3.5.4. Интеллектуальные измерительные системы

Интеллектуальные измерительные системы способны самостоятельно выполнять все функции измерения и контроля в реальном масштабе времени.

1. Контроллерные функции. Их можно подразделить на ряд подфункций:

- управление измерительной цепью, т.е. переключение каналов и диапазонов, подключение образцовых мер;

- управление измерительными усилителями. Обычно эти функции выполняются чисто программными методами (иногда с участием таймера) - с помощью микропроцессора и портов ввода-вывода;

- управление аналого-цифровым преобразованием;

- управление средствами общения с оператором. Сюда входят управление клавиатурой, индикаторами, звуковой сигнализацией и дисплеем;

- управление регистраторами, т.е. печатающими устройствами, самописцами, графопостроителями, накопителями информации;

- управление внешней памятью.

2. Вычислительные функции. К ним относятся первичная, вторичная и окончательная обработка данных.

Сюда относятся: калибровка, нормализация, масштабирование, фильтрация, сжатие данных, распознавание, устранение ошибок, статистическая обработка, корреляционный, спектральный, амплитудно-временной анализ и др.

3. Тестовые функции. К этим функциям относятся обнаружение и локализация неисправностей, в большинстве случаев до типового элемента.

4. Сервисные функции. Они расширяют возможности измерительных приборов и систем со встроенными микропроцессорами или микро-ЭВМ, увеличивая объём информации, число режимов измерений и обработки, число параметров и их комбинаций, число дополнительных директив, объем визуальной и звуковой информации, число альтернативных вариантов измерений и обработки.

При этом можно выделить ряд этапов измерения и анализа с применением диалога: ввод задания, сбор и предварительная обработка первичной информации, вторичная обработка и интерпретация результатов, вывод результатов исследования для интерпретации документации, архивации и управления.

5. Распределенная обработка данных. Она позволяет распределять вычислительные функции между программируемыми контроллерами. Возможность распределения обработки данных обеспечивает высокую надежность управления измерительной информационной системой.

Это позволяет системе осуществлять функции измерения и контроля "высокого уровня" без использования больших и дорогостоящих ЭВМ.

При автономном функционировании такая система обеспечивает непрерывные измерения и контроль заданных параметров, сбор данных и обработку сигналов.

6. Модульная конструкция позволяет осуществлять постепенное расширение существующей системы введением дополнительных модулей и, наконец, превращение ее в систему средств супервизорного или цифрового управления измерительным экспериментом включением в нее мини-ЭВМ.

Интеллектуальные измерительные системы могут индивидуально программироваться на выполнение специфических задач, используя программируемый терминал (программатор) для ввода параметров конфигурирования.

Системы обычно имеют средства представления информации:

- дисплей для визуализации мнемонических символов команд,

- цифровые индикаторы, дающие оператору всю необходимую информацию,

- а также клавиши переключения видов работы.

Резервный блок питания обеспечивает сохранность программы при отключении питания на длительный период времени.

Интеллектуальные измерительные системы имеют значительные преимущества перед традиционными, описанными ранее, а именно:

- универсальность - стандартные интерфейсы обеспечивают простое подключение к любым системам и оборудованию;

- высокую надёжность на каждом системном уровне - применение четко определенных и универсальных методов обеспечивает безотказную работу;

- высокое быстродействие контуров управления процессами измерения и контроля любого производства, а также высокая скорость сбора данных;

- взаимозаменяемость - поскольку интеллектуальные системы выпускаются в виде стандартных устройств, индивидуально программируемых в расчете на их специфические функции, каждое из них может быть заменено другим того же функционального назначения.

Поэтому каждая система может рассматриваться как резервная для любого типа систем того же класса, что снижает число дополнительных резервных средств измерения, контроля и регулирования и сводит к минимуму аварийный период в маловероятном случае выхода из строя какого-либо элемента.

Структуры и алгоритмы. Структуры интеллектуальных измерительных систем интегрируют в себе все лучшие стороны рассмотренных в этом разделе систем, но более насыщены микропроцессорной и вычислительной техникой.

Применение интеллектуальных измерительных систем позволяет создать алгоритмы измерений, которые учитывают

- рабочую, вспомогательную и промежуточную информацию о свойствах объекта измерений,

- условия измерений,

- предъявляемые специфические требования и

- накладываемые ограничения.

Обладая способностью к перенастройке в соответствии с изменяющимися условиями функционирования, интеллектуальные алгоритмы позволяют повысить метрологический уровень измерений.