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關(guān)注新一代衡器初探促進(jìn)作用

  一,、衡器的進(jìn)化與代溝（電子地磅）

    首先，需簡(jiǎn)要地回顧衡器的進(jìn)化過(guò)程,，以便從中發(fā)現(xiàn)衡器的發(fā)展規(guī)律：人類(lèi)zui初所使用的衡器只有天平和桿秤,，盡管其結(jié)構(gòu)極為簡(jiǎn)單，但仍可按現(xiàn)代衡器的概念將其分解為“承載器”（盤(pán)）,、“傳遞裝置”（杠桿）和“測(cè)量裝置”（砣和刻度,，早期稱(chēng)其為指示裝置），其中承載器是衡器的“前端”,，測(cè)量裝置是衡器的“終端”,，而傳遞裝置是連接兩者的中間部件，其作用是使稱(chēng)重信號(hào)由前端到達(dá)終端,。由于當(dāng)時(shí)人類(lèi)尚處在農(nóng)業(yè)時(shí)代,，在有限的制造能力和某種準(zhǔn)確度要求的雙重約束下,，人們還不能制造較為復(fù)雜的傳遞裝置，以至前端與終端間的距離有限,，充其量為數(shù)米,，通常不會(huì)超過(guò)一個(gè)人的肢體可觸摸到的范圍。人類(lèi)進(jìn)入早期工業(yè)時(shí)代以后,，人們逐漸制造出越來(lái)越復(fù)雜的機(jī)械傳遞裝置,，且能用多級(jí)機(jī)械傳遞裝置連接前端和終端，使得前端和終端的距離達(dá)到十?dāng)?shù)米甚至數(shù)十米,，但還沒(méi)有超出人的視覺(jué)范圍,。人類(lèi)進(jìn)入現(xiàn)代工業(yè)時(shí)代后，人們利用轉(zhuǎn)換技術(shù)和電子測(cè)量技術(shù)改造傳遞裝置和測(cè)量裝置,，使電磁量成為傳遞稱(chēng)重信息的載體,，由于可以傳遞電磁量的手段很多，如利用電纜,、無(wú)線裝置,、紅外裝置等，衡器的前端與終端的距離可輕而易舉的達(dá)到數(shù)百米甚至上千米?，F(xiàn)在人類(lèi)開(kāi)始（或已經(jīng)）進(jìn)入了信息時(shí)代,，網(wǎng)絡(luò)是傳遞信息的手段，如果利用網(wǎng)絡(luò)連接衡器的各個(gè)裝置,，那么前端與終端的距離就不是用地理概念能說(shuō)清的了,。由此可見(jiàn)，不同時(shí)代的衡器之間的zui根本的不同點(diǎn),，在于用來(lái)傳遞重量信息的載體是*不同的,。比如，機(jī)械衡器利用“力”作為重量信息的載體,，電子衡器利用“電量（還可細(xì)分為許多種）”作為重量信息的載體,，新一代衡器將會(huì)利用數(shù)字信號(hào)作為重量信息的載體。所以,，信息載體之間的差異成為了衡器的代溝,，按照這樣一個(gè)代溝劃分，我們不妨把機(jī)械衡器稱(chēng)為*代衡器,，把電子衡器稱(chēng)為第二代衡器,，隨著信息技術(shù)在衡器中的廣泛應(yīng)用，必將會(huì)出現(xiàn)以數(shù)字信號(hào)為信息載體的第三代衡器,。如果為各代衡器建立數(shù)學(xué)模型,，那么*代衡器的數(shù)學(xué)模型不會(huì)超出算術(shù)、三角函數(shù)等初等數(shù)學(xué)所能表達(dá)的范圍；為第二代衡器建立數(shù)學(xué)模型,，可能就要以高等數(shù)學(xué)為工具,；建立第三代衡器的數(shù)學(xué)模型，則需要以基于“布爾代數(shù)”的邏輯算法為工具,，從數(shù)學(xué)模型的結(jié)構(gòu)看，各代衡器的基本特征也是有天壤之別的,。順便提醒一下,，不以測(cè)量裝置的差異作為衡器的代溝的理由是：測(cè)量裝置的本質(zhì)是為適應(yīng)信息載體的形式而選用的某種轉(zhuǎn)換技術(shù)，其工作原理將因信息載體的不同而不同,。

    二,、第三代衡器的可能趨勢(shì)（電子汽車(chē)衡）

    從衡器的進(jìn)化過(guò)程還可以看出，當(dāng)某一代衡器占主導(dǎo)地位時(shí),，在一臺(tái)衡器所占地域既定的前提下,，當(dāng)代衡器的信息傳遞手段會(huì)得到zui大限度的擴(kuò)展，其前代衡器的信息傳遞手段會(huì)zui大限度的受到壓縮,，這是衡器發(fā)展的一個(gè)可能趨勢(shì),。比如，當(dāng)前是電子衡器占主導(dǎo)地位的時(shí)代,，無(wú)論一臺(tái)衡器中各裝置（或模塊）如何分布,，均用能傳遞電磁量信號(hào)的手段連接，機(jī)械傳遞裝置的連接距離幾乎被壓縮至“0”,。依此類(lèi)推,，在下一代衡器中，得到擴(kuò)展的應(yīng)該是網(wǎng)絡(luò),，而傳遞電磁量信號(hào)的手段可能將被壓縮至“0”,。衡器發(fā)展的第二個(gè)可能趨勢(shì)是，結(jié)構(gòu)的分割和組合更趨多樣性,。比如,，在*代衡器中，所有零部件都被機(jī)械地固定在一起,，所謂承載器,、傳遞裝置、指示裝置等僅僅是邏輯概念上的分割,。對(duì)于第二代衡器,，出現(xiàn)了按實(shí)體分割形成的“模塊”，裝置與模塊之間沒(méi)有*的對(duì)應(yīng)關(guān)系,，即一個(gè)裝置可只包含一個(gè)模塊,，也可包含多個(gè)模塊，一個(gè)模塊可只實(shí)現(xiàn)一個(gè)裝置的功能,，也可實(shí)現(xiàn)多個(gè)裝置的功能,。模塊之間實(shí)現(xiàn)了軟連接,，相互距離可以是不固定的，但衡器的實(shí)體邊界還算清晰,。對(duì)于第三代衡器,，除了保留第二代衡器的所有特征外，“軟件”作為模塊也將被分割,，某些模塊（尤其是軟件）之間通過(guò)網(wǎng)絡(luò)連接,，且隨著網(wǎng)絡(luò)的引入而將“拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)”的概念引入衡器，使衡器的實(shí)體邊界變得有些模糊,。“拓?fù)?rdquo;一詞取自數(shù)學(xué)的一個(gè)分支——圖論,，用于表示點(diǎn)、線,、面的幾何關(guān)系,，信息技術(shù)中借該此說(shuō)明以信息的收發(fā)端為點(diǎn)、信息通道為線的網(wǎng)絡(luò)的總體邏輯結(jié)構(gòu),。在用網(wǎng)絡(luò)連接模塊的衡器中自然也就需要借該詞說(shuō)明模塊之間的總體邏輯結(jié)構(gòu),。

    綜合上述可能趨勢(shì)不難推出，下一代衡器的某些模塊（如ADC,、數(shù)據(jù)處理,、進(jìn)一步數(shù)據(jù)處理、終端等）可以分別安裝在某一網(wǎng)絡(luò)（或子網(wǎng)）所覆蓋的不同地點(diǎn),，通過(guò)線路,、現(xiàn)場(chǎng)總線、以太網(wǎng)甚至互連網(wǎng)等即可連成完整的衡器,。也就是說(shuō),，只要需要上網(wǎng)的模塊包含符合“開(kāi)放系統(tǒng)互聯(lián)（OSI）”參考模型結(jié)構(gòu)要求的適用通信協(xié)議，即能連接成衡器,。同時(shí),，利用網(wǎng)絡(luò)連接成的衡器，可以具有完整的實(shí)體外形,，也可以是虛擬的,。具體的技術(shù)特點(diǎn)可能是：

    （1）第三代衡器是在第二代衡器的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的，必然要繼承第二代衡器的許多已經(jīng)定型的技術(shù),，如承載器,、稱(chēng)重傳感器、ADC制造技術(shù)等等,，傳統(tǒng)模塊的研發(fā)重點(diǎn)可能更多的放在微型化方面,，以實(shí)現(xiàn)zui大程度的壓縮。

    （2）通信技術(shù)的應(yīng)用是第三代衡器早期研發(fā)的重點(diǎn)，具有通信能力的模塊不但按工作原理分類(lèi),，還要按所接入的網(wǎng)絡(luò)分類(lèi),，以便適應(yīng)各種已經(jīng)存用的網(wǎng)絡(luò)。

    （3）不同模塊具有不同的經(jīng)濟(jì)壽命,，通常機(jī)械模塊的經(jīng)濟(jì)壽命zui長(zhǎng),，傳統(tǒng)模塊次之，軟件模塊的經(jīng)濟(jì)壽命zui短,。由于同一臺(tái)衡器中不同模塊的壽命不同,，可能會(huì)出現(xiàn)通過(guò)更新壽命較短的模塊以zui小的代價(jià)提升衡器性能的現(xiàn)象。比如,，通過(guò)軟件升級(jí)提高衡器的性能而無(wú)需更換整個(gè)衡器,。

    （4）不同模塊具有不同的經(jīng)濟(jì)壽命還將促使制造廠商按模塊形成專(zhuān)業(yè)化分工,，有利于模塊的系列化,、通用化和標(biāo)準(zhǔn)化程度。甚有可能出現(xiàn)專(zhuān)門(mén)出售軟件的企業(yè)通過(guò)出售衡器軟件以支持使用者獲得虛擬衡器,。

    （5）對(duì)于許多復(fù)雜的需要配備衡器的工業(yè)系統(tǒng),，可能會(huì)更多的利用嵌入式模塊而無(wú)需在系統(tǒng)中配置整個(gè)衡器。

    三,、新版R76-1給出的對(duì)策（地磅廠）

    隨著時(shí)代的發(fā)展出現(xiàn)新一代衡器,，是應(yīng)用技術(shù)不斷適應(yīng)社會(huì)需求的必然結(jié)果，不會(huì)因?yàn)楹馄骷夹g(shù)標(biāo)準(zhǔn)的一成不變而止步,。恰恰相反,，標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)容的一成不變遲早會(huì)造成管理手段的缺失。新版R76-1適時(shí)作出對(duì)策,，不但適應(yīng)了當(dāng)前的衡器技術(shù),，對(duì)今后的發(fā)展也有一定的引導(dǎo)作用。具體分析如下：

    （1）增補(bǔ)了“模塊” 的定義（見(jiàn)T.2.2及3.10.2——新版R76-1：2006的條目號(hào),，下同）,，對(duì)原來(lái)的“指示裝置”也進(jìn)行了適當(dāng)拆分，明確了“可識(shí)別”是模塊的不同于裝置的zui基本的外在特征,。同時(shí)還列舉了典型模塊的基本結(jié)構(gòu)和組成規(guī)則,。模塊概念的引入既為衡器的使用和制造中對(duì)結(jié)構(gòu)的分割和組合提供了原理性依據(jù)，也為實(shí)施計(jì)量管理提供了較易掌握的識(shí)別標(biāo)志,。

    （2）定義了必須納入法制計(jì)量管理范圍的“軟件”（見(jiàn)T.2.8）,，并按計(jì)量管理模式對(duì)軟件進(jìn)行了劃分，即便將來(lái)出現(xiàn)了“虛擬衡器”,，也能對(duì)其實(shí)施計(jì)量監(jiān)督,。

    （3）作為用網(wǎng)絡(luò)連接的衡器，“PC”機(jī)將成為zui方便、zui適用的硬件模塊,。為了將“PC”機(jī)納入計(jì)量管理的范圍,，新版R76-1將可作為模塊的“PC”機(jī)分為五個(gè)類(lèi)型，分別提出了要求（見(jiàn)5.5.2.1）,，其引導(dǎo)作用是明顯的：盡可能按第4,、5類(lèi)要求配置PC機(jī)，如果按第1類(lèi)配置,，則必須選用符合附錄C要求的PC機(jī),，如果按第2、3類(lèi)配置,，則必須對(duì)PC機(jī)重新進(jìn)行電磁兼容性（EMC）測(cè)試,。

    （4）為了使衡器必須具備的“應(yīng)用適應(yīng)性”、“操作適應(yīng)性”,、“檢定適應(yīng)性”和“安全性”四項(xiàng)基本要求得到延伸,，對(duì)軟件提出了如下結(jié)構(gòu)要求：

    A）以防止非法更改為目的應(yīng)能提供受到干預(yù)的證據(jù)（見(jiàn)5.5.5.2a）,相當(dāng)于傳統(tǒng)衡器中“鉛封”的作用；

    B）應(yīng)能分割成“法定關(guān)聯(lián)軟件（Legally relevant software,又譯為法定相關(guān)軟件,，見(jiàn)T.2.8）”和“非法定關(guān)聯(lián)軟件”,，以便對(duì)前者實(shí)施計(jì)量監(jiān)督（見(jiàn)5.5.2.2b）；

    C）必須適合實(shí)施計(jì)量管理的人員的操作（見(jiàn)5.5.2.2c）,；

    D）如果能夠證明對(duì)某軟件及其關(guān)鍵數(shù)據(jù)的保護(hù)是充分的,，則不限制該軟件的加載方式（即安裝到硬件模塊中的方法，見(jiàn)5.5.2.2d）和存儲(chǔ)介質(zhì)的使用,。也就是說(shuō),，只要能夠保證衡器的正確性，可以利用網(wǎng)絡(luò)下載,、上傳或使用各種存儲(chǔ)介質(zhì)傳遞軟件及其關(guān)鍵數(shù)據(jù),。

    E）需要借助信息通信技術(shù)中的差錯(cuò)檢測(cè)方法（如循環(huán)冗余校驗(yàn)碼CRC）對(duì)所傳遞的軟件及其關(guān)鍵數(shù)據(jù)進(jìn)行保護(hù)，以防止信息被無(wú)意或有意的改動(dòng)（見(jiàn)5.5.3）,。

上述要求對(duì)嵌入式模塊尤為重要,。

    （5）提出了“計(jì)量關(guān)聯(lián)”的概念（Metrologically relevant，又譯成計(jì)量相關(guān),，見(jiàn)T.2.9）,，以使法制計(jì)量管理的基本要求在實(shí)體邊界不清晰的衡器中得到延伸：對(duì)未來(lái)衡器的任何變化，應(yīng)以“計(jì)量關(guān)聯(lián)”為界限確定計(jì)量管理的范圍,。以便在不影響技術(shù)發(fā)展的前提下實(shí)施計(jì)量管理的跟蹤監(jiān)督,。

    （6）以“附錄”的方式給出了對(duì)模塊的試驗(yàn)方法，以適應(yīng)衡器結(jié)構(gòu)的分割和組合更趨多樣性的發(fā)展趨勢(shì),。

    四,、結(jié)束語(yǔ) （電子叉車(chē)秤）

    現(xiàn)在,，我們已經(jīng)面臨著衡器的升級(jí)換代時(shí)期，作為使用衡器的一方,，了解衡器的發(fā)展趨勢(shì),，就有了更多的選擇，尤其是已經(jīng)或準(zhǔn)備建立網(wǎng)絡(luò)且掌握了一定網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的使用者,，*可以根據(jù)網(wǎng)絡(luò)的整體結(jié)構(gòu)選擇適合的嵌入式模塊,，以得到性能價(jià)格比較高的衡器。作為制造衡器的一方,，需對(duì)衡器的技術(shù)發(fā)展方向有所思考：下一代衡器的結(jié)構(gòu)是否是模塊化的,，嵌入式模塊是否能成為主流產(chǎn)品，除機(jī)械模塊外的模塊是否必須具備符合OSI參考模型要求的數(shù)字接口,。另外,，新版R76-1對(duì)數(shù)字化模塊（包括軟件模塊）提出了多重安全要求，由于實(shí)現(xiàn)安全要求所采取的技術(shù)措施是極為復(fù)雜的,，往往超出使用方和實(shí)施計(jì)量管理一方的能力而必須由制造方進(jìn)行設(shè)計(jì)和制造,，所以將來(lái)的模塊制造者將承擔(dān)更多的社會(huì)責(zé)任。作為實(shí)施計(jì)量管理的一方,，為了能夠正確地實(shí)施計(jì)量管理的各種措施,，必須掌握一定的信息技術(shù)的基礎(chǔ)知識(shí),，以便對(duì)一臺(tái)具體的衡器（可能是虛擬的）做出如下正確判斷：

    ——恰到好處地確定計(jì)量管理的作用范圍,；

    ——確定軟件版本及其產(chǎn)生的衡器參數(shù)是否被更改，以及更改的合法性,；

    ——確定傳輸?shù)乃杏?jì)量關(guān)聯(lián)數(shù)據(jù)的正確性,。

    當(dāng)然，本文所做的一切論述都是假設(shè)的,，一切還需要由時(shí)間和實(shí)踐來(lái)驗(yàn)證,。