远程监控技术及其应用发展

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  摘 要:随着计算机技术的发展,远程监控技术的越来越成熟,其应用也越来越广泛,文章主要分析了工业通信网络、计算机网络远程监控系统及基于P2P技术远程视频监控,期望促进远程监控技术的发展。
  关键词:远程监控技术 应用 发展
  随着计算机网络技术的发展,远程监控技术在各个行业领域的应用越来越广泛,通过远程监控技术可以实时了解被监控设备的状态。远程监控技术以计算机作为上位机,再结合相关的通信系统和现场执行机构完成现场的监控,通过远程监控可以及时发现系统中存在的故障,这样可以提高生产率,降低成本。近年来,随着生产力的不断进步,工业设备越来越多,越来越离散,对监控系统提出了更高的要求,无线通信系统在远程监控中的应用越来越广泛。
  一、工业通信网络
  1.工业有线通信网络。随着工业通信技术的发展,当前工业现场中最常用的有线通信网络是工业以太网和现场总线技术,现场总线属于数字式串行多点通信数据总线,它安装在自动化装置和现场装置之间,通过现场总线可以实现工业自动化底层的控制设备和智能仪表等的通信连接,具有可维护性和可靠性高等特点。工业远程监控系统中的现场总线包括CAN、LonWorks、Profibus,这些现场总线没有统一的国际标准,不能实现不同总线之间的互通操作,导致连接的工作站有限,不能直接接入Internet,因此限制了现场总线的发展。由于以太网具有通信速度快、组网简单、成本低等特点,是当前应用最广泛的通信网络,并且可以选择多种传输介质。最初,以太网应用于办公自动化,随着交换技术的发展,无碰撞全双工通信及实时数据优先级的应用,提高了以太网的实时性,并相应的延长了传输距离,其在工业场合中的应用也逐渐广泛。虽然以太网的实时性有所提高,但是还是不能满足工业监控中的高实时性需求。为了提高以太网的通信实时性,一般采用现场总线和以太网相互结合。在远程通信控制中,大部分现场总线协议都与以太网TCP/IP协议实现了整合,形成了实时工业以太网协议,因此,未来以太网和现场总线的结合将成为工业以太网的发展方向。由于以太网存在不提供电源、安全性难以保障等缺点,因此,需要与Internet连接才能实现更远距离的监控,因此,这也成为远程监控的新的发展方向。工业远程监控系统通过采用有线通信网络具有一定的实时性和可靠性优势,但是在对于一些控制点分散的、地域较为偏远的地区,如果只采用有线通信网络则达不到需要监控的效果。
  2.工业无线通信网络。由于基于有线网络的远程监控存在一定的限制,出现无线通信技术之后,它在远程监控中的應用较为广泛,成为新的研究热点。无线远程视频监控通过无线电波实现数据、声音、视频等信号的监控,利用无线技术组建局域网。当前工业现场中应用的无线技术有蓝牙技术、ZigBee技术、WiFi技术、WirelessHART技术,不同的无线技术传输协议也不相同,WiFi技术和WirelessHART技术的传输协议相同,为IEEE802.11协议,蓝牙技术基于IEEE 802.15.1协议、ZigBee技术基于IEEE802.15.4协议。并且不同的无线技术具有不同的特点,蓝牙和ZigBee无线通信技术具有价格低、组网灵活等特点,但是这两者的通信距离较短,其应用受限制,一些通信距离较短的领域如现代农业监控、智能家居监控中的应用较广泛。WiFi无线通信技术及Wireless HART技术在工业现场中的应用较为广泛,WiFi的通信距离比较远,其通信速率最快,但是功耗最大;Wireless HART技术的安全性较高,功耗及通信速率都较低,因此,在工业现场监控中要根据实际条件和监控需求选择适宜的无线通信网络。
  二、计算机网络远程监控系统
  1.设计流程。基于计算机的网络远程监控系统包括客户端和服务器端两部分,在使用之前需要先在主控计算机上安装客户端程序,在被控制计算机上安装服务器端,主控端计算机上运行客户端应用程序之后,由远程监控系统中的控制功能实现口令传送,同时通过服务器端中的控制软件实现各项远程操作问题。如通过计算机网络远程监控系统可实现查看/控制某一个被控端计算机当前屏幕画面,并可以利用多画面管控功能,同时查看多个计算机的画面。
  2.计算机网络远程监控系统的建立。在构建计算机网络远程监控系统的总体框架结构时需要考虑多方面的问题。随着计算机网络技术的快速发展,黑客技术水平也不断提升,当前,很多病毒都对计算机网络的安全问题造成威胁,因此,构建监控框架时应该包含处理系统遇到问题的帮助模块,在搭建运行平台时,一定要保证系统的简洁化和低能耗化,并选择合理的人机界面。在设计和构建计算机网络远程监控系统时,要充分考虑系统的智能化、网络化、信息化等方面的内容,降低存在的安全隐患,最大程度上保障用户的信息安全。远程监控系统模式主要有客户机和服务器模式、浏览器与服务器模式。在客户机与服务器模式中,服务器实施监控、发送命令,客户机被监控。在浏览器与服务器模式中,浏览器为控制端。
  三、基于P2P技术远程视频监控
  当前,以通信技术和网络为平台的网络视频监控技术已经逐渐成熟,应用也越来越广泛。由于远程视频监控可以突破地域的限制,因此,其发展越来越成熟,通过P2P点对点技术,可以实现手机/平板/的任何时间、任何地点、任何设备的远程监控。传统的IP Camera存在一个普遍的现象,不同的网络运营商之间访问很慢甚至无法进行远程视频的浏览查看。采用P2P远程监控技术可以免去摄像机在内网的繁琐的端口映射程序,做到即插即用:一是,通过唯一的设备ID号对唯一的一台摄像机或NVR/DVR进行标识,用户在使用时只需要设定需要查看到摄像机的ID号即可。二是,无需端口映射,设备通过有交换功能的路由器或者是交换机+路由器连接到互联网之后,就可以通过通过PC/PAD/手机等客户端观看设备实时视频,彻底摆脱有些网络无法进行端口映射的问题。三是,对于无法建立P2P连接的摄像机,则可以通过连接具有P2P功能的DVR/NVR来实现远程观看。四是,多种监控终端相结合PC电脑、安卓/苹果平板电脑、手机均可以安装P2P客户端查看监控画面,通过客户端软件,可以实时查看远程监控画面、调取监控录像、抓拍图片、控制云台,有报警器的还可以对报警探头进行设防和撤防等操作,可以实现真正意义上的任何地点、任何时间、任何设备的远程监控。基于 P2P 模式下的远程视频监控系统其实现方法如下:首先要有一台中心服务器。选择的监控点网络能够通过互联网实现直接访问,各视频监控服务器中需要安装相关的视频监控服务的软硬件及 P2P 管理软件。在中心服务器和每个视频服务器中都需要安装WEB 服务器, 然后再在 WEB 中嵌入视频。
  四、结语
  当前计算机监控系统从初期的模拟信息传输和控制实现了数字化和网络化的信息传输控制。当前主要应用的远程监控技术为Internet技术,在WWW规范及TCP/IP协议的支持下,远程视频监控技术会向着嵌入式系统的方向发展。由于使用者会对远程监控技术提出更高的要求,导致远程监控技术会向着实时性和简便性的方向发展,只有不断在远程监控系统中应用新技术才能不断满足人们的监控需求。
  参考文献:
  [1]任建凯.计算机网络远程监控系统的应用[J].信息与电脑(理论版),2013,02:89-90.
  [2]刘鑫.计算机网络远程监控系统的应用[J].电子技术与软件工程,2013,11:20.
  [3]马世平.现场总线标准的现状和工业以太网技术[J]. 机电一体化,2007,13( 3) : 6-8.
  作者简介:高南虎(1974.02—)男。民族:汉,山西太原人。网络工程师,博士。研究方向:软件工程计算机网络。
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