互联网远程计量校准技术探讨

阚 飞，刘虹君，东 方

（工业和信息化部电子第五研究所，广东 广州 511370）

随着科技水平的不断提升，各个行业领域对计量校准工作都有了更高的要求，比如高精准度、低成本等指标，在这样的情况下，传统的计量校准技术就逐渐暴露出问题，对测量准确性产生影响，从而最终使产品测量的质量下降。因此，在计量管理领域，出现了一种远程校准技术，而互联网技术的快速发展，将网络技术与测量技术、通信技术进行有效融合，推动测量技术领域逐渐向远程计量校准和测量系统控制方向发展，为节省成本、提高计量校准效率带来良好的支持，进一步提高了测量的准确性。

1 远程计量校准概述

远程计量校准主要是指不在现场、远距离的校准工作。也就是对计量工作进行远距离数据传输、远距离自动控制校准等，这样需要校准的计量器具、测量设备以及测量系统不需要再到上级计量技术机构进行校准，只要严格按照特定的程序和标准，利用网络和计量检测机构的控制平台进行连接，就能够完成相关的计量校准任务。远程计量校准主要是为了远距离确定测量设备或者系统相对于测量标准的示值误差，然后进行适当的调节和修正，这样来提高测量设备或系统的测量准确性。实行远程计量校准需要满足一定的条件：所有相关的设备都要能被计算机所控制；测量过程要有稳定可靠的参考依据，而且这一标准依据可以在基准实验室和远程校准用户之间进行传递。

现阶段，国外在远程计量校准技术方面正进行大力发展，而且也获得了较多的自主知识产权和研究成果，有一些项目已然进入了实用阶段，比如日本在时间频率国家标准远程校准试验方面获得了成功。我国针对远程计量校准技术进行研究和发展，对提升我国整体计量校准技术水平有良好的帮助。远程计量校准主要是在计量保证方案上的有效拓展，通过大力发展远程校准技术，能够使国家计量实验室校准能力得到进一步扩展，同时也能够较好提升基层计量实验室的校准能力。在远程计量校准方式下，可以更快更精准的获得下级计量机构的校准过程，对其中的细节进行全面把握，而且也能够进行远程指导，以便对校准操作和校准参数进行合理的调整，这样及时发现问题，并进行修正。近年来，西方国家的科研机构通过合作或者自主形式加强研究互联网下的远程计量校准技术，逐渐接受网络上的远程测量业务保证，正是因为这种远程计量校准技术的出现和发展，使得计量检测领域得到了高水平的发展。

2 远程计量校准的必要性和优势

由于科技的不断进步，人们对各类产品的质量有了更高的要求，一些技术含量较高的产品，其生产的难度以及复杂性都大大提升，所以，相关计量的设备仪器精准度要求也逐渐提高。因此，对计量校准要求也越来越严格。但是传统的计量校准装置有一部分体积庞大，不容易进行挪动，或者有一些属于在线校准，一些高端精密设备不能搬动，因此，在量值传递和计量校准方面都有一定的困难，需要采取合理的方式实现远程计量校准。以互联网为依托，实现远程计量校准，对于节约计量成本、提升校准精准度起到良好的帮助。而且，实现了这种校准模式，上级计量机构的计量检测和校准能力得到拓展，并且基层计量机构的检测水准也能得到较好的提升。借助网络远距离完成计量校准，其中存在的问题可以实时进行指导修正，对校准过程有更全面的把握，所以，实现远程计量校准非常有必要。

相比较传统的计量校准模式，远程计量校准具有的优点有：第一，具有较高的效率性和便捷性。利用远程计量校准方式，被校准的设备仪器不需要专门送到相应的计量检测机构，而是可以通过网络直接溯源，这样计量校准的时间得到大大节约，也为相关成本的投入节约一定的费用。而在传统的计量校准中，溯源过程需要按照对应顺序逐级进行，在规定的时间限制内实施。第二，远距离校准可以实现被检测计量器具在当下环境中的校准，防止其中不确定因素变化带来不利的影响。第三，远程计量校准可以进行在线测量和复检，同时在校准的过程中，可以根据具体的情况在任意时间内停止校准工作，用户有更加多元化的选择。而且利用远程计量校准模式，计量检测的上下级机构之间可以直接管控，使计量校准工作更加规范地开展。第四，相比较传统的计量校准方式，这种新的模式可以大大节约溯源的时间，减小校准实验室中不确定性因素的影响，这样在数据精度方面会更高。第五，计量校准检测的数据可以通过网络平台存储到数据库中，以便用户随时进行历史查询和使用。如果从用户实验室的角度来讲，需要开展相应的培训工作，这样操作指令的接收更加方便直接，以保证远程计量校准工作顺利进行，对计量规范和计量体系的完善起到较好的帮助。

3 传统计量校准工作的问题分析

现如今，各行业对产品质量的标准要求逐渐提高，而产品质量高低与测量的精准性有较大的关联。由于科技的不断发展，传统的计量校准方式已经无法有效满足计量工作现代化的发展需求，逐渐暴露出一定的问题。

第一，传统的计量校准工作方式中，有关量值的传递校准需要根据计量基准向各级逐级传递，直到普通测量或计量器具，在这个传递的过程中，检测数据的实时反馈性不足，用户实验室传递校准数据的精准性没有良好的保证。第二，在当下的计量检定校准制度下，经过校准、检定达到合格要求的测量设备、计量器具等，在进行运送的过程中，由于存在内外多方面因素的影响，在量值上可能会出现不确定的变化，难以被及时发现，从而对最终的计量校准结果产生影响。第三，计量器具、测量设备的校准和检定，其数据结果是上级计量机构在特定的条件环境下测得的。数据反馈给用户时，因为条件情况出现了改变，所以会进一步出现测量误差，传统的量值传递校准检定方式，很难及时定量的掌握这一误差。第四，在传统的计量校准方式下，计量器具、测量设备等的校准和检定周期通常为一年，这一个周期时间内，可能也会出现超差，其中问题是如何、何时出现的，并不能准确的得知，而且超差的被检定校准的设备，在上一个校准检定周期内，也会出现测量失准情况，如果没有得到及时修正，就会逐步造成大的影响。第五，在传统的计量校准工作方式下，有些大型的测量检测设备，很难进行移动，运输存在制约，而且有一些特定用途的设备，不能完整拆卸，这样的测量设备、计量器具在检定、校准方面都存在问题。第六，在传统的计量校准方式下，检定人员方面的成本支出较大，人员往往要多次往返在计量机构间，而且一些技术问题需要邀请专业人员进行解决，也是一笔成本支出费用，同时在信息传递方面的效率也不高，无法实现多地点同步现场校准，工作的质量和效率都难以有效提高。

4 互联网远程计量校准技术实现

互联网远程计量校准主要是以大数据技术、通信技术以及可视化技术等为手段，在传统计量校准基础上实现远距离现场辅助校准。这一技术实现的过程为：首先，依托现代化的物流网络将计量的标准装置运送到校准场所，然后被校准单位的相关人员通过视频网络与上级计量机构的检定员之间建立联系，以远距离指导计量校准的前期工作，接着依照流程标准进行校准，利用智能化的检定设备，线上检定测量得到的数据能够传回本单位。而非智能的设备仪器则是通过现场工作人员进行操作，然后利用视频网络对测量数据进行读取。同时，如果过程中遇到专业性的技术问题，上级计量机构可以利用网络召集开展远程会议，连线售后技术人员进行协助解决。另外，在远程校准现场，需要安装好全方位监控摄像，以便对现场的校准过程进行实时监测，这样可以确保数据的准确可靠性。如果计量技术机构有多套一样的计量检定装置，利用网络远程计量校准模式，能够对几个不同点的校准单位同步进行校准，检定人员不需要来回转移，远程实现多个检定点的校准工作。再者，完成校准工作后，相关人员只需要依照规范要求将计量标准装置发回指定地点就可以，省略了检定员来返的次数，提升了计量校准的自动化水平，如图1。

图1 互联网远程计量校准示意图

5 网络远程计量在计量校准中的应用

在科技的不断推动下，计量器具、测量设备逐渐实现了数字化和自动化，在这样的情况下，对计量校准工作就有了更高的要求，如果仍然使用传统的计量校准方式，很多问题都无法得到有效解决，进而对计量校准工作的成效产生不利的影响。而远程计量校准方式的应用，就能够较好的解决这一问题。在网络技术手段的支持下，远程计量校准技术具有多方面的优点，在计量校准工作中使用，可以发挥较好的效果，节约成本费用，促进我国计量校准水平得到有效提升。

5.1 应用模式

现如今的技术环境下，远程计量的应用方式主要有三种。第一种，借助互联网的计量。通过网络通信技术等实现计量机构上下级之间的信息传输，在下级计量单位安装监控系统和自动校准系统，而在上级计量单位，通过运输网络，将计量标准装置运送到下级机构现场，利用在线实时交互平台，上级计量技术机构对下级计量机构发布指令，以使相关人员完成对应的计量校准工作，同时将获得的计量校准数据信息向上级计量机构传递，经过计量评定后，将对应的校准证书通过网络传送给下级计量单位。这种方式主要利用网络，比较便捷，但是这种方式要重点注意计量标准装置的物流运送环节，采取有效措施防止仪器设备损坏或者量值漂移等问题发生，将计量标准装置运送回上级计量机构，形成闭环，这样校准的结果才会更有参考性价值。

第二种，根据远程计量的特征，设置专用计量标准。使计量校准工作能够具备网络通信功能和智能保护功能，这样在计量标准装置运送的过程中，也能确保有较高的测量精准度，上级计量机构可以利用自动校准软件实现相应的计量校准任务，得到对应的校准数据值。这样的方式下，工作稳定性较好，而且风险也得到了有效降低，但是需要注意，这种方式需要设置远程计量专用的计量标准，同时对相应技术人员有较高的素质要求。

第三种，针对特殊环境的远程计量，比如深海、太空等环境空间。有关量值的确定，不会太强依赖实物标准，一般是参考对应的自然常数和事物之间存在的内外因素关联等，从而达到量值比。这种方式与现阶段地面环境为主的计量校准方式相比较，需求不是很大，也没有得到深入使用，是未来发展的一种可能性，可以使远程计量校准工作得到进一步深入研究。

5.2 应用技术

基于互联网的远程计量校准工作，其中使用的宽带带宽在不断扩展，从光纤宽带方面来讲，可以达到100～300M，当前移动网络带宽不会低于100 M。相比较以往的远程计量工作，不同的是，以往需要重点考虑带宽的影响，而现阶段的远程计量工作中，主要考虑的问题是测试仪器、计量标准以及控制软件等的有效应用。目前，远程计量相关的设备类型主要分为两种，其一，在相应设备中，有设置较为完善的网络通信接口，网络和设备之间形成连接后，计量标准仪器和被校准的设备之间能够实现直接通信，这样可以排除外界干扰。其二，设备中不具备网络通信接口，设备网络接入能力不强，这样的情况下，需要注重网络通信接口开发，从而提升远程计量的效果。

在网络远程计量校准的节点中，包含了网络设备、计算机控制器、数据收集装置、计量校准系统等。其中，计量校准系统一般都会明确不同的总线标准，所以，需要在总线基础上，实现分类改进。网络化的计量校准使用的网络除了互联网和广域网，也能够引入专用网和局域网，对网络进行访问的形式有三种，包含C/S、B/S、CB/S。构建相应的校准系统时，可以混合使用，计量校准系统根据计量节点和网络形成连接，其中的接入点，主要由客户端发布相应的计量校准数据，校准系统中还可以根据虚拟设备实现网络通信，对计量校准数据进行远程传输。

6 结束语

总而言之，互联网远程计量校准技术主要是借助信息化手段实现远距离的计量校准任务，依托通信技术、大数据、网络技术等能够节约成本、减少人力投入、提高计量校准工作的效率和质量。在计量管理工作中，远程计量校准服务已经逐渐被广泛接受和使用，对于推动我国计量校准能力的提升有良好的帮助。相信在信息技术不断成熟发展的过程中，有关远程计量校准技术还会不断优化，进一步提高计量校准工作的可靠性。