Интернет базирани системи за проверка и калибриране на средства за измерване

При конвенционалните услуги по проверка и калибриране на средства за измерване клиентите изпращат подлежащия на процедурата уред в сертифицирана лаборатория. Някои от тези уреди са обемни и тежки, което ги прави трудни за транспортиране и освен това по време на процедурата по проверка и калибриране клиентът не може да използва инструмента.

Едно от решенията на този проблем е да се изпрати инженер с подходящо оборудване и калибрирането да се извърши на място (при осигуряване на необходимите работни условия от страна на клиента).

Друго решение е да се изпрати само оборудването, което да бъде свързано с уреда, подлежащ на контрол, и процедурата да се управлява от компютър през интернет. Отговорното лице може да наблюдава процеса дистанционно от лабораторията без физически да присъства на мястото, където се извършва процедурата. Това подобрява калибрирането и е по-удобно за клиента.

Съществуващите интернет технологии предоставят възможност за развитие на интернет системите за калибриране. Методологията на интернет калибрирането се базира на клиент-сървър структурата. Повечето уреди са снабдени с комуникационни интерфейси като серийния порт RS232, паралелния IEЕЕ-488 (по-известен като GPIB) или мрежови адаптори. Когато уредът е свързан към компютър, операциите се управляват от него.

Изгражда се т. нар. затворена система. Необходимо е и съответното програмно осигуряване за управление на процеса по калибриране. Системата трябва да има разширени възможности през интернет за събиране на измервателна информация за калибрирането от националната лаборатория.

С други думи националната лаборатория осигурява сървърната система, която съдържа информацията, необходима на клиентския компютър за дистанционна връзка. Чрез връзката клиентският компютър може да автоматизира калибрирането през интерфейса за комуникация на уреда. Данните от процедурата се изпращат към системния сървър за обработка.

Клиентите от индустрията имат полза от имплементиране на такава система. Тя намалява времето, през което уредът не е в употреба. Работата на инструментите е директно проследима от националната метрологична лаборатория. Експертите на тази лаборатория могат да споделят умения и знания с клиентите.

Интернет калибрирането в Европа и САЩ
Националната физична лаборатория (NPL) във Великобритания е водеща в интернет калибрирането с два демонстрационни проекта, завършени още през 2000 г. В следващите години лабораторията в сътрудничество с водеща компания в производството на измервателна техника започна да предоставя на клиентите си от индустрията тази услуга. Предлага се и издаване на електронен сертификат за клиента, който му се изпраща за разпечатване и съхранение.

С помощта на интернет, лабораторията контролира процеса, използвайки свой собствен софтуер за анализ на резултатите. Различните процедури са пригодени към клиентските изисквания. Въпреки това се следват законовите изисквания при провеждане на процедурата по калибриране, за да се осигури правилното й изпълнение.

Като част от интернет калибрирането операторът, при който е уредът, е воден по време на процеса от сървърния компютър чрез специализирана уеб-страница. Понякога се използва и уеб-камера, която предава към лабораторията видео от мястото на калибриране, ако се наложи последваща проверка за правилното изпълнение на операциите.

През 2001 г. NPL разработват интернет калибриране за автоматични мрежови анализатори. Те съчетават няколко програмни езика като JAVA, ActiveX и VB скриптове за разработване на софтуер, който позволява комуникация в две посоки между сървъра и дистанционната лаборатория, поддържайки сигурност на данните и добра скорост. През 2004 г. лабораторията извършва интернет калибриране на преносим оптичен рефлектометър с използване на преносим компютър и телефон.

Националният институт по стандартизация и технологии на САЩ (NIST) също разработва интернет базирано калибриране за мултифункционален калибратор. Разработена е интерактивна процедура с използване на тази технология. Тяхната процедура предлага обмен на аудио, видео и данни, консултации и обучение, заедно с уеб-достъпни процедури по калибриране, софтуер и отчетност.

Добре развито е и интернет калибрирането в няколко западноевропейски държави като например Холандия и Германия. Steinbeis Transfer Center for Quality Assuarance and Quality Metrology в Германия си поставя за цел да улесни най-вече малките и средни предприятия, като съкрати разликата между тях и големите компании в управлението на качеството. Добавена стойност са подобрените удобство, функционалност и степен на достъпност чрез въвеждане на подобни системи.

Интернет калибрирането се развива бързо в световен мащаб, като лидери в това са Великобритания, САЩ, Япония, Германия, Холандия и Южна Корея. Годишно се провеждат международни семинари, на които се канят представители на индустрията и се дискутира подобряване и развитие на технологията с цел внедряването й в повече предприятия.
Интернет калибрирането е комбинация от знания за приложението на интернет и дистанционно калибриране чрез IEEE-488.

Приложението му е все още новост за България и много малко представители на индустрията използват тази технология у нас. Тя обаче е бъдещето в метрологичната дейност заради предимства като намаляване на разходите и спестяване на време, по-голямо покритие на клиенти от националната метрологична лаборатория, подобряване на провеждането на процедурите (оборудването на клиента може да си остане на място и това да намали времето, в което то не оперира). Освен това, условията на калибриране могат да бъдат записвани и проследявани чрез уеб камера, да се записват температурата и влажността и т. н.

Функционални изисквания към интернет системата за калибриране
Изискванията към системата трябва да бъдат разглеждани от две страни – сървърно приложение и клиентско приложение.
Изисквания към сървърното приложение: Базата данни следва да се съдържа на сървърния компютър. Сървърното приложение съхранява определена информация за потребителя - идентификация, потребителско име и парола. Сървърът трябва да може да поддържа работа с няколко клиента. Клиентът се свързва към сървъра с идентификация и парола.

След валидиране на данните за потребителя сървърът му предоставя достъп. Клиентът трябва да има достъп до необходимата база от данни през потребителското приложение. Сървърното приложение е важно да може да "наблюдава" дейностите, които потребителят извършва по време на калибрирането - идентификацията на клиента, оборудването, използвано в процедурата по калибриране, резултатите от калибрирането, камера за визуално наблюдение на действията на потребителя, възможности за комуникация.

Сървърът работи, като предоставя данни, като клиентът ще извиква функции от сървърното приложение, за да обновява базата данни. За базата от данни има отделни изисквания, посочени по-долу. Сървърното приложение може да мониторира статуса на калибрирането от страна на клиента.

Изисквания към клиентското приложение: Клиентското приложение се свързва към сървъра чрез използване на потребителско име и парола. След осъществяване на верификация от сървъра клиентското приложение трябва да осъществява достъп до собствения набор от уреди.

Клиентското приложение показва списък с всички предлагани процедури с възможност за избор. След избор на процедурата клиентът избира уреда, подлежащ на калибриране. След началото на калибрирането приложението показва необходимите съобщения и изображения, осигурявайки инструкции за настройки на оборудването. Също така, приложението показва резултатите в определени точки от калибрирането по време на изпълнение на процедурата.

Клиентът може да изпраща съобщения и запитвания към сървъра по време на калибрирането.
Изисквания към базата данни: Базата данни се намира на сървърната машина. Всеки трансфер на данни се осъществява от сървърното приложение. Точните термини и описания, използвани в изискванията за базата данни, не са задължителни и не е необходимо да бъдат следвани точно по време на изграждане на системата.

Клиентът трябва да се свързва към сървърното приложение с валидна потребителска идентификация според потребителската таблица. Тя съдържа потребителска идентификация, парола и потребителско име.

Инструменталните данни съхраняват списъка с инструменти, които потребителят и националната метрологична лаборатория притежават, със следните атрибути - производител, модел, сериен номер, опции (допълнителни възможности на инструмента), GPIB адрес, собственик на инструмента.

Данните за процедурата по калибриране съдържат името заедно с UUT типа и стандарта, използван за калибрирането. След избор на процедурата клиентът избира кой инструмент ще калибрира от базата данни по атрибути като име, производител, версия.
След избора на процедурата за калибриране клиентът избира предмета на калибриране от инструменталните данни.

Обектът на калибриране трябва да съхранява данни в релацията калибриран обект със следните атрибути – потребител, който извършва процедурата, инструмент (уред), вид процедура, начален час и дата, краен час и дата.

Релацията Стъпка на процедурата за калибриране разширява тази на процедурата за калибриране. Всяка процедура по калибриране се състои от няколко стъпки, които задължително се спазват в определения порядък.

Релацията Инструментални команди съхранява синтактичния модел на различните видове инструменти. Командите за управление на функционалността на всеки отделен инструмент са според ръководството на уреда, дадено от производителя.

В Резултати се съхранява най-обща информация за калибрирането – описание на точката за проба, обхват, отчитаната от стандарта стойност, отчитаната от калибрираното средство стойност, граници, стандартно отклонение, мерна единица, размерност, разряди.

Нефункционални изисквания към интернет системата за калибриране
Нефункционалните изисквания са такива, които не засягат директно специфичните функции на системата. Такива са изискванията към интернет свързаността и апаратното осигуряване на системата, различно от еталона и инструмента под калибриране.

Интернет връзка: Свързаността през интернет се определя от софтуера, който е използван за разработване на системата. Например LabVIEW си има свой вграден уеб-сървър. Други приложения използват уеб-сървъра на операционната система. При всеки от случаите трябва да се изпълняват няколко изисквания:

• Възможност за връзка чрез LAN, WAN или интернет.
• Сървърният и клиентският компютър трябва да бъдат свързани към интернет. По възможност трябва да се използва широколентова връзка.
• Сървърното приложение да е на компютър с публичен IP адрес.
• Клиентското приложение да получава данни през сървърното приложение.
• Клиентското приложение да комуникира с инструментите чрез GPIB (в последните години и USB) или съответния интерфейс.
• Трябва да е наличен драйвер за управление на интерфейсния хардуер. Този драйвер може да е готов продукт, предоставен от производителя или изтеглен свободно от мрежата, или да бъде създаден, следвайки специфични изисквания, определени от развойната среда, функционалността на инструментите, вида на интерфейсите и др.
• Базата данни на потребителя не изисква бързи транзакции, тъй като се използва от малко потребители.

Хардуерни изисквания: Тези изисквания обикновено се отнасят до работната станция и инсталациите, които се извършват. Те включват изисквания към параметри като големина на физическото пространство, памет, скорост на процесора, инсталирана операционна система и др.

Избор на софтуер: Основна част при разработването на интернет система за калибриране е изборът на подходящ софтуер за разработване на сървърното и клиентското приложения. На пазара съществува голямо разнообразие от програмни среди, подходящи за разработване на такива приложения. Все пак, ако трябва да се прави избор, е препоръчително да се имат предвид няколко критерия, на които софтуерът да отговаря. Те са:

• модулност – позволява лесна проверка на отделни модули и опростена разработка на приложения;
• мултиплатформена преносимост – позволява на проектантите да работят по отделни части, след което да ги съберат в обща платформа;
• съвместимост със съществуващия код – позволява работа с по-стари приложения и версии на програмното осигуряване;
• апаратна съвместимост – позволява събиране на данни от апарати с различен интерфейс;
• гъвкавост на библиотеките – позволява създаване на програми на ниско ниво, които могат да се свързват в системи от високо ниво;
• добри характеристики за проследяване – оптимизира разработването на продукта и определя дефектите в кода;
• изпълнимост – предпазва от промени, скрива кода и създаване на самостоятелни приложения;
• add-on пакети – индексира доколко продуктът е приет пазарно и скоростта на развитие;
• работа – потвърждава, че крайният продукт ще изпълнява поставените изисквания за работа.

Сред останалите критерии към софтуера са интуитивен графичен потребителски интерфейс (GUI), който да осигурява необходимата помощна информация на потребителя и да го насочва в следващи действия, както и мултимедийни възможности, които имат връзка с бъдещи разработки.