工业仪表与装置智能化网络化的进展.doc

工业仪表与装置智能化网络化的进展
（摘自www.XinXiHua.cn2006-1-19来源：中国自动化学会作者：吴钦炜）
作为工业自动化技术工具的自动化仪表与控制装置，在高新技术的推动下，正跨入真正的数字化、智能化、网络化的时代。其技术发展的主流趋势表现在：测量信息数字化，检测控制仪表智能化，控制管理集成化。“工欲善其事，必先利其器”，这是中国的一句老话，人们早就知道了工具的重要性。随着以知识经济为特征的信息时代的到来，人们对仪器仪表的认识已显的观念更新。作为工业自动化技术工具的自动化仪表与控制装置，在高新技术的推动下，正跨入真正的数字化、智能化、网络化的时代。其技术发展的主流趋势表现在：测量信息数字化，检测控制仪表智能化，控制管理集成化。专家们认为，在计算机与自动化领域内，20世纪80年代的热点是个人计算机，90年代的热点是计算机网络，新世纪第一个10年的热点将是传感、执行与通信。这种预测是有一定根据的。我们知道，智力活动的基础必须是依靠仪器仪表获取应有的可靠的信息，于是人们终于认识到仪器仪表已不仅仅是工业时代必不可少的“工具”，而是当今高科技信息时代的“尖兵”，是信息的源头。科技要发展，生产要发展，仪器仪表必须先行发展，这已成为有识之士的共识。近年来，各种高新技术迅猛发展，特别是微电子、微机械、新材料和新工艺的发展，及计算机、通信技术的广泛应用，正在彻底改变着自动化仪表的本质及其工作原理，进而实现传统仪表不可能完成的全新更佳功能，创造出新一代传感检测仪表和控制系统装置。下面扼要叙述一下我国自动化仪表与装置的技术进展。
一、关于仪表的智能化和柔性化
“智能化”是自动化技术当前和今后的发展动向之一，它已经成为工业控制和自动化领域的各种新技术，新方法、新产品的发展趋势和显著标志。中国人工智能学会理事长涂序彦教授曾撰文论述：“什么是‘智能化’？目前尚缺乏明确的，公认的，科学的定义。但是，‘智能化’与‘电脑化’是有区别的，不是同一个概念。‘智能化’应当有两方面的含义：
（1）采用‘人工智能’的理论、方法和技术；（2）具有‘拟人智能’的特性或功能，例如自适应、自学习、自校正、自协调、自组织、自诊断、自修复等。这可作为衡量是不是智能化装置、设备、系统的性能标准。由此可得到关于智能化的定义：是‘采用人工智能理论、方法、技术’七/并‘具有某种拟人智能特性和功能’。也就是说：利用计算机来代替人的一部分脑力劳动，具有运用知识进行推理、学习、联想解决问题的能力。就智能化仪表和装置来说，则应该具有以下特征：
能自动完成某些测量任务或在程序指导下完成预定动作；
具有进行各种复杂计算和修正误差的数据处理能力；
具有自校准、自检测、自诊断功能；
便于通过标准总线组成个多种仪表的复杂系统，实现复杂的控制功能，并能灵活地改变和扩展功能”。
前不久，涂序彦教授又撰文指出：“现有的测控系统通常具有刚性体系结构，缺乏自组织、自维修、自适应等方面的柔性，智能水平不高。现在一些新型智能仪表虽冠以智能化的名称，实际上是电脑化，名不副实，只是采用了计算机，电脑化并不等于智能化，应该向智能化方向努力”。为此他提出了柔性智能测控仪表的研究思路，就是在现有电脑化仪表的基础上，采用硬件软化、软件集成，虚拟现实、软测量等人工智能的方法和技术，实现测控仪表的柔性化，研究开发具有拟人智能特性或功能，名副其实的智能化仪表。例如，上海自动化仪表研究所研究开发的带有人工智能预估控制的多回路数字调节器（TDM-50A型），它能解决特大纯滞后（超过12min）过程的启动和稳定控制，自动检测纯滞后时间，自动寻优建立全部控制参数，实现快速无超调的控制品质。又如上海宝科自动化仪表研究所创新设计的通用流量演算器（FC-6000型），从理论分析解决了流量测量上各种复杂计算和补偿修正的工程应用问题，能有效地提高流量测量的精确度，并判断出故障产生的原因。
二、关于智能检测仪表和执行器
检测仪表与执行器是生产过程自动化和经营管理现代化的基础，特别受到人们的重视。随着工业自动化技术的进展，它们起着越来越重要的作用，因为没有性能好、精确度高、质量可靠的仪表来检测现场各种有关信息，要实现高水平的自动化就是一句空话。下面重点介绍国内在这方面研究开发的创新成果。
1.分布式光纤温度传感网络
用于工业过程检测的分布式光纤温度传感网络是一种实时，在线、多点光纤温度测量系统，是一种新型检测方法与技术。系统中的光纤既是传输媒体又是传感媒体，利用光纤背向喇曼散射的强度，经波分复用器和光电检测器采集了带有温度信号的背向喇曼散射光电信号，再经信号处理，解调后将温度信息实时从噪声中提取出来并进行显示，它是典型的激光光纤温度通信网络。在一根长为2km的光纤上可采集1000个温度信息并能进行空间定位，它已经应用于煤矿、隧道的火灾自动温度报