智能化在測(cè)控技術(shù)與儀器中的應(yīng)用研究

胡根生，蔡慧

（上海西派埃自動(dòng)化科技有限公司，上海 201600）

0 引言

現(xiàn)代計(jì)算機(jī)信息技術(shù)的發(fā)展極大地推動(dòng)和促進(jìn)了測(cè)控技術(shù)與儀器向信息化、自動(dòng)化與智能化方向發(fā)展，測(cè)控技術(shù)與儀器的信息化、自動(dòng)化與智能化是一個(gè)集成度較高的跨學(xué)科工程體系，它囊括和覆蓋了計(jì)算機(jī)、信息工程、控制技術(shù)、光學(xué)、電子技術(shù)、精密機(jī)械等系列學(xué)科領(lǐng)域，計(jì)算機(jī)、光電儀器、精密機(jī)械等綜合應(yīng)用于測(cè)控系統(tǒng)之中，系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、操作、控制和管理中涉及了信息獲取、信息處理以及信息應(yīng)用技術(shù)，精確的自動(dòng)化和智能的計(jì)數(shù)技術(shù)則應(yīng)用于測(cè)控技術(shù)之中，此外在測(cè)控儀器設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)的監(jiān)測(cè)中綜合使用了網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)、自動(dòng)化監(jiān)測(cè)技術(shù)、光學(xué)電子技術(shù)等，可以實(shí)現(xiàn)測(cè)量過程的全時(shí)態(tài)控制、模式甄別和信息交互處理。信息化、自動(dòng)化、智能化的測(cè)控技術(shù)與儀器在工業(yè)領(lǐng)域得到了廣泛而深入的應(yīng)用，構(gòu)成了現(xiàn)代化工業(yè)體系的基石，本文研究和探討了智能化及其技術(shù)在測(cè)控技術(shù)與儀器中的應(yīng)用。

1 測(cè)控技術(shù)與儀器

1.1 測(cè)控技術(shù)

測(cè)控技術(shù)是測(cè)量與控制技術(shù)的簡(jiǎn)稱，顧名思義它包括測(cè)量技術(shù)與控制技術(shù)兩個(gè)方面，在現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域中被廣泛應(yīng)用，極大地促進(jìn)了工業(yè)生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量的提升。測(cè)控技術(shù)的范疇、領(lǐng)域極為廣泛，并且技術(shù)性比較復(fù)雜，因此只有在大量反復(fù)的技術(shù)實(shí)踐、迭代和經(jīng)驗(yàn)總結(jié)的基礎(chǔ)上才能實(shí)現(xiàn)和推動(dòng)技術(shù)創(chuàng)新。目前來看隨著我國(guó)工業(yè)化的不斷推進(jìn)和深入，我國(guó)的測(cè)控技術(shù)整體質(zhì)量和水平不斷提升，但與先進(jìn)工業(yè)國(guó)家相比還存在明顯的差距，因此在測(cè)控技術(shù)實(shí)踐和研發(fā)創(chuàng)新過程中，要進(jìn)一步明確和革新相關(guān)理念，瞄準(zhǔn)行業(yè)發(fā)展前沿，結(jié)合我國(guó)工業(yè)生產(chǎn)發(fā)展的需要，創(chuàng)造性地提出具有革新性、適用性、先進(jìn)性的技術(shù)解決方案[1]。

1.2 儀器

儀器是指實(shí)際執(zhí)行測(cè)控技術(shù)所要實(shí)現(xiàn)目標(biāo)的設(shè)備設(shè)施和手段，其在測(cè)控應(yīng)用中主要負(fù)責(zé)信息采集和數(shù)據(jù)處理工作，儀器的質(zhì)量和水平是一個(gè)國(guó)家整體工業(yè)水平的縮影。在工業(yè)生產(chǎn)過程中，需要對(duì)復(fù)雜性、大數(shù)量、綜合性的信息和數(shù)據(jù)進(jìn)行快速高效的處理，因此為了確保工業(yè)生產(chǎn)的效率和產(chǎn)品質(zhì)量，需要將相應(yīng)的失誤控制在一定的可以接受的范圍內(nèi)，這就需要加快儀器的技術(shù)更新和技術(shù)改革，相應(yīng)地要求相關(guān)技術(shù)人員要勇于創(chuàng)新、大膽創(chuàng)新。

1.3 智能化在測(cè)控技術(shù)與儀器中的應(yīng)用價(jià)值與優(yōu)勢(shì)

隨著以計(jì)算機(jī)信息技術(shù)為代表的智能化技術(shù)在工業(yè)生產(chǎn)和社會(huì)生活中的廣泛應(yīng)用，測(cè)控技術(shù)與儀器作為現(xiàn)代工業(yè)經(jīng)濟(jì)的基礎(chǔ)，在智能化方向得到了長(zhǎng)足的發(fā)展，不同行業(yè)和領(lǐng)域的測(cè)控技術(shù)都得到了智能化提升與革新，昭示了智能化測(cè)控技術(shù)時(shí)代的到來。借助計(jì)算機(jī)信息技術(shù)以及相關(guān)工業(yè)技術(shù)的支持和輔助，智能化測(cè)控技術(shù)的精度、控制和規(guī)范得到了明顯的提升和加持。測(cè)控技術(shù)與儀器的智能化主要體現(xiàn)在信息采集工具的智能化以及建立在這個(gè)基礎(chǔ)之上的信息分析處理、數(shù)據(jù)測(cè)量、實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)以及相應(yīng)的自動(dòng)化控制等[2]。

將智能化技術(shù)應(yīng)用到測(cè)控技術(shù)與儀器之中，相對(duì)于傳統(tǒng)技術(shù)而言帶來了前所未有的改變和革新，精度高、時(shí)間短、控制靈活、監(jiān)測(cè)實(shí)時(shí)化等都有效的滿足了現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)的要求，諸如在工業(yè)自動(dòng)化實(shí)踐解決方案中，將硬件設(shè)備設(shè)施與智能化的儀器儀表相結(jié)合，就可以實(shí)現(xiàn)對(duì)設(shè)備設(shè)施運(yùn)行的全過程實(shí)時(shí)化監(jiān)測(cè)，并且能夠?qū)崟r(shí)記錄故障的發(fā)生，這為設(shè)備實(shí)施維護(hù)維修提供了更為精確的定位和和事故反饋，大大提升了故障處理的效率，通過對(duì)工業(yè)生產(chǎn)設(shè)備設(shè)施的儀器檢測(cè)可以對(duì)其消耗和折損情況進(jìn)行動(dòng)態(tài)監(jiān)控，從而提升其運(yùn)行的穩(wěn)定性和制定更好的維修保養(yǎng)計(jì)劃，從而減少生產(chǎn)過程中意外事故的發(fā)生幾率。

此外，在測(cè)控技術(shù)與儀器中應(yīng)用智能化技術(shù)有助于實(shí)現(xiàn)對(duì)傳統(tǒng)監(jiān)測(cè)技術(shù)系統(tǒng)和設(shè)備設(shè)施的改造、升級(jí)與更新，從而延長(zhǎng)相關(guān)設(shè)備的使用壽命和提高精確性，從而有助于節(jié)約成本，具有良好的經(jīng)濟(jì)性。在針對(duì)特殊任務(wù)和功能要求時(shí)還可以使用智能化技術(shù)代替人工操作，從而提升操作的自動(dòng)化水平，減少人工操作的不便或不適宜性，不僅可以提升操作效率和安全性，而且還可以降低人工工作強(qiáng)度和節(jié)約人力成本。

2 智能化在測(cè)控技術(shù)與儀器中應(yīng)用的場(chǎng)景分析

2.1 智能化與航空航天

航空航天的行業(yè)特點(diǎn)決定了其對(duì)技術(shù)與儀器的精密高穩(wěn)定性能等都有特殊的要求，從而確保其生產(chǎn)服務(wù)的安全性與穩(wěn)定性，高精度高質(zhì)量的測(cè)控技術(shù)與儀器始終伴隨著航空航天產(chǎn)業(yè)的發(fā)展過程，在航空航天相關(guān)技術(shù)的研發(fā)和生產(chǎn)服務(wù)過程中，都需要大量反復(fù)的實(shí)驗(yàn)、測(cè)量、監(jiān)測(cè)和模擬等，從而驗(yàn)證技術(shù)的可行性、先進(jìn)性、安全性與穩(wěn)定性，傳統(tǒng)條件下這些工作需要耗費(fèi)大量的人力物力且整個(gè)過程極為繁瑣，并且測(cè)試結(jié)果的穩(wěn)定性和準(zhǔn)確性也得不到有效保障。而使用智能化測(cè)控技術(shù)與儀器可以很好地改變這一狀況，依托智能化測(cè)控技術(shù)與儀器可以構(gòu)建航空航天產(chǎn)業(yè)的全局模擬系統(tǒng)以對(duì)相關(guān)技術(shù)和環(huán)節(jié)進(jìn)行模擬分析，確定航空航天相關(guān)環(huán)節(jié)和產(chǎn)品的具體測(cè)量要求，并結(jié)合航空航天產(chǎn)業(yè)的實(shí)際狀況進(jìn)行具體作業(yè)，從而提高測(cè)量數(shù)據(jù)的精準(zhǔn)性，更好地促進(jìn)航空航天系統(tǒng)中各類傳感器元件和機(jī)械設(shè)備之間的工作協(xié)同，提升航空航天產(chǎn)業(yè)的發(fā)展質(zhì)量與水平[3]。

2.2 智能化與農(nóng)業(yè)生產(chǎn)

農(nóng)業(yè)生產(chǎn)受到氣候、自然環(huán)境等因素的影響和干擾較大，具有很強(qiáng)的不確定性和不可控性，極大地影響了農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的發(fā)展和農(nóng)產(chǎn)品產(chǎn)量的穩(wěn)定性。傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中生產(chǎn)過程、資源配置與利用、產(chǎn)品加工等環(huán)節(jié)都存在明顯的不足和需要改善的地方。而利用智能化的測(cè)控技術(shù)與儀器可以很好地實(shí)現(xiàn)對(duì)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)技術(shù)與設(shè)備的更新與優(yōu)化，推動(dòng)和實(shí)現(xiàn)種植、播種、灌溉、收割等過程的自動(dòng)化。以農(nóng)作物生長(zhǎng)環(huán)節(jié)為例，可以利用智能化的測(cè)控技術(shù)對(duì)農(nóng)作物生長(zhǎng)過程進(jìn)行動(dòng)態(tài)實(shí)時(shí)化監(jiān)測(cè)，針對(duì)不同的生產(chǎn)階段監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)采取相應(yīng)的養(yǎng)護(hù)手段，從而降低農(nóng)作物發(fā)生病蟲害的幾率，同時(shí)可以降低人財(cái)物的投入，提高生產(chǎn)效率。在農(nóng)產(chǎn)品采摘存儲(chǔ)階段，可以使用智能化測(cè)控技術(shù)和儀器對(duì)存儲(chǔ)條件進(jìn)行溫度、濕度、環(huán)境等方面的自動(dòng)控制，確保農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量的穩(wěn)定性[4]。

2.3 智能化與軟件開發(fā)

在軟件開發(fā)領(lǐng)域，智能化測(cè)控技術(shù)與儀器依然能夠起到很好的應(yīng)用，軟件的可擴(kuò)展性是衡量一個(gè)軟件開發(fā)成果好壞的重要指標(biāo)之一，在軟件開發(fā)過程中，可以基于智能化的虛擬測(cè)控技術(shù)創(chuàng)設(shè)相應(yīng)的場(chǎng)景，實(shí)現(xiàn)測(cè)控軟件開發(fā)環(huán)境和流程的優(yōu)化，大幅度地提升軟件開發(fā)的可擴(kuò)展性，為后續(xù)的二次開發(fā)或多次開發(fā)創(chuàng)造更為便利的條件，同時(shí)也可以輔之以其他專業(yè)性較強(qiáng)的測(cè)量軟件系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)軟件開發(fā)的跨領(lǐng)域、跨學(xué)科等的橫向擴(kuò)展和融合，從而實(shí)現(xiàn)開發(fā)理念和實(shí)現(xiàn)技術(shù)的全面創(chuàng)新，從某種意義上來說，這種將智能化測(cè)控技術(shù)與軟件開發(fā)的融合，打開了軟件開發(fā)的全新思路和局面，可以在人工智能的輔助和支持下實(shí)現(xiàn)更為智能化的人機(jī)交互、機(jī)機(jī)交互，從而帶來更為了靈活和便利的智能化自動(dòng)化控制解決方案。智能化測(cè)控技術(shù)在軟件開發(fā)領(lǐng)域中的應(yīng)用使得軟件開發(fā)的流程得到了極大的優(yōu)化，并使得其測(cè)試環(huán)節(jié)和流程實(shí)現(xiàn)了革新和簡(jiǎn)潔化，并且能夠跨學(xué)科跨領(lǐng)域地實(shí)現(xiàn)特定功能，這樣在擴(kuò)展接口優(yōu)化的基礎(chǔ)上為軟件開發(fā)和應(yīng)用打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

2.4 智能化與遠(yuǎn)程測(cè)控

現(xiàn)代日趨激烈的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)給規(guī)模化的工業(yè)生產(chǎn)帶來了很大的壓力和環(huán)境限制，而將智能化測(cè)控技術(shù)應(yīng)用到工業(yè)生產(chǎn)過程中可以有效的改善這一狀況，例如可以將智能化監(jiān)控技術(shù)及其相應(yīng)的儀器引入到工業(yè)生產(chǎn)過程中的監(jiān)測(cè)和監(jiān)控上來，并在此基礎(chǔ)上構(gòu)建起相應(yīng)的遠(yuǎn)程測(cè)控網(wǎng)絡(luò)，并根據(jù)市場(chǎng)信息來對(duì)工業(yè)生產(chǎn)過程進(jìn)行相應(yīng)的控制和操作，從而更為有效地應(yīng)對(duì)市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)和市場(chǎng)變化的不確定性，在智能化技術(shù)與遠(yuǎn)程測(cè)控結(jié)合起來，目前在石油配送、城市地下管道疏通、電力供應(yīng)傳輸?shù)确矫娑嫉玫搅顺跻姵尚У膽?yīng)用，取得了預(yù)期效果并展示了良好的發(fā)展前景和發(fā)展?jié)摿Γh(yuǎn)程測(cè)控技術(shù)從其技術(shù)實(shí)現(xiàn)方式上來講可以分為電話網(wǎng)式、專線式、無線通訊式等多種技術(shù)實(shí)現(xiàn)方式，根據(jù)不同的技術(shù)實(shí)現(xiàn)方式特點(diǎn)、優(yōu)勢(shì)可以將其應(yīng)用到水利、電氣、燃?xì)獾炔煌膱?chǎng)景和領(lǐng)域，針對(duì)其存在的問題制定適宜的解決方案。

2.5 智能化與醫(yī)療衛(wèi)生

近年來醫(yī)療衛(wèi)生領(lǐng)域中智能化測(cè)控技術(shù)的應(yīng)用也越來越廣泛而深入，在智能化測(cè)控技術(shù)的支持下，非接觸式的醫(yī)療測(cè)量逐漸取代了直接的接觸式測(cè)量，傳統(tǒng)的以水銀作為測(cè)量介質(zhì)的儀器也逐漸被石英晶體、熱電偶等所代替。測(cè)量方式不但更為便捷，而且測(cè)量結(jié)果更為準(zhǔn)確，在移動(dòng)通信快速發(fā)展的條件下，無線通信技術(shù)與智能化測(cè)控技術(shù)相結(jié)合，在無線網(wǎng)絡(luò)的支持下，可以更加靈活地通過無線傳感器和探測(cè)器進(jìn)行醫(yī)療信息的采集、處理，確保了信息獲取的實(shí)時(shí)性與精準(zhǔn)性，這也為遠(yuǎn)程醫(yī)療的發(fā)展提供了必要的技術(shù)支持[5]。

3 結(jié)語(yǔ)

隨著計(jì)算機(jī)信息技術(shù)及其相關(guān)支持技術(shù)的發(fā)展，智能化及智能化技術(shù)正在工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域大規(guī)模應(yīng)用，并初步奠定了現(xiàn)代工業(yè)化生產(chǎn)的基石。測(cè)控技術(shù)與儀器是現(xiàn)代工業(yè)化生產(chǎn)不可或缺的手段，測(cè)控技術(shù)及儀器的智能化是現(xiàn)代工業(yè)化生產(chǎn)技術(shù)升級(jí)的一個(gè)重要標(biāo)志，也被視為一個(gè)國(guó)家整體工業(yè)水平的標(biāo)識(shí)，它在某種程度上代表了一個(gè)國(guó)家工業(yè)化水平及其競(jìng)爭(zhēng)力的大小。