遠(yuǎn)程監(jiān)控技術(shù)論文范文
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第1篇
關(guān)鍵詞:電廠安全生產(chǎn);遠(yuǎn)程監(jiān)控;自動(dòng)控制;遠(yuǎn)程監(jiān)控
中圖分類號(hào):TM764
文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A
文章編號(hào):1009-2374(2009)19-0033-02
隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)、控制技術(shù)、通信技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等的快速發(fā)展,逐漸形成了工業(yè)控制的數(shù)字化、智能化與網(wǎng)絡(luò)化,使計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)逐步從集散控制系統(tǒng)(Distributed Control System,DCS)走向以現(xiàn)場(chǎng)總線為基礎(chǔ)的分布式現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)(Fieldbus Control System,FCS)。FCS是集當(dāng)今計(jì)算機(jī)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)和自動(dòng)控制技術(shù)為一體的當(dāng)代最先進(jìn)的數(shù)字化網(wǎng)絡(luò)計(jì)算機(jī)控制技術(shù),是一種全分散、全數(shù)字、全開(kāi)放的控制系統(tǒng),是自動(dòng)控制技術(shù)發(fā)展的焦點(diǎn)和熱點(diǎn),被譽(yù)為工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域具有革命性的新技術(shù)。
目前全國(guó)很多電廠都在實(shí)施生產(chǎn)系統(tǒng)的遠(yuǎn)程自動(dòng)化控制改造,采用FCS技術(shù)構(gòu)建環(huán)繞全電廠的安全生產(chǎn)遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)是必然趨勢(shì),因此,本論文將主要針對(duì)電廠內(nèi)安全生產(chǎn)遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)的構(gòu)建進(jìn)行分析,以期和同行共同討論。
一、基于CSS架構(gòu)的遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)
(一)系統(tǒng)的架構(gòu)模式選擇
按照系統(tǒng)終端情況的不同,可將該數(shù)據(jù)采集監(jiān)控系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)模式總的分為B/S(瀏覽器/服務(wù)器)和C/S(客戶端/服務(wù)器)兩種結(jié)構(gòu)模式。B/S結(jié)構(gòu)的系統(tǒng)以服務(wù)器為核心,程序處理和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)基本上都在服務(wù)器端完成,用戶使用IE瀏覽器就可以進(jìn)行事務(wù)處理。C/S結(jié)構(gòu)的系統(tǒng)以服務(wù)器作為數(shù)據(jù)處理和存儲(chǔ)平臺(tái),用戶在終端安裝特定的程序來(lái)進(jìn)行事務(wù)處理,然后再將數(shù)據(jù)傳遞到服務(wù)器端。
結(jié)合上述分析,本論文采用C/S/S模式結(jié)構(gòu)。C/S/S模式也叫客戶/應(yīng)用服務(wù)器/數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器結(jié)構(gòu)Client/Application Server/Database Server(C/S/S)模式,是從C/S模式發(fā)展而來(lái)的。這種模式中的三層架構(gòu)“分工”明確。客戶端負(fù)責(zé)程序的應(yīng)用和數(shù)據(jù)的讀取、分析等前臺(tái)操作,應(yīng)用服務(wù)器存放并運(yùn)行信息系統(tǒng)的業(yè)務(wù)邏輯,數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器存放并管理信息系統(tǒng)的數(shù)據(jù)。由于在客戶端和數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器之間使用了應(yīng)用服務(wù)器來(lái)處理業(yè)務(wù)邏輯,大大減輕了數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器的壓力,極大地提高了系統(tǒng)的并發(fā)處理能力;另外,由于用戶的請(qǐng)求是發(fā)向應(yīng)用服務(wù)器而不是數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器,使得數(shù)據(jù)的安全性大大提高,數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器的主要職責(zé)由應(yīng)付客戶端的數(shù)據(jù)請(qǐng)求,也為了實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的網(wǎng)絡(luò)共享,故這種結(jié)構(gòu)非常適合實(shí)時(shí)響應(yīng)性、安全性、數(shù)據(jù)吞吐率等性能要求較高的系統(tǒng),同時(shí)它也繼承了C/S結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn),目前這種方式是最可靠、最能完美體現(xiàn)電廠大范圍內(nèi)的遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)的控制特點(diǎn)及要求。
(二)系統(tǒng)層次結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
1.上位機(jī)系統(tǒng)層次分析。電廠安全生產(chǎn)遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)采用三層C/S/S體系結(jié)構(gòu),使得用戶只需要通過(guò)客戶端即可輕松完成和實(shí)現(xiàn)豐富的信息管理等多種功能,整個(gè)上位機(jī)系統(tǒng)由客戶端應(yīng)用程序、應(yīng)用程序服務(wù)器和數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器三個(gè)層次構(gòu)成,其中客戶端應(yīng)用程序主要完成對(duì)電廠遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)的信息管理及控制等操作;應(yīng)用程序服務(wù)器主要集成對(duì)全電廠安全生產(chǎn)管理系統(tǒng)的控制、管理程序;數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器主要是用于存儲(chǔ)電廠安全監(jiān)控系統(tǒng)的生產(chǎn)、監(jiān)測(cè)監(jiān)控?cái)?shù)據(jù),以備查用。
2.下位機(jī)系統(tǒng)層次分析。既然要實(shí)現(xiàn)全電廠安全生產(chǎn)的遠(yuǎn)程監(jiān)控,就必須要借助網(wǎng)絡(luò)層實(shí)現(xiàn)對(duì)底層電廠生產(chǎn)設(shè)備、生產(chǎn)過(guò)程的遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)監(jiān)控,如對(duì)鍋爐設(shè)備、水輪發(fā)電機(jī)組等生產(chǎn)設(shè)備的遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)及監(jiān)控,因此對(duì)于下位機(jī)系統(tǒng)的層次構(gòu)成,主要是由傳感采集設(shè)備(即傳感器)完成對(duì)生產(chǎn)設(shè)備的特征數(shù)據(jù)的采集,通過(guò)數(shù)據(jù)采集卡加載網(wǎng)絡(luò)通信模塊完成數(shù)據(jù)的網(wǎng)絡(luò)遠(yuǎn)程傳輸,傳輸?shù)缴衔粰C(jī)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器,并由用戶通過(guò)客戶端應(yīng)用程序,通過(guò)調(diào)用應(yīng)用程序服務(wù)器中的遠(yuǎn)程管理控制程序,實(shí)現(xiàn)對(duì)底層設(shè)備的遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)與監(jiān)控。
3.網(wǎng)絡(luò)傳輸層分析。根據(jù)電廠生產(chǎn)設(shè)備分布式的特點(diǎn),以及對(duì)電廠生產(chǎn)過(guò)程遠(yuǎn)程監(jiān)控的要求,本論文采用現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù),同時(shí)借鑒工業(yè)以太網(wǎng)的統(tǒng)一通信協(xié)議的特點(diǎn),對(duì)面向全電廠布置的分布式安全生產(chǎn)系統(tǒng)實(shí)施遠(yuǎn)程監(jiān)控。遠(yuǎn)程通信網(wǎng)絡(luò)布置要合理,這是在網(wǎng)絡(luò)傳輸層布置時(shí)必須遵守的。
(三)遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)的控制實(shí)現(xiàn)方式
電廠的遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)的控制方式采用遠(yuǎn)程控制與現(xiàn)場(chǎng)手動(dòng)控制相結(jié)合的方式。首先要實(shí)現(xiàn)相關(guān)生產(chǎn)設(shè)備及生產(chǎn)過(guò)程的遠(yuǎn)程控制功能,這主要依賴于對(duì)底層設(shè)備的控制數(shù)據(jù)的組態(tài)而實(shí)現(xiàn),通過(guò)上位機(jī)的客戶端程序,實(shí)現(xiàn)對(duì)電廠安全生產(chǎn)的遠(yuǎn)程控制功能;其次,是要在相應(yīng)的生產(chǎn)設(shè)備或生產(chǎn)過(guò)程現(xiàn)場(chǎng)配備手動(dòng)控制開(kāi)關(guān),以滿足不同的優(yōu)先級(jí)控制需求,也有利于對(duì)相關(guān)生產(chǎn)設(shè)備的現(xiàn)場(chǎng)檢修、維護(hù)和系統(tǒng)改造升級(jí)等。
二、電廠安全生產(chǎn)遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)
(一) 遠(yuǎn)程視頻監(jiān)視系統(tǒng)設(shè)計(jì)
1.視頻信號(hào)傳輸方式。工業(yè)電視系統(tǒng)的信號(hào)傳輸有兩種方式:電纜傳輸和光纖網(wǎng)絡(luò)傳輸。這里選定光纖作為電廠遠(yuǎn)程視頻監(jiān)控系統(tǒng)的傳輸介質(zhì),結(jié)合目前現(xiàn)場(chǎng)總線發(fā)展的新技術(shù),依靠最先進(jìn)的工業(yè)以太網(wǎng)通信技術(shù)實(shí)現(xiàn)電視監(jiān)控系統(tǒng)的聯(lián)網(wǎng)傳輸。
2.系統(tǒng)設(shè)計(jì)。電廠生產(chǎn)遠(yuǎn)程視頻監(jiān)控系統(tǒng)主要由前端攝像設(shè)備、視頻控制設(shè)備、光纖數(shù)據(jù)傳輸設(shè)備和視頻輸出設(shè)備等部分組成。(1)前端攝像設(shè)備。前端攝像設(shè)備即為安裝在社區(qū)內(nèi)的各個(gè)布點(diǎn)場(chǎng)所的攝像機(jī)。地面使用的攝像機(jī)由于監(jiān)控范圍較大,大部分使用的是云臺(tái)攝像機(jī),云臺(tái)是一個(gè)能進(jìn)行水平和垂直兩個(gè)方面運(yùn)動(dòng)的裝置,安裝于其上的攝像頭能夠?qū)崿F(xiàn)水平350°,垂直90°全方位攝像,因此選用彩色全方位攝像儀。(2)視頻控制設(shè)備。視頻控制設(shè)備是監(jiān)控系統(tǒng)的心臟,可以分前向設(shè)備與后向設(shè)備,前向設(shè)備主要包括視頻服務(wù)器,主要功能是實(shí)現(xiàn)視頻信號(hào)的聯(lián)網(wǎng);后向設(shè)備主要由光發(fā)射機(jī)、光接收機(jī)、視頻分配器、視頻矩陣控制切換系統(tǒng)、處理器、云臺(tái)控制器等組成,一般安裝在總調(diào)度室,完成視頻圖像的接收與處理,遙控云臺(tái)的全方位移動(dòng),調(diào)節(jié)鏡頭焦距的變化以及各種輸出信號(hào)的控制。(3)光纖數(shù)據(jù)傳輸設(shè)備。數(shù)據(jù)傳輸設(shè)備主要采用光纖進(jìn)行傳輸,同時(shí)需要為整個(gè)傳輸系統(tǒng)配備交換機(jī)及流媒體服務(wù)器等設(shè)備,實(shí)現(xiàn)視頻信號(hào)的全數(shù)字化傳輸。采用光纖的最大優(yōu)勢(shì)就在于可以遠(yuǎn)距離而無(wú)失真的傳輸視頻數(shù)據(jù)信號(hào)。(4)視頻輸出設(shè)備。視頻輸出設(shè)備主要包括監(jiān)視器、DLP大屏幕和硬盤錄像機(jī),調(diào)度室的工作人員可以通過(guò)監(jiān)視器、DLP大屏幕對(duì)控點(diǎn)進(jìn)行24h監(jiān)控,也可通過(guò)硬盤錄像機(jī)將攝像機(jī)圖像保存下來(lái),為電廠安全生產(chǎn)提供必要的數(shù)據(jù)信息。
(二)遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)傳輸通信協(xié)議設(shè)計(jì)
通信應(yīng)用服務(wù)程序和監(jiān)控終端間的通信方式是基于TCP/IP網(wǎng)絡(luò)的Windows Socket通信,因?yàn)檫@種通信協(xié)議是目前現(xiàn)場(chǎng)總線中最為主流和應(yīng)用最為廣泛的通信協(xié)議之一,用來(lái)傳送各種監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)、信息和控制命令等,具體的通信協(xié)議如下:
幀組成字段的意義:
1.IP地址用來(lái)標(biāo)識(shí)發(fā)送者的網(wǎng)絡(luò)地址,用long表示。
2.類型表示通信類型,共分為2種,即:查詢和應(yīng)答,用byte表示,其中0x01表示查詢,0x02表示應(yīng)答。
3.時(shí)間指當(dāng)前系統(tǒng)時(shí)間,表示幀發(fā)出時(shí)的本機(jī)系統(tǒng)時(shí)間,在中心服務(wù)器發(fā)向端局監(jiān)控機(jī)的查詢幀中用于校對(duì)監(jiān)控機(jī)的系統(tǒng)時(shí)間,用time_t表示,即精確到秒級(jí)。
4.數(shù)據(jù)長(zhǎng)度用來(lái)表示后跟數(shù)據(jù)的總長(zhǎng)(字節(jié),不包括長(zhǎng)度本身及以前數(shù)據(jù)),用long表示。
5.數(shù)據(jù)是指具體的數(shù)據(jù),其組成及解釋隨類型不同而變化。只要在需要實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控的設(shè)備或機(jī)房?jī)?nèi)布置了采用該通信協(xié)議的現(xiàn)場(chǎng)總線,那么該生產(chǎn)設(shè)備或生產(chǎn)過(guò)程就可以被集成到全電廠安全生產(chǎn)監(jiān)控系統(tǒng)的平臺(tái)上,實(shí)現(xiàn)安全生產(chǎn)的遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)與監(jiān)控。
(三)遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)的接口設(shè)計(jì)
接口是指通信服務(wù)器和底層的遠(yuǎn)程監(jiān)控終端之間的通信接口。
通信服務(wù)器和監(jiān)控終端之間的通信接口,采用基于TCP/IP網(wǎng)絡(luò)的Windows Socket通信方式,包括以下部分:
1.系統(tǒng)對(duì)時(shí):監(jiān)控終端定時(shí)向通信服務(wù)器查詢系統(tǒng)時(shí)間,把本機(jī)時(shí)間和通信服務(wù)器時(shí)間進(jìn)行同步。
2.查詢一個(gè)機(jī)房運(yùn)行狀態(tài)。
3.查詢一個(gè)班組:當(dāng)監(jiān)控終端主機(jī)監(jiān)控一個(gè)班組時(shí),定時(shí)向通信服務(wù)器發(fā)查詢本班組所有機(jī)房運(yùn)行狀態(tài)的命令。對(duì)獲得的機(jī)房數(shù)據(jù)進(jìn)行處理。
4.查詢所有機(jī)房:當(dāng)監(jiān)控終端主機(jī)監(jiān)控所有機(jī)房時(shí),定時(shí)向通信服務(wù)器發(fā)查詢所有機(jī)房運(yùn)行狀態(tài)的命令。對(duì)獲得的機(jī)房數(shù)據(jù)進(jìn)行處理。
5.查詢通信狀態(tài):監(jiān)控終端主機(jī)定時(shí)發(fā)送查詢交換機(jī)當(dāng)前通信是否正常的命令。
6.接收?qǐng)?bào)警:監(jiān)控終端主機(jī)接受通信服務(wù)器發(fā)送的報(bào)警信息并進(jìn)行處理、顯示。
三、結(jié)語(yǔ)
電廠是我國(guó)重要的電力能源輸出基地,對(duì)于全國(guó)數(shù)千個(gè)電廠而言,實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過(guò)程的遠(yuǎn)程自動(dòng)化控制,是提高我國(guó)工業(yè)生產(chǎn)自動(dòng)化、智能化水平的重要要求,同時(shí)對(duì)于生產(chǎn)設(shè)備和生產(chǎn)過(guò)程的遠(yuǎn)程安全監(jiān)控,也是不可缺少的。本論文對(duì)電廠安全生產(chǎn)遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行了分析設(shè)計(jì)和討論,給出了完整的遠(yuǎn)程控制方案和遠(yuǎn)程監(jiān)控的實(shí)現(xiàn)手段,對(duì)于提高自動(dòng)化水平和計(jì)算機(jī)自動(dòng)控制在電廠安全生產(chǎn)遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)中的應(yīng)用具有一定的指導(dǎo)和推廣意義。
參考文獻(xiàn)
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第2篇
關(guān)鍵詞：因特網(wǎng) 局域網(wǎng) 遠(yuǎn)程監(jiān)控
中圖分類號(hào)：TP393 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2013）（03）（c）-0014-02
最近幾十年，科學(xué)技術(shù)突飛猛進(jìn)的發(fā)展，企業(yè)聯(lián)盟和虛擬企業(yè)也相繼出現(xiàn)，因此對(duì)自動(dòng)控制領(lǐng)域有了更深層次的要求，于是，遠(yuǎn)程監(jiān)控技術(shù)這一新的技術(shù)誕生了。遠(yuǎn)程控制技術(shù)就是將Internet技術(shù)和現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)控制結(jié)合起來(lái)的一種技術(shù)，通俗的說(shuō)就是將現(xiàn)場(chǎng)采集到的信息通過(guò)因特網(wǎng)傳輸?shù)目刂浦行牡囊环N復(fù)合型技術(shù)。遠(yuǎn)程監(jiān)控技術(shù)的出現(xiàn)也在很大程度上解決了很多大型企業(yè)的管理和安全問(wèn)題，一定程度上提高了企業(yè)的時(shí)效性。本課題是基于Internet網(wǎng)絡(luò)的遠(yuǎn)程監(jiān)控技術(shù)，由于該系統(tǒng)具有簡(jiǎn)單易用、可實(shí)現(xiàn)無(wú)限互聯(lián)、易于再次擴(kuò)展、覆蓋范圍廣等特點(diǎn)，因此在高新開(kāi)發(fā)技術(shù)中具有巨大潛能。
1 遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)
本課題是一種把嵌入式智能體、遠(yuǎn)程監(jiān)控、網(wǎng)絡(luò)傳感器等相關(guān)技術(shù)集于一體的綜合管理系統(tǒng)，在工業(yè)裝備的控制和監(jiān)測(cè)中體現(xiàn)的尤為明顯。從組成結(jié)構(gòu)上主要包括監(jiān)控中心（上位機(jī)）、網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器以及現(xiàn)場(chǎng)信息采集終端（CAN節(jié)點(diǎn)）。其結(jié)構(gòu)圖如圖1所示。
監(jiān)控中心（上位機(jī)）是由VC++結(jié)合數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)編寫，主要功能是監(jiān)測(cè)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備，將現(xiàn)場(chǎng)采集到的數(shù)據(jù)信息通過(guò)Internet網(wǎng)絡(luò)存儲(chǔ)到數(shù)據(jù)庫(kù)中，并進(jìn)一步根據(jù)需要對(duì)向終端發(fā)送控制指令。網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器主要的作用是完成以太網(wǎng)和CAN總線之間的協(xié)議轉(zhuǎn)換工作。數(shù)據(jù)采集終端，即CAN節(jié)點(diǎn)的作用是采集現(xiàn)場(chǎng)的數(shù)據(jù)，并負(fù)責(zé)將采集到的信息發(fā)送到因特網(wǎng)進(jìn)而發(fā)送到上位機(jī)，同時(shí)響應(yīng)應(yīng)來(lái)自上位機(jī)的控制指令，并完成相應(yīng)的動(dòng)作。
本系統(tǒng)的硬件組成上，主要包括：局域網(wǎng)設(shè)備、基于CAN/TCP協(xié)議的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器、監(jiān)控終端以及CAN節(jié)點(diǎn)。從軟件的角度本系統(tǒng)主要分為：上位機(jī)控制程序、設(shè)備的驅(qū)動(dòng)程序、數(shù)據(jù)采集程序、網(wǎng)絡(luò)通信程序、數(shù)據(jù)庫(kù)程序。
2 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)
嵌入式系統(tǒng)的硬件主要包括處理器、存儲(chǔ)器和設(shè)備三部分，它具有復(fù)雜性和多樣性等特點(diǎn)。由于嵌入式開(kāi)發(fā)的對(duì)象是具體的應(yīng)用，并且各個(gè)項(xiàng)目實(shí)現(xiàn)的硬件環(huán)境也具有針對(duì)性的特點(diǎn)，所以開(kāi)發(fā)嵌入式必須根據(jù)具體的應(yīng)用環(huán)境配置、設(shè)計(jì)和調(diào)試[1]。
核心板主要包括微處理器S3C2410A、隨機(jī)存儲(chǔ)器（SDRAM）和FLASH。其中，SDRAM即為操作系統(tǒng)和運(yùn)行程序的空間，F(xiàn)LASH用來(lái)保存移植的操作系統(tǒng)和應(yīng)用程序的代碼。板包括系統(tǒng)電源、CAN模塊、以太網(wǎng)模塊、JTAG模塊和串口。電源模塊用于輸入5 V電壓，提供3.3 V和1.8 V輸出的直流供電。CAN模塊用來(lái)收集和發(fā)送CAN總線上傳輸?shù)臄?shù)據(jù)，以太網(wǎng)模塊用來(lái)連接互聯(lián)網(wǎng)和硬件系統(tǒng)，JTAG和串口用來(lái)開(kāi)發(fā)、調(diào)試和后期維護(hù)嵌入式服務(wù)器電路板，這些模塊都是為了滿足后續(xù)軟件實(shí)現(xiàn)交叉編譯方式而加入的。嵌入式服務(wù)器的硬件系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖如圖2所示。
3 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)
本課題在設(shè)計(jì)遠(yuǎn)程監(jiān)控平臺(tái)的過(guò)程中，涉及到很多步驟，綜合起來(lái)主要有五大階段，分別為。
（1）需求分析階段。在該階段中，可以比較準(zhǔn)確、及時(shí)地了解并分析用戶的某些需求，因此它是遠(yuǎn)程監(jiān)控平臺(tái)設(shè)計(jì)過(guò)程中最基礎(chǔ)的階段，同時(shí)也是必不可少的。
（2）總體設(shè)計(jì)階段。通過(guò)對(duì)前一階段獲取的用戶需求加以綜合、歸納與整理，形成一個(gè)與具體系統(tǒng)相獨(dú)立的總概念模型，它是整個(gè)遠(yuǎn)程監(jiān)控平臺(tái)設(shè)計(jì)的關(guān)鍵階段。
（3）各個(gè)部分具體實(shí)現(xiàn)階段。在該階段中，借助具體的開(kāi)發(fā)語(yǔ)言、工具及運(yùn)行環(huán)境，并依據(jù)總體設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)達(dá)到預(yù)期目標(biāo)，同時(shí)建立各部分對(duì)應(yīng)實(shí)現(xiàn)的功能，并對(duì)應(yīng)用程序進(jìn)行多次運(yùn)行和調(diào)試，直到無(wú)誤為止。
（4）系統(tǒng)集成階段。這部分的主要工作是是對(duì)各部分實(shí)現(xiàn)的功能進(jìn)行系統(tǒng)集成和整體測(cè)試，并根據(jù)測(cè)試所得結(jié)果進(jìn)行相應(yīng)的修改和完善，修改完畢之后再次試運(yùn)行。
（5）系統(tǒng)運(yùn)行與維護(hù)階段。再次試運(yùn)行成功以后，即可進(jìn)行正式運(yùn)行操作，整個(gè)系統(tǒng)在運(yùn)行的過(guò)程中，很可能會(huì)出現(xiàn)一系列錯(cuò)誤或非錯(cuò)誤但不完善的問(wèn)題，必須針對(duì)這些問(wèn)題進(jìn)行修改和調(diào)整將其全部解決。如圖3所示。
在連接創(chuàng)建的過(guò)程中，必須與嵌入式服務(wù)器的網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行連接，只有這樣，這兩者之間才有可能正常通信，如果兩者未建立連接關(guān)系，則通信失敗。正確連接之后，下一步的工作是獲取現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)信息，這樣正確設(shè)計(jì)接收模塊就顯得尤為重要，使用Socket來(lái)接收數(shù)據(jù)需要下面三個(gè)步驟：（1）監(jiān)聽(tīng)網(wǎng)絡(luò)，同意網(wǎng)絡(luò)連接申請(qǐng)（即連接）。（2）獲取用于接收數(shù)據(jù)的Socket實(shí)例以接收遠(yuǎn)程主機(jī)發(fā)送來(lái)的控制碼等數(shù)據(jù)信息。（3）根據(jù)遠(yuǎn)程主機(jī)發(fā)送來(lái)的控制碼，斷開(kāi)網(wǎng)絡(luò)連接，并將資源進(jìn)行清除。接收數(shù)據(jù)流程圖如圖4所示。
4 結(jié)語(yǔ)
在課題中，把CAN總線和嵌入式因特網(wǎng)技術(shù)結(jié)合之后應(yīng)用到遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)中，從而使得測(cè)控網(wǎng)絡(luò)的全分散、全數(shù)字化得以實(shí)現(xiàn)，此外，它還解決了因特網(wǎng)和現(xiàn)場(chǎng)底層設(shè)備的無(wú)縫連接問(wèn)題。在此過(guò)程中，遠(yuǎn)程監(jiān)控平臺(tái)通過(guò)嵌入式服務(wù)器對(duì)CAN總線上的智能設(shè)備進(jìn)行訪問(wèn)，記錄其在各個(gè)時(shí)刻的控制運(yùn)行狀態(tài)和參數(shù)，并把所獲得的數(shù)據(jù)錄入到數(shù)據(jù)庫(kù)中以便于后續(xù)訪問(wèn)和獲取。此外，網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫(kù)還支持智能CAN節(jié)點(diǎn)的動(dòng)態(tài)配置與重構(gòu)。
參考文獻(xiàn)
[1]任明偉.基于ARM的嵌入式視頻采集與遠(yuǎn)程傳輸系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[D].河北大學(xué)碩士論文，2011.
第3篇
【關(guān)鍵詞】水汽品質(zhì);監(jiān)控;網(wǎng)絡(luò);可靠性
各行各業(yè)的發(fā)展都離不開(kāi)電力的支持，為了保證電廠的安全生產(chǎn)，電廠遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)就非常必要。起初遠(yuǎn)程監(jiān)控功能用于PC用戶在離開(kāi)辦公室的時(shí)候能訪問(wèn)臺(tái)式PC硬盤中的信息，甚至可以通過(guò)其臺(tái)式PC訪問(wèn)企業(yè)網(wǎng)絡(luò)資源。但隨著通信技術(shù)、控制技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展，遠(yuǎn)程監(jiān)控技術(shù)愈來(lái)愈完善，Internet技術(shù)已經(jīng)滲透到日常生活和工業(yè)生產(chǎn)的各個(gè)領(lǐng)域，包括工業(yè)控制方面，這使得電廠遠(yuǎn)程監(jiān)控成為可能。
1.熱電廠遠(yuǎn)程監(jiān)控
熱電廠實(shí)質(zhì)上是一個(gè)能量轉(zhuǎn)化工廠，由于電能尚且不能大量存儲(chǔ)，而且熱力設(shè)備眾多、熱力系統(tǒng)龐大、生產(chǎn)過(guò)程復(fù)雜。在這個(gè)過(guò)程中，應(yīng)充分發(fā)揮計(jì)算機(jī)在機(jī)組運(yùn)行檢測(cè)、控制和管理上的作用，控制發(fā)電機(jī)組及其輔助設(shè)備在優(yōu)良的狀態(tài)下運(yùn)行，最大限度地發(fā)揮機(jī)組設(shè)計(jì)效率。由于各局部生產(chǎn)過(guò)程之間的狀態(tài)相互影響較大，而且各主要生產(chǎn)設(shè)備的動(dòng)態(tài)特性之間存在很大的差異，發(fā)電機(jī)組的運(yùn)行狀態(tài)控制，必須具備協(xié)調(diào)不同運(yùn)行設(shè)備工作的功能。
遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)是集計(jì)算機(jī)技術(shù)、控制技術(shù)、通信技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)為一體的產(chǎn)品，是指具有數(shù)據(jù)采集、監(jiān)視、控制功能的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，即監(jiān)控和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，也就是人們常說(shuō)的SCADA系統(tǒng)。具有功能強(qiáng)大、操作簡(jiǎn)便和可靠性高等特點(diǎn)，它可以方便地用于工業(yè)裝置的生產(chǎn)控制和經(jīng)營(yíng)管理。在這個(gè)系統(tǒng)中，計(jì)算機(jī)直接參與被監(jiān)控對(duì)象的檢測(cè)、監(jiān)督和控制。由于遠(yuǎn)程監(jiān)控的對(duì)象是現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備，這就要求整個(gè)遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)該完備的考慮以下幾點(diǎn)：首先，要可靠性和容錯(cuò)性，即要求在系統(tǒng)出現(xiàn)故障的情況下，能夠自動(dòng)或半自動(dòng)地（需人工干預(yù)）采取相應(yīng)的措施，保證系統(tǒng)恢復(fù)正常運(yùn)行。
2.系統(tǒng)功能分析與設(shè)計(jì)
水汽品質(zhì)的遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)傳感器取得采樣值，然后經(jīng)過(guò)現(xiàn)場(chǎng)控制測(cè)量設(shè)備對(duì)采樣值進(jìn)行一系列的數(shù)學(xué)處理，再通過(guò)網(wǎng)絡(luò)把處理后的數(shù)據(jù)傳送到遠(yuǎn)端監(jiān)控站與服務(wù)器，從而使遠(yuǎn)端監(jiān)控站和遠(yuǎn)程服務(wù)器可以對(duì)數(shù)據(jù)和狀態(tài)值進(jìn)行集中的管理。
2.1 水汽系統(tǒng)水處理流程
圖1 發(fā)電廠水處理流程
圖1是電廠水汽系統(tǒng)流程圖，補(bǔ)給水是在原水經(jīng)各種工藝處理后，補(bǔ)充因鍋爐汽水損失的水。由于給水直接進(jìn)入鍋爐，故對(duì)其水質(zhì)必須加以嚴(yán)格控制，以防止設(shè)備的結(jié)垢與腐蝕。然后進(jìn)入鍋爐，在鍋爐本體蒸發(fā)系統(tǒng)中運(yùn)行的水，則稱為爐水。給水經(jīng)省煤器提高溫度后進(jìn)入蒸發(fā)管（爐堂內(nèi)側(cè)的上升管），然后由下降管（爐堂外測(cè)）經(jīng)下聯(lián)箱進(jìn)入蒸發(fā)管。在蒸發(fā)過(guò)程中，水吸熱成為水汽混合物，又返回汽包形成循環(huán)回路，這就是鍋爐的爐水系統(tǒng)。如爐水的水質(zhì)不嚴(yán)格控制，就會(huì)導(dǎo)致水汽系統(tǒng)的結(jié)垢與腐蝕。水與汽在氣包中得到分離后，產(chǎn)生的飽和蒸汽經(jīng)過(guò)熱器轉(zhuǎn)為過(guò)熱蒸汽進(jìn)入氣輪機(jī)。整個(gè)流程是由原水經(jīng)處理后->補(bǔ)給水經(jīng)給水泵使給水進(jìn)入鍋爐后，依次經(jīng)過(guò)預(yù)熱段->蒸發(fā)段->過(guò)熱段->過(guò)熱蒸汽->汽輪機(jī)排汽經(jīng)凝汽器->凝結(jié)水->經(jīng)處理后返回給水系統(tǒng)。
2.2 功能分析
遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)有兩種類型，一種是在生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)沒(méi)有現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控系統(tǒng)，而是將數(shù)據(jù)采集后直接送到遠(yuǎn)程計(jì)算機(jī)進(jìn)行處理;另一種是現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控和遠(yuǎn)程監(jiān)控并存，這里選擇采用后一種方式，即有現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控系統(tǒng)。水汽品質(zhì)遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)能實(shí)現(xiàn)以下一些功能：
1）數(shù)據(jù)傳輸與處理功能：主要是把生產(chǎn)過(guò)程中采集的各種模擬或數(shù)字量，通過(guò)串口和網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)綌?shù)據(jù)處理器和遠(yuǎn)程監(jiān)控站與服務(wù)器并進(jìn)行相應(yīng)處理，同時(shí)通過(guò)EXCEL表把數(shù)據(jù)顯示給用戶。
2）管理功能：管理人員能夠通過(guò)IE瀏覽器監(jiān)測(cè)到系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)、現(xiàn)場(chǎng)工作人員的工作記錄等。
3）存儲(chǔ)功能：對(duì)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)和歷史數(shù)據(jù)加以存儲(chǔ)。
4）冗余容錯(cuò)技術(shù)：使用雙網(wǎng)、雙機(jī)熱備、冗余等技術(shù)保證系統(tǒng)可靠運(yùn)行。
5）安全與報(bào)警功能：利用己有的有效數(shù)據(jù)、圖像、報(bào)表等對(duì)工況進(jìn)行分析、故障診斷、險(xiǎn)情預(yù)測(cè)，并以聲、光、電的形式對(duì)故障和突發(fā)事件報(bào)警。
2.3 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
完整的基于Intranet的遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)可劃分現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備層、現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控層和遠(yuǎn)程監(jiān)控層，它們相互獨(dú)立，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和數(shù)據(jù)交換技術(shù)有機(jī)的結(jié)合起來(lái)，如圖2所示。
圖2 遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)拓?fù)浞謱?/p>
現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備層是由安裝在工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的智能儀表、采集器等各種具有數(shù)據(jù)采集功能的智能設(shè)備以及其采用的總線和協(xié)議組成。與現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控層采用RS-485總線進(jìn)行串口傳輸，現(xiàn)場(chǎng)模塊不斷的采集現(xiàn)場(chǎng)原始數(shù)據(jù)，在它們不發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)處于監(jiān)聽(tīng)模式，主機(jī)對(duì)一個(gè)模塊發(fā)出一個(gè)帶地址的命令，然后等待模塊的相應(yīng)。現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控層從現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備中獲取數(shù)據(jù)，完成各種控制、運(yùn)行參數(shù)的監(jiān)測(cè)、報(bào)警等功能，另外還包括控制組態(tài)的設(shè)計(jì)。可以說(shuō)現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控層是整個(gè)遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)的核心，由多個(gè)數(shù)據(jù)處理器子站構(gòu)成，通過(guò)控制網(wǎng)絡(luò)與現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備層進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控層對(duì)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)性要求比較高，它要保證系統(tǒng)采樣的實(shí)時(shí)性以及系統(tǒng)對(duì)各種操作的響應(yīng)時(shí)間要求，而采用RS-485串口通信可以滿足水汽品質(zhì)系統(tǒng)對(duì)實(shí)時(shí)性的要求。遠(yuǎn)程監(jiān)控層以現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控層為基礎(chǔ)的信息系統(tǒng)，通過(guò)通信對(duì)現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)分類管理，并通過(guò)企業(yè)管理信息系統(tǒng)（MIS）數(shù)據(jù)，這一部分的實(shí)現(xiàn)使得遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)的功能得到延伸和完善。
3.軟件開(kāi)發(fā)與可靠性研究
系統(tǒng)采用C/S與B/S編程模式相結(jié)合的軟件結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)，它不僅能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)水汽品質(zhì)現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)的采集與監(jiān)控，而且能夠通過(guò)瀏覽器實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)查詢和共享。
3.1 程序設(shè)計(jì)
C/S模式的軟件設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)的功能是：遠(yuǎn)端用戶可以通過(guò)客戶端應(yīng)用程序在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備層的工作情況，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè);遠(yuǎn)程用戶可以通過(guò)虛擬界面向現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備層發(fā)送控制命令，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制。監(jiān)控程序需要專門創(chuàng)建一個(gè)線程來(lái)處理串口數(shù)據(jù)，接收串口采集來(lái)的數(shù)據(jù)并予以顯示。系統(tǒng)必須對(duì)端口進(jìn)行配置，以完成串口的采集。
對(duì)于遠(yuǎn)空間距離的技術(shù)人員和廠級(jí)管理人員需要觀測(cè)遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)的數(shù)據(jù)的變化，可以通過(guò)以TCP/IP為核心協(xié)議的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)。基于B/S方式的遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)是以數(shù)據(jù)采集層為基礎(chǔ)的，而數(shù)據(jù)采集層實(shí)際上包括了設(shè)備層和監(jiān)控層，前面已經(jīng)對(duì)設(shè)備層和監(jiān)控層進(jìn)行了設(shè)計(jì)，監(jiān)控層是實(shí)現(xiàn)對(duì)采集數(shù)據(jù)的處理、顯示，對(duì)設(shè)備層的管理、控制，同時(shí)將處理過(guò)的數(shù)據(jù)寫入數(shù)據(jù)庫(kù)中，因而監(jiān)控層又是數(shù)據(jù)庫(kù)與設(shè)備層之間的橋梁。ASP技術(shù)是Browser/Server模式下編制動(dòng)態(tài)網(wǎng)頁(yè)的一種很理想的工具，它支持ActiveX控件和動(dòng)態(tài)HTML，能實(shí)現(xiàn)用戶的編程要求。ASP根據(jù)訪問(wèn)數(shù)據(jù)庫(kù)的結(jié)果集生成HTML語(yǔ)言的主頁(yè)返回給瀏覽器端。利用ASP技術(shù)實(shí)現(xiàn)Web數(shù)據(jù)庫(kù)的數(shù)據(jù)流圖如圖3所示。
圖3 ASP技術(shù)實(shí)現(xiàn)Web數(shù)據(jù)庫(kù)流程
整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)轉(zhuǎn)情況是：用戶通過(guò)網(wǎng)絡(luò)瀏覽器查詢網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器提供的數(shù)據(jù)頁(yè)面并發(fā)出請(qǐng)求，網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器根據(jù)請(qǐng)求查詢數(shù)據(jù)庫(kù)，并向用戶返回查詢結(jié)果。
3.2 監(jiān)控系統(tǒng)可靠性分析
熱電廠水汽品質(zhì)遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)的可靠性從總體上考慮主要是四部分，分別是系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的可靠性、數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡(luò)的可靠性、硬件的可靠性及軟件的可靠性。在未采取可靠性措施前，系統(tǒng)都是串聯(lián)結(jié)構(gòu)的，即系統(tǒng)的每一個(gè)部分都相當(dāng)重要，任何一部分發(fā)生故障整個(gè)系統(tǒng)都會(huì)受到牽連。所以我們必須采取一定的冗余措施，對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行備份，熱電廠水汽品質(zhì)遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)系統(tǒng)備份可靠性框圖分別如圖4所示。
圖4 系統(tǒng)備份可靠性框圖
適當(dāng)采取冗余措施，能大大提高系統(tǒng)可靠性，并且采用模塊備份能得到比系統(tǒng)備份更大的可靠性。除此之外，遠(yuǎn)程監(jiān)控主機(jī)部分采用雙機(jī)熱備份方式，從機(jī)與主機(jī)之間的監(jiān)聽(tīng)采取請(qǐng)求與應(yīng)答的方式，從機(jī)以一定的時(shí)間間隔向主機(jī)發(fā)出請(qǐng)求，主機(jī)應(yīng)答表示工作正常，主機(jī)如果沒(méi)有作出應(yīng)答，從機(jī)將切斷主機(jī)的網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸，立即與現(xiàn)場(chǎng)工作站進(jìn)行握手連接。
4.總結(jié)
本文論述的熱電廠水汽品質(zhì)遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)是基于Intranet的遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)，它將網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)和控制技術(shù)結(jié)合起來(lái)，進(jìn)行了C/S（Client/Server）和B/S（Browser/Server）相結(jié)合的軟件設(shè)計(jì)，不僅實(shí)現(xiàn)了水汽品質(zhì)現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)的采集與監(jiān)控，而且能夠通過(guò)瀏覽器（比如IE瀏覽器）實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)查詢和共享。同時(shí)為提高系統(tǒng)的可靠性，分別對(duì)系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)、網(wǎng)絡(luò)傳輸結(jié)構(gòu)、軟件及硬件這四個(gè)方面進(jìn)行了可靠性設(shè)計(jì)。工作人員不必親臨現(xiàn)場(chǎng)（尤其在惡劣環(huán)境下）就可以對(duì)現(xiàn)場(chǎng)的工作情況進(jìn)行監(jiān)控，完成參數(shù)設(shè)置與調(diào)整，進(jìn)行故障恢復(fù)等，大大提高了勞動(dòng)生產(chǎn)率;通過(guò)遠(yuǎn)程監(jiān)控技術(shù)，可以加強(qiáng)企業(yè)內(nèi)部合作，可以更合理的安排生產(chǎn)，加強(qiáng)企業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)力。
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