基于因特網的遠程控制系統設計

張亮 江蘇中煤礦山設備有限公司

引言：因特網應用一般以傳輸、交換和發布靜態信息為主，如文本、圖像和儲存的視頻信息。隨著有線網絡和無線網絡技術水平的迅速提高，因特網正逐漸成為可接受的且離不開的強大技術。人們已不再被限制在辦公室里處理日常事務，取而代之的是，無論在什么地方都能夠使用網絡辦公。目前己經開發出很多小的可移動互聯網設備，如掌上電腦和可上網的多功能手機等。井于網絡的應用領域日益擴大，吸引了學術界和工業界越來越多的注意力。本文以遠程交通控制系統設計為例來講述。

1 基于因特網遠程控制的特點和意義

1.1 基于因特網遠程控制的特點

與以往的控制系統相比，基于因特網的遠程控制系統具有以下幾個特點：

（1）結構網絡化網絡控制系統支持如總線型、星型、樹型等拓撲結構，與分層控制系統的遞階結構相比，顯得更加扁平、簡潔。

（2）節點智能化帶有的智能化節點之間通過網絡實現信息傳輸和功能協調，每個節點都是組成網絡控制系統的細胞，各自具有相對獨立的功能，有計算、分析、處理和通信的能力，能對其管轄范圍內發生的事件做出反應，具有局部控制能力，整個系統各節點之間的協調則通過節點間的通信來完成。

（3）控制現場化和功能分散化網絡化結構使原先由中央控制器實現的任務，下放到智能化現場控制設備上，這使危險因素得到了分散，從而提高了系統的可靠性和安全性。

（4）系統開放化和產品集成化遠程控制系統的開發是遵循一定標準進行的，是一個開放性的系統，只要不同廠商根據統一標準來開發自己的產品，這些產品之間便能實現互操作和集成。

綜合上述的特點，網絡遠程控制系統在資源共享、遠程操作與控制上的優勢是傳統控制無法比擬的。此外，物理上的連接簡單，便于系統的安裝、維護與升級，以及故障診斷，同時縮減了開支。信號的數字化傳輸，也使得信號的抗干擾性能大大增強，因此受到人們的關注。

1.2 基于因特網遠程控制的意義

傳統的自動控制系統中的信息采集、傳送和處理是一個自成封閉的專用系統，這和集中、封閉的生產方式和規模是相適應的。伴隨著經濟發展全球化的推進和與此相適應的信息技術、因特網技術的飛速發展，信息互連技術己更深層次地滲透到社會經濟的各個領域。融合了控制理論和網絡技術的基于因特網的遠程控制技術的研究順應了時代科技和經濟發展的需要，可以說它是自動控制理論和技術今后一個重要的研究方向之一。

將因特網引入控制系統，打破了控制信息進行傳遞和交換時在時間和空間上的限制，從而構筑真下意義上的遠程控制系統，實現任何人在任何時間對位于任何地點的設備進行遠程控制。工信息網絡與自動化層控制網絡的系統集成，也將成為控制系統結構的一個新的發展方向，不僅可以為企業的管理和生產帶來很多方便，提高企業的生產效率，而且為控制網絡走向全開放性、全分布式的網絡結構奠定了堅實的基礎。

而且，因特網的高速普及，在社會生活的各個領域里也必將產生巨大的影響。例如隨著信息家電的出現，通過遠程控制系統人們可以對設備進行遠程監控和調節，還有諸如遠程教學、遠程醫療、移動辦公等等。目前，基于因特網的遠程控制系統的研究越來越受到世界各國研究人員的重視。

2 遠程控制系統及其主要性能

2.1 實時性

實時性是遠程控制系統的一個比較重要的性能指標。如果由于某種原因，使得遠程控制者的控制命令不能馬上由被控設備執行，造成設備動作的不連續，就會影響控制系統的正常運行另一方面，被控設備的反饋數據不能及時傳送回遠程監控終端，也會導致遠程控制者在判斷被控設備運行狀態時出現偏差。這些情況都會直接造成遠程控制系統的性能不可靠。

2.2 可靠性

可靠性是遠程控制系統的又一個重要的性能指標。系統可靠性通常是指該系統在規定大條件下，在規定的時間內完成規定功能的能力。基于因特網遠程控制系統的可靠性只要是指系統的三個組成部分，即遠程監控終端、數據傳輸通道和本地控制系統運行的可靠性。其中，數據傳輸通道的傳輸可靠性至關重要，其主要取決于所采用的傳輸位議、傳輸介質及傳輸方式等因素。

2.3 穩定性

穩定性是指本地控制系統在遠程監控終端的遠程控制下，能夠穩定地運行，避免出現震動、中斷、跳變等不正常現象。影響系統穩定性的因素主要包括以下幾種一是由于傳輸時延的影響，本地控制系統在執行完一條控制指令后，沒有及時接收到下一條控制指令，從而產生控制過程的中斷，如果本地控制系統沒有對該中斷做出相應的補救措施，就有可能導致不可預測的結果二是當本地控制系統出現異常情況后，需要遠程監控終端給出修正，而傳輸時延會使異常在控制現場得不到及時有效的終止，從而出現不可預測的結果三是數據傳輸的錯誤造成系統出現不穩定狀況，數據傳輸通道可能會由于外界干擾等原因出現數據傳輸錯誤，從而影響系統的控制穩定性。在具體應用中，還可能存在許多其它因素影響遠程控制系統的穩定性，需要我們具體問題具體分析。

3 遠程交通控制系統總體設計

圖1 遠程交通控制系統總體結構圖

整個遠程交通控制系統由中央監控端、區域監控端、通信網絡、智能交通控制設備、交通信號燈、路口攝像機及路口交通流信息采集設備組成。中央監控端、區域監控端對實時交通進行監控并整體優化，工作人員執行的操作經過編碼后以固定據格式通過通信網絡傳輸到智能交通控制設備，其根據既定的協議對接收的命令進行解釋，并執行指令所規定的具體操作，同時將路口現場各設備狀態和操作信息反饋到遠程控制端。整個遠程交通控制系統的結構如圖所示。

系統中，各主控端為客戶端，智能交通控制器為服務器。智能交通控制器的主要功能有根據既定優化交通控制方案實施路口交通控制及時響應遠程服務請求`并做出相應的應答根據接收到的控制命令信息，對交通信號燈的相位和攝像機的位置進行精確的控制獲取攝像機拍攝的交通路口實時圖像信息并回傳遠程監控周期性回傳路口交通流信息數據等。

結語：綜上所述，隨著基于因特網遠程控制研究的進一步深入，特別是高速因特網性能的不斷改善和高速因特網應用的快速普及，基于因特網的遠程控制理論和應用將會有著強大的生命力和美好的發展前景。