下载文档原格式
智能化测控技术的应用案例分析在当今科技飞速发展的时代，智能化测控技术作为一项关键的前沿技术，已经在众多领域得到了广泛而深入的应用。
从工业生产到医疗健康，从航空航天到农业现代化，智能化测控技术的身影无处不在，为提高生产效率、保障产品质量、优化服务水平等方面发挥着重要作用。
接下来，让我们通过几个具体的应用案例来深入了解智能化测控技术的魅力和价值。
一、工业生产中的智能化测控技术在工业生产领域，智能化测控技术的应用极大地提高了生产效率和产品质量。
以汽车制造为例，汽车发动机的生产过程需要对众多参数进行精确测控，如温度、压力、转速等。
传统的测控方式往往依赖人工操作和简单的仪器仪表，不仅效率低下，而且容易出现误差。
而智能化测控技术的引入，实现了对生产过程的实时监测和自动控制。
通过在生产线上安装各类传感器，如温度传感器、压力传感器、振动传感器等，可以实时采集发动机生产过程中的各种数据。
这些数据被传输到中央控制系统，经过智能算法的分析和处理，系统能够自动调整生产设备的运行参数，确保发动机的生产质量始终处于最优状态。
此外，智能化测控技术还能够实现对设备的预测性维护。
通过对设备运行数据的长期监测和分析，系统可以提前发现设备可能出现的故障隐患，并及时安排维修保养，避免了设备突发故障导致的生产中断，大大提高了生产设备的可靠性和使用寿命。
二、医疗健康领域的智能化测控技术在医疗健康领域，智能化测控技术为疾病的诊断、治疗和康复提供了有力的支持。
以智能血糖仪为例，它可以实时监测糖尿病患者的血糖水平，并将数据自动传输到手机或其他终端设备上。
患者和医生可以通过这些数据及时了解血糖的变化情况，制定更加科学合理的治疗方案。
在手术过程中，智能化测控技术也发挥着重要作用。
例如，在心脏手术中，通过使用心功能监测设备，可以实时监测患者的心脏功能指标，如心率、血压、心输出量等。
医生可以根据这些数据及时调整手术操作，确保手术的安全和成功。
此外，康复医疗领域也广泛应用了智能化测控技术。
测控技术与仪器的发展及特点分析一、测控技术的发展历程随着科学技术的不断进步，测量和控制技术在各个领域中发挥着越来越重要的作用，成为推动社会进步和经济发展的重要力量。
测控技术是指利用各种仪器和设备进行数据采集、信号处理、控制和监测的技术手段。
它在工业生产、环境监测、航空航天、军事应用等领域中起着至关重要的作用。
在测控技术的发展历程中，可以分为以下几个阶段：1. 传统测控技术时期：在早期，测控技术主要依靠手工操作和简单的机械仪器进行数据采集和控制。
人们通过手工编制数据表格、绘制曲线图表等方式进行数据处理和分析。
这个时期的测控技术主要应用于工业生产领域，主要用于产品质量控制和生产过程监测。
2. 电子测控技术时期：20世纪初，随着电子技术的发展，出现了各种电子仪器和设备，如示波器、频率计、数字万用表等。
这些设备的出现使得数据采集和处理更加方便和准确，提高了测控技术的精度和效率。
电子测控技术开始逐渐应用于航空航天、军事和科研领域，推动了这些领域的快速发展。
3. 计算机测控技术时期：20世纪60年代，计算机技术的发展使得测控技术迈上了一个新的台阶。
计算机以其强大的数据处理和控制能力，使得测控技术的应用范围得到了大幅度扩展，同时也提高了测控系统的智能化和自动化水平。
计算机测控技术的出现为工业控制、环境监测、医疗诊断等领域带来了革命性的变化。
4. 智能化测控技术时期：近年来，随着人工智能、大数据和云计算等新技术的兴起，测控技术正朝着智能化、网络化和集成化方向发展。
通过引入先进的传感器、智能控制算法和互联网技术，实现了测控系统的智能化和自适应控制，为各行各业的发展注入了新的动力。
二、测控仪器的发展变化测控仪器是测控技术的核心载体，是实现测控功能的重要工具。
随着测控技术的不断发展，测控仪器也经历了从传统仪器到现代智能化仪器的演变。
1. 传统测控仪器时期：在早期，测控仪器主要是一些简单的机械测量仪器，如卡尺、千分尺、游标卡尺等。
网络化测控技术测121 马妍 120690安幼林、杨锁昌[1]讨论了网络化测控实现技术: DataSocket, Remote Device Access, Symantec pcAnywhere,网络化仪器和网络化虚拟仪器技术,分析了基于这些实现技术的各自特点。
提出了网络化测控实现技术存在的问题和未来发展方向。
随着分布式自动测控技术的不断发展,网络化测控系统的研究和应用也受到关注。
网络化测控系统实现将计算机网络通信技术、虚拟仪器技术和自动测试技术融为一体,实现了网络化测控。
李凤保、杨光志、龙剑[2]介绍了网络化测控是自动侧控领域的发展趋势.本文主要研究网络时间延迟的关键要素和采样时间间隔的最佳范围为改普网络化测控系统的性能提供理论指导。
改善网络化测控系统的性能可以主要从两个方面人手:一是使设备处理时间最小化,改善网络协议,以更好地保证传输时间的确定性和减小端与端延迟,二是选择最佳的采样时间间隔,以保证系统的稳定性和控制性能。
郭莹晖[3]叙述了网络化测控系统技术实现平台的基本知识，并结合称重领域的衡器产品，重点以电子吊秤和电子汽车衡产品为例，详细介绍了电子吊秤、电子汽车衡网络化测控系统的实现方法及特点，并简单列举了网络化测控技术在其他衡器产品上的应用展望，测控计算机作为前端一个测控设备，可以独立实现其所连接设备的测量和控制任务，又可以把测控数据上传到网络服务器，为网络测控打下基础，从而可以执行远程测控指令。
季宝杰、姚传安、姬少龙[4]分析了以太网技术对企业信息集成化,尤其是现场设备的实时通信带来的影响。
对比分析了以太网中TCP协议和UDP协议的特点以及现场实时通信过程待传输数据的特性。
介绍了UDP协议在网络化测控系统通信中的数据格式和实现。
提出了一种用于矿井下设备监测的远程数据采集和控制系统,旨在为相关设备提供安全、高效和连续的在线监控。
罗媛[5]根据网络化测试系统的体系结构和特点，系统分析了三种常用的网络同步技术的机制和特点，分析对比了IEEE 1588、NTP 和GPS各自的优缺点，从而可以根据网络化测试系统的特点选取不同的同步技术。
测控技术的发展与趋势测控技术的发展趋势测控技术是一门以电路和计算机为基础的新技术。
21世纪的测量和控制将是一个发达的系统概念。
信息交流与共享的主题也是测控系统的发展方向。
因此，通过建立网络来形成和使用测控系统已成为现代测控技术的发展趋势。
1.现代测控技术现状20世纪70年代以来，测量技术不断进步，出现了很多智能仪表，这些仪表在微电子的基础上，与计算机相结合，使得基于仪表的测量技术渐渐演变，成为一门包含机械、电子、计算机的独立的学科。
2、测控技术的发展在追求仪表智能化的同时，现代测控技术也在不断提高其稳定性、可靠性和适应性。
相应地，随着技术的发展，大量高新技术科研成果被应用于测控技术领域，测控技术的技术指标和功能不断提高。
作为代表，测控仪器单元的小型化、智能化越来越明显。
测控技术的两个方面，一个是测一个是控。
“测”是依靠传感器和信号传输电路，即测控电路；“控”则是依靠现代计算机的计算处理能力，根据数据得出相应结果，通过反馈等方式控制整个系统。
计算机已成为测控技术的支柱。
因此，网络技术自然成为测控技术满足实际需求的关键支撑。
然而，不可否认的是，测控电路仍然是测控技术发展的基础和另一个重要的发展方向。
3.测控技术发展趋势现代科学技术的融入不但使现代测控技术在各方面得到广泛应用，而且加快了现代测控技术的发展，形成了现代测控技术朝微型化、集成化、远程化、网络化、虚拟化等方向发展。
同时，现代测控技术是一门实践性非常强的技术，既包括硬件、软件的设计，又包括系统的集成，随着其在国防、工业、农业等领域应用的深度和广度的扩大，它将为提高生产效率、改进技术水平做出巨大的贡献。
新型传感器技术、现代测控总线技术、虚拟仪器技术、远程测控技术、测控系统集成技术等，都是这门涉及广泛的学科的发展趋势和方向。
新型传感器技术正朝着小型化、数字化、集成化、智能化、网络化、光纤传感器和生物传感器方向发展。
传感器是信息时代的三大支柱之一，目前新的智能化传感器层出不穷，微处理器和网络与传感器的融合技术快速发展，新型传感器在测量仪器仪表、测控系统中的应用日益广泛和深入，可以说，新型传感器技术的发展对现代测控技术的发展起到了很好的推动作用,新型传感器技术是现代测控技术的一个重要组成部分。
摘要计算机网络、自动控制、分布式人工智能等理论和技术的融合促进了网络化智能测控技术的产生，网络化智能测控技术的发展和广泛应用正改变着人们的生产和生活方式，也引起了相关技术和理论的变革。
本文围绕工业现场测控网络、远程智能测控、网络化分布式智能测控等技术中的国内外研究热点问题，阐述了其发展现状及技术特点，分析了其关键技术及发展趋势。
关键词现场总线;工业以太网;嵌入式Internet远程测控; Multi-Agent系统A bstractThe integration of theory and technology for computer network, automatic control, and distributed artificial intelligence have prompt the generation of intelligent measurement and control technology network. The development and wide application of the intelligent measurement and control technology network is changing people's production and life, but also caused a relevant technology and theory revolution. This paper focuses on industrial field measurement and control network, remote intelligent monitoring and control, intelligent monitoring and control of distributed network technology and international research and other hot issues, describes its development status and technical characteristics, analysis of the key technologies and trends.Keywords: field bus; Industrial Ethernet; remote monitoring and control of embedded Internet; Multi-Agent System1 引言网络信息技术的迅猛发展和广泛应用，使许多科学技术和生产领域发生了巨大的变革。
网络信息技术与智能测控技术的结合，产生了基于网络环境的智能测控新领域，两者的融合正使信息和控制两大领域的相关理论和技术得到迅速发展。
工业现场测控网络、远程智能测控、网络化分布式智能测控等正成为国内外研究的热点。
这些网络化智能测控技术的发展和广泛深入应用必将极大地改变人们的生产方式、工作方式和生活方式，引起技术的、经济的、社会形态的变革。
本文将围绕这些热点问题，阐述其发展现状及技术特点，分析其关键技术及发展趋势。
2 工业现场测控网络技术的演进2.1 集散控制系统早期的测控系统是由单片机、PC机、工控机等为核心的多个分散单元构成，借助于S－100或STD等总线形成测控系统。
这样的测控系统由于采用集中式控制方式,系统的可靠性低,现场连线长且多,稳定性较差，抗干扰能力较弱，难以实现大范围的有效测控。
之后出现了集散控制系统（DCS），在90年代占主导地位。
其核心思想是集中监视、分散控制，上位操作员站用于集中监视管理功能，若干台下位控制站下放分散到各子控制室实现分散控制，各上下位工作站之间用通讯网络互连实现相互间的信号传送，为操作员站—控制站—现场仪表设备的三层结构模式。
DCS的联网手段和网络结构均不灵活，缺乏开放性。
不同厂家的DCS系统之间以及DCS与上层Intranet、Internet信息网络之间难以实现网络互连和信息共享。
集散控制系统实质上是一种封闭专用的、不具互操作性的网络控制环境。
2.2 现场总线控制系统在用户对网络控制系统提出的开放化、彻底分散化和降低成本的迫切要求下，现场总线控制系统诞生了。
现场总线（Fieldbus）是将自动化最底层的现场控制器和现场智能仪表设备互连的实时控制通讯网络，遵循ISO的OSI开放系统互连参考模型标准。
现场总线控制系统（FCS，Fieldbus Control System）是用开放的现场总线通讯网络将自动化最底层的现场控制器和现场智能仪表设备互连的分布式实时网络控制系统。
现场总线是一种开放的、具有可互操作性的实时通讯网，FCS将控制功能彻底下放分散到现场各控制器和仪表设备，提高了现场控制仪表设备的智能化程度和功能自治性，系统有更高的可靠性和灵活性、较低的安装及维护成本。
FCS是工作站—现场智能仪表设备的二层分布式结构，FCS废弃了DCS的控制站，把DCS控制站分散到现场仪表设备，实现了彻底的全分布式网络测控。
功能的分散使得风险分散，因此FCS比DCS有较高的可靠性。
90年代兴起的现场总线技术对工业测控系统的发展带来了很大的影响，其产生的巨大经济效益使得欧美大型控制设备生产集团在近十年来围绕现场总线的国际标准展开了激烈的竞争，导致了多种标准并存的局面。
国际电工委员会（IEC）在2000年1月通过了IEC61158国际标准，该标准包括8种类型的现场总线标准：FF－H1，Control Net, Profibus, P-NET, FF-HSE, Swift Net, WorldFIP及Interbus。
每种类型的现场总线采用完全不同的通信协议，难以实现这些总线的相互兼容，这种多种现场总线并存竞争的局面还将长期存在。
现场总线技术对于面向工厂底层自动化及信息集成的数字化网络技术起到了巨大的推动作用，然而其标准的多样性和开放的不彻底性又不尽人意。
2.3 工业以太网2.3.1 工业以太网的提出随着工业测控要求的不断提高，传输的信息量愈来愈大，要求的网络传输速率越来越高，现场总线简单的协议、较低的通信速率显出其不适应。
另外，基于以太网技术的企业信息网得到广泛应用，在企业管理和经营中起着重要的作用。
管理者除了通过信息网进行企业的管理，也希望通过网络对生产过程进行自动控制，实现管控一体化。
由于现在的现场总线网络系统与在企业信息网中得到广泛应用的以太网技术的不兼容，加之，现场总线测控网数目众多的不兼容的协议标准一直困扰着工业界，人们自然地就提出能否将在局域网和Internet上已取得巨大成功的、成为事实上的通用标准的、有着广泛技术支持的以太网技术延伸至底层的测控网络？2.3.2 以太网应用于工业测控的障碍及对策以太网是为商业应用领域的信息网开发的，在工业测控领域的应用确实存在障碍，其主要原因是：①以太网采用载波侦听多点接入/碰撞检测(CSMA/CD)方式进行通讯工作，在实时性要求较高的测控场合，重要数据的传输由于传输随机延滞会产生“不确定性”，主机一旦发送数据后，就对传输数据失去控制。
这是影响以太网长期无法进入测控领域的重要原因之一。
②以太网所使用的交换机、集线器、电缆和接插件等都是为办公室应用而设计的，其抗干扰能力不能适应工业现场的恶劣环境。
对于上述第一个障碍有以下方法予以解决：①采用全双工交换式以太网技术。
②降低网络负载。
③提高网络的传输速率。
④应用报文优先级技术。
至于以太网应用于工业测控领域的第二个障碍的解决，国外已有一些公司研发了一系列用于工业以太网的配件设备。
现代以太网采用的非屏蔽双绞线，它的抗干扰能力与4mA～20mA模拟传输线路相当，如果需要更强的抗干扰能力，则可以采用屏蔽双绞线或光纤通信。
2.3.3 工业以太网的优势及前景以太网技术应用于工业测控所形成的工业以太网，其最大的优势在于它应用的广泛性和开放性。
作为IT领域的主流网络技术，以太网经历了近三十年的发展，已经形成了十分巨大的硬件、软件和人才资源，很多成熟的技术和产品都可以直接移植或借鉴到工业以太网上来。
采用工业以太网，可以实现彻底的技术开放和标准统一，可以和企业信息网Intranet及全球互联网Internet实现无缝连接，能便利地实现管控一体化及现场测控网、Intranet、Internet 三级网络的有机融合，实现先进的全企业的、跨地域的分布式管理和测控，极大地提高生产和管理效率。
以太网技术的迅猛发展为其进入工业现场测控领域奠定了坚实的基础，工业以太网成为发展的必然趋势。
可以预测，工业以太网的飞速发展将结束目前在现场总线标准上的纷争，将大大提高企业自动化、网络化和信息化的水平。
3 基于Internet的嵌入式系统远程测控技术3.1 嵌入式Internet的产生及发展Internet技术已深入到人们工作、工业生产、日常生活等各领域。
如何实现对工业现场、城市环境、智能仪表、家居电器等进行基于Internet的远程测控，已成为本世纪初IT业关注的热点。
嵌入式系统已经在工业测控、环境监测、家居电器等各个领域得到了广泛应用，如果将这些分布在各处的起着各种作用的嵌入式系统接入Internet网，那么就可实现基于Internet的远程测控。
嵌入式Internet就是关于嵌入式系统的Internet网络技术。
嵌入式Internet 的广泛应用必将使信息社会变得更加自动化、智能化和人性化。
嵌入式Internet正成为当前国内外IT业发展的热点领域，也是测控网络发展的重要方向。
目前，许多公司都在致力于嵌入式Internet技术的开发，已提出了多种嵌入式系统与Internet 互联的解决方案。
如：emWare公司的EMIT技术、Microchip公司的iPIC系列单片机、Scenix 公司的SX系列单片机、Seiko公司的iChip S7600A芯片、P&S公司的Webchip PS2000芯片以及Dallas公司的DS80C400网络微控制器及其TINI技术等就是一些典型的产品和技术。
3.2 嵌入式Internet的关键技术由于Internet的各种通信协议对计算机存储器、运算速度等性能指标要求比较高，而嵌入式系统通常是专用的小规模计算机系统，这样就使嵌入式系统难以支持占用大量系统资源的TCP/IP等Internet协议和服务。
如何实现嵌入式系统的Internet接入、“瘦”Web服务器技术以及嵌入式Internet安全技术，是嵌入式系统Internet技术的关键和核心。
3.2.1 嵌入式Internet接入技术根据目前的技术现状和今后的发展方向，有两种嵌入式Internet的接入模式：网关模式和独立节点模式。
