計算機系統(tǒng)在自動化儀器儀表中的運用

穆玉鵬

摘 要：隨著各個領域的技術不斷進步與發(fā)展，計算機技術逐漸被應用到各個領域中，其中自動化儀器儀表的機械設計就運用到了計算機系統(tǒng)。文章闡述了計算機系統(tǒng)的概念，然后對計算機系統(tǒng)在自動化儀器儀表中的運用進行了簡要分析，并對計算機系統(tǒng)在自動化儀器儀表中的應用進行了總結。通過對計算機系統(tǒng)代表性嵌入式計算機系統(tǒng)的概念與特征，以及嵌入式技術在自動化儀器儀表中的影響與未來發(fā)展方向進行了深入分析，希望能對我國自動化儀器儀表行業(yè)及相關領域行業(yè)的發(fā)展有所幫助。

關鍵詞：計算機系統(tǒng);自動化儀器儀表;運用

中圖分類號：TP273 文獻標識碼：A 文章編號：1674-1064（2021）04-044-02

DOI：10.12310/j.issn.1674-1064.2021.04.022

為了滿足現(xiàn)階段的社會發(fā)展要求，依靠大數(shù)據(jù)平臺，各個領域的技術發(fā)展更加的信息化、數(shù)字化、智能化、現(xiàn)代化。在儀器儀表結構設計中，研發(fā)設計人員就對其結構進行了自動化改良，運用計算機技術對數(shù)據(jù)收集和測量進行精確計算，以便為社會中各個物質的測量工作和數(shù)據(jù)收集提供更好的服務。計算機系統(tǒng)主要以監(jiān)控形式在自動化儀器儀表中存在，對其起到數(shù)據(jù)參數(shù)收集、維修及正常工作性能檢測的作用，其對自動化儀器儀表行業(yè)以及其他相關行業(yè)的發(fā)展具有積極意義。

1 計算機系統(tǒng)概念

計算機系統(tǒng)由計算機硬件、軟件兩部分組成，是一種高性能的計算處理設備，具有運算能力強、精確度高、超強的記憶能力及復雜的邏輯判斷能力等特點，具有文檔信息接收處理、信息輸出及信息儲存等功能。常見的計算機運行、儲存系統(tǒng)有Windows、Linux等，主要用于文件的傳輸與運行，并按照客戶需求對所需的信息內容進行有效的輸出、接受及儲存。隨著互聯(lián)網的快速發(fā)展，計算機系統(tǒng)的發(fā)展已成為我國現(xiàn)代化發(fā)展的必然趨勢，是近幾年我國重大技術科研成果之一，對提高我國市場經濟競爭力具有至關重要的作用[1]。

2 計算機系統(tǒng)在自動化儀器儀表中的運用分析

2.1 在自動化儀器儀表運用中遵循的要求

實時性。在平時的儀器儀表數(shù)據(jù)收集中，往往也會出現(xiàn)一些特殊客戶，其對儀器儀表的數(shù)據(jù)要求比較高，檢測數(shù)據(jù)的采集時間就會相對延長，這樣采集到的數(shù)據(jù)就會出現(xiàn)數(shù)據(jù)參數(shù)上下浮動、誤差增大等情況，信息傳遞時會產生一定的滯后性，影響了整體數(shù)據(jù)參數(shù)的時效性。為了在滿足客戶需求的同時，更好地保障系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集的準確率，工作人員在自動化儀器儀表數(shù)據(jù)收集中加入計算機計算能力的輔助，提高數(shù)據(jù)參數(shù)的準確率及數(shù)據(jù)預算處理能力，避免信息滯后或延后情況發(fā)生。

可靠性。如果自動化儀器儀表中的某個系統(tǒng)環(huán)節(jié)發(fā)生故障，并沒有得到有效及時處理的情況下，整個系統(tǒng)將面臨著嚴重的癱瘓問題。所以，高效、可靠的計算機系統(tǒng)對自動化儀器儀表的正常運轉非常重要。

集成度。計算機系統(tǒng)的集成度是指整個計算機設備的整體占地面積的縮減程度，減小計算機體積，最大程度發(fā)展計算機系統(tǒng)的整體性能[2]。

2.2 開發(fā)過程

對計算機系統(tǒng)功能的科學合理規(guī)劃，主要針對數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)更新、數(shù)據(jù)分析、數(shù)據(jù)顯示、選擇協(xié)議及定義標準等方面。此外，在運營方式中應選擇符合實際運營的方式進行運作，這樣才能更好地保障計算機系統(tǒng)在自動化儀器儀表中的運行質量和運行效果。

計算機系統(tǒng)的層次。計算機系統(tǒng)在自動化儀器儀表的運用中，主要由四個基本層次構成：第一層是對自動化儀器儀表進行直接控制的計算機硬件系統(tǒng)。第二層是計算機系統(tǒng)對自動化儀器儀表中圖形界面顯示功能的進一步開發(fā)，使其顯示的數(shù)據(jù)參數(shù)更加詳細、準確，且界面所要表示的內容更加豐富、多樣。同時，注重對儀器儀表內部結構的進一步調整，如在圖形界面中新增信號調理面板、功率驅動等。第三層是控制功能開發(fā)，計算機系統(tǒng)在自動化儀器儀表的運用中，針對不同的軟件系統(tǒng)，計算機系統(tǒng)要對其運行等方面的時間和成本進行一定的開發(fā)，使其更好地發(fā)揮出自動化儀器儀表的功能優(yōu)勢，從而進一步擴大自動化儀器儀表的適用范圍[3]。

2.3 運用實例分析

自動化儀器儀表商家為了實現(xiàn)其性能的信息化、智能化發(fā)展，將計算機技術融入到自動化儀器儀表的設計研發(fā)過程中，實現(xiàn)了數(shù)字化運用，具體表現(xiàn)在以下幾方面：

對自動化儀器儀表內恒溫系統(tǒng)、氣壓、流量等進行一定的數(shù)據(jù)參數(shù)控制管理;對自動化儀器儀表的數(shù)據(jù)及功能實行自動監(jiān)測，充分體現(xiàn)了計算機系統(tǒng)在自動化儀器儀表運行中的靈活性、穩(wěn)定性;規(guī)避消息的延后或滯后情況發(fā)生，對消息進行全方面、全覆蓋接收，并對其進行相應的檢測處理，將其檢測數(shù)據(jù)和消息圖像實時有效、系統(tǒng)地投放到顯示面板上。

3 嵌入式計算機系統(tǒng)概述與特征分析

3.1 嵌入式計算機系統(tǒng)概念

嵌入式計算機系統(tǒng)主要是指以計算機系統(tǒng)為主體，輔助產品進行數(shù)據(jù)監(jiān)測、操作控制及協(xié)助設備等工作順利進行的總體。其由多個科學體系相互結合而形成，主要以信息傳輸系統(tǒng)為基礎、應用為核心、產品為對象，所適應的計算機系統(tǒng)種類比較廣泛，屬于微型計算機的一種，對對象有著智能化控制能力，其技術導向對對象成本、功能、可靠性及功耗等進行嚴格有效的控制。

3.2 嵌入式計算機系統(tǒng)特征

一般的嵌入式計算機系統(tǒng)有以下三點特征：對計算機系統(tǒng)的運行速度和軟件系統(tǒng)的穩(wěn)定性有很高的要求，通常采用固化存儲方式。嵌入式計算機系統(tǒng)對計算機系統(tǒng)的存儲量有非常高的要求，并要求其軟件必須具有較高的時效性和實時性。對于大多數(shù)軟件系統(tǒng)來說，存儲空間是非常重要的組成部分。為了進一步節(jié)省存儲空間，避免信息過多占用，技術人員在程序編寫過程中盡量縮短代碼，卻不影響其實際功能。對完成的代碼進行優(yōu)化處理，對代碼的可靠性及質量進行嚴格的精細化檢測，做到所編編碼短而精的效果，提高計算機系統(tǒng)的整體運行速度和運行質量。嵌入式計算機系統(tǒng)的任務調度與順序先后都是由專門軟件切換系統(tǒng)完成。如在同一時間、統(tǒng)一系統(tǒng)中有多個任務同時進入，系統(tǒng)會對其進行精準的判斷分析（如從任務難度、重要性等方面進行分析）和調度后，對其進行先后順序排列，做到依次處理，避免錯漏或處理不及時。

4 嵌入式計算機系統(tǒng)在自動化儀器儀表中的應用

4.1 網絡技術對自動化儀器儀表的影響

隨著科學技術的不斷發(fā)展，網絡技術的發(fā)展也不斷深入到各個技術發(fā)展領域，并在其領域得到了廣泛應用。隨著網絡技術研究的不斷深入，自動化儀器儀表與其進行了有效結合，其應用也促使各個技術行業(yè)的發(fā)展更加靈活、快速與便捷。

4.2 微電子技術對自動化儀器儀表的影響

在傳統(tǒng)的自動化儀器儀表研發(fā)過程中，對微型控制器外電路的拓展控制都需要多個芯片共同操控完成，造成了一定的資源浪費。借助微電子技術對自動化儀器儀表的控制器外部結構進行創(chuàng)新改良后，現(xiàn)在的自控系統(tǒng)只需一個芯片就能進行外電路控制，減少了因電路分散造成的外部網絡信息干擾，提高了自動化儀器儀表的穩(wěn)定性。

4.3 嵌入式技術對自動化儀器儀表的影響

計算機系統(tǒng)內部的信息處理器是嵌入式計算機系統(tǒng)的核心部分，與傳統(tǒng)的計算機系統(tǒng)相比，嵌入式計算機系統(tǒng)的處理器成本更低、可靠性與穩(wěn)定性更強，其微型處理器占地面積更小，集成度得到了有效開發(fā)，機身面積大幅縮減，性能大幅提升，具有移動更加便捷、靈活，網絡連接功能更強等特點。

嵌入式計算機系統(tǒng)與半導體技術領域的有效結合，實現(xiàn)了嵌入式計算機系統(tǒng)對各個領域技術的參與。嵌入式系統(tǒng)中的軟件系統(tǒng)通常被固定在儲存器或者單片機中，整個系統(tǒng)的穩(wěn)定性由嵌入式計算機系統(tǒng)中的軟硬件系統(tǒng)共同作用完成，對自動化儀器儀表的進一步發(fā)展具有一定的推動作用。而且隨著自動化儀器儀表功能的現(xiàn)代化、智能化提升，推動了嵌入式系統(tǒng)的不斷進步與發(fā)展，在未來的儀器儀表設備中，客戶就可以根據(jù)自身需求對其系統(tǒng)進行自主選擇。最后，嵌入式計算機系統(tǒng)具有很高的穩(wěn)定性，在對象工作設計順利完成后，就會進入到與之對應的生命周期。

5 計算機技術與自動化儀器儀表設備結合的未來發(fā)展方向

為了滿足現(xiàn)實工作要求，自動化儀器儀表設備研發(fā)人員可以對計算機技術中的硬件進行合理的“裁剪”處理，提高系統(tǒng)的集成度開發(fā)，使系統(tǒng)更加方便、快捷。這時，自動化儀器儀表設備與計算機系統(tǒng)的有效結合就成為擁有計算機技術的高性能智能化控制操作系統(tǒng)，具有能夠自我設備檢測、技術性測量、自動化電路檢修及自我修復等功能。自動儀表儀器與計算機技術的融合，使其越來越趨于智能化發(fā)展，實現(xiàn)了對外界物質空間特性進行精確測量、自我學習及超強的適應能力。同時，實現(xiàn)了計算機系統(tǒng)對自動化儀器儀表設備的遠程操控、維護、探測、處理等功能，對自動化儀器儀表設備功能進行了進一步開發(fā)，提高了其利用率[4]。

6 結語

綜上所述，計算機系統(tǒng)在自動化儀器儀表中的有效應用，不僅提高了自動化儀器儀表的靈活性、方便性，而且提高了自動化儀器儀表的時效性和實用性。嵌入式計算機系統(tǒng)作為微型計算機系統(tǒng)，是我國現(xiàn)階段自動化儀器儀表行業(yè)研發(fā)的重點工作內容，也是我國自動化儀器儀表行業(yè)發(fā)展的必然趨勢，在各個領域都會得到廣泛應用、普及，對我國各個領域行業(yè)的技術發(fā)展有一定的促進作用。

參考文獻

[1] 田炎鑫.高級嵌入式計算機系統(tǒng)在自動化儀器儀表中的應用[J].設備管理與維修，2020（24）：129-130.

[2] 張永清，吉歡琳.自動化儀器儀表以及計算機系統(tǒng)融合對策[J].電腦編程技巧與維護，2020（12）：33-34，40.

[3] 孫天樂.淺析自動化儀器儀表與計算機系統(tǒng)的融合[J].數(shù)碼世界，2019（12）：279-280.

[4] 劉升云.自動化儀器儀表中計算機系統(tǒng)的應用探討[J].中小企業(yè)管理與科技（中旬刊），2019（6）：140，142.