（重慶市機(jī)械工業(yè)理化計(jì)量中心，重慶 400020）

1 大數(shù)據(jù)與物聯(lián)網(wǎng)相關(guān)概述

所謂大數(shù)據(jù)技術(shù)，主要是指無(wú)法在一定時(shí)間內(nèi)使用常規(guī)軟件進(jìn)行捕捉、管理和處理的數(shù)據(jù)集合，需要新處理模式獲得強(qiáng)決策力、洞察力以及流程優(yōu)化能力的信息資產(chǎn)，此類資產(chǎn)具有高增長(zhǎng)率、海量和多樣化的特點(diǎn)[1]。在將其應(yīng)用于電學(xué)計(jì)量檢測(cè)工作中后，能夠?qū)?shù)量龐大的計(jì)量電學(xué)設(shè)備和海量計(jì)量數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，增強(qiáng)數(shù)據(jù)的統(tǒng)一存儲(chǔ)管理和可追溯性，降低計(jì)量數(shù)據(jù)誤差。

所謂物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，主要是指利用信息傳感器以及紅外感應(yīng)設(shè)備等裝置和技術(shù)，對(duì)任何需要連接、監(jiān)控的物體進(jìn)行實(shí)時(shí)采集的過(guò)程，例如光熱信息以及生物信息等，同時(shí)，通過(guò)接入網(wǎng)絡(luò)，能夠?qū)崿F(xiàn)人與人、物與物之間的有效連接，可以說(shuō)，物聯(lián)網(wǎng)是以互聯(lián)網(wǎng)和傳統(tǒng)電信網(wǎng)為基礎(chǔ)的信息承載體，能夠滿足萬(wàn)物互聯(lián)的需要。在互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)普及應(yīng)用的時(shí)代背景下，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)以其資源的高效利用、人力成本有效降低以及數(shù)據(jù)采集等強(qiáng)大優(yōu)勢(shì)逐漸在醫(yī)療事業(yè)和智能交通等領(lǐng)域得到廣泛使用。在應(yīng)用該技術(shù)構(gòu)建電學(xué)計(jì)量檢測(cè)架構(gòu)時(shí)，主要按照自下而上的方式進(jìn)行基本架構(gòu)的搭建，即感知層、傳輸層和應(yīng)用層，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)各環(huán)節(jié)的有效銜接，提高數(shù)據(jù)采集、計(jì)量等工作效率。

2 探討電學(xué)計(jì)量檢測(cè)架構(gòu)的不足及運(yùn)用大數(shù)據(jù)和物聯(lián)網(wǎng)的意義

隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展和科學(xué)技術(shù)水平的提高，電學(xué)設(shè)備種類愈發(fā)豐富，例如標(biāo)準(zhǔn)電池、數(shù)字多用表、歐姆表等，雖然此類設(shè)備的廣泛應(yīng)用為人們工作帶來(lái)極大便利，卻給電學(xué)計(jì)量工作提出挑戰(zhàn)。在電學(xué)設(shè)備運(yùn)用過(guò)程中，為保證該設(shè)備測(cè)量的準(zhǔn)確性和穩(wěn)定性，需要定期對(duì)其進(jìn)行計(jì)量檢測(cè)，這導(dǎo)致計(jì)量測(cè)量工作壓力日益增加。從目前電學(xué)設(shè)備計(jì)量檢測(cè)現(xiàn)狀來(lái)看，無(wú)論是數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)分析還是檢定報(bào)表的制作等，大部分工作仍由計(jì)量檢測(cè)人員開(kāi)展，例如設(shè)備的現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)、手動(dòng)讀數(shù)和計(jì)算等，在增加計(jì)量檢測(cè)人員工作壓力的同時(shí)，也極有可能出現(xiàn)計(jì)量和統(tǒng)計(jì)錯(cuò)誤，這對(duì)計(jì)量檢測(cè)工作的發(fā)展形成制約。除此之外，在開(kāi)展電學(xué)計(jì)量檢測(cè)工作過(guò)程中，由于設(shè)備繁多，進(jìn)而會(huì)產(chǎn)生大量信息數(shù)據(jù)，但其僅作用于檢定報(bào)告的生成，缺乏數(shù)據(jù)分析和隱藏信息挖掘流程和技術(shù)，導(dǎo)致數(shù)據(jù)資源大量浪費(fèi)。

通過(guò)將物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和大數(shù)據(jù)分析技術(shù)應(yīng)用到電學(xué)計(jì)量檢測(cè)工作中，以此為基礎(chǔ)構(gòu)建檢測(cè)架構(gòu)，能夠有效改善甚至徹底解決上述問(wèn)題。即運(yùn)用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的萬(wàn)物互聯(lián)功能實(shí)現(xiàn)各類電學(xué)設(shè)備計(jì)量數(shù)據(jù)的采集和傳輸，發(fā)揮大數(shù)據(jù)技術(shù)的分析、處理功能挖掘計(jì)量數(shù)據(jù)的隱藏信息和價(jià)值，并構(gòu)建計(jì)量數(shù)據(jù)庫(kù)，實(shí)現(xiàn)信息數(shù)據(jù)的統(tǒng)一存儲(chǔ)管理。一方面為電學(xué)計(jì)量檢測(cè)工作提供數(shù)據(jù)服務(wù)，另一方面還能夠?yàn)殡妼W(xué)設(shè)備的改進(jìn)提供科學(xué)有效支持，促進(jìn)電學(xué)計(jì)量檢測(cè)工作的各方面優(yōu)化和該事業(yè)領(lǐng)域的可持續(xù)發(fā)展。

3 分析以大數(shù)據(jù)和物聯(lián)網(wǎng)為基礎(chǔ)的電學(xué)計(jì)量檢測(cè)架構(gòu)

通過(guò)將大數(shù)據(jù)技術(shù)與物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)優(yōu)勢(shì)相結(jié)合，能夠有效改善以往傳統(tǒng)電學(xué)計(jì)量檢測(cè)缺點(diǎn)，提高電學(xué)計(jì)量檢測(cè)結(jié)果準(zhǔn)確性和檢測(cè)工作效率，并獲得監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的潛在價(jià)值，具體架構(gòu)如下：

3.1 以物聯(lián)網(wǎng)為基礎(chǔ)的構(gòu)成部分

由于該電學(xué)計(jì)量檢測(cè)架構(gòu)的設(shè)計(jì)綜合了大數(shù)據(jù)技術(shù)和物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的優(yōu)勢(shì)，為此，在該架構(gòu)中，分別具有物聯(lián)網(wǎng)構(gòu)成部分和大數(shù)據(jù)處理部分。對(duì)于物聯(lián)網(wǎng)部分而言，其主要包括電學(xué)計(jì)量信息感知層、網(wǎng)絡(luò)層以及應(yīng)用層。①在電學(xué)計(jì)量信息感知層，主要包括數(shù)據(jù)采集和數(shù)據(jù)預(yù)處理，數(shù)據(jù)采集來(lái)源主要是電壓表、功率表、相位表以及標(biāo)準(zhǔn)功率源等電學(xué)計(jì)量檢測(cè)設(shè)備，數(shù)據(jù)預(yù)處理主要分為三個(gè)步驟，分別為數(shù)據(jù)分選、數(shù)據(jù)壓縮以及數(shù)據(jù)封裝。通過(guò)發(fā)揮傳感器技術(shù)和設(shè)備、藍(lán)牙技術(shù)以及射頻識(shí)別等現(xiàn)代化智能技術(shù)，將各電學(xué)計(jì)量檢測(cè)設(shè)備作為數(shù)據(jù)感知節(jié)點(diǎn)，進(jìn)而通過(guò)自動(dòng)讀取待計(jì)量電學(xué)設(shè)備的數(shù)據(jù)獲得電學(xué)設(shè)備計(jì)量信息，完成原始計(jì)量數(shù)據(jù)采集工作。由于海量的原始計(jì)量數(shù)據(jù)中難免存在無(wú)效、重復(fù)的數(shù)據(jù)內(nèi)容，為此，需要對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理，通過(guò)分選、壓縮以及封裝等數(shù)據(jù)處理工作，能夠?yàn)楹罄m(xù)工作奠定良好基礎(chǔ)。②電學(xué)計(jì)量信息網(wǎng)絡(luò)層屬于中間層，能夠?qū)o(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)、有線網(wǎng)絡(luò)以及專用網(wǎng)絡(luò)等不同類別網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行自主選擇，滿足電學(xué)計(jì)量信息傳遞要求，更好為用戶提供服務(wù)。其主要包括網(wǎng)絡(luò)管理、流量控制、信息數(shù)據(jù)傳輸、網(wǎng)絡(luò)安全、有效網(wǎng)絡(luò)、互聯(lián)網(wǎng)、無(wú)線通信網(wǎng)以及私有網(wǎng)絡(luò)等模塊，為此，除了計(jì)量信息數(shù)據(jù)的傳輸外，還具有網(wǎng)絡(luò)、數(shù)據(jù)安全等方面的服務(wù)功能。③電學(xué)計(jì)量信息應(yīng)用層主要負(fù)責(zé)識(shí)別解決接收到的計(jì)量數(shù)據(jù)并對(duì)其進(jìn)行分類，從而得到高質(zhì)量的電流數(shù)據(jù)、計(jì)量設(shè)備產(chǎn)品信息數(shù)據(jù)、電壓數(shù)據(jù)以及電阻數(shù)據(jù)等各類電學(xué)設(shè)備計(jì)量數(shù)據(jù)，并以此為基礎(chǔ)構(gòu)建電學(xué)計(jì)量數(shù)據(jù)庫(kù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)計(jì)量數(shù)據(jù)的統(tǒng)一管理和存儲(chǔ)。為此，電學(xué)計(jì)量信息應(yīng)用層主要包括計(jì)量業(yè)務(wù)導(dǎo)調(diào)、計(jì)量業(yè)務(wù)管理、計(jì)量設(shè)備管控、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、數(shù)據(jù)解析、計(jì)量數(shù)據(jù)分析梳理以及報(bào)表生成等模塊，并以電壓等計(jì)量數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)不斷豐富電學(xué)計(jì)量數(shù)據(jù)庫(kù)，實(shí)現(xiàn)計(jì)量數(shù)據(jù)的更新和可追溯。另外，應(yīng)用層能夠隨時(shí)進(jìn)行計(jì)量數(shù)據(jù)的讀取、分析和處理，包括計(jì)量結(jié)果的誤差分析和不確定度分析等，并在計(jì)量數(shù)據(jù)處理后自動(dòng)生成檢定報(bào)表[2]。

3.2 以大數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)的處理部分

在整個(gè)電學(xué)計(jì)量檢測(cè)架構(gòu)中，以大數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)的處理部分主要包括電學(xué)計(jì)量數(shù)據(jù)清洗、數(shù)據(jù)挖掘以及數(shù)據(jù)解釋。在開(kāi)展電學(xué)計(jì)量檢測(cè)工作時(shí)，往往會(huì)產(chǎn)生海量計(jì)量信息和數(shù)據(jù)，并在檢測(cè)過(guò)程中自動(dòng)錄入計(jì)量數(shù)據(jù)庫(kù)，使得工作人員難以對(duì)計(jì)量數(shù)據(jù)價(jià)值進(jìn)行挖掘。但通過(guò)應(yīng)用大數(shù)據(jù)處理分析技術(shù)，能夠順利挖掘計(jì)量數(shù)據(jù)的潛在信息，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)價(jià)值。在電學(xué)計(jì)量檢測(cè)架構(gòu)中，以大數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)的處理部分中，電學(xué)計(jì)量數(shù)據(jù)清洗、計(jì)量數(shù)據(jù)挖掘和計(jì)量數(shù)據(jù)解釋主要以電學(xué)計(jì)量數(shù)據(jù)庫(kù)為基礎(chǔ)，具體流程為：①將采集且經(jīng)過(guò)預(yù)處理的計(jì)量數(shù)據(jù)進(jìn)行加工和清洗，利用設(shè)置的預(yù)定義清洗規(guī)則對(duì)海量計(jì)量數(shù)據(jù)中的可識(shí)別錯(cuò)誤數(shù)據(jù)進(jìn)行識(shí)別和糾正，主要對(duì)計(jì)量數(shù)據(jù)的一致性進(jìn)行檢查，并將檢查出的無(wú)效數(shù)據(jù)和缺失數(shù)據(jù)進(jìn)行剔除。②挖掘清洗后的計(jì)量數(shù)據(jù)，主要使用高精度的遺傳算法、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、機(jī)器學(xué)習(xí)、聚類以及決策樹(shù)等技術(shù)方法分類計(jì)量數(shù)據(jù)，提高數(shù)據(jù)的有序性，之后對(duì)其進(jìn)行估值、預(yù)測(cè)，并開(kāi)展相關(guān)性分析，實(shí)現(xiàn)計(jì)量數(shù)據(jù)潛在信息的全面搜索和分析。最后，利用得到的隱藏信息對(duì)其進(jìn)行可視化展示或構(gòu)建模型，作為改進(jìn)計(jì)量電學(xué)設(shè)備生產(chǎn)制造的有效信息基礎(chǔ)。

3.3 優(yōu)化后電學(xué)計(jì)量檢測(cè)架構(gòu)先進(jìn)性

相較于以往傳統(tǒng)電學(xué)計(jì)量檢測(cè)，以大數(shù)據(jù)處理技術(shù)和物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)為基礎(chǔ)的電學(xué)計(jì)量檢測(cè)架構(gòu)具有以下先進(jìn)點(diǎn)：

第一，改善以往工作效率低下的缺陷，提高電學(xué)計(jì)量檢測(cè)準(zhǔn)確性和工作效率。通過(guò)以物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)架構(gòu)為基礎(chǔ)，對(duì)電學(xué)計(jì)量設(shè)備進(jìn)行適應(yīng)性改造并對(duì)網(wǎng)絡(luò)資源進(jìn)行合理配置，相關(guān)工作人員就能夠?qū)h(yuǎn)程計(jì)量設(shè)備的計(jì)量數(shù)據(jù)進(jìn)行準(zhǔn)確、全面獲取。而且，工作人員使用應(yīng)用層軟件就能夠根據(jù)不同需求完成電學(xué)設(shè)備計(jì)量工作，并在工作完成后獲得由軟件自動(dòng)生成的計(jì)量檢定報(bào)告，極大的提高了電學(xué)計(jì)量工作效率，將相關(guān)工作人員從基礎(chǔ)性、重復(fù)性工作中解放出來(lái)，減輕其工作量的同時(shí)使其具有更多時(shí)間和精力進(jìn)行數(shù)據(jù)分析工作，同時(shí)，也從根本上避免了因人為原因帶來(lái)的計(jì)量錯(cuò)誤，計(jì)量準(zhǔn)確性能夠得到有效提高。

第二，大數(shù)據(jù)分析技術(shù)的應(yīng)用能夠促進(jìn)計(jì)量數(shù)據(jù)價(jià)值的實(shí)現(xiàn)，提高數(shù)據(jù)利用率。由于電學(xué)設(shè)備計(jì)量工作涉及多種類型的電學(xué)設(shè)備，在高頻次計(jì)量要求下難免產(chǎn)生海量電學(xué)設(shè)備計(jì)量測(cè)試數(shù)據(jù)。以往傳統(tǒng)的電學(xué)計(jì)量方式中，計(jì)量數(shù)據(jù)主要發(fā)揮計(jì)量檢測(cè)報(bào)告生成的基礎(chǔ)作用，僅應(yīng)用于計(jì)量設(shè)備判定方面，然而，判定后計(jì)量數(shù)據(jù)不僅沒(méi)有得到及時(shí)分析，甚至沒(méi)有標(biāo)準(zhǔn)化存儲(chǔ)和管理，造成數(shù)據(jù)完整性較差，難以為后續(xù)工作提供科學(xué)有效支持。但是，通過(guò)將大數(shù)據(jù)分析技術(shù)作為電學(xué)計(jì)量檢測(cè)架構(gòu)基礎(chǔ)，能夠充分利用大數(shù)據(jù)分析功能對(duì)數(shù)據(jù)價(jià)值和隱藏信息進(jìn)行挖掘，并實(shí)現(xiàn)對(duì)計(jì)量數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)和管理，提高計(jì)量數(shù)據(jù)管理質(zhì)量，進(jìn)而為日常計(jì)量工作提供數(shù)據(jù)支持。最后，大數(shù)據(jù)分析技術(shù)的使用能夠幫助相關(guān)工作人員通過(guò)計(jì)量檢測(cè)工作，通過(guò)電學(xué)設(shè)備不確定度信息和誤差信息掌握設(shè)備潛在變化規(guī)律，增加該檢測(cè)工作的預(yù)測(cè)性能，為電學(xué)設(shè)備的制造和設(shè)計(jì)提供有效意見(jiàn)和改進(jìn)信息。

4 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，使用大數(shù)據(jù)分析技術(shù)和物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)構(gòu)建電學(xué)計(jì)量檢測(cè)架構(gòu)對(duì)計(jì)量數(shù)據(jù)利用率、工作效率和準(zhǔn)確率的提高具有極強(qiáng)現(xiàn)實(shí)意義。因此，相關(guān)單位和人員應(yīng)深入研究這兩項(xiàng)技術(shù)并將其應(yīng)用到電學(xué)計(jì)量檢測(cè)工作中，從而提高工作質(zhì)量。