一、远程测控系统的发展及需求

　　作为远程测控系统，广义看它包括局域网和城域网、城际网（广域网），通信距离从几公里到几百公里，甚至更远，地域跨越城市内和城市间，直至陆地、天空、海洋。狭义看，它是指如下系统，即各现场测点分散（1~2公里），以测量和数据采集为主，控制比较少、比较简单（泵启停或单回路调节）、就地控制（类似基地式仪表）等，检测分散但数据处理及显示操作集中，数据处理量大，数据传输介质多种、数据传输方式也多样化。

　　作为远程测控系统（RMCS），和工业上常用的DCS、PLCS等以工厂自动化为目标的控制系统相比，是有差异的。RMCS、DCS、PLCS都是以“3Ｃ”技术为基础，但是DCS等在通讯（Communication）技术方面跟踪世界潮流不及RMCS快（详见本文第二节），在开拓市场方面，RMCS更是受到青睐，我国以生产DCS等产品为主的和利时、浙江中控、上自仪等公司，都开展了RMCS的业务，其中以轨道交通相关的测控系统最为显著。

　　作为数字通信，远程测控系统的数据传输方式有工程实例的种类很多，如电力线带无线载波；铜缆电话线及光纤通讯传输（如ADSL非对称数字用户环路等）；数传无线电台传输（利用免申请频率或申请专用频点——窄带、点对点或点对多点）；利用移动通讯（手机）资源传输（CDMA码分多址、GPRS通用分组无线服务即GSM的延续、3G高速数据传输的蜂窝移动通讯）；利用互联网资源直至三网融合、利用卫星通讯等。

　　作为远程测控系统的测量端的现场层，各行业情况差异很大。一般单个测量仪表多接到RTU上(RTU：Remote Terminal Unit远程终端单位)，形成多点I/O集中，安装在现场或现场附近，可经数据传输电台发射接收无线信号，连入网络。有些行业发展到在单个变送器上可发射接收无线电波，从而多台变送器和监视站形成无线局域网。RFID射频识别技术做到智能卡贴到物体上，可以发射、接收无线电波，做到“物与物相联”，这也是物联网的基础。同时使远程测控系统功能扩大，获得“物体”地理位置等信息。远程故障诊断及远程维护技术已发展十多年，也对远程测控系统提出更高要求。

　　远程测控系统对来自现场的数据，有的要求连续测量数据，有的则要求定时传输来的数据，所以现在的无线传输的变送器，可以断续工作，从而节省了能量，做到了低功耗，所以现场仪表可以用电池供电。

　　由于在网络中形成集中监视站，这就产生了SCADA软件（监视和数据采集，Supervisory Control and Data Acquisition），该测控系统也称为SCADA系统。

　　在实际应用中，油田、市政工程（自来水厂的水源地、城市煤气稳压站等），大型工厂的公用工程（原料或成品的储运，电力、热力、水汽等供应，为了调度需要，某些工厂内与各车间的DCS平行而专设测控系统）、输油输气管线、电网调度、移动设备（交通工具、工程机械、大型车间内天车等）采用SCADA系统和无线传输用RTU的工程实例较多，但由于近来可被选择的相关设备种类很多，所以RTU等现场设备和人机界面等中控室设备，或网络设备，面临着更新换代的问题。作为自动化行业，解决几十公里或几公里或一公里以内的测控系统的问题，是我们的要务，为各行业提供解决方案和做好服务是我们在市场中立足的要务。提供几公里内的现场测量仪表和RTU是自动化仪表制造行业的责任，提供对应接口和驱动软件，应该满足主流网络的要求。

　　在更广的范围内，工业现场以外，远测测控也在发展，如自然环境的地质、水文、海啸预测的传感网，各种大型建筑物、大型设备、消防和有毒气体的监测（包括矿山）、粮库等社会公共资源的监测等。特别是由于传感器技术和无线通信技术的发展，使传感器和信号传输的成本下降，能耗降低，使泛在感知技术逐步普及，传感网或物联网成为新兴产业。

　　有线和无线通信介质的兼容，数据信号扩大到声音、图像等多媒体。信号、网络结构多样化及网格结构的流行，使远程测控系统形成异构系统，所以需要进一步的学习数据通信技术。

　　二、SCADA系统与SCADA软件

　　1、远程测控系统按功能分层因行业而异，一是多样化，二是扁平化，这与通信系统结构的发展及管理调度和操作方式发展有关。一般现在分现场层、监视层、管理层三层。

　　2、监视层所指的中控室及与现场分散设备相接口的部分，这是狭义上的SCADA系统。从硬件上看，分为人机界面设备和数据采集设备，现场为无线通信情况下，还有通信处理前置机，人机界面设备监视站内配有中心数据库，由于Web技术的发展，有各种服务器/客户器或服务器/浏览器。如某SCADA系统的调度中心的配置为：服务器、广域骨干网、工作站、通信前置机等。人机界面与多媒体结合，大型视频墙（Video Wall）等在中控室或指挥中心常被采用。

　　3、监视层SCADA系统中对应的软件即SCADA软件，包括人机界面软件和数据采集软件。所以对应软件可写成HMI/SCADA软件。目前SCADA软件已经成为独立的产品，在工控行业又称为组态软件。国外著名品牌有FIX、Intouch等，国内有组态王、三维力控等。它已由主要解决人机界面问题，而扩大至组态控制策略，建立实时数据库、通信及联网，提供各种I/O的驱动程序等，完成系统集成的软件工程全部软件支持任务。它的主要功能组件有：应用程序管理器、图形界面开发/运行程序、实时数据库系统组态/运行程序、I/O驱动程序等。其他功能组件还有：通用数据库接口（ODBC接口）/运行程序、控制策略编辑/生成组件、实用通信程序组件等。

　　其中实用通信程序组件的功能包括：用于双机冗余系统中主机与从机间的通信、关于多种通信介质的应用（如以太网、RS485、RS232、PSTN、GSM等），Server/Client的数据双向传输、基于Internet或Browser/Server(B/S)的通信功能等。

　　标准化方面，采用IEC61131-3及OPC（OPC UA）（此为行规）、TCP/IP、IEEE802及其它标准，使其具有开放性，能与多种软件平台及工具软件相兼容。

　　SCADA软件运行后，可以完成如下几个任务：查看现场的实时数据和流程画面；自动打印各种实时/历史数据报表；自由浏览各种实时/历史趋势；及时得到并处理各种过程报警和系统报警，在必要时人为干预生产过程，修改相关参数或状态（手动操作）；与管理部门的计算机联网，为管理部门提供实时和历史数据。

　　4、关于利用手机短信或个人数据助理（无线PDA）等方式，让管理人员可在多处看到工厂控制系统（DCS 系统应接有如“anywhere”的无线发射台）、公用工程测控系统等相关参数，这些在国外已相当普及，这方面技术是远程测控系统的一部分，国内应该重视这方面的需求。

　　5、关于GPS（Global Positioning System）全球定位系统，这在民用方面已开始普及，而在自动化行业还不太普及，只是少数DCS系统开始提供这方面的应用。首先应该明确GPS技术应用是远程测控系统的一部分。这在交通管理、物流管理、输油输气管线管理、煤气等市政工程管理等方面都可以利用，GPS接收机通过定位解算方法进行定位计算，计算出用户所在地理位置的经纬度、高度、速度、时间等信息，分散的现场，对这些信息都是非常需要的。自动化行业的专业人员应该学会做出可接入GPS的测控系统的解决方案，为用户做好接入服务。

　　三、现场仪表及RTU

　　远程测控系统的现场仪表提供各种检测的数据，现场条件各不相同，所以应有多种仪表，供用户和设计人员选择。

　　1、近几年发展起来的工业无线技术，如由中科院沈阳自动化所为代表，我国国家标准化管理委员会提出，已成为国际标准的“工业无线网络WIA”（Wireless Networks for Industrial Automation），它采用Mesh（网格）路由结构、全网TDMA模式、带电池的低能耗技术。它有WIA无线通信模块，与温度模块、压力流量模块、液位流量模块等集成智能无线模块——现场仪表（每个仪表上有一个天线），另有WIA无线网关，向下与现场仪表无线通信，数据汇集，再经Ethernet等串口与中央控制室的有线系统相连。

　　艾默生的无线系统中的无线变送器，发射距离可达800米，采用免费频段：2.4G、5.8G，发射功率小于10mw，属于微功率短距离设备，免于备案，数据刷新（更新数据时间发射无线电波）时间可变更，一般为1秒、2秒、4秒或更长，对应有标准IEC62591。

　　WIA等产品还可以集成远程传输无线通信GPRS模块。

　　2、近十多年来，一直用于油田、城市煤气管线、自来水厂的水源地等处的RTU远程终端单位，它是成熟的产品，它满足了几点~几十点输入、输出信号的连接和处理，所接的测量元件或其它现场仪表是专用的或通用的模拟仪表，输出信号可以是模拟量和开关量，经过集中，由调制解调器接入数传电台。这种模式用于分散的现场测量的无线传输。现在正进入更新换代时期。由于RTU的使用习惯及价格优势，它将与单独现场仪表互相并存。

　　3、现场总线技术（20余种现场总线，包括HART），它提供数字化的现场仪表，在很多行业作为远程测控系统的基础是有优先条件的。原设计通信介质有无线方式，但一般只是作为通信距离的延伸和补充。现在还有RI/0(远方输入/输出)设备等，已在工程中使用。总之，现场总线如何用于远程测控系统，特别是形成无线局域网，并与现在推广的无线变送器产品相融合，还在研发过程之中。

　　4、采用PLC控制器作RTU的替代品或作为PLC性能的扩展，这也是一个在很多远程控制系统中采用的切实可行的方案，工程实例很多。

　　5、RFID技术，目前在工厂管理、物流行业已逐步应用，它是非接触式的可移动的智能身份证，在识别、跟踪、查找等方面功能显著，它将是物联网的基本技术，也是远程测控系统可开拓的领域。

　　四、当前的远程测控供应商市场

　　1、Honeywell公司承接的西气东输二线测控系统，西段长2441公里，东段长2472公里，另有支线6条，全长3657公里，地下储气库3座、LNG调峰站等，有多个压气站、分输站、阀室。采用了PLC、RTU、ESD、SCADA系统。

　　2、安控公司为工业级RTU专业制造公司，油气田系统集成商，产品有Super、E5000、Super32、SuperE40、E6800、SuperE50及Super系列网络化产品等RTU，年产值超过1亿元。应用实例有控油机控制、水源井监控、天然气井监控、管道阀室、天然气调压站及管网检测、注水站监控等，另有原油处理站、油库、天然气门站及中高压站等工程业绩。

　　3、艾默生公司在市政SCADA系统中业绩遍布于美国，国内有哈尔滨市政水务系统，其Ovation SCADA系统支持多种网络类型：①拨号，租用线路，扩频无线（串行）；②租用线路，扩频无线（以太网）；③其他无线技术：GPRS/CDMA、Wi-Fi 、Wi-Max、自组织网络等。

　　4、Six net公司除有多种相关产品外，在国内有多个工程实例：胜利油田天然气集输计量系统，长庆油田长输管线巡检SCADA系统、深圳燃气集团LNG天然气检测SCADA系统、抚顺新钢铁能源计量管理SCADA系统、太原市自来水公司供水调度SCADA系统、澳门威尼斯人酒店电力监控SCADA系统、重庆市环保局污染源在线监测SCADA系统（北京华控公司研制了下水道化粪池安全预报警系统）、云南石林10MW光伏发电系统、武广高铁防灾监控系统等。