水利测量中虚拟仪器技术的应用

宋立明

（五常市水政水资源办公室，黑龙江 五常150200）

1 概述

随着科技水平近年来的日益提高，电子测量技术的创新也比较明显。本研究针对虚拟仪器的主要结构及水利测量中虚拟仪器技术的影响程度进行了初步探讨，并展望了虚拟仪器技术的发展趋势，对于提高水利测量中虚拟仪器技术的应用水平具有一定的参考价值。

2 虚拟仪器

虚拟仪器主要是指利用应用程序结合计算机与功能化硬件，采用图形界面由用户对计算机进行操作，对被测试量完成相应的数据采集、判断、分析、存储及显示等功能。虚拟仪器伴随日益发展的计算机技术，现代测量技术而逐渐产生的一种新型高科技产品，在仪器目前发展中代表了最新的趋势。虚拟仪器主要采用计算机、专用软件及特殊仪器硬件设计，构成不仅有普通仪器功能，还有普通仪器不具备的特殊功能及性价比高的一种新型仪器。使用者在对计算机操作过程中，如同操作自己设计的一台传统的专用电子仪器，充分发挥出用户的聪明才智，使其想象力进一步扩大了空间。虚拟仪器不只是具有丰富多样的功能、准确的测量，操作界面也十分友好、方便，可灵活集成其它设备。虚拟仪器是以计算机技术为基础的软硬件测试平台，能够将示波器、信号发生器、逻辑分析仪及频谱分析仪等传统的测量仪器完全替代，可与自动控制，工业控制系统集成，进而构建专有仪器系统。虚拟仪器利用软件有机融合计算机硬件与仪器硬件形成一体，进而将强大的计算机计算处理能力结合了仪器硬件测量。

3 电子测量技术在虚拟仪器中的应用

因虚拟仪器特点，使其广泛应用于水利测量领域中。更高的灵活性在配置功能方面得到了充分表现，使传统仪器存在单一测量的不足之处得到彻底改变，将多种仪器功能集成到一起，使仪器的发展呈现出多功能集成化趋势。在虚拟仪器中软件是最核心的一种技术，可使其功能化特点得到有发挥，使系统降低成本达到最大化，系统功能性及灵活性进一步提高。visa库、应用程序及驱动是虚拟软件技术的三个主要层次，用户在水利测量工作中，可与测量任务及目标相结合，在测量软件上进行有针对性地编制，使复杂的测量目标得以顺利完成。因虚拟软件技术的一个重要特点就是灵活性，在应用过程中可对部分传统仪器中的硬件进行替代，并基于此使其自身功能得到最大程度地发挥，特别是采用计算机对产生及分析测试信号的过程直接进行参与，使软件结合硬件过程中产生的积极作用得到充分发挥。水利测量是在水利管理中的一项综合性工作，对水利数据精度具有较高的要求。所以，最重要的是对用户需求与软件之间的相应关系进行协调。在具体工作实践中，将用户与仪器采用面板控制软件进行连接，使信息之间实现沟通交流，将数据信息提供给所需用户，为下步工作的开展提供重要参考依据。

在软件中主要利用计算机系统具有的函数库功能及强大的计算能力实现数据分析功能，深入分析研究相关数据，使虚拟系统进一步提高数据处理能力。因驱动软件在虚拟技术中具有对特定仪器的处理功能，可使承上启下的重要作用得到有效发挥，进而对水利测量工作进行协调，从而有序开展水利测量工作。在仪器领域中虚拟仪器系统是一个基本方案，也是技术发展的一个重要结果。虚拟仪器技术具有的重要优势有利扩大了其应用覆盖面，特别是在科研、测量、开发、计量、检测、测控等领域中更是一个功能非常强大的工具。虚拟仪器技术较为先进，与国际上“硬件软件化”的主流发展趋势相符，所以通常被称作“软件仪器”。它具有强大的功能，可使示波器、频谱仪、逻辑分析仪及信号发生器等普通仪器的功能全部实现，同时采用专用探头和软件对汽油标号、汽车发动机参数、炉窑温度、心电参数及血液脉搏波等特定系统的参数进行检测。它可以灵活操作，界面全部采用图形化，具有简约的风格，可与传统设备使用习惯相符，不需要培训，用户就能对操作规程迅速掌握。在集成方面比较便捷，在自动测量系统中不只是由高速数据采集设备构成，还可与控制设备共同构成自动控制系统。虚拟仪器可在物矿勘探、水利测量、振动分析、医疗、故障诊断、声学分析及教学科研等很多领域中广泛应用，示波器、信号发生器、频谱仪、电压电流表及逻辑分析仪等仪器计量系统是科研机构、高校、企业研发结构等十分重要的测量设备。随着测绘系统中计算机技术应用的日益广泛，传统仪器设备需要加强相应计算机接口设置，与数据采集及处理等方面的配合存在一定的难度。与硬件工程师将复杂工作仪器的结合在一起相比较而言，在虚拟测量系统集成过程中，不只是在复杂的仪器设备中使测量人员解放出来，而且实现测量、记录及数据处理等方面工作的自动化。虚拟仪器的功能比较强大，在价格方面具有一定的优势，使其在仪器计量领域中的生命力较强，应用前景比较广阔。虚拟仪器在专用测量系统方面具有更广阔的发展空间，目前随着信息技术社会的快速发展，各行业逐渐向自动化、智能化、集成化等方向转变。计算机应用范围日益扩大，为不断推广虚拟仪器创造了十分有利的条件。虚拟仪器主要采用专用软硬件与计算机相配合使一些专有设备功能得以实现，并呈现出自动化、智能化的趋势。所以，在需采用计算机辅助进行数据存储处理及传输等工作场景中虚拟仪器比较适合，将明显改变测量与处理、结果与分析中存在联系不紧密的情况。数据拾取、存储、分析、处理等环节依次操作，不仅程序规范也能够便捷的完成相应工作。由此可见，在技术上计量系统具有可行性，能采用虚拟仪器进行代替，虚拟仪器具有比较广阔的应用空间。同样在自控及工控等领域，虚拟仪器也具有比较广泛的应用。几乎全部的闭环控制系统都有采样精确的要求，使数据及时得到处理，并迅速进行传输。虚拟仪器系统与以上特点相符，在测控一体化设计工作中比较适合。特别是在制造业，虚拟仪器表现出比较突出的计算和数据吞吐能力，将充分发挥出其在温控、电力仪表、在线监测及流程控制等系统中的重要作用。

4 虚拟仪器技术的发展趋势

随着近年来迅速发展的科学技术，在水利测量工作中虚拟仪器技术的应用将日益普及，而水利测量工作不断提高了对相应技术的要求。基于此虚拟仪器技术的发展将呈现出软件开发平台的趋势，进而使自动化、规模化测量目标逐步实现。NI 和HP 两家企业是近年来该平台的主要研发企业，在基础开发平台中采用labview软件，将其作为水利测量工作的重要载体。不只是这样，虚拟仪器技术未来将与其它一些技术产生相互交叉的作用，并呈现出深层次的发展趋势。

综上所述，随着科技的不断发展及社会日益提高的要求日渐提高，虚拟仪器技术的发展呈现出综合性、功能化的趋势，在水利测量中的精确度和可靠性提高等方面具有十分重要的作用。在一定层面上而言，虚拟仪器技术作为一次技术革命具有非常深远的意义，对社会各领域都产生重要影响。在水利测量工作中，技术人员应深入研究虚拟仪器技术，并与测量工作任务及目标相结合，对软件技术进行调整和优化，使软件技术不断提高针对性，进而对于水利测量工作中充分发挥虚拟仪器技术的作用具有重要的实践应用价值。