基于自动控制的远程计量校准技术研究

基于自动控制的远程计量校准技术研究

罗志文

华测计量检测有限公司  518101

摘要：远程计量校准是一种通过现代化信息技术远程控制或指导现场完成计量校准的工作模式。随着科技的不断发展，远程计量校准的优势也逐渐显现。远程计量校准能够快速响应客户的需求。传统的计量校准需要客户将被测量仪器送到计量机构，等待时间较长。而远程计量校准可以通过在线远程操作来实现校准，因此可以快速满足客户的需求，节省了时间。远程计量校准的服务周期也大大缩短。在传统的计量校准中，客户需要等待计量机构完成校准后才能取回被测量仪器，这个过程非常耗时。而通过远程计量校准，计量机构可以即时完成校准并将结果发送给客户，大大加快了服务周期。

关键词：自动控制；远程计量；校准技术

1仪器远程自动控制的设计

1.1接口控制器设计

现代科学技术的发展，使得电子测量仪器在各个领域的应用越来越广泛。电子测量仪器的控制接口主要以GPIB、USB、UART等形式存在，然而这些接口无法直接接入网络。此外，不同接口的底层协议也不相同，特别是GPIB接口需要安装底层协议（VISA）才能进行控制。由于传统的程控方案无法满足远程控制的需求，因此需要设计一个接口控制器，将仪器接口转换为LAN接口，并将通信协议转换为TCP/IP协议。接口控制器一端连接被控制的仪器，提供USB、UART、GPIB等不同的接口，而另一端通过LAN接口与网络相连。远程计算机可以通过TCP/IP协议与接口控制器进行通信，传输控制指令。这些指令可以直接操作仪器设备，从而实现对仪器的控制。同时，接口控制器还会将测试数据回传给远程计算机，供进一步分析和处理。与传统的程控方案相比，通过接口控制器来实现远程控制具有明显的优势。首先，远程计算机和接口控制器之间的通信采用TCP/IP协议，无需考虑底层通信协议，只需保持网络畅通即可控制仪器设备。其次，接口控制器的设计使得不同类型的接口能够统一转换为LAN接口，大大提高了仪器设备的灵活性和可控性。此外，接口控制器还能够兼容不同接口的底层协议，如安装VISA协议以控制GPIB接口。因此，接口控制器成为实现远程控制的重要枢纽。

1.2自动控制软件设计

自动控制软件是一种具备多项功能的软件，其中包括控制标准器具及待计量仪器设备、执行计量校准任务、完成测量数据的采集、处理以及生成计量报告。为了实现这些功能，自动控制软件的架构被分为六个层次，分别是界面层、应用层、执行层、资源层、驱动层和数据交换层。界面层是软件的外部界面，它的主要功能是搭建子系统运行界面和功能应用界面。通过界面层的设计，用户可以方便地操作软件并使用其各项功能。应用层是自动控制软件的核心层之一，它提供子系统功能应用的服务。在应用层中，各种功能被封装成服务，用户可以通过调用这些服务来实现自己的需求。执行层是应用层的具体实现层，它实现了应用层功能应用的具体操作执行。通过执行层，软件可以根据用户的需求来执行各种操作，包括仪器设备的控制、测量数据的采集和处理等。资源层为应用层和执行层提供必要的资源支持。这些资源包括校准步骤资源、仪器设备控制资源、信息管理表格资源以及二次开发函数资源等。通过资源层的支持，应用层和执行层可以更加高效地运行和完成任务。驱动层是实现对仪器设备的驱动的层次。它通过编程和控制技术将软件与仪器设备连接起来，使得软件可以对仪器设备进行控制和操作。

2实施关键环节

2.1标准器运输

在远程计量校准中，为了保护计量机构的标准器具不受损，运输过程中需要使用保护面罩和专用运输箱。这些保护措施确保了标准器具在长途运输中的安全性和完整性。为了确保物流运输的安全，监控定位装置被广泛应用于远程计量校准过程中。该装置可以记录标准器具的位置和状态，提供实时的位置信息和运输状况。它由定位模块、传感器组、存储单元和供电单元等部分组成，功能齐全且可靠。传感器组是监控定位装置的重要组成部分，负责记录箱体内温度湿度、倾斜、碰撞等信息。通过这些传感器，计量机构可以了解箱体内部的环境状况，以及是否有可能对标准器具造成损害的情况发生。这样的信息记录可以帮助计量机构及时发现并处理运输过程中的异常情况。当标准器具返回计量机构后，通过读取监控数据并进行分析，计量机构可以确保运输过程中未发生异常情况。监控数据提供了详细而准确的信息，计量机构可以根据这些数据了解整个运输过程的情况，包括路线选择、运输时间和运输条件等。这样的分析可以帮助计量机构改进运输流程，提高远程计量校准的效率和准确性。

2.2现场监控

随着科技的不断发展，远程监控摄像头在各个领域都扮演着重要的角色。在计量校准现场，一款带有通话装置的监控摄像头通过远程监控软件的使用，实现了对计量校准现场的有效监控。监控摄像头与通话装置的结合为计量校准现场的监控提供了解决方案。这种监控摄像头通过远程监控软件，能够对计量校准现场进行实时监控，并确保计量校准的准确性和安全性。监控摄像头通过LAN接口接入网络，远程监控软件安装于计量机构。这样，使用者可以通过远程监控软件，方便地实现对计量校准现场的远程监控和音视频录制。远程监控软件不仅能记录计量校准现场的相关信息，还可以传输音频，用于远程指导和确保设备连接的正确性。远程监控软件的主要功能包括远程连接、视频监控、音频通话以及音视频录制等。这些功能的结合使得使用者可以随时随地通过远程监控软件，对计量校准现场进行全方位的监控与指导，有效地提高了工作效率。

2.3信息安全

现场设备与计量实验室的控制计算机采用安全确认机制进行远程连接。控制计算机生成连接授权码，发送给现场辅助人员，现场人员输入授权码进行设备连接确认。这一步骤保障了只有合法的人员才能进行远程连接操作。在远程计量过程中，需要采集敏感信息，如标准器具、计量仪器设备、测量数据、现场环境等。这些敏感信息对于计量结果的准确性和可靠性至关重要。因此，在远程计量过程中，必须确保这些敏感信息的安全。为了确保远程计量系统中的数据安全，除身份认证外，采用AES、3DES等加密算法对数据进行加密。这些加密算法具有较高的安全性和效率，可以有效地保护数据不被未授权人员访问和篡改。通过上述措施，我们可以保障远程计量系统的安全性。远程连接需要经过授权和确认，只有合法的人员才能进行操作。在远程计量过程中，敏感信息需要被收集，但通过加密算法进行加密，确保数据的机密性。这些安全措施有效地保护了计量结果的准确性和可靠性，提高了远程计量系统的安全性和可信度。

3结论

通过远程计量校准，客户可以在最短的时间内获得准确的测量结果，并且不需要去计量机构。这不仅提高了客户满意度，也提升了计量机构的效率。因此，远程计量校准将会是未来计量领域的一个重要发展方向。

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