基于Internet遠(yuǎn)程測(cè)控的關(guān)鍵技術(shù)及應(yīng)用分析

九十年代以來(lái)，隨著Internet的廣泛應(yīng)用，計(jì)算機(jī)技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)得到迅速發(fā)展，促使其相關(guān)技術(shù)也逐漸走向成熟。這些不僅對(duì)人們傳統(tǒng)的生活方式產(chǎn)生了巨大的沖擊，而且對(duì)其他領(lǐng)域技術(shù)的發(fā)展也帶來(lái)了深刻的影響。網(wǎng)上圖書(shū)館，電子商務(wù)和網(wǎng)上虛擬醫(yī)院已被大家所熟悉，而基于Internet的遠(yuǎn)程測(cè)控技術(shù)更引起工業(yè)界的廣泛關(guān)注，并在核電站監(jiān)控、石油的輸送管道遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)、電網(wǎng)運(yùn)行監(jiān)控和機(jī)器人的遠(yuǎn)程控制等領(lǐng)域得到應(yīng)用?；贗nternet的遠(yuǎn)程測(cè)控系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)共享，具有信息傳遞快捷和交互性強(qiáng)等特點(diǎn)，推動(dòng)著控制技術(shù)向著網(wǎng)絡(luò)化、分布性和開(kāi)放性的方向發(fā)展，這種發(fā)展趨勢(shì)使控制系統(tǒng)功能的擴(kuò)展更加靈活，性能不斷提高，使用更加簡(jiǎn)便。

1、基于Internet遠(yuǎn)程測(cè)控系統(tǒng)的構(gòu)成

二十世紀(jì)六十年代后期，Internet首先在美國(guó)出現(xiàn)，八十年代得到廣泛的使用。尤其九十年代至今，Internet已經(jīng)變成覆蓋全世界的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)，再加上網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的日臻成熟和其給人們提供的數(shù)據(jù)共享、信息傳遞快捷可靠、不受時(shí)空限制和交互性等優(yōu)點(diǎn)，使因特網(wǎng)已經(jīng)成為信息時(shí)代的主要信息載體，并引起工業(yè)界和學(xué)術(shù)界的廣泛關(guān)注。

Internet是采用基于開(kāi)放系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)參考模型TCP/IP（Transmission Control Protocol/Internet Protocol）模型。TCP/IP與開(kāi)放系統(tǒng)互聯(lián)模型ISO（Open System Interconnection）不同，它有四層：應(yīng)用層、運(yùn)輸層、網(wǎng)絡(luò)互連層和主機(jī)和網(wǎng)絡(luò)連接層如表1。

表1 TCP/IP參考模型

應(yīng)用層（FTP SMTP HTTP Telnet）

運(yùn)輸層（TCP UDP）

網(wǎng)絡(luò)互連層（IP）

主機(jī)和網(wǎng)絡(luò)連接層

主機(jī)和網(wǎng)絡(luò)連接層：該層在TCP/IP參考模型中不作定義，只要讓主機(jī)發(fā)送的IP報(bào)文能夠經(jīng)連接層進(jìn)行傳送。

網(wǎng)絡(luò)互連層：該層定義了互連網(wǎng)絡(luò)協(xié)議（IP）的報(bào)文格式和傳送過(guò)程。該層的工作負(fù)責(zé)把IP報(bào)文從源端送到目的端，協(xié)議采用非連接傳輸方式，不保證IP報(bào)文順序到達(dá)。負(fù)責(zé)解決路由選擇，跨網(wǎng)絡(luò)傳送等問(wèn)題。

運(yùn)輸層：該層定義了傳輸控制協(xié)議（TCP），它是面向連接的，在兩個(gè)對(duì)待實(shí)體（既可以是軟件實(shí)體如一個(gè)進(jìn)程，也可以是硬件實(shí)體如智能輸入輸出芯片）間進(jìn)行可靠傳輸?shù)膮f(xié)議。它保證源終端發(fā)送的字節(jié)流毫無(wú)差錯(cuò)地順序到達(dá)目的終端。該層還定義了另一個(gè)傳輸協(xié)議：用戶數(shù)據(jù)包協(xié)議（UDP），它是一個(gè)不加差錯(cuò)控制、非連接的傳輸協(xié)議。

應(yīng)用層：它是TCP/IP系統(tǒng)的終端用戶接口，該層包含了目前流行的、面向應(yīng)用的協(xié)議，如：虛擬終端（Telnet）、文件傳輸協(xié)議（FTP）、超文本傳輸協(xié)議（HT-TP）、電子郵件協(xié)議（SMTP）等。

Internet得到快速的發(fā)展和廣泛的應(yīng)用不僅得益于采用了國(guó)際通用標(biāo)準(zhǔn)TCP/IP協(xié)議，更重要的是C/S（Client/server）技術(shù)的實(shí)現(xiàn)。目前基于瀏覽器的客戶端/服務(wù)器的通信方式比C/S結(jié)構(gòu)更為高效。B/S工作模式下，用戶只需在客戶端裝有通用的瀏覽器，就可以向網(wǎng)絡(luò)上的某一WEB服務(wù)器提出請(qǐng)求。WEB服務(wù)器對(duì)用戶身份進(jìn)行驗(yàn)證后，接受用戶的請(qǐng)求，執(zhí)行相應(yīng)的擴(kuò)展應(yīng)用程序與數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器進(jìn)行連接，數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器接受WEB服務(wù)器對(duì)數(shù)據(jù)操作請(qǐng)求后，實(shí)現(xiàn)用戶對(duì)數(shù)據(jù)查詢、更改、更新等功能，把運(yùn)行結(jié)果提交給WEB服務(wù)器。WEB服務(wù)器利用HTTP協(xié)議把運(yùn)行結(jié)果通過(guò)主頁(yè)形式傳到客戶端，客戶機(jī)接收傳來(lái)的主頁(yè)文件，并把它顯示在WEB瀏覽器上。

計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)發(fā)展的同時(shí)，工業(yè)控制系統(tǒng)也為適應(yīng)控制系統(tǒng)越來(lái)越復(fù)雜的控制要求和滿足系統(tǒng)多功能的需要，出現(xiàn)了直接數(shù)字控制（DDC）系統(tǒng)、監(jiān)督控制（SCC）系統(tǒng)、分級(jí)控制系統(tǒng)、集散型控制系統(tǒng)（DCS）和現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)（FCS）。早期的控制系統(tǒng)DCC和SCC都是采用微處理器、PC、工控機(jī)為核心，總線為STD和PC，機(jī)的ISA、MULTIBUS、PCI總線等，這些總線由于采用集中式控制方式，降低了系統(tǒng)的可靠性，同時(shí)現(xiàn)場(chǎng)連線長(zhǎng)且多，系統(tǒng)抗干擾性差。后來(lái)出現(xiàn)了集散控制系統(tǒng)，如日本的TDCS-2000系統(tǒng)和美國(guó)貝利控制公司的NETWORK-90系統(tǒng)等，它采用多臺(tái)微處理器分散在現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行控制，總線為高速數(shù)據(jù)通道（HDW）。由于受計(jì)算機(jī)系統(tǒng)早期存在的系統(tǒng)早期存在的系統(tǒng)封閉這一缺陷的影響，各廠家的產(chǎn)品自成系統(tǒng)，不同廠家的設(shè)備不能互連，難以實(shí)現(xiàn)互換和互操作，另外系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)技術(shù)復(fù)雜，聯(lián)網(wǎng)手段和網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)不靈活。

目前，出現(xiàn)了最具生命力的工業(yè)控制系統(tǒng)——現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)（FCS），現(xiàn)場(chǎng)總線是應(yīng)用于生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)，在微機(jī)化測(cè)量控制設(shè)備之間實(shí)現(xiàn)雙向串行多節(jié)點(diǎn)數(shù)字通信的系統(tǒng)，它的關(guān)鍵是把網(wǎng)絡(luò)化、信息化的概念徹底引人到控制領(lǐng)域和工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的控制中，構(gòu)建完整的控制網(wǎng)絡(luò)和信息網(wǎng)絡(luò)。FCS系統(tǒng)突破了DCS系統(tǒng)中通信由專用網(wǎng)絡(luò)的封閉系統(tǒng)來(lái)實(shí)現(xiàn)所造成的缺陷，把基于封閉、專用的解決方案變成了基于公開(kāi)化、標(biāo)準(zhǔn)化的解決方案，把控制功能完全下放到現(xiàn)場(chǎng)，依靠現(xiàn)場(chǎng)智能設(shè)備本身便可實(shí)現(xiàn)基本控制功能。

現(xiàn)場(chǎng)總線既是新興的工業(yè)控制系統(tǒng)，又是低帶寬的底層控制網(wǎng)絡(luò)。它可以與因特網(wǎng)（Internet）、企業(yè)內(nèi)部網(wǎng)（Intranet）相連，位于生產(chǎn)控制和網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的底層。它具有開(kāi)放統(tǒng)一的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，一方面將現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備互連為通信網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)不同網(wǎng)段、不同現(xiàn)場(chǎng)通信設(shè)備間的信息共事，同時(shí)又將現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行的各種信息傳送到遠(yuǎn)離現(xiàn)場(chǎng)的控制監(jiān)測(cè)室，并進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)與操作終端、上層控制管理網(wǎng)絡(luò)的連接和信息共事。再把一個(gè)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的運(yùn)行參數(shù)、狀態(tài)和故障信息送往各相關(guān)的控制室，又將各種控制、維護(hù)、組態(tài)命令乃至現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的工作電源等送往各相關(guān)的現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備，溝通了過(guò)程、現(xiàn)場(chǎng)、控制設(shè)備之間及其與更高控制管理層之間的聯(lián)系。

現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)從工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備底層向上發(fā)展，逐步擴(kuò)展到網(wǎng)絡(luò)化，開(kāi)放性和分布性s計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)從互連網(wǎng)Internet頂層向下滲透，直至和底層的現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備可以通信?；贗nternet遠(yuǎn)程測(cè)控系統(tǒng)應(yīng)運(yùn)而生，它通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)控制網(wǎng)絡(luò)（或現(xiàn)場(chǎng)總線）、企業(yè)網(wǎng)和Internet網(wǎng)把分布于各局部現(xiàn)場(chǎng)、獨(dú)立完成特定功能的控制計(jì)算機(jī)互連起來(lái)，以達(dá)到資源共事、協(xié)同工作、遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)和集中管理、遠(yuǎn)程診斷為目的的全分布式設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)和故障診斷系統(tǒng)，它是Internet、WEB數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)、TCP/IP網(wǎng)絡(luò)通訊技術(shù)、現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)、瀏覽器技術(shù)、設(shè)備故障診斷技術(shù)發(fā)展的產(chǎn)物。系統(tǒng)組成如圖1。

圖1 基于Internet的遠(yuǎn)程測(cè)控系統(tǒng)

基于Internet遠(yuǎn)程測(cè)控系統(tǒng)的主要有以下幾部分組成：數(shù)據(jù)庫(kù)和WEB服務(wù)器；現(xiàn)場(chǎng)測(cè)控設(shè)備；監(jiān)控設(shè)備；交換式以太網(wǎng)；瀏覽器等。交換式以太網(wǎng)是數(shù)據(jù)主通道，由于目前企業(yè)局域網(wǎng)。ntramt）廣泛采用以太網(wǎng)技術(shù)，較ATM戚本低、易實(shí)現(xiàn)，且以太網(wǎng)技術(shù)發(fā)展迅速，吉比特以太網(wǎng)產(chǎn)品已推向市場(chǎng)，并向下兼容，可以采用全雙工通信，消除發(fā)生沖突的可能?，F(xiàn)場(chǎng)測(cè)控設(shè)備完成現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的數(shù)據(jù)采集和監(jiān)測(cè)控制，上面可以是智能模塊如模糊控制，還可以PID模塊，使得控制功能下放；同時(shí)，設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)通過(guò)以太網(wǎng)的TCP或UDP傳送到遠(yuǎn)程監(jiān)控設(shè)備處理和顯示，這些數(shù)據(jù)并廣播存入數(shù)據(jù)庫(kù)中。遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)設(shè)備可以進(jìn)行簡(jiǎn)單的故障檢測(cè)和分析，把結(jié)果告訴現(xiàn)場(chǎng)測(cè)控設(shè)備，或通過(guò)Telnet技術(shù)直接控制調(diào)整現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備。還可以擁有故障診斷數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行知識(shí)的學(xué)習(xí)，解決更復(fù)雜的現(xiàn)場(chǎng)問(wèn)題。瀏覽器可以是授權(quán)的客戶，允許通過(guò)HTTP查看或調(diào)度系統(tǒng)資源信息，優(yōu)化系統(tǒng)整體運(yùn)做。從圖1中可以看出現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備可以直接接在以太網(wǎng)上，如網(wǎng)絡(luò)儀表，網(wǎng)絡(luò)傳感器和網(wǎng)絡(luò)PLC等，也可以是通過(guò)通信控制器把現(xiàn)場(chǎng)總線（HART總線、CAN總線、LONWORKS總線等）和以太網(wǎng)連在一起。

2、系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的關(guān)鍵技術(shù)

要真正實(shí)現(xiàn)基于Internet遠(yuǎn)程測(cè)控，不僅要考慮原有網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和控制技術(shù)的特點(diǎn)，還要考慮現(xiàn)有系統(tǒng)的新特性。比如數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃院蜏?zhǔn)確性，數(shù)據(jù)通信的準(zhǔn)確性是遠(yuǎn)程測(cè)控系統(tǒng)的首要要求，沒(méi)有可靠的數(shù)據(jù)是不可能進(jìn)行控制的。還有某些設(shè)備的實(shí)時(shí)性要求，必須保證其優(yōu)先級(jí)，另外協(xié)議的簡(jiǎn)單化可實(shí)現(xiàn)少延遲，快速投遞；網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫(kù)的連接和更新不僅是動(dòng)態(tài)的、實(shí)時(shí)的，而且要有高的編程效率和很好的兼容性；TCP/IP協(xié)議和現(xiàn)場(chǎng)總線協(xié)議的兼容性，真正達(dá)到數(shù)據(jù)暢通無(wú)阻。下面就部分關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行討論：

（1） 網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)

在Internet上實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程測(cè)控，首先要通過(guò)Internet獲得系統(tǒng)的設(shè)備狀態(tài)和故障信息，同時(shí)又要讓遠(yuǎn)程監(jiān)控設(shè)備或故障診斷系統(tǒng)在異地的數(shù)據(jù)庫(kù)上得到查詢。Internet的WEB服務(wù)器包含的信息量巨大，覆蓋區(qū)域廣，以前它主要采用HTML編寫(xiě)，表現(xiàn)形式多樣，表現(xiàn)力強(qiáng)。但用HTML所組成的是一種靜態(tài)文件，不適應(yīng)WEB上數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)、動(dòng)態(tài)更新，很難滿足設(shè)備的實(shí)時(shí)性要求。

目前，基于組件的數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)刊實(shí)現(xiàn)了在分布異構(gòu)下可重用、可移植、可互操作。組件是一個(gè)分布對(duì)象，規(guī)定了組件必須按照統(tǒng)一的接口規(guī)范向外界聲明服務(wù)；組件也是一塊獨(dú)立可重用的二進(jìn)制代碼，它既可以用不同平臺(tái)開(kāi)發(fā)，也可以分布在網(wǎng)絡(luò)上的不同平臺(tái)上，被不同的平臺(tái)所重用。由對(duì)象管理組織OMG（Object Management Group）推出的公共對(duì)象請(qǐng)求代理CORBA（Common Object Request Broker Architecture）實(shí)現(xiàn)了WEB服務(wù)器與數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器的通信接口，它是國(guó)際上一個(gè)最主要的應(yīng)用的分布式軟件組件對(duì)象標(biāo)準(zhǔn)之一。應(yīng)用C0RBA對(duì)象所提供的數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)可以在多平臺(tái)上移植，并可以被其它的CORBA對(duì)象調(diào)用，具有開(kāi)放性和可重用性，而且具有良好的可擴(kuò)充性，增加一個(gè)服務(wù)功能，只需增加一個(gè)接口。應(yīng)用組件數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)實(shí)現(xiàn)的WEB數(shù)據(jù)庫(kù)可以滿足遠(yuǎn)程測(cè)控系統(tǒng)的需要。

（2） 現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)

作為新一代控制系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)，現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)具有如下特點(diǎn)：

實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的全分散控制；

系統(tǒng)的開(kāi)放性；

設(shè)備的智能化與功能自治性；

互操作與互用性；

對(duì)現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境的適應(yīng)性。

現(xiàn)場(chǎng)總線的這些特點(diǎn)和傳統(tǒng)控制系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)相比，具有節(jié)省硬件數(shù)量和投資、減少安裝費(fèi)用、降低維護(hù)開(kāi)銷、用戶具有高度的系統(tǒng)集成自主權(quán)、提高了系統(tǒng)準(zhǔn)確性和可靠性、便于實(shí)現(xiàn)基于網(wǎng)絡(luò)的遠(yuǎn)程監(jiān)控等優(yōu)點(diǎn)。

但目前，由于現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)出現(xiàn)的時(shí)間還不長(zhǎng)，仍處于發(fā)展階段?，F(xiàn)在應(yīng)用的現(xiàn)場(chǎng)總線產(chǎn)品主要是低速總線產(chǎn)品，而高速現(xiàn)場(chǎng)總線產(chǎn)品正展開(kāi)激烈的競(jìng)爭(zhēng)。高速現(xiàn)場(chǎng)總線主要應(yīng)用于控制網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的互連，連接控制計(jì)算機(jī)、PLC等智能程度高、處理速度快的設(shè)備，以及實(shí)現(xiàn)低速現(xiàn)場(chǎng)總線網(wǎng)橋間的連接。以太網(wǎng)是高性能現(xiàn)場(chǎng)總線的最好選擇，不僅保證實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)總線與Internet的數(shù)字式互連、互操作性和開(kāi)放性，還可以保證網(wǎng)絡(luò)的實(shí)時(shí)性、可靠性等。采用Ethernet的現(xiàn)場(chǎng)總線可保證技術(shù)的持續(xù)發(fā)展，千兆Ethernet技術(shù)已走上成熟，吉比特以太網(wǎng)產(chǎn)品也推向市場(chǎng)，另外Ethernet受到廣泛的軟、硬件開(kāi)發(fā)技術(shù)的支持，幾乎所有的編程語(yǔ)言都支持Ethernet的應(yīng)用開(kāi)發(fā)，例如Java、Visual C++、Visual Basic等。采用Ethernet作現(xiàn)場(chǎng)總線來(lái)實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程測(cè)控，必將推進(jìn)控制領(lǐng)域的徹底開(kāi)放，實(shí)現(xiàn)控制技術(shù)更加迅速的發(fā)展。

以太網(wǎng)采用的是一種隨機(jī)訪問(wèn)協(xié)議——帶碰撞檢測(cè)的載波偵聽(tīng)多址訪問(wèn)（CSMA/CD）介質(zhì)訪問(wèn)控制協(xié)議，一般認(rèn)為它不能滿足控制系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性要求。目前在工業(yè)控制領(lǐng)域的Ethernet應(yīng)用中，通過(guò)限制總線上是站點(diǎn)總數(shù)目，控制網(wǎng)絡(luò)流量，使總線保持在輕負(fù)載工作條件下，以滿足控制的實(shí)時(shí)性要求。近些年來(lái)出現(xiàn)了快速交換式以太網(wǎng)技術(shù)，采用全雙工通信，可以完全避免CSMA/CD中的碰撞，并且可以方便地實(shí)現(xiàn)優(yōu)先級(jí)機(jī)制，保證網(wǎng)絡(luò)帶寬的最大利用率和最好的實(shí)時(shí)性能。它完全避免了CSMA/CD、主從、令牌等可能的低效率。

（3） 遠(yuǎn)程監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)中的延時(shí)處理技術(shù)

系統(tǒng)中的延時(shí)處理技術(shù)是實(shí)現(xiàn)基于Internet遠(yuǎn)程監(jiān)控的關(guān)鍵，處理不好將影響整體系統(tǒng)的性能。系統(tǒng)的延時(shí)主要有數(shù)據(jù)采集延時(shí)和數(shù)據(jù)傳輸延時(shí)所組成，采集系統(tǒng)一般采用雙緩沖方式，采集延時(shí)=采集間隔+緩存點(diǎn)數(shù)。一旦采集方式確定，系統(tǒng)的信號(hào)延時(shí)就主要有網(wǎng)絡(luò)傳輸延時(shí)決定了。

對(duì)于采用介質(zhì)訪問(wèn)控制協(xié)議的交換式以太網(wǎng)，來(lái)實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程測(cè)控的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，有兩個(gè)有效的方法來(lái)解決時(shí)延問(wèn)題。采用全雙工通信快速交換式以太網(wǎng)不會(huì)有延遲，也不會(huì)產(chǎn)生延遲的不確定性，但目前已安裝的以太網(wǎng)卡90%都只支持半雙工通信方式，系統(tǒng)容易產(chǎn)生“捕獲效應(yīng)”，導(dǎo)致一個(gè)節(jié)點(diǎn)獨(dú)占傳輸通道，而其它網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)都不能傳輸數(shù)據(jù)。PACE交互訪問(wèn)技術(shù)已把最大訪問(wèn)延遲降低到實(shí)時(shí)應(yīng)用需要的水平，典型的應(yīng)用是取允許發(fā)生的最大沖突次數(shù)為6或7，此時(shí)，最大訪問(wèn)延遲在5ms以內(nèi)。另一個(gè)方法就是努力減小通信數(shù)據(jù)量，可以按照媒體的壓縮方法：按信號(hào)工程特性減少信號(hào)的冗余信息和按視覺(jué)顯示原理降低信號(hào)的冗余度，對(duì)系統(tǒng)信號(hào)進(jìn)行壓縮，華中理工大學(xué)也由此進(jìn)行了基于工程特征的數(shù)據(jù)壓縮法的研究實(shí)踐，并獲得了滿意的結(jié)果。

（4） 網(wǎng)絡(luò)化儀器儀表技術(shù)

微電子技術(shù)和Internet技術(shù)的發(fā)展已使國(guó)內(nèi)外許多廠家正抓緊研制和推廣網(wǎng)絡(luò)芯片，從而這樣能使傳統(tǒng)的微控制器或工控機(jī)（PLC等）在網(wǎng)上被直接控制?；贗nternet遠(yuǎn)程測(cè)控系統(tǒng)采用此類現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控設(shè)備，將更加保證信息的快捷實(shí)時(shí)性，減少不必要的通信控制器，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的完全分散控制。

由武漢力源電子股份有限公司研制并具有產(chǎn)權(quán)的WEB接口芯片Webchip，既具有低成本、易于掌握等優(yōu)點(diǎn)，又可以使微控制器（MCU）應(yīng)用系統(tǒng)與Internet實(shí)現(xiàn)便捷連接。PS2000是WEB接口芯片中的一種，它主要由核心控制單元、UART、嵌入式Modern接口模塊、標(biāo)準(zhǔn)Modern接口模塊、RS485收發(fā)控制單元、LED顯示控制、DS2401接口、SPI接口模塊等組成。核心控制單元主要完成通信與協(xié)議轉(zhuǎn)換，PS2000片內(nèi)駐留有網(wǎng)絡(luò)協(xié)議解釋與網(wǎng)絡(luò)協(xié)議編譯程序模塊。它與MCU應(yīng)用系統(tǒng)的信息交換由17條指令控制；與PC機(jī)網(wǎng)關(guān)通信時(shí)，負(fù)責(zé)對(duì)網(wǎng)絡(luò)協(xié)議進(jìn)行規(guī)范或解釋。由于PC機(jī)網(wǎng)關(guān)能提供HTTP服務(wù)，可雜爰撲慊？？榔鶻涌冢？蔒CU應(yīng)用系統(tǒng)通過(guò)PS2000上網(wǎng)十分方便。

網(wǎng)絡(luò)化技術(shù)迅猛發(fā)展給儀表技術(shù)產(chǎn)生的巨大沖擊，將使遠(yuǎn)程測(cè)控系統(tǒng)有堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。網(wǎng)絡(luò)化儀表的發(fā)展出現(xiàn)了強(qiáng)大勢(shì)頭：測(cè)控儀表提供網(wǎng)絡(luò)接口，允許通過(guò)TCP/IP協(xié)議進(jìn)行遠(yuǎn)程控制和信息共事，將成為儀表性能的重要指標(biāo)之一，中國(guó)國(guó)防科技大學(xué)設(shè)計(jì)研究的虛擬數(shù)字示波器已充分體現(xiàn)新時(shí)代儀表的特性；網(wǎng)絡(luò)化智能傳感器已開(kāi)始投入研究陽(yáng)，也將使測(cè)控現(xiàn)場(chǎng)產(chǎn)生深刻的變化。

（5） 故障診斷技術(shù)

傳統(tǒng)故障診斷技術(shù)采用的專家系統(tǒng)的知識(shí)庫(kù)是封閉的或半封閉的，其知識(shí)庫(kù)的構(gòu)造和知識(shí)的輸入與修改均需由設(shè)計(jì)者來(lái)進(jìn)行。而適合遠(yuǎn)程測(cè)控系統(tǒng)的故障診斷專家數(shù)據(jù)庫(kù)必須基于WEB數(shù)據(jù)庫(kù)開(kāi)發(fā)式的體系結(jié)構(gòu)，專家系統(tǒng)的設(shè)計(jì)者只需要完成一個(gè)簡(jiǎn)單實(shí)用的專家系統(tǒng)框架，不需要設(shè)計(jì)者去填充專家系統(tǒng)的知識(shí)庫(kù)，知識(shí)庫(kù)的填充是由系統(tǒng)的維護(hù)和使用者在使用的過(guò)程中不斷去充實(shí)，從故障診斷的成功經(jīng)驗(yàn)中提取相關(guān)的知識(shí)。

（6） 網(wǎng)絡(luò)安全技術(shù)

隨著Internet應(yīng)用普及，網(wǎng)絡(luò)安全問(wèn)題日益突出?；贗nternet的遠(yuǎn)程測(cè)控必須把網(wǎng)安全問(wèn)題放在重要的位置。網(wǎng)絡(luò)通信的數(shù)據(jù)安全主要包括：數(shù)據(jù)傳輸?shù)陌踩裕幢ＷC在Internet上傳輸?shù)臄?shù)據(jù)不被第三方竊??；數(shù)據(jù)的完整性，即數(shù)據(jù)傳輸過(guò)程中不被篡改；身份驗(yàn)證，保證交換數(shù)據(jù)時(shí)確認(rèn)對(duì)方的真實(shí)身份。

目前，網(wǎng)絡(luò)安全已成為數(shù)據(jù)通信領(lǐng)域的一個(gè)重要研究方向，人們研究開(kāi)發(fā)了各種各樣的網(wǎng)絡(luò)安全技術(shù)來(lái)保證網(wǎng)絡(luò)通信的安全，采取的安全措施主要有防火墻技術(shù)、數(shù)據(jù)加密技術(shù)和身份確認(rèn)技術(shù)等。遠(yuǎn)程測(cè)控可根據(jù)不同的網(wǎng)絡(luò)安全要求采取不同的安全措施，對(duì)安全有特殊要求的系統(tǒng)，可以采用專用的網(wǎng)絡(luò)；對(duì)網(wǎng)絡(luò)安全要求一般的系統(tǒng)，可使用網(wǎng)絡(luò)防火墻，并對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行加密。無(wú)論采用何種安全措施，最重要要加強(qiáng)網(wǎng)絡(luò)安全管理意識(shí)。

3、基于Internet遠(yuǎn)程測(cè)控的應(yīng)用與前景

Internet和工業(yè)控制技術(shù)的結(jié)合，給控制技術(shù)帶來(lái)了飛速的發(fā)展。國(guó)內(nèi)外已積極地開(kāi)展了遠(yuǎn)程控制的應(yīng)用與研究，并取得良好的效益。

中國(guó)科學(xué)院等離子體物理研究所的HT-7超導(dǎo)托卡馬克裝置規(guī)模大、參數(shù)多。整個(gè)系統(tǒng)采用不同類型的計(jì)算機(jī)，操作系統(tǒng)也不同，而且各個(gè)子系統(tǒng)的控制計(jì)算機(jī)分布在不同的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)場(chǎng)，相距甚遠(yuǎn)。實(shí)驗(yàn)的特殊性要求控制系統(tǒng)能完成實(shí)時(shí)控制，而且各功能子系統(tǒng)間的數(shù)據(jù)傳輸量也大。為實(shí)現(xiàn)整個(gè)系統(tǒng)的實(shí)時(shí)監(jiān)控及診斷保護(hù)，系統(tǒng)采用了基于交換式快速以太網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，利用基于TCP/IP協(xié)議的Socket網(wǎng)絡(luò)編程，不僅實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)共享、高速可靠的數(shù)據(jù)傳輸，而且系統(tǒng)具有組網(wǎng)簡(jiǎn)單、升級(jí)方便和高的性能價(jià)格比等優(yōu)點(diǎn)。

由西安交通大學(xué)開(kāi)發(fā)的基于Internet的快速成型和快速加工技術(shù)，只要用戶安裝WWW瀏覽器，就可以通過(guò)HTTP獲得遠(yuǎn)程服務(wù)部TSB（Tele-Service Bureau）在線技術(shù)支持和數(shù)據(jù)交換。比如提供3D CAD文件和物理模型，加工測(cè)試數(shù)據(jù)反饋給TSB等。另外此項(xiàng)目得到國(guó)家863計(jì)劃的資助。1998年，Swiss Federal技術(shù)學(xué)院的P。Saucy博士進(jìn)行了基于Internet的移動(dòng)機(jī)器人的遠(yuǎn)程控制實(shí)驗(yàn)。

現(xiàn)在，基于Internet的遠(yuǎn)程測(cè)控系統(tǒng)已投人到實(shí)際的應(yīng)用領(lǐng)域，并取得很好的經(jīng)濟(jì)效益，其應(yīng)用前景是十分廣闊的。在廣泛的工業(yè)領(lǐng)域中，可實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)和控制網(wǎng)絡(luò)的集成，即現(xiàn)場(chǎng)總線和計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)融為一體，實(shí)現(xiàn)真正的虛擬工廠（Virtual Plant）和虛擬制造（Virtual Manufacture）。遠(yuǎn)程測(cè)控技術(shù)的成熟也將促進(jìn)其在環(huán)境監(jiān)測(cè)、電網(wǎng)監(jiān)控上巨大作用。另外，基于Internet的遠(yuǎn)程測(cè)控將使機(jī)器人完成更多更復(fù)雜的任務(wù)，如深海探測(cè)、井下作業(yè)和空間探測(cè)等。

結(jié)束語(yǔ)

基于Internet的遠(yuǎn)程測(cè)控技術(shù)已逐漸走向成熟，必將推進(jìn)遠(yuǎn)程測(cè)控系統(tǒng)更廣泛的應(yīng)用。利用遠(yuǎn)程測(cè)控系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)控，它將實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)控制、及時(shí)消除隱患、提高系統(tǒng)的可靠性，還可以節(jié)省人力和財(cái)力、消除一些人的不確定因素。另外遠(yuǎn)程測(cè)控系統(tǒng)將與企業(yè)網(wǎng)融合在一起，使企業(yè)的生產(chǎn)、管理、銷售和科研真正實(shí)現(xiàn)在一個(gè)大系統(tǒng)中，使企業(yè)的內(nèi)部資源達(dá)到優(yōu)化配置和外部條件達(dá)到最佳利用，在競(jìng)爭(zhēng)中處于有利位置。

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