闞 飛，劉虹君，東 方

（工業(yè)和信息化部電子第五研究所，廣東 廣州 511370）

隨著科技水平的不斷提升，各個行業(yè)領(lǐng)域?qū)τ嬃啃使ぷ鞫加辛烁叩囊?，比如高精準度、低成本等指標，在這樣的情況下，傳統(tǒng)的計量校準技術(shù)就逐漸暴露出問題，對測量準確性產(chǎn)生影響，從而最終使產(chǎn)品測量的質(zhì)量下降。因此，在計量管理領(lǐng)域，出現(xiàn)了一種遠程校準技術(shù)，而互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的快速發(fā)展，將網(wǎng)絡(luò)技術(shù)與測量技術(shù)、通信技術(shù)進行有效融合，推動測量技術(shù)領(lǐng)域逐漸向遠程計量校準和測量系統(tǒng)控制方向發(fā)展，為節(jié)省成本、提高計量校準效率帶來良好的支持，進一步提高了測量的準確性。

1 遠程計量校準概述

遠程計量校準主要是指不在現(xiàn)場、遠距離的校準工作。也就是對計量工作進行遠距離數(shù)據(jù)傳輸、遠距離自動控制校準等，這樣需要校準的計量器具、測量設(shè)備以及測量系統(tǒng)不需要再到上級計量技術(shù)機構(gòu)進行校準，只要嚴格按照特定的程序和標準，利用網(wǎng)絡(luò)和計量檢測機構(gòu)的控制平臺進行連接，就能夠完成相關(guān)的計量校準任務(wù)。遠程計量校準主要是為了遠距離確定測量設(shè)備或者系統(tǒng)相對于測量標準的示值誤差，然后進行適當?shù)恼{(diào)節(jié)和修正，這樣來提高測量設(shè)備或系統(tǒng)的測量準確性。實行遠程計量校準需要滿足一定的條件：所有相關(guān)的設(shè)備都要能被計算機所控制；測量過程要有穩(wěn)定可靠的參考依據(jù)，而且這一標準依據(jù)可以在基準實驗室和遠程校準用戶之間進行傳遞。

現(xiàn)階段，國外在遠程計量校準技術(shù)方面正進行大力發(fā)展，而且也獲得了較多的自主知識產(chǎn)權(quán)和研究成果，有一些項目已然進入了實用階段，比如日本在時間頻率國家標準遠程校準試驗方面獲得了成功。我國針對遠程計量校準技術(shù)進行研究和發(fā)展，對提升我國整體計量校準技術(shù)水平有良好的幫助。遠程計量校準主要是在計量保證方案上的有效拓展，通過大力發(fā)展遠程校準技術(shù)，能夠使國家計量實驗室校準能力得到進一步擴展，同時也能夠較好提升基層計量實驗室的校準能力。在遠程計量校準方式下，可以更快更精準的獲得下級計量機構(gòu)的校準過程，對其中的細節(jié)進行全面把握，而且也能夠進行遠程指導(dǎo)，以便對校準操作和校準參數(shù)進行合理的調(diào)整，這樣及時發(fā)現(xiàn)問題，并進行修正。近年來，西方國家的科研機構(gòu)通過合作或者自主形式加強研究互聯(lián)網(wǎng)下的遠程計量校準技術(shù)，逐漸接受網(wǎng)絡(luò)上的遠程測量業(yè)務(wù)保證，正是因為這種遠程計量校準技術(shù)的出現(xiàn)和發(fā)展，使得計量檢測領(lǐng)域得到了高水平的發(fā)展。

2 遠程計量校準的必要性和優(yōu)勢

由于科技的不斷進步，人們對各類產(chǎn)品的質(zhì)量有了更高的要求，一些技術(shù)含量較高的產(chǎn)品，其生產(chǎn)的難度以及復(fù)雜性都大大提升，所以，相關(guān)計量的設(shè)備儀器精準度要求也逐漸提高。因此，對計量校準要求也越來越嚴格。但是傳統(tǒng)的計量校準裝置有一部分體積龐大，不容易進行挪動，或者有一些屬于在線校準，一些高端精密設(shè)備不能搬動，因此，在量值傳遞和計量校準方面都有一定的困難，需要采取合理的方式實現(xiàn)遠程計量校準。以互聯(lián)網(wǎng)為依托，實現(xiàn)遠程計量校準，對于節(jié)約計量成本、提升校準精準度起到良好的幫助。而且，實現(xiàn)了這種校準模式，上級計量機構(gòu)的計量檢測和校準能力得到拓展，并且基層計量機構(gòu)的檢測水準也能得到較好的提升。借助網(wǎng)絡(luò)遠距離完成計量校準，其中存在的問題可以實時進行指導(dǎo)修正，對校準過程有更全面的把握，所以，實現(xiàn)遠程計量校準非常有必要。

相比較傳統(tǒng)的計量校準模式，遠程計量校準具有的優(yōu)點有：第一，具有較高的效率性和便捷性。利用遠程計量校準方式，被校準的設(shè)備儀器不需要專門送到相應(yīng)的計量檢測機構(gòu)，而是可以通過網(wǎng)絡(luò)直接溯源，這樣計量校準的時間得到大大節(jié)約，也為相關(guān)成本的投入節(jié)約一定的費用。而在傳統(tǒng)的計量校準中，溯源過程需要按照對應(yīng)順序逐級進行，在規(guī)定的時間限制內(nèi)實施。第二，遠距離校準可以實現(xiàn)被檢測計量器具在當下環(huán)境中的校準，防止其中不確定因素變化帶來不利的影響。第三，遠程計量校準可以進行在線測量和復(fù)檢，同時在校準的過程中，可以根據(jù)具體的情況在任意時間內(nèi)停止校準工作，用戶有更加多元化的選擇。而且利用遠程計量校準模式，計量檢測的上下級機構(gòu)之間可以直接管控，使計量校準工作更加規(guī)范地開展。第四，相比較傳統(tǒng)的計量校準方式，這種新的模式可以大大節(jié)約溯源的時間，減小校準實驗室中不確定性因素的影響，這樣在數(shù)據(jù)精度方面會更高。第五，計量校準檢測的數(shù)據(jù)可以通過網(wǎng)絡(luò)平臺存儲到數(shù)據(jù)庫中，以便用戶隨時進行歷史查詢和使用。如果從用戶實驗室的角度來講，需要開展相應(yīng)的培訓(xùn)工作，這樣操作指令的接收更加方便直接，以保證遠程計量校準工作順利進行，對計量規(guī)范和計量體系的完善起到較好的幫助。

3 傳統(tǒng)計量校準工作的問題分析

現(xiàn)如今，各行業(yè)對產(chǎn)品質(zhì)量的標準要求逐漸提高，而產(chǎn)品質(zhì)量高低與測量的精準性有較大的關(guān)聯(lián)。由于科技的不斷發(fā)展，傳統(tǒng)的計量校準方式已經(jīng)無法有效滿足計量工作現(xiàn)代化的發(fā)展需求，逐漸暴露出一定的問題。

第一，傳統(tǒng)的計量校準工作方式中，有關(guān)量值的傳遞校準需要根據(jù)計量基準向各級逐級傳遞，直到普通測量或計量器具，在這個傳遞的過程中，檢測數(shù)據(jù)的實時反饋性不足，用戶實驗室傳遞校準數(shù)據(jù)的精準性沒有良好的保證。第二，在當下的計量檢定校準制度下，經(jīng)過校準、檢定達到合格要求的測量設(shè)備、計量器具等，在進行運送的過程中，由于存在內(nèi)外多方面因素的影響，在量值上可能會出現(xiàn)不確定的變化，難以被及時發(fā)現(xiàn)，從而對最終的計量校準結(jié)果產(chǎn)生影響。第三，計量器具、測量設(shè)備的校準和檢定，其數(shù)據(jù)結(jié)果是上級計量機構(gòu)在特定的條件環(huán)境下測得的。數(shù)據(jù)反饋給用戶時，因為條件情況出現(xiàn)了改變，所以會進一步出現(xiàn)測量誤差，傳統(tǒng)的量值傳遞校準檢定方式，很難及時定量的掌握這一誤差。第四，在傳統(tǒng)的計量校準方式下，計量器具、測量設(shè)備等的校準和檢定周期通常為一年，這一個周期時間內(nèi)，可能也會出現(xiàn)超差，其中問題是如何、何時出現(xiàn)的，并不能準確的得知，而且超差的被檢定校準的設(shè)備，在上一個校準檢定周期內(nèi)，也會出現(xiàn)測量失準情況，如果沒有得到及時修正，就會逐步造成大的影響。第五，在傳統(tǒng)的計量校準工作方式下，有些大型的測量檢測設(shè)備，很難進行移動，運輸存在制約，而且有一些特定用途的設(shè)備，不能完整拆卸，這樣的測量設(shè)備、計量器具在檢定、校準方面都存在問題。第六，在傳統(tǒng)的計量校準方式下，檢定人員方面的成本支出較大，人員往往要多次往返在計量機構(gòu)間，而且一些技術(shù)問題需要邀請專業(yè)人員進行解決，也是一筆成本支出費用，同時在信息傳遞方面的效率也不高，無法實現(xiàn)多地點同步現(xiàn)場校準，工作的質(zhì)量和效率都難以有效提高。

4 互聯(lián)網(wǎng)遠程計量校準技術(shù)實現(xiàn)

互聯(lián)網(wǎng)遠程計量校準主要是以大數(shù)據(jù)技術(shù)、通信技術(shù)以及可視化技術(shù)等為手段，在傳統(tǒng)計量校準基礎(chǔ)上實現(xiàn)遠距離現(xiàn)場輔助校準。這一技術(shù)實現(xiàn)的過程為：首先，依托現(xiàn)代化的物流網(wǎng)絡(luò)將計量的標準裝置運送到校準場所，然后被校準單位的相關(guān)人員通過視頻網(wǎng)絡(luò)與上級計量機構(gòu)的檢定員之間建立聯(lián)系，以遠距離指導(dǎo)計量校準的前期工作，接著依照流程標準進行校準，利用智能化的檢定設(shè)備，線上檢定測量得到的數(shù)據(jù)能夠傳回本單位。而非智能的設(shè)備儀器則是通過現(xiàn)場工作人員進行操作，然后利用視頻網(wǎng)絡(luò)對測量數(shù)據(jù)進行讀取。同時，如果過程中遇到專業(yè)性的技術(shù)問題，上級計量機構(gòu)可以利用網(wǎng)絡(luò)召集開展遠程會議，連線售后技術(shù)人員進行協(xié)助解決。另外，在遠程校準現(xiàn)場，需要安裝好全方位監(jiān)控攝像，以便對現(xiàn)場的校準過程進行實時監(jiān)測，這樣可以確保數(shù)據(jù)的準確可靠性。如果計量技術(shù)機構(gòu)有多套一樣的計量檢定裝置，利用網(wǎng)絡(luò)遠程計量校準模式，能夠?qū)讉€不同點的校準單位同步進行校準，檢定人員不需要來回轉(zhuǎn)移，遠程實現(xiàn)多個檢定點的校準工作。再者，完成校準工作后，相關(guān)人員只需要依照規(guī)范要求將計量標準裝置發(fā)回指定地點就可以，省略了檢定員來返的次數(shù)，提升了計量校準的自動化水平，如圖1。

圖1 互聯(lián)網(wǎng)遠程計量校準示意圖

5 網(wǎng)絡(luò)遠程計量在計量校準中的應(yīng)用

在科技的不斷推動下，計量器具、測量設(shè)備逐漸實現(xiàn)了數(shù)字化和自動化，在這樣的情況下，對計量校準工作就有了更高的要求，如果仍然使用傳統(tǒng)的計量校準方式，很多問題都無法得到有效解決，進而對計量校準工作的成效產(chǎn)生不利的影響。而遠程計量校準方式的應(yīng)用，就能夠較好的解決這一問題。在網(wǎng)絡(luò)技術(shù)手段的支持下，遠程計量校準技術(shù)具有多方面的優(yōu)點，在計量校準工作中使用，可以發(fā)揮較好的效果，節(jié)約成本費用，促進我國計量校準水平得到有效提升。

5.1 應(yīng)用模式

現(xiàn)如今的技術(shù)環(huán)境下，遠程計量的應(yīng)用方式主要有三種。第一種，借助互聯(lián)網(wǎng)的計量。通過網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)等實現(xiàn)計量機構(gòu)上下級之間的信息傳輸，在下級計量單位安裝監(jiān)控系統(tǒng)和自動校準系統(tǒng)，而在上級計量單位，通過運輸網(wǎng)絡(luò)，將計量標準裝置運送到下級機構(gòu)現(xiàn)場，利用在線實時交互平臺，上級計量技術(shù)機構(gòu)對下級計量機構(gòu)發(fā)布指令，以使相關(guān)人員完成對應(yīng)的計量校準工作，同時將獲得的計量校準數(shù)據(jù)信息向上級計量機構(gòu)傳遞，經(jīng)過計量評定后，將對應(yīng)的校準證書通過網(wǎng)絡(luò)傳送給下級計量單位。這種方式主要利用網(wǎng)絡(luò)，比較便捷，但是這種方式要重點注意計量標準裝置的物流運送環(huán)節(jié)，采取有效措施防止儀器設(shè)備損壞或者量值漂移等問題發(fā)生，將計量標準裝置運送回上級計量機構(gòu)，形成閉環(huán)，這樣校準的結(jié)果才會更有參考性價值。

第二種，根據(jù)遠程計量的特征，設(shè)置專用計量標準。使計量校準工作能夠具備網(wǎng)絡(luò)通信功能和智能保護功能，這樣在計量標準裝置運送的過程中，也能確保有較高的測量精準度，上級計量機構(gòu)可以利用自動校準軟件實現(xiàn)相應(yīng)的計量校準任務(wù)，得到對應(yīng)的校準數(shù)據(jù)值。這樣的方式下，工作穩(wěn)定性較好，而且風險也得到了有效降低，但是需要注意，這種方式需要設(shè)置遠程計量專用的計量標準，同時對相應(yīng)技術(shù)人員有較高的素質(zhì)要求。

第三種，針對特殊環(huán)境的遠程計量，比如深海、太空等環(huán)境空間。有關(guān)量值的確定，不會太強依賴實物標準，一般是參考對應(yīng)的自然常數(shù)和事物之間存在的內(nèi)外因素關(guān)聯(lián)等，從而達到量值比。這種方式與現(xiàn)階段地面環(huán)境為主的計量校準方式相比較，需求不是很大，也沒有得到深入使用，是未來發(fā)展的一種可能性，可以使遠程計量校準工作得到進一步深入研究。

5.2 應(yīng)用技術(shù)

基于互聯(lián)網(wǎng)的遠程計量校準工作，其中使用的寬帶帶寬在不斷擴展，從光纖寬帶方面來講，可以達到100～300M，當前移動網(wǎng)絡(luò)帶寬不會低于100 M。相比較以往的遠程計量工作，不同的是，以往需要重點考慮帶寬的影響，而現(xiàn)階段的遠程計量工作中，主要考慮的問題是測試儀器、計量標準以及控制軟件等的有效應(yīng)用。目前，遠程計量相關(guān)的設(shè)備類型主要分為兩種，其一，在相應(yīng)設(shè)備中，有設(shè)置較為完善的網(wǎng)絡(luò)通信接口，網(wǎng)絡(luò)和設(shè)備之間形成連接后，計量標準儀器和被校準的設(shè)備之間能夠?qū)崿F(xiàn)直接通信，這樣可以排除外界干擾。其二，設(shè)備中不具備網(wǎng)絡(luò)通信接口，設(shè)備網(wǎng)絡(luò)接入能力不強，這樣的情況下，需要注重網(wǎng)絡(luò)通信接口開發(fā)，從而提升遠程計量的效果。

在網(wǎng)絡(luò)遠程計量校準的節(jié)點中，包含了網(wǎng)絡(luò)設(shè)備、計算機控制器、數(shù)據(jù)收集裝置、計量校準系統(tǒng)等。其中，計量校準系統(tǒng)一般都會明確不同的總線標準，所以，需要在總線基礎(chǔ)上，實現(xiàn)分類改進。網(wǎng)絡(luò)化的計量校準使用的網(wǎng)絡(luò)除了互聯(lián)網(wǎng)和廣域網(wǎng)，也能夠引入專用網(wǎng)和局域網(wǎng)，對網(wǎng)絡(luò)進行訪問的形式有三種，包含C/S、B/S、CB/S。構(gòu)建相應(yīng)的校準系統(tǒng)時，可以混合使用，計量校準系統(tǒng)根據(jù)計量節(jié)點和網(wǎng)絡(luò)形成連接，其中的接入點，主要由客戶端發(fā)布相應(yīng)的計量校準數(shù)據(jù)，校準系統(tǒng)中還可以根據(jù)虛擬設(shè)備實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)通信，對計量校準數(shù)據(jù)進行遠程傳輸。

6 結(jié)束語

總而言之，互聯(lián)網(wǎng)遠程計量校準技術(shù)主要是借助信息化手段實現(xiàn)遠距離的計量校準任務(wù)，依托通信技術(shù)、大數(shù)據(jù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等能夠節(jié)約成本、減少人力投入、提高計量校準工作的效率和質(zhì)量。在計量管理工作中，遠程計量校準服務(wù)已經(jīng)逐漸被廣泛接受和使用，對于推動我國計量校準能力的提升有良好的幫助。相信在信息技術(shù)不斷成熟發(fā)展的過程中，有關(guān)遠程計量校準技術(shù)還會不斷優(yōu)化，進一步提高計量校準工作的可靠性。