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儀器儀表智能化

在控制系統(tǒng)中，儀器儀表作為其構成元素，它的技術進展是跟隨控制系統(tǒng)技術的發(fā)展而發(fā)展的。目前，控制理論已發(fā)展到智能控制的新階段，自動化儀器儀表的智能化就成為必然了。

儀器儀表的智能化主要歸結于微處理器和人工智能技術的發(fā)展與應用。例如運用神經網絡、遺傳算法、進化計算、混沌控制等智能技術，使儀器儀表實現(xiàn)高速、高效、多功能、高機動靈活等性能。

再如，運用模糊規(guī)則的模糊推理技術，對事物的各種模糊關系進行各種類型的模糊決策。

當前，我國智能化領域最薄弱、最需要發(fā)展的是儀器、儀表、傳感器等基礎產業(yè)。隨著科學技術的飛速發(fā)展和自動化程度的不斷提高，我國儀器儀表行業(yè)也將發(fā)生新的變化并獲得新的發(fā)展。儀器儀表產品的高科技化，特別是智能化，將成為日后儀器儀表科技與產業(yè)的發(fā)展主流。

基于智能控制理論基礎的智能儀器儀表目前大致有以下幾方面的進展：

專家控制器

專家控制系統(tǒng)（expertcontrolsystem，ECS）是典型的基于知識控制系統(tǒng)，它是一個具有大量的專門知識與經驗的程序系統(tǒng)。它運用人工智能技術和計算機技術，根據(jù)某領域一個或多個專家提供的知識和經驗，進行推理和判斷，模擬人類專家的決策過程，解決那些需要人類專家才能解決好的復雜問題。

模糊控制器

模糊控制器（FC-Fuzzy Controller），也稱模糊邏輯控制器（FLC-Fuzzy Logic Controller）。由于模糊控制技術具有處理不確定性、不精確性和模糊信息的能力，對無法建造數(shù)學模型的被控過程能進行有效的控制，能解決一些用常規(guī)控制方法不能解決的問題，因而模糊控制在工業(yè)控制領域得到了廣泛的應用。

神經網絡控制器

神經網絡在工業(yè)控制系統(tǒng)中的應用提高了系統(tǒng)的信息處理能力，提高了系統(tǒng)的智能水平。所謂神經網絡控制，簡稱神經控制，它是指采用神經網絡這一技術對復雜的非線性對象進行建模，或擔當控制器，或優(yōu)化計算，或進行推理，或故障診斷等工作。

需要注意的是：在儀器儀表的智能化領域，無論是神經元網絡、模糊控制或混沌控制，盡管我國學者發(fā)表的文章很多，但是，嚴格細致和自主創(chuàng)新的工作與成果卻并不多。一些高端儀器儀表還仍然需要向國外進口。

控制系統(tǒng)網絡化

21世紀的控制系統(tǒng)將是網絡與控制結合的系統(tǒng)。對網絡化控制系統(tǒng)（Networked Control System，簡稱NCS）的研究已經成為當前自動化領域中的前沿課題之一。隨著通信網絡作為一個系統(tǒng)環(huán)節(jié)嵌入控制系統(tǒng)，這很大地豐富了工業(yè)控制技術和手段，使自動化系統(tǒng)與工業(yè)控制系統(tǒng)在體系結構、控制方法以及人機協(xié)作方法等方面都發(fā)生了較大的變化，與此同時也帶來了一些新的問題，如控制與通信的耦合、時間延遲、信息調度方法、分布式控制方式與故障疹斷等。

傳統(tǒng)的控制領域正經歷著一場前所未有的變革，開始向網絡化方向發(fā)展。控制系統(tǒng)的結構從最初的CCS（計算機集中控制系統(tǒng)），到第二代的DCS（分散控制系統(tǒng)），發(fā)展到現(xiàn)在流行的FCS（現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)）。對諸如圖像、語音信號等大數(shù)據(jù)量、高速率傳輸?shù)囊螅执呱斯I(yè)以太網與控制網絡的結合。

這種工業(yè)控制系統(tǒng)網絡化浪潮又將諸如嵌入式技術、多標準工業(yè)控制網絡互聯(lián)、無線技術等多種當今流行技術融合進來，從而拓展了工業(yè)控制領域的發(fā)展空間，帶來新的發(fā)展機遇。

將現(xiàn)場總線、以太網、多種工業(yè)控制網絡互聯(lián)、嵌入式技術和無線通信技術融合到工業(yè)控制網絡中，在保證控制系統(tǒng)原有的穩(wěn)定性、實時性等要求的同時，又增強了系統(tǒng)的開放性和互操作性，提高了系統(tǒng)對不同環(huán)境的適應性。在經濟全球化的今天，這一工業(yè)控制系統(tǒng)網絡化及其構成模式使得企業(yè)能夠適應空前激烈的市場競爭，有助于加快新產品的開發(fā)、降低生產成本、完善信息服務，具有廣闊的發(fā)展前景。

工業(yè)通信無線化

工業(yè)通信無線化也是當前自動化領域探討比較熱烈的問題。工業(yè)控制企業(yè)已經逐步認識到無線技術將是下一個技術騰飛的基礎，將能夠大大提升工廠效能與保證用戶的安全。

隨著無線技術日益普及，各家供應商正在提供一系列軟硬件技術，協(xié)助在產品中增加通信功能。這些技術支持的通信標準包括藍牙、Wi-Fi、GPS（全球定位系統(tǒng)）、5G以及WiMax（全球微波接入互操作）。然而，在增加無線連網功能時，芯片及相關軟件的選擇（假設所選擇的實現(xiàn)能正常工作，并滿足相關的論證要求）可能極具挑戰(zhàn)性。即使做出了一個可行的設計，但如果未優(yōu)化性能、功耗、成本和規(guī)模，則可能不會取得市場上的成功。今天最熱門的東西未必是最好的通信標準和客戶需要的東西，因此選擇的軟硬件實現(xiàn)方案應有這樣的特點：每個新一代產品都不需要徹底從頭開始適應。

但隨著可靠性的增強，無線技術將會有更廣范圍的應用。無線通訊將在未來的若干年快速地增長，但無線并不會替代有線通訊。有線具有穩(wěn)定、可靠和安全性并不會消失，無線只有在有線不方便實現(xiàn)或成本高的地方去替代有線方案。如果無線與有線有機地結合起來，雙方發(fā)揮各自的優(yōu)勢，將為增長生產率提供新的方案。在適宜有線通訊的地方使用有線通訊，在適宜無線通訊的地方使用無線通訊，由于有線和無線通訊都支持TCP／IP協(xié)議，這兩種通訊方式能夠有機地結合在一起，發(fā)揮各自特長，并能夠提高生產效率。

物聯(lián)網/與/自動化

當今，物聯(lián)網可謂是在各大媒體出鏡率最高、而且與“智能”聯(lián)系密切的名詞之一。從“管理、控制、智能”的角度來看，其實物聯(lián)網與工業(yè)自動化是一脈相承的，工業(yè)自動化包含采集、傳輸、計算等環(huán)節(jié)，而物聯(lián)網是全面感知、可靠傳遞、智慧處理，兩者是相通的。

物聯(lián)網的應用領域，諸如：物流、供應鏈、倉儲的管理系統(tǒng)；工業(yè)制品生產、追蹤、進度監(jiān)管、質量追蹤等方面；貴重商品、危險品的監(jiān)管、追蹤和防偽應用系統(tǒng)；大型會議、高層會議以及重要會議的電子證件、大型賽事、演唱會、景區(qū)等人員快遞流通區(qū)的電子門票（如：上海世博會）；交通收費、各類型車輛的遠距離自動識別和管理；區(qū)域內的人員自動識別、記錄、定位以及查詢；動物、食品行業(yè)鏈的全流程追溯；農業(yè)、救災與搶險等方面的各個領域；貴重資產和重要資產；品牌服飾的全流程；圖書領域；軍隊槍械管理、人員管理、車輛管理、物資管理、安全保密等領域；在航空、汽車等領域；零售業(yè)；社會安全領域；智能城市領域等。

“物聯(lián)網”顛覆了人類之前物理基礎設施和IT基礎設施截然分開的傳統(tǒng)思維，將公路、建筑物等物理設施與個人電腦、手機、家電、交通設施、IT設施有效的聯(lián)系在一起，使得政府管理、生產制造、社會管理，以及人們的個人生活全面實現(xiàn)互聯(lián)互通。

云計劃與自動化

云計算是分布式處理、并行處理和網格計算的發(fā)展，或者說是這些計算機科學概念的商業(yè)實現(xiàn)。它的核心是海量數(shù)據(jù)的存儲和計算，特別強調虛擬化技術的應用。簡言之，云計算就是一種依托internet的超級計算模型，將巨大的資源聯(lián)系在一起為用戶提供各種IT服務。

例如，云計算模式將來帶來自動化軟件行業(yè)的巨大變革。主要有：

（1）自動化系統(tǒng)的架構將更加靈活，分布式架構將擴展到更大范圍

現(xiàn)代的大型工業(yè)自動化和信息化項目中，系統(tǒng)變得日益龐大和復雜，現(xiàn)有的網絡和系統(tǒng)體系架構已經無法從容應對這些挑戰(zhàn)。云計算這一革命性理念的提出，徹底打破了自動化系統(tǒng)中原來的僵化的體系結構。在云計算的系統(tǒng)中，自動化和信息化系統(tǒng)并不是簡單運行在某一臺固定的計算機上，而是運行于包括Internet在內的整個網絡之上，基于整個網絡來分配系統(tǒng)的資源及實現(xiàn)各種功能。

（2）海量信息的分析與處理將成為自動化軟件的常規(guī)功能

在現(xiàn)代大型自動化項目中，自動化信息化數(shù)據(jù)量越來越大，用“海量”形容也并不為過。所以目前自動化軟件中所用的數(shù)據(jù)庫類型，數(shù)據(jù)存儲模式和數(shù)據(jù)的讀取、查詢模式，各項技術目前都在圍繞大量數(shù)據(jù)的準確、及時處理來進行。海量信息的處理，已經成為制約自動化軟件發(fā)展的瓶頸之一。

（3）徹底改變工程開發(fā)模式

在云計算時代，工程項目的開發(fā)將不再拘泥于單臺計算機，SaaS模式使用戶可以通過Internet，直接利用自動化軟件供應商服務器上的軟件進行開發(fā)，開發(fā)過程在云計算網絡中進行，開發(fā)完成后，生成可直接運行的工程項目即可。

（4）轉變軟件供應商的服務模式，降低維護成本

云計算的模式也將降低軟件供應商的服務成本。以往軟件供應商需要對運行在各種軟硬件環(huán)境中的自動化軟件進行技術支持與維護，而云計算時代，他們只需要維護本服務器上的一套軟件即可。

（5）降低自動化系統(tǒng)對硬件的要求，提升軟件的行業(yè)地位

無論是基于企業(yè)內部網絡的私有云，或與外網有一定連接的混合云，都以動態(tài)分配系統(tǒng)計算能力為目的，可以使系統(tǒng)的運算進行地更加平緩穩(wěn)定，從而在不降低運行效率的前提下，極大地降低企業(yè)對硬件系統(tǒng)的要求。眾所周知，在目前的自動化系統(tǒng)中，軟件處于“靈魂”的地位，但價值卻相對低廉，只占5%-10%。在云計算時代，系統(tǒng)對硬件的要求降低，而對軟件的要求則越來越高，所以軟件在自動化行業(yè)中的價值比重和重要性，都將有很大提高。

（6）新技術與新的產品理念將成為競爭的核心

毫無疑問，云計算模式將來帶來自動化軟件行業(yè)的巨大變革。如何把握IT發(fā)展的潮流趨勢？如何開發(fā)基于云計算的新一代自動化軟件？如何將舊的自動化軟件版本兼容于云計算平臺？如何將傳統(tǒng)的自動化工程系統(tǒng)升級為云計算系統(tǒng)？將成為業(yè)內企業(yè)考慮的首要問題。相信隨著云計算技術的日趨成熟及自動化界的努力，我國利用“云計算”的自動化系統(tǒng)的發(fā)展將日新月異。這也是中國自動化界應當注意的問題。

綜上所述，從當前五大自動化熱門技術發(fā)展趨勢可以看到自動化創(chuàng)新可以用幾個詞來概括：集成、通訊、協(xié)同、節(jié)能、安全、標準與開放。隨著也誕生了許多新的產品和理念。