对测控技术与仪器的智能化技术运用探讨

2021-04-11

当代化工研究 2021年4期

（天津市药科中等专业学校天津 300000）

引言

测控技术与仪器在众多行业测控体系中广泛应用，在明确智能化优势的基础上分析智能化技术在测量技术与测量仪器中的实际应用效果，并结合人工神经网络、模糊集等方面阐述智能化技术的未来应用趋势。

1.测控技术仪器与智能化综述

测控技术仪器是自动控制理论体系与信息获取处理过程的结合，是计算机、物理学、电子测量等多种技术的综合应用，体现出多学科、结构复杂的特征。测控技术仪器的原理中实现光学、机电学等多种理论体系的结合，同时结合信息获取处理的基本原理，充分应用智能仪表等精密仪器实现多种自动控制系统并应用于实际生产中；测控技术仪器中体现对自动检测、内部控制、光电传输等多种先进技术的应用，在企业生产中利用上述技术的优势监控设备运行状态并保证生产体系的顺畅进行。由此可见测控技术仪器的应用有效促进生产力发展，快捷处理生产信息并识别不同环境下的生产模式，通过测量实现对生产过程的精确控制。

计算机、智能化技术的快速发展为测控仪器的发展注入新动力，将计算机技术与测控仪器相结合则增强测控仪器的自动化控制能力，智能测控理念在企业生产和科学研究中充分体现，标志着我国测控仪器发展进入智能测控阶段。

将智能技术与测控仪器结合应用是测控仪器智能化的核心所在，当测控设备自控体系发生故障或报错时，智能技术能够快速感应设备运行出现的问题，通过自动化数据分析手段快速定位设备故障关键点并提供解决措施，帮助生产方快速定位解决问题并使测控设备恢复正常状态。智能化技术的应用为提升测控仪器性能奠定基础，利用精密仪表等设备在提升测控仪器测量精确性、安全性等方面作用明显；例如现代测控体系中常用的智能化微处理器则充分发挥智能测量技术的优势，功能完善齐全且完成精度要求较高的测控任务。当前AI人工智能技术、微电子技术处于蓬勃发展期，将上述技术与测控仪器相结合则进一步提升测控仪器的智能化的工作性能。

2.智能化技术在测控仪器中的应用

(1)新型传感技术

传感器在诸多行业生产以及日常生活中均有大范围应用，例如交通信号管理体系中大量应用信号传感器和数字化传感器技术，帮助交警指挥中心快速掌握交通情况；城市随处可见的气象因素测量设施应用到温度、大气污染数字监测传感器，银行、危化品仓库等敏感场所的监控体系中也大量应用数字化传感器。在企业生产、科学实验领域则更多应用集成化传感器，例如车间生产中应用的压力传感器即体现集成化理念，在视觉测量方面同样对集成传感器有大量应用。由此可见传感设备的应用是显著提升生产、生活过程的智能化因素，促进生产效率与生活质量提升；科学实验中对传感技术设备的应用则帮助研究人员确定仪器与测控技术之间的联系，从而发掘测控技术的内在价值。

(2)虚拟智能技术

虚拟智能设备在各行业应用广泛，通过虚拟化技术实现对实景的真实模拟，虚拟环境技术的核心就在于此。例如在建筑施工行业中应用虚拟智能设备，在开展正式施工前对施工现场场景进行智能模拟，提升模拟工作效率并保证项目工程的顺利开展；同时在保证工程施工现场安全的情况下优化现行施工方案，达到施工过程降本增效、提升行业社会效益的目的。某企业在生产环节中大量利用虚拟智能设备，实现对生产过程中各环节场景的实景模拟，通过高精度的测试测量优化生产环节并提升生产自动化成本。

当前虚拟技术与测控的结合逐步深入，不断扩展虚拟智能技术的应用范围并激发内在潜能。测控仪器研发人员在仪器设计工作中需要考虑仪器测量需求，研发过程中的检测测量仪器环节则充分应用虚拟智能设备，模拟检测仪器在实际检测工作中的场景，判断检测仪器性能并修复其中缺陷之处。农业生产中通过分析秧苗的状态判断其是否满足生产标准，利用虚拟智能设备则能够模拟秧苗在正常环境下的生长过程，进而确定秧苗与生产标准的吻合度，应用虚拟智能设备还能够增强对秧苗生长的控制能力。

虚拟智能本质上体现出智能仿真理念，当前常见的人机交互体系体现虚拟智能的应用；研究人员利用人机交互平台模拟人体主要感官的作用，从而开发多种仿真应用产品；例如弱视者训练恢复体系中常用虚拟现实训练系统充分应用虚拟智能技术，患者使用测控仪器能够接收视觉刺激、视觉融合、立体视觉等多种视觉恢复训练，训练内容中内置大量二维、三维动态图片，患者使用设备后达到良好的视觉恢复效果。

(3)远程监测技术

远程监测是智能化技术与测控仪器结合的典范，融合了数据无线传输、计算机智能等多种技术，在工业生产、智能楼宇、秩序监控等多方面均有典型应用。在石油化工行业生产中大量应用远程监测设备，基于互联网建立远程数据测控体系，实现对石油天然气管道工作状态的实时监测。电力行业中构建的现代化电力监测体系充分发挥远程监测技术的优势，通过远程监测手段实时获取现场电力设备工作状态，帮助电力企业快速判断电网运行状态并及时响应电力系统出现的问题，优化传统电网运行监控体系；近年来远程监测技术在核电站监测体系中广泛应用，帮助电力部门及时掌握核电站的工作状态；电力企业通过远程监测技术获取现场实时监控数据，通过统计分析数据建立下一步安全生产方案。当前远程监测技术呈现出精细化、精良化的发展趋势，在完成规定范围远程监测任务的同时优化监测结果的展示效果；现行监控平台以丰富、多样化的方式展示远程监测结果，帮助用户通过优质界面视图分析各类设备的工作状态，提升测控技术的使用效能；远程监测技术的稳定性也在逐步提升，有助企业部门稳定获取设备监测数据。无线通信在远程监测体系中也得到广泛应用，主要布局在相对复杂且距离较远的环境中，方便对上述区域进行管理监测；另外网络集成也是远程监测技术的重要分支。

(4)计算机技术

计算机技术本质上是测控技术与仪器设备的结合，在现代化测控体系中计算机发挥的作用是不可替代的。首先计算机能够完成大量数据的存储管理任务，保证操作人员快速获取测控仪器的测控数据；测控仪器结果可视化也是计算机的重要性能之一，计算机将反馈的测控数据绘制成多种统计图表，并具备快速高效的数据计算分析性能，有效提升设备数据测控的智能化。

当前多采用LabView软件开发完成虚拟仪器的开发工作，该软件中提供了开发虚拟仪器需要的功能丰富的空间或插件，开发人员采用可视化方式开发虚拟仪器；软件中内置完整的智能仿真体系，帮助开发人员模拟虚拟仪器在现实场景中的工作过程，从而确保智能虚拟仪器性能。CAD制图工具在工程设备研发领域广泛应用，开发人员利用CAD制图工具构建现实场景的虚拟化效果，并通过模拟虚拟场景的应用验证实际场景性能，从而提升设计工作的目的性、效率和质量。

3.未来运用发展趋势

智能化技术与测控仪器的结合运用发展前景广阔且处于快速发展阶段，主要发展方向呈现出以下特征：

(1)人工神经网络

人工神经网络是当前智能测控领域的热门话题，核心在于模拟人类神经网络对信息的接收、传输、处理过程，并将模拟成果与企业生产、日常监测、故障分析等场景相结合，实现故障监测分析过程的仿真模拟化，同时有效控制生产过程中所有环节，便于制定后续生产或监测方案。

(2)遗传网络算法

算法智能仿真体系基于遗传网络算法建立，通过仿真模拟手段调节控制测控系统，保证电路系统中电容电量分配合理，实现以智能化手段控制测控系统电路正常运行的效果。利用遗传网络算法理论上可以实现高精度的校正系统，该类校正系统中内置积分单元与微分单位，基于线性时变特性有效提升系统测控精度的，进而有效融合智能化与系统测控体系。

(3)模糊集

测控技术与智能化结合的发展方向之一是基于已知推理未知；模糊集是基于模糊思维方式建立的集合体系，内含模糊逻辑遵从的规则以及常用逻辑语言；在研究实景模型未知因素的过程中常利用模糊集理论，将智能化技术与模糊集相结合、利用模糊集理论中的既有规则便于研究测控仪器的未知性能。利用模糊集能够解决常规模式下难以解决的问题，例如现行测量体系中有诸多问题是无法通过精密测量仪表解决的，利用模糊集实现对部分问题的模糊化处理效果，利用模糊推理规则对难以常规处理的问题进行模糊近似处理，从而完善测量仪器仪表的性能。