如何让6亿只电表实时同步？探访三大国家级计量测试中心

“现代热力学之父”开尔文有一条著名结论，“只有测量出来，才能制造出来”。计量被喻为工农业生产的“眼睛”和“神经”，是科技创新和产业发展的基石，也是制造强国、质量强国建设的重要技术基础。

近日，新京报记者跟随市场监管总局组织的“计量服务新质生产力调研行”活动，走进位于北京的国家智能电网量测系统产业计量测试中心、国家先进钢铁材料产业计量测试中心、国家运载火箭产业计量测试中心，实地探访计量如何赋能产业升级与可持续发展。

标准时间让6亿多只电表实时同步

在国家智能电网量测系统产业计量测试中心，家用智能电能表的第一道质量检测关就在这里。

记者在电能表实验室看到，一排排智能电能表正通过自动化检测装置，实施严格的入网检测。中国电力科学研究院有限公司计量研究所所长郜波介绍，入网检测对行业内80余家电表企业都采用盲样送检的方式，对电能表生产企业的产品进行第三方加密操作。“每一个序列代码代表一家企业，完成检测、出具检测报告后，再送至第三方解密，生产企业才能知道检测结果，保证了检测结果的公平公正。”

郜波介绍，智能电网中的量测系统产业涉及智能传感、电能计量、测量控制和信息处理四个方面，涵盖设计、生产、制造、检测等方面的单位千余家，计量测试服务对象包含上述四方面的多款产品。因为涉及的内容点多面广，存在着诸多“测不了、测不全、测不准”的问题，国家电网公司于2017年2月16日向原国家质检总局提出筹建国家智能电网量测系统产业计量测试中心申请，2021年1月16日中心通过验收。

产业中心锚定解决产业中重大、关键计量测试技术问题，致力于提高计量设备准确性、运行可靠性，推动提升产业自主创新能力和核心竞争力。

比如，在时间频率实验室，工作人员向记者展示了标准时间是如何被计量的。“我们维持标准时间频率，通过北斗卫星共视的方法下发到各个网省公司，网省公司再继续通过光纤、载波等技术手段把时间频率传递到每一个设备上面，由此实现国家电网管辖范围内的6亿多只电表实时同步，保证电力交易的公平公正。”

随着新能源汽车的普及，充电桩需求量急剧增加。如何保证消费者在充电时，充电度数计量更加准确？导轨式电能表一个很重要的应用场景便是针对充电桩运行状态的监测。郜波介绍，把一块小小的导轨式电能表放置在充电桩内，然后通过罗氏线圈去采集桩前交流部分的电能，再与桩内消耗的电能去做实时的比对分析，就可远程监测充电桩是否失准、是不是维持了准确的计量性能。

计量仪器给科研人员提供“眼睛”

国家先进钢铁材料产业计量测试中心于2022年1月由国家市场监督管理总局批准筹建。该中心依托单位钢研纳克检测技术股份有限公司，其前身起源于1952年的重工业部钢铁工业试验所，是我国冶金分析测试技术的摇篮。

“在以往发布的诺贝尔奖里，70%左右是和仪器相关的。仪器是我们认识世界和改造世界的一种工具，只有看到了才可能动手做出来。”钢研纳克党委书记、董事长杨植岗说，计量仪器给科研人员提供“眼睛”，为他们提供看得见的数据。

据介绍，高端科学仪器集成了物理、化学、光学、机械、电气、软件、系统等多学科多种技术，其发展水平是一个国家总体工业水平的折射，具有较高的技术门槛。由于品种多、批量小、技术难度高、投入回报期长，我国在高端科学仪器领域的创新投入总体不足。

以在钢铁行业上下游应用极为广泛的火花直读光谱仪为例，火花直读光谱仪应用于金属材料中多种元素的快速、直接定量分析，是相关行业质检、质控重要的检测设备。目前每年国内市场需求量超过3000台套。而上世纪90年代之前，只有美国、德国等国有该类产品，平均售价在30万美元左右。

钢铁研究总院及其后成立的钢研纳克公司，率先引进该类仪器开展应用研发，后自主研制火花直读光谱仪并形成产业，其间攻克了多项关键技术。历时近20年，目前已经成为国内市场火花光谱仪的销量冠军。“我们研发的火花原子发射光谱仪，一个电火花打上去，很快就可以把材料成分做出来。从原料取样到成分分析，仅几分钟的时间，一炉钢的成分状况就出来了。”

计量不仅为服务产业高质量发展发挥重要作用，也与百姓生活密切关联。比如由钢研纳克率先研发成功的基于X射线荧光光谱的大米重金属快速分析仪，可检测大米中痕量的镉、铅、砷等对人体十分有害的重金属，“原来检测大米的一种重金属含量，就需要24个小时左右，现在通过我们这台仪器，3分钟就可以检测完成。我们甚至可以将仪器抬到田间地头去工作。”杨植岗说。

解决关键核心技术“卡脖子”问题

计量的快速发展，为解决我国关键核心技术“卡脖子”问题、实现高水平科技自立自强、构建现代化产业体系提供了坚实的基础。

北京航天计量测试技术研究所是国家运载火箭产业计量测试中心的依托建设单位。该研究所副所长裴雅鹏表示，计量是航天产业高质量发展的重要基石，该中心紧密结合载人航天“四步走”研制流程开展先进计量测试技术研究，解决多项型号“不可检不可测”难题。

比如，研制调频激光雷达扫描仪，解决CZ-5大型运载火箭垂直装配、嫦娥工程“鹊桥”中继星网状天线测量难题，并在国家“月球样品和探月工程成果展”中展出；研制多面基准棱体，作为空间站、飞船交会对接目标模拟器姿态基准，助力我国载人航天交会对接任务圆满成功；研制配套高精度无线传感器，为CZ-2F载人航天发射、神舟十六号飞船解决宽温区复杂交变温度长期可靠测量难题；研制分子探针光谱仪并随天舟七号货运飞船进入我国空间站，完成神舟十七号航天员在轨生理指标检测任务，支撑空间站在轨医学监测平台搭建。

同时，该中心率先布局人工智能计量学，抢占人工智能计量测试战略高地，在市场监管总局指导下成立“全国人工智能计量协同创新生态伙伴联盟”，加快推动人工智能计量技术创新发展、培育形成新质生产力，持续打造人工智能计量测试与标准重点实验室、全国人工智能计量技术委员会、智能感知与认知计量专业委员会等创新平台，牵引全国人工智能领域最优研发力量开展人工智能计量技术创新。

自2013年以来，市场监管总局在全国范围内有计划地开展了国家产业计量测试中心的建设工作。截至目前，已批准筹建66家国家产业计量测试中心，其中23家已通过验收正式成立，涵盖领域既涉及装备制造、新能源、新材料等战略性新兴产业和现代服务业，也包括钢铁、乳制品、白酒等传统产业，以产业计量测试中心为核心节点的国家产业计量测试体系正加速形成。