一
、遠程測控係統的發展及需求

　　作為遠程測控係統，廣義看它包括局域網和城域網、城際網（廣域網），通信距離從幾公裏到幾百公裏
，甚至更遠，地域跨越城市內和城市間，直至陸地、天空
、海洋。狹義看，它是指如下係統
，即各現場測點分散（1~2公裏），以測量和數據采集為主，控製比較少、比較簡單（泵啟停或單回路調節）、就地控製（類似基地式儀表）等，檢測分散但數據處理及顯示操作集中，數據處理量大，數據傳輸介質多種
、數據傳輸方式也多樣化。

　　作為遠程測控係統（RMCS），和工業上常用的DCS
、PLCS等以工廠自動化為目標的控製係統相比
，是有差異的。RMCS、DCS
、PLCS都是以“3Ｃ”技術為基礎，但是DCS等在通訊（Communication）技術方麵跟蹤世界潮流不及RMCS快（詳見本文第二節）
，在開拓市場方麵，RMCS更是受到青睞，我國以生產DCS等產品為主的和利時

、浙江中控、上自儀等公司，都開展了RMCS的業務，其中以軌道交通相關的測控係統最為顯著。

　　作為數字通信，遠程測控係統的數據傳輸方式有工程實例的種類很多
，如電力線帶無線載波；銅纜電話線及光纖通訊傳輸（如ADSL非對稱數字用戶環路等）
；數傳無線電台傳輸（利用免申請頻率或申請專用頻點——窄帶、點對點或點對多點）；利用移動通訊（手機）資源傳輸（CDMA碼分多址
、GPRS通用分組無線服務即GSM的延續、3G高速數據傳輸的蜂窩移動通訊）
；利用互聯網資源直至三網融合
、利用衛星通訊等。

　　作為遠程測控係統的測量端的現場層，各行業情況差異很大。一般單個測量儀表多接到RTU上(RTU：Remote Terminal Unit遠程終端單位)，形成多點I/O集(ji)中(zhong)
，安(an)裝(zhuang)在(zai)現(xian)場(chang)或(huo)現(xian)場(chang)附(fu)近(jin)

，可(ke)經(jing)數(shu)據(ju)傳(chuan)輸(shu)電(dian)台(tai)發(fa)射(she)接(jie)收(shou)無(wu)線(xian)信(xin)號(hao)
，連(lian)入(ru)網(wang)絡(luo)。有(you)些(xie)行(xing)業(ye)發(fa)展(zhan)到(dao)在(zai)單(dan)個(ge)變(bian)送(song)器(qi)上(shang)可(ke)發(fa)射(she)接(jie)收(shou)無(wu)線(xian)電(dian)波(bo)
，從(cong)而(er)多(duo)台(tai)變(bian)送(song)器(qi)和(he)監(jian)視(shi)站(zhan)形(xing)成(cheng)無(wu)線(xian)局(ju)域(yu)網(wang)。RFID射頻識別技術做到智能卡貼到物體上，可以發射、接收無線電波
，做到“物與物相聯”，這也是物聯網的基礎。同時使遠程測控係統功能擴大
，獲得“物體”地理位置等信息。遠程故障診斷及遠程維護技術已發展十多年，也對遠程測控係統提出更高要求。

　　遠yuan程cheng測ce控kong係xi統tong對dui來lai自zi現xian場chang的de數shu據ju，有you的de要yao求qiu連lian續xu測ce量liang數shu據ju，有you的de則ze要yao求qiu定ding時shi傳chuan輸shu來lai的de數shu據ju，所suo以yi現xian在zai的de無wu線xian傳chuan輸shu的de變bian送song器qi，可ke以yi斷duan續xu工gong作zuo，從cong而er節jie省sheng了le能neng量liang，做zuo到dao了le低di功gong耗hao，所suo以yi現xian場chang儀yi表biao可ke以yi用yong電dian池chi供gong電dian。

　　由於在網絡中形成集中監視站
，這就產生了SCADA軟件（監視和數據采集，Supervisory Control and Data Acquisition）
，該測控係統也稱為SCADA係統。

　　在實際應用中，油田、市政工程（自來水廠的水源地

、城市煤氣穩壓站等），大型工廠的公用工程（原料或成品的儲運
，電力、熱力、水汽等供應
，為了調度需要，某些工廠內與各車間的DCS平行而專設測控係統）、輸油輸氣管線、電網調度、移動設備（交通工具、工程機械

、大型車間內天車等）采用SCADA係統和無線傳輸用RTU的工程實例較多
，但由於近來可被選擇的相關設備種類很多
，所以RTU等(deng)現(xian)場(chang)設(she)備(bei)和(he)人(ren)機(ji)界(jie)麵(mian)等(deng)中(zhong)控(kong)室(shi)設(she)備(bei)，或(huo)網(wang)絡(luo)設(she)備(bei)，麵(mian)臨(lin)著(zhe)更(geng)新(xin)換(huan)代(dai)的(de)問(wen)題(ti)。作(zuo)為(wei)自(zi)動(dong)化(hua)行(xing)業(ye)，解(jie)決(jue)幾(ji)十(shi)公(gong)裏(li)或(huo)幾(ji)公(gong)裏(li)或(huo)一(yi)公(gong)裏(li)以(yi)內(nei)的(de)測(ce)控(kong)係(xi)統(tong)的(de)問(wen)題(ti)
，是(shi)我(wo)們(men)的(de)要(yao)務(wu)
，為(wei)各(ge)行(xing)業(ye)提(ti)供(gong)解(jie)決(jue)方(fang)案(an)和(he)做(zuo)好(hao)服(fu)務(wu)是(shi)我(wo)們(men)在(zai)市(shi)場(chang)中(zhong)立(li)足(zu)的(de)要(yao)務(wu)。提(ti)供(gong)幾(ji)公(gong)裏(li)內(nei)的(de)現(xian)場(chang)測(ce)量(liang)儀(yi)表(biao)和(he)RTU是自動化儀表製造行業的責任，提供對應接口和驅動軟件，應該滿足主流網絡的要求。

　　在更廣的範圍內，工業現場以外
，遠測測控也在發展
，如自然環境的地質、水文、海嘯預測的傳感網，各種大型建築物、大型設備、消防和有毒氣體的監測（包括礦山）
、糧liang庫ku等deng社she會hui公gong共gong資zi源yuan的de監jian測ce等deng。特te別bie是shi由you於yu傳chuan感gan器qi技ji術shu和he無wu線xian通tong信xin技ji術shu的de發fa展zhan，使shi傳chuan感gan器qi和he信xin號hao傳chuan輸shu的de成cheng本ben下xia降jiang，能neng耗hao降jiang低di
，使shi泛fan在zai感gan知zhi技ji術shu逐zhu步bu普pu及ji，傳chuan感gan網wang或huo物wu聯lian網wang成cheng為wei新xin興xing產chan業ye。

　　有線和無線通信介質的兼容，數據信號擴大到聲音、圖像等多媒體。信號、網絡結構多樣化及網格結構的流行
，使遠程測控係統形成異構係統
，所以需要進一步的學習數據通信技術。

　　二、SCADA係統與SCADA軟件

　　1、遠(yuan)程(cheng)測(ce)控(kong)係(xi)統(tong)按(an)功(gong)能(neng)分(fen)層(ceng)因(yin)行(xing)業(ye)而(er)異(yi)


，一(yi)是(shi)多(duo)樣(yang)化(hua)，二(er)是(shi)扁(bian)平(ping)化(hua)，這(zhe)與(yu)通(tong)信(xin)係(xi)統(tong)結(jie)構(gou)的(de)發(fa)展(zhan)及(ji)管(guan)理(li)調(tiao)度(du)和(he)操(cao)作(zuo)方(fang)式(shi)發(fa)展(zhan)有(you)關(guan)。一(yi)般(ban)現(xian)在(zai)分(fen)現(xian)場(chang)層(ceng)
、監視層、管理層三層。

　　2、監視層所指的中控室及與現場分散設備相接口的部分，這是狹義上的SCADA係xi統tong。從cong硬ying件jian上shang看kan，分fen為wei人ren機ji界jie麵mian設she備bei和he數shu據ju采cai集ji設she備bei，現xian場chang為wei無wu線xian通tong信xin情qing況kuang下xia
，還hai有you通tong信xin處chu理li前qian置zhi機ji，人ren機ji界jie麵mian設she備bei監jian視shi站zhan內nei配pei有you中zhong心xin數shu據ju庫ku，由you於yuWeb技術的發展
，有各種服務器/客戶器或服務器/瀏覽器。如某SCADA係統的調度中心的配置為：服務器
、廣域骨幹網、工作站、通信前置機等。人機界麵與多媒體結合，大型視頻牆（Video Wall）等在中控室或指揮中心常被采用。

　　3
、監視層SCADA係統中對應的軟件即SCADA軟件，包括人機界麵軟件和數據采集軟件。所以對應軟件可寫成HMI/SCADA軟件。目前SCADA軟件已經成為獨立的產品
，在工控行業又稱為組態軟件。國外著名品牌有FIX、Intouch等

，國內有組態王、三維力控等。它已由主要解決人機界麵問題
，而擴大至組態控製策略，建立實時數據庫
、通信及聯網，提供各種I/O的驅動程序等，完成係統集成的軟件工程全部軟件支持任務。它的主要功能組件有：應用程序管理器、圖形界麵開發/運行程序、實時數據庫係統組態/運行程序、I/O驅動程序等。其他功能組件還有：通用數據庫接口（ODBC接口）/運行程序、控製策略編輯/生成組件
、實用通信程序組件等。

　　其中實用通信程序組件的功能包括：用於雙機冗餘係統中主機與從機間的通信、關於多種通信介質的應用（如以太網、RS485、RS232、PSTN、GSM等）
，Server/Client的數據雙向傳輸、基於Internet或Browser/Server(B/S)的通信功能等。

　　標準化方麵，采用IEC61131-3及OPC（OPC UA）（此為行規）、TCP/IP、IEEE802及其它標準，使其具有開放性
，能與多種軟件平台及工具軟件相兼容。

　　SCADA軟件運行後，可以完成如下幾個任務：查看現場的實時數據和流程畫麵；自動打印各種實時/曆史數據報表；自由瀏覽各種實時/曆史趨勢；及時得到並處理各種過程報警和係統報警
，在必要時人為幹預生產過程，修改相關參數或狀態（手動操作）；與管理部門的計算機聯網，為管理部門提供實時和曆史數據。

　　4
、關於利用手機短信或個人數據助理（無線PDA）等方式
，讓管理人員可在多處看到工廠控製係統（DCS 係統應接有如“anywhere”的無線發射台）
、公用工程測控係統等相關參數，這些在國外已相當普及，這方麵技術是遠程測控係統的一部分
，國內應該重視這方麵的需求。

　　5、關於GPS（Global Positioning System）全球定位係統，這在民用方麵已開始普及，而在自動化行業還不太普及
，隻是少數DCS係統開始提供這方麵的應用。首先應該明確GPS技術應用是遠程測控係統的一部分。這在交通管理、物流管理
、輸油輸氣管線管理

、煤氣等市政工程管理等方麵都可以利用，GPS接收機通過定位解算方法進行定位計算

，計算出用戶所在地理位置的經緯度、高度、速度、時間等信息，分散的現場，對這些信息都是非常需要的。自動化行業的專業人員應該學會做出可接入GPS的測控係統的解決方案
，為用戶做好接入服務。

　　三、現場儀表及RTU

　　遠程測控係統的現場儀表提供各種檢測的數據
，現場條件各不相同，所以應有多種儀表，供用戶和設計人員選擇。

　　1、近幾年發展起來的工業無線技術
，如由中科院沈陽自動化所為代表
，我國國家標準化管理委員會提出，已成為國際標準的“工業無線網絡WIA”（Wireless Networks for Industrial Automation）
，它采用Mesh（網格）路由結構、全網TDMA模式、帶電池的低能耗技術。它有WIA無線通信模塊，與溫度模塊、壓力流量模塊
、液位流量模塊等集成智能無線模塊——現場儀表（每個儀表上有一個天線），另有WIA無線網關，向下與現場儀表無線通信，數據彙集
，再經Ethernet等串口與中央控製室的有線係統相連。

　　艾默生的無線係統中的無線變送器
，發射距離可達800米
，采用免費頻段：2.4G、5.8G，發射功率小於10mw
，屬於微功率短距離設備
，免於備案，數據刷新（更新數據時間發射無線電波）時間可變更，一般為1秒、2秒、4秒或更長，對應有標準IEC62591。

　　WIA等產品還可以集成遠程傳輸無線通信GPRS模塊。

　　2
、近十多年來，一直用於油田、城市煤氣管線、自來水廠的水源地等處的RTU遠程終端單位

，它是成熟的產品，它滿足了幾點~幾十點輸入、shuchuxinhaodelianjiehechuli，suojiedeceliangyuanjianhuoqitaxianchangyibiaoshizhuanyongdehuotongyongdemoniyibiao
，shuchuxinhaokeyishimonilianghekaiguanliang，jingguojizhong，youtiaozhijietiaoqijierushuchuandiantai。zhezhongmoshiyongyufensandexianchangceliangdewuxianchuanshu。xianzaizhengjinrugengxinhuandaishiqi。youyuRTU的使用習慣及價格優勢
，它將與單獨現場儀表互相並存。

　　3
、現場總線技術（20餘種現場總線，包括HART）
，它ta提ti供gong數shu字zi化hua的de現xian場chang儀yi表biao，在zai很hen多duo行xing業ye作zuo為wei遠yuan程cheng測ce控kong係xi統tong的de基ji礎chu是shi有you優you先xian條tiao件jian的de。原yuan設she計ji通tong信xin介jie質zhi有you無wu線xian方fang式shi，但dan一yi般ban隻zhi是shi作zuo為wei通tong信xin距ju離li的de延yan伸shen和he補bu充chong。現xian在zai還hai有youRI/0(遠方輸入/輸出)設she備bei等deng，已yi在zai工gong程cheng中zhong使shi用yong。總zong之zhi，現xian場chang總zong線xian如ru何he用yong於yu遠yuan程cheng測ce控kong係xi統tong，特te別bie是shi形xing成cheng無wu線xian局ju域yu網wang，並bing與yu現xian在zai推tui廣guang的de無wu線xian變bian送song器qi產chan品pin相xiang融rong合he，還hai在zai研yan發fa過guo程cheng之zhi中zhong。

　　4、采用PLC控製器作RTU的替代品或作為PLC性能的擴展
，這也是一個在很多遠程控製係統中采用的切實可行的方案，工程實例很多。

　　5
、RFID技術，目前在工廠管理、物流行業已逐步應用，它是非接觸式的可移動的智能身份證
，在識別
、跟蹤、查找等方麵功能顯著，它將是物聯網的基本技術
，也是遠程測控係統可開拓的領域。

　　四
、當前的遠程測控供應商市場

　　1
、Honeywell公司承接的西氣東輸二線測控係統，西段長2441公裏，東段長2472公裏，另有支線6條
，全長3657公裏
，地下儲氣庫3座
、LNG調峰站等
，有多個壓氣站、分輸站、閥室。采用了PLC、RTU、ESD、SCADA係統。

　　2
、安控公司為工業級RTU專業製造公司，油氣田係統集成商，產品有Super、E5000
、Super32、SuperE40
、E6800

、SuperE50及Super係列網絡化產品等RTU，年產值超過1億元。應用實例有控油機控製
、水源井監控
、天然氣井監控、管道閥室、天然氣調壓站及管網檢測、注水站監控等，另有原油處理站、油庫、天然氣門站及中高壓站等工程業績。

　　3、艾默生公司在市政SCADA係統中業績遍布於美國，國內有哈爾濱市政水務係統，其Ovation SCADA係統支持多種網絡類型：①撥號
，租用線路，擴頻無線（串行）

；②租用線路
，擴頻無線（以太網）；③其他無線技術：GPRS/CDMA、Wi-Fi
、Wi-Max
、自組織網絡等。

　　4、Six net公司除有多種相關產品外
，在國內有多個工程實例：勝利油田天然氣集輸計量係統

，長慶油田長輸管線巡檢SCADA係統、深圳燃氣集團LNG天然氣檢測SCADA係統、撫順新鋼鐵能源計量管理SCADA係統
、太原市自來水公司供水調度SCADA係統

、澳門威尼斯人酒店電力監控SCADA係統
、重慶市環保局汙染源在線監測SCADA係統（北京華控公司研製了下水道化糞池安全預報警係統）、雲南石林10MW光伏發電係統、武廣高鐵防災監控係統等。