实验室智能检测的自动化运作方案

实验室智能检测的自动化运作方案

作者：刘艺婧唐雯林东翔

来源：《科学导报·学术》2020年第47期

摘; 要：质检机构作为第三方公正的检测机构为国家的质监事业做出了巨大的贡献。然而随着社会主义市场经济不断发展，2012年，国务院颁布了《关于分类推进事业单位改革的指导意见》，这意味着从技术发展来看，这种系统向信息化、自动化、智能化方向发展成为必然趋势，本文重点介绍了检验检测服务行业发展现状，以及智能检测关键技术，对行业发展分析具有一定的理论价值。

关键词：检测检验技术;专家系统;智能检测

1.引言

随着国家高技术服务业和自动化产业的快速发展，近年来，我国的检测检验技术业得到了迅猛发展。国务院于2011年12月13日以国办【2011】58号文正式印发了《关于加快发展高技术服务业的指导意见》，《指导意见》中明确将“检验检测服务”列为国家重点发展的八个高技术服务业领域之一，提出了发展检验、检测、检疫、计量、认可技术服务，实施技术标准战略，加强测试技术和方法等基础能力研究，建设战略性新兴产业等重点行业产品质量检测体系等重点任务。

2.检验检测服务机遇与挑战

在计划经济时期和市场经济初期，我国的质检机构属于事业单位，由国家拨款并指派任务无经营压力，这一时期的质检机构作为第三方公正的检测机构为国家的质监事业做出了巨大的贡献。然而随着社会主义市场经济不断发展，2012年，国务院颁布了《关于分类推进事业单位改革的指导意见》，这意味着原属事业单位的质检机构都将面临改制转企，直面竞争残酷的市场。

2.1检验检测服务面临机遇与挑战

借助技术，尤其是互联网技术的发展，实现自动化控制。在我国这种变化始于2000年前后国内工业化和信息化的融合（俗称“两化融合”），很多依靠劳动力来完成的工种逐渐被工业机器人等自动化设备替代。从微观层面（即内因）来说，一家企业在经营层面的最有效战略就是成本领先战略，即将生产、销售、服务等环节的成本降到最低，以达到对同行企业形成进入障碍、增强企业讨价还价能力、降低替代品威胁和保持领先的竞争地位目的，当然，前提是不以牺牲产品或服务的质量、品质。所以，从实际上讲，在生产环节唯有向技术要生产力，才能达至成本领先。

2.2检验检测服务案例

本篇文章以国家金银制品质量监督检验中心（南京）为例，该中心隶属于南京市产品质量监督检验院，其核心业务为贵金属首饰质量认证鉴定证书（或报告）及珠宝首饰质量认证鉴定证书（或报告）并且需要一物一证。自中心成立以来，检验业务逐年大幅上涨，目前年收入超6000万，居江苏省内国家级检测单位首位。中心现有员工100余人，本科及以上员工占比75%，属于技术密集型和劳动密集型相结合的科技服务企业。因此，向技术要生产力，在现有产业基础上逐渐由劳动密集型向技术密集型升级，就成为了当前中心转型升级的一项重要任务。

该中心可采用WIFI联网控制整条证书生产线与珠宝及贵金属检测软件实现连接，达到前期检测人员将检测数据录入系统后，可直接打印并自动完成证书制作，实现自动化操作;甚至可以做到将生产线下放至贵金属等加工工厂，可实现样品实验室检测合格后，即可远程控制贵金属产品的证书与检验样品同批次产品的生产制作同步进行。如图1所示。

经测算实现自动化生产线后处理速度为1200张/小时，每天产品处理量可达12000-15000张，真正做到高速度。根据实验室后台操作，可替代2人以上的人力工作，且可实现连续工作，真正实现了将人力从劳动密集型工作中解脱出来，将知识型人才运用在科技研发和技术支持上，使中心转企改制后在国内外检测机构云集的背景下，能够做到不以降低检测质量为基础有重点的全面做大做强，把优势扩大，把专业做深，将中心打造成为具有影响力的检验检测品牌。

3.检验检测服务关键技术与分析

智能检测技术是一种尽量减少所需人工的检测技术，是依赖仪器仪表，涉及物理学、电子学等多种学科的综合性技术。可以减少人们对检测结果有意或无意的干扰，减轻人员的工作压力，从而保证了被检测对象的可靠性。自动检测技术主要有两项职责，一方面，通过自动检测技术可以直接得出被检测对象的数值及其变化趋势等内容;另一方面，将自动检测技术直接测得的被检测对象的信息纳入考虑范围，从而制定相关决策。

检测和检验是制造过程中最基本的活动之一。通过检测和检验活动提供产品及其制造过程的质量信息，按照这些信息对产品的制造过程进行修正，使废次品与反修品率降至最低，保证产品质量形成过程的稳定性及产出产品的一致性。

智能检测是以多种先进的传感器技术为基础的，且易于同计算机系统结合，在合适的软件支持下，自动地完成数据采集、处理、特征提取和识别，以及多种分析与计算。而达到对系统性能的测试和故障诊断的目的。是检测设备模仿人类智能的结果。是将计算机技术、信息技术和人工智能等相结合而发展的检测技术。

4.智能检测系统原理与结构

智能检测系统是指能自动完成测量、数据处理、显示（输出）测试结果的一类系统的总称。他是在标准的测控系统总线和仪器总线的基础上组合而成，采用计算机、微处理器作控制器通过测试软件完成对性能数据的采集、变换、处理、顯示等操作程序，具有高速度、多功能、多参数等特点。

4.1智能检测系统的原理

智能检测系统有两个信息流，一个是被测信息流，另一个是内部控制信息流，被测信息流在系统中的传输是不失真或失真在允许范围内。

4.2智能检测系统的结构

智能检测系统有硬件、软件两大部分组成[1]。智能检测系统硬件结构包括采集、传输、数据处理、人机交互等部分，智能检测系统软件组成，包含主程序和应用功能程序。

4.3智能检测的主要理论

（1）基于信息论的分级递阶智能理论

三级分级递阶智能控制系统是由G.N.Saridis于1977年提出的。该系统由组织级、协调级和执行级组成，遵循“精度递增伴随智能递减”的原则。组织级起主导作用，涉及知识的表示与处理，主要应用人工智能;协调级在组织级和执行级间起连接作用，涉及决策方式及其表示，采用人工智能及运筹学实现控制;执行级是底层，具有很高的控制精度，采用常规自动控制。

（2）模糊系统理论

人类最初对事物的认识来看，都是定性的、模糊的和非精确的，因而将模糊信息引入智能检测控制具有现实的意义[2]。模糊逻辑在控制领域的应用称为模糊控制。它的基本思想是把人类专家对特定的被控对象或过程的控制策略总结成一系列以“IF（条件）THEN（作用）”形式表示的控制规则，通过模糊推理得到控制作用集，作用于被控对象或过程。

（3）基于脑模型的神经网络理论

人工神经网络采用仿生学的观点与方法来研究人脑和智能系统中的高级信息处理。如图2所示

（4）基于知识工程的专家系统

专家检测控制可定义为：具有模糊专家智能的功能，采用专家系统技术与控制理论相结合的方法设计检测控制系统。如图3所示

（5）基于规则的仿人智能检测控制

仿人智能检测控制的核心思想是在检测和控制过程中，利用计算机模拟人的行为功能，最大限度地识别和利用控制系统动态过程提供的特征信息，进行启发和直觉推理，从而实现对缺乏精确模型的对象迸行有效的控制[3]。其基本原理是模仿人的启发式直觉推理逻辑，即通过特征辩识判断系统当前所处的特怔状态，确定控制的策略，进行多模态控制。如图4所示。