淺析智能儀器儀表技術的發展及其應用

鄧旭峻

摘 要：信息技術促進了儀器儀表行業的發展，環保、交通、醫藥以及通訊等各行業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發展現狀和技術特點進行了分析，并就儀器儀表的未來發展趨勢和應用前景進行了展望。

關鍵詞：智能 儀器儀表 現狀特點 發展趨勢

隨著網絡時代的來臨，儀器儀表行業借助于信息技術、微機械技術以及微電子技術等的發展成果，出現了以智能化為特征的發展趨勢，在環保、交通、教育、醫藥以及通訊等各行業都得到了普遍運用，智能化設備的普及開始日益影響著我們的生產生活，給社會的發展帶來了極大便利。

一、我國儀器儀表行業技術發展的現狀

我國儀器儀表行業發展較晚，起點低，但經過近些年的迅速發展，在產品結構如工業自動化、電工、環保、醫療、信息技術、測量測試等儀表技術及元器件制造方面開始有了長足的進步。進入“十二五”時期，新興行業的發展、研發水平的提高、應用市場的旺盛需求，如在節能減排、低碳環保等環保、資源壓力下，國家對能源的需求帶動了風電、核電、太陽能等新能源的發展；交通壓力帶來的出行難、電子商務的發展也直接促進了物聯網、智能電網以及高鐵和軌道交通業的建設，這些都為儀器儀表產業提供了良好的機遇。尤其是智能化技術已經成為時代的潮流，必將進一步推動行業整體水平的提升。

二、智能化儀器儀表技術的特點

智能儀表的發展是由1983年美國霍尼韋爾公司研制的智能壓力變送器開始的，這標志著儀器儀表制造從傳統的模擬儀表向著數字化智能儀表的重大轉變。由于計算機、網絡通信等相關技術的飛速進步，極大地促進了儀器儀表技術發展。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，如智能數字多用表除了傳統的測量功能外，還能進行零點平移、平均值、極值、統計分析以及數據處理，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。數字信號處理）（DSP）技術的發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很多硬件難以處理的問題，同時編程軟件技術的不斷修改升級，又可以在不更新硬件系統的環境中，輕松地帶來以軟件實現儀器儀表的升級換代。軟件系統的可升級、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展方向。以功能強大的微處理器和操作系統作為支撐，現在的儀器儀表已經具備了雙向通信能力，不僅能夠做到信號的采集和控制，也能夠迅速地實現計算分析和傳輸功能，甚至遠程的實時控制也已經變成了現實。基于Internet的測控系統，不管距離多遠，操作者都可通過客戶機瀏覽到實時數據，掌握設備運行情況；同時還能運用智能化軟件和數據庫系統進行數據分析，從而可以節省時間、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絡，形成一個通用平臺，調用不同的軟件后就能形成功能不同的儀器和系統，從而完成較復雜的測試任務。例如具有脈沖發生器、頻率合成器和任意波形發生器等功能的函數發生器，不但性能上比專用脈沖發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，人機交互、模糊控制、多媒體技術都應用在儀器儀表的操作中，在無人值守情況下就能夠實現自動轉換、自動調零、自動校準、自診斷等功能，如數字示波器的自動分度鍵）（AUTOSET），能根據被測信號的頻率及幅度，自動設置合理的垂直靈敏度、時基以及最佳的觸發電平，使信號穩定的顯示在屏幕上。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用

智能化儀器儀表已經成為儀器儀表行業今后發展的主導產品，其高技術、高投入、高產出、低能耗、低污染的特點，為儀器儀表行業提供了廣闊的市場空間和發展需求，也帶動了低碳經濟和新興產業的發展。如在電力系統中廣泛運用智能化軟硬件，就能保證數據信息分析的快速高效和準確得當，能切實提高電力系統的運營水平和工作效率，開創電力系統新的發展局面。2012年以后我國新建變電站已全面按照智能變電站技術標準建設，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%。

隨著網絡時代的來臨，智能儀器儀表和計算機已初步實現了共融，尤其是云技術的廣泛應用，人類已經開啟了第三次工業革命――“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、都可以共享的互聯網儀器時代。這不僅保證了自動測量、運算、存儲、控制的正常發揮，還能遠程操作、實時監控、分析測量數據以及故障診斷等，保證了儀器儀表設備的正常運行。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，為現代儀器儀表的快速發展指明了道路。

結語

總之，智能化儀器儀表已經應用到各行各業，并發揮著不可替代的作用，必將對我們的生產生活產生巨大影響。