Атом — автоматом

Автоматизация метрологических процессов в атомной промышленности

Александр Кондратьев, технический специалист, ГК «Диполь»
KondratevAS@dipaul.ru

Метрология играет ключевую роль в обеспечении надежности и безопасности производства энергии. При этом сами метрологические процессы проходят в условиях многочисленных вызовов современности: рост объемов поверок, ужесточение требований к информационной безопасности, точности и скорости процедур. На этом фоне обеспечение автоматизации метрологических алгоритмов становится особенно актуальным. Разработки компании «Диполь» в области автоматизации поверочных процедур, включая программное обеспечение METLAB, систему машинного зрения MeterVision и поставку современного метрологического оборудования, уже применяются на объектах атомной энергетики и успели доказать свою эффективность.

Метрологическое обеспечение в энергетической отрасли имеет особое значение, поскольку именно точность измерений позволяет гарантировать стабильность технологических процессов, безопасность оборудования и экономическую эффективность. Ошибки в измерениях могут привести к серьезным последствиям — от простоя оборудования до угрозы безопасности. Поэтому автоматизация поверочных процедур становится необходимым шагом, позволяющим ускорить выполнение задач, исключить влияние человеческого фактора и повысить достоверность результатов.

Опыт внедрения автоматизированных стендов подтверждает практическую значимость этих решений. В качестве примера можно привести реализацию комплекса из десяти поверочных стендов на базе METLAB [1] на одном из крупнейших отечественных научно-производственных предприятий. Эти автоматизированные рабочие места предназначены для работы с источниками питания, генераторами и анализаторами импульсов, частотомерами, анализаторами спектра и векторными анализаторами цепей. Отдельно стоит отметить стенд для поверки измерителей мощности, в котором вместо традиционного набора оборудования используется векторный анализатор цепей. Такой подход позволяет упростить методику, повысить скорость проведения процедур и в перспективе привлечь к сотрудничеству другие метрологические лаборатории, стремящиеся к сокращению затрат и повышению эффективности.

Рис. Примеры аппаратно-программных комплексов для поверки: а) источников питания; б) генераторов СВЧ 50 ГГц; в) измерителей мощности; г) мультиметров

Еще один значимый пример применения отечественных решений связан с Ленинградской атомной электростанцией (ЛАЭС). Здесь прошли апробацию и на протяжении нескольких лет используются в работе метрологических лабораторий продукты METLAB (с 2024) и MeterVision (с 2023 года) [2]. Специалисты ЛАЭС отметили удобство автоматизации измерений и документооборота. Важно, что программное обеспечение упомянутых решений адаптировано под российские условия, в том числе под использование операционных систем Astra Linux, что полностью соответствует современным требованиям информационной безопасности. Инженеры-метрологи станции одними из первых применили в работе METLAB и MeterVision, и именно их практические рекомендации легли в основу ряда новых функций, рассчитанных на запросы атомной отрасли.

Рис. Сравнение среднего времени автоматизированной и ручной поверки для некоторых типов СИ, мин

Программное обеспечение METLAB — это современный инструмент для автоматизации поверочных процессов, способный контролировать широкий спектр оборудования через стандартные интерфейсы GPIB, RS-232, USB или LAN, выполнять необходимые расчеты и автоматически формировать протоколы. На примере поверки осциллографа Rigol MSO8104 было показано, что METLAB сокращает общее время процедуры в среднем более чем в три раза — с 348 до 96 минут, полностью исключая ошибки при ручном вводе данных и значительно облегчая подготовку отчетной документации [3].

Отдельное направление связано с системой машинного зрения MeterVision, созданной для распознавания показаний с цифровых или аналоговых приборов без интерфейсов связи с компьютером и успешно применяемой в метрологических лабораториях. Программа работает с веб-камерами, IP-камерами, а также с фото- и видеоматериалами, что делает ее гибким инструментом для различных сценариев. В MeterVision реализованы шесть методов распознавания: быстрый алгоритм для семисегментных дисплеев, нейросеть для распознавания текста на русском и английском языках, метод цветового анализа для отслеживания световой индикации приборов и еще три метода для распознавания показаний стрелочных приборов. Эти возможности позволяют создавать полноценные автоматизированные рабочие места для поверки цифровых мультиметров, аналогов электроизмерительных приборов, датчиков давления и манометров, термодатчиков и других средств измерений. Так, недавно метрологическая лаборатория «Диполь Инжиниринг» выполнила поверку 75 мультиметров Fluke 106 с применением двух автоматизированных рабочих мест на базе METLAB и MeterVision [4]. Среднее время поверки одного прибора составило всего 15 минут, что в несколько раз быстрее ручных методов. Кроме того, исследуется возможность одновременной поверки нескольких СИ (система машинного зрения может одновременно обрабатывать до 10 зон), позволяя увеличить скорость поверки.

Рис. Окно программы MeterVision с примером одновременной обработки трех зон тремя методами: алгоритм, нейросеть и распознавание цветов

C недавнего времени возможности системы расширились и в сторону работы со стрелочными средствами измерений: уже разработаны три алгоритма распознавания стрелочных шкал, которые успешно прошли первые испытания. Внедрение этих алгоритмов способно значительно сократить время поверки сложных аналоговых приборов, например, многодиапазонных электроизмерительных приборов серии «Ц», где процедура поверки могла занимать до 3–4 часов из-за необходимости множества измерений, расчетов погрешности и вариации и анализа нелинейных шкал. Автоматизация этих процессов создает принципиально новые возможности, а способность MeterVision корректно работать даже с нелинейными шкалами делает ее особенно перспективной для отрасли, где широко распространены манометры и датчики давления.

Рис. Распознавание показаний Ц4352 с помощью MeterVision (используется нижняя нелинейная шкала)

Для успешной автоматизации метрологических процессов важную роль играет не только программное обеспечение, но и эталонное оборудование. Компания «Диполь» предлагает широкий спектр приборов, интегрируемых в автоматизированные стенды. Ключевой пример — многофункциональный калибратор МК9023А, который позволяет поверять широкий спектр средств измерений, отличается высокой стабильностью и точностью и способен заменить Fluke 55-серии [5]. Прибор поставляется в комплекте с системой METLAB, что делает его готовым решением для автоматизации. Такой подход предлагает заказчику комплексное решение, включающее как программные, так и аппаратные средства.

Рис. Метрологическое оборудование, ПО METLAB и система машинного зрения MeterVision

Опыт «Диполь» показывает, что автоматизация метрологических процессов позволяет не только ускорить и упростить поверку, но и создать фундамент для технологической независимости. Внедрение отечественного ПО и современного метрологического оборудования обеспечивает полное соответствие современным требованиям, снижает зависимость от зарубежных решений и повышает эффективность метрологических лабораторий.

Важно еще раз акцентировать внимание, что применение METLAB, MeterVision и современного эталонного оборудования прошло проверку практикой и доказало свою эффективность: сокращение времени поверки в несколько раз, повышение точности, удобство документирования и готовность к работе в условиях строжайших требований.

1. Кондратьев, А. Отечественные разработки для автоматизации поверочных и измерительных процедур / А. Кондратьев // Технологии в электронной промышленности. – 2024. – № 2(140). – С. 44–46. – EDN BJOVDW.
2. Автоматизация на уровне атома: программное обеспечение метрологических процедур в энергетической отрасли // Эксперт+. – 2025. – № 9.
3. Действовать на автомате: сравнительный анализ автоматизированной и ручной поверки осциллографа Rigol MSO8104 // Эксперт+. – 2025. – № 11.
4. Кондратьев, А. С. Автоматизация поверки с помощью ПО METLAB и системы машинного зрения MeterVision / А. С. Кондратьев // Фундаментальная инженерия для метрологического обеспечения технических систем и устройств: сборник трудов всероссийской научно-технической конференции, Москва, 05 февраля 2026 года. – Москва: ООО «МАКС Пресс», 2026. – С. 74–77. – EDN ZTSCNS.
5. Кондратьев, А. Сравнение технических характеристик многофункциональных калибраторов и подбор альтернативного оборудования / А. Кондратьев // Электронные компоненты. – 2026. – № 3. – С. 62–67. – EDN HUWZZR.