工業(yè)設(shè)備遠(yuǎn)程信息監(jiān)控系統(tǒng)探析

摘 要：從宏觀角度闡述基于Modem撥號的點(diǎn)對點(diǎn)型和基于互聯(lián)網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)型技術(shù)形式，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)測與故障診斷：主要包括診斷知識的表達(dá)、診斷知識的獲取、擴(kuò)展軟件實(shí)現(xiàn)以及如何實(shí)現(xiàn)用戶與診斷中心的交互。

關(guān)鍵詞：遠(yuǎn)程控制；故障診斷；網(wǎng)絡(luò)技術(shù)

隨著電子商務(wù)、企業(yè)信息化、教育信息化等信息化進(jìn)程的推進(jìn)，整個社會的信息化程度不斷提高。在人們的工作、生活中，信息處理變得越來越重要了。而作為信息處理的一種典型模式，企業(yè)等各類社會組織的“內(nèi)部資源處理系統(tǒng)”迅速地發(fā)展起來，并逐步成為組織各種業(yè)務(wù)的基礎(chǔ)設(shè)施。在這些內(nèi)部資源系統(tǒng)的服務(wù)器和主機(jī)上，配置了大量的業(yè)務(wù)處理應(yīng)用軟件，存放了越來越多的數(shù)據(jù)。這些資源（軟件和數(shù)據(jù)）與組織的各種業(yè)務(wù)緊密相關(guān)，已經(jīng)成為組織的重要財(cái)富，在企業(yè)的發(fā)展中起著重要的作用。在全球化的商業(yè)環(huán)境中，一個大型的企業(yè)可能在全世界都有其正在運(yùn)行的系統(tǒng)和產(chǎn)品，那么如何安全快速地遠(yuǎn)程訪問這些系統(tǒng)，了解它們的運(yùn)行情況呢？目前，企業(yè)資源的遠(yuǎn)程訪問只能達(dá)到對內(nèi)部文件的共享。多數(shù)的遠(yuǎn)程應(yīng)用也不可能達(dá)到像在本地一樣的方便。

隨著互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展，越來越多的用戶（特別是OEM的用戶）希望能夠通過互聯(lián)網(wǎng)對所售出的產(chǎn)品進(jìn)行查詢、診斷和維護(hù)，這樣可以加強(qiáng)管理、減少維護(hù)工程師到現(xiàn)場的時(shí)間和費(fèi)用，不僅節(jié)約了大量的人力和物力成本，同時(shí)也能為客戶提供更為快捷的服務(wù)，減少客戶的損失，這樣，遠(yuǎn)程診斷和服務(wù)成了迫切需要解決的問題。隨著信息時(shí)代的到來，Internet的發(fā)展為各行各業(yè)帶來了全新的理念，把設(shè)備的遠(yuǎn)程信息技術(shù)提高到了一個新的層次，已經(jīng)能夠把生產(chǎn)企業(yè)、設(shè)備供應(yīng)商二者更加緊密地結(jié)合在一起，使得設(shè)備供應(yīng)商可以在異地通過網(wǎng)絡(luò)對遠(yuǎn)程設(shè)備進(jìn)行信息交換。因此對工業(yè)設(shè)備遠(yuǎn)程信息監(jiān)控系統(tǒng)的應(yīng)用研究具有可行性而且具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

遠(yuǎn)程監(jiān)控是國內(nèi)外研究的前沿課題，國內(nèi)外都展開了積極的研究。1997年1月，首屆基于Internet的遠(yuǎn)程監(jiān)控診斷工作會議由斯坦福大學(xué)和麻省理工學(xué)院聯(lián)合主辦，有來自30個公司和研究機(jī)構(gòu)的50多位代表到會。會議主要討論了有關(guān)遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)開放式體系、診斷信息規(guī)程、傳輸協(xié)議及對用戶的合法限制等，并對未來技術(shù)發(fā)展作了展望，由斯坦福大學(xué)和麻省理工學(xué)院合作開發(fā)基于Internet的下一代遠(yuǎn)程監(jiān)控診斷示范系統(tǒng)，這項(xiàng)工作同時(shí)也得到了制造業(yè)、計(jì)算機(jī)業(yè)和儀器儀表業(yè)的Sun、HP、Boeing、Intel、Ford等12家大公司的熱情支持和通力配合。之后，由這些公司共同推出了一個實(shí)驗(yàn)性的系統(tǒng)Testbed。Testbed用嵌入式Web組網(wǎng)、用實(shí)時(shí)JAVA和Bayesian Net初步形成在Internet范圍內(nèi)的信息監(jiān)控和診斷推理。另外，許多國際組織，如MIMOSA（Machine Infor-mation Management Open System Alliance）、SMFPT（Society for Machinery Failure Prevention Technology）、COMADEM（Condition Monition an Engineering Management）等，也紛紛通過網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行設(shè)備監(jiān)控與故障診斷咨詢和技術(shù)推廣工作，并制定了一些信息交換格式和標(biāo)準(zhǔn)。許多大公司也在他們的產(chǎn)品中加入Internet的功能，如Bentley公司的計(jì)算機(jī)在線設(shè)備運(yùn)行監(jiān)測系統(tǒng)DataManager200可以通過網(wǎng)絡(luò)動態(tài)數(shù)據(jù)交換（NetDDE）的方式向遠(yuǎn)程終端發(fā)送設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)信息；著名的National Instruments公司也在它的產(chǎn)品LabWindows/CVI以及LabVIEW中加入網(wǎng)絡(luò)通信處理模塊，因而

可以通過WWW、FTP、E2mail方式在網(wǎng)絡(luò)范圍內(nèi)進(jìn)行監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)的傳送。法國ALARM研究組對生產(chǎn)過程的智能報(bào)警和監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行了長期研究，并在多個項(xiàng)目中進(jìn)行了應(yīng)用。西門子、施耐德等著名自動化公司也推出了相應(yīng)的產(chǎn)品。

目前，各種短距離通訊技術(shù)已經(jīng)比較成熟，包括各種總線技術(shù)、遠(yuǎn)程I/O、分布I/O等都已經(jīng)在世界上普及應(yīng)用。傳輸介質(zhì)有雙絞線、同軸電纜、光纖、無線電等。

利用無處不在的電話網(wǎng)絡(luò)、GSM無線網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行工業(yè)數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)的實(shí)現(xiàn)使我們有了一種經(jīng)濟(jì)、有效的遠(yuǎn)距離通訊方法。由于其對可靠性和傳輸速率上要求極高，實(shí)現(xiàn)起來較困難，所以遠(yuǎn)程監(jiān)控和故障診斷剛剛起步、而在國內(nèi)主要出于實(shí)驗(yàn)階段。隨著技術(shù)的成熟、用戶需求的增加，應(yīng)用前景也非常廣闊。

國內(nèi)對于遠(yuǎn)程監(jiān)控技術(shù)也開展了積極的研究。目前，西安交通大學(xué)、華中科技大學(xué)、哈爾濱工業(yè)大學(xué)、南京理工大學(xué)等高校已經(jīng)取得了較為先進(jìn)的研究成果，如西安交通大學(xué)研制的大型旋轉(zhuǎn)機(jī)械計(jì)算機(jī)狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)及故障診斷系統(tǒng)RMMD、華中科技大學(xué)開發(fā)的汽輪機(jī)工況監(jiān)測和診斷系統(tǒng)KBGMD、哈爾濱工業(yè)大學(xué)的

微計(jì)算機(jī)化機(jī)組狀態(tài)監(jiān)視與故障診斷專家系統(tǒng)MMMDES等。

遠(yuǎn)程監(jiān)測與故障診斷主要包括診斷知識的表達(dá)、診斷知識的獲取及其軟件實(shí)現(xiàn)、診斷知識的擴(kuò)展軟件實(shí)現(xiàn)以及如何實(shí)現(xiàn)用戶與診斷中心的交互。遠(yuǎn)程監(jiān)測與故障診斷在工業(yè)控制的實(shí)際應(yīng)用中，可采用不同形式來實(shí)現(xiàn)。

一、基于Modem撥號的點(diǎn)對點(diǎn)型

通過本地Modem、公用電話網(wǎng)、遠(yuǎn)端Modem來監(jiān)測遠(yuǎn)端設(shè)備，這種點(diǎn)對點(diǎn)遠(yuǎn)程監(jiān)測簡單實(shí)用，設(shè)備要求少，在遠(yuǎn)程監(jiān)測時(shí)，只要企業(yè)提供公用電話線即可，設(shè)備供應(yīng)商就可通過特定的軟件對其設(shè)備進(jìn)行監(jiān)測。其缺點(diǎn)是不能實(shí)時(shí)聯(lián)接、數(shù)據(jù)流量小、不能做到資源共享，企業(yè)無法獲取新的診斷方法。

二、基于互聯(lián)網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)型

網(wǎng)絡(luò)型遠(yuǎn)程監(jiān)測與故障診斷是一個開放的分布式系統(tǒng)，可運(yùn)行在基于TCP/IP網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的網(wǎng)上，使用戶能夠?qū)崿F(xiàn)上、下位機(jī)以及更多層次的廠級聯(lián)網(wǎng)。TCP/IP網(wǎng)絡(luò)協(xié)議提供了在不同硬件體系結(jié)構(gòu)和操作系統(tǒng)的計(jì)算機(jī)組成的網(wǎng)絡(luò)上進(jìn)行通信的能力，一臺PC機(jī)通過TCP/IP網(wǎng)絡(luò)協(xié)議可以和多個遠(yuǎn)程計(jì)算機(jī)（即遠(yuǎn)程節(jié)點(diǎn)）進(jìn)

行通訊。就是采用網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，將用戶的工業(yè)設(shè)備與生產(chǎn)企業(yè)的計(jì)算機(jī)之間建立一個通道，從而達(dá)到遠(yuǎn)程監(jiān)控和故障診斷的功

能。要實(shí)現(xiàn)以上功能，需要解決以下問題：

1.工業(yè)設(shè)備連接以太網(wǎng)，現(xiàn)階段大部分的廠家生產(chǎn)的產(chǎn)品提供以太網(wǎng)模塊，使產(chǎn)品備用連接以太網(wǎng)的能力。

2.工控設(shè)備與Internet的連接。目前，在我國連接Internet的方式主要有撥號連接和專線連接，由于專線連接造價(jià)比較昂貴，所

以應(yīng)用不很普遍，撥號方式需要經(jīng)過Modem由PPPoE撥號來連

接Internet。主要有ADSL、CDMA、GPRS等（其中CDMA和GPRS主要是用來進(jìn)行無線連接）。我們主要是用以上三種方式進(jìn)行連接Internet。但是工控設(shè)備本身不支持PPPoE的撥號方式，所以我們必須借助一個路由器，通過路由器使工控設(shè)備連接到Internet上。

3.訪問到工控設(shè)備。工控設(shè)備在組態(tài)時(shí)分配一個IP地址，這個IP地址是局域網(wǎng)地址，在Internet上我們是不能直接訪問這個IP地址的。所以我們就應(yīng)用到一個VPN技術(shù)。通過VPN技術(shù)在本地計(jì)算機(jī)和遠(yuǎn)程工控設(shè)備的路由器之間建立一個專用的數(shù)據(jù)通道，就好像我們的計(jì)算機(jī)和遠(yuǎn)程工控設(shè)備在一個局域網(wǎng)內(nèi)，從而可以直接訪問。

隨著社會的發(fā)展，使得工業(yè)設(shè)備自動化水平越來越高。而生產(chǎn)企業(yè)的維護(hù)能力有限，迫切需要建立起遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)監(jiān)測和診斷系統(tǒng)，由設(shè)備提供商、企業(yè)技術(shù)人員和行業(yè)專家共同實(shí)現(xiàn)及時(shí)、準(zhǔn)確的預(yù)防和診斷設(shè)備故障。

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（作者單位 大連職業(yè)技術(shù)學(xué)院）