對(duì)測(cè)控技術(shù)與儀器的智能化技術(shù)運(yùn)用探討

（天津市藥科中等專(zhuān)業(yè)學(xué)校 天津 300000）

引言

測(cè)控技術(shù)與儀器在眾多行業(yè)測(cè)控體系中廣泛應(yīng)用，在明確智能化優(yōu)勢(shì)的基礎(chǔ)上分析智能化技術(shù)在測(cè)量技術(shù)與測(cè)量?jī)x器中的實(shí)際應(yīng)用效果，并結(jié)合人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、模糊集等方面闡述智能化技術(shù)的未來(lái)應(yīng)用趨勢(shì)。

1.測(cè)控技術(shù)儀器與智能化綜述

測(cè)控技術(shù)儀器是自動(dòng)控制理論體系與信息獲取處理過(guò)程的結(jié)合，是計(jì)算機(jī)、物理學(xué)、電子測(cè)量等多種技術(shù)的綜合應(yīng)用，體現(xiàn)出多學(xué)科、結(jié)構(gòu)復(fù)雜的特征。測(cè)控技術(shù)儀器的原理中實(shí)現(xiàn)光學(xué)、機(jī)電學(xué)等多種理論體系的結(jié)合，同時(shí)結(jié)合信息獲取處理的基本原理，充分應(yīng)用智能儀表等精密儀器實(shí)現(xiàn)多種自動(dòng)控制系統(tǒng)并應(yīng)用于實(shí)際生產(chǎn)中；測(cè)控技術(shù)儀器中體現(xiàn)對(duì)自動(dòng)檢測(cè)、內(nèi)部控制、光電傳輸?shù)榷喾N先進(jìn)技術(shù)的應(yīng)用，在企業(yè)生產(chǎn)中利用上述技術(shù)的優(yōu)勢(shì)監(jiān)控設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)并保證生產(chǎn)體系的順暢進(jìn)行。由此可見(jiàn)測(cè)控技術(shù)儀器的應(yīng)用有效促進(jìn)生產(chǎn)力發(fā)展，快捷處理生產(chǎn)信息并識(shí)別不同環(huán)境下的生產(chǎn)模式，通過(guò)測(cè)量實(shí)現(xiàn)對(duì)生產(chǎn)過(guò)程的精確控制。

計(jì)算機(jī)、智能化技術(shù)的快速發(fā)展為測(cè)控儀器的發(fā)展注入新動(dòng)力，將計(jì)算機(jī)技術(shù)與測(cè)控儀器相結(jié)合則增強(qiáng)測(cè)控儀器的自動(dòng)化控制能力，智能測(cè)控理念在企業(yè)生產(chǎn)和科學(xué)研究中充分體現(xiàn)，標(biāo)志著我國(guó)測(cè)控儀器發(fā)展進(jìn)入智能測(cè)控階段。

將智能技術(shù)與測(cè)控儀器結(jié)合應(yīng)用是測(cè)控儀器智能化的核心所在，當(dāng)測(cè)控設(shè)備自控體系發(fā)生故障或報(bào)錯(cuò)時(shí)，智能技術(shù)能夠快速感應(yīng)設(shè)備運(yùn)行出現(xiàn)的問(wèn)題，通過(guò)自動(dòng)化數(shù)據(jù)分析手段快速定位設(shè)備故障關(guān)鍵點(diǎn)并提供解決措施，幫助生產(chǎn)方快速定位解決問(wèn)題并使測(cè)控設(shè)備恢復(fù)正常狀態(tài)。智能化技術(shù)的應(yīng)用為提升測(cè)控儀器性能奠定基礎(chǔ)，利用精密儀表等設(shè)備在提升測(cè)控儀器測(cè)量精確性、安全性等方面作用明顯；例如現(xiàn)代測(cè)控體系中常用的智能化微處理器則充分發(fā)揮智能測(cè)量技術(shù)的優(yōu)勢(shì)，功能完善齊全且完成精度要求較高的測(cè)控任務(wù)。當(dāng)前AI人工智能技術(shù)、微電子技術(shù)處于蓬勃發(fā)展期，將上述技術(shù)與測(cè)控儀器相結(jié)合則進(jìn)一步提升測(cè)控儀器的智能化的工作性能。

2.智能化技術(shù)在測(cè)控儀器中的應(yīng)用

(1)新型傳感技術(shù)

傳感器在諸多行業(yè)生產(chǎn)以及日常生活中均有大范圍應(yīng)用，例如交通信號(hào)管理體系中大量應(yīng)用信號(hào)傳感器和數(shù)字化傳感器技術(shù)，幫助交警指揮中心快速掌握交通情況；城市隨處可見(jiàn)的氣象因素測(cè)量設(shè)施應(yīng)用到溫度、大氣污染數(shù)字監(jiān)測(cè)傳感器，銀行、危化品倉(cāng)庫(kù)等敏感場(chǎng)所的監(jiān)控體系中也大量應(yīng)用數(shù)字化傳感器。在企業(yè)生產(chǎn)、科學(xué)實(shí)驗(yàn)領(lǐng)域則更多應(yīng)用集成化傳感器，例如車(chē)間生產(chǎn)中應(yīng)用的壓力傳感器即體現(xiàn)集成化理念，在視覺(jué)測(cè)量方面同樣對(duì)集成傳感器有大量應(yīng)用。由此可見(jiàn)傳感設(shè)備的應(yīng)用是顯著提升生產(chǎn)、生活過(guò)程的智能化因素，促進(jìn)生產(chǎn)效率與生活質(zhì)量提升；科學(xué)實(shí)驗(yàn)中對(duì)傳感技術(shù)設(shè)備的應(yīng)用則幫助研究人員確定儀器與測(cè)控技術(shù)之間的聯(lián)系，從而發(fā)掘測(cè)控技術(shù)的內(nèi)在價(jià)值。

(2)虛擬智能技術(shù)

虛擬智能設(shè)備在各行業(yè)應(yīng)用廣泛，通過(guò)虛擬化技術(shù)實(shí)現(xiàn)對(duì)實(shí)景的真實(shí)模擬，虛擬環(huán)境技術(shù)的核心就在于此。例如在建筑施工行業(yè)中應(yīng)用虛擬智能設(shè)備，在開(kāi)展正式施工前對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)場(chǎng)景進(jìn)行智能模擬，提升模擬工作效率并保證項(xiàng)目工程的順利開(kāi)展；同時(shí)在保證工程施工現(xiàn)場(chǎng)安全的情況下優(yōu)化現(xiàn)行施工方案，達(dá)到施工過(guò)程降本增效、提升行業(yè)社會(huì)效益的目的。某企業(yè)在生產(chǎn)環(huán)節(jié)中大量利用虛擬智能設(shè)備，實(shí)現(xiàn)對(duì)生產(chǎn)過(guò)程中各環(huán)節(jié)場(chǎng)景的實(shí)景模擬，通過(guò)高精度的測(cè)試測(cè)量?jī)?yōu)化生產(chǎn)環(huán)節(jié)并提升生產(chǎn)自動(dòng)化成本。

當(dāng)前虛擬技術(shù)與測(cè)控的結(jié)合逐步深入，不斷擴(kuò)展虛擬智能技術(shù)的應(yīng)用范圍并激發(fā)內(nèi)在潛能。測(cè)控儀器研發(fā)人員在儀器設(shè)計(jì)工作中需要考慮儀器測(cè)量需求，研發(fā)過(guò)程中的檢測(cè)測(cè)量?jī)x器環(huán)節(jié)則充分應(yīng)用虛擬智能設(shè)備，模擬檢測(cè)儀器在實(shí)際檢測(cè)工作中的場(chǎng)景，判斷檢測(cè)儀器性能并修復(fù)其中缺陷之處。農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中通過(guò)分析秧苗的狀態(tài)判斷其是否滿(mǎn)足生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)，利用虛擬智能設(shè)備則能夠模擬秧苗在正常環(huán)境下的生長(zhǎng)過(guò)程，進(jìn)而確定秧苗與生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)的吻合度，應(yīng)用虛擬智能設(shè)備還能夠增強(qiáng)對(duì)秧苗生長(zhǎng)的控制能力。

虛擬智能本質(zhì)上體現(xiàn)出智能仿真理念，當(dāng)前常見(jiàn)的人機(jī)交互體系體現(xiàn)虛擬智能的應(yīng)用；研究人員利用人機(jī)交互平臺(tái)模擬人體主要感官的作用，從而開(kāi)發(fā)多種仿真應(yīng)用產(chǎn)品；例如弱視者訓(xùn)練恢復(fù)體系中常用虛擬現(xiàn)實(shí)訓(xùn)練系統(tǒng)充分應(yīng)用虛擬智能技術(shù)，患者使用測(cè)控儀器能夠接收視覺(jué)刺激、視覺(jué)融合、立體視覺(jué)等多種視覺(jué)恢復(fù)訓(xùn)練，訓(xùn)練內(nèi)容中內(nèi)置大量二維、三維動(dòng)態(tài)圖片，患者使用設(shè)備后達(dá)到良好的視覺(jué)恢復(fù)效果。

(3)遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)技術(shù)

遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)是智能化技術(shù)與測(cè)控儀器結(jié)合的典范，融合了數(shù)據(jù)無(wú)線(xiàn)傳輸、計(jì)算機(jī)智能等多種技術(shù)，在工業(yè)生產(chǎn)、智能樓宇、秩序監(jiān)控等多方面均有典型應(yīng)用。在石油化工行業(yè)生產(chǎn)中大量應(yīng)用遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)設(shè)備，基于互聯(lián)網(wǎng)建立遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)測(cè)控體系，實(shí)現(xiàn)對(duì)石油天然氣管道工作狀態(tài)的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。電力行業(yè)中構(gòu)建的現(xiàn)代化電力監(jiān)測(cè)體系充分發(fā)揮遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)技術(shù)的優(yōu)勢(shì)，通過(guò)遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)手段實(shí)時(shí)獲取現(xiàn)場(chǎng)電力設(shè)備工作狀態(tài)，幫助電力企業(yè)快速判斷電網(wǎng)運(yùn)行狀態(tài)并及時(shí)響應(yīng)電力系統(tǒng)出現(xiàn)的問(wèn)題，優(yōu)化傳統(tǒng)電網(wǎng)運(yùn)行監(jiān)控體系；近年來(lái)遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)技術(shù)在核電站監(jiān)測(cè)體系中廣泛應(yīng)用，幫助電力部門(mén)及時(shí)掌握核電站的工作狀態(tài)；電力企業(yè)通過(guò)遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)技術(shù)獲取現(xiàn)場(chǎng)實(shí)時(shí)監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)，通過(guò)統(tǒng)計(jì)分析數(shù)據(jù)建立下一步安全生產(chǎn)方案。當(dāng)前遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)技術(shù)呈現(xiàn)出精細(xì)化、精良化的發(fā)展趨勢(shì)，在完成規(guī)定范圍遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)任務(wù)的同時(shí)優(yōu)化監(jiān)測(cè)結(jié)果的展示效果；現(xiàn)行監(jiān)控平臺(tái)以豐富、多樣化的方式展示遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)結(jié)果，幫助用戶(hù)通過(guò)優(yōu)質(zhì)界面視圖分析各類(lèi)設(shè)備的工作狀態(tài)，提升測(cè)控技術(shù)的使用效能；遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)技術(shù)的穩(wěn)定性也在逐步提升，有助企業(yè)部門(mén)穩(wěn)定獲取設(shè)備監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)。無(wú)線(xiàn)通信在遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)體系中也得到廣泛應(yīng)用，主要布局在相對(duì)復(fù)雜且距離較遠(yuǎn)的環(huán)境中，方便對(duì)上述區(qū)域進(jìn)行管理監(jiān)測(cè)；另外網(wǎng)絡(luò)集成也是遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)技術(shù)的重要分支。

(4)計(jì)算機(jī)技術(shù)

計(jì)算機(jī)技術(shù)本質(zhì)上是測(cè)控技術(shù)與儀器設(shè)備的結(jié)合，在現(xiàn)代化測(cè)控體系中計(jì)算機(jī)發(fā)揮的作用是不可替代的。首先計(jì)算機(jī)能夠完成大量數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)管理任務(wù)，保證操作人員快速獲取測(cè)控儀器的測(cè)控?cái)?shù)據(jù)；測(cè)控儀器結(jié)果可視化也是計(jì)算機(jī)的重要性能之一，計(jì)算機(jī)將反饋的測(cè)控?cái)?shù)據(jù)繪制成多種統(tǒng)計(jì)圖表，并具備快速高效的數(shù)據(jù)計(jì)算分析性能，有效提升設(shè)備數(shù)據(jù)測(cè)控的智能化。

當(dāng)前多采用LabView軟件開(kāi)發(fā)完成虛擬儀器的開(kāi)發(fā)工作，該軟件中提供了開(kāi)發(fā)虛擬儀器需要的功能豐富的空間或插件，開(kāi)發(fā)人員采用可視化方式開(kāi)發(fā)虛擬儀器；軟件中內(nèi)置完整的智能仿真體系，幫助開(kāi)發(fā)人員模擬虛擬儀器在現(xiàn)實(shí)場(chǎng)景中的工作過(guò)程，從而確保智能虛擬儀器性能。CAD制圖工具在工程設(shè)備研發(fā)領(lǐng)域廣泛應(yīng)用，開(kāi)發(fā)人員利用CAD制圖工具構(gòu)建現(xiàn)實(shí)場(chǎng)景的虛擬化效果，并通過(guò)模擬虛擬場(chǎng)景的應(yīng)用驗(yàn)證實(shí)際場(chǎng)景性能，從而提升設(shè)計(jì)工作的目的性、效率和質(zhì)量。

3.未來(lái)運(yùn)用發(fā)展趨勢(shì)

智能化技術(shù)與測(cè)控儀器的結(jié)合運(yùn)用發(fā)展前景廣闊且處于快速發(fā)展階段，主要發(fā)展方向呈現(xiàn)出以下特征：

(1)人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)

人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)是當(dāng)前智能測(cè)控領(lǐng)域的熱門(mén)話(huà)題，核心在于模擬人類(lèi)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)對(duì)信息的接收、傳輸、處理過(guò)程，并將模擬成果與企業(yè)生產(chǎn)、日常監(jiān)測(cè)、故障分析等場(chǎng)景相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)故障監(jiān)測(cè)分析過(guò)程的仿真模擬化，同時(shí)有效控制生產(chǎn)過(guò)程中所有環(huán)節(jié)，便于制定后續(xù)生產(chǎn)或監(jiān)測(cè)方案。

(2)遺傳網(wǎng)絡(luò)算法

算法智能仿真體系基于遺傳網(wǎng)絡(luò)算法建立，通過(guò)仿真模擬手段調(diào)節(jié)控制測(cè)控系統(tǒng)，保證電路系統(tǒng)中電容電量分配合理，實(shí)現(xiàn)以智能化手段控制測(cè)控系統(tǒng)電路正常運(yùn)行的效果。利用遺傳網(wǎng)絡(luò)算法理論上可以實(shí)現(xiàn)高精度的校正系統(tǒng)，該類(lèi)校正系統(tǒng)中內(nèi)置積分單元與微分單位，基于線(xiàn)性時(shí)變特性有效提升系統(tǒng)測(cè)控精度的，進(jìn)而有效融合智能化與系統(tǒng)測(cè)控體系。

(3)模糊集

測(cè)控技術(shù)與智能化結(jié)合的發(fā)展方向之一是基于已知推理未知；模糊集是基于模糊思維方式建立的集合體系，內(nèi)含模糊邏輯遵從的規(guī)則以及常用邏輯語(yǔ)言；在研究實(shí)景模型未知因素的過(guò)程中常利用模糊集理論，將智能化技術(shù)與模糊集相結(jié)合、利用模糊集理論中的既有規(guī)則便于研究測(cè)控儀器的未知性能。利用模糊集能夠解決常規(guī)模式下難以解決的問(wèn)題，例如現(xiàn)行測(cè)量體系中有諸多問(wèn)題是無(wú)法通過(guò)精密測(cè)量?jī)x表解決的，利用模糊集實(shí)現(xiàn)對(duì)部分問(wèn)題的模糊化處理效果，利用模糊推理規(guī)則對(duì)難以常規(guī)處理的問(wèn)題進(jìn)行模糊近似處理，從而完善測(cè)量?jī)x器儀表的性能。

(4)柔性控制系統(tǒng)

控制系統(tǒng)是智能化技術(shù)與測(cè)控儀器的典型結(jié)合，從提升工作系統(tǒng)自適應(yīng)度的角度出發(fā)，提升控制系統(tǒng)柔度則有助于發(fā)揮控制系統(tǒng)的最佳效能。例如在控制系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)中內(nèi)置環(huán)境自適應(yīng)模塊，控制系統(tǒng)通過(guò)智能化手段完成適應(yīng)環(huán)境因素，從而進(jìn)一步提升控制系統(tǒng)測(cè)試的精度和準(zhǔn)確度。

4.結(jié)束語(yǔ)

智能化技術(shù)的蓬勃發(fā)展有效推動(dòng)測(cè)控技術(shù)儀器的快速革新，并在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、電子測(cè)量等諸多行業(yè)取得豐碩應(yīng)用成果。當(dāng)前智能化技術(shù)與測(cè)控技術(shù)儀器的結(jié)合仍處于快速發(fā)展階段，在未來(lái)的生產(chǎn)生活領(lǐng)域擁有更廣闊的前景。