隨著網(wǎng)絡技術(shù)和通信技術(shù)的快速發(fā)展與廣泛應用，以及物聯(lián)網(wǎng)、云計算、智慧地球等新技術(shù)新概念的提出，圍繞著儀器的互連與測試信息的廣域共享問題，人們不斷進行有關未來儀器技術(shù)的研究和探索，同時也不斷地思考著新一代儀器基本形態(tài)與結(jié)構(gòu)特征等問題。

目前，人們普遍認同的儀器發(fā)展趨勢是計算機化、網(wǎng)絡化、智能化、多功能化和微型化。隨著計算機技術(shù)和網(wǎng)絡技術(shù)的進一步發(fā)展，網(wǎng)絡化已經(jīng)成為一種發(fā)展趨勢。與此同時，網(wǎng)絡化儀器技術(shù)已逐步成為近年來人們研究的熱點，諸如遠程醫(yī)療、遠程數(shù)據(jù)釆集與控制、高檔測量儀器設備資源的遠程實時調(diào)用等已經(jīng)開始應用。

隨著計算機技術(shù)、網(wǎng)絡技術(shù)和微電子技術(shù)對儀器技術(shù)的不斷滲透，儀器各部件的組成、體系結(jié)構(gòu)以及存在形態(tài)等都將會發(fā)生本質(zhì)變化。而物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展和工業(yè)化與信息化融合的推進，為網(wǎng)絡儀器的發(fā)展提供了機遇。本文對傳統(tǒng)儀器存在的問題進行了分析，介紹了網(wǎng)絡儀器和物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的概念及其相互關系。

1  網(wǎng)絡儀器分析

儀器技術(shù)的發(fā)展經(jīng)歷了模擬儀器、數(shù)字儀器、智能儀器和虛擬儀器等幾個主要階段，圖1所示給出了儀器技術(shù)的發(fā)展歷程。由圖1可以看出，以太網(wǎng)的發(fā)展為網(wǎng)絡測試系統(tǒng)提供了平臺，也成就了LXI（LAN—based extensions for Instrumentation)。

從儀器技術(shù)的發(fā)展歷程分析，無論早期的模擬儀器和數(shù)字儀器，還是現(xiàn)在的智能儀器、虛擬儀器和網(wǎng)絡化儀器,面向廣域應用，它們都還存在諸多問題需要解決。

1.1  開放互聯(lián)問題

互聯(lián)不僅要實現(xiàn)儀器與網(wǎng)絡之間的互聯(lián)通信,而且要實現(xiàn)儀器與儀器之間的互聯(lián)。要實現(xiàn)儀器之間的開放互聯(lián)，其標準化的互聯(lián)協(xié)議和接口是首先要解決的問題。協(xié)議及接口的規(guī)范化不僅能保證整個儀器之間的互聯(lián)訪問，而且可以實現(xiàn)儀器中各個功能模塊之間的互聯(lián)和訪問。并且應能根據(jù)不同的功能需求，將不同的儀器模塊進行互聯(lián)，組合成新的儀器或模塊資源。然而，目前大多數(shù)儀器都是專用的封閉系統(tǒng)，無法實現(xiàn)儀器之間以及不同儀器單元模塊之間的互聯(lián)。

1.2  信息獲取參照時鐘

目前大多數(shù)儀器還都是孤立的封閉系統(tǒng),所獲取的數(shù)據(jù)都是基于本地時鐘，當多個儀器之間發(fā)生信息交互時，往往沒有統(tǒng)一的參照信息。比如同一時間參照信息、統(tǒng)一空間參照信息等，這也直接導致了信息資源的廣域共享與多點融合問題。

1.3  協(xié)同測試問題

協(xié)同是指協(xié)調(diào)兩個或多個不同資源或個體，協(xié)同一致地完成某一目標的過程或能力。由此可見，協(xié)同不是簡單的將多個儀器或儀器功能部件簡單的進行組合，它還需要嚴格的測試流程、測試節(jié)拍，以及參考基準。同時，還要求各個儀器或儀器模塊之間具有某種協(xié)調(diào)功能。而傳統(tǒng)儀器大多數(shù)還是一個封閉系統(tǒng)，一般不具有協(xié)同測試能力。即使某些特殊儀器實現(xiàn)了某種程度的協(xié)同測試功能，也往往是建立在特殊的條件和環(huán)境下，且實現(xiàn)代價較高、不具有通用性。

1.4  資源共享問題

設備資源大致可以分為兩類:儀器資源和信息資源。傳統(tǒng)封閉式儀器的功能模塊大多數(shù)是專用資源，因此它不是開放的共享資源。從而使得儀器設備重復建設，設備利用率低，同時造成了大量人力和物力的重復投入以及資金的浪費。另外傳統(tǒng)儀器信息資源的本地化，也直接導致了信息資源無法被充分共享、再生和利用等問題。

1.5  廣域測控問題

傳統(tǒng)封閉式儀器由于受本地化的限制，很難在廣域網(wǎng)范圍內(nèi)實現(xiàn)信息測試和設備控制功能。這就產(chǎn)生了儀器設備廣域測控問題，它是由于距離、空間、時間作用域儀器所產(chǎn)生的一系列問題的統(tǒng)稱。為了解決諸如此類問題,傳統(tǒng)儀器需要構(gòu)建專用系統(tǒng)，才可以解決廣域測控問題。

1.6  對策分析

上述問題就其本質(zhì)而言，可以歸納為兩個方面：開放體系結(jié)構(gòu)和信息完整性問題。開放體系結(jié)構(gòu)是實現(xiàn)儀器之間以及不同儀器模塊資源之間互連開放的基礎;而信息完整性則是儀器獲取的信息所應具備的基本屬性，包括時間一致性、空間一致性、溯源一致性以及環(huán)境條件完整性等，其中最重要的是時間信息。網(wǎng)絡儀器正是為了解決這兩個問題而提出的，它通過儀器前端實現(xiàn)測試參數(shù)的獲取、處理和存儲。同時以總線方式將信息發(fā)送出去,從而實現(xiàn)信息交換。這樣,它就可以作為一個通用平臺接入網(wǎng)絡世界，從而實現(xiàn)設備資源和數(shù)據(jù)資源的共享。

2  物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)

物聯(lián)網(wǎng)的概念最初來源于美國麻省理工學院(MIT)在1999年建立的自動識別中心(Auto-IDLabs)提出的網(wǎng)絡無線射頻識別(RFID)系統(tǒng)。該系統(tǒng)可把所有物品通過射頻識別等信息傳感設備與互聯(lián)網(wǎng)連接起來，以實現(xiàn)智能化識別和管理。

2005年，ITU在突尼斯舉行的信息社會世界峰會(WSIS)上正式提出了“物聯(lián)網(wǎng)”的概念，并隨后發(fā)布了《ITU Internet reports 2005-- the Internet of things》，該文件介紹了物聯(lián)網(wǎng)的特征、相關的技術(shù)、面臨的挑戰(zhàn)和未來的市場機遇。

ITU在報告中指出，我們正站在一個新的通信時代的邊緣，信息與通信技術(shù)(ICT)的目標已經(jīng)從滿足人與人之間的溝通，發(fā)展到實現(xiàn)人與物、物與物之間的鏈接，無所不在的物聯(lián)網(wǎng)通信時代即將來臨。物聯(lián)網(wǎng)使我們在信息與通信技術(shù)的世界里獲得一個新的溝通維度,物聯(lián)網(wǎng)可在任何時間、任何地點，將鏈接任何人擴展到鏈接任何物品，它將萬物進行連接，從而形成了物聯(lián)網(wǎng)。圖2所示是物聯(lián)網(wǎng)中的連接維度。

隨著信息領域及相關學科的發(fā)展,相關領域的科研工作者分別從不同的方面對物聯(lián)網(wǎng)進行了較為深入的研究，物聯(lián)網(wǎng)的概念也隨之有了深刻的改變。

根據(jù)現(xiàn)在較通用的定義，物聯(lián)網(wǎng)是指通過射頻技術(shù)(RFID)、紅外感應器、全球定位系統(tǒng)、激光掃描等信息傳感設備，按約定的協(xié)議,將任何物品與互聯(lián)網(wǎng)相連接，進行信息交換和通訊，以實現(xiàn)智能化識別、定位、追蹤、監(jiān)控和管理的一種網(wǎng)絡。簡言之，物聯(lián)網(wǎng)就是實現(xiàn)“物物相連的互聯(lián)網(wǎng)”。物聯(lián)網(wǎng)的核心和基礎仍是互聯(lián)網(wǎng)，它是在互聯(lián)網(wǎng)基礎上延伸和擴展的網(wǎng)絡,其用戶端延伸和擴展到了任何物品與物品之間的信息交換和通信。它是促進全球信息發(fā)展、構(gòu)建智慧地球的核心，也是全球經(jīng)濟發(fā)展最快的產(chǎn)業(yè)。

由此可見，物聯(lián)網(wǎng)把傳統(tǒng)的信息通信網(wǎng)絡延伸到了更為廣泛的物理世界。雖然“物聯(lián)網(wǎng)”仍然是一個發(fā)展中的概念，然而，將“物”納入“網(wǎng)”中，則是信息化發(fā)展的一個大趨勢。物聯(lián)網(wǎng)對所連接的“物”主要有3點要求:其一是連網(wǎng)的每一物件均可尋址；其二是連網(wǎng)的每一物件均可通信;其三是連網(wǎng)的每一物件均可控制。

隨著物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應用領域的不斷發(fā)展，尤其在高端領域，物聯(lián)網(wǎng)對連接在其上的“物”提出了更高的要求。

3  物聯(lián)網(wǎng)與網(wǎng)絡儀器

隨著計算機技術(shù)、網(wǎng)絡技術(shù)和微電子技術(shù)對儀器技術(shù)的不斷滲透，儀器部件的組成、體系結(jié)構(gòu)以及存在形態(tài)等將產(chǎn)生本質(zhì)上的變化，網(wǎng)絡將成為未來儀器技術(shù)的基礎。信息獲取前端將與微電子技術(shù)結(jié)合而變得更加微型和智能，并且可以廣域分布。

從儀器儀表構(gòu)成的角度來講，儀器技術(shù)的第一步主要是通過傳感器對測量信號進行感受和采集;第二是對信號進行初步的分析處理;第三就是把測量的信號進行表達輸出。從這一點上來講，其與物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)是一致的。但是，對于物聯(lián)網(wǎng)而言，其上連接的“物”僅僅滿足這些條件還是不夠的。雖然其核心和基礎仍然是互聯(lián)網(wǎng)，但是它是在互聯(lián)網(wǎng)基礎之上延伸和擴展的網(wǎng)絡,其用戶端延伸和擴展到了任何物品與物品之間的信息交換和通信。由此可見，它對儀器儀表技術(shù)提出了更高的要求。

4  結(jié)論

物聯(lián)網(wǎng)是信息化和工業(yè)化融合的一個切入點，是低碳經(jīng)濟的支撐點，是戰(zhàn)略新興產(chǎn)業(yè)的增長點，是民生服務的新亮點，是加快經(jīng)濟方式轉(zhuǎn)變的一個突破點,也是與國際競爭的新熱點。隨著物聯(lián)網(wǎng)相關標準的不斷明晰與完善，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在為儀器技術(shù)的發(fā)展提供了機遇的同時，也對連接在其上的“物”提出了更高的要求，同時也對儀器技術(shù)的發(fā)展提出了挑戰(zhàn)。