遠程集中監控系統

遠程集中控制系統可以對不同廠家的通信協定進行規範,對不同類型信息進行集中監視和跨廠商統一控制,實現數據採集、設備控制、測量、參數調節和事故報警、預測等功能。目前，隨著計算機硬體成本的降低、功能的日益強大，遠程控制系統已開始傾向於使用計算機網路系統。

基本介紹

• 中文名：遠程集中監控系統
• 外文名：remote centralized control system
• 監控方式：保持型、完成型、完全型等
• 系統結構：採集層、場控層、集控層、總控層
• 傳輸方式：無線、有線
• 所屬學科：信息科學

簡介

遠程集中控制系統可以對不同廠家的通信協定進行規範,對不同類型信息進行集中監視和跨廠商統一控制,實現數據採集、設備控制、測量、參數調節和事故報警、預測等功能,並提供數據接口支持與上級調控中心協調運行。針對企業來說，旨在實現不同廠商設備之間的自由通信，通過相關的全局數據進行系統分析，可達到對機器的精確控制；通過遠程監控方式，可大幅減少現場管理人員。

傳輸方式

遠程控制技術由來已久，是控制領域的一項重要技術。傳統的遠程控制主要包括：基於無線的遠程控制、基於有線的遠程控制（包括基於公用電話網遠程控制、專用線路的遠程控制）。其中無線方式和電話線遠程控制套用比較廣泛，主要是這兩者初期建設的時間短，而且短時間套用中費用小，線路的維護費也比較低。隨著控制系統規模的不斷擴大，現場環境越來越複雜，需要監控的目標越來越多樣化，對驅動器和用戶接口的需求越來越高，同時監控系統的結構也變得越來越分散化。目前的遠程控制系統由於結構複雜、分布距離遠，而且要求集成網路中的不同平台，這些問題是傳統的方法所難以解決的。傳統的遠程控制方法已不能適應系統拓撲結構的分散化需求。因此，隨著計算機硬體成本的降低、功能的日益強大，遠程控制系統已開始傾向於使用計算機網路系統。

遠程監控方式

從控制方式上來說，遠程控制可以分為四種控制方式：保持型的遠程監控方式、完成型的遠程監控方式、完全型的遠程監控方式、人機互動遠程監控方式。

保持型的遠程監控方式

在不斷的提高本身智慧型化水平、提高設備對突發事件的應對能力和系統的魯棒性的情況下，遠程監控端僅僅向設備控制系統發出控制命令，而由設備自主的完成這個命令，監控設備只對設備進行監視，在必要時對設備進行干預。這種模式可實現遠程設備的無人控制，可套用於危險環境和人力不能到達的地方等。

完成型的遠程監控方式

遠程監控系統僅僅向設備控制系統發出控制命令，而由設備自主的完成這個命令，遠程監控系統不對設備的具體實現過程進行監控，設備完成任務後向遠程監控系統報告。設備的操作控制完全由本地進行，設備在本地操作人員的監控下完成任務。

完全型的遠程監控方式

設備的本地控制系統僅僅控制設備的執行機構，全部的操作控制由遠程監控系統完成。這種方式設備的控制系統和設備是分離的，而在設備控制系統內信號的傳遞速度要求很高，控制系統能夠立刻對現場進行反應，要求通訊線路高速可靠。這種控制方式用於一些特殊的行業。

人機互動遠程監控方式

設備在本地操作人員和遠程監控系統的協同控制下工作，往往在遠程監控系統的指揮下工作，由本地操作人員對設備進行控制和維護工作。在任務的執行過程中，可隨意建立連線，進行設備之間和人員之間的互動，設備的狀態信息可隨時在遠程監控端採集。

系統結構

以風電企業遠程集中控制系統為例進行介紹。系統層次架構如圖所示。在總部設立總部調控中心，在風電集中的各省設立區域集控中心，區域集控中心管理轄區內的各個風電場，在各個風電場內設立站級集控中心。系統採用4層架構，分別為採集層、場控層、集控層以及總控層。

採集層

採集層主要完成站級集控系統的數據獲取，主要是風場各類設備信息，包括風機可程式邏輯控制器（Programmable Logic Controller，PLC）及各種感測器，用來採集機組數據及狀態，通過計算、分析、判斷來控制機組的啟動、停機、調向、剎車和開啟油泵等一系列控制和保護動作，能使單颱風力發電機組實現全部自動控制，無需人為干預。

場控層

在場控層部署集控系統，實現系統整合與數據統一，包括機箱變系統、五防系統等，向上與遠程集控層通信，將匯總的整個風電場的信息實時傳送到集控層。場控層系統設計採用Windows 系統，以適應一些低端的通信協定，隨著未來各廠商協定的升級，可逐步升級到Linux 系統。

集控層

集控層位於區域控制中心內，具有對本區域內所有風力發電設備進行集中監視、控制的功能。集控層向下與場控層通信，負責採集區域內各風電場的運行信息，同時可以直接對場控層下發各種控制調節命令，場控層接收命令後，再下發給具體的設備（風機、升壓站等）；集控層向上與總控層通信，將區域內重要的風電場信息實時傳送到總控層。集控層通過基於 Internet 網路的VPN 技術或者使用電力專網方式進行通信。

總控層

總控層是面向風電企業分散在全國所有風電場的綜合控制調度中心。與集控層通信，負責接收各個區域中心的風電場運行信息，向集控層傳送各種控制、調節、數據召喚等命令。總控層匯集了全國所有風電場的主要信息，具有對海量實時 /歷史數據進行挖掘分析的功能，可從全局角度對風電場的運行進行最佳化調度，為風力發電的集約化管理提供指導性建議。而傳統的系統架構難以滿足海量數據的處理要求，需要採用基於雲計算架構的系統設計。

系統軟體設計

平台將套用所需的各項基礎技術組件和業務組件封裝為服務，套用之間的數據交換通過平台提供的數據服務實現。基礎平台包含硬體、作業系統、數據管理、信息傳輸與交換、公共服務和平台功能 6 個層次，採用面向服務的體系架構。

統一通信接口

針對分散式系統，它具有海量數據、位置分散、環境惡劣的特點，其通信系統的設計必須滿足海量數據傳輸的實時性和可靠性要求。

1）控制器與製造商SCADA之間的通信。目前機組都是以大型併網型機組為主，各機組有各自的控制系統（多數是PLC控制器）。製造商SCADA系統能同時與多颱風電控制器通信，兩者通過交換機與光纖環網相連線，採用Modbus（TCP/IP）規約、OPC協定以及廠商私有協定等，不能保證信息交換的標準化，目前廠商的控制器多採用私有協定，需逐步過渡到IEC61400-25協定。製造商SCADA系統通過各個機組的專用通信接口（PLC實現）與每台機組進行數據交換。

2）製造商SCADA系統到風電站級集控系統的通信。製造商SCADA系統一般支持Modbus（TCP/IP）規約、OPC協定與站級集控系統通信，將逐步過渡到IEC61400-25協定。

3）集控系統與區域遠程集控系統之間的通信。採用100/1000M自適應雙乙太網結構，2台工業乙太網交換機將各個設備連線起來，增加系統可靠性。通過乙太網與Internet連線，將實時運行數據和參數通過Internet傳送到遠程區域集控中心，通信協定一般推薦採用IEC104規約或者WebService接口與其他系統互動信息，如ERP系統或者調度系統等。

意義

在Internet遍布全球,各種先進網路技術日新月異的今天,使用網路技術實現遠程監控自然成為首選。遠程監控技術可以提高企業的勞動生產率,加強企業競爭力可以對各監控對象進行全天候,全方位監控,及時發現甚至提前預測設備問題,保證企業生產安全使用遠程監控技術還可以獲得監控現場數據,這對於需要獲得第一時間數據的工程來說是極為重要的遠程監控技術的實現，也意味著各種異地資源通過網路連線的方式,實現了資源共享。總之,遠程集中監控向人們提供了一個更高效、更全面、更安全、更快捷的服務模式,改變了傳統的監控模式。