佳和試劑-網絡化儀器——測量發展的新趨勢

20世紀70年代以來，計算機、微電子等技術迅猛發展。在它們的推動下，同時也是為適應現代化工農業生產甚至戰爭的新需求，測量技術與儀器不斷進步，相繼誕生了智能儀器、PC儀器、VXI儀器、虛擬儀器及互換性虛擬儀器等計算機化儀器及其自動測試系統，計算機與現代儀器設備間的界限日漸模糊，測量領域和范圍不斷拓寬。近10年來，以Internet為代表的網絡技術的出現以及它與其他*的相互結合，不僅開始將智能互聯網產品帶入現代生活，還為測量與儀器技術帶來了的發展空間和機遇，網絡化測量技術與具備網絡功能的新型儀器應運而生。

一、測量與儀器定義的新拓展——網絡化儀器的初步定義

1.以測量觀念的拓展為基礎

現代自然科學的發展，多學科技術的創新與融合，測量儀器與計算機及通信的互動，使測量、測試過程、測量目的、測試結果的管理等觀念均發生了改變。今天，測量作為信息技術的源頭和基礎，已很難再找到其以純原始的方式出現:人們似乎已不大關心某個測量需求是屬于電測量范疇還是屬于非電測量領域，因為各種傳感器的出現和日益完善，已使非電測量與電測量幾乎就是一回事；測試、數據采集、控制三者之間的界限已模糊不清；測量、維護、診斷、修理、數據處理/管理一體化的需求日趨迫切；對測試的現場化、遠地化、網絡化要求不斷升溫；自校準、自診斷和自預估已成為評定測試系統性能的*指標；測量與控制高度融合并相互滲透，測量為控制提供更準確可靠的信息，控制也不斷為測量的發展注入新的活力，出現了狀態監測、系統可控性判別、狀態預測、智能控制、模式識別、對不可直接測量對象的間接測量、對特殊預知對象的測量以及信號濾波等；與此同時，測量反映在對被測對象的描述和表示上，也根據實際的需要從傳統的數值加帶方向的誤差值，擴展為還可以由自然語言以及高度抽象的文字或符號來表征，出現了所謂“符號化測量”的概念。

傳統意義上的測量門類中不包含軟件測試，如今，軟件已成為現代新型儀器即各種計算機化儀器設備中的重要組成部分。因此，為了保證軟件的安全性能和質量，國外幾年前就已開始著手制定測試軟件的規范或標準。由此可見，依托于這些現代測試與測控技術的飛速發展，傳統意義上的測量的含義、目的和作用等均得到了豐富和拓展。這種豐富和拓展自然而然地預示著網絡技術向測量領域的注入和滲透，也必將導致測量觀念上新的思想和概念的產生。 

2.以不斷拓寬的儀器概念為借鑒

現代*的迅速發展，有力地推動了儀器儀表技術的不斷進步。儀器儀表的發展將遵循“跟著通用計算機走、跟著通用軟件走和跟著標準網絡走”的指導思想；儀器標準將向計算機標準、網絡規范靠攏。依托于智能化、計算機化儀器儀表的日益普及，聯網測量技術已在現場維護和某些產品的生產自動化方面實施應用，還必將在儀器儀表出廠校驗、現代化工業生產等越來越多的領域中大顯身手。繼“計算機就是儀器”和“軟件就是儀器”概念之后，“網絡就是儀器”的提法也已出現。具備網絡功能的多種型現代測量儀器的相繼問世，正急切地期待著人們給“網絡就是儀器”的提法賦予更科學的描述。

3.網絡化儀器的初步定義

服務于人們任何地點、任意時間都能夠獲取到測量信息(或數據)的所有硬、軟件條件的有機集合，已遠遠超出了傳統的單個式獨立儀器的范疇，且也不是傳統單個式獨立儀器的簡單組合，而一定少不了電子化的信息傳輸媒介，即電子化的信息載體。沒有電子化信息載體的介入，在任意時間、從任何地點獲取測量信息就根本不可能實現。信息的載體越來越電子化，以及測量結果需要通過電纜、光纖、Internet、移動通信、電視等媒介傳輸和顯示(輸出)的發展變化過程，正是一種涵蓋范圍更寬、應用領域更廣的全新現代測量技術——網絡化測量技術逐步形成并日漸清晰的過程。網絡技術已逐漸開始成為儀器控制與測量的主要工具。從進一步拓展儀器設備定義的角度出發，并根據網絡化測量技術的特點，我們試將服務于人們從任何地點、在任意時間都能夠獲取到測量信息(或數據)的所有硬、軟件條件的有機集合稱為“網絡化儀器”。

傳統測試(測量)儀器或系統一旦聯網，即一旦與某種合適的電子化信息載體結合在一起組成網絡化儀器，便正像電信服務運營商今天已能進行遠程測試一樣，就可以做到從地球上的任何地點、在任意時間，能獲取任何地方的他所需的測量信息。

儀器儀表及現代化測量技術的發展及其相應傳統概念的突破和延拓，是網絡化儀器概念產生的必然和前提。網絡化儀器概念的確立，可能更有助于人們盡早明確今后儀器儀表的研發戰略，促進并加速現代測量技術手段的更快、更廣泛普及和發展。

二、網絡化儀器初見端倪

網絡化儀器的概念并非建立在虛幻之上，而已經在現實廣泛的測量與測控領域初見端倪。以下是現有網絡化儀器的幾個典型例子。

1.網絡化流量計

流量計是用來檢測流量的儀表，它能記錄各個時段的流量，并在流量過大或過小時報警。現在已有商品化的、具有聯網能力的流量計。按照上述定義，它也可稱為網絡化流量計。使用它，用戶可以在安裝過程中通過網絡瀏覽器對其若干參數進行遠程配置。在嵌入FTP服務器后，網絡化流量計就可將流量數據傳送到計算機的文件里；STMP(簡短消息傳輸協議)電子郵件服務器可將報警信息發送給收信人(的信箱或尋呼機)。技術人員收到報警信息后，可利用該網絡化流量計的互聯網地址進行遠程登錄，運行適當的診斷程序、重新進行配置或下載新的固件，以排除障礙，而無需離開辦公室趕赴現場。

2.網絡化傳感器

傳感器是一種以一定的度將被測對象轉化為與之有確定對應關系的、便于應用的某種物理量的測量裝置。隨著工業現代化的飛速發展和測控系統自動化、智能化技術的不斷進步，傳統的傳感器已不能滿足要求。與計算機技術和網絡技術相結合，傳感器從傳統的現場模擬信號通信方式轉為現場級的全數字通信方式成為現實，即產生了傳感器現場級的數字網絡化——網絡化傳感器。網絡化傳感器是在智能傳感器基礎上，把TCP/IP協議作為一種嵌入式應用，嵌入現場智能傳感器的ROM中，從而使信號的收、發都以TCP/IP方式進行，如此，網絡化傳感器像計算機一樣成為測控網絡上的節點登錄網絡，并具有網絡節點的組態性和互操作性。利用局域網和廣域網，處在測控點的網絡傳感器將測控參數信息加以必要的處理后登錄網絡，聯網的其他設備便可獲取這些參數，進而再進行相應的分析和處理。

網絡化傳感器應用范圍廣泛，比如在廣袤地域的水文監測中，對江河從源頭到入海口，在關鍵測控點用傳感器對水位乃至流量、雨量進行實時在線監測，網絡化傳感器就近登錄網絡，組成分布式流域水文監控系統，可對全流域及其動向進行在線監控。在對全國耕地進行的質量監測中，也同樣可利用網絡化的傳感器進行大范圍信息的采集。隨著分布式測控網絡的興起，網絡化傳感器必將得到更廣泛的應用。

3.網絡化示波器和網絡化邏輯分析儀

安捷倫科技有限公司遵循“對網絡看得越清楚，問題就能越快地解決”的宗旨，幾年前就將聯網功能作為其Infinium系列數字存儲示波器的標準性能；并且在zui近又研制出了具有網絡功能的16700B型邏輯分析儀——網絡化邏輯分析儀。這種網絡化邏輯分析儀可實現任意時間、任何地點對系統的遠程訪問，實時地獲得儀器的工作狀態；通過友好的用戶界面，可對遠程儀器的功能加以控制，并進行狀態檢測；還能將遠程儀器測得的數據經網絡迅速傳遞給本地計算機。

4.網絡化電能表

按上述網絡化儀器的定義不難發現，電能自動抄表系統在一定意義上相當于一種用于測量電能數據的網絡化儀器——網絡化電能表。因為利用電能自動抄表系統，經電纜、線、無線電或電力線路，用電管理部門便可完成對異地用電信息的測取和監控。當然，與前幾者相比，現有網絡化電能表的技術含量相對較低。

三、使用網絡化儀器的優勢

使用網絡化儀器，人們從任何地點、在任意時間獲取到測量信息(或數據)的愿望將成為現實。與傳統的儀器、測量、測試相比，這的確是一個質的飛躍!

在網絡化儀器環境條件下，被測對象可通過測試現場的普通儀器設備，將測得數據(信息)通過網絡傳輸給異地的精密測量設備或次的計算機化儀器去分析、處理；能實現測量信息的共享；可掌握網絡節點處信息的實時變化趨勢；此外，也可通過具有網絡傳輸功能的儀器將數據傳至原端即現場。

采用自動抄表系統，可提高抄表的準確性；能減少因估計或謄寫而可能出現的賬單錯誤；(供用電、水、燃氣、熱能等)管理部門因此能及時獲得準確的數據信息；用戶也不再需要與抄表員預約上門抄表時間，還能迅速查詢賬單。

在帶來上述諸多好處的同時，采用網絡測量技術、使用網絡化儀器，無疑能顯著提高測量功效，有效降低監測、測控工作的人力和財力投入，縮短完成一些類型計量測試工作的周期，并將增強測量需求客戶的滿意程度。

四、測量技術與儀器發展趨勢展望

隨著計算機技術、網絡通信技術的進步和不斷拓展，21世紀的儀器概念是一個開放的系統概念。以PC機和工作站為基礎，通過組建網絡來形(構)成實用的測控系統，提高生產效率和共享信息資源，已成為現代儀器儀表發展的方向。從某種意義上說，計算機和現代儀器儀表已相互包容，計算機網絡也就是通用的儀器網絡，如果在測控系統中有更多不同類型的智能設備也像計算機和工作站一樣成為網絡的節點聯入網絡，比如各種智能儀器、虛擬儀器及傳感器等，它們充分利用目前已比較成熟的Internet網絡的設施，不僅能實現更多資源的共享、降低組建系統的費用，還可提高測控系統的功能，并拓寬其應用范圍。“網絡就是儀器”的概念確切地概括了儀器的網絡化發展趨勢。 

有專家預計，在不久的將來，地球將披上一層由大量各種各樣電子測量儀器設備組成的“通信外殼”，它們將負責監控城市、公路甚至整個環境，并會隨時將測得的數據信息直接輸入網絡。與各行各業一樣，測量技術與儀器也必將在網絡時代發生革命性變化。