虛擬儀器技術在石化科研裝備開發(fā)中的應用

一、概述

　　虛擬儀器（VirtualInstruments）可理解為利用現(xiàn)有的計算機、配以特殊設計的儀器硬件和專用軟件，由用戶根據(jù)自己的需求設計的既有普通儀器的基本功能，又與傳統(tǒng)儀器有著本質區(qū)別的新型儀器系統(tǒng)。傳統(tǒng)儀器一般由儀器生產(chǎn)廠家將信號的采集與控制、信號的分析處理、結果的輸出這三大功能模塊全部以硬件（或固化的軟件）加以固定，用戶只能獨立操作，使用儀器單一的功能。而對于測試參數(shù)多，測試參數(shù)不斷變化的面向應用的系統(tǒng)，則虛擬儀器系統(tǒng)可滿足其多種多樣的應用需求。虛擬儀器的核心技術是計算機技術，它把儀器的各個功能模塊全部放在計算機中實現(xiàn)，在計算機中插上數(shù)據(jù)采集與控制接口卡，用軟件在計算機屏幕上生成儀器面板，用軟件來進行信號的分析和處理，用計算機屏幕顯示輸出結果?？傊?，虛擬儀器打破了傳統(tǒng)儀器由廠家定義，用戶無法改變的模式，它利用計算機豐富的軟硬件資源大大突破了傳統(tǒng)儀器在數(shù)據(jù)處理、表達、傳送、操作、顯示和儲存等方面的限制，有著其獨到的特點，主要表現(xiàn)在：

　　（1）虛擬儀器克服了傳統(tǒng)儀器只能完成對某個量的獨立測量，它可以使各個測量值互相通信，實現(xiàn)信息共享，從而對被測各系統(tǒng)的綜合分析、評估，得出準確判斷。

　　（2）虛擬儀器系統(tǒng)可以面對復雜的被測系統(tǒng)而不必購買各種測試儀器，解決了傳統(tǒng)儀器的硬件冗余、使用頻率和效率低的狀況。

　?。?）節(jié)省了系統(tǒng)開發(fā)和組建時間，虛擬儀器的硬件采用的是通用的硬件平臺，對于新的系統(tǒng)及新的測試需求時，只需增加軟件或增加一個通用模塊即可實現(xiàn)。

　　（4）由于采用了通用模塊和計算機軟件來實現(xiàn)測量、處理，虛擬儀器系統(tǒng)具有更好的測量精度和抗干擾能力。

二、石化科研裝備開發(fā)的特點

　　1、石化科研裝備的應用領域

　　隨著我國加入WTO，石油工業(yè)也步入了知識經(jīng)濟的新時代，我國也正積極地采用高新技術，合理地開發(fā)油氣資源。石化科研裝備的開發(fā)正是為了科學地認識油藏、了解油藏特性、進行定量化描述，并通過油藏的評價和油藏開發(fā)的可行性研究優(yōu)化油藏開發(fā)方案的一種有效手段，它包含了對油層物理的基本物理性質測試，專項分析測試以及地層流體高壓物性分析測試。

　　2、石化科研裝備開發(fā)的特點

　　早期，石化科研裝備都是手工操作，人工計量，指針讀數(shù)，只能進行單項測試，隨著六、七十年代電子工業(yè)的迅速發(fā)展，各種電子器件、傳感器相繼問世，促進了石化科研裝備的自動化、計算機化、測試精度不斷提高、模擬條件進一步深化，整個裝備向高溫、高壓、模塊化、多功能化發(fā)展。但是，由于石化科研裝備的生產(chǎn)批量小，又經(jīng)常要根據(jù)用戶及特殊區(qū)域的具體要求進行設計，因此造成我國在石化科研裝備的開發(fā)上仍與國外有較大的差距。

　　3、目前石化科研裝備開發(fā)的模式及弊端

　　目前，我國石化科研裝備的開發(fā)雖然擺脫了六、七十年代完全依賴進口的局面，正在積極進向國產(chǎn)化推進，隨著國內(nèi)科技人員對傳感器技術、電子技術、計算機技術的逐步深入和研究，特別是進口儀器成本高、維修及配件困難，而且在操作方法和技術方面也不完全適合于我國的具體情況，因此廣大的石化開發(fā)人員和石化工程技術人員正在積極并已經(jīng)開發(fā)出了大量的石化科研裝備來指導科研和生產(chǎn)，一般遵循如下模式：

　　首先由現(xiàn)場及試驗人員提出試驗需求，根據(jù)生產(chǎn)和科研的需要提出待測參數(shù)。

　　其次由產(chǎn)品開發(fā)人員與試驗人員共同商討試驗項目的可行性，根據(jù)國內(nèi)相關技術拿出開發(fā)方案。

　　最后產(chǎn)品開發(fā)人員設計整個裝置的試驗流程、數(shù)據(jù)采集與控制系統(tǒng)、數(shù)據(jù)分析與處理系統(tǒng)以及試驗結果的表達。

　　鑒于以上模式，產(chǎn)品開發(fā)中不可避免存在以下弊端：（1）每一個產(chǎn)品的開發(fā)都必須遵循以上模式，哪怕不同區(qū)域不同用戶的需求只有微小的差別;（2）每種產(chǎn)品具有大量的相同（相似）之處，導致了大量的重復性勞動;（3）用戶完成某種測試后，需進行一些新的項目試驗，用戶無法更改，只能重新訂制儀器和裝備，造成大量的資金浪費，投入的大量的人力、物力、財力無法充分利用。

三、虛擬儀器技術在石化科研裝備中的應用

　　1、可行性及可發(fā)展性

　　近年來虛擬儀器技術在石化行業(yè)，特別是在石化科研裝備開發(fā)上的應用發(fā)展非?？?，自1995年以來我國引進的石化科研裝備基本上都采用了虛擬儀器技術，但由于我國對該技術還不太了解，因而只感覺到國外的儀器軟件美觀，使用變得更加方便，而沒有覺察到它在測控技術上的變化。特別是目前我國正處于競爭激烈的市場經(jīng)濟潮流中，作為科研部門，需要利用最新的技術，最好的手段，最低的成本多出成果，出好成果;作為生產(chǎn)、制造部門，需要盡快開發(fā)出新產(chǎn)品，利用最低的成本，最高的效率，盡快把新產(chǎn)品推向市場。同時，一個好的開發(fā)工具，一種高效的開發(fā)手段是必不可少的。無論是科研開發(fā)，還是產(chǎn)品檢測，產(chǎn)品質量控制都離不開有效的檢測手段。虛擬儀器技術可以有效的達到以上要求，具有可行性和可發(fā)展性。