遠(yuǎn)程測(cè)控技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀和趨勢(shì),職稱(chēng)論文

遠(yuǎn)程測(cè)控技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)在狀況和趨勢(shì),職稱(chēng)論文內(nèi)容摘要：遠(yuǎn)程測(cè)控技術(shù)牽涉光學(xué)、信息、電子、自動(dòng)控制等多學(xué)科知識(shí),在當(dāng)代化農(nóng)業(yè)、交通、通信、航空等領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。文章總結(jié)遠(yuǎn)程測(cè)控技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)在狀況,結(jié)合技術(shù)應(yīng)用情況,對(duì)其將來(lái)發(fā)展趨勢(shì)進(jìn)行前瞻,以為遠(yuǎn)程測(cè)控技術(shù)將朝向測(cè)控技術(shù)自動(dòng)化、傳輸方式多樣化、EMIT與ECS的融合、技術(shù)應(yīng)用規(guī)?；确较虬l(fā)展,為有關(guān)科研工作提供理論參考。本文關(guān)鍵詞語(yǔ)：遠(yuǎn)程測(cè)控技術(shù);虛擬儀器;技術(shù)融合;0引言遠(yuǎn)程測(cè)控技術(shù)是電子測(cè)控技術(shù)的重要構(gòu)成,并作為工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域的重要技術(shù),得到重點(diǎn)發(fā)展和應(yīng)用。當(dāng)代遠(yuǎn)程測(cè)控技術(shù)已具備一定的網(wǎng)絡(luò)化、數(shù)字化、智能化和分布化屬性,在測(cè)控精度和適用范圍方面也得到顯著發(fā)展?？偨Y(jié)遠(yuǎn)程測(cè)控技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)在狀況與將來(lái)發(fā)展趨勢(shì),有利于我們更好認(rèn)識(shí)、研究和推廣該技術(shù)。1遠(yuǎn)程測(cè)控技術(shù)遠(yuǎn)程測(cè)控技術(shù)是測(cè)控技術(shù)體系的重要構(gòu)成,其又可被分為專(zhuān)線和無(wú)線兩個(gè)技術(shù)分支。華而不實(shí),專(zhuān)線遠(yuǎn)程測(cè)控技術(shù)主要用于核電、石油等大型工業(yè)項(xiàng)目當(dāng)中,如核電站檢測(cè)和石油輸送檢測(cè),在重大工業(yè)工程的安全、質(zhì)量、運(yùn)營(yíng)監(jiān)管等方面發(fā)揮出重要作用。無(wú)線遠(yuǎn)程測(cè)控依托于無(wú)線通信,如電力系統(tǒng)遠(yuǎn)程抄表、煤氣系統(tǒng)遠(yuǎn)程抄表等。計(jì)算機(jī)技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)高度發(fā)展,其與遠(yuǎn)程測(cè)控技術(shù)的融合帶來(lái)基于虛擬儀器的遠(yuǎn)程測(cè)控技術(shù),并使得網(wǎng)絡(luò)遠(yuǎn)程測(cè)控成為可能,被當(dāng)做當(dāng)前測(cè)控技術(shù)的主要發(fā)展方向。2遠(yuǎn)程測(cè)控技術(shù)發(fā)展現(xiàn)在狀況2.1基于光纖的遠(yuǎn)程測(cè)控基于光纖的遠(yuǎn)程測(cè)控技術(shù),數(shù)據(jù)傳輸及分析均基于光纖通道完成,其優(yōu)點(diǎn)在于抗干擾能力強(qiáng)、傳輸穩(wěn)定性高。該遠(yuǎn)程測(cè)控系統(tǒng)一般包括測(cè)控中心和子系統(tǒng)兩部分,測(cè)控中心中,主站、串行、光纖收發(fā)器等相結(jié)合,完成測(cè)控對(duì)象實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集[1]。華而不實(shí),光纖收發(fā)器完成光電信號(hào)轉(zhuǎn)換,收發(fā)器性能可靠,可通過(guò)以太網(wǎng)完成遠(yuǎn)程測(cè)控,在設(shè)計(jì)光纖收發(fā)器時(shí),重點(diǎn)在接口的選擇,確保其兼容性。光纖遠(yuǎn)程測(cè)控系統(tǒng)前期投入較高,但由于其數(shù)據(jù)傳輸穩(wěn)定、抗干擾能力強(qiáng)等優(yōu)勢(shì),在廣電、通信站等領(lǐng)域仍被大量應(yīng)用。2.2基于Internet的遠(yuǎn)程測(cè)控基于Internet的遠(yuǎn)程測(cè)控技術(shù)以當(dāng)代計(jì)算機(jī)及網(wǎng)絡(luò)技術(shù)為核心,可基本實(shí)現(xiàn)測(cè)控對(duì)象的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集和傳輸,遠(yuǎn)程測(cè)控不再受時(shí)間和空間維度的限制,其系統(tǒng)構(gòu)成包括數(shù)據(jù)采集終端、Internet、測(cè)控中心、WebServer、TCP/IP、數(shù)據(jù)庫(kù)等。另外,以Intranet為核心的遠(yuǎn)程測(cè)控系統(tǒng)也已發(fā)展成熟?；贗nternet/Internet遠(yuǎn)程測(cè)控系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)需重點(diǎn)解決如下問(wèn)題:第一,數(shù)據(jù)傳輸?shù)臅r(shí)效性和準(zhǔn)確性;第二,網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行環(huán)境安全;第三,TCP/IP協(xié)議與現(xiàn)場(chǎng)總線協(xié)議的兼容及數(shù)據(jù)傳輸通暢性;第四,數(shù)據(jù)庫(kù)功能能否知足系統(tǒng)信息實(shí)時(shí)、安全傳輸需求。該遠(yuǎn)程測(cè)控系統(tǒng)適用于跨地區(qū)信息采集、故障檢測(cè)和異常報(bào)警,在多個(gè)行業(yè)均有應(yīng)用。2.3基于虛擬儀器的遠(yuǎn)程測(cè)控介紹一種基于LabVIEW編程環(huán)境的虛擬儀器遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)。2.3.1形式選擇當(dāng)前,應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)及科研管理領(lǐng)域的遠(yuǎn)程測(cè)控系統(tǒng)多采用C/S或B/S形式。華而不實(shí),C/S形式即客戶(hù)/服務(wù)器形式,客戶(hù)端用以數(shù)據(jù)顯示及基本功能操作,服務(wù)器進(jìn)行數(shù)據(jù)的分析和存儲(chǔ)。C/S形式中的客戶(hù)端與服務(wù)器分別利用各自程序,將系統(tǒng)功能劃分至多個(gè)節(jié)點(diǎn),互相配合以知足用戶(hù)操作需求。該形式的優(yōu)點(diǎn)為數(shù)據(jù)處理速度快、效率高,可實(shí)現(xiàn)大量數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)、安全傳輸,但維護(hù)成本較高。B/S的形式為C/S形式的升級(jí)版,分為客戶(hù)端、Web服務(wù)器端和服務(wù)器端三個(gè)部分,本來(lái)由客戶(hù)端負(fù)責(zé)的事物處理被轉(zhuǎn)移至Web服務(wù)器端,進(jìn)一步細(xì)化功能分配。詳細(xì)形式需根據(jù)系統(tǒng)功能要求、開(kāi)發(fā)環(huán)境等因素進(jìn)行選擇。2.3.2DataSocket實(shí)現(xiàn)基于虛擬儀器的遠(yuǎn)程測(cè)控系統(tǒng)利用LabVIEW工具完成開(kāi)發(fā),前文所述C/S和B/S形式的實(shí)現(xiàn)可以使用該工具。系統(tǒng)通信方式的選擇同樣需參考功能要求、開(kāi)發(fā)環(huán)境等因素,本文的研究以DataSocket技術(shù)為例。(1)DataSocket構(gòu)成及實(shí)現(xiàn)。DataSocket分為Manager、DataSocketServer和DataSocketAPI三部分,分別負(fù)責(zé)DataSocketServer服務(wù)器程序配置、Manager數(shù)據(jù)交換監(jiān)管和獨(dú)立應(yīng)用程序接口信提供。DataSocket被設(shè)計(jì)為分層構(gòu)造,包括發(fā)布器、訂閱器和服務(wù)器三個(gè)模塊,各模塊間互相配合,由服務(wù)器完成收發(fā)數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)發(fā),以獨(dú)立數(shù)據(jù)收、發(fā)經(jīng)過(guò),提高數(shù)據(jù)傳輸安全,可知足大規(guī)模遠(yuǎn)程測(cè)控系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸需求。(2)DataSocket功能模塊。DataSocket模塊涵蓋與數(shù)據(jù)通信有關(guān)的功能函數(shù),可實(shí)現(xiàn)開(kāi)啟、關(guān)閉、讀寫(xiě)等功能項(xiàng)。(3)DataSocket的軟件端實(shí)現(xiàn)。目的現(xiàn)場(chǎng)、設(shè)備的遠(yuǎn)程測(cè)控通過(guò)位于客戶(hù)端及服務(wù)器前面板的URL空間完成,DataSocket使用流程如下:第一,進(jìn)行Manager配置。第二,運(yùn)行DataSocketServer,在運(yùn)行界面顯示控制終端數(shù)量及收發(fā)數(shù)據(jù)包數(shù)量。第三,設(shè)計(jì)DataSocketAPI,分服務(wù)器端和客戶(hù)端兩部分進(jìn)行。LabVIEW環(huán)境中多臺(tái)計(jì)算機(jī)之間的通訊由ConnectionURL控制,當(dāng)服務(wù)器端與客戶(hù)端應(yīng)用程度中控件地址保持一致時(shí),可構(gòu)成控件連通關(guān)系,完成數(shù)據(jù)同步[2]。觀察服務(wù)器端和客戶(hù)端VI,可發(fā)現(xiàn)當(dāng)?shù)刂吩O(shè)置一樣時(shí),服務(wù)器端寫(xiě)入的波形與客戶(hù)端讀取的波形完全一致,證明信息發(fā)送端和接收端建立可靠連接,可判定DataSocketAPI設(shè)計(jì)成功。如此圖1,為設(shè)計(jì)成功時(shí),服務(wù)器端與客戶(hù)端VI顯示的波形。圖1服務(wù)器端與客戶(hù)端VI顯示的波形當(dāng)下,DataSocket技術(shù)在基于虛擬儀器的遠(yuǎn)程測(cè)控系統(tǒng)開(kāi)發(fā)中得到越來(lái)越多的關(guān)注,尤其在大規(guī)模、分布式的遠(yuǎn)程測(cè)控系統(tǒng)中,DataSocket技術(shù)功能全面、操作簡(jiǎn)單、可靠性強(qiáng)等優(yōu)勢(shì)發(fā)揮愈加充分,使得實(shí)時(shí)化遠(yuǎn)程測(cè)控更易實(shí)現(xiàn)。3遠(yuǎn)程測(cè)控技術(shù)發(fā)展前瞻3.1測(cè)控技術(shù)自動(dòng)化電子標(biāo)簽的概念最早產(chǎn)生于2006年,為物品配備唯一的電子標(biāo)簽,通過(guò)遠(yuǎn)程辨別即可了解物品有關(guān)信息,該技術(shù)的實(shí)現(xiàn)曾被作為遠(yuǎn)程測(cè)控技術(shù)發(fā)展的重要成果之一。然而到當(dāng)前為止,安裝電子標(biāo)簽而省去收銀系統(tǒng)掃描就能計(jì)算商品總價(jià)的形式仍然未得到普及。能夠看出,遠(yuǎn)程測(cè)控技術(shù)與物聯(lián)網(wǎng)的融合尚未實(shí)現(xiàn),當(dāng)前僅有包括ETC收費(fèi)在內(nèi)的個(gè)別案例成功,技術(shù)融合將成為將來(lái)一段時(shí)間內(nèi),遠(yuǎn)程測(cè)控技術(shù)的研究重點(diǎn)。3.2傳輸方式多樣化遠(yuǎn)程測(cè)控范圍擴(kuò)張、距離增大、測(cè)控系統(tǒng)的復(fù)雜化都給數(shù)據(jù)傳輸方式提出更高層次要求,單一的傳輸形式已很難再知足社會(huì)生產(chǎn)對(duì)遠(yuǎn)程測(cè)控的需求。在將來(lái),遠(yuǎn)程測(cè)控的數(shù)據(jù)傳輸方式也將逐步從單一方式向多樣化傳輸過(guò)渡,例如藍(lán)牙技術(shù)、無(wú)限通信技術(shù)的融入。將遠(yuǎn)程測(cè)控技術(shù)與Internet或Intranet相連接,實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)化遠(yuǎn)程測(cè)控。3.3EMIT與ECS的融合EMIT(嵌入式微型因特網(wǎng)互聯(lián)技術(shù))及ECS(嵌入系統(tǒng))與遠(yuǎn)程測(cè)控技術(shù)的融合將進(jìn)一步提高測(cè)控系統(tǒng)智能化水平,建立測(cè)控現(xiàn)場(chǎng)與遠(yuǎn)程測(cè)控中心間的高效信息互通渠道。EMIT與ECS技術(shù)升級(jí)可帶來(lái)高度智能化的IO系統(tǒng),遠(yuǎn)程測(cè)控系統(tǒng)運(yùn)行中,主控機(jī)CPU得到有效釋放,有利于整個(gè)系統(tǒng)運(yùn)行效率和流暢性的優(yōu)化[3]。另外,高度智能化的數(shù)據(jù)采集和控制系統(tǒng),可便捷化擴(kuò)展系統(tǒng)通訊距離。3.4遠(yuǎn)程測(cè)控技術(shù)的規(guī)?；瘧?yīng)用在大型工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域,遠(yuǎn)程測(cè)控技術(shù)的規(guī)?；瘧?yīng)用主要用于生產(chǎn)系統(tǒng)監(jiān)控并進(jìn)行異常報(bào)警。以油田生產(chǎn)為例,遠(yuǎn)程測(cè)控技術(shù)的規(guī)模化應(yīng)用優(yōu)勢(shì)有:第一,降低人員工作強(qiáng)度,油井溫度、壓力等參數(shù)均可實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)、自動(dòng)采集,可省去人員巡檢工作環(huán)節(jié)。第二,降低生產(chǎn)安全風(fēng)險(xiǎn)。測(cè)控系統(tǒng)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)油井狀態(tài)參數(shù),當(dāng)檢測(cè)到溫度、壓力等異常信號(hào)時(shí),自動(dòng)報(bào)警,提醒相關(guān)人員及時(shí)進(jìn)行處理,避免井噴等事故的發(fā)生。第三,幫助提高生產(chǎn)效率。油井供液缺乏、空抽等異常情況均可監(jiān)測(cè),及時(shí)處理以縮短故障處理時(shí)間,節(jié)省油田生產(chǎn)時(shí)間及經(jīng)濟(jì)成本。遠(yuǎn)程測(cè)控技術(shù)規(guī)模化應(yīng)用優(yōu)勢(shì)已在多個(gè)行業(yè)得到充分證實(shí),將來(lái)一段時(shí)間內(nèi),擴(kuò)大使用規(guī)模和行業(yè)普及率,可進(jìn)一步提高工業(yè)生產(chǎn)的自動(dòng)化和智能化程度。4結(jié)束語(yǔ)配套技術(shù)完善及社會(huì)需求的增加將拉動(dòng)遠(yuǎn)程測(cè)控技術(shù)不斷進(jìn)行技術(shù)革新,并在社會(huì)生產(chǎn)、生活中得到更廣泛的應(yīng)用。當(dāng)前遠(yuǎn)程測(cè)控技術(shù)主要分為基于光纖的遠(yuǎn)程測(cè)控、基于Internet的遠(yuǎn)程測(cè)控和基于虛擬儀器的遠(yuǎn)程測(cè)控,建議相關(guān)人員將遠(yuǎn)程測(cè)控技術(shù)研究重點(diǎn)放在技術(shù)融合上,結(jié)合先進(jìn)技術(shù)優(yōu)勢(shì),提高遠(yuǎn)程測(cè)控能力。以下為參考文獻(xiàn)[