計(jì)量校準(zhǔn)工作中遠(yuǎn)程計(jì)算研究

（五蓮縣計(jì)量測(cè)試所，山東日照 262300）

0.引言

現(xiàn)代高科技產(chǎn)品的生產(chǎn)較為復(fù)雜，制造難度大，傳統(tǒng)生產(chǎn)設(shè)備的計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)無法滿足人們對(duì)于產(chǎn)品的實(shí)際需求。隨著電子信息工程技術(shù)的發(fā)展，遠(yuǎn)程計(jì)算逐漸開始在計(jì)量校準(zhǔn)工作中普及，突破了傳統(tǒng)人工計(jì)量高成本、低效率的缺陷，極大地提高了產(chǎn)品測(cè)量數(shù)據(jù)的精確度以及可信度。質(zhì)量決定了產(chǎn)品在市場(chǎng)中的競(jìng)爭(zhēng)力，設(shè)備的測(cè)量準(zhǔn)確度決定了質(zhì)量的優(yōu)劣，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程計(jì)量校準(zhǔn)，能提高校準(zhǔn)準(zhǔn)確度。

1.計(jì)算校準(zhǔn)工作中遠(yuǎn)程計(jì)算的優(yōu)勢(shì)

遠(yuǎn)程計(jì)算校準(zhǔn)指的是為了獲取被校準(zhǔn)儀器的計(jì)算特性而展開的一系列操作過程。隨著信息技術(shù)發(fā)展，遠(yuǎn)程計(jì)算可以實(shí)現(xiàn)計(jì)算校準(zhǔn)異地登陸操作，相較傳統(tǒng)的計(jì)量校準(zhǔn)，更加能夠保證計(jì)量效果的準(zhǔn)確度。遠(yuǎn)程計(jì)算作為一種先進(jìn)的計(jì)算方式，本質(zhì)上都是針對(duì)被校準(zhǔn)計(jì)量設(shè)備的計(jì)算校準(zhǔn)，同樣會(huì)按照被校準(zhǔn)計(jì)量設(shè)備的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范進(jìn)行數(shù)據(jù)采集及處理。與傳統(tǒng)計(jì)算校準(zhǔn)工作相比，遠(yuǎn)程計(jì)算具有更為明顯的優(yōu)勢(shì)，體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面[1]：

（1）便捷性。遠(yuǎn)程計(jì)算實(shí)現(xiàn)了虛擬化在線計(jì)算，不再依賴傳統(tǒng)的儀器轉(zhuǎn)移，不需要再將被校準(zhǔn)設(shè)備送到指定機(jī)構(gòu)進(jìn)行專業(yè)檢測(cè)，就可以一步到位進(jìn)行計(jì)算校準(zhǔn)，還可以溯源到國(guó)家相關(guān)計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)。對(duì)于部分緊急出現(xiàn)問題的儀器設(shè)備，能夠及時(shí)進(jìn)行在線校準(zhǔn)，保證了儀器設(shè)備能夠迅速地投入工作。極大地節(jié)省了計(jì)算校準(zhǔn)的時(shí)間，同時(shí)極大降低校準(zhǔn)的成本費(fèi)用。在傳統(tǒng)計(jì)算校準(zhǔn)工作中，需要進(jìn)行數(shù)據(jù)溯源行為，而且必須按照由低到高的次序逐個(gè)完成。另外計(jì)算校準(zhǔn)存在一定的時(shí)間限制，必須在一定的期限內(nèi)定期進(jìn)行校準(zhǔn)。（2）穩(wěn)定性。遠(yuǎn)程計(jì)算由于是在線上進(jìn)行校準(zhǔn)工作，是在被檢測(cè)器具原本的環(huán)境下開展計(jì)算校準(zhǔn)工作，極大地減少了因環(huán)境變化引起的不確定性，能夠在一定程度上避免校準(zhǔn)環(huán)節(jié)因環(huán)境的不確定性引發(fā)負(fù)面影響，校準(zhǔn)工作具備更好的穩(wěn)定性，校準(zhǔn)準(zhǔn)確度更高，由此，也縮短了因被檢測(cè)設(shè)備校準(zhǔn)引發(fā)的誤工時(shí)間。（3）靈活性。遠(yuǎn)程計(jì)算在計(jì)算校準(zhǔn)工作中不僅能夠開展在線檢測(cè)工作，還能夠?qū)?shù)據(jù)進(jìn)行復(fù)檢，與傳統(tǒng)校準(zhǔn)相比最重要的優(yōu)勢(shì)是，可以隨時(shí)在校準(zhǔn)工作完成前，根據(jù)實(shí)際校準(zhǔn)需求隨時(shí)暫停計(jì)算校準(zhǔn)，校準(zhǔn)更為靈活，能夠滿足用戶多樣化的選擇需求。另外，在遠(yuǎn)程計(jì)算過程中，上級(jí)的計(jì)算部門能夠?qū)τ谙录?jí)計(jì)算檢測(cè)機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)校準(zhǔn)過程的直接控制，從而在根本上保證了計(jì)算校準(zhǔn)工作的質(zhì)量。（4）對(duì)比性。在實(shí)際計(jì)算校準(zhǔn)工作中，數(shù)據(jù)溯源能夠進(jìn)行數(shù)據(jù)對(duì)比，不僅需要與不同實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行對(duì)比，還要與國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行對(duì)比。與傳統(tǒng)計(jì)算校準(zhǔn)相比，遠(yuǎn)程計(jì)算極大地縮短了數(shù)據(jù)溯源時(shí)間，減少了被檢測(cè)設(shè)備的不穩(wěn)定性，最大限度地提高了數(shù)據(jù)對(duì)比的精確度，能夠在線實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)對(duì)比，精確掌握與其他數(shù)量標(biāo)準(zhǔn)之間的細(xì)微差距，其調(diào)節(jié)方式更加細(xì)致與精確。（5）有效監(jiān)督。計(jì)算校準(zhǔn)工作的最后一項(xiàng)是將校準(zhǔn)數(shù)據(jù)保存在數(shù)據(jù)庫(kù)中，這些校準(zhǔn)數(shù)據(jù)可以提供給用戶隨時(shí)進(jìn)行調(diào)用、查閱。遠(yuǎn)程計(jì)算有一定的計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范，校準(zhǔn)人員需要從上級(jí)實(shí)驗(yàn)室接收計(jì)算操作指令，在一定程度上提升被檢測(cè)設(shè)備的計(jì)算水平。良好的計(jì)量規(guī)范及體系可以實(shí)現(xiàn)在線監(jiān)督，一方面確保遠(yuǎn)程計(jì)算校準(zhǔn)工作的順利展開，另一方面，廠家可以利用線上平臺(tái)對(duì)被檢測(cè)器具進(jìn)行實(shí)時(shí)訪問，有助于促進(jìn)校準(zhǔn)計(jì)算水平的提高。

2.遠(yuǎn)程計(jì)算在計(jì)量校準(zhǔn)工作中的實(shí)現(xiàn)技術(shù)

目前，網(wǎng)絡(luò)技術(shù)不斷發(fā)展，寬帶帶寬持續(xù)擴(kuò)展，逐漸在各行業(yè)領(lǐng)域普及。以光纖網(wǎng)絡(luò)寬帶為例，帶寬目前最大能夠達(dá)到100M～300M，當(dāng)前主流網(wǎng)絡(luò)為4G移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)，移動(dòng)帶寬也在100M 以上，而且5G網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)投放市場(chǎng)，5G網(wǎng)絡(luò)速度可達(dá)1000M。因此，網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展為遠(yuǎn)程計(jì)算的量化以及效率提供可實(shí)現(xiàn)的基礎(chǔ)。當(dāng)前遠(yuǎn)程計(jì)算工作中，需要考慮到計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)、控制軟件以及測(cè)試儀器等對(duì)校準(zhǔn)工作的影響目前，遠(yuǎn)程計(jì)算技術(shù)主要分為2種，一種是在被檢測(cè)器具設(shè)備中，設(shè)置通用的網(wǎng)絡(luò)通信端口，利用端口接入網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備與被校準(zhǔn)設(shè)備的互相連接，進(jìn)行一對(duì)一的通信校準(zhǔn)，這種技術(shù)能夠有效避免外部環(huán)境的干擾，保證計(jì)算校準(zhǔn)效果；另一種實(shí)現(xiàn)技術(shù)是在被檢測(cè)器具存在網(wǎng)絡(luò)接入能力較弱時(shí)，提供網(wǎng)絡(luò)通信接口的開發(fā)功能，借此提高遠(yuǎn)程計(jì)算的效果。遠(yuǎn)程計(jì)算的實(shí)現(xiàn)技術(shù)節(jié)點(diǎn)囊括了網(wǎng)絡(luò)化儀器計(jì)算機(jī)、計(jì)量校準(zhǔn)模塊、數(shù)據(jù)采集裝置和計(jì)量校準(zhǔn)系統(tǒng)，其中計(jì)算校準(zhǔn)系統(tǒng)會(huì)有多種總線標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行選擇，在實(shí)際校準(zhǔn)過程中需要依照總線的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，對(duì)設(shè)備進(jìn)行分類改造。計(jì)量校準(zhǔn)模塊可借用的網(wǎng)絡(luò)有廣域網(wǎng)、專線網(wǎng)絡(luò)以及局域網(wǎng)，其訪問的網(wǎng)絡(luò)模式有3種，即CB/S、B/S 和 C/S[2]。

在進(jìn)行計(jì)算校準(zhǔn)遠(yuǎn)程計(jì)算系統(tǒng)構(gòu)建時(shí)，一般采用混合結(jié)構(gòu)提供計(jì)算技術(shù)支持。計(jì)量校準(zhǔn)模塊不局限于特定的計(jì)算節(jié)點(diǎn)，可以在任何接入點(diǎn)經(jīng)相應(yīng)的計(jì)算節(jié)點(diǎn)通入網(wǎng)絡(luò)，利用客戶端發(fā)布計(jì)算校準(zhǔn)數(shù)據(jù)。在計(jì)算校準(zhǔn)系統(tǒng)中不難發(fā)現(xiàn)，其實(shí)現(xiàn)的根本是，將虛擬儀器結(jié)合網(wǎng)絡(luò)通信為現(xiàn)代計(jì)算校準(zhǔn)工作。目前已經(jīng)實(shí)現(xiàn)較為成熟的遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)包括了Web服務(wù)器、VI Server、Java、COM/DCOM等。

3.遠(yuǎn)程計(jì)算在計(jì)量校準(zhǔn)中的應(yīng)用模式

3.1 互聯(lián)網(wǎng)

互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)實(shí)現(xiàn)了信息溝通的便捷性，能夠在上級(jí)計(jì)算站和下級(jí)計(jì)算站之間建立數(shù)據(jù)信息傳輸渠道，從系統(tǒng)上完善了整個(gè)計(jì)算校準(zhǔn)的統(tǒng)一性。主要做法是在下級(jí)計(jì)算站安裝校準(zhǔn)系統(tǒng)以及監(jiān)控系統(tǒng)，上級(jí)計(jì)算站運(yùn)用互聯(lián)網(wǎng)將計(jì)算校準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)傳送到下級(jí)計(jì)算站，構(gòu)建實(shí)時(shí)信息交互平臺(tái)。實(shí)際校準(zhǔn)工作可由上級(jí)指揮下級(jí)工作人員完成，最后將計(jì)算校準(zhǔn)過程中保存的數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)傳達(dá)給上級(jí)計(jì)算站。另外，上級(jí)計(jì)算站可以對(duì)校準(zhǔn)過程及結(jié)果進(jìn)行評(píng)定，利用互聯(lián)網(wǎng)頒發(fā)相應(yīng)的校準(zhǔn)證書，這種應(yīng)用模式相對(duì)來說更為簡(jiǎn)便。

3.2 計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)

結(jié)合遠(yuǎn)程計(jì)算在計(jì)算校準(zhǔn)過程中的特點(diǎn)，設(shè)計(jì)專門的計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)，確保計(jì)算的精準(zhǔn)度。遠(yuǎn)程計(jì)算相較于傳統(tǒng)計(jì)算校準(zhǔn)方式具備網(wǎng)絡(luò)通信和智能自動(dòng)化雙重功能，減少了被檢測(cè)器具在運(yùn)輸條件下的不穩(wěn)定性，上級(jí)計(jì)算站通過自動(dòng)計(jì)算校準(zhǔn)軟件來完成計(jì)算校準(zhǔn)工作，能夠準(zhǔn)確地獲取下級(jí)計(jì)算站相應(yīng)的校準(zhǔn)數(shù)據(jù)。計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)更加的準(zhǔn)確，能夠確保校準(zhǔn)數(shù)據(jù)的完整性。相比較前一種技術(shù)應(yīng)用模式，這種方式能夠最大程度地降低數(shù)據(jù)泄露的風(fēng)險(xiǎn)，其穩(wěn)定性更好。不過對(duì)于設(shè)計(jì)專業(yè)的計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)，需要高技術(shù)人才，確保計(jì)算校準(zhǔn)研制更加的規(guī)范，計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)關(guān)系著被檢測(cè)器具的測(cè)量精度，影響產(chǎn)品質(zhì)量。因此研究穩(wěn)定性的計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)是解決遠(yuǎn)程計(jì)算校準(zhǔn)的首要任務(wù)之一[3]。

3.3 控制環(huán)境變量

遠(yuǎn)程計(jì)算不僅僅是面對(duì)可見的被檢測(cè)儀器，有時(shí)還需要面向特殊環(huán)境的遠(yuǎn)程計(jì)算，比如太空真空環(huán)境、深海缺氧環(huán)境等。計(jì)算校準(zhǔn)中的量值確定對(duì)于實(shí)際操作的標(biāo)準(zhǔn)依賴性比較低，校準(zhǔn)的依據(jù)主要參考自然常數(shù)與事物內(nèi)外因之間的聯(lián)系等，以此實(shí)現(xiàn)量值數(shù)據(jù)對(duì)比。與前面兩種應(yīng)用模式相比，這種模式主要是面向未來在復(fù)雜的環(huán)境中進(jìn)行計(jì)算校準(zhǔn)，控制環(huán)境變量能夠有效的完善遠(yuǎn)程計(jì)算的弊端，另外，對(duì)于遠(yuǎn)程計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)化的研究有著十分重要的意義。

4.結(jié)語

現(xiàn)代互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展為遠(yuǎn)程計(jì)算在計(jì)量檢定工作中的應(yīng)用提供了技術(shù)支持，這是計(jì)量行業(yè)的一種新模式。利用現(xiàn)代化技術(shù)手段，將互聯(lián)網(wǎng)與計(jì)算校準(zhǔn)進(jìn)行完美融合，可有效解決局部計(jì)算和標(biāo)定過程中的問題，為計(jì)算校準(zhǔn)提供了高效、準(zhǔn)確、規(guī)范、科學(xué)的平臺(tái)，未來它將是一種不依賴物理標(biāo)準(zhǔn)的遠(yuǎn)程計(jì)算應(yīng)用模式，值得期待。