實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)技術(shù)與自動(dòng)化儀器儀表的融合

【摘 要】隨著科學(xué)技術(shù)的快速進(jìn)步，信息技術(shù)被廣泛運(yùn)用到生產(chǎn)生活的各個(gè)方面，儀器儀表的信息化應(yīng)用，不僅可以顯著提高儀器儀表的科學(xué)技術(shù)水平，還能盡可能精簡(jiǎn)儀器結(jié)構(gòu)，切實(shí)降低儀器儀表的生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)成本。本文就簡(jiǎn)要談?wù)動(dòng)?jì)算機(jī)程控技術(shù)在儀器儀表中的應(yīng)用，以供同仁探討。

【關(guān)鍵詞】信息技術(shù)；儀器儀表；應(yīng)用

隨著新型計(jì)算機(jī)電子器件和適于更高儀器儀表開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)的程控技術(shù)的不斷出現(xiàn)，傳統(tǒng)應(yīng)用技術(shù)，由于各種程控技術(shù)的應(yīng)用使儀器儀表性能的不斷增強(qiáng)，新型的控制技術(shù)，可使儀器儀表在工業(yè)生產(chǎn)中，為了提高生產(chǎn)的工作效率，設(shè)計(jì)出性能優(yōu)良的儀器儀表，尤其在化工生產(chǎn)領(lǐng)域，不僅滿足了生產(chǎn)的效率不斷提高的需求，更極大的促進(jìn)了生產(chǎn)安全性的提升。

一、信息技術(shù)在儀器儀表中的應(yīng)用

1、在儀器儀表結(jié)構(gòu)、性能改進(jìn)中的應(yīng)用

計(jì)算機(jī)程控技術(shù)為儀器儀表與測(cè)量的眾多領(lǐng)域的應(yīng)用提供了足夠的支持。運(yùn)用智能化軟硬件，使每臺(tái)儀器或儀表能隨時(shí)準(zhǔn)確地分析、處理當(dāng)前的和以前的數(shù)據(jù)信息，恰當(dāng)?shù)貜牡?、中、高不同層次上?duì)測(cè)量過(guò)程進(jìn)行抽象，以提高現(xiàn)有測(cè)量系統(tǒng)的性能和效率，擴(kuò)展傳統(tǒng)測(cè)量系統(tǒng)的功能，如運(yùn)用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、遺傳算法、進(jìn)化計(jì)算、混沌控制等智能技術(shù)，使儀器儀表實(shí)現(xiàn)高速、高效、多功能、高機(jī)動(dòng)靈活等性能。

2、電工儀器儀表

信息技術(shù)在這個(gè)領(lǐng)域的應(yīng)用主要包括以下幾種：

（1）弱信號(hào)獲得數(shù)字化處理技術(shù)，實(shí)現(xiàn)儀表數(shù)字化，切實(shí)提高儀器儀表的準(zhǔn)確度。

（2）為了盡可能提高儀表的處理高速信息的能力和實(shí)時(shí)測(cè)量速度，可以廣泛采用高速數(shù)采技術(shù)。

（3）計(jì)算機(jī)及自動(dòng)測(cè)試軟件的廣泛使用，主要被應(yīng)用到儀器智能化以及GP-IB和VXI總線軟硬件技術(shù)，主要目的是建立自動(dòng)化的測(cè)試系統(tǒng)。

（4）電能參數(shù)自動(dòng)計(jì)費(fèi)、預(yù)付費(fèi)、峰谷平衡處理、電網(wǎng)供需調(diào)度、分時(shí)計(jì)費(fèi)等管理軟件技術(shù)以及電能表電力線載波調(diào)制解調(diào)技術(shù)，主要運(yùn)用于電網(wǎng)調(diào)度系統(tǒng)和電能表自動(dòng)計(jì)費(fèi)管理系統(tǒng)。

3、 自動(dòng)化儀表及控制系統(tǒng)

信息技術(shù)在這個(gè)領(lǐng)域的應(yīng)用主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：

（1）能對(duì)較弱信號(hào)進(jìn)行有效處理，高精度模擬信號(hào)數(shù)字轉(zhuǎn)換技術(shù)，從而最大限度的實(shí)現(xiàn)數(shù)字模擬化。

（2）充分利用計(jì)算機(jī)軟硬件設(shè)施，切實(shí)實(shí)現(xiàn)儀器儀表的自診斷、自校驗(yàn)、自調(diào)整、自動(dòng)補(bǔ)償技術(shù)，實(shí)現(xiàn)儀器儀表的智能化。

（3）先進(jìn)控制算法優(yōu)化控制軟件、組態(tài)軟件、工業(yè)過(guò)程控制軟件，將其運(yùn)用到工程項(xiàng)目實(shí)例中，從而組建成先進(jìn)的、科學(xué)的儀表控制系統(tǒng)。

（4）現(xiàn)場(chǎng)總線協(xié)議軟件硬件技術(shù)、現(xiàn)代數(shù)字通訊技術(shù)，提高儀表的網(wǎng)絡(luò)化水平。

4、光學(xué)儀器

信息技術(shù)在這個(gè)領(lǐng)域的應(yīng)用主要有以下幾種：

（1）弱電信息的處理和光、電信號(hào)轉(zhuǎn)換，獲得和處理電子光學(xué)信息，切實(shí)提高光學(xué)儀器的測(cè)試精度和靈敏度。（2）圖形圖像信息識(shí)別技術(shù)及轉(zhuǎn)換技術(shù)，便于熒光屏顯示顯微圖像。（3）電子光學(xué)技術(shù)的廣泛運(yùn)用，切實(shí)提高顯微觀測(cè)的分辨率。（4）GPS衛(wèi)星定位通訊技術(shù)、容柵、磁尺、光柵等信息轉(zhuǎn)換處理技術(shù)以及激光干涉信息等被廣泛運(yùn)用到大尺寸精密自動(dòng)測(cè)量和幾何圖形自動(dòng)測(cè)量，以便于在更大范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)精確測(cè)量。

5、試驗(yàn)機(jī)

信息技術(shù)在此領(lǐng)域的運(yùn)用主要包括以下幾種：

（1）力、位移信息的獲得和處理。保證信息獲取的準(zhǔn)確，能切實(shí)提高試驗(yàn)機(jī)的測(cè)量精度，保證測(cè)量結(jié)果的準(zhǔn)確。在實(shí)際使用中盡可能選擇靈敏度高的傳感器，保證力、位移信息的簡(jiǎn)單和準(zhǔn)確，減少機(jī)械測(cè)量的結(jié)構(gòu)和體積。（2）應(yīng)用VXI總線技術(shù)、現(xiàn)代數(shù)字通訊GP-IB技術(shù)以及相關(guān)軟硬件，根據(jù)實(shí)際需要將主機(jī)與多臺(tái)測(cè)量?jī)x器組合起來(lái)，實(shí)現(xiàn)不同模件和不同臺(tái)式儀器的自由分配，盡可能實(shí)現(xiàn)多參數(shù)測(cè)量和一機(jī)多用，切實(shí)精簡(jiǎn)電氣測(cè)量系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。（3）充分運(yùn)用計(jì)算機(jī)控制軟件和技術(shù)，滿足整機(jī)測(cè)量的自動(dòng)化。

二、儀器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中計(jì)算機(jī)智能化的應(yīng)用

1、儀器與計(jì)算機(jī)技術(shù)的結(jié)合，在很大程度上不僅提高了測(cè)量精確度與智能自動(dòng)化水平，特別是計(jì)算機(jī)的硬件軟化和軟件模塊化的虛擬儀器的迅猛發(fā)展，以及其與網(wǎng)絡(luò)化系統(tǒng)資源程序的統(tǒng)一和優(yōu)化性能配置，為儀器儀表的智能化水平的迅速提高，創(chuàng)造了越來(lái)越優(yōu)越的條件。

2、在儀器儀表結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，不僅要考慮用戶的直觀、易用與盡可能提高運(yùn)行效率，并保持原來(lái)VXI總線即插即用標(biāo)準(zhǔn)的高層編程接口，以提供相同的功能函數(shù)調(diào)用格式。運(yùn)用智能化手段，使智能虛擬儀器的儀器驅(qū)動(dòng)器代碼，可以在人機(jī)交互作用下自動(dòng)生成，這樣既簡(jiǎn)化了大量編程工作量，又統(tǒng)一了驅(qū)動(dòng)器代碼的編程結(jié)構(gòu)和風(fēng)格，還大大方便了不同水平用戶的使用和維護(hù)。

計(jì)算機(jī)與儀表結(jié)合的好處還在于可以通過(guò)應(yīng)用一系列智能手法，識(shí)別、跟蹤和管理所有各種儀器狀態(tài)和設(shè)置，使用戶能直接進(jìn)入所有低層設(shè)置，并通過(guò)智能狀態(tài)管理，使用戶可根據(jù)需要，在“測(cè)試開(kāi)發(fā)”和“正常運(yùn)行”兩種模式之間隨意切換。在“測(cè)試開(kāi)發(fā)”模式下，驅(qū)動(dòng)器可智能自動(dòng)化地完成一系列狀態(tài)檢查，以幫助發(fā)現(xiàn)各種編程錯(cuò)誤。當(dāng)程序調(diào)試正常投入使用后，用戶即可切換到“正常運(yùn)行”模式，以使驅(qū)動(dòng)軟件高速運(yùn)行。這樣既保證了儀器的安全性和可靠性，又可使軟件隨時(shí)投入高速運(yùn)行，盡可能提高其運(yùn)行效率。

三、儀器儀表計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)化中的應(yīng)用

網(wǎng)絡(luò)化的智能測(cè)量環(huán)境將網(wǎng)上各種類(lèi)型，不同任務(wù)的計(jì)算機(jī)和儀器儀表有機(jī)地聯(lián)系在一起，完成各種形式的任務(wù)要求，如在某地采集數(shù)據(jù)后送往各種需要這些數(shù)據(jù)的地方，把相同數(shù)據(jù)按需拷貝多份，送往各需要部門(mén)；或者定期將測(cè)量結(jié)果送往遠(yuǎn)方數(shù)據(jù)庫(kù)保存，供需要時(shí)隨時(shí)調(diào)用。而多個(gè)用戶可同時(shí)對(duì)同一過(guò)程進(jìn)行監(jiān)控，例如各部門(mén)工程技術(shù)人員、質(zhì)量監(jiān)控人員以及主管領(lǐng)導(dǎo)人員可同時(shí)分別在相距遙遠(yuǎn)的各地監(jiān)測(cè)、控制同一生產(chǎn)運(yùn)輸過(guò)程，不必親臨現(xiàn)場(chǎng)而又能及時(shí)收集各方面數(shù)據(jù)，進(jìn)行決策或建立數(shù)據(jù)庫(kù)，分析現(xiàn)象規(guī)律。一旦發(fā)生問(wèn)題，可立即展現(xiàn)眼前或重新配置，或即時(shí)商討決策，立即采取相應(yīng)措施。

網(wǎng)絡(luò)化的智能測(cè)量環(huán)境將網(wǎng)上各種類(lèi)型，不同任務(wù)的計(jì)算機(jī)和儀器儀表有機(jī)地聯(lián)系在一起，完成各種形式的任務(wù)要求，如在某地采集數(shù)據(jù)后送往各種需要這些數(shù)據(jù)的地方，把相同數(shù)據(jù)按需拷貝多份，送往各需要部門(mén)；或者定期將測(cè)量結(jié)果送往遠(yuǎn)方數(shù)據(jù)庫(kù)保存，供需要時(shí)隨時(shí)調(diào)用。而多個(gè)用戶可同時(shí)對(duì)同一過(guò)程進(jìn)行監(jiān)控，例如各部門(mén)工程技術(shù)人員、質(zhì)量監(jiān)控人員以及主管領(lǐng)導(dǎo)人員可同時(shí)分別在相距遙遠(yuǎn)的各地監(jiān)測(cè)、控制同一生產(chǎn)運(yùn)輸過(guò)程，不必親臨現(xiàn)場(chǎng)而又能及時(shí)收集各方面數(shù)據(jù)，進(jìn)行決策或建立數(shù)據(jù)庫(kù)，分析現(xiàn)象規(guī)律。一旦發(fā)生問(wèn)題，可立即展現(xiàn)眼前或重新配置，或即時(shí)商討決策，立即采取相應(yīng)措施。

結(jié)語(yǔ)

隨著中國(guó)自動(dòng)化應(yīng)用環(huán)境的不斷發(fā)展，儀器儀表行業(yè)的面貌日新月異，很多這一領(lǐng)域的企業(yè)也得到了快速的發(fā)展。當(dāng)前，儀器儀表行業(yè)面臨著新的發(fā)展時(shí)期，也根據(jù)新時(shí)期的要求，提出了重點(diǎn)發(fā)展的若干關(guān)鍵技術(shù)，這對(duì)行業(yè)未來(lái)發(fā)展無(wú)疑有著重要的指導(dǎo)意義。新時(shí)期以來(lái)，信息技術(shù)的廣泛應(yīng)用加快了儀器儀表行業(yè)的改革和發(fā)展，不斷擴(kuò)大了儀器儀表的功能，提高了其技術(shù)發(fā)展水平。

參考文獻(xiàn)：

[1]李靜華.應(yīng)用計(jì)算機(jī)技術(shù)的新一代儀器儀表[C].計(jì)算機(jī)及其網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用與發(fā)展論文集，1999：12-50～12-58.

[2]李杰.儀器儀表中的自動(dòng)化控制及其應(yīng)用[J].城市建設(shè)理論研究（電子版），2013，（21）.