測控技術(shù)與測控網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)應(yīng)用

本文闡述了測控技術(shù)的現(xiàn)狀與發(fā)展情況，總結(jié)了測控系統(tǒng)的特點，對其標(biāo)準(zhǔn)化、開放化、網(wǎng)絡(luò)化的未來發(fā)展前景進(jìn)行了展望，論述了測控網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)在社會發(fā)展各領(lǐng)域中的應(yīng)用。

【關(guān)鍵詞】測控技術(shù) 測控網(wǎng)絡(luò)

1 當(dāng)前測控技術(shù)的現(xiàn)狀和發(fā)展

測控技術(shù)作為現(xiàn)代工業(yè)技術(shù)中的重要支柱，包含電子、測量、測控等學(xué)科，涉及計算機(jī)技術(shù)、信息處理技術(shù)、儀器儀表技術(shù)、測試測量技術(shù)以及自動控制技術(shù)各領(lǐng)域。測控技術(shù)可以分為兩個方面，一方面是如何進(jìn)行檢測，一方面是如何控制?！皺z測”是依靠各種傳感器、儀器儀表和信號傳輸電路；“控制”則是依靠現(xiàn)代計算機(jī)的計算處理能力和自動控制技術(shù)，根據(jù)檢測數(shù)據(jù)得出相應(yīng)結(jié)果，通過信號反饋等方式控制整個系統(tǒng)。

早期的測控系統(tǒng)是由機(jī)械儀表、單片機(jī)、PC機(jī)等為組成部分，依靠S-100或STD等總線進(jìn)行信號傳輸。這樣的測控系統(tǒng)由于現(xiàn)場連線長且復(fù)雜，信號衰減較大，檢測設(shè)備與PC機(jī)之間接口互不兼容，信號傳輸需要多次轉(zhuǎn)換，導(dǎo)致整個系統(tǒng)的可靠性低，抗干擾能力較弱，穩(wěn)定性較差，雖然采用集中式控制方式，但是難以實現(xiàn)大范圍的有效測控。中期的集散控制系統(tǒng)，其核心思想是集中管理，分散控制，即管理與控制相分離，上位機(jī)用于集中監(jiān)視管理功能，將控制功能下放有效降低了對于處理器的要求，若干臺下位機(jī)分散到現(xiàn)場實現(xiàn)分布式測量與控制，提高了信號測量與反饋控制的時效，上下位機(jī)之間用通訊網(wǎng)絡(luò)互連實現(xiàn)彼此間的信號傳輸。集散式控制系統(tǒng)對控制器處理能力和可靠性的要求有一定降低，但由于聯(lián)網(wǎng)手段和網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)不夠快捷，信息網(wǎng)絡(luò)難以實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)和信息共享，缺乏開放性和可擴(kuò)展能力。為了能夠更好地實現(xiàn)信息共享和網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)，同時能夠盡可能地降低成本和系統(tǒng)復(fù)雜性，現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)應(yīng)運而生?，F(xiàn)場總線系統(tǒng)利用總線這一具有開放性和互操作性的網(wǎng)絡(luò)將被控設(shè)備、儀器儀表、計算機(jī)等有效連接起來。由于現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)將控制功能徹底下放分散到現(xiàn)場，提高了儀表設(shè)備的智能化程度，與集散式控制系統(tǒng)相比具有更高的可靠性和靈活性，安裝成本及維護(hù)費用大大降低。

2 測控技術(shù)的特點

2.1 測控設(shè)備軟件化

受檢測結(jié)果數(shù)字化的影響，傳統(tǒng)的儀器儀表由于接口落后，傳輸速度慢，已經(jīng)無法適應(yīng)高速運算、信息共享的需要。測量單元微小型化、智能化趨勢不可逆轉(zhuǎn)，現(xiàn)在應(yīng)用廣泛的“芯片式儀器儀表”，“芯片實驗室”實現(xiàn)了硬件的升級改造，配合以現(xiàn)代計算機(jī)軟件的靈活控制。通過計算機(jī)的測控軟件，可以實現(xiàn)自動判斷、自動切換、自動報警、過載保護(hù)、自動補償和自動檢測等功能，測控系統(tǒng)的可靠性大大提高。又由于軟件具有復(fù)制、修改較為容易實現(xiàn)的特點，系統(tǒng)功能可以根據(jù)客戶需求不斷升級，與傳統(tǒng)硬件為主的測控系統(tǒng)相比更為貼近市場需要。

2.2 測控結(jié)果實時性強，表現(xiàn)形式豐富多樣

隨著計算機(jī)技術(shù)、電子技術(shù)的迅猛發(fā)展，測量信號的傳輸速率大為提升，信號延遲越來越小，測控系統(tǒng)結(jié)果實時反應(yīng)系統(tǒng)變化情況并進(jìn)行處理，實時性大幅度提高，從而為現(xiàn)代測控系統(tǒng)在原來受距離、環(huán)境影響的一些特殊領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用奠定了堅實基礎(chǔ)。虛擬儀器技術(shù)與可視化圖形編程軟件的廣泛應(yīng)用，使得測控系統(tǒng)的人機(jī)交互功能更加強大，操作性和表現(xiàn)形式更適合人體工學(xué)設(shè)計，降低了使用難度和培訓(xùn)周期。

3 測控網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的應(yīng)用

3.1 功能更強大的新型傳感器技術(shù)

隨著智能技術(shù)、結(jié)構(gòu)材料技術(shù)的飛速發(fā)展，體積更小、技術(shù)更復(fù)雜、功能更強大的新型傳感器不斷研發(fā)出來并投入到醫(yī)學(xué)、工業(yè)、交通等各領(lǐng)域。例如：數(shù)字化傳感器可以應(yīng)用在環(huán)境監(jiān)測、圖像傳輸?shù)阮I(lǐng)域；氣體傳感器可以應(yīng)用在醫(yī)學(xué)、化工等領(lǐng)域；網(wǎng)絡(luò)化傳感器可以應(yīng)用在城市管理、軍事國防等領(lǐng)域。

3.2 可靠性、開放性、可維護(hù)性更強的現(xiàn)代測控總線技術(shù)

現(xiàn)代測控總線技術(shù)主要包括GPIB總線、USB總線、IEEE總線以及LXI總線。GPIB總線常用來連接檢測設(shè)備和計算機(jī)，可以用一條總線連接計算機(jī)和若干臺設(shè)備，進(jìn)而組成一個檢測系統(tǒng)。USB總線為通用串行總線，與前者相比，可以在開機(jī)狀態(tài)下熱插拔外置設(shè)備，也可以為外置設(shè)備提供電源，不需再另行設(shè)計單獨的供電系統(tǒng)。IEEE總線用來連接微計算機(jī)、數(shù)碼顯示器、數(shù)字儀表等外置設(shè)備，由于采用并行總線接口標(biāo)準(zhǔn)，有效解決了各種儀器儀表接口與計算機(jī)互不兼容所帶來的問題。LXI總線是由各總線模塊憑借以太網(wǎng)技術(shù)連接起來一種新型儀器平臺，各總線模塊配備有自己的電源、處理器和LAN連接。

3.3 交互性、靈活性更強的虛擬儀器技術(shù)

虛擬儀器技術(shù)具有系列化、模塊化、網(wǎng)絡(luò)化等優(yōu)點，采用高性能的模塊化硬件，運用靈活多變的軟件進(jìn)行驅(qū)動進(jìn)而完成各種測量工作，測量結(jié)果通過網(wǎng)絡(luò)實時反饋，用戶界面更加人性化，可根據(jù)客戶要求自行設(shè)計檢測項目、檢測標(biāo)準(zhǔn)、檢測要求等。

3.4 遠(yuǎn)程測控技術(shù)

遠(yuǎn)程測控技術(shù)主要通過Internet、現(xiàn)場總線和無線通信來傳輸信號，信號傳輸過程中受距離和信號復(fù)雜程度的影響，普遍采用多種數(shù)據(jù)傳輸方式互相配合，由于數(shù)據(jù)量大、通信頻繁且可靠性保密性的特點廣泛應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)和軍事國防等領(lǐng)域。

參考文獻(xiàn)

[1]劉志剛.現(xiàn)代測控技術(shù)的發(fā)展及其應(yīng)用探析[J].機(jī)電信息，2012（12）.

[2]李鳳國.VXI總線與虛擬儀器技術(shù)[J].電子技術(shù)應(yīng)用，2003.

作者簡介

沈群書（1982-），男，吉林省舒蘭市人。碩士學(xué)位。講師。研究方向為自動控制。

作者單位

陸軍裝甲兵學(xué)院士官學(xué)校 吉林省長春市 130117