基于Internet的远程测控技术探究

摘要：基于Internet的远程测控系统实现了数据共享，具有信息传递快捷和交互性强等特点，推动着控制技术向着网络化、分布性和开放性的方向发展，这种发展趋势使控制系统功能的扩展更加灵活，性能不断提高，使用更加简便。

关键词：Internet 远程测控技术 探究

一、基于Internet远程测控系统的构成

二十世纪六十年代后期，Internet首先在美国出现，八十年代得到广泛的使用。尤其九十年代至今，Internet已经变成覆盖全世界的计算机网络，再加上网络技术的日臻成熟和其给人们提供的数据共享、信息传递快捷可靠、不受时空限制和交互性等优点，使因特网已经成为信息时代的主要信息载体，并引起工业界和学术界的广泛关注。

Internet是采用基于开放系统的网络参考模型TCP/IP（Transmission Control Protocol/Internet Protocol）模型.TCP/IP与开放系统互联模型ISO（Open System Interconnection）不同，它有四层：应用层（FTP SMTP HTTP Telnet）、运输层（TCP UDP）、网络互连层（IP）和主机和网络连接层应用层，

主机和网络连接层：该层在TCP/IP参考模型中不作定义，只要让主机发送的IP报文能够经连接层进行传送。

网络互连层：该层定义了互连网络协议（IP）的报文格式和传送过程。该层的工作负责把IP报文从源端送到目的端，协议采用非连接传输方式，不保证IP报文顺序到达。负责解决路由选择，跨网络传送等问题。

运输层：该层定义了传输控制协议（TCP），它是面向连接的，在两个对待实体（既可以是软件实体如一个进程，也可以是硬件实体如智能输入输出芯片）间进行可靠传输的协议。它保证源终端发送的字节流毫无差错地顺序到达目的终端。该层还定义了另一个传输协议：用户数据包协议（UDP），它是一个不加差错控制、非连接的传输协议。

应用层：它是TCP/IP系统的终端用户接口，该层包含了目前流行的、面向应用的协议，如：虚拟终端（Telnet）、文件传输协议（FTP）、超文本传输协议（HT-TP）、电子邮件协议（SMTP）等。

基于Internet远程测控系统的主要有以下几部分组成：数据库和WEB服务器；现场测控设备；监控设备；交换式以太网；浏览器等。交换式以太网是数据主通道，由于目前企业局域网广泛采用以太网技术，较ATM成本低、易实现，且以太网技术发展迅速，吉比特以太网产品已推向市场，并向下兼容，可以采用全双工通信，消除发生冲突的可能。现场测控设备完成现场设备的数据采集和监测控制，上面可以是智能模块如模糊控制，还可以PID模块，使得控制功能下放；同时，设备运行状态通过以太网的TCP或UDP传送到远程监控设备处理和显示，这些数据并广播存入数据库中。远程监测设备可以进行简单的故障检测和分析，把结果告诉现场测控设备，或通过Telnet技术直接控制调整现场设备。还可以拥有故障诊断数据库进行知识的学习，解决更复杂的现场问题。浏览器可以是授权的客户，允许通过HTTP查看或调度系统资源信息，优化系统整体运做。

二、系统实现的关键技术

（一）网络数据库技术

在Internet上实现远程测控，首先要通过Internet获得系统的设备状态和故障信息，同时又要让远程监控设备或故障诊断系统在异地的数据库上得到查询。Internet的WEB服务器包含的信息量巨大，覆盖区域广，以前它主要采用HTML编写，表现形式多样，表现力强。但用HTML所组成的是一种静态文件，不适应WEB上数据的实时、动态更新，很难满足设备的实时性要求。

（二）现场总线技术

作为新一代控制系统的体系结构，现场总线技术具有如下特点：

（1）实现系统的全分散控制；（2）系统的开放性；（3）设备的智能化与功能自治性；（4）互操作与互用性；（5）对现场环境的适应性。

现场总线的这些特点和传统控制系统的体系结构相比，具有节省硬件数量和投资、减少安装费用、降低维护开销、用户具有高度的系统集成自主权、提高了系统准确性和可靠性、便于实现基于网络的远程监控等优点。

（三）远程监控网络中的延时处理技术

系统中的延时处理技术是实现基于Internet远程监控的关键，处理不好将影响整体系统的性能。系统的延时主要有数据采集延时和数据传输延时所组成，采集系统一般采用双缓冲方式，采集延时=采集间隔+缓存点数。一旦采集方式确定，系统的信号延时就主要有网络传输延时决定了。

（四）网络化仪器仪表技术

微电子技术和Internet技术的发展已使国内外许多厂家正抓紧研制和推广网络芯片，从而这样能使传统的微控制器或工控机（PLC等）在网上被直接控制。基于Internet远程测控系统采用此类现场监控设备，将更加保证信息的快捷实时性，减少不必要的通信控制器，实现系统的完全分散控制。

（五）故障诊断技术

传统故障诊断技术采用的专家系统的知识库是封闭的或半封闭的，其知识库的构造和知识的输入与修改均需由设计者来进行。而适合远程测控系统的故障诊断专家数据库必须基于WEB数据库开发式的体系结构，专家系统的设计者只需要完成一个简单实用的专家系统框架，不需要设计者去填充专家系统的知识库，知识库的填充是由系统的维护和使用者在使用的过程中不断去充实，从故障诊断的成功经验中提取相关的知识。

（六）网络安全技术

随着Internet应用普及，网络安全问题日益突出。基于Internet的远程测控必须把网安全问题放在重要的位置。网络通信的数据安全主要包括：数据传输的安全性，即保证在Internet上传输的数据不被第三方窃取；数据的完整性，即数据传输过程中不被篡改；身份验证，保证交换数据时确认对方的真实身份。

三、结语

基于Internet的远程测控技术已逐渐走向成熟，必将推进远程测控系统更广泛的应用。利用远程测控系统进行监控，它将实现实时控制、及时消除隐患、提高系统的可靠性，还可以节省人力和财力、消除一些人的不确定因素。另外远程测控系统将与企业网融合在一起，使企业的生产、管理、销售和科研真正实现在一个大系统中，使企业的内部资源达到优化配置和外部条件达到最佳利用，在竞争中处于有利位置。

作者简介：刘国庆（1991.07—），男，山东胶南市人，曲阜师范大学电气信息与自动化学院测控技术与仪器专业本科生。