電氣設(shè)備遠(yuǎn)程監(jiān)控技術(shù)研究

董 洪

商丘市飛天紡織有限公司，河南商丘 476000

電氣設(shè)備的遠(yuǎn)程監(jiān)控室指通過(guò)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)對(duì)電氣設(shè)備進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)視和操作，而實(shí)現(xiàn)這一目的的軟件系統(tǒng)和硬件系統(tǒng)統(tǒng)稱為遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)，它是通過(guò)運(yùn)用多種技術(shù)的來(lái)實(shí)現(xiàn)的，例如計(jì)算機(jī)技術(shù)、控制技術(shù)以及圖形技術(shù)等，并將這些技術(shù)進(jìn)行融合和集成，實(shí)現(xiàn)了各種資源的共享達(dá)到了監(jiān)控的實(shí)時(shí)、快速和有效，并能夠跟其它的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)互連，向人們提供了一個(gè)更高效、更全面、更安全、更快捷的服務(wù)模式。電氣設(shè)備的遠(yuǎn)程監(jiān)控的設(shè)備和控制中心在不同的地點(diǎn)，通過(guò)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)來(lái)傳送各式各樣的信息，打破了地獄的限制，為人們遠(yuǎn)程操作提供了便利。

1 電氣設(shè)備遠(yuǎn)程監(jiān)控的意義

隨著現(xiàn)代工業(yè)的快速發(fā)展，生產(chǎn)設(shè)備也得到了廣泛的應(yīng)用，而且也越來(lái)越復(fù)雜，因此通過(guò)分析其環(huán)境、特性參數(shù)以及運(yùn)轉(zhuǎn)狀況來(lái)進(jìn)行管理、控制就顯得日益重要。由于工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程控制要求的高環(huán)境適應(yīng)性、高實(shí)時(shí)性和高可靠性等特點(diǎn)，自動(dòng)控制與檢測(cè)技術(shù)一直沿著自己的道路發(fā)展，而遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)的發(fā)展為之提供了遠(yuǎn)程監(jiān)控可能。遠(yuǎn)程生產(chǎn)監(jiān)控系統(tǒng)提供自動(dòng)采集控制檢測(cè)系統(tǒng)數(shù)據(jù)接口和人工錄入數(shù)據(jù)接口，將自動(dòng)采集和人工錄入的數(shù)據(jù)進(jìn)行匯總、統(tǒng)計(jì)并發(fā)布，通過(guò)比較直觀的形式，例如數(shù)據(jù)、報(bào)表、圖形、圖像等，在網(wǎng)絡(luò)終端上對(duì)設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)和生產(chǎn)控制過(guò)程實(shí)施全方面的動(dòng)態(tài)監(jiān)控。無(wú)論是對(duì)生產(chǎn)過(guò)程數(shù)據(jù)，還是計(jì)量、化驗(yàn)、質(zhì)量檢驗(yàn)數(shù)據(jù)，系統(tǒng)都具有實(shí)時(shí)跟蹤監(jiān)控能力。用戶可以通過(guò)遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)督和管理。通過(guò)形象逼真的動(dòng)態(tài)模擬工藝流程圖、實(shí)時(shí)歷史趨勢(shì)圖，管理人員可以及時(shí)地查看生產(chǎn)運(yùn)行的現(xiàn)行狀態(tài)和歷史趨勢(shì)，同時(shí)實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)異常報(bào)警，保證了設(shè)備的正常運(yùn)轉(zhuǎn)。

2 遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)的功能

遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了生產(chǎn)過(guò)程的檢測(cè)，監(jiān)督，管理和控制等功能：

1）檢測(cè)功能：遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)會(huì)對(duì)所監(jiān)測(cè)的數(shù)據(jù)和實(shí)際情況進(jìn)行初步的處理，并通過(guò)一定形式的輸出設(shè)備顯示出來(lái)，為操作人員提供詳細(xì)的數(shù)據(jù)信息，以便為生產(chǎn)的正常進(jìn)行提供支持；

2）管理功能：將檢測(cè)到的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)和生產(chǎn)過(guò)程中操作人員的指令進(jìn)行歸納分析等加工，并分別作為實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)和歷史數(shù)據(jù)加以存儲(chǔ)；

3）監(jiān)督功能：利用對(duì)設(shè)備監(jiān)控的數(shù)據(jù)與系統(tǒng)所設(shè)定的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行比對(duì)，對(duì)不符合標(biāo)準(zhǔn)的設(shè)備情況進(jìn)行故障和危險(xiǎn)預(yù)報(bào)，并進(jìn)行報(bào)警。

3 遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)的發(fā)展

計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的快速發(fā)展為電氣設(shè)備的遠(yuǎn)程監(jiān)控提供了重要手段，為信息的傳遞效率大幅提高，它的最大特點(diǎn)就是資源的共享，互通有無(wú)，這就為對(duì)設(shè)備實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控提供了最有利的條件?，F(xiàn)代工業(yè)規(guī)模的不斷發(fā)展和擴(kuò)大，對(duì)設(shè)備的控制系統(tǒng)也提出了更高的要求，相當(dāng)一部分設(shè)備都存在規(guī)模大，檢測(cè)點(diǎn)比較分散等現(xiàn)象，而嵌入式遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)的發(fā)展成功的解決了這一難題?；谇度胧降倪h(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)能將智能控制器的數(shù)據(jù)庫(kù)中的信息轉(zhuǎn)入上層服務(wù)器的關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)中，上層服務(wù)器通過(guò)Web服務(wù)器與通用Internet網(wǎng)絡(luò)相連，這樣遠(yuǎn)程用戶就能隨時(shí)查詢?cè)O(shè)備的工作狀況。操作在現(xiàn)有的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中，直接觀看實(shí)時(shí)的監(jiān)控圖像，實(shí)現(xiàn)高效、簡(jiǎn)潔的監(jiān)控操作。以嵌入式系統(tǒng)為基礎(chǔ)的監(jiān)控具有：便于計(jì)算機(jī)處理，適合遠(yuǎn)距離傳輸，可靠性高、安裝方便、使用靈活和體積輕巧等優(yōu)點(diǎn)，有利于企業(yè)提高生產(chǎn)效率、降低成本，也使設(shè)備使用的安全系數(shù)得到很大提高。20世紀(jì)80年代起，國(guó)外就出現(xiàn)了無(wú)線遠(yuǎn)程控制單元，并逐漸得到了推廣。而我國(guó)對(duì)設(shè)備遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)的研究與應(yīng)用工作始于上世紀(jì)90年代，但由于和發(fā)達(dá)國(guó)家的技術(shù)相比還有很大的差距，因此設(shè)計(jì)出的遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)的穩(wěn)定性和操作性比較差，缺乏市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。目前我國(guó)遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)發(fā)展到第三代，圖像處理技術(shù)不斷提高，視頻壓縮比例越來(lái)越高，隨著監(jiān)控市場(chǎng)的蓬勃發(fā)展，各種設(shè)備也不斷有新監(jiān)控業(yè)務(wù)需求，設(shè)備遠(yuǎn)程視頻監(jiān)控系統(tǒng)遇到了空前的歷史發(fā)展機(jī)遇。現(xiàn)在，設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)用已經(jīng)突破了簡(jiǎn)單的監(jiān)控范疇，成為有效的監(jiān)督手段和管理資源，遠(yuǎn)程監(jiān)控技術(shù)呈現(xiàn)數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化、集成化和專業(yè)化的發(fā)展趨勢(shì)。

4 遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)

從結(jié)構(gòu)上分為三部分：遠(yuǎn)程監(jiān)控平臺(tái)、嵌入式服務(wù)器、智能CAN節(jié)點(diǎn)。各部分功能簡(jiǎn)述如下：遠(yuǎn)程監(jiān)控平臺(tái)通過(guò)Internet 與嵌入式服務(wù)器相連，監(jiān)測(cè)和控制由智能 CAN 節(jié)點(diǎn)組成的現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備，并把監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)存入數(shù)據(jù)庫(kù)，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)制定控制決策。同時(shí)發(fā)送控制命令到現(xiàn)場(chǎng)，控制設(shè)備完成指定的動(dòng)作。嵌入式服務(wù)器負(fù)責(zé)收發(fā)來(lái)自 CAN 總線和以太網(wǎng)的信息，通過(guò)協(xié)議轉(zhuǎn)換實(shí)現(xiàn)兩種不同網(wǎng)絡(luò)之間的通信。智能 CAN 節(jié)點(diǎn)負(fù)責(zé)采集現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)，通過(guò)CAN 總線將數(shù)據(jù)發(fā)到嵌入式服務(wù)器，再由嵌入式服務(wù)器發(fā)送到遠(yuǎn)程監(jiān)控平臺(tái)，同時(shí)還要接收遠(yuǎn)程監(jiān)控平臺(tái)的控制指令完成相應(yīng)的控制動(dòng)作。

4.1 嵌入式服務(wù)器

嵌入式服務(wù)器是指將WEB服務(wù)器引入到現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試和控制設(shè)備中，在相應(yīng)的硬件平臺(tái)和軟件系統(tǒng)的支持下，使傳統(tǒng)的測(cè)試和控制設(shè)備轉(zhuǎn)變?yōu)榫邆淞艘訲CP/IP為底層通信協(xié)議，Web技術(shù)為核心的基于互聯(lián)網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)測(cè)試和控制設(shè)備。

4.2 智能CAN節(jié)點(diǎn)

總線是控制器局域網(wǎng)（controller area network，CAN）屬于現(xiàn)場(chǎng)總線范疇，是一種能有效支持分布式控制的串行通信網(wǎng)絡(luò)，可將掛接在現(xiàn)場(chǎng)總線上作為網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的智能設(shè)備連接成網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，并進(jìn)一步構(gòu)成集散測(cè)控系統(tǒng)。CAN智能節(jié)點(diǎn)位于傳感器和執(zhí)行機(jī)構(gòu)所在的現(xiàn)場(chǎng)，在集散控制系統(tǒng)中起著承上啟下的作用。一方面，它必須和上位機(jī)進(jìn)行通信，以完成數(shù)據(jù)交換；另一方面，它根據(jù)系統(tǒng)的需要以完成測(cè)量與控制的功能。因此，CAN智能節(jié)點(diǎn)的設(shè)計(jì)在工業(yè)集散測(cè)控系統(tǒng)中有著十分重要的作用。

4.3 遠(yuǎn)程監(jiān)控平臺(tái)

遠(yuǎn)程監(jiān)控平臺(tái)通過(guò) Internet 與嵌入式服務(wù)器相連，主要用于數(shù)據(jù)的接收，并把監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)到數(shù)據(jù)庫(kù)中，監(jiān)測(cè)和控制現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)制定控制決策，用戶可以在任何地方對(duì)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測(cè)。

經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期對(duì)設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)的實(shí)際應(yīng)用、不斷優(yōu)化和現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行，遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)以其特有的優(yōu)勢(shì)，將為我國(guó)工業(yè)化的發(fā)展以及企業(yè)安全有序生產(chǎn)，提供了一項(xiàng)新的管理手段。

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