虚拟仪器技术在石化科研装备开发中的应用

一、概述

　　虚拟仪器（VirtualInstruments）可理解为利用现有的计算机、配以特殊设计的仪器硬件和专用软件，由用户根据自己的需求设计的既有普通仪器的基本功能，又与传统仪器有着本质区别的新型仪器系统。传统仪器一般由仪器生产厂家将信号的采集与控制、信号的分析处理、结果的输出这三大功能模块全部以硬件（或固化的软件）加以固定，用户只能独立操作，使用仪器单一的功能。而对于测试参数多，测试参数不断变化的面向应用的系统，则虚拟仪器系统可满足其多种多样的应用需求。虚拟仪器的核心技术是计算机技术，它把仪器的各个功能模块全部放在计算机中实现，在计算机中插上数据采集与控制接口卡，用软件在计算机屏幕上生成仪器面板，用软件来进行信号的分析和处理，用计算机屏幕显示输出结果。总之，虚拟仪器打破了传统仪器由厂家定义，用户无法改变的模式，它利用计算机丰富的软硬件资源大大突破了传统仪器在数据处理、表达、传送、操作、显示和储存等方面的限制，有着其独到的特点，主要表现在：

　　（1）虚拟仪器克服了传统仪器只能完成对某个量的独立测量，它可以使各个测量值互相通信，实现信息共享，从而对被测各系统的综合分析、评估，得出准确判断。

　　（2）虚拟仪器系统可以面对复杂的被测系统而不必购买各种测试仪器，解决了传统仪器的硬件冗余、使用频率和效率低的状况。

　　（3）节省了系统开发和组建时间，虚拟仪器的硬件采用的是通用的硬件平台，对于新的系统及新的测试需求时，只需增加软件或增加一个通用模块即可实现。

　　（4）由于采用了通用模块和计算机软件来实现测量、处理，虚拟仪器系统具有更好的测量精度和抗干扰能力。

二、石化科研装备开发的特点

　　1、石化科研装备的应用领域

　　随着我国加入WTO，石油工业也步入了知识经济的新时代，我国也正积极地采用高新技术，合理地开发油气资源。石化科研装备的开发正是为了科学地认识油藏、了解油藏特性、进行定量化描述，并通过油藏的评价和油藏开发的可行性研究优化油藏开发方案的一种有效手段，它包含了对油层物理的基本物理性质测试，专项分析测试以及地层流体高压物性分析测试。

　　2、石化科研装备开发的特点

　　早期，石化科研装备都是手工操作，人工计量，指针读数，只能进行单项测试，随着六、七十年代电子工业的迅速发展，各种电子器件、传感器相继问世，促进了石化科研装备的自动化、计算机化、测试精度不断提高、模拟条件进一步深化，整个装备向高温、高压、模块化、多功能化发展。但是，由于石化科研装备的生产批量小，又经常要根据用户及特殊区域的具体要求进行设计，因此造成我国在石化科研装备的开发上仍与国外有较大的差距。

　　3、目前石化科研装备开发的模式及弊端

　　目前，我国石化科研装备的开发虽然摆脱了六、七十年代完全依赖进口的局面，正在积极进向国产化推进，随着国内科技人员对传感器技术、电子技术、计算机技术的逐步深入和研究，特别是进口仪器成本高、维修及配件困难，而且在操作方法和技术方面也不完全适合于我国的具体情况，因此广大的石化开发人员和石化工程技术人员正在积极并已经开发出了大量的石化科研装备来指导科研和生产，一般遵循如下模式：

　　首先由现场及试验人员提出试验需求，根据生产和科研的需要提出待测参数。

　　其次由产品开发人员与试验人员共同商讨试验项目的可行性，根据国内相关技术拿出开发方案。

　　最后产品开发人员设计整个装置的试验流程、数据采集与控制系统、数据分析与处理系统以及试验结果的表达。

　　鉴于以上模式，产品开发中不可避免存在以下弊端：（1）每一个产品的开发都必须遵循以上模式，哪怕不同区域不同用户的需求只有微小的差别;（2）每种产品具有大量的相同（相似）之处，导致了大量的重复性劳动;（3）用户完成某种测试后，需进行一些新的项目试验，用户无法更改，只能重新订制仪器和装备，造成大量的资金浪费，投入的大量的人力、物力、财力无法充分利用。

三、虚拟仪器技术在石化科研装备中的应用

　　1、可行性及可发展性

近年来虚拟仪器技术在石化行业，特别是在石化科研装备开发上的应用发展非常快，自1995年以来我国引进的石化科研装备基本上都采用了虚拟仪器技术，但由于我国对该技术还不太了解，因而只感觉到国外的仪器软件美观，使用变得更加方便，而没有觉察到它在测控技术上的变化。特别是目前我国正处于竞争激烈的市场经济潮流中，作为科研部门，需要利用最新的技术，最好的手段，最低的成本多出成果，出好成果;作为生产、制造部门，需要尽快开发出新产品，利用最