2.5 监控与数据采集系统相关技术标准

监控与数据采集系统经过不断地发展和完善，已经形成了一些技术标准。与监控与数据采集系统研究相关的标准有：IEEE 1451系列标准、IEEE 1232系列标准、MIMOSA-CRIS标准和OSA-CBM标准等。

2.5.1 IEEE 1451系列标准

IEEE 1451系列标准是智能变送器接口标准（Smart Transducer Interface Stan-dards），它是瑞典国家标准与技术研究中心（NIST）和IEEE在20世纪90年代中期提出的一个技术标准，目前有5个正式标准和3个预标准。这些子标准相互协同工作，但也可以彼此独立使用。它主要针对传感器的安装、使用和升级等问题，其特点是易形成长期的文件档案、易于升级与维护、易于提供数据与系统的可靠性并允许远程校正或自校正等。

IEEE1451系列标准的制定，为变送器制造商与用户、系统集成商和网络提供商带来巨大利益，使他们能够以较低的成本支持多种网络和变送器，促进了网络智能变送器技术的发展，在航空航天、智能汽车、环境监测、故障诊断、工业控制和机器人等领域得到了广泛的应用。

2.5.2 IEEE 1232系列标准

IEEE 1232系列标准是关于所有测试环境的人工智能交换与服务标准（Arti-ficial Intelligence Exchange and Service Tie to All Test Environments, AI-ESTATE），它是由IEEE SCC20下属的诊断与维修控制委员会提出的，由3个子标准组成。通过封装问题、定义接口边界、开发交换格式、指定标准服务，AI-ESTATE为具有互操作性、独立于特定厂商和产品解决方案的诊断系统的开发提供了方法。IEEE 1232定义了一个标准诊断系统的体系结构，以及信息交换和软件接口的组件标准。其目的是提供一个规范的诊断信息模型，以保证对信息支持系统测试和诊断的清晰理解。它的目标主要是统一专业术语、促进诊断知识的移植性、允许诊断知识的可扩展、确保诊断性能交换与综合的一致性。

AI-ESTATE目前支持5种诊断系统的模型：公共单元模型（CEM）、故障树模型（FTM）、增强诊断推理模型（EDIM）、诊断推理模型（DIM）和动态上下文模型（DCM）。将来还会包含更多的数据与知识规范，如基于约束的模型、神经网络模型、Bayesian网络模型和基于规则的模型等。

2.5.3 MIMOSAOSA-EAI

机器信息管理开放系统联盟（Machine Information Management Open System Alliances, MIMOSA）是一个致力于制定有关制造系统环境中操作与维护的开放信息标准的标准化组织，成立于1994年。它制定了设备维护信息系统间进行信息交换的开放规范——企业应用集成开放系统结构（Open System Architecture for Enterprise Application Integration, OSA-EAI）。

公共概念对象模型（Common Conceptual Object Model, CCOM）是OSA-EAI的基本概念模型，它使用统一建模语言UML定义了OSA-EAI的基类、主要属性和类之间的关联。OSA-EAI核心部分是公共关系信息模式（Common Relation Information Schema, CRIS），它建立了一个设备维护信息关系数据模式，涵盖了CBM系统中所要管理的所有信息。

MIMOSAOSA-EAI的主要目标是建立一个开放的体系结构，提供一组标准协议，以支持在不同CBM系统间交换复杂的传感器信息。CRIS数据的体系结构已被OSA-CBM采用，作为分布式设备维护应用通信的核心基础结构。

2.5.4 OSA-CBM

在监控与数据系统中，CBM系统是一类重要的应用。由于CBM系统涉及众多学科，如传感器技术、人工智能技术、计算机软件技术等，设备用户很难进行专业的诊断和维护，很多专门从事维护技术开发的科研院所、企业纷纷推出了自己的维护产品和维护服务。这些产品功能单一、价格昂贵、彼此间互不兼容，并不能很好地解决设备维护问题。同时，封闭的系统模式限制了技术应用和发展，市场垄断给设备用户带来了巨大的经济负担，限制了设备维护技术的推广。很多工厂没有能力购买先进的诊断维护系统，依然沿用落后的维护技术，很多可以避免的生产故障不时发生，造成了巨大的经济损失，严重地影响了整个国民经济的发展。

开放系统应该是一种厂家中立的理想系统，它的应用发展不应受任何厂家的控制和限制。要实现对这样一个开放系统的有效配置、操作和部件替换，就要制定一套接口、服务、协议的规范标准。在开放系统的环境下，可以用不同厂家的产品作为组成部件来构成系统，也可以在不同厂家生产的相同功能的产品间互换。这样就为用户采用多家产品集成系统以及系统的维护带来很大的方便，也有利于CBM维护系统的组件化、专业化发展。同时有利于打破市场垄断，促进技术与产品的发展。

市场的需求提出了要对CBM系统进行结构标准化。在这种需求的推动下，2001年，一个由美国海军提供部分资助，由Boeing、Caterpillar、Rockwell Au-tomation、Rockwell Scientific Company等联合组建的工业小组，制定了一个CBM开放系统体系结构（Open System Architecture for CBM，OSA-CBM）。与MIMO-SAOSA-EAI不同，OSA-CBM标准以组件形式为分布式CBM软件模块制定了一个开放的标准化体系结构，定义了CBM系统组成及数据交互标准，实现了来自不同厂商CBM组件间的互换性和互操作性。OSA-CBM标准把CBM系统分成了7个层次不同的技术模块，使CBM结构层次化、组件化。不同的研究机构和企业可以发挥在各自领域的专业技术优势，充分实现技术整合，共同推进CBM技术的发展。

2.5.5 其他相关标准

除了以上的4个标准以外，同监控与数据采集系统研究相关的标准还有ISO 13373、ISO 13374-1和IEEE P1522，以及部分机械状态监测和故障诊断的相关国际标准等。

ISO 13373是机械状态监测与诊断-振动状态监测标准，它以机械振动参量为主要指标，为设备状态监测的测量与数据采集功能提供通用指导。该标准主要包含以下内容：状态测量方法、状态测量参数、传感器的选择、传感器的定位、传感器的配属、数据采集、机器运行状态、振动监测系统、数据处理系统交互、连续监控和周期监控等。

ISO 13374-1是机械状态的监测和诊断标准，它定义了机械状态监测系统的6个功能模块及其输入输出，但它只提供了一个框架结构，并没有指出如何实现一个状态监测系统。OSA-CBM则正是该功能规范的实现标准，定义了功能块内部的数据结构及其对外接口。

IEEE P1522是标准测试能力和诊断能力特性与度量标准。

ISO 13372是机器的状况监测和诊断-词汇标准，它规定了机器及其状态监测与诊断中使用的术语和定义，旨在为状态监测与诊断系统的用户和制造商提供共同的词汇。

ISO 13379是机械状态监测和诊断-数据解释和诊断技术通用指南标准，为数据解释和机器的诊断提供了一定的参考依据。它的目的是让状态监测和诊断系统的用户和制造厂家共享机器诊断领域常见的概念，让用户能够准备必要的将用于进一步诊断机器状态的技术特征，然后给出一个适当的方法以达到机器故障诊断的目的。但它只给出了一般指南，不包括一系列的机器类型处理。

ISO 13381-1是机械的状态监测与诊断-预测标准，为预报过程的开发提供指南，它旨在：让状态监测和诊断系统的用户和制造商能够分享机器故障预报领域的一般概念；使用户确定所需的数据、特性和必要性能，以获得准确的预报；概括预报开发的一般方法；引入预报的概念，以促进未来系统的开发和培训。

ISO 17359是机器的状态监测和诊断标准，给出了机器状态监测和诊断的指南，是涵盖状态监测与诊断领域一组标准的母标准。它规定了制定机器状态监测方案时要考虑的一般程序，并包括在这一过程中要引用的相关标准。标准综述了执行状态监测方案时推荐的通用程序，并在其后详细提供了关键步骤。它引入了状态监测活动针对根本原因失效模式的概念，并描述设立报警准则、进行诊断和预报的一般方法，以及改善诊断结论和预报置信度的一般方法。