传统计量校准周期长、效率低、成本高,越来越难以满足现代社会对计量校准的需求。随着计算机与网络通信技术的 发展,地磅远程计量技术兴起并在欧美、日本等国家获得应用,我国在这方面还有较大差距。本文对地磅远程计量的优势、意义及在计量校 准工作中的应用进行了分析。
传统计量校准一般由被校单位或个人将被校计量器具送至计量 检测机构,后者釆用比被校计量器具精度更高的标准器具进行校准, 或者计量检测机构人员携带标准器具到被校单位或个人处进行校准, 上级计量机构对下级计量机构的标准器具进行校准也依据同样的道 理。可见,传统计量校准方式需要花费较多的人力、物力和财力, 并且要耗用一定的时间。随着信息化手段的广泛应用以及通信网络 技术的普及,远程教学、远程医疗、远程控制等技术早已投入应用, 远程计量在国外也幵展了多年,因此本文地磅对远程计量在计量校准工 作中的应用进行了分析。
1.远程计量的优势及用于计量校准工作的意义
1.1远程计量概念解析
远程计量是为了获取被校准的传感器、测量仪器的计量特性而 进行的远程计量校准过程。它与传统计量校准的差别如前所述,传 统计量校准的人员、标准器具与被校计量器具要同时在一个地方(计 量检测所或被校计量器具场所),而远程计量的人员可以异地操作被 校计量器具。但是两者仍然存在共同点,它们都存在被校准计量器具、 更高等级的标准器具、校准规范、数据釆集、数据处理等要素。
1.2远程计量优势分析
相比传统计量校准,远程计量有许多优势:
(1)远程计量溯源可以一步到位,直接溯源到国家主基准,节 省时间,降低费用。传统溯源只能由低到高逐级进行,而且有时间 限制,只能定期进行。(2)在被校计量器具环境下校准,可免除送 或去校准过程中不确定度变化所带来的不利影响,实时性强,误工 时间短。(3)远程计量实现在线测量、在线复检,并可在完成校准 过程前随时终止校准,用户选择性强。而计量检测机构或上级计量 部门可直接控制用户或下级计量检测机构的校准过程,校准质量易 于保证。(4)远程计量可缩短溯源时间,减小被校实验室的不确定度, 实现不同层级实验室甚至直接与国际的透明比对,因而具有较高的 价格精度比。(5)校准结果保存在数据库中,用户可随时调用和査 阅校准数据,同时用户实验室为了接受远程计量必须接受必要的培 训,并直接接受上级实验室的操作指令,这对于提高用户实验室的 计量水平、培荞良好的测量习惯也有很大帮助。(6)校准过程受到 在线监视,仪器设备厂家也可通过网络访问用户履历,有助于仪器 设备厂家提高服务水平。
1.3地磅远程计量用于计量校准工作的意义
随着科技发展及自动化技术的广泛应用,计量器具仪器化、数 字化、自动化的趋势也愈来愈明显,如果仍然釆用传统计量校准, 会面对以下问题:一是某些大型测试仪器难于搬动;二是有些测试 仪器在线使用,无法移动;三是一些精度很高的测试仪器匆忙搬动 也会降低精度。远程计量的应用不仅可以有效解决这些难题,而 且降低了被校方的检测费用和误工费用。其次,国际交往和贸易 的需要,随着我国经济与世界经济的不断融合,如果不幵展远程 计量势必被国际同行越拉越远。最后,远程计量是计量保征方案 (MeasurementAssura门cePr〇grams,MAP)的拓展,有利于国 家级或上级计量实验室对下级计量实验室校准情况的实时掌握,并 在发现问题后及时处理,比单纯MAP更有效。
2.地磅远程计量在计量校准工作中的应用
2.1远程计量的应用模式
目前,远程计量可能有3种实现方式:第1种是在上级计量站与 下级计量站之间通过互联网建立联系,下级计量站安装有自动校准 系统和监控系统,计量标准(如便携式标准仪器)通过物流手段运 至下级计量站现场,下级计量站工作人员在上级计量站人员指导下 完成校准工作,并将数据传回上级计量站,经过上级计量站人员的 评定,再将校准证书通过网络发给下级计量站。这种方式易于实现, 但计量标准经过物流环节存在仪器损坏、量值漂移等风险,而且计 量标准发回上级计量站后还须经闭环测试合格后才能确认校准结果。 第2种是设计研发远程计量专用计量标准,这种计量标准具有网络通 信功能及智能保护功能,能够在运输环境条件下保证测量精度,上 级计量站利用计量标准的自动校准软件完成校准,并获取数据。比 第1种模式稳定性好,风险低,但需研制专用计量标准。第3种模式 面向特殊环境,例如太空环境,其量值比较不依赖实物标准,而是 依据一些自然常数、事物内外因之间的必然联系、共同观测的基准 信号来完成量值的比较,这种模式面向未来,目前地面环境需求不大, 但该理念对于远程计量标准可能有启发意义。
2.2远程计量的实现技术
目前,光纤宽带可以轻易实现100?300M的带宽,即使移动互 联网也能达到100M以上的带宽(4G网络),不同于10年前远程计 量还要考虑带宽的影响,现在的主要问题还是计量标准(标准器)、 测量仪器和控制软件研究幵发。现有的远程计量设备有两类,一是 相关设备有完善的网络通信接口,它们接入网络后,被校仪器与标 准仪器可以直接通信,而无需外界干预;二是设备没有网络通信接 □或网络接入能力较弱,需要幵发网络通信接□才能进行远程计量。 远程计量节点应包括计算机、计量校准模块、网络化仪器、数据釆 集装置、计量校准系统等。
计量校准系统一般釆用不同的总线标准,为此要按照总线方式 分类改造。网络化的计量校准模块可釆用局域网、专线网络、广域 网或互联网,其访问网络有C/S、B/S及CB/S三种模式,通常 构建系统釆用混合结构,各个校准模块通过计量节点接入网络,并 且任何接入点都是以客户端提供计量技术支持或发布计量校准数据。 计量校准系统中一般通过虛拟仪器方式进行网络通信,目前成熟的 远程数据传输技术包括DataSocket、VIServer、Web服务器、 COM/DCOM、Java 等。
通信网络技术的发展为远程计量技术的应用提供了良好的条件, 目前的主要问题是被校准实验室不具有或不完全具有稳定的实物标 准(用于传递的标准仪器),很难借助网络实现远程计量,这将是今 后需要着重解决的问题,另一方面不依赖实物标准的远程计量方法 也值得期待。