《電子技術(shù)應(yīng)用》
您所在的位置:首頁(yè) > 測(cè)試測(cè)量 > 業(yè)界動(dòng)態(tài) > 我國(guó)儀器儀表與測(cè)量控制科技的發(fā)展

我國(guó)儀器儀表與測(cè)量控制科技的發(fā)展

中國(guó)儀器儀表學(xué)會(huì)理事長(zhǎng)莊松林院士慶祝中國(guó)儀器儀表學(xué)會(huì)成立30周年講話
2009-06-29
作者:來(lái)源:慧聰網(wǎng)
??? 各位代表,,今天我們十分喜悅地歡聚在西子湖畔慶祝中國(guó)儀器儀表學(xué)會(huì)成立30周年。大家知道,中國(guó)儀器儀表學(xué)會(huì)一誕生便沐浴著改革開(kāi)放的春風(fēng),一路走來(lái),成長(zhǎng)壯大,。30年來(lái),中國(guó)儀器儀表學(xué)會(huì)的發(fā)展,同我國(guó)儀器儀表測(cè)量控制的發(fā)展息息相關(guān),,相互促進(jìn),結(jié)伴同行,。在慶祝中國(guó)儀器儀表學(xué)會(huì)成立30周年的時(shí)候,,學(xué)會(huì)秘書(shū)處讓我談?wù)勎覈?guó)儀器儀表與測(cè)量控制的發(fā)展,我想這是一件很有意義的事情,。但是,,這個(gè)題目很大,允許我發(fā)言的時(shí)間又有限,,本來(lái)只是粗淺的認(rèn)識(shí),,更難免會(huì)掛一漏萬(wàn),顧此失彼,,只好請(qǐng)各位見(jiàn)諒,。

  下面,我想簡(jiǎn)要地談四個(gè)問(wèn)題,那就是:儀器儀表與測(cè)量控制在當(dāng)今社會(huì)的重要地位和作用;我國(guó)儀器儀表與測(cè)量控制的基本概況;儀器儀表與測(cè)量控制發(fā)展的趨勢(shì)和特點(diǎn),以及我國(guó)儀器儀表與測(cè)量控制近年來(lái)的重大進(jìn)展,。

?

一,、地位作用

  眾所周知,當(dāng)今世界已經(jīng)進(jìn)入信息時(shí)代,,信息技術(shù)成為推動(dòng)科學(xué)技術(shù)高速發(fā)展的關(guān)鍵技術(shù),。著名科學(xué)家錢(qián)學(xué)森明確指出,“信息技術(shù)包括測(cè)量技術(shù),、計(jì)算機(jī)技術(shù)和通信技術(shù),。測(cè)量技術(shù)是基礎(chǔ),。”王大珩院士也一再?gòu)?qiáng)調(diào),,“測(cè)量技術(shù)是信息技術(shù)的源頭,。”信息技術(shù)的快速發(fā)展,,產(chǎn)生了新興的龐大的信息產(chǎn)業(yè),,信息產(chǎn)業(yè)已經(jīng)成為帶動(dòng)世界經(jīng)濟(jì)發(fā)展的龍頭產(chǎn)業(yè)。美國(guó)商業(yè)部1999年度報(bào)告在關(guān)于新興數(shù)字經(jīng)濟(jì)部分提出,,信息產(chǎn)業(yè)包括計(jì)算機(jī)軟硬件行業(yè),、通信設(shè)備制造及服務(wù)行業(yè)、儀器儀表行業(yè),。這就是說(shuō),,測(cè)量技術(shù)是信息技術(shù)的基礎(chǔ)和源頭,儀器儀表行業(yè)是信息產(chǎn)業(yè)的重要組成部分,。不言而喻,,儀器儀表與測(cè)量控制在當(dāng)今信息時(shí)代推動(dòng)科學(xué)技術(shù)和國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展具有何等重要的地位。

  那么,,儀器儀表與測(cè)量控制對(duì)推動(dòng)科技,、經(jīng)濟(jì)和社會(huì)的發(fā)展重要作用究竟是什么?2000年中國(guó)儀器儀表學(xué)會(huì)接受國(guó)家計(jì)委、國(guó)家經(jīng)貿(mào)委和科技部的委托,,組織了一個(gè)專家調(diào)研組對(duì)全國(guó)儀器儀表行業(yè)開(kāi)展了一次為期3個(gè)月的調(diào)查研究,。非常難得的是,王大珩,、楊嘉墀、金國(guó)藩3位院士親自參加了調(diào)研活動(dòng),,并在調(diào)研結(jié)束后主持調(diào)研組向兩委一部提出了一份“關(guān)于振興我國(guó)儀器儀表產(chǎn)業(yè)對(duì)策與建議”的研究報(bào)告,。這份報(bào)告對(duì)儀器儀表在當(dāng)今社會(huì)的重要作用提出了明確而形象的說(shuō)明,那就是我們都非常熟悉的:儀器儀表是工業(yè)生產(chǎn)的“倍增器”,,科學(xué)研究的“先行官”,,軍事上的“戰(zhàn)斗力”,以及現(xiàn)代社會(huì)活動(dòng)的“物化法官”,。這個(gè)說(shuō)明的內(nèi)涵和份量不需要再作任何解釋,,大家都一清二楚。令人鼓舞的是,,儀器儀表與測(cè)量控制“倍增器”,、“先行官”、“戰(zhàn)斗力”和“物化法官”的重要作用已經(jīng)為社會(huì)各界,,包括政府部門(mén)所共識(shí),,成為加快發(fā)展儀器儀表科技和產(chǎn)業(yè)的科學(xué)依據(jù),,并在文件、報(bào)告和講話中廣為引用,。

  由于儀器儀表與測(cè)量控制的重要地位和作用受到了社會(huì)的高度重視,,近些年來(lái)國(guó)家采取了一系列重大措施加快發(fā)展。值得特別提出的舉措有:2001年3月舉行的七屆四次全國(guó)人大會(huì)議上提出“國(guó)家經(jīng)濟(jì)與社會(huì)發(fā)展第十個(gè)五年計(jì)劃綱要”中明確提出“把發(fā)展儀器儀表放到重要位置”,。國(guó)家發(fā)展綱要提到儀器儀表,,而且放到重要位置,是建國(guó)以來(lái)的第一次,。緊接著,,國(guó)家計(jì)委、經(jīng)貿(mào)委,、科技部等許多部委都列了若干專項(xiàng),,動(dòng)用了大筆資金支持儀器儀表的發(fā)展。2005年,,國(guó)家發(fā)改委正式下達(dá)了“加快振興裝備制造業(yè)的若干意見(jiàn)”,,提出了在各個(gè)行業(yè)中選出16項(xiàng)重點(diǎn)發(fā)展領(lǐng)域立專項(xiàng)支持發(fā)展,其中第11項(xiàng)就是重大工程自動(dòng)化控制系統(tǒng)和精密測(cè)試儀器,。2006年制定“國(guó)家中長(zhǎng)期科學(xué)與技術(shù)發(fā)展規(guī)劃綱要”,,涉及到了多項(xiàng)儀器儀表與測(cè)量控制發(fā)展項(xiàng)目。2008年4月,,科技部,、發(fā)改委、教育部和中國(guó)科協(xié)聯(lián)合發(fā)出了“關(guān)于加強(qiáng)創(chuàng)新方法工作的若干意見(jiàn)”,,正式啟動(dòng)創(chuàng)新方法工作在全國(guó)開(kāi)展,。這份文件中,明確提出創(chuàng)新方法包括創(chuàng)新思維,、創(chuàng)新方法和創(chuàng)新工具三個(gè)要素,,創(chuàng)新工具主要就是指推動(dòng)科技創(chuàng)新的科學(xué)儀器??茖W(xué)儀器的重要作用被進(jìn)一步提升,,開(kāi)發(fā)研究得到更有力的支持。此外,,在863計(jì)劃,,特別是航天計(jì)劃等國(guó)家科技發(fā)展計(jì)劃中,支持儀器儀表與測(cè)量控制的發(fā)展也被放到了重要位置,。就是在這樣一個(gè)十分有利的形勢(shì)下,,近些年來(lái)我國(guó)儀器儀表與測(cè)量控制得到了迅速的發(fā)展。

?

二,、基本概況

  談到儀器儀表與測(cè)量控制的基本概況,,應(yīng)當(dāng)包括兩個(gè)方面,,那就是學(xué)科和產(chǎn)業(yè)。

  儀器儀表究竟是不是一門(mén)獨(dú)立的學(xué)科?過(guò)去一直存有爭(zhēng)議,。今天,,我們可以毫不猶豫地回答,儀器儀表與測(cè)量控制已經(jīng)發(fā)展形成一門(mén)獨(dú)立完整的學(xué)科,。之所以得出這樣的定論,,我們有四條充分的理由。第一,,儀器儀表與測(cè)量控制學(xué)科具備了自己特有的一整套基礎(chǔ)理論和技術(shù),,其中主要包括傳感器理論和技術(shù),檢測(cè)計(jì)量理論和技術(shù),,信號(hào)處理理論和技術(shù),,誤差分析理論和技術(shù),自動(dòng)控制理論和技術(shù)等,。在這些基礎(chǔ)理論和技術(shù)的研究開(kāi)發(fā)中,,擁有一批杰出的科學(xué)家和優(yōu)秀的中青年科技創(chuàng)新人才,他們的研究開(kāi)發(fā)成果對(duì)促進(jìn)學(xué)科發(fā)展作出了重要的貢獻(xiàn);第二,,綜觀科學(xué)技術(shù)發(fā)展史,,當(dāng)一門(mén)新興學(xué)科形成和不斷發(fā)展時(shí),教育體系,,特別是高等教育就會(huì)應(yīng)運(yùn)而生出現(xiàn)新的學(xué)科教育,,培養(yǎng)新的學(xué)科人才。我國(guó)教育部多年來(lái)已經(jīng)圍繞著儀器儀表與測(cè)量控制學(xué)科設(shè)立了一級(jí)學(xué)科教育體系,,現(xiàn)在定名為“儀器科學(xué)與技術(shù)”學(xué)科,,全國(guó)近250所高校設(shè)置了相應(yīng)的專業(yè),3萬(wàn)多名本科生和1萬(wàn)多名研究生在校學(xué)習(xí),。我國(guó)高校為“儀器科學(xué)與技術(shù)”學(xué)科制定了專業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)和規(guī)范,,已經(jīng)為儀器儀表與測(cè)量控制領(lǐng)域培養(yǎng)了幾十萬(wàn)學(xué)科技術(shù)人才;第三,儀器儀表與測(cè)量控制學(xué)科是一門(mén)工程應(yīng)用學(xué)科,,與之相適應(yīng)的產(chǎn)業(yè)的形成和發(fā)展是學(xué)科發(fā)展的物質(zhì)基礎(chǔ)和技術(shù)支撐。我國(guó)儀器儀表產(chǎn)業(yè)已經(jīng)具備相當(dāng)規(guī)模,,這在下面還會(huì)詳細(xì)談到,,因此,儀器儀表與測(cè)量控制學(xué)科不是在象牙塔內(nèi),,而有著強(qiáng)大的生命力和發(fā)展空間;第四,,儀器儀表與測(cè)量控制學(xué)科有一個(gè)全國(guó)性的國(guó)家一級(jí)的學(xué)術(shù)團(tuán)體——中國(guó)儀器儀表學(xué)會(huì)。學(xué)會(huì)在推動(dòng)學(xué)科進(jìn)展方面作了大量工作,,取得了顯著的業(yè)績(jī),。特別是學(xué)會(huì)近幾年來(lái)開(kāi)展學(xué)科進(jìn)展研究,,不僅加強(qiáng)了學(xué)科的基礎(chǔ)建設(shè),而且豐富了學(xué)科活動(dòng)的內(nèi)容和擴(kuò)展了學(xué)科發(fā)展的空間,。我今天發(fā)言的部分內(nèi)容,,就是取材于學(xué)會(huì)撰寫(xiě)的學(xué)科進(jìn)展報(bào)告。

  談到我國(guó)儀器儀表與測(cè)量控制產(chǎn)業(yè)的基本概況,先讓我們了解一些統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù),。2007年我國(guó)儀器儀表產(chǎn)業(yè)規(guī)模以上企業(yè)為3954家,,實(shí)現(xiàn)總產(chǎn)值3078億元,銷售收入達(dá)到3005億元,,雙雙突破3000億元,。同比2004年1000億元,2006年2000億元,,4年間年增長(zhǎng)率超過(guò)30%,。3000億元的銷售額中,出口商品達(dá)到88億美元,,同比上一年度增長(zhǎng)了36%,。目前,我國(guó)儀器儀表與測(cè)量控制產(chǎn)業(yè)已經(jīng)形成門(mén)類品種比較齊全,、布局比較合理,、具有相當(dāng)技術(shù)基礎(chǔ)和生產(chǎn)規(guī)模的產(chǎn)業(yè)體系,在亞洲我國(guó)是除日本以外第二大儀器儀表生產(chǎn)國(guó),,是發(fā)展中國(guó)家綜合實(shí)力最強(qiáng)的儀器儀表生產(chǎn)國(guó),。從產(chǎn)品的技術(shù)水平分析,目前絕大多數(shù)國(guó)產(chǎn)儀器儀表還處于發(fā)達(dá)國(guó)家20世紀(jì)90年代中后期水平,。中低檔產(chǎn)品品種基本齊全,,能夠規(guī)模生產(chǎn),質(zhì)量基本穩(wěn)定,,可以滿足國(guó)內(nèi)市場(chǎng)要求,,且有批量出口。比如電工儀器儀表在國(guó)內(nèi)市場(chǎng)占有率達(dá)到95%,,并有13%產(chǎn)品出口,。深圳市每年生產(chǎn)數(shù)字萬(wàn)用表700萬(wàn)臺(tái),銷售世界90多個(gè)國(guó)家,。國(guó)產(chǎn)儀器儀表,,也有少數(shù)中高檔產(chǎn)品接近國(guó)際技術(shù)水平。在國(guó)家重點(diǎn)科技攻關(guān)項(xiàng)目中,,特別是必須自主創(chuàng)新發(fā)展的航天航空領(lǐng)域和國(guó)防安全領(lǐng)域,,已經(jīng)有部分儀器儀表技術(shù)上取得了新的突破。我國(guó)嫦娥一號(hào)衛(wèi)星攜帶的8種探測(cè)儀器都是我國(guó)科技人員自主研制設(shè)計(jì)的,,不僅在技術(shù)上總體達(dá)到了國(guó)際先進(jìn)水平,,而且有自己的特點(diǎn)和創(chuàng)新,。在工程應(yīng)用技術(shù)方面,已經(jīng)能夠承擔(dān)一部分國(guó)家重大工程儀器儀表系統(tǒng)成套,。關(guān)于我國(guó)儀器儀表與測(cè)量控制的重大進(jìn)展后面還要專門(mén)談到,,這里就不再多列舉了。

  按照應(yīng)用領(lǐng)域的不同,,我們習(xí)慣地把儀器儀表和測(cè)量控制劃分為六個(gè)大類,,即工業(yè)自動(dòng)化儀表與控制系統(tǒng)、科學(xué)儀器,、醫(yī)療儀器,、電子與電工測(cè)量儀器、各類專用儀器,、傳感器和儀器儀表元器件及功能材料,。這是一個(gè)大致的分類,其間存在著許多交叉和滲透,。工業(yè)自動(dòng)化儀表與控制系統(tǒng),,主要應(yīng)用在工業(yè)生產(chǎn)流程中的檢測(cè)和控制;科學(xué)儀器應(yīng)用面極廣,包括科學(xué)研究,、教學(xué)實(shí)驗(yàn),、物質(zhì)分析、安全監(jiān)測(cè)等各種領(lǐng)域;醫(yī)療儀器應(yīng)用于生命科學(xué)研究和臨床診斷治療;電子與電工測(cè)量儀器用于對(duì)各種電子和電工參數(shù)進(jìn)行測(cè)量;各類專用儀器應(yīng)用于各種專門(mén)的領(lǐng)域,,如農(nóng)業(yè),、環(huán)保、氣象,、水文,、地質(zhì)、海洋等,,這類儀器除了應(yīng)用領(lǐng)域的特殊要求具備某些特殊性外,,它們的基本原理和應(yīng)用方法跟科學(xué)儀器等其他類儀器并無(wú)本質(zhì)的區(qū)別;傳感器、元器件和功能材料主要用于獲取信號(hào),、儀器制作和使用材料上,。傳感器已經(jīng)成為影響到儀器儀表與測(cè)量控制發(fā)展和應(yīng)用的關(guān)鍵所在。各類儀器的基礎(chǔ)理論和技術(shù),,構(gòu)成了儀器儀表與測(cè)量控制學(xué)科體系的基本內(nèi)容,,它們的產(chǎn)業(yè)成為儀器儀表與測(cè)量控制產(chǎn)業(yè)體系的重要組成,而它們的發(fā)展決定著儀器儀表與測(cè)量控制的未來(lái),。

當(dāng)我們分析我國(guó)儀器儀表與測(cè)量控制現(xiàn)狀的時(shí)候,不能不清醒地認(rèn)識(shí)到它同國(guó)際先進(jìn)水平相比,,同我國(guó)經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展的實(shí)際需要相比,,還存在著很大的差距,。差距是全方位的,最要害的有三點(diǎn):

  第一,,我國(guó)儀器儀表產(chǎn)業(yè)規(guī)模小,,產(chǎn)值低,企業(yè)同樣是規(guī)模小,,產(chǎn)值低,。2007年我國(guó)儀器儀表產(chǎn)業(yè)總產(chǎn)值3000億元人民幣,只占工業(yè)總產(chǎn)值2.5%,。10年前,,美國(guó)儀器儀表產(chǎn)業(yè)總產(chǎn)值已達(dá)到4千億美元,占工業(yè)總產(chǎn)值4%,。目前,,美國(guó)儀器儀表企業(yè)年產(chǎn)值超過(guò)20億美元不少于50家,我國(guó)最大的儀器儀表企業(yè),,京儀集團(tuán)年產(chǎn)值80億元人民幣,,川儀集團(tuán)60億元人民幣。兩相比較,,差距實(shí)在太大,。產(chǎn)業(yè)和企業(yè)的規(guī)模和產(chǎn)值直接影響到產(chǎn)業(yè)的活力與發(fā)展。要縮小和消除這個(gè)差距,,需要我們努力奮斗10年20年,。

  第二,我國(guó)儀器儀表產(chǎn)品質(zhì)量上,、品種上還存在不少問(wèn)題,。產(chǎn)品的可靠性和穩(wěn)定性,長(zhǎng)期以來(lái)沒(méi)有得到根本解決,,嚴(yán)重影響到市場(chǎng)銷售和正常使用,。許多大型精密儀器我們還生產(chǎn)不出來(lái),國(guó)內(nèi)需求幾乎全部依賴進(jìn)口,。2007年我國(guó)儀器儀表產(chǎn)品出口創(chuàng)下了88億美元,,可是進(jìn)口卻達(dá)到了172億美元,逆差84億美元,,成為裝備制造業(yè)之最,。這個(gè)問(wèn)題不解決,我國(guó)儀器儀表與測(cè)量控制學(xué)科和產(chǎn)業(yè)的發(fā)展將無(wú)法擺脫落后被動(dòng)的局面,。

  第三,,我國(guó)儀器儀表產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新能力不強(qiáng),還無(wú)法承擔(dān)起科技創(chuàng)新主體的責(zé)任。國(guó)際上儀器儀表科技創(chuàng)新發(fā)展極快,,產(chǎn)品更新?lián)Q代的周期大約只需2至4年,,多數(shù)企業(yè)銷售額一半以上幾乎都來(lái)自5年內(nèi)上市的新產(chǎn)品。而我國(guó)儀器儀表產(chǎn)品不少還沿自于20世紀(jì)80年代技術(shù)引進(jìn)的產(chǎn)物,,相當(dāng)多企業(yè)產(chǎn)品是10年一貫制,靠吃老本為生,。自主創(chuàng)新能力不強(qiáng)原因是多方面的,影響最大的不外乎兩條:一是科技創(chuàng)新開(kāi)發(fā)投入資金太少,。國(guó)外企業(yè)用于科技創(chuàng)新資金投入一般為銷售收入8至10%,,而我國(guó)企業(yè)投入資金很少超過(guò)3至5%,何況銷售收入本來(lái)就不多,,極大地限制了科技創(chuàng)新的有效開(kāi)展;二是人的因素,,有的領(lǐng)導(dǎo)不重視自主創(chuàng)新,更多的是創(chuàng)新人才匱乏,。黨的十七大提出,,提高自主創(chuàng)新能力,建設(shè)創(chuàng)新型國(guó)家是國(guó)家發(fā)展戰(zhàn)略的核心,,是提高綜合國(guó)力的關(guān)鍵,。企業(yè)提升科技創(chuàng)新能力,已經(jīng)成為刻不容緩的歷史使命,。

?

三,、趨勢(shì)特點(diǎn)

  當(dāng)今,儀器儀表與測(cè)量控制發(fā)展的趨勢(shì)是:面對(duì)產(chǎn)品的穩(wěn)定性,、可靠性和適應(yīng)性要求不斷提高;技術(shù)指標(biāo)和功能不斷提高;最先采用新的科學(xué)研究成果;高新技術(shù)大量采用;儀器及測(cè)控單元微小型化,、智能化日趨明顯;要求儀器及測(cè)控單元可獨(dú)立使用、嵌入式使用和聯(lián)網(wǎng)使用;儀器測(cè)控范圍向立體化,、全球化擴(kuò)展;測(cè)控功能向系統(tǒng)化,、網(wǎng)絡(luò)化發(fā)展;便攜式、手持式以至個(gè)性化儀器大量發(fā)展,。技術(shù)特點(diǎn)是:綜合各種新技術(shù),,在研究儀器儀表相關(guān)類型傳感器、元器件和材料及技術(shù)的基礎(chǔ)上,,創(chuàng)新開(kāi)發(fā)新的微弱信號(hào)敏感,、傳感、檢測(cè),、融合技術(shù),物質(zhì)原子,、分子級(jí)檢測(cè)技術(shù),復(fù)雜組成樣品的聯(lián)用分析技術(shù),,生命科學(xué)的原位,、在位,、實(shí)時(shí)、在線,、高靈敏度,、高通量、高選擇性檢測(cè)技術(shù),,創(chuàng)建各類新型檢測(cè)儀器儀表;結(jié)合系統(tǒng)論、控制論的發(fā)展,,在開(kāi)發(fā)工業(yè)自動(dòng)化測(cè)控的在線分析和控制,、原位分析及控制、高可靠性,、高性能和高適應(yīng)性等技術(shù)的基礎(chǔ)上,,創(chuàng)新發(fā)展工業(yè)自動(dòng)化儀表與控制系統(tǒng);結(jié)合生命科學(xué)、人體科學(xué)的發(fā)展,,在開(kāi)發(fā)醫(yī)療診治的健康狀況監(jiān)測(cè),、早期診治、無(wú)損診斷,、無(wú)創(chuàng)和低創(chuàng)直視診療,、精確定位治療技術(shù)的基礎(chǔ)上發(fā)展醫(yī)療儀器;同時(shí)跟蹤新學(xué)科領(lǐng)域和各類應(yīng)用領(lǐng)域的發(fā)展,開(kāi)發(fā)各種專用,、快捷,、自動(dòng)化檢測(cè)和計(jì)量技術(shù)及專用儀器儀表

  工業(yè)自動(dòng)化儀表與控制系統(tǒng)和科學(xué)儀器,,在產(chǎn)值和市場(chǎng)兩個(gè)方面都占據(jù)著儀器儀表與測(cè)量控制總體的一半,,是儀器儀表與測(cè)量控制體系的兩大支柱。由于發(fā)言時(shí)間有限,,下面就讓我們把主要的注意力放在這兩類儀器未來(lái)的發(fā)展上,。

工業(yè)自動(dòng)化儀表與控制系統(tǒng)未來(lái)發(fā)展的關(guān)注點(diǎn)應(yīng)當(dāng)是:

  1、自動(dòng)化儀表與企業(yè)的信息化

  自動(dòng)化儀表技術(shù)包括信息采集,、處理和應(yīng)用,。“企業(yè)信息化”實(shí)際上是企業(yè)信息的集成和整合,。為此,,必須用自動(dòng)化和系統(tǒng)的信息模型“簡(jiǎn)化”、“規(guī)則”和“抽象”信息,,以便最有效地利用信息,。這是自動(dòng)化儀表領(lǐng)域的一項(xiàng)基礎(chǔ)工作,也是統(tǒng)一信息表達(dá)的重要手段,。

  2,、自動(dòng)化儀表工程項(xiàng)目全局信息和全生命周期信息的整合

  這是實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化儀表系統(tǒng)的全面可互操作。可互操作是分層次的,,實(shí)現(xiàn)需要一個(gè)漫長(zhǎng)的過(guò)程,。近年來(lái)IEC62424標(biāo)準(zhǔn)的出版,InTools工具軟件功能的擴(kuò)充以及控制系統(tǒng)與現(xiàn)場(chǎng)儀表層各項(xiàng)可互操作標(biāo)準(zhǔn)的推出是發(fā)展中一個(gè)重要標(biāo)志點(diǎn),。

  3,、功能安全

  近年來(lái)功能安全的重要發(fā)展是,大量經(jīng)過(guò)功能安全認(rèn)證的儀表推向市場(chǎng),。為了爭(zhēng)取競(jìng)爭(zhēng)中有利地位,,幾乎所有儀表制造商都會(huì)開(kāi)展功能安全的研究。

  4,、系統(tǒng)維護(hù)與儀表診斷

  系統(tǒng)維護(hù)與儀表診斷越來(lái)越受到用戶,、制造商和研究者各方的關(guān)注。它分為四個(gè)層次,,生產(chǎn)流程的診斷,、生產(chǎn)裝備的診斷,自動(dòng)化控制系統(tǒng)的診斷和現(xiàn)場(chǎng)儀表的診斷。

  生產(chǎn)流程的診斷原則上不屬于自動(dòng)化儀表范疇,,但是診斷信息的交換涉及自動(dòng)化儀表系統(tǒng),。針對(duì)生產(chǎn)裝備的監(jiān)控,診斷儀表系統(tǒng)已經(jīng)推出了新產(chǎn)品,。自動(dòng)控制系統(tǒng)的診斷通常是控制系統(tǒng)中設(shè)備管理軟件的一個(gè)模塊或一種功能,,負(fù)責(zé)控制系統(tǒng)自身以及現(xiàn)場(chǎng)儀表的實(shí)時(shí)診斷和預(yù)測(cè)性維護(hù)。現(xiàn)場(chǎng)儀表的診斷難度較大,,維護(hù)周期由智能儀表的損耗情況或固定時(shí)間確定,。

  5、無(wú)線通信

  工業(yè)無(wú)線通信技術(shù)的快速發(fā)展是自動(dòng)化儀表領(lǐng)域顯著的亮點(diǎn),,它的特征是:技術(shù)方案多樣化,,參與者迅速增加,成立了專業(yè)組織。推出多種無(wú)線演示系統(tǒng),、測(cè)量儀表樣機(jī),,將成為全球主要自動(dòng)化儀表展覽的熱點(diǎn)。

  6,、控制網(wǎng)絡(luò)

  未來(lái)幾年網(wǎng)絡(luò)控測(cè)和網(wǎng)絡(luò)儀表是自動(dòng)化儀表發(fā)展的重點(diǎn),,發(fā)展方向是大幅提高速度、簡(jiǎn)化安裝和調(diào)試的復(fù)雜性,、擴(kuò)展無(wú)線功能以及發(fā)展網(wǎng)絡(luò)技術(shù),。

  7、標(biāo)準(zhǔn)化

  標(biāo)準(zhǔn)化在自動(dòng)化儀表發(fā)展歷史上發(fā)揮過(guò)重要作用,,未來(lái)還會(huì)對(duì)我國(guó)儀表產(chǎn)品追趕世界水平發(fā)揮重大作用,。在新經(jīng)濟(jì)時(shí)代,,有大量信息接口標(biāo)準(zhǔn)的需求,它的共同特點(diǎn)就是在相同的技術(shù)水平上可以有很多種標(biāo)準(zhǔn)化方案?,F(xiàn)在對(duì)高技術(shù)新產(chǎn)品可以先制定標(biāo)準(zhǔn),,完全改變了標(biāo)準(zhǔn)化的理念。

科學(xué)儀器未來(lái)發(fā)展應(yīng)當(dāng)關(guān)注以下幾個(gè)方面:

  1,、分析儀器

  光學(xué)捕獲(Opticaltrapping)是一種新型的光學(xué)微操作技術(shù),。它將一束光用高數(shù)值孔徑的物鏡聚焦成微米級(jí)的光斑,形成梯度來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)微小粒子的捕獲和移動(dòng),。這項(xiàng)技術(shù)被廣泛應(yīng)用于各種微觀領(lǐng)域的研究,。

  微型色譜儀將會(huì)得到很快的發(fā)展。C2V公司已經(jīng)推出了世界上最小最快的手持式氣相色譜儀,,主機(jī)大小僅124×84×60mm,所含柱模塊大小為60×100×12.5mm,,可在10-30秒內(nèi)完成天然氣主要成份的全分析,。

  NMR的微型化近年來(lái)已經(jīng)取得重大進(jìn)展,瑞士Neuchatel大學(xué)開(kāi)發(fā)成功一種高質(zhì)量因子可供微流控芯片NMR全分析系統(tǒng)使用的射頻平面微線圈,,所需樣品量?jī)H為1-100納升,,并可在幾秒內(nèi)獲得所需的信噪比。NMR微型化應(yīng)當(dāng)是值得關(guān)注的發(fā)展方向,。

  光頻光梳光譜法(Opticalfrequencycombspectroscopy)是最新發(fā)展起來(lái)的另一種重要的儀器技術(shù),,采用這種技術(shù)可以在極短的時(shí)間內(nèi)以很高的靈敏度檢測(cè)許多不同的氣體,將在臨床診斷領(lǐng)域發(fā)揮重要作用,。

  2,、精密檢測(cè)儀器

  當(dāng)今時(shí)代已經(jīng)進(jìn)入分子、原子分析檢測(cè)新階段,,微納科技的發(fā)展直接推動(dòng)了精密檢測(cè)儀器的快速發(fā)展,。值得特別關(guān)注是MEMS/NEMS(微電機(jī)系統(tǒng)/納機(jī)電系統(tǒng))測(cè)試儀器,以掃描隧道顯微鏡和原子力顯微鏡為代表的掃描探針顯微鏡,以及基于STM/AFM的基本原理新發(fā)展起來(lái)一系列SPM,如磁力顯微鏡、靜電力顯微鏡等這些儀器的新發(fā)展,。

  3,、光子成像儀器

  一個(gè)以光子學(xué)與生命科學(xué)相互融合的新學(xué)科——生物醫(yī)學(xué)光子學(xué)隨著激光、電子,、光譜,、顯微及光纖等技術(shù)的發(fā)展而迅速成長(zhǎng)起來(lái),應(yīng)運(yùn)而生出現(xiàn)了不少新型科學(xué)儀器,。應(yīng)用這些儀器不但豐富了人們對(duì)于光與生物組織體相互作用機(jī)理的認(rèn)識(shí),,而且促進(jìn)了各種新的生物研究儀器和醫(yī)學(xué)診斷儀器的發(fā)明。光子成像技術(shù)主要包括漫射光層析成像,、熒光成像,、相干層析成像,、光聲成像等。光學(xué)相干層像(OCT)結(jié)合了共焦顯微術(shù)和低相干光的外差探測(cè)技術(shù),,它是一種在一維光學(xué)低相干反射測(cè)量技術(shù)的基礎(chǔ)上擴(kuò)展而來(lái)的二維或三維成像技術(shù),。

  4、光譜分析儀器

  過(guò)去,,光譜分析儀器主要應(yīng)用在基礎(chǔ)學(xué)科研究和礦物分析,、產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)控等領(lǐng)域。值得關(guān)注一個(gè)新的發(fā)展動(dòng)向是,,由于人類生存和發(fā)展一些迫切的需求,,同時(shí)計(jì)算機(jī)軟硬件、微電子,、計(jì)算數(shù)學(xué),、微型器件發(fā)展提供的新技術(shù)成果,使得光譜技術(shù)和儀器向生物,、環(huán)境,、醫(yī)療等領(lǐng)域快速拓展,無(wú)論理論研究,、技術(shù)開(kāi)發(fā)和儀器創(chuàng)新都有了明顯的發(fā)展,,今后還將更快發(fā)展。

?

四,、重大進(jìn)展

  前面我們談到,,我國(guó)儀器儀表與測(cè)量控制還存在不小差距,面臨著落后被動(dòng)的局面,。但是,,由于國(guó)家的重視和支持,儀器儀表界和廣大科技術(shù)工作者的努力奮斗,,近年來(lái)我國(guó)儀器儀表與測(cè)量控制依然取得了可喜的成績(jī),,獲得了很大的發(fā)展。認(rèn)真總結(jié)我國(guó)儀器儀表與測(cè)量控制的發(fā)展,,有助于我們明確方向和增強(qiáng)信心,。下面我們簡(jiǎn)要的回顧一下我國(guó)儀器儀表與測(cè)量控制近年來(lái)的重大進(jìn)展。

  1,、工業(yè)自動(dòng)化儀表與控制系統(tǒng)

  在工業(yè)自動(dòng)化儀表方面,,近年來(lái)溫度儀表的重要進(jìn)展主要體現(xiàn)在紅外熱像儀的應(yīng)用迅速擴(kuò)大。流量儀表內(nèi)錐流量計(jì)創(chuàng)新成果顯著,,我國(guó)已經(jīng)擁有各種與V錐相關(guān)或相近的流量計(jì)產(chǎn)品專利超過(guò)20項(xiàng),,其中至少6項(xiàng)目是發(fā)明專利,超過(guò)了美國(guó),,成為V錐流量計(jì)專利高產(chǎn)國(guó),。國(guó)產(chǎn)低端壓力變送器和帶HART功能的壓力變送器近年來(lái)也發(fā)展很快,,品種多、規(guī)格全,、價(jià)格低,,在市場(chǎng)上已經(jīng)很具競(jìng)爭(zhēng)力??刂崎y行業(yè)近年來(lái)的進(jìn)展是顯著的,,產(chǎn)品“跑冒滴漏”現(xiàn)象得到很大改進(jìn),不少產(chǎn)品質(zhì)量達(dá)到國(guó)外主流產(chǎn)品水平,。

  在控制系統(tǒng)方面,,進(jìn)展令人鼓舞。國(guó)產(chǎn)DCS系統(tǒng)已經(jīng)進(jìn)入大型超臨界火電機(jī)組控制系統(tǒng),。2007年1月,,上海自動(dòng)化儀表股份有限公司的DCS系統(tǒng)在襄樊電廠首臺(tái)600MW超臨界機(jī)組上投運(yùn)成功移交生產(chǎn)。國(guó)電智深公司于2007年11月成功簽定江蘇諫壁1000MW超臨界機(jī)組自動(dòng)化控制系統(tǒng)項(xiàng)目,,并于2008年3季度成功中標(biāo)兩項(xiàng)大型超臨界火電機(jī)組自動(dòng)化控制系統(tǒng)項(xiàng)目,。和利時(shí)公司和浙江中控公司的DCS系統(tǒng),近年來(lái)在大型交通和石化工程項(xiàng)目上都得到了成功應(yīng)用,。特別應(yīng)該提到的是,國(guó)產(chǎn)DCS系統(tǒng)在核電工程上的應(yīng)用已經(jīng)進(jìn)入核島控制系統(tǒng),。

  浙江中控軟件技術(shù)有限公司按照ISA-95中定義的MES系統(tǒng)模型,,開(kāi)發(fā)了ESP-SupplantProductionSuite軟件,它涵蓋了ISA-95大部分功能,,應(yīng)用取得良好業(yè)績(jī),。該公司已經(jīng)成為ISA-95的正式會(huì)員,直接參與MES標(biāo)準(zhǔn)的制定,。

  和利時(shí)公司2007年被ARC和控制雜志評(píng)為全球50強(qiáng)過(guò)程自動(dòng)化公司,,浙江中控公司在評(píng)選過(guò)程中也被提名,這標(biāo)志著我國(guó)自動(dòng)化控制系統(tǒng)的企業(yè)已經(jīng)進(jìn)入可參與國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)的新境地,。

  2,、科學(xué)儀器

  科學(xué)儀器最能體現(xiàn)儀器儀表既是知識(shí)創(chuàng)新和技術(shù)創(chuàng)新的重要工具,也是科技創(chuàng)新研究的主題內(nèi)容之一和創(chuàng)新成就的重要體現(xiàn),。

  近年來(lái),,在國(guó)家的大力支持下,科學(xué)儀器獲得了很快發(fā)展,,以質(zhì)譜儀為代表的高端科學(xué)儀器取得了重大進(jìn)展,,出現(xiàn)了可以與國(guó)外產(chǎn)品競(jìng)爭(zhēng)的國(guó)產(chǎn)色——質(zhì)聯(lián)用儀器。特別是,,我國(guó)“嫦娥”環(huán)月空間衛(wèi)星上天,,就攜帶了我國(guó)自主研發(fā)的多光譜遙測(cè),、信號(hào)傳送儀器。四川汶川大地震,,全國(guó)各地很快送去了大量環(huán)境,、水文測(cè)量便攜式分析儀器,表明了我國(guó)科學(xué)儀器產(chǎn)業(yè)的實(shí)力,。

  必須著重強(qiáng)調(diào)的是,,嫦娥一號(hào)衛(wèi)星攜帶的8種探測(cè)儀器,它們是用于月球表面三維影像探測(cè)的CCD相機(jī)和激光高度計(jì);用于月表化學(xué)元素與物質(zhì)成分及豐度探測(cè)的干涉成像光譜儀,、γ射線譜儀,、X射線譜儀;用于月壤厚度探測(cè)的微波探測(cè)儀;用于地月空間環(huán)境探測(cè)的太陽(yáng)高能粒子探測(cè)器和兩臺(tái)低能粒子探測(cè)器等,全都是我國(guó)科技人員自主設(shè)計(jì)研制的,。這些儀器不僅總體上達(dá)到了國(guó)際同類儀器的技術(shù)水平,,而且在不少方面還有我國(guó)自己的特點(diǎn)和創(chuàng)新。這8種探測(cè)儀器的特點(diǎn)和創(chuàng)新包括:實(shí)現(xiàn)首次對(duì)月球表面進(jìn)行全月面三維立體照相,,這對(duì)月球表面形貌,、地質(zhì)構(gòu)造、撞擊坑等研究具有重要意義;所使用的伽馬射線譜儀探測(cè)的分辨率和靈敏度比國(guó)際上以往月球探測(cè)中使用的同類儀器要高,,所以有可能探測(cè)到更多元素等等,。這一項(xiàng)進(jìn)展被專家們認(rèn)為是近兩年來(lái)我國(guó)儀器儀表最重大的進(jìn)展。

此外,,近年來(lái)在科學(xué)儀器領(lǐng)域我國(guó)還取得了多項(xiàng)很有價(jià)值的進(jìn)展,。比如,自主研制出領(lǐng)先國(guó)際的分子束科學(xué)儀器——?dú)湓永锏虏畱B(tài)飛渡時(shí)間譜交叉分子束裝置;國(guó)際第一臺(tái)真空紫外激光角分辨光電子能譜儀;離子遷移譜探測(cè)技術(shù)痕量爆炸物快速檢測(cè)儀;新型生命探測(cè)儀器“SJ—3000搜救雷達(dá)”;便攜式高分辨淺水多波束測(cè)深儀;光學(xué)捕獲理論研究取得進(jìn)展;光學(xué)相干層析成像技術(shù)及相關(guān)儀器開(kāi)發(fā)取得多方面進(jìn)展等等,。

  3,、醫(yī)療儀器

  國(guó)家“十一五”規(guī)劃和建設(shè)創(chuàng)新型國(guó)家都把醫(yī)療儀器產(chǎn)業(yè)列為重點(diǎn)發(fā)展產(chǎn)業(yè),國(guó)家在研發(fā),、技術(shù)平臺(tái)建設(shè),、研究中心、重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,、產(chǎn)業(yè)基地各方面都加大了支持的力度,,近年來(lái)醫(yī)療儀器也取得了長(zhǎng)足的進(jìn)展。在醫(yī)學(xué)影像儀器方面,,X射線機(jī),、計(jì)算機(jī)斷層掃描機(jī)(CT)、超聲掃描成像儀以及影像后處理與分析系統(tǒng),,無(wú)論技術(shù)水平和產(chǎn)品質(zhì)量都有顯著提高,。在醫(yī)用電子技術(shù)和儀器方面,值得提出的是清華大學(xué)研制出可作為個(gè)人電腦外設(shè)的腦控鍵盤(pán)和鼠標(biāo),,還研制完成基于嵌入系統(tǒng)的腦控家居環(huán)境控制器,,用于幫助喪失運(yùn)動(dòng)能力長(zhǎng)期臥床的殘疾人,,2007年世界技術(shù)評(píng)估中心對(duì)這一成果給予了高度的評(píng)價(jià)。在眼科儀器方面,,中科院成都光電技術(shù)研究所在波前像差的檢查和自適應(yīng)光學(xué)矯正技術(shù)方面具有很強(qiáng)的實(shí)力,,近兩年來(lái)他們創(chuàng)新地把技術(shù)優(yōu)勢(shì)應(yīng)用于眼科領(lǐng)域,研制出了人眼波前像差檢查和矯正系統(tǒng),,同時(shí)利用人眼的自適應(yīng)光學(xué)矯正技術(shù)拍攝出分辨率很高的視網(wǎng)膜細(xì)胞照片,,在國(guó)際上引起了高度關(guān)注。他們研發(fā)出的超高分辨率眼底照像儀器和人眼自適應(yīng)光學(xué)矯正儀器在國(guó)際上居先進(jìn)水平,。醫(yī)用激光儀器方面,,復(fù)旦大學(xué)和長(zhǎng)春應(yīng)用化學(xué)研究所經(jīng)過(guò)4年共同努力,利用毛細(xì)血管電泳電化學(xué)發(fā)光檢測(cè),、表面等離子體共振(SPR)及激光誘導(dǎo)熒光和其他光譜技術(shù),,并和蛋白質(zhì)芯片或基因芯片傳感器等技術(shù)相結(jié)合,創(chuàng)新研制出某些腫瘤標(biāo)志物的快速檢測(cè)儀及配套的腫瘤標(biāo)志物分析參數(shù)數(shù)據(jù)庫(kù),,對(duì)惡性腫瘤的預(yù)警和早期診斷具有很高的臨床應(yīng)用價(jià)值,。生物芯片技術(shù)在疾病分子診斷、?后評(píng)價(jià)與預(yù)測(cè),、個(gè)體化醫(yī)療和保健,、新藥研究和開(kāi)發(fā)、優(yōu)生優(yōu)育,、公共衛(wèi)生及傳染病監(jiān)控等許多領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用價(jià)值,。生物芯片(北京)國(guó)家工程研究中心暨博奧生物有限公司已經(jīng)形成了生物芯片制備、微陣列制備,、雜交,、清洗甩干,、掃描,、試劑耗材、配套儀器控制軟件,、數(shù)據(jù)分析軟件和數(shù)據(jù)庫(kù)平臺(tái)資源的全線配套和系列化,,不僅打破了長(zhǎng)期約束我國(guó)微陣列芯片和相關(guān)科研工作發(fā)展的國(guó)外壟斷,而且形成了具有產(chǎn)業(yè)規(guī)模和國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力的生物芯片技術(shù)平臺(tái)產(chǎn)品,。其技術(shù)完善和質(zhì)量穩(wěn)定的雙激光共聚焦掃描儀近年來(lái)出口量年均復(fù)合增長(zhǎng)率超過(guò)100%,,在國(guó)際市場(chǎng)特別是歐美發(fā)達(dá)國(guó)家占據(jù)了一席之地,贏得了良好的聲譽(yù),。

  4,、電子與電工測(cè)量儀器

  這里,我們只列舉兩項(xiàng)突出的進(jìn)展,。一是微波毫米波矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀器跨入了世界先進(jìn)行列,,二是電能表綜合技術(shù)達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平,。矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀是現(xiàn)代電子裝備必備的關(guān)鍵的測(cè)試設(shè)備。我國(guó)在前幾年研制成功矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀基礎(chǔ)上,,將其應(yīng)用領(lǐng)域從線性網(wǎng)絡(luò)向非線性,、大功率網(wǎng)絡(luò)的測(cè)試和分析發(fā)展,掌握了多種以矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀為核心的自動(dòng)測(cè)試技術(shù)和自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)構(gòu)成及應(yīng)用,,使我國(guó)矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀的設(shè)計(jì),、制造和應(yīng)用水平跨入了國(guó)際先進(jìn)行列。我國(guó)是電能表生產(chǎn)大國(guó),,近年來(lái)非常注意在準(zhǔn)確度,、可靠性、功能,、能耗,、產(chǎn)品兼容性、環(huán)境適應(yīng)性及可維護(hù)性等多方面提高技術(shù)水平,,在國(guó)際市場(chǎng)上占有重要地位,。

  至于各種專用儀器、傳感器,、元器件和功能材料,,近年來(lái)也有不小的進(jìn)展,這里就不再一一列舉了,。

  我國(guó)儀器儀表與測(cè)量控制正處在高速發(fā)展的時(shí)期,,我們每一位科技工作者、企業(yè)家肩負(fù)著時(shí)代的期望和歷史的重任,,讓我們團(tuán)結(jié)一致,,努力奮斗,為促進(jìn)我國(guó)儀器儀表與測(cè)量控制更快更大的發(fā)展,,徹底擺脫被動(dòng)落后的局面作出應(yīng)有的貢獻(xiàn),。

  各位代表,上面我就我國(guó)儀器儀表與測(cè)量控制的發(fā)展作了一個(gè)發(fā)言,,談?wù)勛约捍譁\的認(rèn)識(shí),,作為參加學(xué)會(huì)30周年慶祝活動(dòng)的一份禮物,。發(fā)言中遺漏和不當(dāng)之處在所難免,,請(qǐng)大家批評(píng)指正。

本站內(nèi)容除特別聲明的原創(chuàng)文章之外,,轉(zhuǎn)載內(nèi)容只為傳遞更多信息,,并不代表本網(wǎng)站贊同其觀點(diǎn)。轉(zhuǎn)載的所有的文章、圖片,、音/視頻文件等資料的版權(quán)歸版權(quán)所有權(quán)人所有,。本站采用的非本站原創(chuàng)文章及圖片等內(nèi)容無(wú)法一一聯(lián)系確認(rèn)版權(quán)者。如涉及作品內(nèi)容,、版權(quán)和其它問(wèn)題,,請(qǐng)及時(shí)通過(guò)電子郵件或電話通知我們,以便迅速采取適當(dāng)措施,,避免給雙方造成不必要的經(jīng)濟(jì)損失,。聯(lián)系電話:010-82306118;郵箱:[email protected],。