傳統計量校準周期長、效率低、成本高,越來越難以滿足現代社會對計量校準的需求。隨著計算機與網絡通信技術的 發展,地磅遠程計量技術興起并在歐美、日本等國家獲得應用,我國在這方面還有較大差距。本文對地磅遠程計量的優勢、意義及在計量校 準工作中的應用進行了分析。
傳統計量校準一般由被校單位或個人將被校計量器具送至計量 檢測機構,后者釆用比被校計量器具精度更高的標準器具進行校準, 或者計量檢測機構人員攜帶標準器具到被校單位或個人處進行校準, 上級計量機構對下級計量機構的標準器具進行校準也依據同樣的道 理??梢姡瑐鹘y計量校準方式需要花費較多的人力、物力和財力, 并且要耗用一定的時間。隨著信息化手段的廣泛應用以及通信網絡 技術的普及,遠程教學、遠程醫療、遠程控制等技術早已投入應用, 遠程計量在國外也幵展了多年,因此本文地磅對遠程計量在計量校準工 作中的應用進行了分析。
1.遠程計量的優勢及用于計量校準工作的意義
1.1遠程計量概念解析
遠程計量是為了獲取被校準的傳感器、測量儀器的計量特性而 進行的遠程計量校準過程。它與傳統計量校準的差別如前所述,傳 統計量校準的人員、標準器具與被校計量器具要同時在一個地方(計 量檢測所或被校計量器具場所),而遠程計量的人員可以異地操作被 校計量器具。但是兩者仍然存在共同點,它們都存在被校準計量器具、 更高等級的標準器具、校準規范、數據釆集、數據處理等要素。
1.2遠程計量優勢分析
相比傳統計量校準,遠程計量有許多優勢:
(1)遠程計量溯源可以一步到位,直接溯源到國家主基準,節 省時間,降低費用。傳統溯源只能由低到高逐級進行,而且有時間 限制,只能定期進行。(2)在被校計量器具環境下校準,可免除送 或去校準過程中不確定度變化所帶來的不利影響,實時性強,誤工 時間短。(3)遠程計量實現在線測量、在線復檢,并可在完成校準 過程前隨時終止校準,用戶選擇性強。而計量檢測機構或上級計量 部門可直接控制用戶或下級計量檢測機構的校準過程,校準質量易 于保證。(4)遠程計量可縮短溯源時間,減小被校實驗室的不確定度, 實現不同層級實驗室甚至直接與國際的透明比對,因而具有較高的 價格精度比。(5)校準結果保存在數據庫中,用戶可隨時調用和査 閱校準數據,同時用戶實驗室為了接受遠程計量必須接受必要的培 訓,并直接接受上級實驗室的操作指令,這對于提高用戶實驗室的 計量水平、培蕎良好的測量習慣也有很大幫助。(6)校準過程受到 在線監視,儀器設備廠家也可通過網絡訪問用戶履歷,有助于儀器 設備廠家提高服務水平。
1.3地磅遠程計量用于計量校準工作的意義
隨著科技發展及自動化技術的廣泛應用,計量器具儀器化、數 字化、自動化的趨勢也愈來愈明顯,如果仍然釆用傳統計量校準, 會面對以下問題:一是某些大型測試儀器難于搬動;二是有些測試 儀器在線使用,無法移動;三是一些精度很高的測試儀器匆忙搬動 也會降低精度。遠程計量的應用不僅可以有效解決這些難題,而 且降低了被校方的檢測費用和誤工費用。其次,國際交往和貿易 的需要,隨著我國經濟與世界經濟的不斷融合,如果不幵展遠程 計量勢必被國際同行越拉越遠。最后,遠程計量是計量保征方案 (MeasurementAssura門cePr〇grams,MAP)的拓展,有利于國 家級或上級計量實驗室對下級計量實驗室校準情況的實時掌握,并 在發現問題后及時處理,比單純MAP更有效。
2.地磅遠程計量在計量校準工作中的應用
2.1遠程計量的應用模式
目前,遠程計量可能有3種實現方式:第1種是在上級計量站與 下級計量站之間通過互聯網建立聯系,下級計量站安裝有自動校準 系統和監控系統,計量標準(如便攜式標準儀器)通過物流手段運 至下級計量站現場,下級計量站工作人員在上級計量站人員指導下 完成校準工作,并將數據傳回上級計量站,經過上級計量站人員的 評定,再將校準證書通過網絡發給下級計量站。這種方式易于實現, 但計量標準經過物流環節存在儀器損壞、量值漂移等風險,而且計 量標準發回上級計量站后還須經閉環測試合格后才能確認校準結果。 第2種是設計研發遠程計量專用計量標準,這種計量標準具有網絡通 信功能及智能保護功能,能夠在運輸環境條件下保證測量精度,上 級計量站利用計量標準的自動校準軟件完成校準,并獲取數據。比 第1種模式穩定性好,風險低,但需研制專用計量標準。第3種模式 面向特殊環境,例如太空環境,其量值比較不依賴實物標準,而是 依據一些自然常數、事物內外因之間的必然聯系、共同觀測的基準 信號來完成量值的比較,這種模式面向未來,目前地面環境需求不大, 但該理念對于遠程計量標準可能有啟發意義。
2.2遠程計量的實現技術
目前,光纖寬帶可以輕易實現100?300M的帶寬,即使移動互 聯網也能達到100M以上的帶寬(4G網絡),不同于10年前遠程計 量還要考慮帶寬的影響,現在的主要問題還是計量標準(標準器)、 測量儀器和控制軟件研究幵發?,F有的遠程計量設備有兩類,一是 相關設備有完善的網絡通信接口,它們接入網絡后,被校儀器與標 準儀器可以直接通信,而無需外界干預;二是設備沒有網絡通信接 □或網絡接入能力較弱,需要幵發網絡通信接□才能進行遠程計量。 遠程計量節點應包括計算機、計量校準模塊、網絡化儀器、數據釆 集裝置、計量校準系統等。
計量校準系統一般釆用不同的總線標準,為此要按照總線方式 分類改造。網絡化的計量校準模塊可釆用局域網、專線網絡、廣域 網或互聯網,其訪問網絡有C/S、B/S及CB/S三種模式,通常 構建系統釆用混合結構,各個校準模塊通過計量節點接入網絡,并 且任何接入點都是以客戶端提供計量技術支持或發布計量校準數據。 計量校準系統中一般通過虛擬儀器方式進行網絡通信,目前成熟的 遠程數據傳輸技術包括DataSocket、VIServer、Web服務器、 COM/DCOM、Java 等。
通信網絡技術的發展為遠程計量技術的應用提供了良好的條件, 目前的主要問題是被校準實驗室不具有或不完全具有穩定的實物標 準(用于傳遞的標準儀器),很難借助網絡實現遠程計量,這將是今 后需要著重解決的問題,另一方面不依賴實物標準的遠程計量方法 也值得期待。