使用物聯(lián)網(wǎng)建立新型數(shù)據(jù)采集與監(jiān)控系統(tǒng)

　1 引言

　　物聯(lián)網(wǎng)（TheInternetofthings），即通過射頻識別（RFID）、傳感器、全球定位系統(tǒng)、激光掃描器等信息傳感設備，按約定的協(xié)議，把任何物品與互聯(lián)網(wǎng)連接起來，進行信息交換和通訊，以實現(xiàn)智能化識別、定位、跟蹤、監(jiān)控和管理的一種網(wǎng)絡，通俗的說就是可實現(xiàn)“感知世界”的網(wǎng)絡。

　　數(shù)據(jù)采集與監(jiān)控系統(tǒng)即SCADA（SupervisoryControlAndDataAcquisition）系統(tǒng)，是以計算機為基礎的生產(chǎn)過程控制與調(diào)度自動化系統(tǒng)。它可以對現(xiàn)場的運行設備進行監(jiān)視和控制，以實現(xiàn)數(shù)據(jù)采集、設備控制、測量、參數(shù)調(diào)節(jié)以及各類信號報警等各項功能，也就是實現(xiàn)在具體應用領域的“感知”。

　　物聯(lián)網(wǎng)技術對自動化工程師而言并不是一個陌生的概念。因為，無論工廠的現(xiàn)場設備，還是電網(wǎng)、自來水管網(wǎng)、燃氣管道、鐵路、橋梁、隧道、水文水利系統(tǒng)，甚至我們的飛船、衛(wèi)星運行監(jiān)測，無不是通過將物物相聯(lián)的這個“物聯(lián)”網(wǎng)絡來實現(xiàn)的，只不過我們傳統(tǒng)上將這些專業(yè)領域的“物聯(lián)”應用稱之為SCADA系統(tǒng)。當然從定義上來看，物聯(lián)網(wǎng)是一個更廣泛意義上的“感知”網(wǎng)絡，通過物聯(lián)網(wǎng)我們可將“感知”擴展到每臺設備、每件商品，甚至每個人，實現(xiàn)對靜態(tài)物的監(jiān)控與管理、對動態(tài)物的定位與跟蹤、對商品的識別，以真正達到“感知中國”、“智慧地球”的目標。因此，從嚴格意義上說物聯(lián)網(wǎng)既是SCADA這一傳統(tǒng)“感知”技術在概念與應用的延伸，又是對SCADA技術發(fā)展的一個質(zhì)的提升。

　　隨著網(wǎng)絡與通信技術的發(fā)展，物聯(lián)網(wǎng)技術必將促進SCADA系統(tǒng)體系結(jié)構的變革與升級，使SCADA系統(tǒng)的應用領域越來越廣，除了在傳統(tǒng)的供水、供氣、環(huán)保、能源、軌道交通、機場、鐵路、電力、石油、石化等行業(yè)外，在大眾的日常工作生活及其它各種領域中也將得到廣泛應用，最終使SCADA這一物聯(lián)網(wǎng)的垂直具體應用系統(tǒng)真正發(fā)展成為“感知世界”的智慧網(wǎng)。

　　2 物聯(lián)網(wǎng)的三種應用架構

　　物聯(lián)網(wǎng)把新一代IT技術充分運用于各行各業(yè)中，使物理世界與信息世界相聯(lián)結(jié)。物聯(lián)網(wǎng)應用有三種架構：

　　（1）基于RFID的物聯(lián)網(wǎng)應用架構電子標簽可能是三類技術體系中能夠最靈活地把“物”改變成為智能物件的，其主要應用是把移動和非移動資產(chǎn)貼上標簽，實現(xiàn)各種跟蹤和管理。

　?。?）基于傳感網(wǎng)絡的物聯(lián)網(wǎng)應用架構主要是指無線傳感網(wǎng)絡（WSN,WirelessSensorNetworks），WSN由分布在自由空間里的一組“自治的”無線傳感器組成，共同協(xié)作完成對特定周邊環(huán)境狀況，包括溫度、濕度、化學成分、壓力、聲音、位移、振動、污染顆粒等的監(jiān)控。WSN中的一個節(jié)點（或叫Mote）一般由一個無線收發(fā)器、一個微控制器和一個電源組成。WSN一般是自治重構（Ad-Hoc或Self-Configuring）網(wǎng)絡，包括無線網(wǎng)狀網(wǎng)（MeshNetworks）和移動自重構網(wǎng)（MANET）等。

　　（3）基于M2M的物聯(lián)網(wǎng)應用架構業(yè)界認同的M2M理念和技術架構覆蓋的范圍應該是最廣泛的，包含有線和無線兩種通信方式。

　　M2M覆蓋和拓展了工業(yè)信息化（兩化融合）中傳統(tǒng)的SCADA系統(tǒng)。

　　3 新型SCADA系統(tǒng)設計

　　3.1 傳統(tǒng)SCADA系統(tǒng)

　　一般SCADA系統(tǒng)由監(jiān)控中心、通訊網(wǎng)絡和遠程數(shù)據(jù)采集終端組成。監(jiān)控中心即數(shù)據(jù)處理和顯示系統(tǒng)，也稱上位機HMI（HumanMachineInterface）——人機界面系統(tǒng)由軟件和硬件組成，其中硬件主要包括服務器、管理員站和操作員站，軟件采用專用的SCADA系統(tǒng)軟件。SCADA系統(tǒng)通訊網(wǎng)絡大體可以分為兩類：

　　有線和無線。遠程數(shù)據(jù)采集終端，即各種智能數(shù)據(jù)采集設備，也就是通常所說的下位機，如各種RTU、PLC及各種智能控制設備等。SCADA系統(tǒng)的網(wǎng)絡拓撲結(jié)構如圖1所示：

　　SCADA系統(tǒng)已經(jīng)從最初的主機控制系統(tǒng)、分布式控制系統(tǒng)，發(fā)展到了今天的網(wǎng)絡化的控制系統(tǒng)。SCADA也從專有協(xié)議的封閉系統(tǒng)演變?yōu)橐砸蕴W(wǎng)和TCP/IP協(xié)議為主流的開放系統(tǒng)。