1　遠程測控系統產(chǎn)業(yè)的現狀

    中國國際遠程測控系統發(fā)展應用高峰論壇已經(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)展等方面的內容：大港油田地面系統已形成了以遠程測控系統為核心的數字化管控一體化系統；ABB在城市智能水網(wǎng)監視與泄露檢測領(lǐng)域已獲得可觀(guān)的收益；和利時(shí)在煤礦安全生產(chǎn)綜合監控系統中，采用HOLLiSCADA+PLC/RTU模式，已經(jīng)有多項業(yè)績(jì)；安控公司在無(wú)線(xiàn)RTU、無(wú)線(xiàn)I/O方面已取得進(jìn)展；天津市政工程設計研究院還報告了SCADA的數據采集系統、監視系統和控制系統在污水處理行業(yè)應用的現狀和目標；艾默生介紹了其SCADA、RTU在油氣井場(chǎng)的應用，指出可整體提高油氣田生產(chǎn)各環(huán)節的自動(dòng)化水平，可做到油氣田不再需要人工巡檢，現場(chǎng)到控制室，直至集團總部實(shí)現智能化。最后總結出遠程測控系統已從“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(chǎng)商在拓寬應用領(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)的應用都已有很多成功案例，這為開(kāi)拓市場(chǎng)立下了汗馬功勞。

    在系統架構、接入傳感器、云計算和大數據、數據挖掘各種軟件產(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(wèn)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)于系統架構及其他

    上世紀末已形成了工業(yè)自動(dòng)化系統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標準，全稱(chēng)為“工業(yè)自動(dòng)化系統和系統集成——開(kāi)放系統應用集成框架”，這個(gè)ISO國際標準化組織，力圖以此解決系統集成的應用需求和接口兩個(gè)基本問(wèn)題。實(shí)際上這也是對當時(shí)自動(dòng)化產(chǎn)品現狀的反映。標準中也是IPC（工業(yè)PC）的系統構成作為一章獨立表述。作為工業(yè)PC機在以后的發(fā)展中，與OPC、組態(tài)軟件及PC總線(xiàn)擴展板及I/O板卡等結合，獨立進(jìn)行系統集成，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)里得到較多應用。以工業(yè)PC機為核心可構成數據、采集器或控制器等節點(diǎn)，工業(yè)PC機構成操作器或人機界面則應用更多。

    近十年來(lái)，由于遠程測控系統的需求旺盛，許多工程公司及系統提供商提出遠程測控系統（RMCS）、分散型控制系統（DCS）、可編程控制器系統（PLC）三足鼎立的系統構成形式。又由于以太網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展，與之配套的集成器、交換機的出現，RMCS、DCS、PLC的主體系統結構又出現趨同化的趨勢，所以當下遠程測控系統與IPC、DCS、PLC三足鼎立形成時(shí)期的IPC與遠程測控系統對應的情況并不相同，但基于IPC的PC-based系統解決方案仍然是主流。

    再看近十年來(lái)，IPC工控機的發(fā)展情況。通用型工控機和嵌入式工控機都得到發(fā)展，硬件及配套軟件得到不斷更新，處理器性能、內存、網(wǎng)絡(luò )接口、顯示及I/O和機箱結構、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(mén)子和研華、凌華等表現很突出，如西門(mén)子的SIMATIC IPC3000 SMART工控機產(chǎn)品采用4U標準機架，產(chǎn)自成都基地，本地制造，本地服務(wù)，從而提升了西門(mén)子工控機產(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(dòng)化售檢票AFC系統這樣的行業(yè)專(zhuān)用機，為產(chǎn)業(yè)化做出了典范，還在昆山啟動(dòng)了創(chuàng )新研發(fā)中心（A+TC），并重新開(kāi)發(fā)物聯(lián)網(wǎng)軟件：以研華WebAccess的瀏覽器架構軟件為基礎，搭配SUSI智能設備云端管理平臺，提供物聯(lián)網(wǎng)數據采集使用的圖控軟件、智能影像系統軟件、智能互動(dòng)多媒體系統軟件。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，以及基于CoMe載板架構的全系列嵌入式主板，滿(mǎn)足了眾多行業(yè)在系統穩定度、電源功耗、行動(dòng)便攜等方面的需求，并開(kāi)發(fā)了SEMA軟件，可以通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)來(lái)監控主板上所有的系統運作參數。

    北京康拓公司起步比研華等公司都早，中關(guān)村的STD總線(xiàn)工控機產(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(yǔ)，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(guò)了實(shí)戰的考驗。據2014年10月《自動(dòng)化博覽》中《軒宇空間，實(shí)現高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)化》一文中所寫(xiě)，軒宇空間已經(jīng)完成30余套衛星姿軌控制和系統及測試設備80余套衛星中心控制器、星載計算機等單機功能測試設備，100余套微信敏感器、執行機構的部件級測試設備，具體實(shí)例有嫦娥五號系列飛行器所組成的單機、部件及系統級測試設備。為了滿(mǎn)足不同用戶(hù)測試系統集成需求，通用產(chǎn)品有PCI、CPC總線(xiàn)數據采集板卡、PXI、PXI-E總線(xiàn)采集控制產(chǎn)品、3U/6U工控機、一體式工控機、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(huì )在后文中提到的“智慧地球”的應用領(lǐng)域中發(fā)揮更多的作用。

    遠程測控系統以通用的IPC工控機為主要節點(diǎn)，以以太網(wǎng)構成的扁平化網(wǎng)絡(luò )為主流，滿(mǎn)足大多數行業(yè)的需求，這是常態(tài)。在實(shí)際發(fā)展中應達到客戶(hù)對開(kāi)放性、高性?xún)r(jià)比、易用性、易維護性、高品質(zhì)的服務(wù)等方面的要求，還要讓客戶(hù)有多種選擇。所以嵌入式工控機、PLC控制器、PAC、RTU、無(wú)線(xiàn)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也是必然的發(fā)展趨勢。

    遠程測控系統為了適應測控和管理的要求，除了目前已流行的現場(chǎng)層、監控層、MES/ERP管理層多層結構外，還將發(fā)展無(wú)主或多主自治式的體系結構，這種徹底分散型結構，是大系統的一種形式，這與互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展（e網(wǎng)到底）和最準確的感知及最安全的決策的需求相呼應，這是智能化、智慧化的一種表現。對于目前常態(tài)的多層結構的管理層，應完善頂層設計，應與實(shí)際管理一致，逐步做到遠程測控系統成為實(shí)際管理不可或缺的一部分?？傊?，研討遠程測控系統的架構，是要實(shí)際考慮產(chǎn)業(yè)化的需求，把產(chǎn)業(yè)做實(shí)，又要順應智慧工廠(chǎng)、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，才能使遠程測控系統的產(chǎn)業(yè)化是實(shí)實(shí)在在的，又是充滿(mǎn)活力的。

    3　應用市場(chǎng)的細分和開(kāi)拓

    在遠程測控系統市場(chǎng)開(kāi)拓過(guò)程中，形成規模的先后，有輸油輸氣管道、油氣田測控、輸配電的數字化管理、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(lái)的數字化工廠(chǎng)中的DCS以外的系統如火氣系統等10多種系統，也多屬于測控系統；數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)，也與遠程測控系統相融合?，F在就以智慧工廠(chǎng)、智慧城市、智慧地球為題，分述于后。

    3.1　智慧工廠(chǎng)

    3.1.1　流程工業(yè)

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

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

    （2）由于PAT過(guò)程分析技術(shù)的發(fā)展，價(jià)格較低的分析儀器使用量增加，優(yōu)化控制要求提高，分析儀器日常監視維護工作量增加，而形成了分析儀管理和數據采集系統（AMADAS）。

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

    （4）其他還有物流控制系統（MAS）、能源管理系統、罐區裝車(chē)儲運、油品調和等界外系統等。

（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(lái)說(shuō)，眾多測量參數中，用于回路控制的是少數，大多數是用于監視，又如目前已經(jīng)興起的設備管理，也只是針對自動(dòng)化相關(guān)的部分現場(chǎng)檢測儀表和執行器，而更重要的工藝設備、旋轉設備只有少數的健康狀況儀表得到監視，這將為無(wú)線(xiàn)的測控系統開(kāi)拓很多應用空間。

    3.1.2　離散工業(yè)

    這是指機械制造業(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(kāi)關(guān)量為主、模擬量為鋪的離散自動(dòng)化領(lǐng)域，這個(gè)領(lǐng)域，單機自動(dòng)化由于采用PLC可編程控制器及以電動(dòng)機控制為主的運動(dòng)控制為主，但仍有大量手工勞動(dòng)，而單機以上的監控系統則在實(shí)際產(chǎn)業(yè)中仍然較少，即使是機械制造行業(yè)中也只有汽車(chē)制造行業(yè)使用機械手、機器人已經(jīng)成形，所以這個(gè)領(lǐng)域中遠程測控系統大有可為。

    （1）輕工行業(yè)中，如生產(chǎn)鞋、襪、拉鏈的群控系統，單機自動(dòng)化基本做到了，這樣一個(gè)車(chē)間有多臺單機的群控問(wèn)題，遠程測控系統與PLC系統是可以分享的市場(chǎng)。

    （2）新興檢測、控制手段出現也為遠程測控系統進(jìn)入離散自動(dòng)化開(kāi)創(chuàng )了條件，如機器視覺(jué)，現今的工業(yè)相機已有了通用的USB、Gige（千兆以太網(wǎng)）等接口，遠程測控系統是以PC為基礎的系統，比PLC系統開(kāi)放性強，所以占有這方面的市場(chǎng)。

    （3）離散工業(yè)是加工一件一件的零件、部件、商品，儲運都是一件一件、一箱一箱的，立體倉庫也是一個(gè)一個(gè)貨位，所以RFID和現在流行的二維碼等，都是遠程測控系統便于互連、互通、互操作的，所以可以與DCS、PLC系統競爭，占有這方面市場(chǎng)。自動(dòng)化系統中，識別、尋找、跟蹤、統計等功能已經(jīng)成為常態(tài)，如能實(shí)現這些功能，就是對市場(chǎng)的開(kāi)拓。

    （4）產(chǎn)業(yè)結構要調正，中國制造業(yè)要翻身，就要實(shí)現智能制造，依靠的平臺就是遠程測控系統，所以可開(kāi)拓的產(chǎn)業(yè)是很多的。

    3.2　智慧城市

    這個(gè)市場(chǎng)發(fā)展歷史較久，如智能建筑或稱(chēng)樓宇自動(dòng)化，由于暖通空調發(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)范圍或其信息量遠超過(guò)智能建筑一個(gè)細分市場(chǎng)，特別是城鎮化已成為主流的今天，我國已啟動(dòng)了三批智慧城市試點(diǎn)的申報，所以市場(chǎng)很大（約有400個(gè)城市）。

    （1）智能建筑與智能電網(wǎng)：這已經(jīng)形成產(chǎn)業(yè)。就遠程測控系統來(lái)說(shuō)，這要順應這兩個(gè)行業(yè)的歷史，特別是現場(chǎng)層已有多種數據通信方式占領(lǐng)了市場(chǎng)，而且對應水表、熱力表、煤氣表、電表都有專(zhuān)門(mén)的接口或通信芯片，與管理層連接方式也很成熟，能滿(mǎn)足計量、收費的要求，當然今后應逐步使現場(chǎng)儀表、接口方式等融合，有利于使用維護。

    （2）智能交通、城市地鐵為主的軌道交通的監控系統已經(jīng)形成了產(chǎn)業(yè)，但智能交通應包括人、票、車(chē)、路，完整系統的管理監控，建立相應的遠程測控系統，建立指揮中心。據相關(guān)資料指出，我國智能交通市場(chǎng)規模，將由2012年的300億元增至2015年的1000億元，所以遠程測控系統有可能成為中心，配合安全系統、指揮中心……共同來(lái)分享這塊大蛋糕。

    （3）公共資源的監控和管理：一個(gè)現代化城市，民生中最重要的公共資源要做到心中有數，所以倉庫、物流、能源、商業(yè)、醫藥等公共資源要由遠程監控系統來(lái)進(jìn)行量化管控，要有常態(tài)、動(dòng)態(tài)、突發(fā)事件的不同預案，要把離散的、事務(wù)性的數據都納入一個(gè)數據庫中，建立數據模型，仿真運轉，求出公平、公正、公開(kāi)的面對市民的說(shuō)法、做法，做市長(cháng)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)局等機構下已有多種檢測部門(mén)，把他們構成智慧城市的遠程測控系統、指揮中心，是很有必要的。這應列入中等以上城市民生裝備之中。

    3.3　智慧地球

    以概念來(lái)說(shuō)，智慧地球是無(wú)所不包的，但對于遠程測控系統來(lái)說(shuō)，它又是與之聯(lián)系有限的，或者說(shuō)人們不常把這兩者聯(lián)系起來(lái)。但時(shí)代不同了，我們應順時(shí)勢而為之。自2009年IBM的CEO彭明盛提出“智慧地球”以來(lái)，特別是1993年建成的GPS系統（Global Positioning System）并開(kāi)放免費使用，且在汽車(chē)上廣泛使用。由于我國北斗一號系統進(jìn)入實(shí)際應用以來(lái)，又在2014年第25屆多國儀表展覽會(huì )期間舉辦了空間儀器國際學(xué)術(shù)會(huì )議，引起一些從事遠程測控系統的人士重視，再看看本文前面介紹的502所，是我們自動(dòng)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(gè)地球上，有限的資源、很多災害、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(huì )出現許多熱點(diǎn)，細分出許多市場(chǎng)，使遠程測控系統得到發(fā)展。

    （1）GPS全球定位系統：利用24顆地球衛星發(fā)射的信息進(jìn)行導航、定位、授時(shí)（這在DCS及其它遠程測控系統中已有應用實(shí)例），向全世界提供連續、實(shí)時(shí)、高精度的三維位置、三維速度和時(shí)間信息。系統包括空間部分、地面監視系統、用戶(hù)設備GPS信號接收機三部分，接收機的民用部分，儀器儀表行業(yè)已經(jīng)能用單片機或嵌入式IPC研發(fā)生產(chǎn)相關(guān)產(chǎn)品。GPS信號接收機的普及，將為遠程測控系統的市場(chǎng)開(kāi)發(fā)提供契機。

    （2）GIS地理信息系統：它是利用計算機技術(shù)實(shí)現地理信息的收集、處理、存儲、分析和應用的系統。它可以解決與分布、位置有關(guān)的基本問(wèn)題、趨勢分析、模式問(wèn)題、模擬問(wèn)題等。這在“智慧城市”的城市管理中廣泛應用，最簡(jiǎn)單的如乘車(chē)路線(xiàn)的信息查詢(xún)系統等。

    （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)、從區域到全球、從地標到太空，其特色是多傳感器、高分辨率和多時(shí)相。我國已從應用國外衛星資料到自主發(fā)射遙感衛星，自己開(kāi)發(fā)出一批硬件和軟件，而且進(jìn)入國際市場(chǎng)，應用于眾多行業(yè)。

    （4）3S集成：即GPS、GIS、RS集成，這是大勢所趨，遠程測控系統應在其中占有一席之地。大家熟知的GPS和電子地圖的車(chē)載導航系統、機載GPS進(jìn)行航空攝影測量系統，只是GPS、GIS兩者的集成。

    （5）精準農業(yè)農田地理信息系統：農業(yè)上大片農田的耕作，用GPS、GIS的集成實(shí)現無(wú)人或有人智能化拖拉機的耕田已經(jīng)應用較多，而3S集成系統，則可以實(shí)現農業(yè)生產(chǎn)信息管理及農田投入的調節和控制，從而達到提高效益、避免資源浪費、減少環(huán)境污染的目的，具體如在輔助決策系統下生成指導農田內定位作業(yè)管理的處方圖，提供給智能農機實(shí)施定位作業(yè)管理等。這僅是一個(gè)行業(yè)的例子，遠程測控系統把收集的大量數據和圖像、音像等各種信息，經(jīng)過(guò)大數據、云計算等幫助，實(shí)現對天災等的預報已經(jīng)是提上日程的生態(tài)文明的要務(wù)了！

    4　其他

    客制化和人機界面兩件事，是影響系統結構和市場(chǎng)細分和開(kāi)拓的大課題，《自動(dòng)化博覽》2014年第10期中刊出施耐德電氣提出可視化功能實(shí)現遠程操控的問(wèn)題，指出somachine V4.1軟件整合了web Visualization功能，無(wú)需HMI設備，OEM用戶(hù)可以隨時(shí)隨地直觀(guān)了解機器運行狀況，并且通過(guò)蘋(píng)果、安卓和Window操作系統等智能終端設備，進(jìn)行機器設備的無(wú)線(xiàn)遠程監控、診斷和維護。在4G和移動(dòng)互聯(lián)（智能手機）的今天，人機界面和客制化將是豐富多彩的，所以注定遠程測控系統也是豐富多彩的。

    作者簡(jiǎn)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)電機系，早年從事電機及微型電機研究，后多年從事工業(yè)自動(dòng)化儀表、集散系統和現場(chǎng)總線(xiàn)的研制和自動(dòng)化系統集成的工程實(shí)踐，享受政府特殊津貼，中國自動(dòng)化學(xué)會(huì )科普工作委員會(huì )委員，曾獲得有色總公司科技進(jìn)步一等獎和國家機械總局科技進(jìn)步三等獎。

    摘自《自動(dòng)化博覽》5月刊