摘要：远程测控技术涉及光学、信息、电子、自动控制等多学科知识,在现代化农业、交通、通信、航空等领域得到广泛应用。文章总结远程测控技术的发展现状,结合技术应用情况,对其未来发展趋势进行前瞻,认为远程测控技术将朝向测控技术自动化、传输方式多样化、EMIT与ECS的融合、技术应用规模化等方向发展,为有关科研工作提供理论参考。
关键词：远程测控技术; 虚拟仪器; 技术融合;
0 引言
远程测控技术是电子测控技术的重要构成,并作为工业生产领域的重要技术,得到重点发展和应用。现代远程测控技术已具备一定的网络化、数字化、智能化和分布化属性,在测控精度和适用范围方面也得到显着发展。总结远程测控技术的发展现状与未来发展趋势,有利于我们更好认识、研究和推广该技术。
1 远程测控技术
远程测控技术是测控技术体系的重要构成,其又可被分为专线和无线两个技术分支。其中,专线远程测控技术主要用于核电、石油等大型工业项目当中,如核电站检测和石油输送检测,在重大工业工程的安全、质量、运营监管等方面发挥出重要作用。无线远程测控依托于无线通信,如电力系统远程抄表、煤气系统远程抄表等。计算机技术和网络技术高度发展,其与远程测控技术的融合带来基于虚拟仪器的远程测控技术,并使得网络远程测控成为可能,被当做目前测控技术的主要发展方向。
2 远程测控技术发展现状
2.1 基于光纤的远程测控
基于光纤的远程测控技术,数据传输及分析均基于光纤通道完成,其优点在于抗干扰能力强、传输稳定性高。该远程测控系统一般包括测控中心和子系统两部分,测控中心中,主站、串行、光纤收发器等相结合,完成测控对象实时数据采集[1]。其中,光纤收发器完成光电信号转换,收发器性能可靠,可通过以太网完成远程测控,在设计光纤收发器时,重点在接口的选择,确保其兼容性。
光纤远程测控系统前期投入较高,但由于其数据传输稳定、抗干扰能力强等优势,在广电、通信站等领域仍被大量应用。
2.2 基于Internet的远程测控
基于Internet的远程测控技术以现代计算机及网络技术为核心,可基本实现测控对象的实时数据采集和传输,远程测控不再受时间和空间维度的限制,其系统构成包括数据采集终端、Internet、测控中心、WebServer、TCP/IP、数据库等。另外,以Intranet为核心的远程测控系统也已发展成熟。基于Internet/Internet远程测控系统的实现需重点解决如下问题:第一,数据传输的时效性和准确性;第二,网络运行环境安全;第三,TCP/IP协议与现场总线协议的兼容及数据传输通畅性;第四,数据库功能是否满足系统信息实时、安全传输需求。该远程测控系统适用于跨地区信息采集、故障检测和异常报警,在多个行业均有应用。
2.3 基于虚拟仪器的远程测控
介绍一种基于LabVIEW编程环境的虚拟仪器远程控制系统。
2.3.1 模式选择
目前,应用于工业生产及科研管理领域的远程测控系统多采用C/S或B/S模式。其中,C/S模式即客户/服务器模式,客户端用以数据显示及基本功能操作,服务器进行数据的分析和存储。C/S模式中的客户端与服务器分别利用各自程序,将系统功能划分至多个节点,相互配合以满足用户操作需求。该模式的优点为数据处理速度快、效率高,可实现大量数据的实时、安全传输,但维护成本较高。B/S的模式为C/S模式的升级版,分为客户端、Web服务器端和服务器端三个部分,原本由客户端负责的事物处理被转移至Web服务器端,进一步细化功能分配。具体模式需根据系统功能要求、开发环境等因素进行选择。
2.3.2 DataSocket实现
基于虚拟仪器的远程测控系统利用LabVIEW工具完成开发,前文所述C/S和B/S模式的实现也可使用该工具。系统通信方式的选择同样需参考功能要求、开发环境等因素,本文的研究以DataSocket技术为例。
(1)DataSocket构成及实现。
DataSocket分为Manager、DataSocket Server和DataSocket API三部分,分别负责DataSocket Server服务器程序配置、Manager数据交换监管和独立应用程序接口信提供。DataSocket被设计为分层结构,包括发布器、订阅器和服务器三个模块,各模块间相互配合,由服务器完成收发数据的转发,以独立数据收、发过程,提高数据传输安全,可满足大规模远程测控系统数据传输需求。
(2)DataSocket功能模块。
DataSocket模块涵盖与数据通信有关的功能函数,可实现开启、关闭、读写等功能项。
(3)DataSocket的软件端实现。
目标现场、设备的远程测控通过位于客户端及服务器前面板的URL空间完成,DataSocket使用流程如下:第一,进行Manager配置。第二,运行DataSocket Server,在运行界面显示控制终端数量及收发数据包数量。第三,设计DataSocket API,分服务器端和客户端两部分进行。LabVIEW环境中多台计算机之间的通讯由Connection URL控制,当服务器端与客户端应用程度中控件地址保持一致时,可形成控件连通关系,完成数据同步[2]。观察服务器端和客户端VI,可发现当地址设置相同时,服务器端写入的波形与客户端读取的波形完全一致,证明信息发送端和接收端建立可靠连接,可判断DataSocket API设计成功。如图1,为设计成功时,服务器端与客户端VI显示的波形。
图1服务器端与客户端VI显示的波形
当前,DataSocket技术在基于虚拟仪器的远程测控系统开发中得到越来越多的关注,尤其在大规模、分布式的远程测控系统中,DataSocket技术功能全面、操作简单、可靠性强等优势发挥更加充分,使得实时化远程测控更易实现。
3 远程测控技术发展前瞻
3.1 测控技术自动化
电子标签的概念最早产生于2006年,为物品配备唯一的电子标签,通过远程识别即可了解物品有关信息,该技术的实现曾被作为远程测控技术发展的重要成果之一。然而到目前为止,安装电子标签而省去收银系统扫描就能计算商品总价的模式依然未得到普及。可以看出,远程测控技术与物联网的融合尚未实现,目前仅有包括ETC收费在内的个别案例成功,技术融合将成为未来一段时间内,远程测控技术的研究重点。
3.2 传输方式多样化
远程测控范围扩张、距离增大、测控系统的复杂化都给数据传输方式提出更高要求,单一的传输模式已很难再满足社会生产对远程测控的需求。在未来,远程测控的数据传输方式也将逐渐从单一方式向多样化传输过渡,例如蓝牙技术、无限通信技术的融入。将远程测控技术与Internet或Intranet相连接,实现网络化远程测控。
3.3 EMIT与ECS的融合
EMIT(嵌入式微型因特网互联技术)及ECS(嵌入系统)与远程测控技术的融合将进一步提高测控系统智能化水平,建立测控现场与远程测控中心间的高效信息互通渠道。EMIT与ECS技术升级可带来高度智能化的IO系统,远程测控系统运行中,主控机CPU得到有效释放,有利于整个系统运行效率和流畅性的优化[3]。另外,高度智能化的数据采集和控制系统,可便捷化扩展系统通讯距离。
3.4 远程测控技术的规模化应用
在大型工业生产领域,远程测控技术的规模化应用主要用于生产系统监控并进行异常报警。以油田生产为例,远程测控技术的规模化应用优势有:第一,降低人员工作强度,油井温度、压力等参数均可实现实时、自动采集,可省去人员巡检工作环节。第二,降低生产安全风险。测控系统实时监测油井状态参数,当检测到温度、压力等异常信号时,自动报警,提醒相关人员及时进行处理,避免井喷等事故的发生。第三,帮助提高生产效率。油井供液不足、空抽等异常情况均可监测,及时处理以缩短故障处理时间,节省油田生产时间及经济成本。远程测控技术规模化应用优势已在多个行业得到充分证实,未来一段时间内,扩大使用规模和行业普及率,可进一步提高工业生产的自动化和智能化程度。
4 结束语
配套技术完善及社会需求的增加将拉动远程测控技术不断进行技术革新,并在社会生产、生活中得到更广泛的应用。目前远程测控技术主要分为基于光纤的远程测控、基于Internet的远程测控和基于虚拟仪器的远程测控,建议相关人员将远程测控技术研究重点放在技术融合上,结合先进技术优势,提高远程测控能力。
参考文献
[1] 赵辉.测控技术在电子技术中的实际应用研究[J].电子测试,2020(03):96-97+99.
[2] 白洁,马健.LabVIEW环境下的DataSocket技术在远程测控系统中的应用[J].高校实验室科学技术,2019(01):61-63.
[3] 王逸凡.远程测控技术的发展现状和趋势[J].无线互联科技,2019,16(02):144-146.
