孫長(zhǎng)春，翟迎麗，董原

(大連橡膠塑料機(jī)械股份有限公司，遼寧 大連 116033）

0 概述

（1）系統(tǒng)背景

遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)一般利用現(xiàn)有的計(jì)算機(jī)局域網(wǎng)絡(luò)或者公用Internet網(wǎng)絡(luò)，進(jìn)行生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備運(yùn)行數(shù)據(jù)的瀏覽，使遠(yuǎn)程監(jiān)控工程師能夠及時(shí)準(zhǔn)確地了解生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備運(yùn)行情況、發(fā)現(xiàn)設(shè)備運(yùn)行中存在的問(wèn)題并及時(shí)遠(yuǎn)程維護(hù)和技術(shù)支持。具有投資少、工期短、運(yùn)行穩(wěn)定、操作簡(jiǎn)單等特點(diǎn)。廣泛地應(yīng)用于石油、化工、冶金、電力、水泥、醫(yī)藥造紙、水處理、橡塑等眾多行業(yè)中設(shè)備數(shù)據(jù)的瀏覽和管理。

（2）需求分析

實(shí)現(xiàn)公司對(duì)分布在國(guó)內(nèi)外的橡塑設(shè)備有效、及時(shí)的管控，通過(guò)遠(yuǎn)程監(jiān)控設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)及設(shè)備運(yùn)行數(shù)據(jù)，實(shí)時(shí)掌握設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)，準(zhǔn)確掌握設(shè)備動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)，全方面監(jiān)控設(shè)備的運(yùn)行，為用戶提供有效的維修建議，提高排查問(wèn)題的效率，并能為以后的工藝改進(jìn)帶來(lái)幫助。響應(yīng)效率提高的同時(shí)并大大減少設(shè)備維護(hù)成本。

遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)主要功能包括以下幾個(gè)方面：一是遠(yuǎn)程監(jiān)視的功能；二是數(shù)據(jù)記錄的功能；三是音頻會(huì)話的功能；四是遠(yuǎn)程調(diào)試的功能。

①遠(yuǎn)程監(jiān)視功能：

在用戶控制室內(nèi)設(shè)置工控機(jī)一臺(tái)(可選項(xiàng))，用于視頻采集處理，與數(shù)據(jù)記錄功能共用。

觀看現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控畫面：可以在總監(jiān)控室或WEB客戶端觀看現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)時(shí)畫面，需要看到與現(xiàn)場(chǎng)工程師站上相同的組態(tài)畫面內(nèi)容。

觀看設(shè)備現(xiàn)場(chǎng)視頻：可以在總監(jiān)控室或WEB客戶客戶端觀看設(shè)備現(xiàn)場(chǎng)攝像頭的實(shí)時(shí)視頻。并可對(duì)視屏內(nèi)容進(jìn)行記錄。

②數(shù)據(jù)記錄功能：

歷史數(shù)據(jù)：可以在總監(jiān)控室再次記錄最終用戶現(xiàn)場(chǎng)送上來(lái)的歷史數(shù)據(jù)。并能對(duì)歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行分析查看。

報(bào)警數(shù)據(jù)：報(bào)警限值可以在總監(jiān)控室重新設(shè)置。發(fā)送報(bào)警短信功能應(yīng)可根據(jù)不同現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備向不同的總監(jiān)控室維護(hù)工程師發(fā)送短信。

報(bào)表統(tǒng)計(jì)：如能對(duì)設(shè)備運(yùn)行時(shí)間、能耗、產(chǎn)量等進(jìn)行統(tǒng)計(jì)。

③音頻會(huì)話功能：

會(huì)話功能：既能跟控制室（優(yōu)先），也能跟現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行雙向通訊。對(duì)于現(xiàn)場(chǎng)的音頻會(huì)話功能，優(yōu)先考慮可移動(dòng)的智能設(shè)備實(shí)現(xiàn)，最好直接使用遠(yuǎn)程監(jiān)控自身的網(wǎng)絡(luò)，也接受通過(guò)智能手機(jī)等設(shè)備通過(guò)公用通信網(wǎng)絡(luò)。

通話錄音：通話記錄可以記錄到總監(jiān)控室的服務(wù)器中。

④遠(yuǎn)程調(diào)試功能：

可通過(guò)VPN路由器直接連至PLC或利用遠(yuǎn)程桌面功能，實(shí)現(xiàn)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的遠(yuǎn)程調(diào)試。遠(yuǎn)程調(diào)試前總監(jiān)控室需要與現(xiàn)場(chǎng)溝通，申請(qǐng)遠(yuǎn)程控制權(quán)限，在遠(yuǎn)程調(diào)試時(shí)旁邊上可有語(yǔ)音和視頻的功能配合。

1 硬件及網(wǎng)絡(luò)方案

1.1 總體系統(tǒng)方案

系統(tǒng)方案組成為用于數(shù)據(jù)傳輸?shù)挠布O(shè)備，用于現(xiàn)場(chǎng)視頻采集、解碼、存儲(chǔ)以及用于遠(yuǎn)程監(jiān)控中心顯示視頻監(jiān)控的硬軟件設(shè)備，用于實(shí)現(xiàn)用戶功能的硬軟件設(shè)備。

1.1.1 MH-SCADA組件構(gòu)成

MH-SCADA主要由四部分構(gòu)成，Agent服務(wù)器、Smart UI服務(wù)器、Smart UI Designer、Smart UI Operator。其中Agent服務(wù)器的作用相當(dāng)于實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)或I/O服務(wù)器，可以對(duì)現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)進(jìn)行采集、運(yùn)算、報(bào)警、記錄、輸出、備份等操作。

1.1.2 設(shè)備現(xiàn)場(chǎng)網(wǎng)絡(luò)

位于設(shè)備現(xiàn)場(chǎng)的PLC或DCS系統(tǒng)工程師站安裝TeamViewer作為音頻、視頻會(huì)話的客戶端，同時(shí)作為遠(yuǎn)程聯(lián)機(jī)調(diào)試的目標(biāo)主機(jī)，可對(duì)控制系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)試和故障處理，可接受遠(yuǎn)程監(jiān)控中心的音視頻會(huì)話邀請(qǐng)，在工程師站上進(jìn)行多方參與的音視頻會(huì)議或討論。

現(xiàn)場(chǎng)可使用智能移動(dòng)設(shè)備安裝TeamViewer移動(dòng)應(yīng)用，通過(guò)電信運(yùn)營(yíng)商網(wǎng)絡(luò)或無(wú)線Wi-Fi接入音視頻會(huì)話和演示。

1.1.3 遠(yuǎn)程監(jiān)控中心網(wǎng)絡(luò)

遠(yuǎn)程監(jiān)控中心的核心交換機(jī)接入VPN設(shè)備，提供內(nèi)網(wǎng)連接的多端口。

在遠(yuǎn)程監(jiān)控中心設(shè)置一臺(tái)中央服務(wù)器，中央服務(wù)器可對(duì)各個(gè)現(xiàn)場(chǎng)的設(shè)備運(yùn)行數(shù)據(jù)進(jìn)行采集、存儲(chǔ)、運(yùn)算和報(bào)警。同時(shí)中央服務(wù)器還是遠(yuǎn)程監(jiān)控中心的應(yīng)用服務(wù)器，管理監(jiān)控中心的工程師站訪問(wèn)，并且提供TeamViewer音視頻會(huì)話服務(wù)管理、遠(yuǎn)程連接管理、組態(tài)界面管理以及報(bào)表和短信報(bào)警等功能的管理。

1.2 核心網(wǎng)絡(luò)硬件

采用硬件方式搭建VPN通道。虛擬專用網(wǎng)絡(luò)（Virtual Private Network ，簡(jiǎn)稱VPN）指的是在公用網(wǎng)絡(luò)上建立專用網(wǎng)絡(luò)的技術(shù)。通過(guò)mGuard“附屬設(shè)備安全”解決方案內(nèi)的VPN技術(shù)，可以確保最大程度的安全性。

1.3 視頻監(jiān)控設(shè)備

設(shè)備現(xiàn)場(chǎng)可采用高清網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)采集高清視頻圖像，最大分辨率可達(dá)到720P(1280*720)，采集的高清圖像經(jīng)網(wǎng)線輸入接入NVR解碼器。

2 軟件方案

2.1 實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集

對(duì)于不同的DCS/PLC系統(tǒng)，遠(yuǎn)程監(jiān)控軟件將根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況采用如下其中一種方式對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行采集。

2.1.1 驅(qū)動(dòng)協(xié)議

如果現(xiàn)場(chǎng)DCS/PLC采用通用通信協(xié)議，且具備可用的通信接口，遠(yuǎn)程監(jiān)控軟件將采用驅(qū)動(dòng)協(xié)議方式直接讀取現(xiàn)場(chǎng)DCS/PLC的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)。

2.1.2 OPC協(xié)議

如果現(xiàn)場(chǎng)DCS/PLC未采用通用通信協(xié)議或不具備可用的通信接口，遠(yuǎn)程監(jiān)控軟件將采用OPC協(xié)議通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)DCS/PLC配備的上位機(jī)間接讀取現(xiàn)場(chǎng)DCS/PLC的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)。

2.2 實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)

由于現(xiàn)場(chǎng)DCS/PLC系統(tǒng)眾多，因此需要高速存儲(chǔ)海量的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)。對(duì)此遠(yuǎn)程監(jiān)控軟件采用特有Datalog技術(shù)完成對(duì)海量實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的高速存儲(chǔ)。

技術(shù)特點(diǎn)：

（1） 存儲(chǔ)速度快：存儲(chǔ)速度最快高達(dá)100 ms級(jí)別；

（2） 存儲(chǔ)周期長(zhǎng)：?jiǎn)蝹€(gè)IO點(diǎn)可達(dá)6 400萬(wàn)點(diǎn)；

（3） 存儲(chǔ)量大：存儲(chǔ)IO點(diǎn)數(shù)無(wú)上限，僅與硬盤容量有關(guān)。

2.3 實(shí)時(shí)畫面

遠(yuǎn)程監(jiān)控軟件的實(shí)時(shí)畫面將非常形象地反映出現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的工藝原理和狀況，顯示各種工藝參數(shù)和設(shè)備運(yùn)行數(shù)據(jù)，以幫助用戶方便地了解和分析設(shè)備運(yùn)行情況。

技術(shù)特點(diǎn)：

（1）豐富的預(yù)定義圖庫(kù)：如閥門、皮帶、電機(jī)等，用戶可以很方便組態(tài)常用的設(shè)備運(yùn)行裝置工藝流程圖；

（2）用戶自定義圖庫(kù)：用戶可以在預(yù)定義圖庫(kù)基礎(chǔ)上修改圖形也可以利用向?qū)Ъ夹g(shù)創(chuàng)建全新的自定義圖形，方便了用戶工程創(chuàng)新設(shè)計(jì)和圖形的重復(fù)使用。

2.4 趨勢(shì)曲線

遠(yuǎn)程監(jiān)控軟件趨勢(shì)圖能夠顯示出某一段時(shí)間數(shù)據(jù)變化的情況。實(shí)時(shí)趨勢(shì)能夠反映出當(dāng)前的數(shù)據(jù)變化情況，歷史趨勢(shì)的數(shù)據(jù)從歷史數(shù)據(jù)庫(kù)中取出，能夠查看任何時(shí)間段數(shù)據(jù)的變化情況。

通過(guò)歷史趨勢(shì)的查看，可以了解長(zhǎng)時(shí)間的設(shè)備運(yùn)行情況。當(dāng)發(fā)生事故時(shí)，可以利用歷史趨勢(shì)進(jìn)行事故追憶和事故原因分析。

技術(shù)特點(diǎn)：

（1）可以自定義添加或者預(yù)埋趨勢(shì)曲線的筆，筆的數(shù)量無(wú)限制，但是為便于查看，建議不超過(guò)16條；

（2）可以導(dǎo)出趨勢(shì)曲線數(shù)據(jù)到Excel、PDF、JPG等各種格式文件，便于截取重要數(shù)據(jù)以便異地或離線分析。

2.5 報(bào)警管理

遠(yuǎn)程監(jiān)控軟件的報(bào)警管理分為實(shí)時(shí)報(bào)警、歷史報(bào)警、報(bào)警分析三個(gè)子功能。

報(bào)警管理采用對(duì)報(bào)警信息進(jìn)行集中管理，以滿足不同的用戶可以查看和操作不同區(qū)域的設(shè)備運(yùn)行信息的需要。

2.5.1 實(shí)時(shí)報(bào)警

實(shí)時(shí)報(bào)警可以顯示當(dāng)前激活報(bào)警信息的報(bào)警時(shí)間、變量名稱、報(bào)警類型、報(bào)警描述等信息。

技術(shù)特點(diǎn)：

（1）可以對(duì)報(bào)警進(jìn)行分級(jí)，并可以定義不同級(jí)別報(bào)警的背景色及字體色進(jìn)行區(qū)分。比如低級(jí)報(bào)警的背景色為綠色，字體為黃色。高級(jí)報(bào)警的背景色為紅色，字體為黃色；

（2）可以保留已消失的報(bào)警并采用特殊背景色（如藍(lán)色）提示用戶曾經(jīng)發(fā)生的報(bào)警，防止用戶遺漏實(shí)時(shí)報(bào)警信息。

2.5.2 歷史報(bào)警

MH-SCADA軟件支持對(duì)報(bào)警信息的復(fù)合查詢，可按照日期時(shí)間、報(bào)警類別、報(bào)警設(shè)備、最新記錄等等多種條件對(duì)報(bào)警信息進(jìn)行綜合查詢。

技術(shù)特點(diǎn)：

（1）支持多種數(shù)據(jù)庫(kù)存儲(chǔ)報(bào)警信息，如SQL Server、Access等 ；

（2）支持導(dǎo)出報(bào)警信息到Excel以便于截取重要數(shù)據(jù)以便異地或離線分析。

2.6 音視頻會(huì)話/遠(yuǎn)程調(diào)試

采用TeamViewer軟件實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程的多方參與演示、音視頻會(huì)話、遠(yuǎn)程主機(jī)控制調(diào)試等功能。

技術(shù)特點(diǎn)：

TeamViewer是一種高度安全的遠(yuǎn)程維護(hù)解決方案。您可通過(guò)采用RSA （1024位）密匙交換和AES（256位）會(huì)話編碼的全加密數(shù)據(jù)通道建立鏈接。該技術(shù)被現(xiàn)今標(biāo)準(zhǔn)認(rèn)為是完全安全的。

2.7 短信報(bào)警

在遠(yuǎn)程監(jiān)控中心的服務(wù)器上安裝短信貓，可提供將報(bào)警信息以短信的方式發(fā)送到工程師的移動(dòng)電話上。

2.8 權(quán)限管理

遠(yuǎn)程監(jiān)控軟件的權(quán)限管理工作機(jī)制如下：將授信任的工程師權(quán)限保存在遠(yuǎn)程監(jiān)控中心的服務(wù)器中，使用工程師站訪問(wèn)服務(wù)器信息時(shí)，須首先向服務(wù)器驗(yàn)證用戶權(quán)限，只有符合服務(wù)器權(quán)限列表的工程師才能夠繼續(xù)對(duì)遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)的操作界面進(jìn)行訪問(wèn)。

2.9 數(shù)據(jù)報(bào)表

報(bào)表管理模塊是工業(yè)信息化中重要的組成部分，支持基于配置的方式和腳本的方式實(shí)現(xiàn)對(duì)過(guò)程數(shù)據(jù)、統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)以及管理型數(shù)據(jù)的記錄、分類匯總以及復(fù)雜的運(yùn)算等，最終達(dá)到設(shè)備運(yùn)行狀況監(jiān)測(cè)的目的。

可生成關(guān)鍵設(shè)備檢修報(bào)表，可結(jié)合實(shí)時(shí)采樣數(shù)據(jù)自動(dòng)統(tǒng)計(jì)關(guān)鍵設(shè)備的實(shí)時(shí)運(yùn)行時(shí)間、啟停次數(shù)等內(nèi)容，引導(dǎo)維修人員制定合理的維護(hù)周期，延長(zhǎng)設(shè)備使用壽命。

可生成設(shè)備維護(hù)報(bào)表，根據(jù)維護(hù)周期的設(shè)定，可從設(shè)備數(shù)據(jù)庫(kù)中檢索出將來(lái)維護(hù)的裝置報(bào)表清單和維護(hù)要求。維護(hù)完成后維護(hù)人員手工錄入維護(hù)反饋信息，系統(tǒng)自動(dòng)收集存儲(chǔ)維護(hù)人員和時(shí)間的信息到維護(hù)數(shù)據(jù)庫(kù)。

3 結(jié)語(yǔ)

綜上，基于對(duì)用戶需求的深入分析與理解，從系統(tǒng)的安全性、穩(wěn)定性、高性能、可擴(kuò)展性以及良好的性能價(jià)格比等角度綜合分析，遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)的及早投入與長(zhǎng)期穩(wěn)定運(yùn)行，讓用戶在遠(yuǎn)程監(jiān)控中心可以足不出戶地實(shí)時(shí)監(jiān)控生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備運(yùn)行狀況，可方便地進(jìn)行遠(yuǎn)程技術(shù)支持、設(shè)備專家診斷、多方音視頻會(huì)話與演示、遠(yuǎn)程指導(dǎo)調(diào)試、遠(yuǎn)程聯(lián)機(jī)調(diào)試等工作，幫助用戶實(shí)現(xiàn)提高設(shè)備維護(hù)效率，建立快速設(shè)備調(diào)試通道，節(jié)約去生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的工作時(shí)間和費(fèi)用，全面提升企業(yè)綜合服務(wù)水平。

[1]TeamViewer說(shuō)明書.2014.

[2]MH-SCADA軟件說(shuō)明書.2014.