[01204600]面向光机电一体化仪器的测控系统柔性集成技术研究

本项研究成果涉及光机电一体化技术、仪器科学技术、信息技术、现代测试以及人工智能等多学科专业的技术,简介如下： 1.关键技术的创新性成果 1)面向光机电一体化仪器测控系统,提出基于柔性研发平台的快速柔性系统集成的构想与方案,提出并完善面向现代仪器的柔性研发系统理念（Instrumentation Flexible Developing System,IFDS）;形成一种可兼容、可扩展、可升级和可重构的柔性化集成思想;提供一种系统集成和信息交换的机制;实现一种适合现代仪器系统自主创新设计、快速集成和柔性集成的研发模式。 2)构建并优化面向现代仪器的柔性研发平台;较系统地提出柔性机制、柔性策略、柔性环境、柔性方法、柔性系统等柔性技术;提供设计、集成、开发、调试和性能测试等仪器开发所必需的配套资源;构建柔性互联的模块化、层次化、可重构和开放性的技术支撑;建立光机电系统接口、总线控制和网络互联的结构;实行软硬件资源的共享和有机融合;实现仪器系统数字化、智能化和模块化设计,为传统仪器产品的技术改造和提升、现代仪器产品的自主创新提供快速柔性集成的技术途径。 3)提出新型光机电一体化仪器测控系统快速柔性集成方法,提供分层次柔性集成的关键技术;进一步解决现代仪器测控系统开发中相关关键技术问题;研制并改进仪器测控系统多种开发系统;进行并完成多种仪器测控系统及分析系统的研究和开发,如研制了基于趋势预测新方法的大型旋转机电设备安全运行监测系列仪器系统,并在有关国计民生的许多行业得到应用推广;进行并完成相关的实验研究和应用研究;为实现新系统的产品化和产业化提供条件。 4)基于测控系统柔性集成技术完成多种新型仪器测控及分析系统的快速柔性集成开发,并进行相关实验研究,新技术实践验证和研发对象涉及2类（安全监测仪器类、光电分析仪器类）,如：机电设备安全监测类系列仪器、光电分析类系列仪器、光伏发电产品柔性集成研发平台的构建等,为进而实现产品化和产业化创造基础技术条件。根据测控系统的功能、精度、速度和价位等主要因素,形成低档至高档的仪器系列,并在研发中采用了多项新技术,其中包括：在安全监测仪器类研究中,采用了基于智能预测新方法的早期故障预测技术、分层次测控系统的柔性集成技术等;在光电分析仪器类研究中,采用了分层次测控系统的柔性集成技术、智能分析知识库技术等。 5)成果获得国家级知识产权共计28项,其中授权国家发明专利14项,授权实用新型专利12项,获得计算机软件著作权2项。 6)国际会议和较高水平期刊上发表论文40余篇,国际三大检索系统论文20余篇;培养4名博士生、10名硕士生、1名博士后、5名优秀中青年骨干教师。 7)2010年度承办了第三届国际自动化测试与仪器仪表学术会议（International Symposium on Test Automation ＆ Instrumentation-ISTAI）;2010年度负责组织召开了第十四届“全国设备监测与诊断学术会议”等。 8)相关成果“机电设备安全运行趋势预测关键技术及监测系统集成”通过了中国机械工业联合会组织的科学技术成果鉴定,鉴定委员会认为：“本项技术研究具有创新性,达到国际先进水平”。 9)关键技术“大型旋转机电设备安全运行的趋势预测系统集成方法”经国内外科技成果查新（机械工业信息研究院,报告编号2011-077）,结论为“该项目采用互联的可重构的集成系统,智能可重构适配器及相关配套智能化软件实现大型旋转机电设备安全运行的趋势预测系统的集成,除该项目研究单位（人员）发表的文献外,在相关文献中未见有相同报道”。 10)相关成果”机电装备故障预报关键技术及系列安全保障监测系统的研发与应用“2011年度获得北京市科学技术奖三等奖、”大型旋转机电设备安全运行趋势预测技术及其监测系统的研发与应用“2011年度获得中国机械工业科学技术奖二等奖、”基于设备状态趋势预示技术的监测仪器系统研发及应用“2011年度获得中国仪器仪表学会科学技术奖二等奖。 2.项目的应用前景 本项目在北京地区实行产学研合作,项目合作单位有：北京理工大学（联合培养博士研究生、博士后）、北京京仪集团有限责任公司（所属单位包括：北京京仪仪器仪表研究总院、北京京仪科技孵化器有限公司、北京光学仪器厂、北京检测仪器厂等）、北京京航公司、日本福井大学（国际合作与交流）等。以项目负责人所在单位及项目合作单位现有仪器产品和新开发的光机电一体化仪器产品为研究对象,主要针对现代仪器的测控系统、光机电一体化系统、传感器及输入输出接口系统、数据处理系统等核心单元,有目的地解决了现代仪器开发中相关关键技术问题,开展相应的实验研究和应用研究,完成新型仪器系统的研发、传统仪器产品的改造和提升,并为进而实现成果转化和产业化提供支持。本项技术还能够用于其它精密测试仪器、工业自动化装备等产品及系统的创新研发,有较广泛的应用推广前景。 项目研究成果可进一步在北京京仪集团有限责任公司、北京京航公司等多家仪器骨干企业应用推广,预期经济效益可达到数千万元/年。 研究成果还能够进一步在其它仪器制造企业应用推广,具有取得显著经济和社会效益的前景。