杜志良，宮曉燕，胡 斌，鄭麗玲，陳俊麗

（1.東莞中國科學(xué)院云計算產(chǎn)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新與育成中心，東莞 523808；2.中國科學(xué)院自動化研究所，北京 100190；3.青島智能產(chǎn)業(yè)技術(shù)研究院，青島 266111）

0 引言

遠程測控技術(shù)是電子測控技術(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)，得到重點發(fā)展和應(yīng)用。現(xiàn)代遠程測控技術(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，在測控精度和適用范圍方面也得到顯著發(fā)展?？偨Y(jié)遠程測控技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀與未來發(fā)展趨勢，有利于我們更好認識、研究和推廣該技術(shù)。

1 遠程測控技術(shù)

遠程測控技術(shù)是測控技術(shù)體系的重要構(gòu)成，其又可被分為專線和無線兩個技術(shù)分支。其中，專線遠程測控技術(shù)主要用于核電、石油等大型工業(yè)項目當中，如核電站檢測和石油輸送檢測，在重大工業(yè)工程的安全、質(zhì)量、運營監(jiān)管等方面發(fā)揮出重要作用。無線遠程測控依托于無線通信，如電力系統(tǒng)遠程抄表、煤氣系統(tǒng)遠程抄表等。計算機技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)高度發(fā)展，其與遠程測控技術(shù)的融合帶來基于虛擬儀器的遠程測控技術(shù)，并使得網(wǎng)絡(luò)遠程測控成為可能，被當做目前測控技術(shù)的主要發(fā)展方向。

2 遠程測控技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀

2.1 基于光纖的遠程測控

基于光纖的遠程測控技術(shù)，數(shù)據(jù)傳輸及分析均基于光纖通道完成，其優(yōu)點在于抗干擾能力強、傳輸穩(wěn)定性高。該遠程測控系統(tǒng)一般包括測控中心和子系統(tǒng)兩部分，測控中心中，主站、串行、光纖收發(fā)器等相結(jié)合，完成測控對象實時數(shù)據(jù)采集[1]。其中，光纖收發(fā)器完成光電信號轉(zhuǎn)換，收發(fā)器性能可靠，可通過以太網(wǎng)完成遠程測控，在設(shè)計光纖收發(fā)器時，重點在接口的選擇，確保其兼容性。

光纖遠程測控系統(tǒng)前期投入較高，但由于其數(shù)據(jù)傳輸穩(wěn)定、抗干擾能力強等優(yōu)勢，在廣電、通信站等領(lǐng)域仍被大量應(yīng)用。

2.2 基于Internet 的遠程測控

基于Internet 的遠程測控技術(shù)以現(xiàn)代計算機及網(wǎng)絡(luò)技術(shù)為核心，可基本實現(xiàn)測控對象的實時數(shù)據(jù)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(tǒng)構(gòu)成包括數(shù)據(jù)采集終端、Internet、測控中心、WebServer、TCP/IP、數(shù)據(jù)庫等。另外，以Intranet 為核心的遠程測控系統(tǒng)也已發(fā)展成熟?；贗nternet/Internet 遠程測控系統(tǒng)的實現(xiàn)需重點解決如下問題：第一，數(shù)據(jù)傳輸?shù)臅r效性和準確性；第二，網(wǎng)絡(luò)運行環(huán)境安全；第三，TCP/IP 協(xié)議與現(xiàn)場總線協(xié)議的兼容及數(shù)據(jù)傳輸通暢性；第四，數(shù)據(jù)庫功能是否滿足系統(tǒng)信息實時、安全傳輸需求。該遠程測控系統(tǒng)適用于跨地區(qū)信息采集、故障檢測和異常報警，在多個行業(yè)均有應(yīng)用。

2.3 基于虛擬儀器的遠程測控

介紹一種基于LabVIEW 編程環(huán)境的虛擬儀器遠程控制系統(tǒng)。

2.3.1 模式選擇

目前，應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)及科研管理領(lǐng)域的遠程測控系統(tǒng)多采用C/S 或B/S 模式。其中，C/S 模式即客戶/服務(wù)器模式，客戶端用以數(shù)據(jù)顯示及基本功能操作，服務(wù)器進行數(shù)據(jù)的分析和存儲。C/S 模式中的客戶端與服務(wù)器分別利用各自程序，將系統(tǒng)功能劃分至多個節(jié)點，相互配合以滿足用戶操作需求。該模式的優(yōu)點為數(shù)據(jù)處理速度快、效率高，可實現(xiàn)大量數(shù)據(jù)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(wù)器端和服務(wù)器端三個部分，原本由客戶端負責的事物處理被轉(zhuǎn)移至Web 服務(wù)器端，進一步細化功能分配。具體模式需根據(jù)系統(tǒng)功能要求、開發(fā)環(huán)境等因素進行選擇。

2.3.2 DataSocket 實現(xiàn)

基于虛擬儀器的遠程測控系統(tǒng)利用LabVIEW 工具完成開發(fā)，前文所述C/S 和B/S 模式的實現(xiàn)也可使用該工具。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 現(xiàn)。DataSocket 分 為Manager、DataSocket Server 和DataSocket API 三 部 分， 分 別 負 責DataSocket Server 服務(wù)器程序配置、Manager 數(shù)據(jù)交換監(jiān)管和獨立應(yīng)用程序接口信提供。DataSocket 被設(shè)計為分層結(jié)構(gòu)，包括發(fā)布器、訂閱器和服務(wù)器三個模塊，各模塊間相互配合，由服務(wù)器完成收發(fā)數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)發(fā)，以獨立數(shù)據(jù)收、發(fā)過程，提高數(shù)據(jù)傳輸安全，可滿足大規(guī)模遠程測控系統(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)，可實現(xiàn)開啟、關(guān)閉、讀寫等功能項。

（3）DataSocket 的軟件端實現(xiàn)。目標現(xiàn)場、設(shè)備的遠程測控通過位于客戶端及服務(wù)器前面板的URL 空間完成，DataSocket使用流程如下：第一，進行Manager 配置。第二，運行DataSocket Server，在運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DataSocket API，分服務(wù)器端和客戶端兩部分進行。LabVIEW 環(huán)境中多臺計算機之間的通訊由Connection URL 控制，當服務(wù)器端與客戶端應(yīng)用程度中控件地址保持一致時，可形成控件連通關(guān)系，完成數(shù)據(jù)同步[2]。觀察服務(wù)器端和客戶端VI，可發(fā)現(xiàn)當?shù)刂吩O(shè)置相同時，服務(wù)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(fā)送端和接收端建立可靠連接，可判斷DataSocket API 設(shè)計成功。如圖1，為設(shè)計成功時，服務(wù)器端與客戶端VI 顯示的波形。

圖1 服務(wù)器端與客戶端VI顯示的波形

當前，DataSocket 技術(shù)在基于虛擬儀器的遠程測控系統(tǒng)開發(fā)中得到越來越多的關(guān)注，尤其在大規(guī)模、分布式的遠程測控系統(tǒng)中，DataSocket 技術(shù)功能全面、操作簡單、可靠性強等優(yōu)勢發(fā)揮更加充分，使得實時化遠程測控更易實現(xiàn)。

3 遠程測控技術(shù)發(fā)展前瞻

3.1 測控技術(shù)自動化

電子標簽的概念最早產(chǎn)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(guān)信息，該技術(shù)的實現(xiàn)曾被作為遠程測控技術(shù)發(fā)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(tǒng)掃描就能計算商品總價的模式依然未得到普及。可以看出，遠程測控技術(shù)與物聯(lián)網(wǎng)的融合尚未實現(xiàn)，目前僅有包括ETC 收費在內(nèi)的個別案例成功，技術(shù)融合將成為未來一段時間內(nèi)，遠程測控技術(shù)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(tǒng)的復(fù)雜化都給數(shù)據(jù)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(chǎn)對遠程測控的需求。在未來，遠程測控的數(shù)據(jù)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(shù)、無限通信技術(shù)的融入。將遠程測控技術(shù)與Internet 或Intranet 相連接，實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)化遠程測控。

3.3 EMIT 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)）與遠程測控技術(shù)的融合將進一步提高測控系統(tǒng)智能化水平，建立測控現(xiàn)場與遠程測控中心間的高效信息互通渠道。EMIT 與ECS技術(shù)升級可帶來高度智能化的IO 系統(tǒng)，遠程測控系統(tǒng)運行中，主控機CPU 得到有效釋放，有利于整個系統(tǒng)運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)，可便捷化擴展系統(tǒng)通訊距離。

3.4 遠程測控技術(shù)的規(guī)?；瘧?yīng)用

在大型工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域，遠程測控技術(shù)的規(guī)?；瘧?yīng)用主要用于生產(chǎn)系統(tǒng)監(jiān)控并進行異常報警。以油田生產(chǎn)為例，遠程測控技術(shù)的規(guī)模化應(yīng)用優(yōu)勢有：第一，降低人員工作強度，油井溫度、壓力等參數(shù)均可實現(xiàn)實時、自動采集，可省去人員巡檢工作環(huán)節(jié)。第二，降低生產(chǎn)安全風險。測控系統(tǒng)實時監(jiān)測油井狀態(tài)參數(shù)，當檢測到溫度、壓力等異常信號時，自動報警，提醒相關(guān)人員及時進行處理，避免井噴等事故的發(fā)生。第三，幫助提高生產(chǎn)效率。油井供液不足、空抽等異常情況均可監(jiān)測，及時處理以縮短故障處理時間，節(jié)省油田生產(chǎn)時間及經(jīng)濟成本。遠程測控技術(shù)規(guī)?；瘧?yīng)用優(yōu)勢已在多個行業(yè)得到充分證實，未來一段時間內(nèi)，擴大使用規(guī)模和行業(yè)普及率，可進一步提高工業(yè)生產(chǎn)的自動化和智能化程度。

4 結(jié)束語

配套技術(shù)完善及社會需求的增加將拉動遠程測控技術(shù)不斷進行技術(shù)革新，并在社會生產(chǎn)、生活中得到更廣泛的應(yīng)用。目前遠程測控技術(shù)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(guān)人員將遠程測控技術(shù)研究重點放在技術(shù)融合上，結(jié)合先進技術(shù)優(yōu)勢，提高遠程測控能力。