完善装备计量接口，实现在线计量保障

2015-04-07周建童海军91656部队

上海计量测试 2015年2期

周建童 / 海军91656部队

完善装备计量接口，实现在线计量保障

周建童 / 海军91656部队

0　引言

现代化战争对武器装备现场快速计量提出了很高的要求，为了满足部队需要，目前军方在计量设备配置和计量方法改进等方面做了大量的研究和实践，如研制计量保障车、自动化计量测试系统、便携式计量仪器等，使现场计量和机动计量有了一定的发展，提高了计量保障的效率。但是由于被检装备缺少计量接口，使投资巨大的先进计量设备发挥不了作用，最终还是传统的人工计量操作，拆卸装备计量，浪费大量时间且效率低下。有的设备由于长期无法检定，技术指标得不到保证，只好买新的设备代替。武器装备没有计量接口，给后续的装备保障带来了相当大的困扰。因此，武器装备的可计量性是实现装备计量保障的关键因素。武器装备只有从设计开始就引入计量接口，才能真正实现计量保障。

1　装备缺乏计量接口的原因

1.1装备开发和研制过程中缺乏计量意识

从使用单位、设计单位，到科研管理部门，在具有计量特性的武器设备开发中重视装备应用功能和战术技术指标设计，轻视了维修和计量，认为计量是装备使用以后的事情，缺少与计量部门的合作，缺乏计量技术人员的参与。现在的武器设备基本上是计量部门在设备使用后建立计量方案，研制计量系统，编写计量规范。装备研制与装备计量是两个行业的部门，且研制部门缺乏计量技术人员，客观上限制了装备研制中计量方面的设计。

1.2装备计量接口的标准化滞后

管理部门对装备接口的标准化、通用化要求不够，近几年来，对武器设备的研制和采购制定了一些标准和条例，虽然提出“三化”（通用化、系列化和组合化），“五性”（装备的可靠性、维修性、保障性、可测试性和安全性），但对计量接口的标准化重视不够，落实不到位。由于安全性和维护性等原因，我军装备的来源是以自研为主，进口为辅。进口的设备主要是基础设备和通用设备，这些设备基本上带有标准接口，可测试性和可计量性很强。问题主要集中在自研的设备，基本上不带标准接口。设计的非标准的接口也是千变万化，不同型号不兼容，同一个型号不同批次也有不兼容的设备。所以不同型号装备列装后，相关单位需要研制与产品对应检测的设备，研制或配置计量设备。由于没有统一标准或无接口，研制的单位也多，有时重复研制，使设备越来越多，通用性差，效率低，加重了计量保障的任务。

1.3部分设备受到接口技术限制

主要体现在20世纪八、九十年的武器设备，当时掌握先进的智能技术和数字接口技术的设计人员缺少，还处在学习消化阶段，多的是用单片机和工控机主板实现了智能化，缺少对武器设备标准接口的设计。

2　可计量性和可测试性接口

可计量性是指具有计量特性的设备，提供被计量的硬件、软件和资料的性能，计量接口是指包括被测信号接口、数字接口的硬件接口、校准软硬件接口、支持硬件接口的接口软件和计量过程控制软件。其中数据接口包括各种标准的仪器接口和非标准的专用接口或自定义接口。这些接口的设计保证了计量的在线自动化计量。

测试接口和计量接口的区别，测试接口只是实现模拟量和数据量的传递，包括命令和数据，单向和双向；计量接口是在测试接口的基础上不但实现测试接口功能，应根据计量特性和检定方法，实现程序化计量或自动化计量。更多的是建立计量检定软件接口。如校准修正软件，自动检定接口软件，对于标准接口，建立标准命令库和数据库和检定程序库，对于非标同样需建立非标命令库、数据库和检定程序库。非标需与计量系统一起设计。

可计量性包括可测试性的内容，测试的内容不一定就是计量的内容，但包括计量的内容，增加计量程序和计量文件（规范或方法、标准）。

3　计量接口的技术可行性

3.1仪器总线技术和接口标准的快速发展

在推动电子测量仪器技术发展的过程中，从20世纪70年代初至2000年初的三十多年间，先后出现GPIB（通用仪器总线，IEEE488标准）、VXI（VME总线的仪器扩展，IEEE1515标准）和PXI（PCI总线的仪器扩展）三种开放式仪器总线，2005年9月LXI联盟发布LXI（LAN的仪器扩展）标准1.0版本，标志着测量仪器的新一代开放总线标准的到来。LXI标准继承前面三种开放式总线的优点，在局域网标准（IEEE802.3）基础上增加测量仪器系统所需的功能，扩展成为性能强大的结构灵活的开放式网络化平台。这些接口技术和测试平台为武器设备的计量接口设计提供了牢固的技术基础和多种选择。

3.2嵌入式微控制器技术的广泛应用

武器装备多数是机电一体化设备，设计紧凑，一般可采用带有数据采集功能的单片机、ARM机等芯片上计算机系统进行测控，大型装备的测控可采用标准的WXI/PXIP/LXI测试平台。计算机芯片的普及应用加快武器设备的智能化发展，为装备的智能化计量接口设计提供了必要的条件。

3.3各种仪器软件的配套和计量检定软件的开发

标准接口软件、仪器测控软件和各种计量测试检定软件的推广应用使武器设备的计量接口设计水到渠成。武器设备计量软件的任务，主要是根据硬件接口的软件协议和计量测试要求设计驱动程序、控制库、数据流、过程控制、监视等。标准接口和测试总线配有底层驱动程序、成熟的软件开发平台和多种可以借鉴的应用软件。

3.4在线自动化计量测试系统硬件基本构成

具有计量特性的电子武器装备，计量的参量主要是电量，就是其他计量专业通过电子设备测量的参量，绝大部分也是通过对电参量的测量经计算转换成目标参量，所以本文以电量计量为主进行论述。

计量接口分为智能与非智能，智能可实现全自动化计量，非智能只能实现半自动计量，无数据接口的只能人工计量，无信号接口的和无校准软硬件接口的，只能拆机测量和校准。

对于智能化设备，可设计智能化数字接口，比如：标准接口RS232C、IEEE485、GPIB、VXI、PXI、LXI。非标准接口：软硬件协议与计量设备的非标准接口协议相同。

对于非智能设备：设计硬件接口，应包括设备的全部被测量信号，被测试信号一般是电压、电流、时间、频率等。可以外界触发控制的还应包括应答控制信号。

校准接口：是硬件接口，设计在设备的机壳上，便于人工调节修正，也可以设计软件校准接口，通过数字接口自动修正或武器设备本身在显示器上修正。

4　计量接口设计的相关建议

以往研究计量接口的对象都是已有的武器设备，属于事后弥补，造成很多先进的计量设备和优秀的保障方案受到限制，因此在武器设备研制时，就应建立计量保障方案，设计必要的计量接口和对应的软件是非常必要的。在装备定型列装后无需二次开发专用的测试设备或计量设备、计量规程等，可节省大量的人力物力财力，节约大量的设备计量保障时间。

4.1研制阶段应建立管理规范

武器设备研制部门应认真贯彻GJB 5109-2004《装备计量保障通用要求检测和校准》，充分重视设备的可计量性，把可计量性纳入具有计量特性设备的设计要求中，作为重点部分提出。根据武器设备的特点，参考仪器接口标准，建立武器计量接口通用标准或规范，对今后的武器开发有指导和约束作用，要求可分为智能性设备和非智能性设备。

4.2使用阶段应重视计量维护

使用单位既要重视功能和作战技术指标，也要重视使用中的维护和计量保障，对设备计量性提出明确功能和指标要求，如智能化的设备应设有自动化计量所需的计量接口。设备到用户手里后，应带有检定证书、计量规范或校准方法，使用户无需二次开发便可以进行计量检定，提出的指标应满足现场在线快速计量保障要求。

4.3计量设计与武器设备设计应同步进行

研制单位应根据相关的计量管理条例和法规，设计满足用户要求的计量总体方案。在武器设备设计初期同步提出计量设计方案，尽力设计符合国家和军队计量标准的检定系统，满足与设备研制同步的接口标准化、通用化、模块化、系列化要求。非标准的设备也要进行计量方法研究，编写计量规范，提出可行的计量保障方案。如武器电子设备设计时把计量接口作为一个分系统纳入总体设计，结合被

计量设备的计量特性及检定方法、计量软件接口设计和硬件接口设计、功能和技术指标设计，提出总体设计要求。应在整个科研开发阶段，吸收相关的计量技术人员参与，负责计量分系统的开发设计。在武器设备的计量方案确定、检定方法研究、计量接口的软硬件设计、计量检定调试试验到产品的验收、计量文件的编写等方面，计量技术人员应起到关键作用。

4.4装备评估应包括计量验收

武器装备试验验收、定型、成果鉴定、评审和产品验收等，应包括计量部分，具体包括计量检定试验、计量设备配套、计量方法校准方法、计量检定文件（计量规范和方法）等。评审委员应包括相关的计量专家。计量文件及附件作为产品的一部分，一同提交给用户。等装备使用后再研究计量规范就为时晚矣。

4.5集成和采购应考虑计量指标

集成和采购具有计量特性的武器设备时，把可计量性作为重要的考察指标，应具有硬件计量测试接口、软硬件校准接口和相应计量软件以及配套计量文件。