1、在儀器儀表結構、性能改進中的(de)應用(yòng)

　　首先，智能自動化(huà)技術爲儀器儀表與測量的(de)相關領域的(de)應用(yòng)開辟了(le)廣闊的(de)前景。運用(yòng)智能化(huà)軟硬件，使每台儀器或儀表能随時(shí)準确地分(fēn)析、處理(lǐ)當前的(de)和(hé)以前的(de)數據信息，恰當地從低、中、高(gāo)不同層次上對(duì)測量過程進行抽象，以提高(gāo)現有測量系統的(de)性能和(hé)效率，擴展傳統測量系統的(de)功能，如運用(yòng)神經網絡、遺傳算(suàn)法、進化(huà)計算(suàn)、混沌控制等智能技術，使儀器儀表實現高(gāo)速、高(gāo)效、多(duō)功能、高(gāo)機動靈活等性能。

　　其次，也(yě)可(kě)在分(fēn)散系統的(de)不同儀器儀表中采用(yòng)微處理(lǐ)器、微控制器等微型芯片技術，設計模糊控制程序，設置各種測量數據的(de)臨界值，運用(yòng)模糊規則的(de)模糊推理(lǐ)技術，對(duì)事物(wù)的(de)各種模糊關系進行各種類型的(de)模糊決策。其優勢在于不必建立被控對(duì)象的(de)數學模型，也(yě)不需大(dà)量的(de)測試數據，隻需根據經驗，總結合适的(de)控制規則，應用(yòng)芯片的(de)離線計算(suàn)、現場(chǎng)調試，按我們的(de)需要和(hé)精确度産生準确的(de)分(fēn)析和(hé)準時(shí)的(de)控制動作。

　　特别是在傳感器測量中，智能自動化(huà)技術的(de)應用(yòng)更爲廣泛。用(yòng)軟件實現信号濾波，如快(kuài)速傅立葉變換、短時(shí)傅立葉變換、小波變換等技術，是簡化(huà)硬件，提高(gāo)信噪比，改善傳感器動态特性的(de)有效途徑，但需要确定傳感器的(de)動态數學模型，而且高(gāo)階濾波器的(de)實時(shí)性較差。運用(yòng)神經網絡技術，可(kě)實現高(gāo)性能的(de)自相關濾波和(hé)自适應濾波。充分(fēn)利用(yòng)人(rén)工神經網絡技術強有力的(de)自學習(xí)、自适應、自組織能力，聯想、記憶功能以及對(duì)非線性複雜(zá)關系的(de)輸入、輸出間的(de)黑(hēi)箱映射特性，無論在适用(yòng)性和(hé)快(kuài)速實時(shí)性等各方面都将大(dà)大(dà)超過複雜(zá)函數式，可(kě)充分(fēn)利用(yòng)多(duō)傳感器資源，綜合獲取更準确、更可(kě)信的(de)結論。其中實時(shí)與非實時(shí)的(de)、快(kuài)變與緩變的(de)、模糊和(hé)确定性的(de)數據信息，可(kě)能相互支持，也(yě)可(kě)能相互矛盾，此時(shí)，對(duì)象特征的(de)提取、融合，直至最終決策，作出正确的(de)判斷，将成爲難點。于是神經網絡或模糊邏輯将成爲最值得(de)選用(yòng)的(de)方法。例如，氣體傳感陣列用(yòng)于混合氣體識别，在信号處理(lǐ)方法上可(kě)采用(yòng)自組織映射網絡和(hé)BP網絡相結合，先進行分(fēn)類，再識别組分(fēn)，将傳統方法的(de)全程拟合轉化(huà)爲分(fēn)段拟合，以降低算(suàn)法的(de)複雜(zá)度，提高(gāo)識别率。又如，食品味覺信号的(de)檢測和(hé)識别的(de)難度，曾一度是研究與開發單位的(de)主要障礙所在。如今可(kě)利用(yòng)小波變換進行數據壓縮和(hé)特征提取，然後将數據輸入用(yòng)遺傳算(suàn)法訓練過的(de)模糊神經網絡，則大(dà)大(dà)提高(gāo)了(le)對(duì)簡單複合味的(de)識别率。再如，在布匹面料質量的(de)評定，柔性操作手對(duì)觸覺信号的(de)處理(lǐ)，機器的(de)故障診斷領域，智能自動化(huà)技術也(yě)都取得(de)了(le)大(dà)量的(de)成功實例。

　　2、在虛拟儀器結構設計中的(de)應用(yòng)

　　儀器與測量技術和(hé)計算(suàn)機技術的(de)結合，不但大(dà)大(dà)提高(gāo)了(le)測量精确度與智能自動化(huà)水(shuǐ)平，特别是計算(suàn)機的(de)硬件軟化(huà)和(hé)軟件模塊化(huà)的(de)虛拟儀器的(de)迅猛發展，以及其與網絡化(huà)系統資源程序的(de)統一和(hé)優化(huà)性能配置，爲儀器儀表的(de)智能化(huà)水(shuǐ)平的(de)迅速提高(gāo)，創造了(le)越來(lái)越優越的(de)條件。

　　在儀器儀表結構設計中，儀器廠家過去都是以源代碼形式向用(yòng)戶提供智能虛拟儀器即插即用(yòng)的(de)儀器驅動器，爲了(le)簡化(huà)最終用(yòng)戶的(de)使用(yòng)操作與開發過程，不斷提高(gāo)運行效率，以及編程質量和(hé)編程靈活性，相關儀器廠家在VXI即插即用(yòng)的(de)總線儀器驅動器标準的(de)基礎上作出了(le)一套新的(de)智能化(huà)儀器驅動軟件規範，在虛拟儀器結構與性能上進行了(le)下(xià)述多(duō)方面改進。

　　首先，考慮要兼顧用(yòng)戶的(de)直觀、易用(yòng)與盡可(kě)能提高(gāo)運行效率，并保持原來(lái)VXI總線即插即用(yòng)标準的(de)高(gāo)層編程接口，以提供相同的(de)功能函數調用(yòng)格式。

　　其次，在最新Labwindows/CVI5.0内建的(de)開發工具基礎上，運用(yòng)智能化(huà)手段，使智能虛拟儀器（IVI）的(de)儀器驅動器代碼，可(kě)以在人(rén)機交互作用(yòng)下(xià)自動生成，這(zhè)樣既簡化(huà)了(le)大(dà)量編程工作量，又統一了(le)驅動器代碼的(de)編程結構和(hé)風格，還(hái)大(dà)大(dà)方便了(le)不同水(shuǐ)平用(yòng)戶的(de)使用(yòng)和(hé)維護。

　　再次，應用(yòng)一系列智能手法，識别、跟蹤和(hé)管理(lǐ)所有各種儀器狀态和(hé)設置，使用(yòng)戶能直接進入所有低層設置，并通(tōng)過智能狀态管理(lǐ)，使用(yòng)戶可(kě)根據需要，在“測試開發”和(hé)“正常運行”兩種模式之間随意切換。在“測試開發”模式下(xià)，驅動器可(kě)智能自動化(huà)地完成一系列狀态檢查，以幫助發現各種編程錯誤。當程序調試正常投入使用(yòng)後，用(yòng)戶即可(kě)切換到“正常運行”模式，以使驅動軟件高(gāo)速運行。這(zhè)樣既保證了(le)儀器的(de)安全性和(hé)可(kě)靠性，又可(kě)使軟件随時(shí)投入高(gāo)速運行，盡可(kě)能提高(gāo)其運行效率。

　　另外，也(yě)由于采用(yòng)了(le)各種智能化(huà)方法，使驅動器可(kě)實現多(duō)線程同時(shí)安全運行，進行多(duō)線程并行測試；同時(shí)，驅動器還(hái)具有強大(dà)的(de)仿真功能，可(kě)以在不連接實際儀器的(de)情況下(xià)，開發測試程序。

　　最後一個(gè)特點是驅動器運行隻與測試功能相關，而與儀器采用(yòng)的(de)接口總線方式無關，隻通(tōng)過一個(gè)初始化(huà)函數InitwithOptions來(lái)區(qū)分(fēn)儀器接口總線和(hé)地域的(de)異用(yòng)。

　　總之，由于虛拟儀器采用(yòng)了(le)一系列智能自動化(huà)手段，徹底改變了(le)以往VXI總線即插即用(yòng)标準儀器驅動器的(de)運行效率低，編程的(de)結構、風格不一緻，編程困難，質量低，工作量大(dà)，使用(yòng)、維護麻煩等等一系列缺陷，從而在高(gāo)效、高(gāo)質量、安全可(kě)靠、使用(yòng)方便、靈活的(de)條件下(xià)實現全面地統一運行，顯示出智能自動化(huà)技術對(duì)虛拟儀器以至整個(gè)儀器儀表工業高(gāo)速發展的(de)深遠(yuǎn)影(yǐng)響。

　　3、儀器儀表網絡化(huà)中的(de)應用(yòng)

　　由于儀器與計算(suàn)機一旦組成網絡，即可(kě)憑借智能化(huà)軟硬件（諸如模式識别、神經網絡的(de)自學習(xí)、自适應、自組織和(hé)聯想記憶功能），充分(fēn)發揮靈活調用(yòng)和(hé)合理(lǐ)配置網上各種計算(suàn)機和(hé)儀器儀表的(de)各自資源特性和(hé)潛力，産生1 1>2的(de)組合優勢。例如，目前已可(kě)使用(yòng)連接到Web的(de)數字萬用(yòng)表和(hé)示波器，通(tōng)過因特網和(hé)模式識别軟件區(qū)别不同的(de)時(shí)空條件和(hé)儀器儀表的(de)類别特征以及測出臨界值，作出不同的(de)特征響應；也(yě)可(kě)使用(yòng)分(fēn)布式數據采集系統代替過去單獨使用(yòng)的(de)數據采集設備，以至可(kě)跨越以太網或其他(tā)網絡，實施遠(yuǎn)程測量和(hé)采集數據，并進行分(fēn)類的(de)存儲和(hé)應用(yòng)。

　　網絡化(huà)的(de)智能測量環境将網上各種類型，不同任務的(de)計算(suàn)機和(hé)儀器儀表有機地聯系在一起，完成各種形式的(de)任務要求，如在某地采集數據後送往各種需要這(zhè)些數據的(de)地方，把相同數據按需拷貝多(duō)份，送往各需要部門；或者定期将測量結果送往遠(yuǎn)方數據庫保存，供需要時(shí)随時(shí)調用(yòng)。而多(duō)個(gè)用(yòng)戶可(kě)同時(shí)對(duì)同一過程進行監控，例如各部門工程技術人(rén)員(yuán)、質量監控人(rén)員(yuán)以及主管領導人(rén)員(yuán)可(kě)同時(shí)分(fēn)别在相距遙遠(yuǎn)的(de)各地監測、控制同一生産運輸過程，不必親臨現場(chǎng)而又能及時(shí)收集各方面數據，進行決策或建立數據庫，分(fēn)析現象規律。一旦發生問題，可(kě)立即展現眼前或重新配置，或即時(shí)商討(tǎo)決策，立即采取相應措施。

　　另外，智能重構信息處理(lǐ)技術也(yě)将爲儀器儀表創造更廣闊的(de)活動舞台。結合了(le)計算(suàn)機與專用(yòng)集成電路（ASIC）優點的(de)可(kě)重構計算(suàn)機，不僅要根據不同的(de)計算(suàn)任務對(duì)大(dà)量的(de)可(kě)編程邏輯單元陣列（FPGA）作出靈活的(de)相應配置，其指令級、比特級、流水(shuǐ)線級以至任務級的(de)并行計算(suàn)，使其運行速度達到通(tōng)用(yòng)計算(suàn)機的(de)數百倍以上。

　　綜上所述，随著(zhe)智能自動化(huà)技術應用(yòng)的(de)日益深入及應用(yòng)範圍與規模的(de)不斷擴大(dà)，我國的(de)儀器儀表産業的(de)發展水(shuǐ)平必将快(kuài)速邁向更高(gāo)階段。

　　儀器儀表智能自動化(huà)的(de)未來(lái)前景展望

　　智能科技在儀器儀表中的(de)應用(yòng)正日新月(yuè)異地飛(fēi)速發展，許多(duō)其他(tā)領域的(de)新技術也(yě)不斷融合進來(lái)。例如在充分(fēn)發揮光(guāng)電束流最高(gāo)速物(wù)性的(de)基礎上，智能化(huà)日益趨向人(rén)腦(nǎo)化(huà)。積極地利用(yòng)人(rén)腦(nǎo)機制與生物(wù)DNA芯片的(de)有機智能，與電子，光(guāng)子計算(suàn)速度的(de)無機智能的(de)高(gāo)效、能動優勢相結合，并使材料智能化(huà)，進而與虛拟化(huà)交互作用(yòng)，共同提高(gāo)。當今又有光(guāng)互連技術正以極高(gāo)的(de)時(shí)空帶寬、極小的(de)電磁幹擾和(hé)較小的(de)互連功耗等一系列獨特的(de)物(wù)理(lǐ)性能，克服了(le)電互連技術物(wù)理(lǐ)上的(de)本質極限，爲動态、靈活、高(gāo)速、實時(shí)地重構網絡互連結構，大(dà)大(dà)提高(gāo)并行處理(lǐ)能力，開創出一個(gè)全新天地。這(zhè)更将爲人(rén)類創造出形形色色、開放的(de)人(rén)機結合系統，和(hé)五光(guāng)十色的(de)拟人(rén)高(gāo)智能、高(gāo)效自動化(huà)系統奠定牢固基礎，從而将人(rén)類社會生産力不斷推向新的(de)更高(gāo)境界，使人(rén)類生活向著(zhe)智能世界幸福美(měi)好的(de)明(míng)天大(dà)步邁進！