淺談移動(dòng)化網(wǎng)關(guān)的工業(yè)遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)

黃海

摘 要：傳統(tǒng)油田油井遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)，其成本較高，同時(shí)還具有安全性問(wèn)題，對(duì)此年，以智能移動(dòng)設(shè)備為核心，設(shè)計(jì)而出的基于移動(dòng)化網(wǎng)管的工業(yè)遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)。該系統(tǒng)利用智能移動(dòng)設(shè)備的無(wú)線(xiàn)通信能力，采用無(wú)線(xiàn)局域網(wǎng)技術(shù)收集工業(yè)系統(tǒng)的現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)，同時(shí)采用無(wú)限廣域網(wǎng)技術(shù)將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)到遠(yuǎn)程監(jiān)控中心。該系統(tǒng)的應(yīng)用，其硬件成本相比于傳統(tǒng)硬件成本要低許多，同時(shí)還能夠通過(guò)智能移動(dòng)設(shè)備的管理實(shí)現(xiàn)油田油井現(xiàn)場(chǎng)網(wǎng)絡(luò)與互聯(lián)網(wǎng)的物理隔離，能夠有效保證油田現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)的安全，本文著重地移動(dòng)化網(wǎng)關(guān)的工業(yè)遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行研究，希望能夠取得些許借鑒意義。

關(guān)鍵詞：遠(yuǎn)程監(jiān)控；工業(yè)信息安全；移動(dòng)設(shè)備；網(wǎng)絡(luò)；物聯(lián)網(wǎng)

隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，以及現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)技術(shù)在石油工業(yè)控制系統(tǒng)中的應(yīng)用，現(xiàn)如今，遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)已經(jīng)在石油工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)得到普及和廣泛應(yīng)用，在石油工業(yè)控制系統(tǒng)的運(yùn)行時(shí)，其能夠及時(shí)、迅速、準(zhǔn)確的掌握當(dāng)前被控對(duì)象的實(shí)時(shí)運(yùn)行狀態(tài)，有效實(shí)現(xiàn)設(shè)備點(diǎn)監(jiān)控的在線(xiàn)化和自動(dòng)化管理。

一、系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)

基于移動(dòng)化網(wǎng)關(guān)的石油工業(yè)遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)的整體框架，主要是由四個(gè)部分組成的，一監(jiān)控計(jì)算機(jī)，二智能移動(dòng)設(shè)備，三工業(yè)藍(lán)牙模塊，四可變成邏輯控制器。遠(yuǎn)程監(jiān)控計(jì)算機(jī)與智能移動(dòng)設(shè)備在互聯(lián)網(wǎng)環(huán)境下運(yùn)行Modbbus TPC協(xié)議進(jìn)行數(shù)據(jù)通信，智能移動(dòng)設(shè)備通過(guò)藍(lán)牙無(wú)線(xiàn)通信從工業(yè)藍(lán)牙模塊獲得工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的數(shù)據(jù)信息，工業(yè)藍(lán)牙模塊作為智能移動(dòng)設(shè)備和PLC之間的通信橋梁，能夠同時(shí)支持藍(lán)牙無(wú)限通信和RS485通信，轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)，在PLC中存在RS485接口，能夠?qū)崟r(shí)采集工業(yè)設(shè)備狀態(tài)數(shù)據(jù)，對(duì)工業(yè)系統(tǒng)進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)控制。系統(tǒng)框架本身具有一定通用性，并不會(huì)依賴(lài)于任何具體的軟甲和硬件設(shè)備。

（一）遠(yuǎn)程監(jiān)控計(jì)算機(jī)

本文設(shè)計(jì)的系統(tǒng)中，遠(yuǎn)程監(jiān)控計(jì)算機(jī)上運(yùn)行的是臺(tái)達(dá)公司懂得DIAView工業(yè)監(jiān)控軟件。DIAView本身是基于Win-dows操作系統(tǒng)的，內(nèi)部支持Modbus TCP、Modbus RTU/ASCII、OPC等協(xié)議。DIAView與智能移動(dòng)設(shè)備工作在網(wǎng)絡(luò)環(huán)境內(nèi)，運(yùn)行Modbus TCP協(xié)議進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，低層端的通信由Socket接口監(jiān)聽(tīng)數(shù)據(jù)流。

（二）智能移動(dòng)設(shè)備

智能移動(dòng)設(shè)備應(yīng)用的是Android操作系統(tǒng)的平板電腦，或是智能手機(jī)，支持 TCP/IP、WiFi、藍(lán)牙網(wǎng)絡(luò)通信API。智能移動(dòng)設(shè)備在與DIAView進(jìn)行通信時(shí)，還會(huì)與藍(lán)牙模塊進(jìn)行通信，主要的功能分為三個(gè)：一，對(duì)遠(yuǎn)程監(jiān)控計(jì)算機(jī)實(shí)行授權(quán)訪(fǎng)問(wèn)；二，與智能移動(dòng)設(shè)備、工業(yè)藍(lán)牙模塊之間建立數(shù)據(jù)鏈路；三，獲取到的數(shù)據(jù)，會(huì)以列表的形式顯示在屏幕上[1]。

（三）工業(yè)藍(lán)牙模塊

工業(yè)藍(lán)牙模塊在支持無(wú)線(xiàn)通信的同時(shí)，還能夠支持RS485通信，通過(guò)藍(lán)牙協(xié)議與Modbus RTU協(xié)議的相互轉(zhuǎn)換實(shí)現(xiàn)智能移動(dòng)設(shè)備與PLC之間的數(shù)據(jù)通信。PLC采集的數(shù)據(jù)由藍(lán)牙我那高管模塊進(jìn)行解析和篩選，之后將其轉(zhuǎn)換為藍(lán)牙協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)據(jù)包，最后發(fā)送到智能移動(dòng)設(shè)備之中。工業(yè)藍(lán)牙模塊在接收到智能移動(dòng)設(shè)備的數(shù)據(jù)包時(shí)，對(duì)自行對(duì)數(shù)據(jù)包進(jìn)行判斷、處理，將其轉(zhuǎn)換成為Modbus RTU協(xié)議數(shù)據(jù)包，最后將其轉(zhuǎn)到PLC之中。

（四）PLC

在該系統(tǒng)中，PLC與工業(yè)藍(lán)牙模塊連接的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)為點(diǎn)對(duì)點(diǎn)連接，PLC采用循環(huán)掃描的工作方式對(duì)工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，采集的數(shù)據(jù)會(huì)寫(xiě)入到內(nèi)部?jī)?chǔ)存器中，為工業(yè)藍(lán)牙提供查詢(xún)功能，通過(guò)內(nèi)部邏輯處理來(lái)響應(yīng)工業(yè)藍(lán)牙模塊的控制指令，從而有效實(shí)現(xiàn)對(duì)工業(yè)設(shè)備的控制。

二、移動(dòng)化網(wǎng)管的軟件設(shè)計(jì)

在該系統(tǒng)中，移動(dòng)化網(wǎng)管利用的是Android移動(dòng)設(shè)備的移動(dòng)化、智能化、無(wú)限通信三個(gè)功能，應(yīng)用Eclipse軟件，開(kāi)發(fā)Android移動(dòng)設(shè)備程序，其內(nèi)存在遠(yuǎn)程訪(fǎng)問(wèn)的安全機(jī)制，并建立其數(shù)據(jù)通信鏈路，有效實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的列標(biāo)化顯示[2]。

（二）遠(yuǎn)程訪(fǎng)問(wèn)授權(quán)

遠(yuǎn)程端口的監(jiān)控軟件只有得到Android移動(dòng)設(shè)備的授權(quán)之后，才能夠獲取到Android移動(dòng)設(shè)備上存儲(chǔ)的現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備狀態(tài)參數(shù)，然后對(duì)其進(jìn)行監(jiān)控，以此來(lái)保證遠(yuǎn)程監(jiān)控計(jì)算機(jī)與智能移動(dòng)設(shè)備在接入互聯(lián)網(wǎng)之后的信息安全。當(dāng)Android移動(dòng)設(shè)備關(guān)閉互聯(lián)網(wǎng)功能時(shí)，遠(yuǎn)程監(jiān)控計(jì)算機(jī)將無(wú)法接入到通信網(wǎng)絡(luò)之中，從而有效實(shí)現(xiàn)工業(yè)局域網(wǎng)與互聯(lián)網(wǎng)的物理隔離[3]。

Android移動(dòng)設(shè)備建立IOSocket監(jiān)聽(tīng)線(xiàn)程，當(dāng)官監(jiān)聽(tīng)到DIAView的讀寫(xiě)數(shù)據(jù)請(qǐng)求指令時(shí)，IOSocket會(huì)將消息彈框及時(shí)調(diào)動(dòng)出來(lái)，詢(xún)問(wèn)工作人員是否同意授權(quán)遠(yuǎn)程PC端的訪(fǎng)問(wèn)，若拒絕授權(quán)，DIAView會(huì)一直處于發(fā)送請(qǐng)求指令狀態(tài)，無(wú)法獲取監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)流，IOSocket線(xiàn)程中的ServerSocket一直處于等待狀態(tài)，當(dāng)工作人員同意授權(quán)DI-AView的訪(fǎng)問(wèn)后，IOSocket線(xiàn)程對(duì)數(shù)據(jù)請(qǐng)求貼進(jìn)行解析、判斷，通過(guò)讀寫(xiě)Android移動(dòng)設(shè)備數(shù)據(jù)庫(kù)的值，或是刷新An-drroid移動(dòng)設(shè)備界面來(lái)響應(yīng)監(jiān)控軟件DIAView的請(qǐng)求指令。Android程序?qū)ｉT(mén)建立一個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)，用于存放從工業(yè)藍(lán)牙模塊獲得的現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備數(shù)據(jù)，供遠(yuǎn)程客戶(hù)端查詢(xún)和寫(xiě)入數(shù)據(jù)[4]。

（三）通信鏈路建立

基于Mod-bus TCP通信的Android移動(dòng)設(shè)備和DIAView需要對(duì)應(yīng)設(shè)置和匹配TCP端口和IP地址才能實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控。An-droid移動(dòng)設(shè)備采用的是ServerSocket監(jiān)聽(tīng)遠(yuǎn)程客戶(hù)端DIAView的Sock-et連接狀態(tài)。當(dāng)DIAView沒(méi)有接入服務(wù)器網(wǎng)絡(luò)時(shí)，An-droid移動(dòng)設(shè)備會(huì)一直處于監(jiān)聽(tīng)客戶(hù)端的狀態(tài)，當(dāng)DIAView連接成功以后，Android移動(dòng)設(shè)備與DIAView在互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)環(huán)境內(nèi)進(jìn)行IO通信[5]。

Android移動(dòng)設(shè)備采用的是SQlite建立工業(yè)藍(lán)牙模塊的藍(lán)牙地址數(shù)據(jù)庫(kù)，將可接入系統(tǒng)的工業(yè)藍(lán)牙模塊的有效藍(lán)牙地址寫(xiě)入到數(shù)據(jù)庫(kù)中，進(jìn)行保存。Android移動(dòng)設(shè)備在開(kāi)啟藍(lán)牙功能時(shí)，會(huì)對(duì)附近處于廣播狀態(tài)下的工業(yè)藍(lán)牙模塊進(jìn)行搜索，對(duì)獲取的工業(yè)藍(lán)牙模塊的物理地址進(jìn)行篩選、分析、判斷，將不在地址庫(kù)的藍(lán)牙屏蔽掉，將可連接的有效藍(lán)牙地址加入待連接隊(duì)列。操作人員可以自行選擇藍(lán)牙地址，并建立其藍(lán)牙無(wú)線(xiàn)連接，搭建Android移動(dòng)設(shè)備與工業(yè)藍(lán)牙模塊的數(shù)據(jù)鏈路[6]。

結(jié)束語(yǔ)：

綜上所述，將智能移動(dòng)設(shè)備作為石油工業(yè)網(wǎng)管，從而設(shè)計(jì)出機(jī)遇移動(dòng)化網(wǎng)管的石油工業(yè)遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)，該系統(tǒng)的建立，在降低硬件成本時(shí)，工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)網(wǎng)絡(luò)的安全性也有所提升。相關(guān)人員應(yīng)用該系統(tǒng)在某熱熔膠機(jī)的遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)上進(jìn)行試驗(yàn)，從試驗(yàn)的結(jié)果上進(jìn)行分析，遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)能夠?qū)⒏臒崛勰z機(jī)的控制參數(shù)，且將具體的參數(shù)實(shí)時(shí)顯示出來(lái)，本身不僅具有良好的實(shí)時(shí)性，而且其適用價(jià)值也是非?？捎^的。

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