浅析测控技术与仪器的智能化应用研究

浅析测控技术与仪器的智能化应用研究

周全

广东埃华路机器人工程有限公司 广东佛山 528313

摘要：随着社会经济持续发展，测控技术与测控仪器在各个领域当中得到广泛应用。通过测控技术与仪器可以降低相关人员强度，节省人力资源投入，并全面提高控制部分的工作效率和准确性。如今计算机、通信技术全面发展，智能技术在测控技术与仪器中的应用备受关注。文章通过对测控技术与仪器的智能化应用内容进行分析，然后分析了智能化技术的应用对测控仪器的影响及优势。再分别从工业、工程、软件开发、新能源、温度调控、传感器等角度入手，对智能化技术在测控技术与仪器中的应用实例进行探索，最后再对相关技术的应用趋势进行展望。

关键词：测控技术；测控仪器；智能化

从测控技术的角度来讲，其对当代社会生产力的发展有关键作用，尤其是在当代工业生产、电气自动化、社会服务等方面，扮演着关键的角色。随着社会进一步发展，测控技术在很多高新科技、尖端领域当中的应用价值越来越高。但是，目前我国相关领域当中，测控技术的发展还存在着一些不足，尤其是智能化技术的应用还有很大的成长空间。为了进一步提高相关产业乃至整个社会的发展水平，有必要从智能化的角度对测控技术与仪器产业进行研究。

1. 测控技术与仪器的概述及现状分析

（一）基本概念

测量技术与仪器主要是对相关信息进行检测、收集和处理，结合相关理论对信息进行评估，通过自动化系统或人工的方式，开展相关工作。该技术涉及到多种专业和技术，包括计算机技术、机械控制技术、信息化技术、光学技术、传感器技术等，各种技术的有机结合，实现测量、控制、分析等功能^[1]。具体来讲，测控系统当中，计算机技术是基础，再结合相关仪器，检测并收集相关技术，再通过计算机将这些信息进行处理，然后通过机械自动化模块，实现相关控制操作。测控技术与仪器广泛应用于现代生产以及人们生活的方方面面，在工业生产的电气自动化系统当中，通过测控仪器可以收集系统运行过程中产生的各项数据，然后根据生产管理要求，分析系统运行状态，有助于实现生产模式的管理与优化。另外，测控技术被大量应用于安保监控、环境监测、实验分析领域当中，是现代社会各个领域当中不可或缺的一部分。

（二）现状分析

1.测控技术的智能化

近年来，测控技术在我国相关领域当中得到了不错的发展，但是与当下的社会发展要求相比，还存在着很多的不足。目前我国测控技术的应用停留在较低的水平，主要表现在测控对象单一、测控数据应用价值不高、测控方式落后等。这些问题导致测控技术在相关领域当中的应用价值较低，无法为社会生产力的进一步发展做出贡献。随着社会经济的进一步发展，我国相关领域对进一步提高生产自动化水平、实现智能化操控的要求越来越迫切。就测控技术而言，智能化的测控技术将能够实现测控过程的自动化、全面化，这与我国相关产业的发展需求高度契合。所以，相关产业应当积极从智能化的角度，对测控技术的升级优化路径进行研究^[2]。

2.测控仪器的智能化

测控仪器是实现测控技术功能的主体，发挥着数据收集、储存、分析、处理和显示等作用。通常情况下，测控仪器的先进性水平，反映一个国家的工业水平及高新科技水平。进一步来讲，测控仪器的设计、研发、制造、维护与升级，都将直接决定测控技术的应用水平。传统的测控仪器功能比较单一，功能及集成化水平不高，仪器也仅仅是相关技术人员测控工作中的一个辅助性仪器。而智能化技术的应用，将当代先进的微机技术、信息化技术应用到测控仪器当中，对扩展测控仪器功能、提高其应用价值，有重要的作用。目前，我国部分生产领域当中已经实现了测控仪器的智能化升级，仪器在生产系统自动化中发挥的作用也越来越大。并且，随着精密仪器制造技术的升级，我国相关领域的智能化测控仪器的体积越来越小^[3]。但是，无论是仪器精密化程度，还是智能化水平，相对于发达国家还有一定的差距。

二、测控技术与仪器的智能化应用原则

（一）扩展性

测控技术与仪器的智能化升级，不单单局限于测控技术领域本身，更多时候还需要与相关产业及其他技术进行结合。因此，智能化的测控技术与仪器，在性能、功能等方面将有较为鲜明的可扩展性特点。基于较强的可扩展性，相关行业可以利用测控技术与仪器完成更多样化的工作。从企业应用的角度来讲，强大的扩展性有助于实现生产运行系统的可持续应用，对企业的长远发展极为有利^[4]。

（二）经济性

测控技术与仪器的智能化应用，需要相关单位投入较大的技术、资金成本，在市场经济的环境下，需要满足经济性的原则。经济性原则主要从两方面理解，其一是指相关企业在使用智能化测控技术与仪器时，要基于科学的理念，合理规划成本，实现更高的投入产出比。其二，是要对智能化测控技术与仪器的长远价值进行评估，明确其对优化生产模式、提高生产效率、降低相关成本方面的优势。

（三）可行性

从生产企业的角度来讲，测控技术与仪器的智能化应用，需要结合当下生产模式以及具体要求，构建更具可行性的智能化测控应用系统。需要注意的是，测控技术与仪器的应用，不单单是在现有系统当中加装智能化测控仪器，而是要基于智能化测控仪器，构建一套智能化的生产系统。所以，在智能化测控技术的基础上，要充分考虑实际应用需求，逐步实现生产模式的智能化升级^[5]。

三、智能化技术在测控技术与仪器中的应用

（一）工程及工业领域

在传统工程及工业领域当中，对生产质量、工程质量进行检测时，采用的多数为接触式的测量方式。这些方法不仅操作复杂、检测效率低，还会对被检测对相关造成一定的不利影响。随着测控技术与仪器的智能化升级，非接触的测量方式应运而生。例如，在生产活动当中，需要获取相关温度数据时，传统的热电偶、水银测量方法已经逐步被先进的红外线测量技术所代替。基于智能化的红外线测量仪器，不仅可以实时监测相关温度数据，还能通过计算机模块绘制温度变化图^[6]。当然仪器检测到温度超过设定范围时，将直接驱动报警装置发出警报。再比如，在建筑工程的建设中，通过装置于建筑主要结构体的应力测量装置，可以配合相关技术人员实时监测建筑结构体应力变化情况，有助于及时发现异常情况，帮助施工单位做好工程工艺优化，提高工程建设质量。

（二）软件开发

在以计算机为基础的互联网时代当中，软件开发与各行各业的发展有重要联系。在当代软件开发环节中，通过智能虚拟化技术，可以逐步实现更为高级的人机互动模式和仿生模式。在计算机软件、智能手机软件开发中，使用智能化的测控技术，可以进一步提高软件的实用性。例如，在如今的生鲜仓储、冷链运输行业当中，需要对仓库、运输仓内部的温度进行实时控制。传统的人力控制模式不仅存在控制效果不佳、效率低的问题，还会消耗大量的人力资源成本。而通过智能虚拟化技术，可以基于综合的控制系统，开发冷链仓储软件。在该软件中，使用采集板、A/D转换器，完善系统中的微型计算机功能^[7]。当检测到仓库内部温度过高时，系统自动生成检测数据报告，传输至控制台，由控制台操控制冷设备运转，降低室内温度。同时，系统还可以通过安装于外部的传感器，检测外部环境温度、湿度变化情况，为冷链运输工作提供重要的数据参考。

（三）节能降耗产业

在现代科学的发展理念下，社会各界十分重视降低能源消耗，提高资源利用率。为此，很多产业都开始逐步开展节能降耗工作，而要降低资源、能源的消耗量，首当其冲的任务是准确检测当下相关系统及生产过程中的消耗量。显然，现代化测量、测控技术的应用，十分有必要。尤其是在当今相关产业生产规模越来越大、能源消耗管控难度较高的情况下，仅依靠人员测量和统计能源消耗量不仅无法保证全面性和准确性，得出的相关数据也比较单一。如图1所示，针对系统功率、功耗设计的智能测控仪，可以实时监测生产环节中各个部分的能源消耗情况，生成数据报告^[8]。技术人员通过这些动态化的数据，可以分析生产系统在什么样的条件下能源消耗量最高，同时也能找到导致能源消耗量过高的原因。在此基础之上，生产企业可以通过技术优化、生产系统改造、加强管理等方式，降低生产活动中的能耗。当所有生产企业都逐步通过智能化测控技术降低资源与能源消耗，不仅能提高企业效益和市场竞争力，对整个社会的可持续发展，也有重要的意义。

图1：某功率压力智能测控仪的硬件结构图

（四）远程监测监控

随着测控技术的进一步发展，其在当代社会很多重要的产业当中都得到了重用。尤其是在测控技术与仪器智能化的过程当中，充分融合了计算机、电子通讯等技术，可以实现远程探测、监控功能。例如，在现代电力产业当中，随着社会发展水平的提高，以及城市化进程的不断加快，我国大部分地区的电网系统越来越庞大。而在电网系统的运行过程中，故障诊断、设备检修、安全防护等，都是至关重要的工作。面对着越来越庞大的电网系统，但依靠人工巡检的方式，不仅工作效率和质量较低，还容易出现重大纰漏，造成较为严重的安全事故。而通过以智能化测控技术为代表的智能监控、诊断设备，可以通过中央控制室对整个电网系统的运行情况进行全面监控^[9]。如图2所示，电网智能测控仪器可以实时、准确地收集电网系统各位置电压、电流、电器设备功率等数据，对波动情况进行监测和原因分析。同时，实时远程监控系统安全防护装置的状态，评估其有效性。另外，电力企业还可以通过该技术实现对电力用户用电行为的全面监控。基于此，一方面可以监控用户危险用电、违规用电行为，另一方面可以对用户用电高峰期、用电偏好度等进行分析。基于相关监控和分析工作，可以做好用电用户的管理工作，同时优化服务，提高用户体验。

图2：某智能测控仪器压力测量控制任务流程图

四、测控技术与仪器的智能化趋势

（一）神经网络技术

随着现代科技的进一步发展，测控技术与仪器中将会融入更多尖端科技。神经网络技术，主要是模拟人类大脑对信息的获取、处理、储存和应用的过程，是当代智能化技术进一步发展的概念

^[10]。在该系统当中，通过各类传感器，广泛检测、收集系统中的各类数据，通过无线信息渠道，将信息传输至中央控制器进行处理和分析，再基于相关规范和要求，由中央控制器对各个模块发出操作指令，操控其开展相关工作。神经网络技术下，系统的信息处理能力更强，各部件的协同能力也更为出色，而智能化测控技术与仪器在其中扮演的则是检测、采集信息的关键角色。

（二）遗传算法的应用

遗传算法是目前智能技术汇总经常被提及的概念，通过将遗传算法应用于智能测控系统当中，将可以建立一套成熟的仿真机制。通过该仿真机制，可以对测控系统进行调节、控制和优化。具体来讲，在系统运行过程中，通过遗传算法可以实现对控制电路系统的合理分配，提高系统运行效率和稳定性^[11]。

（三）模糊算法的应用

模糊算法是近年来被广泛提及的智能算法之一，是一种非模型算法。众所周知，人类社会是非线性的，而当下生产活动用到的相关技术都是线性的，也就是说有固有标准的。虽然这种线性机制在实现生产质量标准化方面有重要作用，但是在生产管理、生产技术优化方面存在一定的局限性。比如在电力控制系统当中，技术人员设计一个隶属函数，通过控制系统生成隶属度的概念^[12]。然后，通过测控仪器监测到的数据，系统算出隶属度，再控制电机的运行方向和速度，最终对电压进行控制。

（四）专家系统

在测控技术与仪器的智能化应用前景中，专家系统也是不得不提到的重要概念。专家系统实际上是一套智能化的计算机程序系统，在该系统当中，全面融合了相关领域专家掌握的知识、研究成果与实践经验，然后灵活应用这些资源，解决现实问题。简单来讲，专家系统是一个储备了大量专业知识、经验的程序，结合计算机、人工智能技术，可以实现对人类专家决策过程的模拟。在该技术的应用中，智能测控技术的应用价值极高，正是通过智能测控技术，才能从互联网等相关平台收集更多专业知识和经验。尤其是在现代医疗、生物科技领域当中，基于专家系统的智能化测控系统，将能够实现对技术难题的自我感知、自我分析与研究解决，也进一步实现了智能化系统的自我成长。

结束语

综上所述，在如今我国社会经济持续发展、科学技术全面进步的大环境下，测控技术与仪器在各个领域当中发挥着至关重要的作用。随着计算机、软件开发、信息化、传感器等技术的进一步发展和融合，智能化技术的概念备受关注。在测量与自动化控制技术领域当中，通过对相关技术的融合，以及对测控系统的智能化升级，可以实现远程化、无损化、全面化的信息的监测、收集、传输，再通过中央控制系统进行数据处理、分析和应用。智能化测控技术在当下乃至未来社会的生产中，将进一步扮演更为重要的角色，值得相关技术人员进行深入研究。

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