一種新型數據采集與監控系統的實現

文章根據物聯網的三種應用架構并結合數據采集與監控系統的體系結構,設計了一種新型數據采集與監控系統方案。該系統與傳統的實現方案相比,該方案的通信組網有明顯的優勢。

　　1 引言

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

　　數據采集與監控系統即SCADA(SupervisoryControlAndDataAcquisition)系統，是以計算機為基礎的生產過程控制與調度自動化系統。它可以對現場的運行設備進行監視和控制，以實現數據采集、設備控制、測量、參數調節以及各類信號報警等各項功能，也就是實現在具體應用領域的“感知”。

　　隨著網絡與通信技術的發展，物聯網技術必將促進SCADA系統體系結構的變革與升級，使SCADA系統的應用領域越來越廣，除了在傳統的供水、供氣、環保、能源、軌道交通、機場、鐵路、電力、石油、石化等行業外，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這一物聯網的垂直具體應用系統真正發展成為“感知世界”的智慧網。

　　2 物聯網的三種應用架構

　　物聯網把新一代IT技術充分運用于各行各業中，使物理世界與信息世界相聯結。物聯網應用有三種架構：

　　(1)基于RFID的物聯網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貼上標簽，實現各種跟蹤和管理。

　　(2)基于傳感網絡的物聯網應用架構主要是指無線傳感網絡(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，共同協作完成對特定周邊環境狀況，包括溫度、濕度、化學成分、壓力、聲音、位移、振動、污染顆粒等的監控。WSN中的一個節點(或叫Mote)一般由一個無線收發器、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)網絡，包括無線網狀網(MeshNetworks)和移動自重構網(MANET)等。

　　(3)基于M2M的物聯網應用架構業界認同的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覆蓋和拓展了工業信息化(兩化融合)中傳統的SCADA系統。

　　3 新型SCADA系統設計

　　3.1 傳統SCADA系統

　　一般SCADA系統由監控中心、通訊網絡和遠程數據采集終端組成。監控中心即數據處理和顯示系統，也稱上位機HMI(HumanMachineInterface)——人機界面系統由軟件和硬件組成，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系統軟件。SCADA系統通訊網絡大體可以分為兩類：

　　有線和無線。遠程數據采集終端，即各種智能數據采集設備，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系統的網絡拓撲結構如圖1所示：