论文部分内容阅读
[摘 要]伴随着我国经济的迅速崛起，化工企业也如雨后春笋般拔地而起，得到了快速的发展，而在其腾飞的过程中，大型设备的安全监控问题也引起了人们的广泛重视。尤其是聚氯乙烯的加工生产过程中，为了保证远程异地聚合釜的实时数据能够进行远程监控，本文结合生产的实际情况设计并实现了基于GPRS的聚合釜远程监控和操作系统，使我国的监控效果更为有效。
[关键词]远程监控 GPRS PVC
中图分类号：TP84 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）05-0367-01
一、研究背景
随着我国逐渐步入21世纪，我国聚氯乙烯（PVC）产业也进入了高速发展时期，2003年我国PVC树脂产量超过了400多万吨，生产能力也稳步提升，使得我国成为了世界上PVC主要生产国家之一，位居世界第二位[1]。在聚合釜工艺的加工过程中，需要对物理量、工艺数据以及特性参数进行实时的检测、监督和自动的控制，这也是现代化生产过程中不可缺少的缓解。从单台计算机的直接检测控制到多台计算机的联网检测，实际生产中分布式、网络化以及智能化的系统在企业中都得到了很好的应用。一般情况下，通过计算机进行的监控都是在生产车间或者是在附近进行管理和监督的，这样便于生产技术人员对现场进行及时的知道，发生偏差时也易于纠正。但是复杂系统的生命周期内的维护代价一般都要超过其最初购买设备价格的3到10倍。但是在实际的生产管理中，几乎一半以上的操作问题都可以通过远程服务解决，从而提升了整个过程的运作效率。具有视频输出以及附加传感器的远程服务系统还降低了现场服务的人力和物力的消耗，极大地提高了生产的水平。这种操作系统尤其适用在生产或者是现场采集地点比较偏僻的地区，在这种地区，气候和其它条件比较恶劣，需要简历聚合釜远程操作监控系统，这对于地理位置分散的分公司来说也是节约资源的一种极好的体现[2]。
二、国内外的发展情况分析
截止到目前来说，对于远程监控和操作系统的研究正处于积极的探索阶段，伴随有相应的应用系统。国外，著名的NATIONALISTRUMENT公司通过在其产品LABVIEW加入网络通信处理模块，从而可以在网络范围内进行数据的监控和传送。1997年1月，斯坦福大学和麻省理工大学联合主办了第一届基于NITERNTE范围内的远程监控诊断工作会议，这次会议也到得到了计算机业、制造业以及网络业等诸多产业的支持，例如FORD、SUN、HP、BOEING等[3]。之后这些公司通过合作共同推出了一个实验性的系统TESTBDE，通过这个系统可以初步实现在INTERNET范围内的信息监控和故障的诊断工作，但是这一系统已经与当时的初衷大相径庭，所以目前为止仍然处于研发阶段。此外，国外研发机构中还有很多对远程监控技术的实时研究，在此基础上提出了数据的交换以及处理的标准化要求。20世纪90年代后期，国际一些企业开始开发一些和Web技术相关的产品。
国内学者对于远程操作监控技术也进行了积极的研究，目前为止，哈尔滨工业大学、华中理工大学等一流学校的研究成果较为先进。例如华中科技大学所开发出来的“汽轮机工况监测和诊断系统KDGTMD”、哈工大的“微计算机化组装监视与故障诊断专家系统MMMDES”、南京理工大学CIMS研究所承担的国防科工委长春FMS实验中线检测监控系统的研制任务，对柔性制造系统中各个子系统的安装以及检测技术也进行了初步的分析和研究[4]。以上的大学也都建立了宣传远程监控操作技术的站点，通过大学间合作的方式以实现全球范围内的智能网络数控系统等，这极大的推动了新技术的应用和共享。
三、存在的问题
目前传统的国内聚合釜远程操作监控系统的实现方式主要有铺设光纤或是电缆、数传电台以及租用运营商的专用线路等多种方式。这些监控系统在目前的工业生产中已经得到了大量的应用，但是仍然存在诸多的缺陷：对于数传电台以及租用运营商的专用线路来说，其维护成本比较高。由于前者的手段是有限的，这就造成了后期在安装和操作的过程中受到布线的局限性比较大，增加或者是减少一个被监控对象都不容易操作。而传统上无论是监控对象还是被监控对象，无论任何一端都不可以随意移动，传统的监控手段在比较偏僻的地段是很难被发现的，这就造成了传统监控手段针对家动向较强场合的监控一般来说成本容易提升。因此，传统的聚合釜远程操作检测系统不能满足现有工业生产的需求。
国内聚合釜远程操作监控系统更多的是采用C/S架构的监控平台，C/S（Client/Server）结构。这是一种软件系统体系的结构，通过它可以充分的利用硬件环境的优势，合理的将任务分配到客户端和服务器端还实现，从而降低的了系统的一部分通讯开销。目前市面上大多数的应用软件系统都是呈Client/Server形式的两层结构，而目前的现在的軟件应用系统正在逐步向分布式多层的Web发展，Web和Client/Server应用都可以进行相同业务的处理，应用不同的模块来共享逻辑组件的成果。现有应用程序在逻辑上被划分为了三种服务：一种是数据服务，一种是业务服务也被称之为中间层服务，还有一种是用户服务。用户服务是指运用在客户机上，它是联系数据以及用户之间的桥梁。通过响应用户发来的数据请求来实施业务规则，分析和处理各种业务数据从而获得业务结果；数据服务在数据库服务器上，主要负责各种数据的组织和管理，包括数据的存储、定义、维护以及访问更新等。因此，典型的C/S检测系统架构不仅需要为客户端安装前端的应用程序，而且限制客户端的工作环境只能基于某一个特定的操作系统，这些限制条件在目前来看是有点不切实际，但是我们不能只开发那种仅仅适用于某个特定应用环境的软件，在自己的Web站点上保存某一个应用程度的多个特定平台的版本。这种形式的系统大大提升了软件的开发成本，而且并没有考虑到多变的复杂的客户端环境，也就无法预知客户端的环境是怎样改变的。 四、问题解决的建议
1、新型数据传输方式的研发
目前通过数传电台、全球卫星通信系统、短消息等几种方式进行远程的数据传输。由于电台之间不能交替出现，卫星系统比较昂贵，而CDMA较之于其它来说覆盖面比较狭窄，因此我们选择了GPRS这种方式，下面是GPRS较之于GSM的优势：
（1）低廉的连接费用，较高的资源利用效率
在GSM网络中，GPRS首先引入了新型的传输模式—分組交换的方式，这使得原来采用电路交换方式的GSM的传输数据的方式发生了巨大变化，在无线资源短缺的情况下，这显得尤为重要。按照电路的交换方式来说，在整个的连接期以内，用户无论是否传输数据都要独自占有无线信道。而对于分组模式来说，在整个的连接期内，用户只有在发送或者是接收数据时才会占有资源，这就意味着多个用户可以共享一个以资源，从而大大提升了资源的利用效率。GPRS用户的计费多是以数据流量为主，这也体现了“收支相等的”原则。实际生活中，GPRS的用户连接时间可能长达数个小时却只需要支付相对低廉的用户使用费。
（2）较高的传输速率
GPRS在一般情况下的传输速率达到了将近115kbit/S，这意味着通过便携式电脑，GPRS用户和IsDN对于上网浏览网页享有相近的速度，这也使一些对传输速率较为敏感的移动多媒体设备在生活中的大量应用成为了可能。
（3）较短的接入时间
大型移动检测设备中分组交换接入时间缩短为少于1S，GPRS是一种新型的GSM中类属的数据业务，可以提供给用户无线分组数据接入服务。GPRS主要是连接移动用户和较远的数据网络，从而提供给移动用户高速无线IP和无线X25业务。
2、用户交互平台的改进
在这个系统中，采用了将B/S模式和C/S模式组合的方式来组建监控中心平台，C/S的部分用在传递监控中心和聚合釜之间的数据，而B/S架构则以报表、图像和曲线等形式来呈现部分处理过的数据，并最终以浏览器的方式展示给管理人员。这样工作人员无需下载客户端软件只需要通过浏览器就可以查看操作聚合釜的状态，从而极大的提高的管理的效率，降低了故障出现的可能性。
参考文献
[1] 郝文生，高淑芝，安丰华，刘季敏.PVC聚合釜远程监控及故障诊断系统[J].聚氯乙烯.2011（10）.
[2] 陈刚，苏思贤，李选令.一种基于以太网技术的涂料生产远程监控系统[J]. 化工自动化及仪表.2011（01）.
[3] 王福华，魏希全，王秋云.PVC聚合釜温度控制系统的核心问题.，中国仪器仪表，2012，NO.6：51.
[4] 王志平，程韬波.基于GPRS的远程无线监控系统的数据中心设计.工业控制计算机，2005，NO.3：31-33.
[关键词]远程监控 GPRS PVC
中图分类号：TP84 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）05-0367-01
一、研究背景
随着我国逐渐步入21世纪，我国聚氯乙烯（PVC）产业也进入了高速发展时期，2003年我国PVC树脂产量超过了400多万吨，生产能力也稳步提升，使得我国成为了世界上PVC主要生产国家之一，位居世界第二位[1]。在聚合釜工艺的加工过程中，需要对物理量、工艺数据以及特性参数进行实时的检测、监督和自动的控制，这也是现代化生产过程中不可缺少的缓解。从单台计算机的直接检测控制到多台计算机的联网检测，实际生产中分布式、网络化以及智能化的系统在企业中都得到了很好的应用。一般情况下，通过计算机进行的监控都是在生产车间或者是在附近进行管理和监督的，这样便于生产技术人员对现场进行及时的知道，发生偏差时也易于纠正。但是复杂系统的生命周期内的维护代价一般都要超过其最初购买设备价格的3到10倍。但是在实际的生产管理中，几乎一半以上的操作问题都可以通过远程服务解决，从而提升了整个过程的运作效率。具有视频输出以及附加传感器的远程服务系统还降低了现场服务的人力和物力的消耗，极大地提高了生产的水平。这种操作系统尤其适用在生产或者是现场采集地点比较偏僻的地区，在这种地区，气候和其它条件比较恶劣，需要简历聚合釜远程操作监控系统，这对于地理位置分散的分公司来说也是节约资源的一种极好的体现[2]。
二、国内外的发展情况分析
截止到目前来说，对于远程监控和操作系统的研究正处于积极的探索阶段，伴随有相应的应用系统。国外，著名的NATIONALISTRUMENT公司通过在其产品LABVIEW加入网络通信处理模块，从而可以在网络范围内进行数据的监控和传送。1997年1月，斯坦福大学和麻省理工大学联合主办了第一届基于NITERNTE范围内的远程监控诊断工作会议，这次会议也到得到了计算机业、制造业以及网络业等诸多产业的支持，例如FORD、SUN、HP、BOEING等[3]。之后这些公司通过合作共同推出了一个实验性的系统TESTBDE，通过这个系统可以初步实现在INTERNET范围内的信息监控和故障的诊断工作，但是这一系统已经与当时的初衷大相径庭，所以目前为止仍然处于研发阶段。此外，国外研发机构中还有很多对远程监控技术的实时研究，在此基础上提出了数据的交换以及处理的标准化要求。20世纪90年代后期，国际一些企业开始开发一些和Web技术相关的产品。
国内学者对于远程操作监控技术也进行了积极的研究，目前为止，哈尔滨工业大学、华中理工大学等一流学校的研究成果较为先进。例如华中科技大学所开发出来的“汽轮机工况监测和诊断系统KDGTMD”、哈工大的“微计算机化组装监视与故障诊断专家系统MMMDES”、南京理工大学CIMS研究所承担的国防科工委长春FMS实验中线检测监控系统的研制任务，对柔性制造系统中各个子系统的安装以及检测技术也进行了初步的分析和研究[4]。以上的大学也都建立了宣传远程监控操作技术的站点，通过大学间合作的方式以实现全球范围内的智能网络数控系统等，这极大的推动了新技术的应用和共享。
三、存在的问题
目前传统的国内聚合釜远程操作监控系统的实现方式主要有铺设光纤或是电缆、数传电台以及租用运营商的专用线路等多种方式。这些监控系统在目前的工业生产中已经得到了大量的应用，但是仍然存在诸多的缺陷：对于数传电台以及租用运营商的专用线路来说，其维护成本比较高。由于前者的手段是有限的，这就造成了后期在安装和操作的过程中受到布线的局限性比较大，增加或者是减少一个被监控对象都不容易操作。而传统上无论是监控对象还是被监控对象，无论任何一端都不可以随意移动，传统的监控手段在比较偏僻的地段是很难被发现的，这就造成了传统监控手段针对家动向较强场合的监控一般来说成本容易提升。因此，传统的聚合釜远程操作检测系统不能满足现有工业生产的需求。
国内聚合釜远程操作监控系统更多的是采用C/S架构的监控平台，C/S（Client/Server）结构。这是一种软件系统体系的结构，通过它可以充分的利用硬件环境的优势，合理的将任务分配到客户端和服务器端还实现，从而降低的了系统的一部分通讯开销。目前市面上大多数的应用软件系统都是呈Client/Server形式的两层结构，而目前的现在的軟件应用系统正在逐步向分布式多层的Web发展，Web和Client/Server应用都可以进行相同业务的处理，应用不同的模块来共享逻辑组件的成果。现有应用程序在逻辑上被划分为了三种服务：一种是数据服务，一种是业务服务也被称之为中间层服务，还有一种是用户服务。用户服务是指运用在客户机上，它是联系数据以及用户之间的桥梁。通过响应用户发来的数据请求来实施业务规则，分析和处理各种业务数据从而获得业务结果；数据服务在数据库服务器上，主要负责各种数据的组织和管理，包括数据的存储、定义、维护以及访问更新等。因此，典型的C/S检测系统架构不仅需要为客户端安装前端的应用程序，而且限制客户端的工作环境只能基于某一个特定的操作系统，这些限制条件在目前来看是有点不切实际，但是我们不能只开发那种仅仅适用于某个特定应用环境的软件，在自己的Web站点上保存某一个应用程度的多个特定平台的版本。这种形式的系统大大提升了软件的开发成本，而且并没有考虑到多变的复杂的客户端环境，也就无法预知客户端的环境是怎样改变的。 四、问题解决的建议
1、新型数据传输方式的研发
目前通过数传电台、全球卫星通信系统、短消息等几种方式进行远程的数据传输。由于电台之间不能交替出现，卫星系统比较昂贵，而CDMA较之于其它来说覆盖面比较狭窄，因此我们选择了GPRS这种方式，下面是GPRS较之于GSM的优势：
（1）低廉的连接费用，较高的资源利用效率
在GSM网络中，GPRS首先引入了新型的传输模式—分組交换的方式，这使得原来采用电路交换方式的GSM的传输数据的方式发生了巨大变化，在无线资源短缺的情况下，这显得尤为重要。按照电路的交换方式来说，在整个的连接期以内，用户无论是否传输数据都要独自占有无线信道。而对于分组模式来说，在整个的连接期内，用户只有在发送或者是接收数据时才会占有资源，这就意味着多个用户可以共享一个以资源，从而大大提升了资源的利用效率。GPRS用户的计费多是以数据流量为主，这也体现了“收支相等的”原则。实际生活中，GPRS的用户连接时间可能长达数个小时却只需要支付相对低廉的用户使用费。
（2）较高的传输速率
GPRS在一般情况下的传输速率达到了将近115kbit/S，这意味着通过便携式电脑，GPRS用户和IsDN对于上网浏览网页享有相近的速度，这也使一些对传输速率较为敏感的移动多媒体设备在生活中的大量应用成为了可能。
（3）较短的接入时间
大型移动检测设备中分组交换接入时间缩短为少于1S，GPRS是一种新型的GSM中类属的数据业务，可以提供给用户无线分组数据接入服务。GPRS主要是连接移动用户和较远的数据网络，从而提供给移动用户高速无线IP和无线X25业务。
2、用户交互平台的改进
在这个系统中，采用了将B/S模式和C/S模式组合的方式来组建监控中心平台，C/S的部分用在传递监控中心和聚合釜之间的数据，而B/S架构则以报表、图像和曲线等形式来呈现部分处理过的数据，并最终以浏览器的方式展示给管理人员。这样工作人员无需下载客户端软件只需要通过浏览器就可以查看操作聚合釜的状态，从而极大的提高的管理的效率，降低了故障出现的可能性。
参考文献
[1] 郝文生，高淑芝，安丰华，刘季敏.PVC聚合釜远程监控及故障诊断系统[J].聚氯乙烯.2011（10）.
[2] 陈刚，苏思贤，李选令.一种基于以太网技术的涂料生产远程监控系统[J]. 化工自动化及仪表.2011（01）.
[3] 王福华，魏希全，王秋云.PVC聚合釜温度控制系统的核心问题.，中国仪器仪表，2012，NO.6：51.
[4] 王志平，程韬波.基于GPRS的远程无线监控系统的数据中心设计.工业控制计算机，2005，NO.3：31-33.