1 遠(yuǎn)程監(jiān)測技術(shù)及應(yīng)用 對于任何生產(chǎn)活動(dòng)都須輔以科學(xué)的管理，為此，首先必須及時(shí)拿捏生產(chǎn)過程的實(shí)際情況，然后才能做出正確的判斷，進(jìn)行必要的干預(yù)，使生產(chǎn)過程盡可能地維持在最佳狀態(tài)。因此采集生產(chǎn)過程的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)進(jìn)行監(jiān)視和控制是科學(xué)管理生產(chǎn)的重要基礎(chǔ)。對生產(chǎn)過程的監(jiān)視和控制，在初級階段由人工進(jìn)行。工作人員憑自身的感官或借助表計(jì)等來監(jiān)視生產(chǎn)過程，用頭腦做出判斷決策，并視情況進(jìn)行必要的控制。在對生產(chǎn)效率要求日益提高的信息化背景下，這種監(jiān)控手段已經(jīng)顯得力不從心；在高級階段，這種監(jiān)視、判斷決策和控制由計(jì)算機(jī)承擔(dān)，按照人們的意志自動(dòng)地完成，就構(gòu)成閉環(huán)自動(dòng)控制，有利用現(xiàn)代化生產(chǎn)的高效性、準(zhǔn)確性，為CIMS（computer integrated manufacture system）技術(shù)的推廣應(yīng)用打下良好的基礎(chǔ),再配以先進(jìn)的企業(yè)MIS（Management Information System），就能實(shí)施各種先進(jìn)的生產(chǎn)管理模式，如JIT（JUST IN TIME）等。如果生產(chǎn)過程分布范圍不大，相距不遠(yuǎn)，通?？刹捎镁徒O(jiān)視和就近控制的辦法實(shí)現(xiàn)近距離監(jiān)測。但有的生產(chǎn)過程分布的地域極廣，相距遙遠(yuǎn)，可達(dá)幾十、幾百甚至上千公里，如電力、鐵路、采礦和石油等。這些部門要對相距遙遠(yuǎn)的生產(chǎn)過程進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)視和控制，如仍沿用就近監(jiān)測的辦法，則在技術(shù)上和經(jīng)濟(jì)上都是不足取的，必須采用專門的措施來克服主要由相距遙遠(yuǎn)所造成的因難。 1.1 遠(yuǎn)程監(jiān)測技術(shù)在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用 為了適應(yīng)這種客觀需要，逐步發(fā)展了遠(yuǎn)動(dòng)技術(shù)。所謂遠(yuǎn)動(dòng)，就是應(yīng)用通信技術(shù)對遠(yuǎn)方的運(yùn)行設(shè)備進(jìn)行監(jiān)視和控制，以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程測量、遠(yuǎn)程信號、遠(yuǎn)程控制和遠(yuǎn)程調(diào)節(jié)等各項(xiàng)功能。以電力系統(tǒng)為例，電力系統(tǒng)是由發(fā)電廠、變電所、輸電網(wǎng)、配電網(wǎng)和用戶的用電設(shè)備等組成，電力調(diào)度控制中心對全系統(tǒng)的遠(yuǎn)行進(jìn)行統(tǒng)一的管理。對電力系統(tǒng)生產(chǎn)過程的監(jiān)測，如按地域的遠(yuǎn)近，則可分為近程監(jiān)測和遠(yuǎn)程監(jiān)測兩大類。發(fā)電廠內(nèi)部鍋爐、汽機(jī)、發(fā)電機(jī)等所配備的自動(dòng)裝置、監(jiān)控盤等都屬于近程監(jiān)測范疇，而調(diào)度控制中心耍對電力系統(tǒng)中分布地域遼闊的發(fā)電廠、變電所等進(jìn)行的監(jiān)控就屬于遠(yuǎn)程監(jiān)測。現(xiàn)代的電力系統(tǒng)，調(diào)度控制中心得要采集和處理的數(shù)據(jù)數(shù)量多，實(shí)時(shí)性要求高．早期的靠電話采集數(shù)據(jù)、下達(dá)命令的調(diào)度手段顯然速度慢，實(shí)時(shí)性差，已無法滿足要求。特別是在事故情況下，喪失時(shí)機(jī)可能就會(huì)造成極大的危害。科學(xué)技術(shù)的發(fā)展為調(diào)度自動(dòng)化提供了有力的支持，目前已使用電子計(jì)算機(jī)對電力系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)視和控制。采用計(jì)算機(jī)進(jìn)行監(jiān)測的電網(wǎng)調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)也就稱為電網(wǎng)監(jiān)測系統(tǒng)。實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)調(diào)度自動(dòng)化首先耍采集實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，對電網(wǎng)的運(yùn)行進(jìn)行監(jiān)視和控制遠(yuǎn)動(dòng)系統(tǒng)可為調(diào)度控制中心采集實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)對遠(yuǎn)方設(shè)備的監(jiān)視和控制，因此它是電力系統(tǒng)調(diào)度自動(dòng)化的基礎(chǔ)，無異于耳目和手足，遠(yuǎn)動(dòng)系統(tǒng)已成為電網(wǎng)調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)的重要組成部分。 電力系統(tǒng)遠(yuǎn)程監(jiān)測的主要任務(wù)是：將表征電力系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)和各發(fā)電廠和變電所的有關(guān)實(shí)時(shí)信息采集到調(diào)度控制中心;把調(diào)度控制中心的命令發(fā)往發(fā)電廠和變電所，對設(shè)備進(jìn)行控制和調(diào)節(jié)。從發(fā)電廠和變電所發(fā)往調(diào)度按制中心的信息有測量量和狀態(tài)量等，測量量有有功功率、無功功率、電壓、電流、頻率、水庫的水位等。狀態(tài)量有斷路器、隔離開關(guān)的位置狀態(tài)，自動(dòng)裝置、繼電保護(hù)的動(dòng)作狀態(tài)，發(fā)電機(jī)組、遠(yuǎn)動(dòng)設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)等。應(yīng)用通信技術(shù)傳送被測變量的測量值，稱為遠(yuǎn)程測量，簡稱遙測。應(yīng)用通信技術(shù)完成對設(shè)備狀態(tài)信息的監(jiān)視，稱為遠(yuǎn)程信號，簡稱遙信。調(diào)度控制中心送給發(fā)電廠或變電所的遠(yuǎn)程命令有控制命令和調(diào)節(jié)命令等。應(yīng)用通信技術(shù)，完成改變運(yùn)行設(shè)備狀態(tài)的命令稱為遠(yuǎn)程命令，又稱遙控。當(dāng)調(diào)度控制中心需要直接抑制發(fā)電廠、變電所中的某些設(shè)備，如斷路器的合閘、分間，發(fā)電機(jī)的開機(jī)、停機(jī)等，就發(fā)出相應(yīng)的控制命令。這種應(yīng)用通信技術(shù)，完成對有兩個(gè)確定狀態(tài)的運(yùn)行設(shè)備的控制稱為遠(yuǎn)程切換。在我國，通常把遠(yuǎn)程切換也稱為遙控。當(dāng)調(diào)度控制中心需要對發(fā)電廠、變電所中的某些設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行調(diào)節(jié)，例如改變發(fā)電機(jī)組的有功出力，就發(fā)出相應(yīng)的調(diào)節(jié)命令，用以改變機(jī)組有功調(diào)節(jié)器的整定位。這種對于具有兩個(gè)以上狀態(tài)的運(yùn)行設(shè)備發(fā)出的遠(yuǎn)程命令，稱為遠(yuǎn)程調(diào)節(jié)，簡稱遙調(diào)。遙測、遙信、遙控和遙調(diào)是運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)的四項(xiàng)基本功能，在我國稱之為四遙。遠(yuǎn)動(dòng)是應(yīng)用通信技術(shù)完成迢遙測、遙信、遙控和遙調(diào)等功能的總稱。隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，遠(yuǎn)動(dòng)系統(tǒng)的功能根據(jù)電力系統(tǒng)調(diào)度自動(dòng)化的實(shí)際需要還在不斷地?cái)U(kuò)展，例如為了有助于分析電力系統(tǒng)的事故，遠(yuǎn)動(dòng)裝置可以按順序記錄斷路器事故跳閘的時(shí)間，這稱為事件順序記錄；也可以記錄事故發(fā)生前后一段時(shí)間的遙測值，這稱為事故追憶。此外，為了保證遠(yuǎn)動(dòng)裝置的正常運(yùn)行和便于維護(hù)，還具有自檢查、自診斷功能等等。 1.2 無人值守系統(tǒng)應(yīng)用 隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步，工礦企業(yè)的自動(dòng)化程度不斷提高，正向著無人值守的方向發(fā)展。另外，隨著企業(yè)生產(chǎn)規(guī)模不斷擴(kuò)大，不同的生產(chǎn)部門可能在地域上分布極廣，為了使生產(chǎn)設(shè)備能連續(xù)高效無故障運(yùn)行，工程技術(shù)人員不得不奔波于各個(gè)生產(chǎn)部門之間，以了解各種實(shí)時(shí)生產(chǎn)狀況。這種工作方式不僅效率低下，而且浪費(fèi)大量的人力物力。近年來，計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用，使得企業(yè)進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)測和管理成為可能。以有線通信為例，目前通常采用專線網(wǎng)和公共網(wǎng)兩種方式：專線網(wǎng)通信是在監(jiān)控中心與各現(xiàn)場設(shè)備之間鋪設(shè)專用線纜，采用現(xiàn)場總線和局域網(wǎng)技術(shù)實(shí)現(xiàn)；公共網(wǎng)通信是借助程控交換網(wǎng)、電力線網(wǎng)等已存在的公共線路網(wǎng)，采用調(diào)制解調(diào)技術(shù)實(shí)現(xiàn)。專線網(wǎng)具有傳輸速度快、信號質(zhì)量好等優(yōu)點(diǎn)，但網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)和維護(hù)需由企業(yè)自行解決，對于那些各個(gè)生產(chǎn)部門之間相隔幾十甚至上百公里的企業(yè)，建設(shè)與管理這樣一個(gè)網(wǎng)絡(luò)會(huì)需要大量的資金。而現(xiàn)有的公共網(wǎng)絡(luò)資源，特別是公共電話網(wǎng)，經(jīng)過幾十年的發(fā)展，具有網(wǎng)絡(luò)分布廣泛、接通率高等優(yōu)點(diǎn)，其可靠性和通訊質(zhì)量也不斷得到提高。特別是網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)與維護(hù)均由電信局負(fù)責(zé)，企業(yè)只需按時(shí)繳納電話費(fèi)即可。因此，公共電話網(wǎng)遠(yuǎn)程監(jiān)控技術(shù)能節(jié)約網(wǎng)絡(luò)建設(shè)和管理經(jīng)費(fèi)，具有很強(qiáng)的實(shí)用性。隨著GSM等新型無線網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展，基于GSM、CDMA等無線移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)的遠(yuǎn)程無線監(jiān)控亦逐步壯大，成為遠(yuǎn)程監(jiān)控領(lǐng)域的新寵。 2 遠(yuǎn)程監(jiān)測技術(shù)的現(xiàn)狀與發(fā)展 無線通信技術(shù)也正以前所未有的高速向前發(fā)展，很多無線通信技術(shù)被用于工業(yè)領(lǐng)域,這同時(shí)也帶動(dòng)了遠(yuǎn)程監(jiān)測技術(shù)的飛速發(fā)展。傳統(tǒng)的衛(wèi)星通信、微波通信依舊勢不可擋，在新時(shí)期的各項(xiàng)領(lǐng)域起著不可替代的作用。此外，出現(xiàn)了許多新型的通信技術(shù)，如訊馳技術(shù)、CDMA移動(dòng)通信技術(shù)。移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)逐步壯大，例如GSM技術(shù)就逐漸深入人心，個(gè)人移動(dòng)電話日益普及，不再是脫離生活和普通大眾的消費(fèi)品，而是實(shí)實(shí)在在地成為生活不可缺乏的一份子；在工業(yè)領(lǐng)域，傳統(tǒng)的電臺通信、近距離調(diào)頻通信因?yàn)榉€(wěn)定性差、保密不良而逐漸被GSM等提供先進(jìn)的無線業(yè)務(wù)趕超并替。 目前，GSM提供的服務(wù)，可以使得人們不受空間、地域的限制，隨時(shí)隨地獲取所需的信息，可以在移動(dòng)中收發(fā)短信，收發(fā)E-mail、收發(fā)傳真、訪問Internet等通信。GSM提供了的短消息系統(tǒng)、電路交換型（CSD）和通用分組交換業(yè)務(wù)（GPRS）等多種數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)服務(wù)。所有的服務(wù)為我們在惡劣的工業(yè)現(xiàn)場環(huán)境里，營造相對平穩(wěn)、安全、有效的各種工業(yè)監(jiān)測系統(tǒng)提高了可能與方便。GSM（Globle System for Mobile Communication）意為全球移動(dòng)通信系統(tǒng)，它的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)通信是在數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ)上發(fā)展起來的一種通信方式。以往的數(shù)據(jù)通信依賴于有線傳輸，因此只適合于固定終端或計(jì)算機(jī)之間的通信，而現(xiàn)在的無線移動(dòng)數(shù)據(jù)通信是通過無線電波來傳送數(shù)據(jù)的，因而有可能實(shí)現(xiàn)更遠(yuǎn)距離的數(shù)據(jù)通信。作為數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)媒介，GSM可以實(shí)現(xiàn)了跨省市區(qū)全國性的數(shù)據(jù)雙向?qū)崟r(shí)通信。它可以把有線數(shù)據(jù)網(wǎng)路的應(yīng)用擴(kuò)展到移動(dòng)和便攜用戶。此外GSM 通信還具有保密性高、可靠性高、抗干擾能力強(qiáng)等特點(diǎn)，保證了數(shù)據(jù)傳輸?shù)臏?zhǔn)確性和穩(wěn)定性，并提供雙方完備的通信協(xié)議，使用戶在此通信平臺上的開發(fā)簡單易行。 GSM系統(tǒng)有著常規(guī)無線通信或者有線通信載體難以媲美的優(yōu)點(diǎn)，因此，基于GSM的遠(yuǎn)程監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)正逐步得到廣泛應(yīng)用。一些特殊的行業(yè)，如鐵路、石油、采礦等，傳統(tǒng)的監(jiān)控往往存在諸多的問題：成本高、效率的、安全性能不良、維護(hù)不方便。而基于GSM的遠(yuǎn)程監(jiān)測系統(tǒng)較好地克服了這些不足，通過現(xiàn)有的移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)，非常方便地建立起一種快捷有效的監(jiān)測系統(tǒng)。GSM（Global system for mobile）是目前基于時(shí)分多址技術(shù)的移動(dòng)通信體制中最成熟、用戶最多、應(yīng)用最廣的一種系統(tǒng)。我國已建成了覆蓋全國的GSM數(shù)字蜂窩移動(dòng)通信網(wǎng)。利用它所提供的多種業(yè)務(wù)，除了基本的話務(wù)業(yè)務(wù)，還提供了傳真、短消息、數(shù)據(jù)傳送等增值業(yè)務(wù)，可以開展基于GSM的遠(yuǎn)程監(jiān)控工作。首先，在工業(yè)現(xiàn)場布置各種表計(jì)和監(jiān)測站，進(jìn)行一手的數(shù)據(jù)采集。通過現(xiàn)場總線把現(xiàn)場采集到的各種信息數(shù)據(jù)匯總到現(xiàn)場的監(jiān)控工作站，該工作站作為下位機(jī)。遠(yuǎn)程監(jiān)控終端（計(jì)算機(jī)、手機(jī)）作為上位機(jī)可以通過指令主動(dòng)呼叫，或者下位機(jī)主動(dòng)向遠(yuǎn)程上位機(jī)主動(dòng)機(jī)發(fā)出現(xiàn)場數(shù)據(jù)。因此，工程技術(shù)人員可以節(jié)省許多人力物力，有序地完成各項(xiàng)維護(hù)監(jiān)控任務(wù)，保障整個(gè)企業(yè)單位地安全高效地運(yùn)行。例如，在鐵路系統(tǒng)中，水電段的工作量特別大。供電系統(tǒng)為鐵路系統(tǒng)生產(chǎn)和生活持續(xù)提供電壓和能源，給水系統(tǒng)為鐵路生產(chǎn)和生活不間斷的提供水質(zhì)、水壓符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的生活用水。由此，鐵路給水、供電系統(tǒng)是保障鐵路正常生產(chǎn)的基礎(chǔ)部門，其生產(chǎn)管理水平直接關(guān)系到鐵路的安全、有序的生產(chǎn)。利用現(xiàn)代計(jì)算機(jī)、電子測量和通信網(wǎng)絡(luò)等技術(shù)為水電段進(jìn)行技術(shù)改造，對變電所等實(shí)行基于GSM的遠(yuǎn)程在線監(jiān)測和管理，自動(dòng)進(jìn)行工況記錄和數(shù)據(jù)管理，達(dá)到單人甚至無人管理的生產(chǎn)目的?；贕SM的遠(yuǎn)程監(jiān)測依仗其前沿的技術(shù)和顯而易見的優(yōu)點(diǎn)正逐步發(fā)展壯大，具有非常廣闊的應(yīng)用前景。因此，最終提出了基于GSM的變電所遠(yuǎn)程監(jiān)測方案。