淺談移動化網(wǎng)關(guān)的工業(yè)遠程監(jiān)控系統(tǒng)

黃海

摘 要：傳統(tǒng)油田油井遠程監(jiān)控系統(tǒng)，其成本較高，同時還具有安全性問題，對此年，以智能移動設(shè)備為核心，設(shè)計而出的基于移動化網(wǎng)管的工業(yè)遠程監(jiān)控系統(tǒng)。該系統(tǒng)利用智能移動設(shè)備的無線通信能力，采用無線局域網(wǎng)技術(shù)收集工業(yè)系統(tǒng)的現(xiàn)場數(shù)據(jù)，同時采用無限廣域網(wǎng)技術(shù)將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)到遠程監(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，同時還能夠通過智能移動設(shè)備的管理實現(xiàn)油田油井現(xiàn)場網(wǎng)絡(luò)與互聯(lián)網(wǎng)的物理隔離，能夠有效保證油田現(xiàn)場作業(yè)的安全，本文著重地移動化網(wǎng)關(guān)的工業(yè)遠程監(jiān)控系統(tǒng)進行研究，希望能夠取得些許借鑒意義。

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

隨著計算機技術(shù)的發(fā)展，以及現(xiàn)場總線技術(shù)在石油工業(yè)控制系統(tǒng)中的應(yīng)用，現(xiàn)如今，遠程監(jiān)控系統(tǒng)已經(jīng)在石油工業(yè)現(xiàn)場得到普及和廣泛應(yīng)用，在石油工業(yè)控制系統(tǒng)的運行時，其能夠及時、迅速、準確的掌握當(dāng)前被控對象的實時運行狀態(tài)，有效實現(xiàn)設(shè)備點監(jiān)控的在線化和自動化管理。

一、系統(tǒng)方案設(shè)計

基于移動化網(wǎng)關(guān)的石油工業(yè)遠程監(jiān)控系統(tǒng)的整體框架，主要是由四個部分組成的，一監(jiān)控計算機，二智能移動設(shè)備，三工業(yè)藍牙模塊，四可變成邏輯控制器。遠程監(jiān)控計算機與智能移動設(shè)備在互聯(lián)網(wǎng)環(huán)境下運行Modbbus TPC協(xié)議進行數(shù)據(jù)通信，智能移動設(shè)備通過藍牙無線通信從工業(yè)藍牙模塊獲得工業(yè)現(xiàn)場的數(shù)據(jù)信息，工業(yè)藍牙模塊作為智能移動設(shè)備和PLC之間的通信橋梁，能夠同時支持藍牙無限通信和RS485通信，轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)，在PLC中存在RS485接口，能夠?qū)崟r采集工業(yè)設(shè)備狀態(tài)數(shù)據(jù)，對工業(yè)系統(tǒng)進行現(xiàn)場控制。系統(tǒng)框架本身具有一定通用性，并不會依賴于任何具體的軟甲和硬件設(shè)備。

（一）遠程監(jiān)控計算機

本文設(shè)計的系統(tǒng)中，遠程監(jiān)控計算機上運行的是臺達公司懂得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與智能移動設(shè)備工作在網(wǎng)絡(luò)環(huán)境內(nèi)，運行Modbus TCP協(xié)議進行數(shù)據(jù)傳輸，低層端的通信由Socket接口監(jiān)聽數(shù)據(jù)流。

（二）智能移動設(shè)備

智能移動設(shè)備應(yīng)用的是Android操作系統(tǒng)的平板電腦，或是智能手機，支持 TCP/IP、WiFi、藍牙網(wǎng)絡(luò)通信API。智能移動設(shè)備在與DIAView進行通信時，還會與藍牙模塊進行通信，主要的功能分為三個：一，對遠程監(jiān)控計算機實行授權(quán)訪問；二，與智能移動設(shè)備、工業(yè)藍牙模塊之間建立數(shù)據(jù)鏈路；三，獲取到的數(shù)據(jù)，會以列表的形式顯示在屏幕上[1]。

（三）工業(yè)藍牙模塊

工業(yè)藍牙模塊在支持無線通信的同時，還能夠支持RS485通信，通過藍牙協(xié)議與Modbus RTU協(xié)議的相互轉(zhuǎn)換實現(xiàn)智能移動設(shè)備與PLC之間的數(shù)據(jù)通信。PLC采集的數(shù)據(jù)由藍牙我那高管模塊進行解析和篩選，之后將其轉(zhuǎn)換為藍牙協(xié)議標準的數(shù)據(jù)包，最后發(fā)送到智能移動設(shè)備之中。工業(yè)藍牙模塊在接收到智能移動設(shè)備的數(shù)據(jù)包時，對自行對數(shù)據(jù)包進行判斷、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)藍牙模塊連接的網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)為點對點連接，PLC采用循環(huán)掃描的工作方式對工業(yè)現(xiàn)場設(shè)備進行數(shù)據(jù)采集，采集的數(shù)據(jù)會寫入到內(nèi)部儲存器中，為工業(yè)藍牙提供查詢功能，通過內(nèi)部邏輯處理來響應(yīng)工業(yè)藍牙模塊的控制指令，從而有效實現(xiàn)對工業(yè)設(shè)備的控制。

二、移動化網(wǎng)管的軟件設(shè)計

在該系統(tǒng)中，移動化網(wǎng)管利用的是Android移動設(shè)備的移動化、智能化、無限通信三個功能，應(yīng)用Eclipse軟件，開發(fā)Android移動設(shè)備程序，其內(nèi)存在遠程訪問的安全機制，并建立其數(shù)據(jù)通信鏈路，有效實現(xiàn)數(shù)據(jù)的列標化顯示[2]。

（二）遠程訪問授權(quán)

遠程端口的監(jiān)控軟件只有得到Android移動設(shè)備的授權(quán)之后，才能夠獲取到Android移動設(shè)備上存儲的現(xiàn)場設(shè)備狀態(tài)參數(shù)，然后對其進行監(jiān)控，以此來保證遠程監(jiān)控計算機與智能移動設(shè)備在接入互聯(lián)網(wǎng)之后的信息安全。當(dāng)Android移動設(shè)備關(guān)閉互聯(lián)網(wǎng)功能時，遠程監(jiān)控計算機將無法接入到通信網(wǎng)絡(luò)之中，從而有效實現(xiàn)工業(yè)局域網(wǎng)與互聯(lián)網(wǎng)的物理隔離[3]。

Android移動設(shè)備建立IOSocket監(jiān)聽線程，當(dāng)官監(jiān)聽到DIAView的讀寫數(shù)據(jù)請求指令時，IOSocket會將消息彈框及時調(diào)動出來，詢問工作人員是否同意授權(quán)遠程PC端的訪問，若拒絕授權(quán)，DIAView會一直處于發(fā)送請求指令狀態(tài)，無法獲取監(jiān)控數(shù)據(jù)流，IOSocket線程中的ServerSocket一直處于等待狀態(tài)，當(dāng)工作人員同意授權(quán)DI-AView的訪問后，IOSocket線程對數(shù)據(jù)請求貼進行解析、判斷，通過讀寫Android移動設(shè)備數(shù)據(jù)庫的值，或是刷新An-drroid移動設(shè)備界面來響應(yīng)監(jiān)控軟件DIAView的請求指令。Android程序?qū)ｉT建立一個數(shù)據(jù)庫，用于存放從工業(yè)藍牙模塊獲得的現(xiàn)場設(shè)備數(shù)據(jù)，供遠程客戶端查詢和寫入數(shù)據(jù)[4]。

（三）通信鏈路建立

基于Mod-bus TCP通信的Android移動設(shè)備和DIAView需要對應(yīng)設(shè)置和匹配TCP端口和IP地址才能實現(xiàn)遠程監(jiān)控。An-droid移動設(shè)備采用的是ServerSocket監(jiān)聽遠程客戶端DIAView的Sock-et連接狀態(tài)。當(dāng)DIAView沒有接入服務(wù)器網(wǎng)絡(luò)時，An-droid移動設(shè)備會一直處于監(jiān)聽客戶端的狀態(tài)，當(dāng)DIAView連接成功以后，Android移動設(shè)備與DIAView在互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)環(huán)境內(nèi)進行IO通信[5]。

Android移動設(shè)備采用的是SQlite建立工業(yè)藍牙模塊的藍牙地址數(shù)據(jù)庫，將可接入系統(tǒng)的工業(yè)藍牙模塊的有效藍牙地址寫入到數(shù)據(jù)庫中，進行保存。Android移動設(shè)備在開啟藍牙功能時，會對附近處于廣播狀態(tài)下的工業(yè)藍牙模塊進行搜索，對獲取的工業(yè)藍牙模塊的物理地址進行篩選、分析、判斷，將不在地址庫的藍牙屏蔽掉，將可連接的有效藍牙地址加入待連接隊列。操作人員可以自行選擇藍牙地址，并建立其藍牙無線連接，搭建Android移動設(shè)備與工業(yè)藍牙模塊的數(shù)據(jù)鏈路[6]。

結(jié)束語：

綜上所述，將智能移動設(shè)備作為石油工業(yè)網(wǎng)管，從而設(shè)計出機遇移動化網(wǎng)管的石油工業(yè)遠程監(jiān)控系統(tǒng)，該系統(tǒng)的建立，在降低硬件成本時，工業(yè)現(xiàn)場網(wǎng)絡(luò)的安全性也有所提升。相關(guān)人員應(yīng)用該系統(tǒng)在某熱熔膠機的遠程監(jiān)控系統(tǒng)上進行試驗，從試驗的結(jié)果上進行分析，遠程監(jiān)控系統(tǒng)能夠?qū)⒏臒崛勰z機的控制參數(shù)，且將具體的參數(shù)實時顯示出來，本身不僅具有良好的實時性，而且其適用價值也是非?？捎^的。

參考文獻：

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