計量學作為一門測量科學，通常與實驗室以及精密工業聯系在一起，也和社會經濟活動息息相關。
我國在產業基礎能力方面出現的許多短板與“測不了、測不全、測不準”密切相關，“只有測得出才能造得出，只有測得準才能造得精”。因此，產業基礎薄弱問題的破解需要更先進的計量測試技術、更強的計量能力和更高的測量水平。
近日，第一財經記者跟隨由市場監管總局組織的“計量服務新質生產力媒體行”活動，走進位于北京市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，實地探訪計量技術是如何賦能產業升級、兼顧民生的。
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。近年來，各國家產業計量測試中心聚焦產業發展計量測試需求，加強計量技術研究和測試服務，提升產業核心競爭力，得到了各級政府、行業、企業積極響應和支持，有力地支撐了地方產業和行業的發展，為推動產業創新和質量提升發揮了積極作用。
6億只智能電表運行準不準？
隨著可再生能源和電動汽車的加入，當前的能源系統變得越來越復雜。因此，電網數字化正成為適應這些變化的必要步驟。根據國際能源署（IEA）的報告，智能電表將支持電網的基本需求側響應功能，這是電網運營商和消費者為平衡電網供需側，確保電網更安全、更高效運行而采取的措施。
“大家看到，屏幕上的是國家電網管轄范圍內的6億多只在線的智能電能表。針對這6億多只電能表，我們不僅要保障它們的質量合格，還需要保證電力交易的公平公正性。這些工作都需要量測系統。”中國電力科學研究院有限公司計量研究所所長郜波介紹稱。
隨著中國經濟的快速發展，對電力的需求持續增長，中國電力供應存在多樣化，既有長距離輸送，又有新能源接入，對于電力的保障提出了更高要求。目前，中國實施了大規模“西電東送”的跨區域電力輸送工程，通過500千伏以上至1100千伏超、特高壓交直流工程，實現了電力資源的優化配置。同時，為了實現“雙碳”目標和支撐新型電力系統的構建，配電網需要具備更強的承載力，以滿足大規模分布式新能源、新型儲能、電動汽車充電設施等各類新業態發展接入需求。
據郜波介紹，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，2017年2月，國家電網公司申請籌建國家智能電網量測系統產業計量測試中心。2021年1月，該中心通過驗收。
在越來越復雜的用電場景中，如何保證消費者在充電時，充電電量計量更加準確？“我們研制的導軌式電能表一個很重要的應用場景，便是充電樁運行狀態的監測。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、是否維持了準確的計量性能。”郜波表示。
智能電網中的量測系統，是集智能傳感、智能儀表、測量及通信、監測與診斷等技術于一體的智能化計量軟硬件系統。該系統是智能電網建設的重要基礎設施，可以評估電網設備的健康狀況和電網的完整性，實現表計自動抄收、用電信息監測、電能質量分析和有序用電管理等，可以促進能源生產者、電網運營商、消費者的多方互動，支撐大規模電動汽車充換電和新能源接入，輔以靈活的電價政策，激勵用戶主動地根據電力市場情況參與需求側響應。
國產高鐵車輪車軸已安全行駛60萬公里
2024年首日，整列裝著國產車輪的G364次復興號長編組動車組從武漢站駛向天津西站，這是中國高鐵發展史上最重要的里程碑。
“原來我們高鐵的車輪和車軸都是靠進口，目前，國產輪對（含車輪/車軸）已在時速350公里的復興號動車組上使用，已安全運行60萬公里以上。”國家先進鋼鐵材料產業計量測試中心負責人楊植崗介紹，該中心開展的高鐵車輪車軸產品質量評價，助力高鐵車輪的高質量發展和國產替代。
由于高鐵運行速度快、載荷大、溫度變化大、環境復雜等特點，對于配套的車輪車軸提出了極高的要求。“我們需要檢測儀器對它進行評測，包括它的耐磨性、耐腐蝕性、耐溫性、耐沖擊性等性能，以適應不同地域和氣候條件下的運行環境。現在我們已經擁有了這樣的工具。”楊植崗自豪地說。
儀器是“認識世界的工具”。儀器儀表產業自身體量不大，但影響了國民經濟和科技發展的方方面面。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。長期以來，高端科學儀器嚴重受制于人，大型精密儀器多項空白，中檔儀器同國外技術、質量水平差異顯著，低端儀器在市場上無序競爭。
“在以往發布的諾貝爾獎成果里，約有70%和儀器相關。儀器是我們認識和改造世界的一種工具，只有先看到才能動手做出來。計量儀器給科研人員提供眼睛，為他們提供看得見的數據。”楊植崗表示。
鋼研納克，作為我國冶金和材料分析測試技術與儀器的發源地，其在相關儀器的應用、研發和制造方面的歷史淵源，可以追溯至曾經的鋼鐵工業實驗室，曾創造多項世界首創和國內首次的技術成果。鋼研納克自研的火花直讀光譜儀，能夠快速、直接地定量分析金屬材料中的多種元素，是質量檢測和控制的關鍵工具，是鋼鐵行業及其供應鏈中廣泛應用的設備，在20世紀90年代之前，只有美國、德國等國家能夠生產此類產品，價格高達約30萬美元。目前，國內市場對此類設備的需求每年超過3000臺套。
據楊植崗介紹，“一個電火花打上去，這款儀器就能快速檢測出一爐鋼的成分。目前，這款儀器已融入智能化、自動化煉鋼流程，實現取樣、制樣、檢驗全程自動化。以往因為檢測流程復雜煉鋼耗時長，如今有了這款儀器，一爐鋼從原料到成品不到20分鐘，冶煉效率大幅提升。”
國家先進鋼鐵材料產業計量測試中心不僅服務于工業，在民生領域也同樣發揮著重要作用，該中心研發制造的一款X射線熒光光譜儀，可檢測大米中痕量的鎘、鉛、砷等對人體有害的重金屬。
據楊植崗介紹，“以往檢測大米重金屬含量需要24個小時左右。如今通過這款儀器3分鐘就可以完成檢測。它體積小、重量輕，攜帶方便，對于環境沒有特殊要求，我們甚至可以將儀器抬到田間地頭去工作。”
鋼研納克的儀器產品圍繞冶金流程及金屬材料的市場主體，在相關行業及其上下游產業中持續推廣，并在鋼鐵、冶金、有色、機械、航空航天、核電、高鐵、汽車、新材料、環境、食品、石化等領域得到廣泛應用，市場占有率在國內領先，有效打破了國外壟斷，節約了行業儀器投入，推動了自主可控的發展。
可檢可測，助力航天事業
為促進國家運載火箭產業高質量發展，進一步發揮計量基礎保障作用，2012年，北京航天計量測試技術研究所在全國率先開展了產業計量測試體系研究，提出建設“國家運載火箭產業計量測試中心”的構想。
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。
從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。
目前，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。
