测控技术与测控网络系统应用

本文阐述了测控技术的现状与发展情况，总结了测控系统的特点，对其标准化、开放化、网络化的未来发展前景进行了展望，论述了测控网络系统在社会发展各领域中的应用。

【关键词】测控技术 测控网络

1 当前测控技术的现状和发展

测控技术作为现代工业技术中的重要支柱，包含电子、测量、测控等学科，涉及计算机技术、信息处理技术、仪器仪表技术、测试测量技术以及自动控制技术各领域。测控技术可以分为两个方面，一方面是如何进行检测，一方面是如何控制。“检测”是依靠各种传感器、仪器仪表和信号传输电路；“控制”则是依靠现代计算机的计算处理能力和自动控制技术，根据检测数据得出相应结果，通过信号反馈等方式控制整个系统。

早期的测控系统是由机械仪表、单片机、PC机等为组成部分，依靠S-100或STD等总线进行信号传输。这样的测控系统由于现场连线长且复杂，信号衰减较大，检测设备与PC机之间接口互不兼容，信号传输需要多次转换，导致整个系统的可靠性低，抗干扰能力较弱，稳定性较差，虽然采用集中式控制方式，但是难以实现大范围的有效测控。中期的集散控制系统，其核心思想是集中管理，分散控制，即管理与控制相分离，上位机用于集中监视管理功能，将控制功能下放有效降低了对于处理器的要求，若干台下位机分散到现场实现分布式测量与控制，提高了信号测量与反馈控制的时效，上下位机之间用通讯网络互连实现彼此间的信号传输。集散式控制系统对控制器处理能力和可靠性的要求有一定降低，但由于联网手段和网络结构不够快捷，信息网络难以实现网络互联和信息共享，缺乏开放性和可扩展能力。为了能够更好地实现信息共享和网络互联，同时能够尽可能地降低成本和系统复杂性，现场总线控制系统应运而生。现场总线系统利用总线这一具有开放性和互操作性的网络将被控设备、仪器仪表、计算机等有效连接起来。由于现场总线控制系统将控制功能彻底下放分散到现场，提高了仪表设备的智能化程度，与集散式控制系统相比具有更高的可靠性和灵活性，安装成本及维护费用大大降低。

2 测控技术的特点

2.1 测控设备软件化

受检测结果数字化的影响，传统的仪器仪表由于接口落后，传输速度慢，已经无法适应高速运算、信息共享的需要。测量单元微小型化、智能化趋势不可逆转，现在应用广泛的“芯片式仪器仪表”，“芯片实验室”实现了硬件的升级改造，配合以现代计算机软件的灵活控制。通过计算机的测控软件，可以实现自动判断、自动切换、自动报警、过载保护、自动补偿和自动检测等功能，测控系统的可靠性大大提高。又由于软件具有复制、修改较为容易实现的特点，系统功能可以根据客户需求不断升级，与传统硬件为主的测控系统相比更为贴近市场需要。

2.2 测控结果实时性强，表现形式丰富多样

随着计算机技术、电子技术的迅猛发展，测量信号的传输速率大为提升，信号延迟越来越小，测控系统结果实时反应系统变化情况并进行处理，实时性大幅度提高，从而为现代测控系统在原来受距离、环境影响的一些特殊领域的广泛应用奠定了坚实基础。虚拟仪器技术与可视化图形编程软件的广泛应用，使得测控系统的人机交互功能更加强大，操作性和表現形式更适合人体工学设计，降低了使用难度和培训周期。

3 测控网络系统的应用

3.1 功能更强大的新型传感器技术

随着智能技术、结构材料技术的飞速发展，体积更小、技术更复杂、功能更强大的新型传感器不断研发出来并投入到医学、工业、交通等各领域。例如：数字化传感器可以应用在环境监测、图像传输等领域；气体传感器可以应用在医学、化工等领域；网络化传感器可以应用在城市管理、军事国防等领域。

3.2 可靠性、开放性、可维护性更强的现代测控总线技术

现代测控总线技术主要包括GPIB总线、USB总线、IEEE总线以及LXI总线。GPIB总线常用来连接检测设备和计算机，可以用一条总线连接计算机和若干台设备，进而组成一个检测系统。USB总线为通用串行总线，与前者相比，可以在开机状态下热插拔外置设备，也可以为外置设备提供电源，不需再另行设计单独的供电系统。IEEE总线用来连接微计算机、数码显示器、数字仪表等外置设备，由于采用并行总线接口标准，有效解决了各种仪器仪表接口与计算机互不兼容所带来的问题。LXI总线是由各总线模块凭借以太网技术连接起来一种新型仪器平台，各总线模块配备有自己的电源、处理器和LAN连接。

3.3 交互性、灵活性更强的虚拟仪器技术

虚拟仪器技术具有系列化、模块化、网络化等优点，采用高性能的模块化硬件，运用灵活多变的软件进行驱动进而完成各种测量工作，测量结果通过网络实时反馈，用户界面更加人性化，可根据客户要求自行设计检测项目、检测标准、检测要求等。

3.4 远程测控技术

远程测控技术主要通过Internet、现场总线和无线通信来传输信号，信号传输过程中受距离和信号复杂程度的影响，普遍采用多种数据传输方式互相配合，由于数据量大、通信频繁且可靠性保密性的特点广泛应用于工业生产和军事国防等领域。

参考文献

[1]刘志刚.现代测控技术的发展及其应用探析[J].机电信息，2012（12）.

[2]李凤国.VXI总线与虚拟仪器技术[J].电子技术应用，2003.

作者简介

沈群书（1982-），男，吉林省舒兰市人。硕士学位。讲师。研究方向为自动控制。

作者单位

陆军装甲兵学院士官学校 吉林省长春市 130117