如何讓6億只電表實時同步？探訪三大國家級計量測試中心

　　“現代熱力學之父”開爾文有一條著名結論，“只有測量出來，才能制造出來”。計量被喻為工農業生產的“眼睛”和“神經”，是科技創新和產業發展的基石，也是制造強國、質量強國建設的重要技術基礎。

　　近日，記者跟隨市場監管總局組織的“計量服務新質生產力調研行”活動，走進位于北京的國家智能電網量測系統產業計量測試中心、國家先進鋼鐵材料產業計量測試中心、國家運載火箭產業計量測試中心，實地探訪計量如何賦能產業升級與可持續發展。

　　標準時間讓6億多只電表實時同步

　　在國家智能電網量測系統產業計量測試中心，家用智能電能表的第一道質量檢測關就在這里。

　　記者在電能表實驗室看到，一排排智能電能表正通過自動化檢測裝置，實施嚴格的入網檢測。中國電力科學研究院有限公司計量研究所所長郜波介紹，入網檢測對行業內80余家電表企業都采用盲樣送檢的方式，對電能表生產企業的產品進行第三方加密操作。“每一個序列代碼代表一家企業，完成檢測、出具檢測報告后，再送至第三方解密，生產企業才能知道檢測結果，保證了檢測結果的公平公正。”

　　郜波介紹，智能電網中的量測系統產業涉及智能傳感、電能計量、測量控制和信息處理四個方面，涵蓋設計、生產、制造、檢測等方面的單位千余家，計量測試服務對象包含上述四方面的多款產品。因為涉及的內容點多面廣，存在著諸多“測不了、測不全、測不準”的問題，國家電網公司于2017年2月16日向原國家質檢總局提出籌建國家智能電網量測系統產業計量測試中心申請，2021年1月16日中心通過驗收。

　　產業中心錨定解決產業中重大、關鍵計量測試技術問題，致力于提高計量設備準確性、運行可靠性，推動提升產業自主創新能力和核心競爭力。

　　比如，在時間頻率實驗室，工作人員向記者展示了標準時間是如何被計量的。“我們維持標準時間頻率，通過北斗衛星共視的方法下發到各個網省公司，網省公司再繼續通過光纖、載波等技術手段把時間頻率傳遞到每一個設備上面，由此實現國家電網管轄范圍內的6億多只電表實時同步，保證電力交易的公平公正。”

　　隨著新能源汽車的普及，充電樁需求量急劇增加。如何保證消費者在充電時，充電度數計量更加準確？導軌式電能表一個很重要的應用場景便是針對充電樁運行狀態的監測。郜波介紹，把一塊小小的導軌式電能表放置在充電樁內，然后通過羅氏線圈去采集樁前交流部分的電能，再與樁內消耗的電能去做實時的比對分析，就可遠程監測充電樁是否失準、是不是維持了準確的計量性能。

　　計量儀器給科研人員提供“眼睛”

　　國家先進鋼鐵材料產業計量測試中心于2022年1月由國家市場監督管理總局批準籌建。該中心依托單位鋼研納克（300797）檢測技術股份有限公司（簡稱“鋼研納克”），其前身起源于1952年的重工業部鋼鐵工業試驗所，是我國冶金分析測試技術的搖籃。

　　“在以往發布的諾貝爾獎（獲獎成果）里，70%左右是和儀器相關的。儀器是我們認識世界和改造世界的一種工具，只有看到了才可能動手做出來。”鋼研納克黨委書記、董事長楊植崗說，計量儀器給科研人員提供“眼睛”，為他們提供看得見的數據。

　　據介紹，高端科學儀器集成了物理、化學、光學、機械、電氣、軟件、系統等多學科多種技術，其發展水平是一個國家總體工業水平的折射，具有較高的技術門檻。由于品種多、批量小、技術難度高、投入回報期長，我國在高端科學儀器領域的創新投入總體不足。

　　以在鋼鐵行業上下游應用極為廣泛的火花直讀光譜儀為例，火花直讀光譜儀應用于金屬材料中多種元素的快速、直接定量分析，是相關行業質檢、質控重要的檢測設備。目前每年國內市場需求量超過3000臺套。而上世紀90年代之前，只有美國、德國等國有該類產品，平均售價在30萬美元左右。

　　鋼鐵研究總院及其后成立的鋼研納克公司，率先引進該類儀器開展應用研發，后自主研制火花直讀光譜儀并形成產業，其間攻克了多項關鍵技術。歷時近20年，目前已經成為國內市場火花光譜儀的銷量冠軍。“我們研發的火花原子發射光譜儀，一個電火花打上去，很快就可以把材料成分做出來。從原料取樣到成分分析，僅幾分鐘的時間，一爐鋼的成分狀況就出來了。”

　　計量不僅為服務產業高質量發展發揮重要作用，也與百姓生活密切關聯。比如由鋼研納克率先研發成功的基于X射線熒光光譜的大米重金屬快速分析儀，可檢測大米中痕量的鎘、鉛、砷等對人體十分有害的重金屬，“原來檢測大米的一種重金屬含量，就需要24個小時左右，現在通過我們這臺儀器，3分鐘就可以檢測完成。我們甚至可以將儀器抬到田間地頭去工作。”楊植崗說。

　　解決關鍵核心技術“卡脖子”問題

　　計量的快速發展，為解決我國關鍵核心技術“卡脖子”問題、實現高水平科技自立自強、構建現代化產業體系提供了堅實的基礎。

　　北京航天計量測試技術研究所是國家運載火箭產業計量測試中心的依托建設單位。該研究所副所長裴雅鵬表示，計量是航天產業高質量發展的重要基石，該中心緊密結合載人航天“四步走”研制流程開展先進計量測試技術研究，解決多項型號“不可檢不可測”難題。

　　比如，研制調頻激光雷達掃描儀，解決CZ-5大型運載火箭垂直裝配、嫦娥工程“鵲橋”中繼星網狀天線測量難題，并在國家“月球樣品和探月工程成果展”中展出；研制多面基準棱體，作為空間站、飛船交會對接目標模擬器姿態基準，助力我國載人航天交會對接任務圓滿成功；研制配套高精度無線傳感器，為CZ-2F載人航天發射、神舟十六號飛船解決寬溫區復雜交變溫度長期可靠測量難題；研制分子探針光譜儀并隨天舟七號貨運飛船進入我國空間站，完成神舟十七號航天員在軌生理指標檢測任務，支撐空間站在軌醫學監測平臺搭建。

　　同時，該中心率先布局人工智能計量學，搶占人工智能計量測試戰略高地，在市場監管總局指導下成立“全國人工智能計量協同創新生態伙伴聯盟”，加快推動人工智能計量技術創新發展、培育形成新質生產力，持續打造人工智能計量測試與標準重點實驗室、全國人工智能計量技術委員會、智能感知與認知計量專業委員會等創新平臺，牽引全國人工智能領域最優研發力量開展人工智能計量技術創新。

　　自2013年以來，市場監管總局在全國范圍內有計劃地開展了國家產業計量測試中心的建設工作。截至目前，已批準籌建66家國家產業計量測試中心，其中23家已通過驗收正式成立，涵蓋領域既涉及裝備制造、新能源、新材料等戰略性新興產業和現代服務業，也包括鋼鐵、乳制品、白酒等傳統產業，以產業計量測試中心為核心節點的國家產業計量測試體系正加速形成。