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使用物联网建立新型数据采集与监控系统

作者:时间:2011-07-18来源:网络收藏

 1 引言

本文引用地址:http://www.eepw.com.cn/article/156054.htm

  物(TheInternetofthings),即通过射频识别(RFID)、传感器、全球定位系统、激光扫描器等信息传感设备,按约定的协议,把任何物品与互连接起来,进行信息交换和通讯,以实现智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的一种网络,通俗的说就是可实现“感知世界”的网络。

  即SCADA(SupervisoryControlAndDataAcquisition)系统,是以计算机为基础的生产过程控制与调度自动化系统。它可以对现场的运行设备进行监视和控制,以实现、设备控制、测量、参数调节以及各类信号报警等各项功能,也就是实现在具体应用领域的“感知”。

  物技术对自动化工程师而言并不是一个陌生的概念。因为,无论工厂的现场设备,还是电网、自来水管网、燃气管道、铁路、桥梁、隧道、水文水利系统,甚至我们的飞船、卫星运行监测,无不是通过将物物相联的这个“物联”网络来实现的,只不过我们传统上将这些专业领域的“物联”应用称之为SCADA系统。当然从定义上来看,物联网是一个更广泛意义上的“感知”网络,通过物联网我们可将“感知”扩展到每台设备、每件商品,甚至每个人,实现对静态物的监控与管理、对动态物的定位与跟踪、对商品的识别,以真正达到“感知中国”、“智慧地球”的目标。因此,从严格意义上说物联网既是SCADA这一传统“感知”技术在概念与应用的延伸,又是对SCADA技术发展的一个质的提升。

  随着网络与通信技术的发展,物联网技术必将促进SCADA系统体系结构的变革与升级,使SCADA系统的应用领域越来越广,除了在传统的供水、供气、环保、能源、轨道交通、机场、铁路、电力、石油、石化等行业外,在大众的日常工作生活及其它各种领域中也将得到广泛应用,最终使SCADA这一物联网的垂直具体应用系统真正发展成为“感知世界”的智慧网。

  2 物联网的三种应用架构

  物联网把新一代IT技术充分运用于各行各业中,使物理世界与信息世界相联结。物联网应用有三种架构:

  (1)基于RFID的物联网应用架构电子标签可能是三类技术体系中能够最灵活地把“物”改变成为智能物件的,其主要应用是把移动和非移动资产贴上标签,实现各种跟踪和管理。

  (2)基于传感网络的物联网应用架构主要是指无线传感网络(WSN,WirelessSensorNetworks),WSN由分布在自由空间里的一组“自治的”无线传感器组成,共同协作完成对特定周边环境状况,包括温度、湿度、化学成分、压力、声音、位移、振动、污染颗粒等的监控。WSN中的一个节点(或叫Mote)一般由一个无线收发器、一个微控制器和一个电源组成。WSN一般是自治重构(Ad-Hoc或Self-Configuring)网络,包括无线网状网(MeshNetworks)和移动自重构网(MANET)等。

  (3)基于M2M的物联网应用架构业界认同的M2M理念和技术架构覆盖的范围应该是最广泛的,包含有线和无线两种通信方式。

  M2M覆盖和拓展了工业信息化(两化融合)中传统的SCADA系统。

  3 SCADA系统设计

  3.1 传统SCADA系统

  一般SCADA系统由监控中心、通讯网络和远程终端组成。监控中心即数据处理和显示系统,也称上位机HMI(HumanMachineInterface)——人机界面系统由软件和硬件组成,其中硬件主要包括服务器、管理员站和操作员站,软件采用专用的SCADA系统软件。SCADA系统通讯网络大体可以分为两类:

  有线和无线。远程数据采集终端,即各种智能数据采集设备,也就是通常所说的下位机,如各种RTU、PLC及各种智能控制设备等。SCADA系统的网络拓扑结构如图1所示:

  SCADA系统已经从最初的主机控制系统、分布式控制系统,发展到了今天的网络化的控制系统。SCADA也从专有协议的封闭系统演变为以以太网和TCP/IP协议为主流的开放系统。


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