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    1　遠(yuǎn)程測控系統(tǒng)產(chǎn)業(yè)的現(xiàn)狀

    中國國際遠(yuǎn)程測控系統(tǒng)發(fā)展應(yīng)用高峰論壇已經(jīng)成功舉辦五屆。2014年9月24日的論壇上，大家分享了SCADA+RTU相關(guān)的技術(shù)和產(chǎn)業(yè)發(fā)展等方面的內(nèi)容：大港油田地面系統(tǒng)已形成了以遠(yuǎn)程測控系統(tǒng)為核心的數(shù)字化管控一體化系統(tǒng)；ABB在城市智能水網(wǎng)監(jiān)視與泄露檢測領(lǐng)域已獲得可觀的收益；和利時在煤礦安全生產(chǎn)綜合監(jiān)控系統(tǒng)中，采用HOLLiSCADA+PLC/RTU模式，已經(jīng)有多項業(yè)績；安控公司在無線RTU、無線I/O方面已取得進(jìn)展；天津市政工程設(shè)計研究院還報告了SCADA的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、監(jiān)視系統(tǒng)和控制系統(tǒng)在污水處理行業(yè)應(yīng)用的現(xiàn)狀和目標(biāo)；艾默生介紹了其SCADA、RTU在油氣井場的應(yīng)用，指出可整體提高油氣田生產(chǎn)各環(huán)節(jié)的自動化水平，可做到油氣田不再需要人工巡檢，現(xiàn)場到控制室，直至集團(tuán)總部實現(xiàn)智能化。最后總結(jié)出遠(yuǎn)程測控系統(tǒng)已從“單一型、分散型，逐步走向網(wǎng)絡(luò)化、智能化”。

    再回憶前幾屆論壇，相關(guān)廠商在拓寬應(yīng)用領(lǐng)域方面還做了很多工作，如輸油氣管道、電力、冶金、智能建筑、智能交通等行業(yè)的應(yīng)用都已有很多成功案例，這為開拓市場立下了汗馬功勞。

    在系統(tǒng)架構(gòu)、接入傳感器、云計算和大數(shù)據(jù)、數(shù)據(jù)挖掘各種軟件產(chǎn)品的引入等方面，已做了一些有益的嘗試，下面我就這些問題，從產(chǎn)業(yè)化的角度，做一些拋磚引玉式的闡述，僅供參考。

    2　關(guān)于系統(tǒng)架構(gòu)及其他

    上世紀(jì)末已形成了工業(yè)自動化系統(tǒng)IPC、DCS、PLC三足鼎立的局面。由于集成化技術(shù)的發(fā)展，在2003年發(fā)布了ISO15745標(biāo)準(zhǔn)，全稱為“工業(yè)自動化系統(tǒng)和系統(tǒng)集成——開放系統(tǒng)應(yīng)用集成框架”，這個ISO國際標(biāo)準(zhǔn)化組織，力圖以此解決系統(tǒng)集成的應(yīng)用需求和接口兩個基本問題。實際上這也是對當(dāng)時自動化產(chǎn)品現(xiàn)狀的反映。標(biāo)準(zhǔn)中也是IPC（工業(yè)PC）的系統(tǒng)構(gòu)成作為一章獨(dú)立表述。作為工業(yè)PC機(jī)在以后的發(fā)展中，與OPC、組態(tài)軟件及PC總線擴(kuò)展板及I/O板卡等結(jié)合，獨(dú)立進(jìn)行系統(tǒng)集成，按相關(guān)行業(yè)需求，特別是在測試或特殊需要較多的小行業(yè)里得到較多應(yīng)用。以工業(yè)PC機(jī)為核心可構(gòu)成數(shù)據(jù)、采集器或控制器等節(jié)點，工業(yè)PC機(jī)構(gòu)成操作器或人機(jī)界面則應(yīng)用更多。

    近十年來，由于遠(yuǎn)程測控系統(tǒng)的需求旺盛，許多工程公司及系統(tǒng)提供商提出遠(yuǎn)程測控系統(tǒng)（RMCS）、分散型控制系統(tǒng)（DCS）、可編程控制器系統(tǒng)（PLC）三足鼎立的系統(tǒng)構(gòu)成形式。又由于以太網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展，與之配套的集成器、交換機(jī)的出現(xiàn)，RMCS、DCS、PLC的主體系統(tǒng)結(jié)構(gòu)又出現(xiàn)趨同化的趨勢，所以當(dāng)下遠(yuǎn)程測控系統(tǒng)與IPC、DCS、PLC三足鼎立形成時期的IPC與遠(yuǎn)程測控系統(tǒng)對應(yīng)的情況并不相同，但基于IPC的PC-based系統(tǒng)解決方案仍然是主流。

    再看近十年來，IPC工控機(jī)的發(fā)展情況。通用型工控機(jī)和嵌入式工控機(jī)都得到發(fā)展，硬件及配套軟件得到不斷更新，處理器性能、內(nèi)存、網(wǎng)絡(luò)接口、顯示及I/O和機(jī)箱結(jié)構(gòu)、體積、重量、功耗等方面都有進(jìn)步，小型化、智能化、低功耗已成為發(fā)展趨勢。

    除國產(chǎn)大陸品牌外，外商和臺商特別是西門子和研華、凌華等表現(xiàn)很突出，如西門子的SIMATIC IPC3000 SMART工控機(jī)產(chǎn)品采用4U標(biāo)準(zhǔn)機(jī)架，產(chǎn)自成都基地，本地制造，本地服務(wù)，從而提升了西門子工控機(jī)產(chǎn)品的競爭力。研華除在硬件上不斷更新外，還做出了備受好評的自動化售檢票AFC系統(tǒng)這樣的行業(yè)專用機(jī)，為產(chǎn)業(yè)化做出了典范，還在昆山啟動了創(chuàng)新研發(fā)中心（A+TC），并重新開發(fā)物聯(lián)網(wǎng)軟件：以研華WebAccess的瀏覽器架構(gòu)軟件為基礎(chǔ)，搭配SUSI智能設(shè)備云端管理平臺，提供物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)采集使用的圖控軟件、智能影像系統(tǒng)軟件、智能互動多媒體系統(tǒng)軟件。凌華研發(fā)出了MIX系列，MATRIX系列（MEX-1300、MXE-5400、MXC-2300、MXC-6300）的嵌入式工控機(jī)，以及基于CoMe載板架構(gòu)的全系列嵌入式主板，滿足了眾多行業(yè)在系統(tǒng)穩(wěn)定度、電源功耗、行動便攜等方面的需求，并開發(fā)了SEMA軟件，可以通過互聯(lián)網(wǎng)來監(jiān)控主板上所有的系統(tǒng)運(yùn)作參數(shù)。

    北京康拓公司起步比研華等公司都早，中關(guān)村的STD總線工控機(jī)產(chǎn)品，為中關(guān)村產(chǎn)業(yè)的興旺立下了汗馬功勞。2011年3月組建的軒宇空間科技有限公司，更不可同日而語，因為我國航天事業(yè)突飛猛進(jìn)，而他們的測控技術(shù)經(jīng)過了實戰(zhàn)的考驗。據(jù)2014年10月《自動化博覽》中《軒宇空間，實現(xiàn)高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)化》一文中所寫，軒宇空間已經(jīng)完成30余套衛(wèi)星姿軌控制和系統(tǒng)及測試設(shè)備80余套衛(wèi)星中心控制器、星載計算機(jī)等單機(jī)功能測試設(shè)備，100余套微信敏感器、執(zhí)行機(jī)構(gòu)的部件級測試設(shè)備，具體實例有嫦娥五號系列飛行器所組成的單機(jī)、部件及系統(tǒng)級測試設(shè)備。為了滿足不同用戶測試系統(tǒng)集成需求，通用產(chǎn)品有PCI、CPC總線數(shù)據(jù)采集板卡、PXI、PXI-E總線采集控制產(chǎn)品、3U/6U工控機(jī)、一體式工控機(jī)、嵌入式主控制器等。他們的宗旨是“源于航天、軍民融合、面向世界”，相信他們將會在后文中提到的“智慧地球”的應(yīng)用領(lǐng)域中發(fā)揮更多的作用。

    遠(yuǎn)程測控系統(tǒng)以通用的IPC工控機(jī)為主要節(jié)點，以以太網(wǎng)構(gòu)成的扁平化網(wǎng)絡(luò)為主流，滿足大多數(shù)行業(yè)的需求，這是常態(tài)。在實際發(fā)展中應(yīng)達(dá)到客戶對開放性、高性價比、易用性、易維護(hù)性、高品質(zhì)的服務(wù)等方面的要求，還要讓客戶有多種選擇。所以嵌入式工控機(jī)、PLC控制器、PAC、RTU、無線產(chǎn)品等與通用IPC兼容發(fā)展，各種軟件與之橫向、縱向集成，形成豐富多彩的系統(tǒng)也是必然的發(fā)展趨勢。

    遠(yuǎn)程測控系統(tǒng)為了適應(yīng)測控和管理的要求，除了目前已流行的現(xiàn)場層、監(jiān)控層、MES/ERP管理層多層結(jié)構(gòu)外，還將發(fā)展無主或多主自治式的體系結(jié)構(gòu)，這種徹底分散型結(jié)構(gòu)，是大系統(tǒng)的一種形式，這與互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展（e網(wǎng)到底）和最準(zhǔn)確的感知及最安全的決策的需求相呼應(yīng)，這是智能化、智慧化的一種表現(xiàn)。對于目前常態(tài)的多層結(jié)構(gòu)的管理層，應(yīng)完善頂層設(shè)計，應(yīng)與實際管理一致，逐步做到遠(yuǎn)程測控系統(tǒng)成為實際管理不可或缺的一部分。總之，研討遠(yuǎn)程測控系統(tǒng)的架構(gòu)，是要實際考慮產(chǎn)業(yè)化的需求，把產(chǎn)業(yè)做實，又要順應(yīng)智慧工廠、智慧城市、智慧地球和精神文明、物質(zhì)文明、生態(tài)文明發(fā)展的潮流，才能使遠(yuǎn)程測控系統(tǒng)的產(chǎn)業(yè)化是實實在在的，又是充滿活力的。

    3　應(yīng)用市場的細(xì)分和開拓

    在遠(yuǎn)程測控系統(tǒng)市場開拓過程中，形成規(guī)模的先后，有輸油輸氣管道、油氣田測控、輸配電的數(shù)字化管理、城市軌道交通等管理、智能建筑等；而在此之前已發(fā)展起來的數(shù)字化工廠中的DCS以外的系統(tǒng)如火氣系統(tǒng)等10多種系統(tǒng)，也多屬于測控系統(tǒng)；數(shù)字地球的理念提出后，逐漸發(fā)展成智慧城市、智慧地球及傳感網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)等產(chǎn)業(yè)，也與遠(yuǎn)程測控系統(tǒng)相融合。現(xiàn)在就以智慧工廠、智慧城市、智慧地球為題，分述于后。

    3.1　智慧工廠

    3.1.1　流程工業(yè)

    這是最有基礎(chǔ)的細(xì)分市場，我們都知道大型石化工廠中除DCS以外，有十多種與之平行的系統(tǒng)，多屬于遠(yuǎn)程測控系統(tǒng)，重點的分析有如下特點：

    （1）由于傳感器的發(fā)展，特別是價格較低的傳感器大量使用而出現(xiàn)的測控系統(tǒng)，如氣敏元件對滅火、有毒氣體檢測報警的需求而出現(xiàn)了F＆G火氣系統(tǒng)。

    （2）由于PAT過程分析技術(shù)的發(fā)展，價格較低的分析儀器使用量增加，優(yōu)化控制要求提高，分析儀器日常監(jiān)視維護(hù)工作量增加，而形成了分析儀管理和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)（AMADAS）。

    （3）為了滿足操作人員培訓(xùn)，為了管控一體化，為了優(yōu)化控制而形成的仿真系統(tǒng)、操作培訓(xùn)系統(tǒng)（OTS）。

    （4）其他還有物流控制系統(tǒng)（MAS）、能源管理系統(tǒng)、罐區(qū)裝車儲運(yùn)、油品調(diào)和等界外系統(tǒng)等。

（5）艾默生公司提出普適測量與綜合控制的理念，這適用于眾多行業(yè)。對流程工業(yè)來說，眾多測量參數(shù)中，用于回路控制的是少數(shù)，大多數(shù)是用于監(jiān)視，又如目前已經(jīng)興起的設(shè)備管理，也只是針對自動化相關(guān)的部分現(xiàn)場檢測儀表和執(zhí)行器，而更重要的工藝設(shè)備、旋轉(zhuǎn)設(shè)備只有少數(shù)的健康狀況儀表得到監(jiān)視，這將為無線的測控系統(tǒng)開拓很多應(yīng)用空間。

    3.1.2　離散工業(yè)

    這是指機(jī)械制造業(yè)及眾多食品輕工，包括流程工業(yè)的后期處理階段（灌裝、包裝等）、電子產(chǎn)品制造等以開關(guān)量為主、模擬量為鋪的離散自動化領(lǐng)域，這個領(lǐng)域，單機(jī)自動化由于采用PLC可編程控制器及以電動機(jī)控制為主的運(yùn)動控制為主，但仍有大量手工勞動，而單機(jī)以上的監(jiān)控系統(tǒng)則在實際產(chǎn)業(yè)中仍然較少，即使是機(jī)械制造行業(yè)中也只有汽車制造行業(yè)使用機(jī)械手、機(jī)器人已經(jīng)成形，所以這個領(lǐng)域中遠(yuǎn)程測控系統(tǒng)大有可為。

    （1）輕工行業(yè)中，如生產(chǎn)鞋、襪、拉鏈的群控系統(tǒng)，單機(jī)自動化基本做到了，這樣一個車間有多臺單機(jī)的群控問題，遠(yuǎn)程測控系統(tǒng)與PLC系統(tǒng)是可以分享的市場。

    （2）新興檢測、控制手段出現(xiàn)也為遠(yuǎn)程測控系統(tǒng)進(jìn)入離散自動化開創(chuàng)了條件，如機(jī)器視覺，現(xiàn)今的工業(yè)相機(jī)已有了通用的USB、Gige（千兆以太網(wǎng)）等接口，遠(yuǎn)程測控系統(tǒng)是以PC為基礎(chǔ)的系統(tǒng)，比PLC系統(tǒng)開放性強(qiáng)，所以占有這方面的市場。

    （3）離散工業(yè)是加工一件一件的零件、部件、商品，儲運(yùn)都是一件一件、一箱一箱的，立體倉庫也是一個一個貨位，所以RFID和現(xiàn)在流行的二維碼等，都是遠(yuǎn)程測控系統(tǒng)便于互連、互通、互操作的，所以可以與DCS、PLC系統(tǒng)競爭，占有這方面市場。自動化系統(tǒng)中，識別、尋找、跟蹤、統(tǒng)計等功能已經(jīng)成為常態(tài)，如能實現(xiàn)這些功能，就是對市場的開拓。

    （4）產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)要調(diào)正，中國制造業(yè)要翻身，就要實現(xiàn)智能制造，依靠的平臺就是遠(yuǎn)程測控系統(tǒng)，所以可開拓的產(chǎn)業(yè)是很多的。

    3.2　智慧城市

    這個市場發(fā)展歷史較久，如智能建筑或稱樓宇自動化，由于暖通空調(diào)發(fā)展較早，已有40年以上的歷史。但今日的智慧城市的業(yè)務(wù)范圍或其信息量遠(yuǎn)超過智能建筑一個細(xì)分市場，特別是城鎮(zhèn)化已成為主流的今天，我國已啟動了三批智慧城市試點的申報，所以市場很大（約有400個城市）。

    （1）智能建筑與智能電網(wǎng)：這已經(jīng)形成產(chǎn)業(yè)。就遠(yuǎn)程測控系統(tǒng)來說，這要順應(yīng)這兩個行業(yè)的歷史，特別是現(xiàn)場層已有多種數(shù)據(jù)通信方式占領(lǐng)了市場，而且對應(yīng)水表、熱力表、煤氣表、電表都有專門的接口或通信芯片，與管理層連接方式也很成熟，能滿足計量、收費(fèi)的要求，當(dāng)然今后應(yīng)逐步使現(xiàn)場儀表、接口方式等融合，有利于使用維護(hù)。

    （2）智能交通、城市地鐵為主的軌道交通的監(jiān)控系統(tǒng)已經(jīng)形成了產(chǎn)業(yè)，但智能交通應(yīng)包括人、票、車、路，完整系統(tǒng)的管理監(jiān)控，建立相應(yīng)的遠(yuǎn)程測控系統(tǒng)，建立指揮中心。據(jù)相關(guān)資料指出，我國智能交通市場規(guī)模，將由2012年的300億元增至2015年的1000億元，所以遠(yuǎn)程測控系統(tǒng)有可能成為中心，配合安全系統(tǒng)、指揮中心……共同來分享這塊大蛋糕。

    （3）公共資源的監(jiān)控和管理：一個現(xiàn)代化城市，民生中最重要的公共資源要做到心中有數(shù)，所以倉庫、物流、能源、商業(yè)、醫(yī)藥等公共資源要由遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)來進(jìn)行量化管控，要有常態(tài)、動態(tài)、突發(fā)事件的不同預(yù)案，要把離散的、事務(wù)性的數(shù)據(jù)都納入一個數(shù)據(jù)庫中，建立數(shù)據(jù)模型，仿真運(yùn)轉(zhuǎn)，求出公平、公正、公開的面對市民的說法、做法，做市長的好助手。

    （4）關(guān)于智慧環(huán)境（環(huán)控）：特別是大城市，環(huán)保局、水務(wù)局等機(jī)構(gòu)下已有多種檢測部門，把他們構(gòu)成智慧城市的遠(yuǎn)程測控系統(tǒng)、指揮中心，是很有必要的。這應(yīng)列入中等以上城市民生裝備之中。

    3.3　智慧地球

    以概念來說，智慧地球是無所不包的，但對于遠(yuǎn)程測控系統(tǒng)來說，它又是與之聯(lián)系有限的，或者說人們不常把這兩者聯(lián)系起來。但時代不同了，我們應(yīng)順時勢而為之。自2009年IBM的CEO彭明盛提出“智慧地球”以來，特別是1993年建成的GPS系統(tǒng)（Global Positioning System）并開放免費(fèi)使用，且在汽車上廣泛使用。由于我國北斗一號系統(tǒng)進(jìn)入實際應(yīng)用以來，又在2014年第25屆多國儀表展覽會期間舉辦了空間儀器國際學(xué)術(shù)會議，引起一些從事遠(yuǎn)程測控系統(tǒng)的人士重視，再看看本文前面介紹的502所，是我們自動化行業(yè)、儀器儀表行業(yè)的老朋友，所以可以放眼去瞧瞧，拭目以待。

    地球的信息太多，需要感知的太多，人們生活在一個地球上，有限的資源、很多災(zāi)害、生態(tài)的惡化，都需要從感知的信息中進(jìn)一步的分析、推理，用智慧智能化去興利除害，所以今后將會出現(xiàn)許多熱點，細(xì)分出許多市場，使遠(yuǎn)程測控系統(tǒng)得到發(fā)展。

    （1）GPS全球定位系統(tǒng)：利用24顆地球衛(wèi)星發(fā)射的信息進(jìn)行導(dǎo)航、定位、授時（這在DCS及其它遠(yuǎn)程測控系統(tǒng)中已有應(yīng)用實例），向全世界提供連續(xù)、實時、高精度的三維位置、三維速度和時間信息。系統(tǒng)包括空間部分、地面監(jiān)視系統(tǒng)、用戶設(shè)備GPS信號接收機(jī)三部分，接收機(jī)的民用部分，儀器儀表行業(yè)已經(jīng)能用單片機(jī)或嵌入式IPC研發(fā)生產(chǎn)相關(guān)產(chǎn)品。GPS信號接收機(jī)的普及，將為遠(yuǎn)程測控系統(tǒng)的市場開發(fā)提供契機(jī)。

    （2）GIS地理信息系統(tǒng)：它是利用計算機(jī)技術(shù)實現(xiàn)地理信息的收集、處理、存儲、分析和應(yīng)用的系統(tǒng)。它可以解決與分布、位置有關(guān)的基本問題、趨勢分析、模式問題、模擬問題等。這在“智慧城市”的城市管理中廣泛應(yīng)用，最簡單的如乘車路線的信息查詢系統(tǒng)等。

    （3）RS遙感技術(shù)：這是測控技術(shù)的一種，已從靜態(tài)到態(tài)、從區(qū)域到全球、從地標(biāo)到太空，其特色是多傳感器、高分辨率和多時相。我國已從應(yīng)用國外衛(wèi)星資料到自主發(fā)射遙感衛(wèi)星，自己開發(fā)出一批硬件和軟件，而且進(jìn)入國際市場，應(yīng)用于眾多行業(yè)。

    （4）3S集成：即GPS、GIS、RS集成，這是大勢所趨，遠(yuǎn)程測控系統(tǒng)應(yīng)在其中占有一席之地。大家熟知的GPS和電子地圖的車載導(dǎo)航系統(tǒng)、機(jī)載GPS進(jìn)行航空攝影測量系統(tǒng)，只是GPS、GIS兩者的集成。

    （5）精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)農(nóng)田地理信息系統(tǒng)：農(nóng)業(yè)上大片農(nóng)田的耕作，用GPS、GIS的集成實現(xiàn)無人或有人智能化拖拉機(jī)的耕田已經(jīng)應(yīng)用較多，而3S集成系統(tǒng)，則可以實現(xiàn)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)信息管理及農(nóng)田投入的調(diào)節(jié)和控制，從而達(dá)到提高效益、避免資源浪費(fèi)、減少環(huán)境污染的目的，具體如在輔助決策系統(tǒng)下生成指導(dǎo)農(nóng)田內(nèi)定位作業(yè)管理的處方圖，提供給智能農(nóng)機(jī)實施定位作業(yè)管理等。這僅是一個行業(yè)的例子，遠(yuǎn)程測控系統(tǒng)把收集的大量數(shù)據(jù)和圖像、音像等各種信息，經(jīng)過大數(shù)據(jù)、云計算等幫助，實現(xiàn)對天災(zāi)等的預(yù)報已經(jīng)是提上日程的生態(tài)文明的要務(wù)了！

    4　其他

    客制化和人機(jī)界面兩件事，是影響系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和市場細(xì)分和開拓的大課題，《自動化博覽》2014年第10期中刊出施耐德電氣提出可視化功能實現(xiàn)遠(yuǎn)程操控的問題，指出somachine V4.1軟件整合了web Visualization功能，無需HMI設(shè)備，OEM用戶可以隨時隨地直觀了解機(jī)器運(yùn)行狀況，并且通過蘋果、安卓和Window操作系統(tǒng)等智能終端設(shè)備，進(jìn)行機(jī)器設(shè)備的無線遠(yuǎn)程監(jiān)控、診斷和維護(hù)。在4G和移動互聯(lián)（智能手機(jī)）的今天，人機(jī)界面和客制化將是豐富多彩的，所以注定遠(yuǎn)程測控系統(tǒng)也是豐富多彩的。

    作者簡介

    卞正崗（1936-），男，教授級高級工程師，1961 年畢業(yè)于清華大學(xué)電機(jī)系，早年從事電機(jī)及微型電機(jī)研究，后多年從事工業(yè)自動化儀表、集散系統(tǒng)和現(xiàn)場總線的研制和自動化系統(tǒng)集成的工程實踐，享受政府特殊津貼，中國自動化學(xué)會科普工作委員會委員，曾獲得有色總公司科技進(jìn)步一等獎和國家機(jī)械總局科技進(jìn)步三等獎。

    摘自《自動化博覽》5月刊