[科普中国]-远程实时监控系统

简介

远程监控是建立在现代的计算机技术、通信技术、控制技术以及图形技术上的一个新的应用。远程监控是指利用计算机通过网络系统实现对远程工业生产过程控制系统的监视和控制,能够实现远程监控的计算机软硬件系统称为远程监控系统。远程监控技术是远程监测与控制技术的结合是本地计算机系统通过网络系统特别是对远端的控制系统进行监测与控制。

远程实时监控系统必须要在控制网络和信息网络集成环境中完成原先在工业控制系统中的各种要求,其主要特点有实时性、安全性和可扩展性等几方面。

远程监控原理远程监控最早来自于医疗系统中的远程诊断系统。监控系统的演变,是一个从集中监控向网络监控的发展历史。监控技术大致经过了如下三个阶段第一个阶段是单机监控系统,主要是针对单台或者单一类型的设备进行监控,系统是封闭的,状态信息仅仅供内部使用第二个阶段是集中式监控系统,由多台计算机组成,其中一台计算机控制其他多台计算机进行监控第三个阶段是网络范围内的远程监控系统。

远程监控系统可以划分为远程监控终端系统、远距离数据传输系统、现场设备监测与控制系统三部分。各部分分工协作,共同实现对设备的远程控制。远程监控系统模型如图所示。

远程监控系统分类保持型的远程监控方式远程监控仅仅向设备控制系统发出控制命令,而由设备自主的完成这个命令,监控设备只对设备进行监视,在必要时对设备进行干预。这样就要求设备不断向远程监控系统发送设备运行信息,远程监控系统保持对设备的监控能力。这种模式可实现远程设备的无人控制,可应用于危险环境和人力不能到达的地方等。

完成型的远程监控方式远程监控系统仅仅向设备控制系统发出控制命令,而由设备自主的完成这个命令,远程监控系统不对设备的具体实现过程进行监控,设备完成任务后向远程监控系统报告。设备的操作控制完全在本地进行,设备在本地操作人员的监控下完成任务。

完全型的远程控制方式设备的本地控制系统仅仅控制设备的执行机构,全部的操作控制由远程监控系统完成。在这种方式中,设备控制系统和设备是分离的,而在设备控制系统内信号的传递速度要求很高,要求系统能够立刻对现场做出反应。这种控制方式用在一些特殊的行业。

人机交互式远程监控方式设备在本地操作人员和远程监控系统的协同控制下工作,即设备在远程监控系统的指挥下工作,由本地操作人员对设备进行控制和维护工作。在任务执行过程中,可随时建立连接,进行设备之间和人员之间的交互,设备的状态信息可随时在远程监控端采集。这是目前使用比较多的一种监控方式。

系统功能分析远程监控系统有两种类型,一种是生产现场没有现场监控系统,而是将数据采集后直接送到远程计算机进行处理另一种是现场监控与远程监控并存。由于建立了基本的网络信息基础结构,设备监测、维护技术进入了集成系统阶段,在一个单位的内部基本上实现了资源和信息共享。远程监控所实现的功能如下：

采集与处理功能主要是对生产过程的各种模拟或数字量进行检测、采样和必要的预处理,并且以一定的形式输出,如打印报表、显示屏和电视等,为生产人员提供详实的数据,帮助他们进行分析,以便了解生产情况。

监督功能将检测到的实时数据、还有生产人员在生产过程中发出的指令和输入的数据进行分析、归纳、整理、计算等二次加工,并分别作为实时数据和历史数据加以存储。

管理功能利用己有的有效数据、图像、报表等对工况进行分析、故障诊断、险情预测,并以声光电的形式对故障和突发事件报警。

控制功能在检测的基础上进行信息加工,根据事先决定的控制策略形成控制输出,直接作用于生产过程。1

系统结构基于网络的远程监控系统通常可以分为三层现场智能设备层、SCADA层(数据采集和监控)、远程监控层。

现场智能设备层现场智能设备层位于监控系统的下层,是现场级管理系统,是整个监控系统性能保障的基础。通过该层系统可以获得系统性能和状态的原始数据,满足了原始数据准确、可靠和实时的需要。

SCADA监控层远程监控系统的第二层结构是SCADA监控层,是处理数据的部分,系统的主要分析处理工作在此完成,同时这部分还应能提供信息管理,信息发布的功能。这一层从现场设备中获取数据,完成各种控制、运行参数的监测、报警和趋势分析等功能,另外还包括控制组态的设计和下装。可以说SCADA监控层是整个基于网络的设备远程监控系统的核心,体现了信息的交互和资源的共享,它的完善程度直接影响着整个系统的灵活性、有效性和可靠性问题。

远程监控层远程监控层位于整个系统的上层部分,是整个系统面向世界的窗口。这一部分提供给管理人员一个方便的管理手段,使管理人员能从任一地点实现对控制设备的管理。它要与各个现场监测系统进行通讯,将各现场监测系统的信息进行处理和存贮,为远程控制提供依据。通过该中心,控制整个系统的工作过程,实现对设备控制整个过程中各个信号采集及为其他人员提供数据库中适当信息。这一部分的实现使得监控系统的功能得到延伸和完善。远程监控层的主要目的是在分布式网络环境下构建一个安全的远程监控系统。

应用及意义在Internet遍布全球,各种先进网络技术日新月异的今天,使用网络技术实现远程监控自然成为首选。远程监控技术可以提高企业的劳动生产率,加强企业竞争力可以对各监控对象进行全天候,全方位监控,及时发现甚至提前预测设备问题,保证企业生产安全使用远程监控技术还可以获得监控现场数据,这对于需要获得第一时间数据的工程来说是极为重要的远程监控技术的实现，也意味着各种异地资源通过网络连接的方式,实现了资源共享。总之,远程监控向人们提供了一个更高效、更全面、更安全、更快捷的服务模式,改变了传统的监控模式。1