基于物联网技术的新型数据采集与监控系统.doc

基于物联网技术的新型数据采集与监控系统广州杰赛科技股份有限公司傅仁轩肖连风摘要：根据物联网的三种应用架构结合数据采集与监控系统的体系结构设计了一种新型数据采集与监控系统方案该系统将有线通信与无线通信、无线传感网络短距离通信与GPRS/CDMA/3G远距离通信有机地结合起来提出了监控中心应用软件网络功能的需求、提出了远程数据采集终端现场传感器与终端之间无线组网的方式。该系统与传统的实现方案相比该方案的通信组网有明显的优势。关键词：物联网数据采集与监控无线传感器网络通信组网1引言物联网（TheInternetofthings）即通过射频识别（RFID）、传感器、全球定位系统、激光扫描器等信息传感设备按约定的协议把任何物品与互联网连接起来进行信息交换和通讯以实现智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的一种网络通俗地说就是可实现“感知世界”的网络。数据采集与监控系统即SCADA(SupervisoryControlAndDataAcquisition)系统是以计算机为基础的生产过程控制与调度自动化系统。它可以对现场的运行设备进行监视和控制以实现数据采集、设备控制、测量、参数调节以及各类信号报警等各项功能也就是实现在具体应用领域的“感知”。因此可以说物联网技术对自动化工程师而言并不是一个陌生的概念。因为无论工厂的现场设备还是电网、自来水管网、燃气管道、铁路、桥梁、隧道、水文水利系统甚至我们的飞船、卫星运行监测无不是通过将物物相联的这个“物联”网络来实现的只不过我们传统上将这些专业领域的“物联”应用称之为SCADA系统。当然从定义上来看物联网是一个更广泛意义上的“感知”网络通过物联网我们可将“感知”扩展到每台设备、每件商品甚至每个人实现对静态物的监控与管理、对动态物的定位与跟踪、对商品的识别以真正达到“感知中国”、“智慧地球”的目标。因此严格意义上说物联网既是SCADA这一传统“感知”技术在概念与应用的延伸又是对SCADA技术发展的一个质的提升。随着网络与通信技术的发展物联网技术必将促进SCADA系统的体系结构的变革与升级使SCADA系统的应用领域越来越广除了在传统的供水、供气、环保、能源、轨道交通、机场、铁路、电力、石油、石化等行业外在大众的日常工作生活及其它各种领域中也将得到广泛应用最终使SCADA这一物联网的垂直具体应用系统真正发展成为“感知世界”的智慧网。物联网的三种应用架构物联网把新一代IT技术充分运用在各行各业之中把物理世界与信息世界相联结物联网应用有三种架构：1）基于RFID的物联网应用架构：电子标签可能是三类技术体系中最灵活的能够把“物”改变成为智能物件的它的主要应用是把移动和非移动资产贴上标签实现各种跟踪和管理。2）基于传感网络的物联网应用架构：主要是指无线传感网络（WSNWirelessSensorNetworks）WSN由分布在自由空间里的一组“自治的”无线传感器组成共同协作完成对特定周边环境状况包括温度、湿度、化学成分、压力、声音、位移、振动、污染颗粒等的监控。WSN中的一个节点（或叫Mote）一般由一个无线收发器、一个微控制器和一个电源组成。WSN一般是自治重构（Ad-Hoc或Self-Configuring）网络包括无线网状网（MeshNetworks）和移动自重构网（MANET）等。3）基于M2M的物联网应用架构：业界认同的M2M理念和技术架构覆盖的范围应该是最广泛的包含有线和无线两种通信方式。M2M覆盖和拓展了工业信息化（两化融合）中传统的SCADA系统。3新型SCADA系统设计3.1传统SCADA系统一般SCADA系统由监控中心、通讯网络和远程数据采集终端组成。监控中心即数据处理和显示系统也称上位机HMI（HumanMachineInterface）----人机界面系统由软件和硬件组成其中硬件主要包括服务器、管理员站和操作员站软件采用专用的SCADA系统软件。SCADA系统通讯网络大体可以分为两类有线和无线。远程数据采集终端即各种智能数据采集设备也就是通常所说的下位机如各种RTU、PLC及各种智能控制设备等。SCADA系统的网络拓扑结构如下图所示：SCADA系统已经从最初的主机控制系统、分布式控制系统发展到了今天的网络化的控制系统。SCADA也从专有协议的封闭系统演变为以以太网和TCP/IP协议为主流的开放系统。3.2新型SCADA系统设计根据物联网的三种应用架构结合SCADA系统的体系结构在物联网发展的今天SCADA系统的结构、通信网络、现场数据采集终端都会发生新的变化。3.2.1监控中心由硬件设备和应用软件组成。监控中心硬件设备:在满足网络功能要求的前提下采用云计算概念主要功能在服务器上完成用云终端代替操作员站与管理员站的计算机简化操作员站与管理员站的硬件设备提高