淺議儀器儀表自動(dòng)化校驗(yàn)系統(tǒng)的構(gòu)建

王 松

（中海石油（中國(guó)）有限公司 天津分公司，天津 300459）

在科學(xué)技術(shù)不斷發(fā)展的過程中，對(duì)測(cè)量質(zhì)量和效率提出了更高的要求。現(xiàn)有的手工測(cè)量方法已不能滿足人們的需要。自動(dòng)校準(zhǔn)系統(tǒng)的出現(xiàn)更好地解決了這個(gè)問題。自動(dòng)校準(zhǔn)是一種新的科技產(chǎn)品，具有許多優(yōu)點(diǎn)：以電子計(jì)算機(jī)為主要操作工具；自動(dòng)化程度高，除了安裝和接線測(cè)試儀，其余工作由計(jì)算機(jī)完成；系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫可根據(jù)實(shí)際需要接入局域網(wǎng)，幫助企業(yè)有效實(shí)施電表的網(wǎng)絡(luò)管理。

1 自動(dòng)化校驗(yàn)系統(tǒng)

自動(dòng)校準(zhǔn)智能數(shù)字校準(zhǔn)自動(dòng)壓力測(cè)量系統(tǒng)主要由自動(dòng)校準(zhǔn)真空源、自動(dòng)數(shù)字校準(zhǔn)壓力氣壓源、自動(dòng)數(shù)字校準(zhǔn)壓力液壓源及智能壓力自動(dòng)控制測(cè)量管理軟件系統(tǒng)、全自動(dòng)壓力測(cè)量智能壓力、標(biāo)準(zhǔn)自動(dòng)測(cè)量壓力控制測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)自動(dòng)控制電流輸出、變送器自動(dòng)壓力測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)壓力控制電流等模塊組成，測(cè)量管理系統(tǒng)智能攝像機(jī)自動(dòng)校準(zhǔn)測(cè)量系統(tǒng)圖像機(jī)主要是用于處理自動(dòng)智能校準(zhǔn)壓力自動(dòng)計(jì)量和儀表的自動(dòng)測(cè)量發(fā)電機(jī)三個(gè)子部分。自動(dòng)智能壓力高精度自動(dòng)校準(zhǔn)智能壓力測(cè)量管理系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)件由多不同寬度的多個(gè)智能自動(dòng)校準(zhǔn)專用壓力測(cè)量管理軟件模塊和多個(gè)采用智能多功能精密自動(dòng)校準(zhǔn)數(shù)字組合智能校準(zhǔn)壓力自動(dòng)計(jì)量的儀表系統(tǒng)模塊聯(lián)合組成。同時(shí)，智能自動(dòng)數(shù)字校準(zhǔn)智能壓力測(cè)量管理軟件系統(tǒng)主要組件由多臺(tái)專用智能計(jì)算機(jī)、專用智能壓力測(cè)量數(shù)據(jù)采集卡和管理卡、打印機(jī)和精心設(shè)計(jì)進(jìn)行準(zhǔn)備、反復(fù)自動(dòng)進(jìn)行調(diào)試的智能壓力測(cè)量專用數(shù)據(jù)管理軟件四個(gè)系統(tǒng)模塊組成，并同時(shí)需要輔以按相關(guān)國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定和相關(guān)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)自行設(shè)計(jì)研制生產(chǎn)的智能壓力自動(dòng)測(cè)量專用管理軟件裝置以及壓力管理軟件。

2 自動(dòng)化校驗(yàn)系統(tǒng)構(gòu)建時(shí)應(yīng)注意的要點(diǎn)

2.1 系統(tǒng)校準(zhǔn)

被檢儀器設(shè)備的校準(zhǔn)檢定通過輸入規(guī)范信號(hào)完成，在規(guī)范信號(hào)輸入之后，被檢儀器設(shè)備的值便能展開適當(dāng)?shù)恼{(diào)整，包括顯示系數(shù)及標(biāo)準(zhǔn)值。因?yàn)樗揭勋@得大幅的提高，大多數(shù)被檢儀器設(shè)備也具有自動(dòng)校準(zhǔn)基本功能，因而原本繁冗的人工操作被省略了，施行系統(tǒng)控制的技術(shù)骨干僅僅需要按程序提示按動(dòng)面板鍵即可。

2.2 系統(tǒng)檢定

客戶可根據(jù)需要隨機(jī)選擇檢驗(yàn)點(diǎn)。要檢查的設(shè)備通常顯示三個(gè)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)：24 小時(shí)、1 個(gè)季度和1 年。該系統(tǒng)允許用戶響應(yīng)不同的時(shí)間和間隔，并可以根據(jù)不同的技術(shù)參數(shù)靈活選擇數(shù)據(jù)處理形式。

3 儀器儀表自動(dòng)化校檢系統(tǒng)的組成構(gòu)造

3.1 儀器儀表

建立自動(dòng)校準(zhǔn)系統(tǒng)必須使用多種智能儀器。系統(tǒng)中使用的儀器和輔助設(shè)備的科學(xué)性和可靠性在很大程度上決定了自動(dòng)校準(zhǔn)系統(tǒng)的實(shí)際運(yùn)行質(zhì)量。標(biāo)準(zhǔn)儀表和被測(cè)儀表是儀表自動(dòng)校準(zhǔn)中不可缺少的重要測(cè)量?jī)x表，包括信號(hào)源、示波器校準(zhǔn)裝置、交直流標(biāo)準(zhǔn)源、功率表、示波器、頻率表、數(shù)字萬用表等配套設(shè)備。

3.2 系統(tǒng)硬件構(gòu)成

計(jì)算機(jī)設(shè)備是網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中軟硬件的重要組成部分，配備主要有網(wǎng)絡(luò)接口、輔助通信設(shè)備、網(wǎng)絡(luò)適配器等，對(duì)一臺(tái)計(jì)算機(jī)的網(wǎng)絡(luò)配置功能要求不高，總體水平足夠。可控儀器設(shè)備的接口能對(duì)外部輸入數(shù)據(jù)及時(shí)做出反應(yīng)，運(yùn)行中的問題能及時(shí)適應(yīng)，摒棄了過去單純依靠硬件解決問題的不足，提高了系統(tǒng)的功能性。系統(tǒng)具有校準(zhǔn)功能，促進(jìn)了具有測(cè)量測(cè)試精度的系統(tǒng)整體穩(wěn)步提高，網(wǎng)絡(luò)適配器軟件結(jié)構(gòu)等網(wǎng)絡(luò)輔助測(cè)試設(shè)備的廣泛應(yīng)用等也可以在一定程度上大大改善系統(tǒng)的數(shù)據(jù)控制處理功能，提高系統(tǒng)的測(cè)量驗(yàn)證測(cè)試性能和提高測(cè)量測(cè)試結(jié)果的精確初始計(jì)算速度。

3.3 系統(tǒng)軟件的特點(diǎn)

軟件在測(cè)量?jī)x器和各種測(cè)量電子設(shè)備的自動(dòng)化校準(zhǔn)中一直起著重要的主導(dǎo)作用。充分考慮提高系統(tǒng)化的運(yùn)行管理效率，從不同技術(shù)層次、不同應(yīng)用角度可以實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)化的運(yùn)行性能要求。另外，它們還可以同時(shí)控制多臺(tái)計(jì)算機(jī)自動(dòng)執(zhí)行各種測(cè)量數(shù)據(jù)處理和進(jìn)入輸出控制操作，自動(dòng)校準(zhǔn)系統(tǒng)的軟件可以使用操作系統(tǒng)主窗口的64 位高性能和即插即用特性，并在操作期間啟用自動(dòng)校準(zhǔn)系統(tǒng)，通過GPIB 接口的命令語言進(jìn)行精確的數(shù)據(jù)傳輸和定位，實(shí)現(xiàn)打印、保存人機(jī)對(duì)話和數(shù)據(jù)查詢。

3.4 定向設(shè)置專業(yè)自動(dòng)化校驗(yàn)部門

在一些擁有一定經(jīng)營(yíng)規(guī)模的專門機(jī)構(gòu)及煤炭企業(yè)中，為促使教育資源獲得有效的配置，可以設(shè)置專門機(jī)構(gòu)的檢驗(yàn)職能部門來展開電子儀器校驗(yàn)工作，這樣不但解決了因?yàn)閮x器儀表檢驗(yàn)工作的任務(wù)量很大而影響管理效率的難題，與此同時(shí)也可以根據(jù)校驗(yàn)工序的不同采納適合的系統(tǒng)，促成各個(gè)單位之間的工作的連接。

3.5 著重發(fā)展校驗(yàn)系統(tǒng)的安全性和穩(wěn)定性

隨著現(xiàn)代科技的進(jìn)步，自動(dòng)化系統(tǒng)更加先進(jìn)，對(duì)校驗(yàn)過程中由多變性及不確定性引起的難題，還會(huì)愈加安全高效地預(yù)防，隨著自動(dòng)化系統(tǒng)的日益創(chuàng)新，儀器儀表自動(dòng)化校驗(yàn)系統(tǒng)還必將在安全性及穩(wěn)定性方面獲得很大的提升。

3.6 加快產(chǎn)品更新速度的同時(shí)提高產(chǎn)品質(zhì)量

現(xiàn)階段消費(fèi)市場(chǎng)上的商品更新周期愈來愈短，設(shè)計(jì)愈來愈繁雜，使測(cè)驗(yàn)工程師們感覺到更大的壓力。為了愈加具備消費(fèi)市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)能力，測(cè)驗(yàn)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)不但應(yīng)該迎合可以靈便支持不同商品分析模型適用，還要不斷完善。在創(chuàng)新的同時(shí)，更應(yīng)該重視系統(tǒng)的精確性及可靠性，從而提升商品的消費(fèi)市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)能力。

4 儀器儀表自動(dòng)化校驗(yàn)系統(tǒng)設(shè)計(jì)構(gòu)建的內(nèi)容

4.1 可視化的BASIC 語言

一方面，使用動(dòng)態(tài)鏈接庫技術(shù)可以有效改進(jìn)應(yīng)用計(jì)算機(jī)內(nèi)部和對(duì)外輸出數(shù)據(jù)端口的動(dòng)態(tài)計(jì)算。另一方面，采用一種串行數(shù)據(jù)通信鏈接方式可以作為應(yīng)用程序的可編程數(shù)據(jù)接口，科學(xué)地降低了程序設(shè)計(jì)的操作難度，降低了應(yīng)用程序的系統(tǒng)內(nèi)存余量利用率，使系統(tǒng)運(yùn)行平穩(wěn)。如果一個(gè)規(guī)模驗(yàn)證程序編程操作系統(tǒng)同時(shí)運(yùn)行需要復(fù)雜的大中小幾個(gè)規(guī)模數(shù)據(jù)驗(yàn)證處理程序，可以優(yōu)先考慮直接通過一個(gè)資源共享的規(guī)模驗(yàn)證程序方式對(duì)其進(jìn)行驗(yàn)證處理，通過幾個(gè)大中小規(guī)模驗(yàn)證程序同時(shí)一起運(yùn)行可以實(shí)現(xiàn)其所有驗(yàn)證功能，縮短整個(gè)驗(yàn)證程序編程系統(tǒng)運(yùn)行中的時(shí)間，提高整個(gè)驗(yàn)證程序編程系統(tǒng)工作效率。[2]

4.2 系統(tǒng)應(yīng)用

Windows XP 已被Window 7 取代，因此在設(shè)置環(huán)境時(shí)應(yīng)選擇最新的操作系統(tǒng)。編程的實(shí)施與遠(yuǎn)程儀器設(shè)備操作手冊(cè)和界面相應(yīng)的命令語言的應(yīng)用密不可分，在系統(tǒng)中，模塊化的人機(jī)交互軟件可以在系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)及時(shí)向屏幕發(fā)送文字，用戶可以輸入指令，實(shí)現(xiàn)測(cè)試系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)交換、查詢和打印。

4.3 系統(tǒng)設(shè)計(jì)原則和構(gòu)成

系統(tǒng)設(shè)計(jì)的主要準(zhǔn)則是以提升測(cè)量品質(zhì)及測(cè)量精確度為前提條件，與此同時(shí)還要留意設(shè)備的選用狀況及降低財(cái)政資金的投入，采納的形式通常為GPIB 的總線形式，是一種智能的儀器設(shè)備，設(shè)備中應(yīng)該具有微處理器的規(guī)范選用儀器設(shè)備，與此同時(shí)規(guī)范應(yīng)該統(tǒng)一。

被檢設(shè)備：輸出功率計(jì)、頻率計(jì)、示波器、數(shù)字萬用表等。

程序設(shè)置：儀器自動(dòng)化校準(zhǔn)系統(tǒng)設(shè)置通常需要使用一些相關(guān)軟件來增強(qiáng)系統(tǒng)的應(yīng)用程序。軟件選型仍然是儀表自動(dòng)化系統(tǒng)的核心內(nèi)容部分，因此軟件設(shè)置需要嚴(yán)謹(jǐn)。通過計(jì)算機(jī)技術(shù)與設(shè)備間的反復(fù)調(diào)試，進(jìn)而來促成計(jì)算機(jī)技術(shù)及設(shè)備間的無縫連接操作，提升操作使用性能。計(jì)算機(jī)技術(shù)及GPIB 的銜接難題是程序設(shè)置中應(yīng)該重點(diǎn)注意的具體內(nèi)容，如果您使用軟件系統(tǒng)，則需要相應(yīng)地提高選擇的效率和軟件系統(tǒng)的質(zhì)量。

相關(guān)設(shè)備應(yīng)用：儀器儀表自校準(zhǔn)系統(tǒng)中的可編程設(shè)備需要通過相應(yīng)的設(shè)備了解外部數(shù)據(jù)，以提高設(shè)備和設(shè)備選型的效率。應(yīng)該將儀器設(shè)備內(nèi)部的工作狀態(tài)予以調(diào)整，以往的很多硬件形式不太能夠更好地滿足系統(tǒng)軟件的運(yùn)行，因而，便應(yīng)該通過相關(guān)儀器的使用來解決這一難題。通過對(duì)于儀器的使用，能夠降低應(yīng)用的成本，可以提高使用管理效率的同時(shí)顯著提高微處理器的使用率。

5 構(gòu)建時(shí)的注意事項(xiàng)和具體構(gòu)建措施

5.1 設(shè)計(jì)構(gòu)建時(shí)的注意事項(xiàng)

為保證儀表和測(cè)量裝置的自動(dòng)校準(zhǔn)系統(tǒng)在施工后能正常使用，施工中應(yīng)考慮以下問題。

5.1.1 系統(tǒng)校準(zhǔn)

系統(tǒng)校準(zhǔn)的具體功能是：必須從專業(yè)設(shè)備發(fā)出標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)，并通過遙控器在被測(cè)設(shè)備上傳輸信號(hào)。可及時(shí)設(shè)置被測(cè)裝置值與允許值之間的偏差。隨著現(xiàn)代計(jì)算機(jī)信息技術(shù)的不斷進(jìn)步發(fā)展，操作系統(tǒng)也逐漸變得越來越安全完善。目前，數(shù)據(jù)校準(zhǔn)調(diào)整不再僅僅需要由專業(yè)技術(shù)人員手動(dòng)就能執(zhí)行。被動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)儀器設(shè)備可根據(jù)系統(tǒng)預(yù)控制程序進(jìn)行設(shè)計(jì)化并實(shí)現(xiàn)自動(dòng)數(shù)據(jù)校準(zhǔn)，大大降低了被測(cè)工作管理成本，提高了被測(cè)系統(tǒng)工作效率。在各種緊急情況下，如果是電源發(fā)生故障，存儲(chǔ)芯片還可以自動(dòng)存儲(chǔ)系統(tǒng)運(yùn)行期間自動(dòng)生成的大量數(shù)據(jù)。

5.1.2 系統(tǒng)驗(yàn)證

通過同時(shí)操作移動(dòng)計(jì)算機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)和同時(shí)使用手機(jī)應(yīng)用程序，可以輕松實(shí)現(xiàn)檢測(cè)儀器和自動(dòng)測(cè)量電子設(shè)備的自動(dòng)識(shí)別校準(zhǔn)和智能檢測(cè)識(shí)別功能，系統(tǒng)驗(yàn)證檢測(cè)方法的正確使用過程更加舒適，識(shí)別檢測(cè)點(diǎn)位置可由手機(jī)用戶自行確定，數(shù)據(jù)分析驗(yàn)證工作結(jié)果同時(shí)可通過移動(dòng)操作系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)時(shí)自動(dòng)顯示。

5.2 設(shè)計(jì)構(gòu)建時(shí)的具體措施

5.2.1 設(shè)立專門的儀器和測(cè)量設(shè)備自動(dòng)校準(zhǔn)部門

由于儀器檢測(cè)工作量大，一些大型機(jī)構(gòu)和公司設(shè)立專門部門可以充分發(fā)揮自動(dòng)校準(zhǔn)系統(tǒng)的作用，使系統(tǒng)穩(wěn)定，打破傳統(tǒng)，改變校準(zhǔn)模式，顯著提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，優(yōu)化資源配置；在這種背景下，企業(yè)可以成立專業(yè)部門負(fù)責(zé)校準(zhǔn)儀器，這樣不僅可以實(shí)現(xiàn)有效的資源配置，提高工作效率，也可以根據(jù)不同需要引入合適的校準(zhǔn)系統(tǒng)進(jìn)行校準(zhǔn)，提高檢驗(yàn)質(zhì)量。[3]

5.2.2 促進(jìn)安全穩(wěn)定儀器校準(zhǔn)系統(tǒng)的開發(fā)

近年來，隨著科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展，由于校準(zhǔn)過程復(fù)雜，內(nèi)部元件眾多，系統(tǒng)運(yùn)行中存在許多未知因素。為了保證系統(tǒng)的可靠性和穩(wěn)定性，標(biāo)定工作能夠順利進(jìn)行，標(biāo)定結(jié)果準(zhǔn)確，控制系統(tǒng)軟件不斷開發(fā)和完善，有效解決了試驗(yàn)過程中的可變性和不穩(wěn)定性問題，有效地加強(qiáng)了自動(dòng)校準(zhǔn)系統(tǒng)的安全性和穩(wěn)定性。

5.2.3 加速測(cè)試產(chǎn)品設(shè)計(jì)的開發(fā)復(fù)雜性，縮短產(chǎn)品設(shè)計(jì)開發(fā)周期

現(xiàn)在的汽車測(cè)試設(shè)備工程師已經(jīng)面臨著許多新的市場(chǎng)挑戰(zhàn)。他們需要面對(duì)的就是產(chǎn)品設(shè)計(jì)比以前更復(fù)雜；為了能夠保持核心競(jìng)爭(zhēng)力并能夠滿足廣大客戶的實(shí)際需求，開發(fā)周期必須越來越短。汽車測(cè)試和產(chǎn)品測(cè)量中最直接的發(fā)展趨勢(shì)也就是測(cè)試設(shè)備的設(shè)計(jì)復(fù)雜性不斷急劇增加。例如，娛樂信息電子、通信和通用半導(dǎo)體三個(gè)行業(yè)必須繼續(xù)按照要求將數(shù)字圖像/數(shù)碼視頻、高保真音頻、無線通信和移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)視頻連接系統(tǒng)集成到單個(gè)測(cè)試產(chǎn)品中。

6 結(jié)語

儀器自動(dòng)測(cè)量校準(zhǔn)系統(tǒng)的基礎(chǔ)設(shè)計(jì)和硬件配置非常復(fù)雜，因此它在設(shè)計(jì)工作過程中必須注意確保設(shè)計(jì)思路清晰。系統(tǒng)的硬件組成一般需要兩部分：系統(tǒng)硬件和相關(guān)軟件，其中需要包括大量的基礎(chǔ)學(xué)科知識(shí)。在整個(gè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)過程中，必須考慮許多因素，必須科學(xué)仔細(xì)，系統(tǒng)中包含的軟件設(shè)備必須實(shí)時(shí)監(jiān)控，以確保系統(tǒng)審查結(jié)果真實(shí)。自動(dòng)校準(zhǔn)系統(tǒng)的應(yīng)用徹底改變了傳統(tǒng)的手動(dòng)校準(zhǔn)方法，節(jié)省了大量工作，降低了公司的生產(chǎn)成本，提高了勞動(dòng)效率，進(jìn)而增加了公司的利潤(rùn)。