智能自动化仪器仪表在工业领域的应用和发展

李启勇

摘 要：进入21世纪后，我国高新科技快速发展，开始向智能自动化方向发展。在这一发展过程中，工业生产领域的相关技能、设备、安全等受到一定程度的影响。基于此，文章以智能自动化仪器仪表概念为立足点，对智能自动化仪器仪表在工业领域中的应用进行探究，对其未来发展方向做出讨论，以期能为工业领域的智能自动化仪器仪表创新发展提供一定参考。

关键词：智能自动化;仪器仪表;工业领域;应用;发展

中图分类号：TP18;TP216 文献标识码：A 文章编号：1674-1064（2021）04-034-02

DOI：10.12310/j.issn.1674-1064.2021.04.017

在工业领域中，仪器仪表具有观察、测量、检出、计算各种物质成分、物性参数和物理量的功能，发挥着传达信息的重要作用。在全球环境日益复杂的今天，我国仪器仪表发展过程中容易受到诸多外界因素影响，因此我国不断加强内循环建设，并通过新基建大力推进仪器仪表智能自动化发展，进而推动我国的科技发展进程。

1 智能自动化仪器仪表概述

智能自动化仪器仪表与传统工业仪表和热工仪表不同，是在仪器仪表设备生产中融合微型计算机技术、测量技术、传感技术等智能自动化技术后，生产出的一种新型工业仪表，仪器仪表内部存在一个智能软件，具有自动化测量、自动化计算、自动化分析、自动化存储等功能与优势，有很强的问题处理能力[1]。不同于传统工业仪器仪表，智能自动化仪器仪表不再是单纯的硬件组成，而是硬件与软件的有机结合。其中，硬件组成包括键盘、数据采集与输入输出技术显示器等;软件组成包括数据处理技术、信号处理技术，其核心是微处理器和大容量存贮器。在目前的智能自动化仪器仪表发展过程中，智能化与自动化不再是相互独立的发展领域，而是双方融合发展，共同促进工业仪器仪表智能化与自动化，最终实现远程操控和无人值守。总的来说，智能自动化仪器仪表是人工智能、计算机科学、信号接收与处理、微电子学等新兴科技与传统工业仪器仪表的创新产物，既提升了现代仪器仪表的工作性能，又简化了以往的复杂作业流程，使检测数据更加精准、及时，具有操作便捷、高性能指标、数据采集、自测等基本特点[2]。

2 智能自动化仪器仪表在工业领域的应用

2.1 提升工业领域生產智能化、自动化水平

智能自动化仪器仪表主要由微型计算机技术、人工智能技术等构成，可以显著提升仪器仪表的测量精准度和智能自动化水平。在运行过程中，可以通过网络进行相关数据信息的传输与分析，还可以借助网络系统资源进一步优化系统性能配置，以及仪器仪表智能自动化程度，进而提升工业领域生产智能化、自动化水平[3]。因此，在仪器仪表结构设计中，相关仪器厂家都会以源代码形式向用户提供一个即时使用的仪器驱动器，便于用户随时使用虚拟仪器，但为确保用户最终的操作及程序开发效率和质量，相关仪器厂家往往会在VXI即插即用的总线仪器驱动器标准基础上，设计一套全新智能化仪器驱动软件规范，优化与改善虚拟仪器仪表相关性能和结构，具体包括以下几方面内容：

考虑与兼顾用户使用感，确保仪器仪表操作便捷、直观，遵循原有VXI总线即插即用标准的高层编程接口，在此基础上设计具有相同功能的函数调用格式。加强智能自动化技术应用，促使智能虚拟仪器在人机交互作用下自动生成仪器驱动器代码，确保仪器驱动器代码编程结构与风格的统一，在一定程度上简化了人工编程的工作量与工作压力，也降低了用户使用与维护的工作难度。实现仪表驱动器内多线程并行测试与运行，提高仪表驱动器仿真功能，以便在不接触实际仪器的情况下开发测试程序。强化智能自动化在仪器仪表中的应用，对各种仪器仪表运行参数和性能设置进行识别、跟踪与管理，确保用户能直接进入底层设置。同时，用户可以借助智能化管理，根据实际需求选择测试开发与正常运行两种模式。其中，测试开发模式中，仪表驱动器可以自动完成设备状态检查工作，及时发现开发编程中的各种错误;正常运行模式中，仪表驱动器能够立即进入工作状态，保持高效运行状态。在这两种模式下，仪表设备既可以高效稳定运行，还可以进行功能拓展更新，从而保障工业生产智能化安全、稳定、可靠。值得注意的是，在仪器仪表虚拟结构设计中，仪表驱动器运行一般只应用在测试开发模式，不受仪器使用的接口总线方式影响，往往只是通过一个初始化函数对仪器接口总线进行区分和使用。

2.2 提升工业生产效率和质量

在我国现行工业生产领域，智能自动化仪器仪表的使用主要分布在煤炭、钢铁等重工业领域，以及纺织、加工等轻工业领域。在重工业领域中，仪器仪表的优化主要集中在监测效率、应用范围及环保节能要求等内容，能够根据不同的工业领域增减调整相应仪器仪表设备[4]。如在煤炭生产领域中，相关技术人员需要通过仪器仪表了解井下不同区域的通风情况、煤炭开采条件、瓦斯容量等，保障井下开采工作环境安全稳定;还可以连接网络，借助智能程序实现各种庞大数据信息的归类与处理，并运用算术运算、比例运算等运算程序计算出相关数据，为生产过程中的材料配置、资源使用等提供帮助;能够与井下安全生产气体容量监测设备、井下实际工作条件监测等软件设备共同使用。在轻工业领域中，智能自动化仪器仪表能够使用在原材料加工、产品加工、产品智能检测及完工分装设备中，不同设备可采用不同性能结构的智能自动化仪器仪表，如加工环节可使用具有材料和产品检测功能的设备，产品质检环节可使用具有专业质量数据统计分析功能的设备，可以直接排除产品生产过程中的残次产品，有效提升产品生产效率与质量。

若想实现以上目标，其智能自动化仪器仪表就必须综合考虑诸多因素，从内部微处理器、技术应用等对仪器仪表的内部结构性能进行改良。一方面，重视仪器仪表内部微处理器的应用，智能自动化仪器仪表本身带有输入输出总接线口，加装微处理器后，能够实现仪表仪器远程控制与智能操控功能，如仪器仪表数据采集系统的智能控制。相关技术人员能够通过系统远程设置采集速度、分辨率精度输入信号等参数，能够设置各种测量数据临界值[5]，还能通过离线计算现场调试技术，保障工业生产中各项测量数据的精确度，提升仪器仪表使用性能和结构安全。另一方面，在智能自动化仪器仪表设备中，使用智能自动化技术能够有效改良相关设备功能，如在传感器测量中能够通过软件实现信号滤波，改良传感器动态特性;在气体传感阵列中，能够通过BP网络与自组织映射网络相结合的方法对信号进行处理，并通过分类和识别组分的顺序降低算法难度，提升混合气体识别率。

2.3 推动工业生产领域网络化发展

智能自动化仪器仪表能够通过智能化硬件和软件提高数据处理功能、检测运行数据、合理配置系统中不同仪器仪表和计算机的特质，最终达到1+1>2的组合效果。如智能自動化仪器仪表能够自主完成检测工作，可以通过远程操控对设备进行控制和调整，可以通过Web的数字万用表和示波器对工业生产条件和仪器仪表类型进行测量，得到准确临界值，再据此进行判断和行动。

3 工业领域中智能自动化仪器仪表的发展方向

我国智能自动化设备发展时间较短，发展背景和基础较为薄弱，智能自动化仪器仪表的发展主要依靠计算机技术、网络系统及人工智能技术，将其应用在工业领域中，不仅要推动智能化设备的发展潮流，还要对原有设备进行改良升级，全面提升工业生产产能。相关研究表明，目前我国智能自动化仪器仪表未来的主要发展方向为重工业和轻工业，智能自动化仪器仪表具有高稳定性、强适应性及智能操作等优势，将其应用在对人体危害较大、工作环境较为恶劣的工业环境中，能够最大限度提升我国工业的生产效率和质量。根据我国现有的绿色发展与循环经济发展理念，未来智能自动化仪器仪表的发展会更加注重环保节能性能，从而促进绿色工业产业发展。同时，根据目前智能自动化仪器仪表的发展定位及5G、大数据技术的快速发展，未来新型仪器仪表会朝向数字化程序发展，能够实现多平台海量数据的快速分析与处理，为决策制定提供充足的信息支撑，从而提升工业生产资源配置水平，提高技能设备使用的正确性。此外，随着国家内循环经济的发展及新基建的建设要求，智能化仪器仪表还需要融合不同种类的工业发展特色与要求，增加特色产业生产程序与功能，增加环保监测功能，使工业生产更具针对性，更加智能、环保。

4 结语

综上所述，智能自动化仪器仪表对工业领域生产与发展有极大促进作用，不仅能提升工业生产的智能化、自动化水平，还能提升工业领域的生产效率和质量，推动工业生产领域网络化发展。目前，我国智能自动化仪器仪表在工业领域的应用与发展仍处于初级阶段，还需要不断加强智能自动化技术及仪器仪表设备的研究，全面提升智能自动化应用水平，推动智能自动化仪器仪表在工业领域中的广泛应用，提升工业领域整体发展水平。

参考文献

[1] 高龙.工业化中的温度检测仪表自动化控制研究[J].自动化与仪器仪表，2017（7）：148-149.

[2] 《自动化与仪表》编辑部.“2018京津冀工业企业仪表自动化技术交流会”在津召开[J].自动化与仪表，2018，245（8）：9.

[3] 李云昊.智能自动化及其在仪器仪表中的应用[J].建筑工程技术与设计，2017（013）：5056-5056.

[4] 田凤英，张建杰.工业电气自动化仪器仪表控制[J].设备监理，2019，50（7）：53-54.