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智能电表上的霍尔传感器,而智能仪器仪表是数

2019-09-24 19:25

目前,在全球范围内,智能电表正在部署,以使能源使用报告和监控更加高效和准确。从萌芽至今,智能电表已有近20年的发展历史,技术水平发展日趋成熟。目前,我国智能电表的使用量已突破4亿只。按国家“十三五”规划,2020年,我国将全面实现智能电表100%覆盖。 目前,在深圳,从2016年开始,深圳供电局大力推进智能电表与低压集抄建设。今年4月底,深圳供电局启动了全市最后1800余户用户智能电表更换工作,完成智能电网计量侧基础设施建设的最后一块拼图,智能电表将全面取代机械电表。近两年间,深圳市陆续完成了320多万个智能电表的更换及低压集抄覆盖。 智能电表上的霍尔传感器 相对机械表而言,智能电表功能强大、防窃电能力强。据国电新规定,新型的智能电表必须加装防窃电功能,当有人企图施加外部磁场损坏电能表计数器时,电表需要检测到外部磁场,防盗系统做出相应反应,从而实现防盗功能。 比如,通过加装霍尔传感器,来实现防窃电,是目前应用广泛、也较为理想的解决方案。究其原理,是因为霍尔磁传感器元件可有效检测用户从外部施加的盗电磁场。当有人企图施加外部磁场损坏智能电表计数器时,霍尔磁传感器检测到外部磁场,防盗系统做出相应反应,从而实现防盗功能。 通常来说,在一个智能电表上安装三个数字霍尔传感器,可有效检测xyz三个轴方向上的磁场情况。在实际产品中,为保险起见,甚至会使用4至5颗霍尔传感器芯片,来检测用户从电表外部任意方向施加的盗电磁场。 智能电表的三大优势 在智能电网架构中,众多传感器部署在整个电网基础设施中,可以进行监控、测试和通信。作为智慧城市建设的基础,智能电表是智能电网最基础的元器件,也是智能电网基础数据的重要来源。通过大数据的应用,可实现更好的客户服务。具体来说,智能电表有以下三大优势。 一是让远程采集的数据更客观、更准确。通过电采系统,电力营销业务系统能实时读取客户的电压、电流、用电量等用电信息,通过大数据应用为用户提供更优质的服务,例如可更加及时准确地掌握末端用户用电质量情况,及时主动解决低电压等用电质量问题。二是可以让用电故障发生时得到更快的响应;三是防止人工抄表带来的人为差错。 未来我国智能电表技术发展方向 从机械电能表到电子电能表,再到现在的智能电表,电表的功能已完成了从解决最基础的精准计量、自动抄表需求,到实现对电网运行状态把脉监测的演进。 南方电网公司高级技术专家曹敏称,当前,智能电表不仅是电力计费结算的法定器具,还是智能电网的重要传感器。当前,智能电表的费控功能已臻于完善,智能电表的传感器功能还有很多可挖掘的价值。通过分析智能电表所采集的数据信息,不仅可看到电网的运行情况、设备的具体状态,还可了解电力用户的用电习惯,预测负荷变化,开展用户需求侧管理等。智能电表将成为电网实现数字化、智能化转型的基础。 下一阶段,智能电表技术的发展方向,一是电表本身需满足计量原始数据可追溯性与非计量功能兼故又相对分离等要求;二是向双芯、多芯化,电表操作系统远方在线升级,就地边缘计算和数据智能处理,M2M协同,数据共享与安全兼故发展,三是通讯和网络技术需革新升级。 在此背景下,当前已有许多企业研发出多种适应智能电表的通讯和网络技术。例如宽带载波、低功耗无线、蓝牙、“四网融合”通信等技术,其中有些产品已经投入市场。最终哪一种通讯方式能占据主流,还有待市场检验。

一直以来,党中央、国务院高度重视重大科研基础设施和大型科研仪器开放共享。 国家领导人多次强调,要从健全国家创新体系、提高全社会创新能力的高度,通过深化改革和制度创新,把公共财政投资形成的国家重大科研基础设施和大型科研仪器向社会开放共享,让他们更好为科技创新服务,为社会服务。 2014年,国务院印发《关于国家重大科研基础设施和大型科研仪器向社会开放的意见》;2017年,科技部、发展改革委、财政部联合印发《国家重大科研基础设施和大型科研仪器开放共享管理办法》,明确了开放共享工作中各部门和管理单位的职责,并要求各部门制定相应实施细则。据不完全统计,2014年以来,国家和地方关于重大科研设施和大型仪器开放共享的政策文件达20余个。 科研仪器往往昂贵又必需,为了让科研仪器发挥更大价值,让更多中小企业能用上科研仪器,江苏无锡市科技局建立了无锡市科技资源共享服务平台。平台围绕无锡市集成电路、智能制造、新材料、生物医药等重点产业,整合大型科学仪器3143台,总价值超过20亿元,技术服务项目5380项,已为474家科技企业提供技术咨询服务。 据了解,企业通过无锡市科技资源共享服务平台可以轻松预约使用周边企业和科研院所的仪器资源,并且这些机构为企业的研发测试提供专业咨询和建议,不仅大大降低了研发成本,还极大缩短了实验研发周期,提高了研发成功率。 自2018年12月上线以来,无锡市科技资源共享服务平台先后完成了大仪共享、技术转移、知识产权、科技金融、创业孵化和科技咨询等6大板块的建设,整合了无锡甚至国内其他地区的高校、科研院所、第三方检测机构和大型研发企业等300余家的科技资源,为无锡市科技企业的研发创新和产业升级提供一站式研发创新服务。 近年来,科技部在推动科研设施与仪器开放共享方面开展了大量的工作,加强部门和地方统筹协调,制定一系列政策文件,建立了统一的科研设施与仪器的国家网络管理平台,特别是2018年还对中央级科研院所和高校等单位的开放共享情况进行了评价考核,对优秀和良好的单位给予奖励性后补助,对结果较差的单位给予了惩罚。各地方也通过创新券等方式加强引导,现在整体上开放共享的良好氛围正在形成。

仪器仪表作为制造业的重要组成部分,是解决产品及制造过程中“不可见”质量问题的关键。随着第四次产业革命的到来,新一代互联网技术得到了快速发展,特别是整合5G、人工智能、大数据、区块链、物联网技术的应用项目正在加速推进,不可避免的,仪器仪表行业也受到了这方面的影响。 5月29日上午,上海市计量测试技术研究院、国家技术转移东部中心区块链产业中心、上海阔挣智能技术服务公司共同签署了“研发智慧计量溯源存证管理系统”合作框架协议。智慧计量溯源存证管理系统是新一代的互联网智慧计量溯源存证管理系统,它综合运用了人工智能、物联网、大数据、云计算及区块链技术。而项目的突破口就在于区块链电子秤等计量器具。 据行业人士指出:智慧计量的4个基本环节是测量设备智能化、测量数据传输智能化、测量数据分析智能化、测量数据应用智能化,这4个环节形成了数据获取、数据传输、数据分析、数据应用的整个链条,而智能仪器仪表是数据获取中的重要一环。 和传统的计量器具比较,智能电子溯源秤里安装的芯片不会轻易被篡改,加上通过加装封缄,大大减少了私自改装的风险,从而保证了计量数据的准确性。同时溯源系统的发展也方便计量器具在全寿命周期内的数据使用、存证管理方案,定期对电子溯源秤进行强制检定,确保计量准确。目前,江苏省南京市江宁区市场监管局已成功使用到了智能电子溯源秤,为创新农贸市场计量模式、完善量传溯源体系、建立公平有序竞争环境方面打开新局面。 在世界计量日活动上,某计量院展示了从20世纪初至今不同时期的代表性电表,从最初的进口电表到广州供电公司自制的“广州牌”电表,由老一代的感应式电表到如今可实现远程数据采集的电子式费控智能电表,充分显示了在技术发展和市场需求的推动下,仪器仪表产品的向前性。 在南方电网某市供电局,电能量数据平台可以通过智能电表采集用户的7000万条用电数据,涵盖每天每个区的用电总量、工业用电总量、居民用电总量等等信息,通过对其进行动态分类分析,大大提高了数据发布的效率,降低了人力成本,提升可靠性。 除了智能电子溯源秤和智能电表之外,仪器仪表行业在很多细分领域也都已经开始开启了智能化发展的步伐。在新天科技,智慧计量全面管理解决方案通过智能水表对供水管理流程中涉及计量的各类主体进行管理,来实现对供水企业计量工作的全面管理;创威科技的压力计量机器人可用于全自动计量2~250MPa的压力表、压力变送器、传感器等各位压力设备的高精度测量;博取仪器的在线自动分析仪可在实验室或现场在线快速分析江河湖泊水体、自来水、排放废水、高浓度污水及各种溶液中的氨氮含量。 随着技术的发展,以往依靠人工的现象将不复存在,水表、电表、衡器等仪器仪表也不再仅仅作为单一的计费仪器仪表,而是向智能化、系统化、模块化和多元化发展,这不仅符合市场需求,而且符合时代发展潮流。对于仪器仪表企业来说,这既是机会,也是挑战。

近期,固体所在银/氧化钛肖特基二极管等离热电子光电探测器研究方面取得进展。相关研究结果发表在Nanophotonics (Nanophotonics, 8, 1247-1254上。 光可以在金属表面激发出等离基元,等离基元可以进一步激发出高能热电子,这些热电子可以越过金属/半导体肖特基结形成电流,进而实现光向电的转变,并实现光电探测。由此,人们近期发展了一种新的由金属/半导体肖特基结组成的等离热电子光探测器。相对于传统的半导体探测器,这种探测器具有特殊的优点:它能够探测能量小于半导体带隙的光子,并且其响应波长可以通过控制金属纳米结构实现可控连续调节。近年来,针对等离热电子光探测器的研究大多数集中在热电子探测器的响应度提升方面,而对探测率和响应速度这两个在光成像和光通信领域至关重要的性能欠缺相应的研究。 银/氧化钛肖特基结被认为是一种理想的热电子探测器构建材料。一方面,银具有高的等离局域场和窄的热电子能量分布,能够产生高的光电转换效率。另一方面,氧化钛具有高的导带态密度,方便电子的快速转移。因此,基于银/氧化钛肖特基结的热电子探测器预期会有高的探测率和快的响应速度。 固体所科研人员基于孔阵列银/氧化钛肖特基结制备了等离热电子光探测器。该探测器表现出快的响应速度和高的探测率,在波长为450 nm的光照和零偏压条件下,其光响应上升和下降时间分别为112 μs和24 μs,探测率为9.8 × 1010 cmHz1/2/W,这两个性能指标均高于之前文献的报道。进一步,他们通过降低肖特基势垒高度使器件的光响应度从3.4 mA/W提升到7.4 mA/W。相关研究为等离热电子光探测器的研制和性能提升提供了参考和指导。 本项研究工作得到了国家自然科学基金和CAS/SAFEA国际创新研究团队合作计划的支持。 孔阵列银/氧化钛复合膜在真空条件下的肖特基型电流-电压曲线。 银/氧化钛复合膜的SEM照片。 孔阵列银/氧化钛探测器的光谱响应。 等离热电子参与光电流响应的能带示意图。 2.png 图2. 波长450 nm的光照射下的光电流响应。 器件在零偏压条件下,对不同功率的脉冲入射光的响应。 光电流-光强的关系。 归一化的单脉冲光电流响应。

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