基于Internet的遠(yuǎn)程測控技術(shù)

 引言

    九十年代以來，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。這些不僅對人們傳統(tǒng)的生活方式產(chǎn)生了巨大的沖擊，而且對其他領(lǐng)域技術(shù)的發(fā)展也帶來了深刻的影響。網(wǎng)上圖書館，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、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�；�于Internet的遠(yuǎn)程測控系統(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)，推動著控制技術(shù)向著網(wǎng)絡(luò)化、分布性和開放性的方向發(fā)展，這種發(fā)展趨勢使控制系統(tǒng)功能的擴(kuò)展更加靈活，性能不斷提高，使用更加簡便。

1、基于Internet遠(yuǎn)程測控系統(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，在兩個對待實(shí)體(既可以是軟件實(shí)體如一個進(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)流毫無差錯地順序到達(dá)目的終端。該層還定義了另一個傳輸協(xié)議：用戶數(shù)據(jù)包協(xié)議(UDP)，它是一個不加差錯控制、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)器提出請求。WEB服務(wù)器對用戶身份進(jìn)行驗(yàn)證后，接受用戶的請求，執(zhí)行相應(yīng)的擴(kuò)展應(yīng)用程序與數(shù)據(jù)庫服務(wù)器進(jìn)行連接，數(shù)據(jù)庫服務(wù)器接受WEB服務(wù)器對數(shù)據(jù)操作請求后，實(shí)現(xiàn)用戶對數(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)果通過主頁形式傳到客戶端，客戶機(jī)接收傳來的主頁文件，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)、分級控制系統(tǒng)、集散型控制系統(tǒng)(DCS)和現(xiàn)場總線控制系統(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)場連線長且多，系統(tǒng)抗干擾性差。后來出現(xiàn)了集散控制系統(tǒng)，如日本的TDCS-2000系統(tǒng)和美國貝利控制公司的NETWORK-90系統(tǒng)等，它采用多臺微處理器分散在現(xiàn)場進(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)場總線控制系統(tǒng)(FCS)，現(xiàn)場總線是應(yīng)用于生產(chǎn)現(xiàn)場，在微機(jī)化測量控制設(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化、標(biāo)準(zhǔn)化的解決方案，把控制功能完全下放到現(xiàn)場，依靠現(xiàn)場智能設(shè)備本身便可實(shí)現(xiàn)基本控制功能。

    現(xiàn)場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。它具有開放統(tǒng)一的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，一方面將現(xiàn)場設(shè)備互連為通信網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)不同網(wǎng)段、不同現(xiàn)場通信設(shè)備間的信息共事，同時(shí)又將現(xiàn)場運(yùn)行的各種信息傳送到遠(yuǎn)離現(xiàn)場的控制監(jiān)測室，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。再把一個現(xiàn)場設(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)場設(shè)備的工作電源等送往各相關(guān)的現(xiàn)場設(shè)備，溝通了過程、現(xiàn)場、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)場總線技術(shù)從工業(yè)現(xiàn)場設(shè)備底層向上發(fā)展，逐步擴(kuò)展到網(wǎng)絡(luò)化，開放性和分布性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)場設(shè)備可以通信�；�于Internet遠(yuǎn)程測控系統(tǒng)應(yīng)運(yùn)而生，它通過現(xiàn)場控制網(wǎng)絡(luò)(或現(xiàn)場總線)、企業(yè)網(wǎng)和Internet網(wǎng)把分布于各局部現(xiàn)場、獨(dú)立完成特定功能的控制計(jì)算機(jī)互連起來，以達(dá)到資源共事、協(xié)同工作、遠(yuǎn)程監(jiān)測和集中管理、遠(yuǎn)程診斷為目的的全分布式設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測和故障診斷系統(tǒng)，它是Internet、WEB數(shù)據(jù)庫技術(shù)、TCP/IP網(wǎng)絡(luò)通訊技術(shù)、現(xiàn)場總線技術(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)程測控系統(tǒng)

    基于Internet遠(yuǎn)程測控系統(tǒng)的主要有以下幾部分組成：數(shù)據(jù)庫和WEB服務(wù)器；現(xiàn)場測控設(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，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)場測控設(shè)備完成現(xiàn)場設(shè)備的數(shù)據(jù)采集和監(jiān)測控制，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)庫中。遠(yuǎn)程監(jiān)測設(shè)備可以進(jìn)行簡單的故障檢測和分析，把結(jié)果告訴現(xiàn)場測控設(shè)備，或通過Telnet技術(shù)直接控制調(diào)整現(xiàn)場設(shè)備。還可以擁有故障診斷數(shù)據(jù)庫進(jìn)行知識的學(xué)習(xí)，解決更復(fù)雜的現(xiàn)場問題。瀏覽器可以是授權(quán)的客戶，允許通過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，也可以是通過通信控制器把現(xiàn)場總線(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)程測控系統(tǒng)的首要要求，沒有可靠的數(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，另外協(xié)議的簡單化可實(shí)現(xiàn)少延遲，快速投遞；網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫的連接和更新不僅是動態(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)場總線協(xié)議的兼容性，真正達(dá)到數(shù)據(jù)暢通無阻。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)庫技術(shù)

    在Internet上實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程測控，首先要通過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，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。組件是一個分布對象，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開發(fā)，也可以分布在網(wǎng)絡(luò)上的不同平臺上，被不同的平臺所重用。由對象管理組織OMG(Object Management Group)推出的公共對象請求代理CORBA(Common Object Request Broker Architecture)實(shí)現(xiàn)了WEB服務(wù)器與數(shù)據(jù)庫服務(wù)器的通信接口，它是國際上一個最主要的應(yīng)用的分布式軟件組件對象標(biāo)準(zhǔn)之一。應(yīng)用C0RBA對象所提供的數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)可以在多平臺上移植，并可以被其它的CORBA對象調(diào)用，具有開放性和可重用性，而且具有良好的可擴(kuò)充性，增加一個服務(wù)功能，只需增加一個接口。應(yīng)用組件數(shù)據(jù)庫技術(shù)實(shí)現(xiàn)的WEB數(shù)據(jù)庫可以滿足遠(yuǎn)程測控系統(tǒng)的需要。

(2) 現(xiàn)場總線技術(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)的開放性；

設(shè)備的智能化與功能自治性；

互操作與互用性；

對現(xiàn)場環(huán)境的適應(yīng)性。

現(xiàn)場總線的這些特點(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)場總線技術(shù)出現(xiàn)的時(shí)間還不長，仍處于發(fā)展階段�，F(xiàn)在應(yīng)用的現(xiàn)場總線產(chǎn)品主要是低速總線產(chǎn)品，而高速現(xiàn)場總線產(chǎn)品正展開激烈的競爭。高速現(xiàn)場總線主要應(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)場總線網(wǎng)橋間的連接。以太網(wǎng)是高性能現(xiàn)場總線的最好選擇，不僅保證實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場總線與Internet的數(shù)字式互連、互操作性和開放性，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，另外Ethernet受到廣泛的軟、硬件開發(fā)技術(shù)的支持，幾乎所有的編程語言都支持Ethernet的應(yīng)用開發(fā)，例如Java、Visual C++、Visual Basic等。采用Ethernet作現(xiàn)場總線來實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程測控，必將推進(jìn)控制領(lǐng)域的徹底開放，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)訪問協(xié)議——帶碰撞檢測的載波偵聽多址訪問(CSMA/CD)介質(zhì)訪問控制協(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)的信號延時(shí)就主要有網(wǎng)絡(luò)傳輸延時(shí)決定了。

    對于采用介質(zhì)訪問控制協(xié)議的交換式以太網(wǎng)，來實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程測控的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)來說，有兩個有效的方法來解決時(shí)延問題。采用全雙工通信快速交換式以太網(wǎng)不會有延遲，也不會產(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交互訪問技術(shù)已把最大訪問延遲降低到實(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)，最大訪問延遲在5ms以內(nèi)。另一個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：按信號工程特性減少信號的冗余信息和按視覺顯示原理降低信號的冗余度，對系統(tǒng)信號進(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�；�于Internet遠(yuǎn)程測控系統(tǒng)采用此類現(xiàn)場監(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)，可以與計(jì)算機(jī)瀏覽器接口，故MCU應(yīng)用系統(tǒng)通過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)大勢頭：測控儀表提供網(wǎng)絡(luò)接口，允許通過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，中國國防科技大學(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)化智能傳感器已開始投入研究陽，也將使測控現(xiàn)場產(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)的知識庫是封閉的或半封閉的，其知識庫的構(gòu)造和知識的輸入與修改均需由設(shè)計(jì)者來進(jìn)行。而適合遠(yuǎn)程測控系統(tǒng)的故障診斷專家數(shù)據(jù)庫必須基于WEB數(shù)據(jù)庫開發(fā)式的體系結(jié)構(gòu)，專家系統(tǒng)的設(shè)計(jì)者只需要完成一個簡單實(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)的知識庫，知識庫的填充是由系統(tǒng)的維護(hù)和使用者在使用的過程中不斷去充實(shí)，從故障診斷的成功經(jīng)驗(yàn)中提取相關(guān)的知識。

(6) 網(wǎng)絡(luò)安全技術(shù)

    隨著Internet應(yīng)用普及，網(wǎng)絡(luò)安全問題日益突出。基于Internet的遠(yuǎn)程測控必須把網(wǎng)安全問題放在重要的位置。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�性，即保證在Internet上傳輸?shù)臄?shù)據(jù)不被第三方竊�。粩�(shù)據(jù)的完整性，即數(shù)據(jù)傳輸過程中不被篡改；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)域的一個重要研究方向，人們研究開發(fā)了各種各樣的網(wǎng)絡(luò)安全技術(shù)來保證網(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，對安全有特殊要求的系統(tǒng)，可以采用專用的網(wǎng)絡(luò)；對網(wǎng)絡(luò)安全要求一般的系統(tǒng)，可使用網(wǎng)絡(luò)防火墻，并對數(shù)據(jù)進(jìn)行加密。無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。

3、基于Internet遠(yuǎn)程測控的應(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)帶來了飛速的發(fā)展。國內(nèi)外已積極地開展了遠(yuǎn)程控制的應(yīng)用與研究，并取得良好的效益。

    中國科學(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，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)簡單、升級方便和高的性能價(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，加工測試數(shù)據(jù)反饋給TSB等。另外此項(xiàng)目得到國家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)程測控技術(shù)的成熟也將促進(jìn)其在環(huán)境監(jiān)測、電網(wǎng)監(jiān)控上巨大作用。另外，基于Internet的遠(yuǎn)程測控將使機(jī)器人完成更多更復(fù)雜的任務(wù)，如深海探測、井下作業(yè)和空間探測等。

結(jié)束語

    基于Internet的遠(yuǎn)程測控技術(shù)已逐漸走向成熟，必將推進(jìn)遠(yuǎn)程測控系統(tǒng)更廣泛的應(yīng)用。利用遠(yuǎn)程測控系統(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，在競爭中處于有利位置。