智能化儀器儀表。本文就目前智能儀器儀表行業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀和技術(shù)特點進行了分析，并就儀器儀表的未來發(fā)展趨勢和應(yīng)用前景進行了展望。

關(guān)鍵詞：智能 儀器儀表 現(xiàn)狀特點 發(fā)展趨勢

隨著網(wǎng)絡(luò)時代的來臨，儀器儀表行業(yè)借助于信息技術(shù)、微機械技術(shù)以及微電子技術(shù)等的發(fā)展成果，出現(xiàn)了以智能化為特征的發(fā)展趨勢，在環(huán)保、交通、教育、醫(yī)藥以及通訊等各行業(yè)都得到了普遍運用，智能化設(shè)備的普及開始日益影響著我們的生產(chǎn)生活，給社會的發(fā)展帶來了極大便利。

一、我國儀器儀表行業(yè)技術(shù)發(fā)展的現(xiàn)狀

我國儀器儀表行業(yè)發(fā)展較晚，起點低，但經(jīng)過近些年的迅速發(fā)展，在產(chǎn)品結(jié)構(gòu)如工業(yè)自動化、電工、環(huán)保、醫(yī)療、信息技術(shù)、測量測試等儀表技術(shù)及元器件制造方面開始有了長足的進步。進入“十二五”時期，新興行業(yè)的發(fā)展、研發(fā)水平的提高、應(yīng)用市場的旺盛需求，如在節(jié)能減排、低碳環(huán)保等環(huán)保、資源壓力下，國家對能源的需求帶動了風(fēng)電、核電、太陽能等新能源的發(fā)展；交通壓力帶來的出行難、電子商務(wù)的發(fā)展也直接促進了物聯(lián)網(wǎng)、智能電網(wǎng)以及高鐵和軌道交通業(yè)的建設(shè)，這些都為儀器儀表產(chǎn)業(yè)提供了良好的機遇。尤其是智能化技術(shù)已經(jīng)成為時代的潮流，必將進一步推動行業(yè)整體水平的提升。

二、智能化儀器儀表技術(shù)的特點

智能儀表的發(fā)展是由1983年美國霍尼韋爾公司研制的智能壓力變送器開始的，這標(biāo)志著儀器儀表制造從傳統(tǒng)的模擬儀表向著數(shù)字化智能儀表的重大轉(zhuǎn)變。由于計算機、網(wǎng)絡(luò)通信等相關(guān)技術(shù)的飛速進步，極大地促進了儀器儀表技術(shù)發(fā)展。智能儀器儀表主要具備以下幾個特點。硬件的集成化、模塊化是現(xiàn)代儀器儀表的一個重要特征，可以使得儀器自身變得更加簡潔、更加靈活，雖然體積變小，但功能更強大、齊全，具備了搜集、處理、輸出以及對話溝通功能，如智能數(shù)字多用表除了傳統(tǒng)的測量功能外，還能進行零點平移、平均值、極值、統(tǒng)計分析以及數(shù)據(jù)處理，大大提高了工作效率。

在智能化條件下，由于儀器儀表采用了多樣化的通用接口，從而編制各種各樣的軟件進行匹配成為可能，這也有效地拓展了儀器儀表的用途，提高了儀器儀表的使用效率。數(shù)字信號處理）（DSP）技術(shù)的發(fā)展極大增強了儀器的信號處理能力，軟件的高速處理可以很快地實現(xiàn)很多硬件難以處理的問題，同時編程軟件技術(shù)的不斷修改升級，又可以在不更新硬件系統(tǒng)的環(huán)境中，輕松地帶來以軟件實現(xiàn)儀器儀表的升級換代。軟件系統(tǒng)的可升級、可擴展性以及通用性等顯著特征，代表了儀器儀表的未來發(fā)展方向。以功能強大的微處理器和操作系統(tǒng)作為支撐，現(xiàn)在的儀器儀表已經(jīng)具備了雙向通信能力，不僅能夠做到信號的采集和控制，也能夠迅速地實現(xiàn)計算分析和傳輸功能，甚至遠程的實時控制也已經(jīng)變成了現(xiàn)實。基于Internet的測控系統(tǒng)，不管距離多遠，操作者都可通過客戶機瀏覽到實時數(shù)據(jù)，掌握設(shè)備運行情況；同時還能運用智能化軟件和數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)進行數(shù)據(jù)分析，從而可以節(jié)省時間、快速決策，直接的下達各項指令。

智能儀器儀表具有極強的通用性和多功能性，幾乎都配有GP-IB（或RS-232C）通信接口總線，可以像堆積木一樣，與PC機、各種可程控儀器組成一個多功能的網(wǎng)絡(luò)，形成一個通用平臺，調(diào)用不同的軟件后就能形成功能不同的儀器和系統(tǒng)，從而完成較復(fù)雜的測試任務(wù)。例如具有脈沖發(fā)生器、頻率合成器和任意波形發(fā)生器等功能的函數(shù)發(fā)生器，不但性能上比專用脈沖發(fā)生器和頻率合成器高，而且在各種測試功能上提供了較好的解決方案。借助PC技術(shù)，人機交互、模糊控制、多媒體技術(shù)都應(yīng)用在儀器儀表的操作中，在無人值守情況下就能夠?qū)崿F(xiàn)自動轉(zhuǎn)換、自動調(diào)零、自動校準(zhǔn)、自診斷等功能，如數(shù)字示波器的自動分度鍵）（AUTOSET），能根據(jù)被測信號的頻率及幅度，自動設(shè)置合理的垂直靈敏度、時基以及最佳的觸發(fā)電平，使信號穩(wěn)定的顯示在屏幕上。這都大大提高了工作效率，降低了人工操作的難度。

三、智能化儀器儀表的廣泛應(yīng)用

智能化儀器儀表已經(jīng)成為儀器儀表行業(yè)今后發(fā)展的主導(dǎo)產(chǎn)品，其高技術(shù)、高投入、高產(chǎn)出、低能耗、低污染的特點，為儀器儀表行業(yè)提供了廣闊的市場空間和發(fā)展需求，也帶動了低碳經(jīng)濟和新興產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。如在電力系統(tǒng)中廣泛運用智能化軟硬件，就能保證數(shù)據(jù)信息分析的快速高效和準(zhǔn)確得當(dāng)，能切實提高電力系統(tǒng)的運營水平和工作效率，開創(chuàng)電力系統(tǒng)新的發(fā)展局面。2012年以后我國新建變電站已全面按照智能變電站技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)建設(shè)，并且對重點對樞紐及中心變電站進行智能化改造。“十二五”期間新建智能變電站7000多億新增投資，500kv和750kv變電站智能化投資約占10%，220kv智能化投資約占10%，110kv智能化投資約占20%。

隨著網(wǎng)絡(luò)時代的來臨，智能儀器儀表和計算機已初步實現(xiàn)了共融，尤其是云技術(shù)的廣泛應(yīng)用，人類已經(jīng)開啟了第三次工業(yè)革命――“云智慧時代”，云智慧儀器即將來臨我們身邊，從Virtual Instrument虛擬儀器）（VI）到Cloud Smart Instrument云智慧儀器）（CSI），各方面儀器連起來，形成一個全國各地都可以用、都可以共享的互聯(lián)網(wǎng)儀器時代。這不僅保證了自動測量、運算、存儲、控制的正常發(fā)揮，還能遠程操作、實時監(jiān)控、分析測量數(shù)據(jù)以及故障診斷等，保證了儀器儀表設(shè)備的正常運行。這些都切實提高了儀器儀表的工作效率，加快了資源共享的速度，為現(xiàn)代儀器儀表的快速發(fā)展指明了道路。

結(jié)語

總之，智能化儀器儀表已經(jīng)應(yīng)用到各行各業(yè)，并發(fā)揮著不可替代的作用，必將對我們的生產(chǎn)生活產(chǎn)生巨大影響。