智能仪器仪表技术的运用及发展

陆国军

（杭州菲榭尔科技有限公司，杭州富阳 311400）

作为将多种专业学科集中一处的技术，智能仪器仪表技术正在蓬勃发展。在当前技术的支持下，传统的仪器仪表已经转向智能仪器仪表升级。智能仪器仪表不仅体积更小、方便携带，且功能更为全面、耗能更低，在各领域都有十分广阔的应用前景。根据当前市场所反馈的消息看，智能仪器仪表的需求与运用在未来的发展方向是在仪表结构优化、仪表运行效率提升、远程测控等方面。

1 智能仪器仪表行业发展现状

智能仪器仪表技术已经渗透到各行各业。当前已广泛应用于人们生产生活的各个方面，所涉及的行业包括工业、农业、电力行业、交通运输行业、国防、文教卫生等诸多领域。极大地方便了人们的生活，也促进了国民经济的发展。

如某公司自主开发、研制的一套自力式微压力控制系统（ZDF氮封装置），主要用于保持容器顶部保护气（一般为氮气）的压力恒定，以避免容器内物料与空气直接接触，防止物料挥发、被氧化，以及保护容器的安全，特别适用于各类大型储罐的气封保护系统。该产品具有节能、工作灵敏、运行可靠、操作与维修方便等特点，广泛应用于石油、化工等行业。氮封装置供氮、泄氮压力设定方便，可在连续生产的条件下进行。压力检测膜片有效面积大，设定弹簧刚度小，动作灵敏，装置工作平稳；为确保储罐的安全，需在罐顶设置呼吸阀，呼吸阀仅起到安全作用，避免了常规氮封装置中供氮阀和泄氮阀启闭频繁易损坏的缺陷。

2 智能仪器仪表技术的运用情况

当前的仪器多与微处理器相融合，在传统生产过程中某些占地较大的硬件设备不可缺少，但是应用了新技术后，可将其替代。在对机器的面板、内部构造进行了一定的优化设计后，可节约大量的按钮、开关装置。使用微处理器，通过遥控指挥、键盘输入信号等技术手段可控制仪器进行某些常规的操作，并且对所得到的数据可实现实时显示功能，还能进行智能化的处理。这些功能在传统方式中都是不可实现的。

2.1 功能多样化

智能仪器仪表技术应用最显著的特征就是功能多样。虽然智能仪器仪表的体积比传统仪器仪表小，但是它的功能并不少，甚至比以前更多。比如函数发生器，其具有脉冲发生器、任意波形发生器、频率合成器等形式，且性能比专用脉冲发生器、频率合成器好，还具备测试功能，可帮助工作人员快速解决问题。

2.2 微型化

智能仪器仪表是综合了微机械技术、信息技术、微电子技术等先进技术而形成的，其具有微型化特征，同时保持原有功能，甚至更完善。智能仪器仪表的微型化特征使得其在信息的收集、处理、整理、输出、放大控制信号等方面具有更快的速度，与别的设备连接也是有效的，能达到信息的共享效果，在生物技术、医疗、航天、电力、自动化等领域都得到了运用。

2.3 网络化

互联网技术的快速发展使得工业控制设备、智能仪器仪表系统也具有网络化特征。基于因特网通信设计的智能仪器仪表功能强大，可实现控制升级、远程操作、系统维护等一系列操作。

半导体公司提出了一种新型的技术，可在系统编程的基础上对软件直接进行修改及重组，在产品的设计环节、制造环节等都可运用。甚至，在产品的售后过程中，还可对电路板器件电子系统功能逻辑，不受时间、地点等限制地完成组态任务。

这项技术的出现将传统的技术限制打破，在板块设计制造、编程的过程中优势明显。系统编程技术可实现软件程序的变动、修改，对设计研发工作十分便利。比如，印刷电路板的处理工作，无须设计复杂的编程程序，只需借助PC客户端利用嵌入式的系统处理器进行编程即可，也可使用远程网络编程进行工作。

将单片机嵌入某设备，并使其联网的技术是嵌入式微型因特网技术。利用技术使得该单片机联网，可帮助互联网远程数据的采集更好实现，也方便远程操控及数据的存储、下载等多种功能。

2.4 智能化

人工智能可利用计算机实现对人类的模拟，它是基于计算机领域的一种技术。该技术已经在医疗诊断、机器人、推理证明等方面有所应用。智能仪器的发展在某种程度上也是代替了人的脑力及体力劳动，在视觉、思维、听觉等方面都有涵盖，且可进行逻辑分析。目前智能仪器仪表并不需要人进行干预就能将对应的控制工作、检测工作完成。在仪器仪表中应用人工智能技术可为用户提供更为优质的服务，把传统方式中无法解决的问题都一一克服。

3 智能仪器仪表未来发展趋势

3.1 仪器仪表的运行效率将会大幅提高

科学技术一直在不断进步，智能化仪器的驱动软件已经出现，计算机的虚拟仪器所具有的性能在该种进步下已经变得更为全面。测量仪器的软件已经模块化、硬件变得软件化，智能仪器仪表技术中的网络化资源程序可帮助其实现统一筹划和优化配置的效果。这些都能为智能仪器仪表运行效率的提高提供了十分有利的条件。以源代码为基础进行结构的设计是传统仪器仪表的特性，其所耗费的人力物力极大，仪器的编程灵活性不高、运作水平有限。

在智能化仪器驱动软件的帮助下，仪器驱动器代码可以自动生成。这一变动可将人力物力节约，可简化工作程序，可将工作量减少。且编程驱动器是统一规范下的结构，用户维护、使用都十分方便。

针对不同的仪器仪表特点，智能仪器仪表技术也能应对自如，可进行动态监管。设置状态实时跟踪，进行识别与管理工作等，能为用户的自主管理工作提供基本条件。在实际使用中，用户能结合本身的需求对其进行相应的设计与改变。通过智能管理，智能仪器的驱动软件还能完成自行检查工作，针对检查处的问题还能进行编程设计实施修订与整改，从而保障仪器的安全、稳定运行，其效率也会大幅提高。

3.2 仪器仪表的结构将会不断被优化

经过实践经验的总结与先进技术的研发，智能仪器仪表技术会更完善，仪器仪表的结构也在不断优化进程中。其中电动化技术的发展成果当前已经在电力系统中广泛运用。在电力系统中，对智能化的软件、硬件都有综合运用，数据信息的分析速度已经被提升，数据分析的准确性也被提升，这些为电力企业的经济效益最大化提供了坚实的基础。进化计算、混沌控制、遗传算法、神经网络等智能技术都在电力系统中有所运用，其中的仪器仪表性能更为高效与灵活，电力系统的运行环境的可靠性、稳定性都得到了有效的保障。

在电力系统中，各种仪器的种类繁多，数量庞大。不同的仪器需要进行分散处理，微型芯片技术，如微控制器、微处理器等的广泛运用，解决了这个难题。通过这些技术的运用，加上相应的模糊控制程序设计，不同仪器设备的安全运行数据临界值都可逐一设定，然后按照模糊规则的指引，使用模糊推理技术将各种模糊关系处理清楚。

总之，智能仪器仪表的发展趋势是将仪器仪表的结构进行优化，满足市场需求，行业需求。今后的仪器仪表功能会更为全面、更为完善，可服务于更多的行业，满足更为多样的要求。

3.3 可满足远程测控需求

当前计算机技术、网络技术都发展较为成熟，监控系统的远程测控已经有了强有力的技术支撑。监控系统的存在一般以工作站、PC机为基础，在它们基础上系统进行有效的运转。组建网络是前提，只有在这个前提下，监控系统才能实现提高仪器仪表效率的目标，才能将资源共享的速度提升。因此，现代的仪器仪表应以组建网络为基本点，并且借助于智能仪器仪表技术来进行创新和发展，进一步满足监控系统的远程测控功能需求。

当下，智能仪器仪表技术、计算机技术在互相渗透、融合。组建集中、分布式测试系统得益于现场总线技术的广泛使用，已经变得十分容易。复杂的、测控范围大的测控需求在集中测控情况下无法被满足。因此，应组建通用的网络，它可供各个现场仪表数据进行共享。通过现场的总线控制系统，就可完成对现场的仪表、远程的设备进行智能化的管理工作。还可对仪器进行实时监控、自主管理等工作。通过合理参数的设置，获取测量的结果并对故障进行及时的诊断，把最新状况利用网络传递给管理人员，使得管理人员可迅速反应，将管理方案优化，把参数重新进行设置等。这些都为仪器仪表的正常、稳定运行提供了坚实的基础保障。

3.4 仪器仪表被虚拟化

智能仪器仪表的虚拟化指的是虚拟仪器。在仪器的测量过程中，有数据的采集、显示、分析等，这些功能都可通过虚拟系统在PC端软件进行模拟，实现数据的分析与显示。对于虚拟仪器来讲，软件系统是核心，是最重要的组成部分。传统的智能仪器在测量过程中使用计算机技术，而虚拟仪器是在新技术的基础上融合仪器技术，把软件作为虚拟器重要部分，使得其具有通用性、可视性、可拓展性特征，可为用户带来很大便利。因此，将来这种虚拟设备会更有发展前景。

4 结束语

信息技术可促使各行各业快速发展，在智能仪器仪表的发展中也提供了强有力的支撑。智能仪器仪表的应用还有一个较长的时期才能发展成熟，要坚信科技的力量，将智能仪器仪表的功效发挥到极致。未来的智能仪器仪表必将是多功能的、快速的、高性能的、高精准度的、易操控的，更能为社会进步以及经济发展提供助力。