淺談COD在線監(jiān)測分析儀遠(yuǎn)程校準(zhǔn)問題

宋福勝

0 前言

隨著現(xiàn)代信息技術(shù)的發(fā)展，計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)已經(jīng)滲透到各個(gè)領(lǐng)域，引發(fā)了各種新的行為和思維。網(wǎng)絡(luò)會(huì)議、遠(yuǎn)程教育、遠(yuǎn)程醫(yī)療等基于網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的新事物在資源共享、優(yōu)勢互補(bǔ)、縮短時(shí)空距離等方面發(fā)揮了巨大的作用，其發(fā)展勢頭有增無減。傳統(tǒng)的計(jì)量測試技術(shù)也沒有置身其外。

“遠(yuǎn)程校準(zhǔn)”含義到目前尚無明確定義。但大致可作如下理解：遠(yuǎn)程校準(zhǔn)所指的仍然是一種校準(zhǔn)過程，即以獲取被校測量儀器的計(jì)量特性為目的而進(jìn)行的一組操作。這一過程仍然離不開傳統(tǒng)校準(zhǔn)的幾個(gè)要素：即為確定測量儀器、測量系統(tǒng)所指示的量值、實(shí)物量具或參考物質(zhì)所代表的量值，與對(duì)應(yīng)的由標(biāo)準(zhǔn)所復(fù)現(xiàn)的量值之間關(guān)系的一組操作。

1 實(shí)施在線COD遠(yuǎn)程校準(zhǔn)的意義

（1）傳統(tǒng)的測量、校準(zhǔn)的溯源是通過送檢或通過傳遞標(biāo)準(zhǔn)來進(jìn)行的。這樣做有兩個(gè)缺陷：第一，溯源性的檢查必定有時(shí)間間隔，只能定期進(jìn)行。第二，為了實(shí)施溯源性的檢查，必然是從測量不確定度較小的標(biāo)準(zhǔn)向測量不確定度較大的標(biāo)準(zhǔn)逐級(jí)傳遞，或者反向逐級(jí)溯源。而如果使用遠(yuǎn)程校準(zhǔn)技術(shù)就可以同時(shí)克服這兩個(gè)缺陷。校準(zhǔn)可以應(yīng)用戶方的要求隨時(shí)進(jìn)行，因?yàn)閷?shí)質(zhì)性的準(zhǔn)備工作是上下級(jí)之間建立網(wǎng)絡(luò)聯(lián)系，遠(yuǎn)程校準(zhǔn)可以將測量不確定度最小的基準(zhǔn)一步到位傳遞到下級(jí)實(shí)驗(yàn)室的校準(zhǔn)現(xiàn)場，并且在下級(jí)實(shí)驗(yàn)室的每次校準(zhǔn)過程中實(shí)時(shí)地實(shí)施溯源性檢查。

（2）目前，山西省內(nèi)共有150多家企業(yè)安裝了COD在線監(jiān)測分析儀，設(shè)備260余臺(tái)，如果按照《COD在線監(jiān)測分析儀檢定規(guī)程》對(duì)一臺(tái)COD在線監(jiān)測分析儀進(jìn)行校準(zhǔn)，其中的一項(xiàng)“穩(wěn)定性”就需連續(xù)測量24小時(shí)，依靠目前現(xiàn)有的人員和裝備條件，每年要完成周期性校準(zhǔn)工作幾乎是不可能實(shí)現(xiàn)的。而如果將便攜式基準(zhǔn)交由不同地市環(huán)保運(yùn)營商帶到現(xiàn)場，校準(zhǔn)人員就可以利用互聯(lián)網(wǎng)這個(gè)平臺(tái)同時(shí)多點(diǎn)開展在線校準(zhǔn)工作，這大大節(jié)省了人力和物力。

2 實(shí)施在線COD遠(yuǎn)程校準(zhǔn)的可能性

2.1 MODBUS協(xié)議

在分析儀出廠時(shí)，MODBUS通訊協(xié)議就已經(jīng)被固化在儀器的程序軟件里。CODmax分析儀內(nèi)部的MODBUS通訊協(xié)議采用的是RTU工作模式。如果網(wǎng)絡(luò)都采用標(biāo)準(zhǔn)的MODBUS協(xié)議的RTU工作模式，則分析儀只需要加一個(gè)網(wǎng)卡，便可以輕易地與現(xiàn)場總線進(jìn)行銜接，進(jìn)行通訊和控制。

2.2 連接

分析儀與現(xiàn)場總線的連接是通過RS485接口完成的。RS485接口分為兩線制和四線制兩種運(yùn)行模式。雖然四線制這種運(yùn)行模式會(huì)導(dǎo)致通訊電纜的成本增加1倍，但是四線制使得數(shù)據(jù)的雙向傳輸成為可能，這將極大地提高數(shù)據(jù)的傳輸速度。為了使分析儀的信息能與RS485接口相匹配，必須在分析儀里安裝網(wǎng)卡。此網(wǎng)卡的功能是將分析儀的數(shù)字量信號(hào)轉(zhuǎn)換成RS485的格式，以便向外輸出。分析儀可通過一組輸送電纜直接連接到現(xiàn)場總線的公共接點(diǎn)上。

2.3 現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集

一個(gè)PC節(jié)點(diǎn)通過本地實(shí)驗(yàn)室內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)收集來自一個(gè)或多個(gè)測量節(jié)點(diǎn)的測量數(shù)據(jù)。這個(gè)網(wǎng)絡(luò)可以是一個(gè)基于PC總線的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)（PC－DAQ），即由A/D、D/A、DI/DO及計(jì)數(shù)器等構(gòu)成的集中式采集控制系統(tǒng)；也可以是PC機(jī)通過串行總線RS-232C、RS422、RS485及并行總線IEEE-488等連接智能儀器構(gòu)成的集散式系統(tǒng)；還可以是一個(gè)基于現(xiàn)場總線的準(zhǔn)分散式或全分散式系統(tǒng)。當(dāng)然也可以是以上幾種方式的交叉組合。對(duì)于較為復(fù)雜的校準(zhǔn)系統(tǒng)而言，由于數(shù)據(jù)采集的點(diǎn)較多，一般適合采用現(xiàn)場總線系統(tǒng)，目前在我國較流行的現(xiàn)場 總 線 有 ：CAN、DeviceNet、Profibus、LonWorks 及 Fondation Fieldbus等。此外，人們還提出了一種新的現(xiàn)場總線標(biāo)準(zhǔn)，被稱為IEEE1451標(biāo)準(zhǔn)。如果在閉環(huán)控制系統(tǒng)中使用符合IEEE1451標(biāo)準(zhǔn)的接口的話，就可以實(shí)現(xiàn)傳感器和傳感器之間的互換性，傳感器和網(wǎng)絡(luò)之間的互操作性。智能變送器接口標(biāo)準(zhǔn)IEEE1451是一個(gè)關(guān)于變送器和網(wǎng)絡(luò)之間以及變送器之間的自動(dòng)識(shí)別的數(shù)字通訊協(xié)議。

[1]殳偉群.走進(jìn)網(wǎng)絡(luò)化校準(zhǔn)遠(yuǎn)程校準(zhǔn)技術(shù)初探（之一）.

[2]JJG 1012一2006化學(xué)需氧量(COD)在線自動(dòng)監(jiān)測儀國家檢定規(guī)程[S].

[3]李江全，曹衛(wèi)彬.計(jì)算機(jī)典型測控與串口通信開發(fā)軟件應(yīng)用實(shí)踐.

[4]美國哈希.CODmax化學(xué)需氧量分析儀操作手冊(cè)[M].