智能检测理论与技术-绪论

第一章 绪论
检测理论的发展
检测理论经三十年发展，检测理论及其系统由常规检测 系统发展到现代智能检测系统。
检测理论的形成和发展
对信号和噪声构成的系统，在理论上研究从信号和噪声 混合系统中如何高质量获取信息、处理信息等。
除采用慢时域分析外，还采用快时域分析或多种非时域 特征函数分析法，以适应快速、准确、实时的要求。
EPA
安全 EPA网关 栅 接入卡
EPA实时以太网
EPA现场设备
EPA无线 接入设备
模拟信号
EPA本安仪表
其他现场总线
传统模拟仪表
危险区域
其他现场总线设备
EPA无线 现场设备
智能检测
第一章 绪论
1.1 智能检测的基本概念
2.智能检测研究对象
智能检测对象特点
智能检测解决传统检测理论与技术难以解决的 复杂系统的检测问题。
1.3 以现场总线为基础的企业网络系统
智能检测
(5). 现场总线控制系统
第一章 绪论
FOUNDATION fieldbus for Intelligence
Redundant Interface
Multivariable with single pipe intrusion
8 DI, 8 DO
8 RTD/TC Inputs
智能检测
第一章 绪论
1.1 智能检测的基本概念
5. 智能检测研究数学工具
数学工具
智能检测是人工智能理论与技术同现代检测理 论与技术相结合，解决复杂系统的检测问题。
符号推理与数值计算相结合 离散事件系统与连续时间系统分析相结合 人工智能理论与方法 非线性数学理论
智能检测
1.2 智能检测的发展
智能检测
操作站
Web服务器
Internet
远程节点
管理层网络
工程师站 控制层网络
现场设备层
智能检测
(4). 集散控制系统
第一章 绪论
HONEYWELL TPS系统结构图
智能检测
(4). 集散控制系统
测第控一系章统绪概论述
FOXBORO I/A系统结构图
智能检测
(4). 集散控制系统
第一章 绪论
智能检测
第一章 绪论
1.1 智能检测的基本概念
1.检测理论与技术的研究内容
现代检测技术的特点
计算机技术、通信技术和网络技术的发展，对 检测技术有较大的促进，使其具有以下特点：
实时性强； 可靠性高； 实现静态、动态测量及抗干扰性强； 多输入、多输出检测系统； 数字化、数据通信、图形图象化。
智能检测
第一章 绪论
1.1 智能检测的基本概念
1.检测理论与技术的研究内容
检测原理与功能
检测技术及方法多种多样，相关专业均有介绍， 从如何获取有效信息出发有如下方法：
一般检测原理
测量信号
传感器
变换环节
输出信号
变换环节
传感器和变换器串联直接检测，如热电阻、热电偶测量。
智能检测
第一章 绪论
1.1 智能检测的基本概念
1.检测理论与技术的研究内容
检测原理与功能
随动跟踪检测原理：基于零位法的测量，用于 高精度测量。
例：高精度电子秤、 伺服加速度计、 高精度压力传感器。
力平衡式荷重测量系统
智能检测
第一章 绪论
1.1 智能检测的基本概念
1.检测理论与技术的研究内容
检测原理与功能 V
相关检测原理
A、B传感器，A 传感器：x(t)，
开放，全分布式的控制系统
六、工业以太网控制系统 (第六代控制系统，正在发展中)
智能检测
(1). 基地式气动仪表
第一章 绪论
气动基地式 可调压力调节仪
气动基地式 液位调节仪
智能检测
(2). 单元组合式仪表
第一章 绪论
YS170调节器
控制室
智能检测
(2). 单元组合式仪表
第一章 绪论
智能检测
(2). 单元组合式仪表
日本横河CS3000系统
智能检测
(4). 集散控制系统
第一章 绪论
和利时HOLLiAS MACS系列
智能检测
(4). 集散控制系统
浙大中控JX-300X
第一章 绪论
智能检测
(4). 集散控制系统
浙大中控ECS-700
第一章 绪论
智能检测
基于OPC的生产信息管理网络示例
现场总线技术概述
智能检测
Valve Signatures
基金会现场总线系统
智能检测
(5). 现场总线控制系统
发动机 683xx 变速器 HC08AZx/HC12
第一章 绪论
车门 HC08AZx
顶棚 HC08AZx
空调 HC08AZx
仪表板 HC08AZx
车身：>125k bps
动力系统：>250kbps
（节气门） HC08AZx
ABS HC12
气囊 HC08AZx
收音机 HC08AZx
中央模块 HC12/683xx
方向盘 HC08AZx
司机座椅 HC08AZx
车门 HC08AZx
汽车内部CAN总线网络
后灯 HC08AZx
智能检测
第一章 绪论
(6). 工业以太网控制系统
工业以太网系统
智能检测
第一章 绪论
(6). 工业以太网控制系统
孔板流量计
超声流量计
智能检测
第一章 绪论
1.1 智能检测的基本概念
1.检测理论与技术的研究内容
电磁流量计
智能检测
第一章 绪论
1.1 智能检测的基本概念
1.检测理论与技术的研究内容
涡街流量计
涡轮流量计
智能检测
第一章 绪论
1.1 智能检测的基本概念
1.检测理论与技术的研究内容
科氏质量流量计
智能检测
第一章 绪论
1.1 智能检测的基本概念
1.检测理论与技术的研究内容
雷达液位计
液位报警器
智能检测
第一章 绪论
1.1 智能检测的基本概念
1.检测理论与技术的研究内容
进
进
料
料
口
玻璃管液位计
口
H
出 料 口
人工控制
变
调
送
节
器
器
执 行 器
常规仪表控制
智能检测
第一章 绪论
1.1 智能检测的基本概念
1.检测理论与技术的研究内容
不确定性模型 高度非线性 复杂的检测要求 多参数综合检测的要求 实时性、准确性
智能检测
第一章 绪论
1.1 智能检测的基本概念
3.智能检测系统及其结构
智能检测系统结构
被控对象
数采 硬件传感器
计算
嵌入式 处理器
信息获取
信息处理
执行机构
常见测控系统体系结构
智能检测
第一章 绪论
1.1 智能检测的基本概念
1.检测理论与技术的研究内容
智能检测
第一章 绪论
1.1 智能检测的基本概念
1.检测理论与技术的研究内容
热电偶
热电阻
智能检测
第一章 绪论
1.1 智能检测的基本概念
1.检测理论与技术的研究内容
压阻式压力传感器 电容式压力传感器
智能检测
第一章 绪论
1.1 智能检测的基本概念
Hale Waihona Puke Baidu
1.检测理论与技术的研究内容
智能检测
第一章 绪论
1.1 智能检测的基本概念
1.检测理论与技术的研究内容
检测信号的分析及处理方法
研究检测信号的分析及处理方法，其目的是为更好地正 确获取有用信息。
检测系统的模型及检测对象的运动状态和特性
对检测系统的模型及对象的运动状态和特性进行研究， 从而能够正确地分析、判断和解释检测系统所发生的现象或 激励对检测系统的响应，并实现预测系统的干扰、激励电源 和环境干扰对检测系统的影响。
3.智能检测系统及其结构
智能检测系统结构
广义 对象
传感器 先验知识
感知信
智
息处理
能
综
处
合
智能检
理
测处理
器
检 测
执行 机构
智能检测
第一章 绪论
1.1 智能检测的基本概念
4.智能检测系统主要功能特点
主要功能特点
智能检测解决传统检测理论与技术难以解决的 复杂系统的检测问题。
学习功能 适应功能 组织功能 多源信息处理 检测智能化
智能检测
1.2 智能检测的发展
第一章 绪论
智能检测的发展
智能检测理论与技术的形成和发展
人工智能理论与技术、计算机技术的发展，促进与现代检 测理论与技术的有机结合，促进智能检测理论与技术的形成和 发展。
智能检测系统的形成和发展
计算机技术为智能检测系统的发展提供基础，智能器件的 广泛应用，改变了传统仪器仪表的体系结构以及相应功能。
A
L
B传感器：y(t+L/v) 相关函数 x(t)
X
Rxy
(
)
1 T
T
x(t)y(t )dt
0
延时器 积分器
B y(t)
x(t-)y(t) x(t-)y(t)dt
理想时， x(t) =y(t+L/v)，互相关在0=L/v处出现尖峰，测 定0即可知 v。
智能检测
第一章 绪论
1.1 智能检测的基本概念
智能检测理论与技术
Intelligent Detection Theory and Technology
第一章 绪论
智能检测
第一章 绪论
科学技术的发展，已使检测技术渗透到各个领域， 从早期的简单、直观计量和测量，到现在的复杂多变量 检测系统，检测技术和检测理论都有较大发展。
检测理论与技术是一门新兴学科，其理论体系既有 信息学科中的信息能量的获取、变换、传输和处理的完 整性和系统性，又有计量学科中所具备的定量严格性和 准确性。检测理论涉及信息论、控制系统论、电子学、 误差理论、数字信号处理、随机过程、计算机科学等， 及新发展的神经网络、滤波理论、谱分析、相关分析和 锁相技术等。
工业以太网应用系统
智能检测
第一章 绪论
(6). 工业以太网控制系统 EPA的系统结构
工程师 站
操作站 EPA代理
Internet
EPA远程 工作站
EPA监控 级网络
EPA现场 设备级网络
EPA多路模拟信 号输入输出设
备
工业以太网
EPA网桥
EPA微网段1
EPA网桥
EPA微网段N
EPA实时以太网
EPA现场设备
第一章 绪论
智能检测
第一章 绪论
(3). 集中式数字控制系统
基于工控机的检测系统
智能检测
第一章 绪论
(3). 集中式数字控制系统
以微处理器为核心的检测系统
智能检测
(4). 集散控制系统
第一章 绪论
PLC 可编程逻辑控制器
智能检测
(4). 集散控制系统
第一章 绪论
基于PLC的过程控制
DCS的物理层次示意图
测控系统发展历程
一、基地式气动仪表（生产现场） 二、气动、电动系列的单元组合式仪表（集中控制室） 三、集中式数字控制系统
危险集中，可靠性差
四、DCS (Distributed Control System，集散控制系统)
显示、操作、管理集中；控制、负载、危险分散；自封闭，“信息孤岛”
五、FCS (Fieldbus Control System，现场总线控制系统)