数字时代计量的发展趋势

数字时代计量的发展趋势

姜朝勇

  中航长城计量测试(南京)有限公司

摘要：随着经济社会的快速发展和科技进步，计量正从传统的服务于工业生产向服务于人们日常生活、企业生产和科研活动的全过程转变。现代计量在传统工业时代作为一种标准物质，为社会生产和人们生活提供了大量的定量数据和可靠保障，是现代科学技术发展不可或缺的基础支撑。在数字时代，计量的发展趋势将是：随着信息技术、互联网技术、智能制造技术、大数据技术、量子计量技术等前沿技术的发展，现代计量将实现从传统测量向基于网络环境下的在线测量转变，从以测量为中心向以数据为中心转变，从提供精准测量向提供精准服务转变。

关键词：数字时代；计量；发展趋势

计量的数字化发展日新月异。“计量+5G”“计量+区块链”“计量+大数据”等变革不断出现，计量与数字化的结合不仅为传统计量行业的数字化转型带来了新机遇，破解了传统的计量行业面临的诸多瓶颈，如各类计量标准器具的使用相对独立、量值传递过程对检定员的经验依赖程度较高、数据处理效率及仪器分拣效率较低等；而且还可以逐步实现原位、在线、远程的计量，显著提升计量测试能力及效率，推动智慧计量的变革，需要做到以下几点。

1.要加快计量数字化转型。瞄准计量数字化关键领域，构建开放协同创新体系，集中力量推进计量数字化核心技术攻关，加强数字国际单位制建设，推进量子计量基准和嵌入式、芯片级计量标准等计量数字化技术研究，加快实现高水平计量自立自强。要规范引导计量器具的智能化、网络化发展，主动研究和把握计量器具数字化转型发展规律，积极推动量子芯片、物联网、区块链、人工智能等新技术在计量测试设备中的应用，加强高端仪器设备核心算法研究，打造自主可控的“国产大脑”。要提高计量体系全流程、全要素的数字化水平，从科学计量到法制计量、民生计量、产业计量的整个计量链条中，深入应用新一代信息技术，研究计量基准、计量标准及传感器的数字建模技术，推进计量标准智能化、数字化改造，加快推广数字计量证书，逐步实现计量证书的机器可读，建立一批智慧计量实验室。

2.要加强计量数据建设与应用。计量活动产生的原始数据及其衍生数据，是国家大数据体系的重要组成部分，也是重要基础性战略资源。要加快推动计量数据关键技术研究，强化计量数据与量子信息、先进计算、未来网络等前沿技术融合发展，加强计量数据关键共性技术攻关和应用。服务国家重大战略，加强标准参考数据规范化建设，建立国家标准参考数据库，加强计量数据安全保障能力建设，建立可靠的计量数据容灾备份工作机制，保障计量数据安全。大力推动计量数据建设和应用，在生命健康、装备制造、食品安全、环境监测、气候变化等领域培育一批计量数据建设应用基地，建设国家计量数据中心和国家工业计量基础数据库。

3.要服务数字中国和智慧社会建设。充分发挥计量基础保障作用，全面提升对数字经济全要素、全流程、全产业链的计量支撑能力。加快基于协调世界时的数字计量设施建设，开展工业互联网相关参数计量测试方法研究，提升数据传输可靠性。加强人工智能计量基础理论、评估方法和技术研究，开展工业机器人机械系统、控制系统、驱动系统等关键计量测试技术研究，服务人工智能与智能制造发展。以量值为核心，提升数字终端、智能终端产品计量溯源能力，研究解决智能穿戴、智慧医疗、智能家居等新型设备的量值传递溯源问题，为数字生活提供精准计量保障。在重点领域研究建立计量数字化应用服务云平台，打造泛在可及、智慧便捷、公平普惠的计量数字化服务体系。创新智慧计量监管模式，探索推行以远程监管、移动监管、预警防控为特征的非现场监管，加快打造新型智慧计量监管体系。

数字时代计量的发展趋势

1. 从传统测量向基于网络环境下的在线测量转变

在线测量是指在数字时代，通过网络把被测对象和测量系统的参数、功能及运行状况等信息连接起来，进行测量和显示，同时通过网络管理平台实现测量过程的控制与管理。

基于网络环境下的在线测量具有以下特点：（1）测量对象与系统的信息是实时的；（2）测量过程是连续的；（3）测量结果可通过网络共享，便于实现信息集成；（4）可对测量结果进行实时校准或检定。

在线测量的应用领域十分广泛，如：工业现场、医学临床、建筑施工、航空航天、汽车制造、生物医疗、石油化工以及农业等领域，但由于传统的计量检测系统的操作环境与测量对象之间存在着较大的差异，因此不能进行动态量值的在线测量。

传统的计量检测仅能实现对被测对象的静态量值进行测量，而无法进行动态量值的在线测量，而在数字时代，基于网络环境下的在线测量必将成为未来计量技术发展的方向。在线测量技术的应用，在一定程度上可以降低对计量器具的要求，因此，目前在国际上已有一批研究机构和组织开展了基于网络环境下的在线测量技术的研究工作，这些研究机构和组织包括：美国国家计量院、欧洲物理量值比对委员会（CSPB）、德国工业联合会、美国电气电子工程师学会（IEEE）、美国材料与试验协会（ASTM）和国际标准计量局（BIPM）等，他们均在研究如何将网络技术应用到计量领域，并已取得了一些成果，如美国国家计量院研制的网络示值校准系统及美国材料与试验协会研制的网络标准量值溯源系统等。

2.从以测量为中心向以数据为中心转变

“测量”和“数据”是两个不同的概念，“测量”是指以精确的物理量为对象，而“数据”是指具有一定价值的信息。

随着互联网、物联网、大数据和云计算等技术的飞速发展，人类社会进入了数字时代，信息成为了新的资源，而信息资源在数量上已经远远超过了物质资源，其价值也越来越大。“测量”和“数据”两个概念相互依存、相互制约，从这个意义上说，“测量”是数据的基础，数据是测量的结果，这一点已成为了人们的共识。从传统计量学的角度来看，计量是一种通过标准来实现对物理量进行量值传递和溯源的技术，其目的就是通过校准、测量等手段实现对物理量进行准确测量。从社会生产的角度来看，计量是生产过程中质量控制、产品检验、安全防护、环境监测和科学研究等活动不可缺少的技术手段，计量工作贯穿于整个产品从原材料到最终产品的全过程。在此过程中，计量数据为质量控制提供了标准和依据，同时也为产品检验和安全防护提供了技术支撑。

而对于社会生产而言，测量和数据之间存在着密切联系。例如，一个企业从原材料到产品再到销售的全过程，需要大量的计量数据来进行支持；一个企业的经营决策也需要大量的计量数据来进行支撑；同时，计量数据也是国家战略资源，具有重要的战略意义。因此，测量和数据之间是相互依存、相互制约的关系。随着数字时代的到来，社会的数据资源呈几何式增长，如何获取、管理、存储、分析和使用这些海量数据资源，已成为了当今社会急需解决的问题。

然而，在数字时代，由于物联网、大数据和云计算等新技术的应用，人类社会已经进入了一个全新的数据时代。在这个时代，随着传感器和其他设备数量的迅速增加，数据量呈指数级增长；与此同时，人类社会也已经进入了一个全新的智能时代，大数据成为了新的资源。大数据为计量学带来了新的机遇和挑战，并使其发展趋势发生了变化。

3.从提供精准测量向提供精准服务转变

随着物联网、大数据、云计算等新一代信息技术的快速发展，计量作为保障经济社会运行和科学研究的重要技术基础，将获得更为广泛的应用。计量不仅要在计量器具量值溯源、校准测试方面发挥基础支撑作用，还将在优化资源配置、提高公共服务水平、支撑产业发展等方面发挥重要作用。

一是在优化资源配置方面，将通过构建智慧计量服务体系，实现多源异构数据融合处理和分析，帮助企业优化生产流程和管理模式。例如，在食品制造领域，通过智能传感技术和数据分析技术对食品生产过程中的温度、压力、流量等关键参数进行实时监测，实现对食品安全的风险预警和事故预防。

二是在提高公共服务水平方面，将通过建设智慧计量服务体系，实现对质量数据、环境数据、能源数据等全过程的实时采集和高效分析，支撑政府管理部门对各类产业发展的科学决策。例如，在节能减排方面，通过物联网、大数据技术建立能耗监测系统，实现能源的智能检测、调度和优化配置；在生态环境方面，通过建立环境监测系统和生态环境大数据平台，实现对环境污染和生态破坏的实时监控和预警；在交通运输方面，通过建立智能化的智能交通管理系统和智能化的汽车综合性能检测系统，实现对交通资源的有效配置，提高交通运输效率。

结束语

总而言之，在数字时代，计量将从传统的服务于工业生产，向服务于人们日常生活、企业生产和科研活动的全过程转变。现代计量将面临着更为严峻的挑战，特别是对新型计量仪器设备、新型计量技术方法和新型计量标准体系的研制提出了更高的要求。这就需要计量工作人员在计量实践中，紧跟国际发展趋势，努力实现测量体系由传统向现代的跨越，并在此基础上，努力实现测量数据的在线处理、测量结果的可视化分析等多个方面的飞跃，从而推动我国经济社会高质量发展。相信在不远的将来，随着现代计量事业的发展，我国在各领域将会取得更加优异的成绩。

参考文献

[1]陈立伟,柯智君.焕发数字时代中广州计量院的新活力[J].中国计量,2022,(08):55-57.

[2]崔伟群.数字计量——数字时代、数字中国、数字质量的先行者[J].中国计量,2022,(05):7-10.