探讨测控技术与仪器的智能化发展与应用

探讨测控技术与仪器的智能化发展与应用

何广辉

广东埃华路机器人工程有限公司 广州佛山 528313

摘要：技术发展将进一步推动工业革命，智能化是科学技术在21世纪发生的最大变化，测控技术、测控仪器的智能化也为测控工作指出了新的发展方向。下文立足于测控技术智能化发展现状，对基于Web服务的测控智能化技术发展、应用进行了详尽论述。

关键词：测控技术；智能技术；智能Agent；嵌入式Linux

近几年，测控技术发展速度令业界人士叹为观止，国内外诸多学者认为，智能化技术、大数据、云计算将会引发新一轮的工业革命。时至今日，智能化技术已经在测控工作中随处可见，且表现出较高的实用性、效率。测控技术、测控仪器的智能化是必然发展趋势，近几年的传感器网络、网络仪器、分布式人工智能、测控网格智能化技术相继成熟，国内诸多学者开始研究网格化测试系统体系架构以及基础架构。自2002年起，有关Open grid services architecture、Open grid services infrastructure的相关研究以及标准完善工作就在持续推进，2004年，IBM等就发布了相应的技术搭建框架，并提出了WSRF架构，这为测控技术的智能化发展奠定了基本的技术基础^[1]。比如，早期的智能化测控技术，就能够基于微博 services技术实现传感器、仪器的common instrument middleware architecture建设，利用CIMA实现智能化的远程测控以及测控数据传输。时至今日，该技术方法已经相对成熟，测控工作人员能够利用远程访问手段，构筑弹性极强的测控体系。但是从技术发展趋势来看，我们也可看到，测控网格化智能建设是以Web为基础的，独立传感器能以此为基础实现相互联系、相互通信，为更方便、快捷的将传感器集成在信息网络中，真正实现信息化共享，本文对测控技术与仪器的智能化发展进行粗略论述，并以温度传感器为案例对其智能化应用过程进行梳理。

一、基于Web的测控智能Agent

传感器是测控体系运行的基础，传感器也是网格化分布式测控系统运行的关键，传感器必须要具备网格服务功能，网格化特征。在一般的网格化测控系统中，采用的传感器和普通传感器具有一定的差异。从行业发展情况来看，一般使用的传感器不仅仅具备传感功能，同时也具备良好的数据处理功能、数据服务功能、网格传输功能，其本质是嵌入式的计算机系统，在测控体系中则是一个智能化独立节点，具有独立运算能力，Web服务技术和网格化技术的整合，能够实现测控传感器异构分布式应用的全面整合^[2]。

当前的测控智能化技术发展趋势为：通过实现Web的全面封装，根据测控具体需求，将Web服务封装为由人工智能集中调控的服务，让人工智能转变为构成Web的基本元素，便于用户根据实际测控要求确定人工智能的具体协同工作机制以及行为逻辑，并同步确定相应的指控标准以及智能服务质量，以为社交智能无缝融合以及社交智能平台无缝融合奠定基础。

就Web服务的运作情况来看，Web服务运行主要优势表现为：Web服务基于HTTP协议于行，故Web服务能够很好的整合在已经成熟的防火墙技术、路由器技术中。技术人员可利用成熟技术以及安全系统来支持网格化系统同建设，而不需要对网络进行根本性改造，这样也不会对网格系统中的设备构成影响以及限制。如此以来，基于Web服务开发的网格系统就表现出了较高的优势，具体表现为：较强的兼容性；较强的灵活性；可通过消除数据交换的复杂性，实现跨平台的智能化开发；智能化系统能够整合在现有的Web服务其中；可获得成熟防火墙体系的支持；访问网络组件开发难度大幅度降低。鉴于上述因素，基于Web服务的智能化测控技术、测控仪器开发已经成为新的发展方向，Web服务可通过不同的系统进行发布、描述、集成^[3]。

Agent自主控制是当代智能化技术重要发展分支，且Agent自主控制表现出以下特征：（1）代理型。Agent能够代替人工以及部分控制逻辑实现自主化通信；（2）自主性。Agent本身是具有一定独立性的逻辑工作实体，AgentAgent能够独立发现、利用各种资源提供控制服务，并独立自主解决问题为用户提供相应服务；（3）Agent具有较强的主动性，可根据技术人员的实际需求，适应运行环境变化并提供控制服务；（4）智能性。Agent能够自动感知运行环境，具有基本的推理功能、计算功能，并在此过程中不断累积数据以及经验，以提高处理问题的水平。可见，Agent技术是高度开放的智能化技术，其结构关系着测控系统、测控仪器的性能发挥以及智能化水平，技术人员通过设计Agent程序，确定Agent行动函数。以Agent Broker为例，Agent Broker架构就是一种具有高度实时特征的实用化技术模型，该技术模型能够在固定的控制逻辑基础下，表现出较高的运行效率以及实时特征（Agent Broker MAS模型可参考图1）

^[4-5]。

图1. Agent Broker MAS模型示意图

二、测控技术智能化应用

从上述内容我们可了解到，嵌入式Web以HTTP等成熟技术为基础实现远程支持，基于一般CPU或者小容量储存器，智能化技术难以为继，若采用高速处理器以及大容量内存，整合相应部件就可实现智能化操作。比如一般温度测控仪器，通过整合温度传感器、S3C24110嵌入式系统（ARM-Linux）、Web服务、Boa Web server。将S3C24110作为应该建处理器，采用以太网以及DM9000E实现有效连接，同时从外部总线接口拓展SST39VF1601存放人工智能启动程序，在SDRAM内部使用2片16bit 宽度储存芯片，构成32bit总线宽度，以提高系统性能，同时采用NAND flash组成文件系统以及嵌入式Linux内核^[6]。

一般情况下，软件部分采用ARM-Linux系统，实现文件的暂存、整合，在应用存搭建Web服务，并以网页的形式实现智能化交互，技术人员通过浏览器就可观察测控仪器的具体运行状态，并确定基础的测控结果。

SoapUI是由瑞典开源公司EviWare开发的专注提供智能化服务的测试套件，其中涵盖完整的WSDL，技术人员根据温度测控要求，进入测试工作台，编制人工智能控制逻辑编制流程，模拟多个线程发送请求，就可得出温度测试频率、温度测试结果、温度测控相应时间。判断该技术逻辑是否能够无错误支持用户的温控并发测试请求，并作出高效率反应。

结束语：

综上所述，测控技术智能化发展是未来可预见一段时间内的大趋势，测控智能化的实现路径较多，上述内容只是从嵌入式Web来简要阐述了测控智能化的实现逻辑以及基本应用模式，广大从业者应在实践中不断探寻高新技术方法的应用发展情况，并不断总结、优化，以推动测控技术智能化发展。

参考文献：

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[2]汪东军, 罗亚锋. 运载火箭一体化综合测控技术研究[J]. 计算机测量与控制, 2019, 027(006):31-35,49.

[3]宋飞杰, 姚远, 马婧,等. 航天测控预设阵地的定位与定向[J]. 测控技术, 2018, 37(12):99-102.

[4]姜睿智, 李橙, 彭晓鹏. 军用连接器智能化检测系统的研究[J]. 测控技术, 2018, 37(S1):417-419.

[5]李成毅, 王晨, 曾广鹏. 基于RFID的智能感知与分析技术研究[J]. 测控技术, 2018, 37(S2):328-330.

[6]杨继森, 李路建, 邵争光,等. 基于μC/OS-Ⅲ和LwIP时栅位移传感器多模式网络接口设计[J]. 测控技术, 2019, 38(007):119-124.