國家863計劃先進制造技術領域“流程工業(yè)數(shù)字化儀器儀表”
一、指南說明
能源、重化工等流程工業(yè)是國民經(jīng)濟的支柱產(chǎn)業(yè)，大型電力、石化、冶金等企業(yè)的重大裝備是多種技術和眾多設備的集成，具有大型化、高參數(shù)化、工藝復雜化等特點。傳感技術、檢測技術、分析測試技術和各種儀器儀表技術是確保這些重大裝備安全可靠運行的關鍵，是整個裝備的神經(jīng)中樞、運行中心和安全屏障，是國民經(jīng)濟發(fā)展的倍增器。
當前國際流程工業(yè)儀器儀表的技術發(fā)展呈現(xiàn)出在數(shù)字化、智能化和網(wǎng)絡化技術的支持下實現(xiàn)高可靠性、多功能和高適用性的趨勢。我國流程工業(yè)儀器儀表產(chǎn)業(yè)在中低檔產(chǎn)品方面已經(jīng)擁有一定的市場份額，但與國際先進水平相比，還存在可靠性較差、精度較低、數(shù)字化智能化等功能落后等問題，高端產(chǎn)品嚴重依賴進口。
為了提高我國流程工業(yè)儀器儀表產(chǎn)業(yè)的競爭力，必須以《國家中長期科學和技術發(fā)展規(guī)劃綱要》和“十一五”科技發(fā)展規(guī)劃為指導，結合國家未來戰(zhàn)略需求與儀器儀表產(chǎn)業(yè)發(fā)展的需求，開展面向流程工業(yè)的新一代數(shù)字化儀器儀表的研究。
此次發(fā)布的是先進制造與自動化技術領域的流程工業(yè)數(shù)字化儀器儀表重點項目申請指南。重點開展以下幾方面的工作，一方面通過數(shù)字化技術提升傳統(tǒng)儀器儀表的技術水平和產(chǎn)品檔次，擴大國產(chǎn)儀器儀表的市場占有率；另一方面研究新一代高端數(shù)字化儀表，樹立國產(chǎn)儀表形象和品牌；同時針對國家走新型工業(yè)化道路的發(fā)展戰(zhàn)略，開展以節(jié)能降耗為目標的檢測技術和儀器儀表的研究。項目共分10個課題，國家撥款6000萬元，項目實施年限3年。
二、指南內(nèi)容
1、項目名稱
流程工業(yè)數(shù)字化儀器儀表
2、項目總體目標
通過項目的實施，掌握數(shù)字化智能儀器儀表的設計、生產(chǎn)工藝等關鍵技術，重點解決國產(chǎn)儀器儀表可靠性較差、精度較低、數(shù)字化智能化等功能落后等問題，使我國儀器儀表產(chǎn)業(yè)總體接近國際先進水平，減少進口，擴大出口，滿足流程工業(yè)對測量技術與儀器儀表的需求和支柱產(chǎn)業(yè)的戰(zhàn)略安全需求，支撐并引領國民經(jīng)濟的健康發(fā)展。
3、項目主要研究內(nèi)容
項目研究開發(fā)重點的確定，根據(jù)技術、產(chǎn)品在行業(yè)內(nèi)的應用范圍、數(shù)量、重要性等因素來選擇，集中資源支持我國有一定基礎，對儀器儀表產(chǎn)業(yè)的發(fā)展有引導作用的產(chǎn)品和技術，主要包括3個研究方向的10個課題。
方向一，通用儀表智能化技術及產(chǎn)業(yè)化，包括以下三個課題：
（1）基于EPA的智能化模塊和儀表的研究和開發(fā)
主要研究內(nèi)容：基于EPA的智能化通信模塊和儀表的研究和開發(fā)，包括相關的硬件、軟件、測試技術、集成技術等。能夠批量生產(chǎn)，具有一定的市場占有率。產(chǎn)品核心技術具有自主知識產(chǎn)權并形成自我更新升級能力。在實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化的同時，應積極研究產(chǎn)品標準和檢測認證平臺。
（2）基于FF、Profibus等通信技術的智能化模塊和儀表的研究和開發(fā)
主要研究內(nèi)容：基于無線、FF、Profibus等通信技術的智能化通信模塊和儀表的研究和開發(fā)，模塊應集成微處理器及部分外圍器件、通信接口及通信棧軟件、操作系統(tǒng)，以及常規(guī)的運算功能塊等。能夠批量生產(chǎn)，具有一定的市場占有率。產(chǎn)品核心技術具有自主知識產(chǎn)權并形成自我更新升級能力。
（3）智能化通用儀器儀表的開發(fā)及產(chǎn)業(yè)化
主要研究內(nèi)容：重點支持壓力/差壓變送器、流量計、閥門定位器等產(chǎn)品的智能化和產(chǎn)業(yè)化，包括儀器儀表的故障診斷技術、自適應技術、低功耗防爆技術、微弱信號提取和處理技術、抗電磁干擾技術、嵌入式系統(tǒng)、基于智能通信功能的應用軟件和分析軟件等技術攻關，以及產(chǎn)業(yè)化中關鍵核心的精密、微型、高性能、高可靠性的功能部件的設計、工藝技術攻關。
方向二，高端儀表關鍵技術及示范應用，包括以下四個課題：
（4）高精度壓力/差壓變送器
主要研究內(nèi)容：通過對傳感器設計制造技術，包括超凈化環(huán)境下的精密加工技術，焊接、沖灌及封裝技術，自動測試、數(shù)字復合補償技術等關鍵技術的研究開發(fā)，研制測量精度達到0.05%的壓力/差壓變送器，實現(xiàn)產(chǎn)品的高精度、高可靠性和小批量生產(chǎn)，并得到示范應用。
（5）高精度流量測量儀表
主要研究內(nèi)容：支持基于電磁、科氏力、超聲等檢測原理的高精度流量計，以及多相流等特種檢測技術的開發(fā)和研究，重點開展高精度、高可靠性、本安等技術的攻關，支持相關的高精度流量檢測、標定技術研究，實現(xiàn)小批量生產(chǎn)并得到示范應用。
（6）基于變頻控制技術的智能電動執(zhí)行器
主要研究內(nèi)容：研究開發(fā)基于變頻控制技術的智能電動執(zhí)行器系列新產(chǎn)品，包括變頻智能控制技術、故障診斷及保護技術、動態(tài)定位技術、抗電磁干擾技術、模塊化設計技術、高效變頻電機及傳動技術、S9工作制等先進技術，實現(xiàn)小批量生產(chǎn)并得到工程應用。
（7）特殊環(huán)境下的非接觸式測量儀表
主要研究內(nèi)容：采用圖像、輻射、超聲、雷達等先進測量技術，開發(fā)在高溫、高壓、粉塵、強腐蝕、非接觸、防爆等特殊環(huán)境下關鍵工藝參數(shù)的在線檢測、分析類儀表與裝置，實現(xiàn)小批量生產(chǎn)并得到典型工程示范應用。
方向三，面向節(jié)能降耗的先進檢測技術與儀表，包括以下三個課題：
（8）能耗、物耗在線檢測技術、儀表及管理系統(tǒng)
主要研究內(nèi)容：面向煉油企業(yè)具有重大能耗和資源消耗的公用工程系統(tǒng)（包括蒸汽動力系統(tǒng)、瓦斯管網(wǎng)、氫氣管網(wǎng)和換熱網(wǎng)絡等），開發(fā)針對煉油企業(yè)能耗物耗的先進檢測與優(yōu)化管理系統(tǒng)，其主要內(nèi)容包括：完善測量網(wǎng)絡、各主要裝置的瓦斯和氫氣產(chǎn)耗軟測量儀表、計量管理系統(tǒng)、優(yōu)化調(diào)度系統(tǒng)以及公用工程運行管理系統(tǒng)等，實現(xiàn)能耗、物耗的計量、數(shù)據(jù)采集、遠傳、記錄、分析與預測，實現(xiàn)能源與資源的有效利用，并通過示范應用，取得明顯節(jié)能降耗效果。
（9）基于光譜、色譜、軟測量等先進檢測技術的在線分析裝置
主要研究內(nèi)容：采用光譜、色譜、軟測量等先進檢測技術，開發(fā)冶金、石化等生產(chǎn)過程關鍵工藝參數(shù)與生產(chǎn)指標的在線分析與預報裝置（如產(chǎn)品組分、餾程、收率等在線分析與預報裝置等），以實現(xiàn)生產(chǎn)過程的優(yōu)化控制，提高產(chǎn)品質量與生產(chǎn)效率、降低能耗與物耗的目的。具體研究內(nèi)容包括色譜模擬蒸餾的多功能在線分析測量儀、基于近紅外光譜的多通道多參數(shù)在線分析測量儀、基于軟測量技術的油品性質軟儀表、基于軟測量技術的高爐溫度和鋼水溫度等冶金過程檢測裝備等。
（10）面向流程工業(yè)的排污在線檢測技術與儀表
主要研究內(nèi)容：針對污染嚴重的生產(chǎn)過程的排污（如廢氣、廢水等）問題，研制面向冶金、石化、電力、建材行業(yè)典型工程的高性能、多功能、模塊化的在線氣體、水質成份分析儀器及成套檢測裝置，滿足工業(yè)典型污染物排放的在線監(jiān)控、數(shù)據(jù)分析、遠程通訊的要求，并示范應用，為各種工業(yè)污染物的有效處理提供實時、科學的依據(jù)。
4、項目主要考核指標
（1）通用儀表智能化技術及產(chǎn)業(yè)化方向三個課題的主要考核指標如下：
智能化儀表通信模塊的數(shù)字通信符合EPA、FF、Profibus等現(xiàn)場總線標準，取得相關認證；
電磁兼容性EMC符合IEC-61326標準三級；
平均故障間隔時間MTBF大于10萬小時；
智能化壓力/差壓變送器產(chǎn)量達到10000臺/年，其中符合0.075%精度要求的變送器達到1000臺/年；
智能化流量計產(chǎn)量達到2000臺/年，其中測量精度達到0.2%以上的達到200臺；
智能化閥門定位器產(chǎn)量達到1000臺/年。
（2）高端儀表關鍵技術及示范應用方向四個課題的主要考核指標如下：
在高端產(chǎn)品方面，跟蹤國際儀器儀表發(fā)展趨勢，并有所突破。高精度壓力、流量等檢測儀表與國際先進水平的差距縮短到5年內(nèi)，在行業(yè)內(nèi)產(chǎn)生較大影響力。
高精度壓力/差壓變送器精度達到0.05%以上；
高精度科氏力流量計精度達到0.2%以上，高精度超聲流量計精度達到0.5%以上，高端電磁流量計精度達到0.15%以上；
基于變頻技術的模塊化智能電動執(zhí)行器，精度達到1%，可實現(xiàn)故障診斷、動態(tài)定位、柔性關斷保護、S9高頻次動作（3000次/小時以上）性能和功能；
上述高端儀表工程應用達200臺以上；
研制出非接觸式檢測儀表，精度和功能等指標達到國外同類產(chǎn)品的水平，并實現(xiàn)示范應用。
（3）面向節(jié)能降耗的先進檢測技術與儀表方向三個課題的主要考核指標如下：
基于軟測量、光譜、色譜等技術的油品物性檢測儀表，能在線分析5種以上油品性質參數(shù)，精度達到1%；
基于軟測量技術的冶金過程溫度檢測設備，能在線檢測冶金過程中各裝備的溫場，精度達到1%；
基于現(xiàn)場總線的多組份、智能化排污檢測儀器，其中氣體類儀器包括：最小檢測范圍0-5ppmCO2的紅外分析儀、高氧檢測達到98-100%的磁氧分析儀、最小檢測范圍0-100ppmSO2紫外分析儀；水質類儀器包括在線檢測TOC(檢測限0.1ppm)、硅（磷）酸根（最小量程0-20ppb）、濁度（0-100NTU/0-5000NTU）等；
能耗、物耗檢測系統(tǒng)，能在線計量、記錄、遠傳、分析企業(yè)電能、熱能、水的消耗信息，實現(xiàn)能耗、物耗的優(yōu)化管理，實現(xiàn)能耗、物耗綜合指標降低2%以上；