通用自动化校准与信息管理系统设计方法

解启瞻，严洪燕，张文锋

(中国直升机设计研究所，江西 景德镇 333001)



通用自动化校准与信息管理系统设计方法

解启瞻，严洪燕，张文锋

(中国直升机设计研究所，江西 景德镇 333001)

目前，针对不同类别仪器设备的校准已逐步实现自动化，但是，各自动化校准程序所使用的开发平台各不相同，且互不兼容，无法统一管理。校准流程中的各项信息没有统一的管理平台，无法实现信息的即时查询和管理。为了解决自动化校准工作的标准化和规范化问题以及校准流程中的信息管理问题，设计了一套通用自动化校准与信息管理系统。通过建立数据库，收集校准流程中的各项数据信息，实现信息的即时显示、查询和调用。依据检定规程或校准规范，开发各类设备的自动化校准程序，校准完成后生成格式统一的原始记录并自动生成校准证书。

校准；标准化；自动化；系统

0 引言

直升机是由动力、飞控、电子、机电等多个子系统构成的复杂系统，其总体指标表征的是其综合性能，支撑该总体指标的是各子系统、部件和零件的成千上万的各层参数的指标，计量的作用是保证各层参数指标的量值的准确和溯源性，这是一种系统的保障作用。

随着计算机技术的高速发展，计量校准正逐步向自动化、多参数、智能化方向发展，校准技术从单一参数、仪器向多参数、多种仪器集成的系统发展。

目前，针对不同类别仪器设备的校准已逐步实现自动化。但是，各自动化校准程序所使用的开发平台各不相同，且相互独立，无法统一管理，存在一定的风险。各自动化校准程序所生成的原始记录格式各不相同，出具校准证书时还需要复制粘贴原始记录中的数据，修改委托单位信息、校准日期、计量标准信息、校准不确定度和校准环境信息等一系列操作，容易出现错误。因此，自动化校准工作需要解决统一化、规范化的问题。

为了进一步实现校准工作自动化、标准化和规范化，设计了一套通用自动化校准与信息系统。一方面，实现了直升机地面试验电子设备的自动化校准，保障校准数据的准确性，规范校准工作流程。另一方面，通过建立设备信息数据库，将被检设备和标准设备的各项信息录入数据库，实现信息的即时查询和调用，便于周检设备信息查询和试验开试设备校准信息查询。

1 通用自动化校准与信息管理系统设计

1.1 系统整体架构

通过Microsoft Access建立仪器设备的信息数据库[1]，将仪器设备状态、校准数据、接口信息、校准装置信息、校准规范和校准流程等各类信息录入数据库，实现信息的即时查询和调用。

软件开发平台选用NI LabView软件[2]，依据各类设备校准规范或企业规范，开发各试验系统设备的自动化校准子程序模块，仪器设备信息数据库与自动化校准之间实现信息共享，校准完成后产生格式统一的原始记录。

将校准证书编制的流程自动化，按照被检设备的类别自动调用相应的校准证书模板，然后从数据库调用相关信息自动写入校准证书模板，准确无误地制作出标准统一的校准证书，消除大量的复制粘贴等繁琐操作，降低出错概率。系统的结构框图如图1所示。

图1 通用自动化校准与信息管理系统结构框图

1.2 系统主程序的设计

系统主程序是用户操作的主界面，是各子程序模块的操作入口，即信息查询与注册、自动化校准和证书制作三个基本模块的操作入口。系统主程序方案设计框图如图2所示。

信息查询与注册模块包含被检设备信息查询/注册/修改、标准设备信息查询/注册/修改、客户信息查询/注册/修改。

接到校准任务后，首先，根据查询条件(出厂编号、资产编号、设备名称、送检单位或送检联系人等)，查询被检设备的信息是否存在数据库中，如果查询到就可以直接调用该项信息；其次，输入样品编号，以此命名新的校准任务；最后，添加本次校准的日期、校准人员和校准环境信息，必要时还可以加上备注信息，如任务名称和通道数量等，并将此信息写入校准任务数据库中。

对于所外送检或入所验收等初次校准的设备，数据库中没有其各项信息记录，需要临时进行各项信息的注册，包括委托单位信息、被检设备信息、校准接线图、校准流程和设备供应商信息等。

信息注册完成后，就可以进入自动化校准环节。打开自动化校准页面后，刷新程序列表，从程序列表中选择相应的自动化校准程序。

自动化校准是该系统的重要组成部分，内部封装了若干项自动化校准子程序，由于新设备的自动化校准子程序需要不定期接入该系统，为减少程序开发难度，自动化校准这部分必须具有良好的可扩展性。 因此，将其设计成列表形式，以直观的形式显示给操作人员，所有的自动化校准子程序模块均编制索引，可以直接从列表中选择调用，便于维护和扩展。

图2 系统主程序框图

自动化校准所生成的原始记录格式统一，校准完毕后进入制作校准证书环节。

从校准任务列表中找到本次校准的任务编号，即样品编号，然后选择本次校准的原始记录保存路径，启动证书制作程序，程序会根据被检设备的类别自动调用相应的校准证书模板，并自动添加委托单位信息、校准日期、校准人员信息、校准参考依据、计量标准信息、校准环境信息和原始数据记录等，制作出一份完整的校准证书。

2 系统子模块设计

2.1 自动化校准子程序模块设计

按照设备类别对被检设备进行划分，针对不同类别的设备，参照国家检定规程、校准规范或自编校准规范，编写相应的自动化校准子程序[3-4]。各子程序模块编写完成后放入校准程序文件夹，主程序启动后会扫描该文件夹，并将子程序模块信息以列表形式给出。校准人员可以根据需要选择自动化校准子程序，完成仪器设备的自动化校准。

各自动化校准子程序模块的编写，遵循三点原则：

1)具有标准化的操作界面布局

操作界面是校准人员与计算机、被检设备和标准装置等进行信息交互的平台，标准化的操作界面可以培养良好的操作习惯，使校准人员更方便快捷地完成从参数设置到系统运行的各项操作，使系统具有更好的操控性和可靠性。自动化校准程序操作界面布局框图如图3所示，图4为协调加载测控系统的自动化校准子程序操作界面。

2)将标准化[5]的操作流程融入其中

自动化校准程序是操作流程的产物，必须将标准化的操作流程融入自动化校准程序，以减少操作人员的工作难度。按照校准项目，将校准操作规范分割包装，按照校准流程的进展情况进行信息提示和运行过程数据监控。

3)原始记录自动生成

原始记录是校准工作的重要参考数据，通常情况下是由人工记录，或是由计算机自动生成中间数据，经过人工排版形成，格式各式各样，存在随意性，也很容易出现错误。为解决这些问题，在该系统的设计中，原始记录全部数据由自动化校准程序生成，格式统一，无需排版，避免人工操作产生的各项纰漏。

图3 自动化校准程序操作界面布局框图

2.2 校准证书制作模块设计

校准证书是校准工作完成后，交付客户的最终报告。证书制作模块用于快速准确无误地制作校准证书，选择调用标准化的校准证书模板，快速无差错地合成校准证书。程序流程图如图5所示。这一过程分四步进行：第一步，根据任务编号，即证书编号自动调用数据库信息，从仪器设备信息数据库中搜索出该设备所属的类别，打开相应的校准证书模板。第二步，根据任务编号(即证书编号)自动调用数据库信息，将被检设备的各项信息，包括器具名称、型号/规格、器具编号(出厂编号优先，无出厂编号则填写资产编号)、制造商、客户名称和客户地址等信息写入证书模板。第三步，将接收日期、校准日期、建议下次校准日期、校准地点、校准人员和环境温湿度等信息写入证书模板。第四步，将校准原始记录数据写入证书模板。

图4 自动化校准子程序示例

校准证书制作完成后，自动将其另存入校准证书文件夹内，并以证书编号命名，以免将模板文件覆盖。该模块还具有查询功能，可根据查询条件，如委托单位、校准证书编号、被检设备出厂编号、资产编号或设备名称等，从数据库中查询已出具过的校准证书，以列表形式给出，通过列表选择打开相应的校准证书。

图5 校准证书制作程序流程图

3 结论

通用自动化校准与信息管理系统目前已应用于部分直升机地面试验系统的校准，可以完成应变测量系统、协调加载系统、恒流适调、电流传感器、电压传感器、线性变送器、整形放大器、程控应变放大器、数据采集系统、电荷放大器、振动传感器和动态信号分析仪等设备的自动化校准及信息管理。

该系统具有以下4方面的特点：

1)自动化校准与信息管理相结合

目前国内针对单一类别设备的自动化校准软件很多，校准管理软件也很多，但缺乏针对性，实用性不高。通用自动化校准与信息管理系统将自动化校准与信息管理相结合，实现了校准过程中的信息化管理。

2)涵盖范围广，设备类别多，具有优良的可扩展性

系统包含通用测量设备的校准和专用测试设备的校准，设备类别多，系统集成度高，可以与自动化校准子程序模块快速连接，扩展系统的自动化校准能力。

3)系统校准速度快、可靠性高

通过GPIB或LAN通讯接口，在计算机与设备之间实现可靠的通讯，采用科学的测试软件架构，在数据采集、存储、处理和显示等技术方面均按照科学规范的标准进行编写，合理布局，确保程序运行的可靠性，数据采集的准确性，数据处理及存储的准确性和数据显示的直观性。

4)校准流程标准化

将校准流程标准化，校准过程中为校准人员提供接线图和操作流程等参考信息显示，并可以即时查询被检设备和标准设备信息，有利于保证校准质量，减少重复劳动，节省资源，提高工作效率。

[1] 常玉慧.数据库管理与应用[M].北京：科学出版社，2006.

[2] 杨乐平，李海涛，赵 勇，等.LabView 高级程序设计[M].北京：清华大学出版社，2004.

[3] 韩 华，李金锋，朱一鹤，等.一种微波器件计量系统的设计[J].计量技术，2012.

[4] 周绍磊，周 正.一种通用自动测试系统软件平台的设计与实现[J].计算机测量与控制，2013.

[5] 戴 林.基于VI的通用自动测试系统设计与传输标定的实现[D].南京：南京航空航天大学，2010.

The Universal Design Method of Automatic Calibration and Information Management System

XIE Qizhan, YAN Hongyan, ZHANG Wenfeng

(China Helicopter Research and Development Institute, Jingdezhen 333001, China)

At present, according to different categories of instruments and equipment calibration had gradually realize automation, however, the automatic calibration procedures used by different development platform, and were independent of each other, not unified management. All the information in the process of calibration was without unified management platform, unable to realize the real-time query and management. In order to solve the problem of automatic calibration work of standardization and normalization as well as information management problems in calibration process, designed a set of general automatic calibration and information management system. Through the establishment of database, collected all the information in the process of calibration into the database, realized the real-time display and query. According to verification regulations or calibration specifications, developed automatic calibration procedures of various kinds of instruments and equipment, generating unified format original records and calibration certificate after the calibration automatically.

calibration; standardized; automatic; system.

2014-09-29

解启瞻(1982-)，湖北省老河口市人，硕士，工程师，主要研究方向：直升机测试设备校准。

1673-1220(2015)02-016-04

TP217; TP315

A