遠程測控技術的發展現狀和趨勢研究

杜志良，宮曉燕，胡 斌，鄭麗玲，陳俊麗

（1.東莞中國科學院云計算產業技術創新與育成中心，東莞 523808；2.中國科學院自動化研究所，北京 100190；3.青島智能產業技術研究院，青島 266111）

0 引言

遠程測控技術是電子測控技術的重要構成，并作為工業生產領域的重要技術，得到重點發展和應用?，F代遠程測控技術已具備一定的網絡化、數字化、智能化和分布化屬性，在測控精度和適用范圍方面也得到顯著發展。總結遠程測控技術的發展現狀與未來發展趨勢，有利于我們更好認識、研究和推廣該技術。

1 遠程測控技術

遠程測控技術是測控技術體系的重要構成，其又可被分為專線和無線兩個技術分支。其中，專線遠程測控技術主要用于核電、石油等大型工業項目當中，如核電站檢測和石油輸送檢測，在重大工業工程的安全、質量、運營監管等方面發揮出重要作用。無線遠程測控依托于無線通信，如電力系統遠程抄表、煤氣系統遠程抄表等。計算機技術和網絡技術高度發展，其與遠程測控技術的融合帶來基于虛擬儀器的遠程測控技術，并使得網絡遠程測控成為可能，被當做目前測控技術的主要發展方向。

2 遠程測控技術發展現狀

2.1 基于光纖的遠程測控

基于光纖的遠程測控技術，數據傳輸及分析均基于光纖通道完成，其優點在于抗干擾能力強、傳輸穩定性高。該遠程測控系統一般包括測控中心和子系統兩部分，測控中心中，主站、串行、光纖收發器等相結合，完成測控對象實時數據采集[1]。其中，光纖收發器完成光電信號轉換，收發器性能可靠，可通過以太網完成遠程測控，在設計光纖收發器時，重點在接口的選擇，確保其兼容性。

光纖遠程測控系統前期投入較高，但由于其數據傳輸穩定、抗干擾能力強等優勢，在廣電、通信站等領域仍被大量應用。

2.2 基于Internet 的遠程測控

基于Internet 的遠程測控技術以現代計算機及網絡技術為核心，可基本實現測控對象的實時數據采集和傳輸，遠程測控不再受時間和空間維度的限制，其系統構成包括數據采集終端、Internet、測控中心、WebServer、TCP/IP、數據庫等。另外，以Intranet 為核心的遠程測控系統也已發展成熟?；贗nternet/Internet 遠程測控系統的實現需重點解決如下問題：第一，數據傳輸的時效性和準確性；第二，網絡運行環境安全；第三，TCP/IP 協議與現場總線協議的兼容及數據傳輸通暢性；第四，數據庫功能是否滿足系統信息實時、安全傳輸需求。該遠程測控系統適用于跨地區信息采集、故障檢測和異常報警，在多個行業均有應用。

2.3 基于虛擬儀器的遠程測控

介紹一種基于LabVIEW 編程環境的虛擬儀器遠程控制系統。

2.3.1 模式選擇

目前，應用于工業生產及科研管理領域的遠程測控系統多采用C/S 或B/S 模式。其中，C/S 模式即客戶/服務器模式，客戶端用以數據顯示及基本功能操作，服務器進行數據的分析和存儲。C/S 模式中的客戶端與服務器分別利用各自程序，將系統功能劃分至多個節點，相互配合以滿足用戶操作需求。該模式的優點為數據處理速度快、效率高，可實現大量數據的實時、安全傳輸，但維護成本較高。B/S 的模式為C/S 模式的升級版，分為客戶端、Web 服務器端和服務器端三個部分，原本由客戶端負責的事物處理被轉移至Web 服務器端，進一步細化功能分配。具體模式需根據系統功能要求、開發環境等因素進行選擇。

2.3.2 DataSocket 實現

基于虛擬儀器的遠程測控系統利用LabVIEW 工具完成開發，前文所述C/S 和B/S 模式的實現也可使用該工具。系統通信方式的選擇同樣需參考功能要求、開發環境等因素，本文的研究以DataSocket 技術為例。

（1）DataSocket 構 成 及 實 現。DataSocket 分 為Manager、DataSocket Server 和DataSocket API 三 部 分， 分 別 負 責DataSocket Server 服務器程序配置、Manager 數據交換監管和獨立應用程序接口信提供。DataSocket 被設計為分層結構，包括發布器、訂閱器和服務器三個模塊，各模塊間相互配合，由服務器完成收發數據的轉發，以獨立數據收、發過程，提高數據傳輸安全，可滿足大規模遠程測控系統數據傳輸需求。

（2）DataSocket 功能模塊。DataSocket 模塊涵蓋與數據通信有關的功能函數，可實現開啟、關閉、讀寫等功能項。

（3）DataSocket 的軟件端實現。目標現場、設備的遠程測控通過位于客戶端及服務器前面板的URL 空間完成，DataSocket使用流程如下：第一，進行Manager 配置。第二，運行DataSocket Server，在運行界面顯示控制終端數量及收發數據包數量。第三，設計DataSocket API，分服務器端和客戶端兩部分進行。LabVIEW 環境中多臺計算機之間的通訊由Connection URL 控制，當服務器端與客戶端應用程度中控件地址保持一致時，可形成控件連通關系，完成數據同步[2]。觀察服務器端和客戶端VI，可發現當地址設置相同時，服務器端寫入的波形與客戶端讀取的波形完全一致，證明信息發送端和接收端建立可靠連接，可判斷DataSocket API 設計成功。如圖1，為設計成功時，服務器端與客戶端VI 顯示的波形。

圖1 服務器端與客戶端VI顯示的波形

當前，DataSocket 技術在基于虛擬儀器的遠程測控系統開發中得到越來越多的關注，尤其在大規模、分布式的遠程測控系統中，DataSocket 技術功能全面、操作簡單、可靠性強等優勢發揮更加充分，使得實時化遠程測控更易實現。

3 遠程測控技術發展前瞻

3.1 測控技術自動化

電子標簽的概念最早產生于2006年，為物品配備唯一的電子標簽，通過遠程識別即可了解物品有關信息，該技術的實現曾被作為遠程測控技術發展的重要成果之一。然而到目前為止，安裝電子標簽而省去收銀系統掃描就能計算商品總價的模式依然未得到普及?？梢钥闯?，遠程測控技術與物聯網的融合尚未實現，目前僅有包括ETC 收費在內的個別案例成功，技術融合將成為未來一段時間內，遠程測控技術的研究重點。

3.2 傳輸方式多樣化

遠程測控范圍擴張、距離增大、測控系統的復雜化都給數據傳輸方式提出更高要求，單一的傳輸模式已很難再滿足社會生產對遠程測控的需求。在未來，遠程測控的數據傳輸方式也將逐漸從單一方式向多樣化傳輸過渡，例如藍牙技術、無限通信技術的融入。將遠程測控技術與Internet 或Intranet 相連接，實現網絡化遠程測控。

3.3 EMIT 與ECS 的融合

EMIT（嵌入式微型因特網互聯技術）及ECS（嵌入系統）與遠程測控技術的融合將進一步提高測控系統智能化水平，建立測控現場與遠程測控中心間的高效信息互通渠道。EMIT 與ECS技術升級可帶來高度智能化的IO 系統，遠程測控系統運行中，主控機CPU 得到有效釋放，有利于整個系統運行效率和流暢性的優化[3]。另外，高度智能化的數據采集和控制系統，可便捷化擴展系統通訊距離。

3.4 遠程測控技術的規?；瘧?/h3>

在大型工業生產領域，遠程測控技術的規?；瘧弥饕糜谏a系統監控并進行異常報警。以油田生產為例，遠程測控技術的規?；瘧脙瀯萦校旱谝?，降低人員工作強度，油井溫度、壓力等參數均可實現實時、自動采集，可省去人員巡檢工作環節。第二，降低生產安全風險。測控系統實時監測油井狀態參數，當檢測到溫度、壓力等異常信號時，自動報警，提醒相關人員及時進行處理，避免井噴等事故的發生。第三，幫助提高生產效率。油井供液不足、空抽等異常情況均可監測，及時處理以縮短故障處理時間，節省油田生產時間及經濟成本。遠程測控技術規?；瘧脙瀯菀言诙鄠€行業得到充分證實，未來一段時間內，擴大使用規模和行業普及率，可進一步提高工業生產的自動化和智能化程度。

4 結束語

配套技術完善及社會需求的增加將拉動遠程測控技術不斷進行技術革新，并在社會生產、生活中得到更廣泛的應用。目前遠程測控技術主要分為基于光纖的遠程測控、基于Internet 的遠程測控和基于虛擬儀器的遠程測控，建議相關人員將遠程測控技術研究重點放在技術融合上，結合先進技術優勢，提高遠程測控能力。