隨著新型計(jì)算機(jī)電子器件和適于更高儀器儀表開發(fā)設(shè)計(jì)的程控技術(shù)的不斷出現(xiàn)，傳統(tǒng)應(yīng)用技術(shù)，由于各種程控技術(shù)的應(yīng)用使儀器儀表性能的不斷增強(qiáng)，新型的控制技術(shù)，可使儀器儀表在工業(yè)生產(chǎn)中，為了提高生產(chǎn)的工作效率，設(shè)計(jì)出性能優(yōu)良的儀器儀表，尤其在化工生產(chǎn)領(lǐng)域，不僅滿足了生產(chǎn)的效率不斷提高的需求，更極大的促進(jìn)了生產(chǎn)安全性的提升。在過去數(shù)年中，隨著中國自動(dòng)化應(yīng)用環(huán)境的不斷發(fā)展，儀器儀表行業(yè)的面貌日新月異，很多這一領(lǐng)域的企業(yè)也得到了快速的發(fā)展。當(dāng)前，儀器儀表行業(yè)面臨著新的發(fā)展時(shí)期，也根據(jù)新時(shí)期的要求，提出了重點(diǎn)發(fā)展的若干關(guān)鍵技術(shù)，這對行業(yè)未來發(fā)展無疑有著重要的指導(dǎo)意義。我國大型石化工程建設(shè)項(xiàng)目已經(jīng)規(guī)定必須事先進(jìn)行功能安全的評估。我國工業(yè)設(shè)施突發(fā)事故發(fā)生比較頻繁，研究安全儀表技術(shù)有很重要的意義。

一、在儀器儀表結(jié)構(gòu)、性能改進(jìn)中的應(yīng)用

    1．計(jì)算機(jī)程控技術(shù)為儀器儀表與測量的眾多領(lǐng)域的應(yīng)用提供了足夠的支持。運(yùn)用智能化軟硬件，使每臺儀器或儀表能隨時(shí)準(zhǔn)確地分析、處理當(dāng)前的和以前的數(shù)據(jù)信息，恰當(dāng)?shù)貜牡�、中、高不同層次上對測量過程進(jìn)行抽象，以提高現(xiàn)有測量系統(tǒng)的性能和效率，擴(kuò)展傳統(tǒng)測量系統(tǒng)的功能，如運(yùn)用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、遺傳算法、進(jìn)化計(jì)算、混沌控制等智能技術(shù)，使儀器儀表實(shí)現(xiàn)高速、高效、多功能、高機(jī)動(dòng)靈活等性能。

    2．在儀器儀表的設(shè)計(jì)中也可在分散系統(tǒng)的不同儀器儀表中采用微處理器、微控制器等微型芯片技術(shù)，設(shè)計(jì)模糊控制程序，設(shè)置各種測量數(shù)據(jù)的臨界值，運(yùn)用模糊規(guī)則的模糊推理技術(shù)，對事物的各種模糊關(guān)系進(jìn)行各種類型的模糊決策。其優(yōu)勢在于不必建立被控對象的數(shù)學(xué)模型，也不需大量的測試數(shù)據(jù)，只需根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，總結(jié)合適的控制規(guī)則，應(yīng)用芯片的離線計(jì)算、現(xiàn)場調(diào)試，按我們的需要和精確度產(chǎn)生準(zhǔn)確的分析和準(zhǔn)時(shí)的控制動(dòng)作。

    3．在儀器儀表尤其是在傳感器測量中，計(jì)算機(jī)程控技術(shù)的應(yīng)用更為廣泛。用軟件實(shí)現(xiàn)信號濾波，如快速傅立葉變換、短時(shí)傅立葉變換、小波變換等技術(shù)，是簡化硬件，提高信噪比，改善傳感器動(dòng)態(tài)特性的有效途徑，但需要確定傳感器的動(dòng)態(tài)數(shù)學(xué)模型，而且高階濾波器的實(shí)時(shí)性較差。運(yùn)用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，可實(shí)現(xiàn)高性能的自相關(guān)濾波和自適應(yīng)濾波。充分利用人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)強(qiáng)有力的自學(xué)習(xí)、自適應(yīng)、自組織能力，聯(lián)想、記憶功能以及對非線性復(fù)雜關(guān)系的輸入、輸出間的黑箱映射特性，無論在適用性和快速實(shí)時(shí)性等各方面都將大大超過復(fù)雜函數(shù)式，可充分利用多傳感器資源，綜合獲取更準(zhǔn)確、更可信的結(jié)論。其中實(shí)時(shí)與非實(shí)時(shí)的、快變與緩變的、模糊和確定性的數(shù)據(jù)信息，可能相互支持，也可能相互矛盾，此時(shí)，對象特征的提取、融合，直至最終決策，作出正確的判斷，將成為難點(diǎn)。

二、儀器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中計(jì)算機(jī)智能化的應(yīng)用

    1．儀器與計(jì)算機(jī)技術(shù)的結(jié)合，在很大程度上不僅提高了測量精確度與智能自動(dòng)化水平，特別是計(jì)算機(jī)的硬件軟化和軟件模塊化的虛擬儀器的迅猛發(fā)展，以及其與網(wǎng)絡(luò)化系統(tǒng)資源程序的統(tǒng)一和優(yōu)化性能配置，為儀器儀表的智能化水平的迅速提高，創(chuàng)造了越來越優(yōu)越的條件。在儀器儀表結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，儀器廠家過去都是以源代碼形式向用戶提供智能虛擬儀器即插即用的儀器驅(qū)動(dòng)器，為了簡化最終用戶的使用操作與開發(fā)過程，不斷提高運(yùn)行效率，以及編程質(zhì)量和編程靈活性，相關(guān)儀器廠家在VXI即插即用的總線儀器驅(qū)動(dòng)器標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)上作出了一套新的智能化儀器驅(qū)動(dòng)軟件規(guī)范，在虛擬儀器結(jié)構(gòu)與性能上進(jìn)行了下述多方面改進(jìn)。

    2．在儀器儀表結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，不僅要考慮用戶的直觀、易用與盡可能提高運(yùn)行效率，并保持原來VXI總線即插即用標(biāo)準(zhǔn)的高層編程接口，以提供相同的功能函數(shù)調(diào)用格式。運(yùn)用智能化手段，使智能虛擬儀器的儀器驅(qū)動(dòng)器代碼，可以在人機(jī)交互作用下自動(dòng)生成，這樣既簡化了大量編程工作量，又統(tǒng)一了驅(qū)動(dòng)器代碼的編程結(jié)構(gòu)和風(fēng)格，還大大方便了不同水平用戶的使用和維護(hù)

    3．計(jì)算機(jī)與儀表結(jié)合的好處還在于可以通過應(yīng)用一系列智能手法，識別、跟蹤和管理所有各種儀器狀態(tài)和設(shè)置，使用戶能直接進(jìn)入所有低層設(shè)置，并通過智能狀態(tài)管理，使用戶可根據(jù)需要，在“測試開發(fā)”和“正常運(yùn)行”兩種模式之間隨意切換。在“測試開發(fā)’模式下，驅(qū)動(dòng)器可智能自動(dòng)化地完成一系列狀態(tài)檢查，以幫助發(fā)現(xiàn)各種編程錯(cuò)誤。當(dāng)程序調(diào)試正常投入使用后，用戶即可切換到“正常運(yùn)行’模式，以使驅(qū)動(dòng)軟件高速運(yùn)行。這樣既保證了儀器的安全性和可靠性，又可使軟件隨時(shí)投入高速運(yùn)行，盡可能提高其運(yùn)行效率。

三、儀器儀表計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)化中的應(yīng)用

    1．由于儀器與計(jì)算機(jī)一旦組成網(wǎng)絡(luò)，即可憑借智能化軟硬件(諸如模式識別、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的自學(xué)習(xí)、自適應(yīng)、自組織和聯(lián)想記憶功能)，充分發(fā)揮靈活調(diào)用和合理配置網(wǎng)上各種計(jì)算機(jī)和儀器儀表的各自資源特性和潛力，產(chǎn)生1+1>2的組合優(yōu)勢。例如， 目前已可使用連接到Web的數(shù)字萬用表和示波器，通過因特網(wǎng)和模式識別軟件區(qū)別不同的時(shí)空條件和儀器儀表的類別特征以及測出臨界值，作出不同的特征響應(yīng)；也可使用分布式數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)代替過去單獨(dú)使用的數(shù)據(jù)采集設(shè)備，以至可跨越以太網(wǎng)或其他網(wǎng)絡(luò)，實(shí)施遠(yuǎn)程測量和采集數(shù)據(jù)，并進(jìn)行分類的存儲(chǔ)和應(yīng)用。

    2.網(wǎng)絡(luò)化的智能測量環(huán)境將網(wǎng)上各種類型，不同任務(wù)的計(jì)算機(jī)和儀器儀表有機(jī)地聯(lián)系在一起，完成各種形式的任務(wù)要求，如在某地采集數(shù)據(jù)后送往各種需要這些數(shù)據(jù)的地方，把相同數(shù)據(jù)按需拷貝多份，送往各需要部門；或者定期將測量結(jié)果送往遠(yuǎn)方數(shù)據(jù)庫保存，供需要時(shí)隨時(shí)調(diào)用。而多個(gè)用戶可同時(shí)對同一過程進(jìn)行監(jiān)控，例如各部門工程技術(shù)人員、質(zhì)量監(jiān)控人員以及主管領(lǐng)導(dǎo)人員可同時(shí)分別在相距遙遠(yuǎn)的各地監(jiān)測、控制同一生產(chǎn)運(yùn)輸過程，不必親臨現(xiàn)場而又能及時(shí)收集各方面數(shù)據(jù)，進(jìn)行決策或建立數(shù)據(jù)庫，分析現(xiàn)象規(guī)律。一旦發(fā)生問題，可立即展現(xiàn)眼前或重新配置，或即時(shí)商討決策，立即采取相應(yīng)措施。

四、總結(jié)

    隨著工業(yè)的發(fā)展，自動(dòng)化的重要性與日劇增。傳統(tǒng)的信息、通訊和自動(dòng)化技術(shù)之間的障礙正在逐漸消失。最新的技術(shù)，包括無線網(wǎng)絡(luò)、現(xiàn)場總線、新型檢測及控制儀表、先進(jìn)管理和控制軟件等。其中，儀表在工業(yè)發(fā)展中起著重要的作用，其準(zhǔn)確可靠的監(jiān)測數(shù)據(jù)為工業(yè)生產(chǎn)進(jìn)行安全生產(chǎn)提供了有力保證，而在一些化工廠中，自動(dòng)化儀表和執(zhí)行機(jī)構(gòu)、控制閥等是重要組成設(shè)備，它標(biāo)志化工生產(chǎn)自動(dòng)化技術(shù)水平，直接涉及生產(chǎn)的可靠性、安全性，對確保整個(gè)工廠安全、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行起著至關(guān)重要的作用。

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