智能仪表的构成要素
摘要：由于计算机、微电子和通信技术的发展，传统的仪器仪表已经被更加智能的仪表所慢慢取代。

单片机、dsp、嵌入式系统的广泛应用为智能仪表的设计提供了更多新的方案，智能仪表已经成为现代监测系统中重要的工具。

本文主要阐述了智能仪表的发展历史与现状，并对智能仪表的软硬件构成进行了简要分析。

关键词：智能仪表监测系统
1、智能仪器仪表的发展和现状
智能仪器是计算机技术和测控技术相结合的产物，是含有微型计算机或微处理器的测量仪器，由于它拥有对数据的存储、运算、逻辑判断及自动化操作等功能具有一定智能的作用，因此被称为智能仪器。

近年来，智能仪器已经开始从较为成熟的数据处理向知识处理方向发展。

智能仪器仪表在模糊判断、故障诊断、容错技术、传感器信息融合、数据挖掘、知识发现、人工智能、计算智能、机件寿命预测、灾害信息辨识等方面发挥着越来越重要的作用。

自从1971年第一种微处理器出现以来，仪器仪表大致经过了模拟化、数字化、智能化和虚拟化四个发展阶段。

模拟式仪器被称为第一代，大量指针式电压表、电流表、功率表以及一些通用的测试仪器均是典型的模拟式仪器，模拟式仪器功能简单、精度低、响应速度慢。

第二代是数字式仪器，它的基本特点是将待测的模拟信号转换
成数字信号进行测量，测量结果以数字形式输出显示并向外发送。

数字式万用表、数字式频率计等均是典型的数字式仪器，数字式仪器精度高、响应速度快，读书清晰、直观，测量结果可打印输出，也容易与计算机技术相结合，并且使用于遥测和遥控等远距离传输。

20世纪70年代后，随着微处理器的广泛应用，出现了完全突破传统概念的新一代仪器，即目前比较流行的智能仪器。

智能仪器仪表不仅能完成某些测量任务，还能进行各种复杂的数据运算处理，且能适应被测参数的变化，进行自动补偿，自动选择量程、自动校准、自寻故障、自动进行指标判断与分选以及进行逻辑操作、定量控制与程序控制等工作。

随着新型单片机和大规模可编程集成器件的出现，新研制生产的智能仪器仪表不断产生，并且正在逐渐取代传统的仪器仪表。

随着微电子技术与计算机技术的飞速发展，测试技术与计算机深层次的结合引起仪器仪表领域里的一场新的革命，一种全新的仪器结构概念导致第四代仪器仪表——虚拟仪器仪表和网络化仪器仪表的出现。

虚拟仪器就是以通用计算机为基础，加上特定的硬件接口设备和实现特定功能而编制的软件而形成的一种新型仪器。

ni 公司有一句著名口号:“软件就是仪器”。

由于虚拟仪器的开发环境和仪器驱动程序可以为用户提供自行开发工具，用户可以利用这些工具使仪器实现特定的功能。

当需要增加新的测量功能时，不用购
买一台新仪器，只需要编制一段新的程序即可。

2、智能仪表的硬件结构
硬件部分主要包括微机系统、输入通道、输出通道、人—机对话通道及通信接口等，基本结构如图1。

图1智能仪表基本结构
其中微机系统用来存储数据、程序，并进行一系列运算处理，它通常由微处理器、rom、ram、i/o接口和定时/计数电路等芯片组成，或者它本身就是一个单片机或嵌入式系统。

输入系统用来将对象的状态如开关量信号、频率量信号、模拟量信号传输到微机系统的通道，是微机系统与采集对象相连接的部分。

输出通道是将微机系统得到的开关量信号、频率量信号、模拟量信号向外界传输的通道，输出通道的电路随着输出控制的不同也有多种多样，例如d/a 转换电路、放大隔离电路等。

人—机对话通道的作用是沟通操作者与仪表之间的联系。

通信接口则是用来实现仪表与外界交换数据、进而实现网络化互联的需求。

3、智能仪表的软件结构
智能仪表的软件通常包括监控程序、中断处理程序以及实现各种算法的功能模块。

监控程序是仪表软件的中心环节，它接收和分析各种命令，管理和协调全部程序的执行；中断处理程序是在人机联系部件或其他外围设备提出中断申请，并为主机响应后直接转去执行的程序，以便及时完成实时处理任务；功能模块是用来实现仪
表的数据处理和控制功能，包括各种测量算法（例如数字滤波、标度变换、非线性校正等）和控制算法（pid控制、前馈控制、纯滞后控制、模糊控制等）。

4、总结
本文首先阐述智能仪表的发展历史与现状，在此基础上，分析了智能仪表的软硬件的构成要素。

参考文献：
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[2]李文国，基于internet的远程闸门微机监控系统[硕士学位论文].广东：广东工业大学.2003-4
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