一、引 言
工業(yè)控制從20世紀30年代出現開(kāi)始，系統模式經(jīng)歷了機械/液動(dòng)、模擬、數字、智能等幾個(gè)階段，實(shí)現了飛躍式發(fā)展。工業(yè)控制的距離從原來(lái)的就地處理發(fā)展成今天的遠程處理，功能從原來(lái)的檢測、記錄和簡(jiǎn)單控制逐漸發(fā)展成為今天的控制與服務(wù)，工具從原來(lái)單一的儀表逐漸發(fā)展成為今天的遠程網(wǎng)絡(luò )控制服務(wù)系統，操作從原來(lái)的人工操作逐漸發(fā)展成為今天的自動(dòng)化操作，能力從原來(lái)的固定化逐步發(fā)展成為今天的智能化。工業(yè)遠程智能控制與服務(wù)不再是一個(gè)可期前景和目標，而是已經(jīng)實(shí)現的真實(shí)場(chǎng)景，并在能源、機械、汽車(chē)、環(huán)保、醫療、化工等多個(gè)領(lǐng)域得到應有。隨著(zhù)美、德、英、中等國家工業(yè)發(fā)展相關(guān)戰略的實(shí)施、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展和“互聯(lián)網(wǎng)+”的逐步推進(jìn)，工業(yè)遠程控制與服務(wù)必將會(huì )在近幾年之內形成遍地開(kāi)花之勢。
二、工業(yè)遠程智能控制與服務(wù)基本原理
工業(yè)遠程智能控制與服務(wù)基本原理是，操作者在現場(chǎng)遠端利用遙控設備通過(guò)傳輸通道，將控制指令發(fā)送給現場(chǎng)近端控制器，再由近端控制器完成對被控設備的控制，達到狀態(tài)監控、設備維護、提供服務(wù)等目的，監控系統將控制與服務(wù)的結果及被控設備的狀態(tài)返回給云計算處理中心，大數據平臺將返回的數據與歷史數據一起進(jìn)行綜合處理，為后續控制指令的參數生成提供基礎，從而實(shí)現智能控制與服務(wù)。
遠端遙控設備是操作者的操控工具，可以是接入到相關(guān)網(wǎng)絡(luò )的電腦、手機、電話(huà)、專(zhuān)用控制器等終端設備。電腦作為遙控設備時(shí)，一般需要安裝有遠程控制軟件與系統，或需要登陸網(wǎng)絡(luò )平臺進(jìn)行操作，也可以通過(guò)系統命令的方式實(shí)現控制指令的發(fā)送。手機作為遙控設備時(shí)，可以通過(guò)APP、微信、彩信、短信等應用來(lái)實(shí)現。電話(huà)或專(zhuān)用控制器作為遙控設備使用時(shí)，需要近端控制器能夠直接理解遙控設備所發(fā)出的指令。
近端控制器是直接面向被控設備的控制設備或控制模塊，一般為接入到相關(guān)網(wǎng)絡(luò )的工業(yè)計算機或可編程控制器（PLC）?？删幊踢壿嬁刂破鹘邮盏竭h端遙控指令之后，通過(guò)其內部可編程的存儲器，將控制指令解析成機器語(yǔ)言指令，并通過(guò)數字或模擬式輸入/輸出方式對被控對象進(jìn)行控制。
傳輸通道是將控制指令發(fā)送給現場(chǎng)近端控制器的網(wǎng)絡(luò )或其它物理介質(zhì)。傳輸通道可以是互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)、以太網(wǎng)、有線(xiàn)交換電話(huà)網(wǎng)絡(luò )、移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò )、無(wú)線(xiàn)電、廣播網(wǎng)絡(luò )等?？刂浦噶钤趥鬏斖ǖ乐幸詳祿蚰M形式進(jìn)行傳輸。一般情況下，由于數據形式的傳輸可以在加密后進(jìn)行，因此也具有較好的安全性。在需要將現場(chǎng)信息回傳給遠端的情況下，傳輸通道必須是雙向通道。
控制指令是遠端控制設備發(fā)給近端控制器的命令集合。這些控制指令以邏輯運算、順序控制、定時(shí)、計數與算術(shù)操作等形式發(fā)送給近端控制器，并由近端控制器負責具體操控。
被控對象是指各種類(lèi)型的機械或生產(chǎn)過(guò)程。它們是操作者所要控制的真正對象，在接收到近端控制器的機器語(yǔ)言指令后，執行狀態(tài)控制、設備維護、提供服務(wù)等相應的操作。
監控系統是指具有測試、檢測能力的儀表或系統，一般包含有各種各樣的傳感器。監控系統通過(guò)監測功能，可以獲取被控設備的狀態(tài)、控制指令的執行結果等數據，并將這些數據通過(guò)傳輸通道送回給云計算處理中心。
大數據平臺對云計算處理中心中的數據按照一定的標準進(jìn)行智能挖掘和分析，得出可以獲得最佳控制與服務(wù)效果的最佳參數，并對后續控制指令參數進(jìn)行修正。
三、工業(yè)遠程智能控制與服務(wù)關(guān)鍵技術(shù)分析
1、 可編程邏輯控制技術(shù)
可編程邏輯控制技術(shù)通過(guò)將控制指令隨時(shí)加載數字邏輯控制器的內存內儲存與執行來(lái)實(shí)現工業(yè)自動(dòng)化控制?？删幊踢壿嬁刂破鳎≒rogrammable Logic Controller，簡(jiǎn)稱(chēng)PLC）由內部CPU、指令及資料內存、輸入輸出單元、電源模組、數字模擬等單元模塊組成，可接收（輸入）及發(fā)送（輸出）多種型態(tài)的電氣或電子信號，并利用這些信號來(lái)控制或監督機械與電氣系統?，F在的可編程邏輯控制器已經(jīng)從當初功能簡(jiǎn)單的計算機模塊發(fā)展出了包括邏輯控制、時(shí)序控制、模擬控制、多機通信等許多功能，廣泛應用于目前的各個(gè)工業(yè)控制領(lǐng)域，稱(chēng)為工業(yè)控制領(lǐng)域中不可或缺的組成部分?？删幊炭刂破魍ㄟ^(guò)潛入到個(gè)人電腦之中，可以實(shí)現遠端與本地的信息與操作交互，大幅提高了工業(yè)遠程控制與服務(wù)的安全性和可靠性，也推動(dòng)了現場(chǎng)設備向高度的集成化、網(wǎng)絡(luò )化與智能化方向發(fā)展。
2、寬帶網(wǎng)絡(luò )技術(shù)
在工業(yè)遠程控制中，曾經(jīng)出現了專(zhuān)線(xiàn)、公共電話(huà)網(wǎng)絡(luò )、光纖網(wǎng)絡(luò )、Internet/Intranet、無(wú)線(xiàn)通信網(wǎng)絡(luò )等多種信息傳送系統。這些系統根據測控距離、通信數據量、通信頻繁程度、建設成本以及對實(shí)時(shí)性、可靠性和保密性等方面的要求，在各種不同的工業(yè)控制領(lǐng)域中獲得廣泛的應用。其中，專(zhuān)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )就比較適用于水利、電力、交通等測控距離較短、通信數據量大、通信頻繁且都很高的情況，而無(wú)線(xiàn)通信網(wǎng)絡(luò )則非常適合于工作點(diǎn)多、通信距離遠、環(huán)境惡劣且實(shí)時(shí)性和可靠性要求比較高的場(chǎng)合，如智能小區保安系統、油井遠程監測系統、航空航天無(wú)線(xiàn)電跟蹤測軌遙測遙控系統等，尤其是近些年移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)等技術(shù)的快速發(fā)展以及智能手機的快速普及，使得遠程控制與服務(wù)可以通過(guò)短信、彩信、微信、APP等各種各樣的方法實(shí)現。
3、云計算技術(shù)
目前，云計算已經(jīng)以其巨大的存儲能力、快速的計算能力、便捷的擴展能力、可靠的服務(wù)能力而受到業(yè)界的廣泛認同。在遠程智能控制與服務(wù)中，云計算的作用主要體現在以下幾個(gè)方面。一是異構數據的收集能力，主要是可以利用SOA架構的統一數據接口將來(lái)自于不同系統、設備的異構數據統一匯聚到云平臺之中，為大數據分析奠定數據基礎。二是便于擴展的存儲能力，主要是將工業(yè)產(chǎn)品設計、生產(chǎn)、設備與系統維護、產(chǎn)品售后等各個(gè)環(huán)節中所需和產(chǎn)生的海量數據集中存儲在云平臺之中。三是快速的計算能力，主要是通過(guò)map/reduce技術(shù)，提高數據的計算速度，從而提高生產(chǎn)和服務(wù)效率。
4、大數據技術(shù)
在工業(yè)遠程智能控制與服務(wù)中，進(jìn)行準確的數據分析及預測是開(kāi)展遠程控制與服務(wù)的關(guān)鍵前提。如在工程機械領(lǐng)域，企業(yè)通過(guò)數據挖掘、模式識別等手段，可以預測出機械的潛在故障發(fā)生時(shí)間點(diǎn)，并在適當時(shí)機提供主動(dòng)運維服務(wù)。在家電領(lǐng)域，通過(guò)采集用戶(hù)的日常生活數據，為用戶(hù)提供自動(dòng)化家居服務(wù)解決方案。在交通領(lǐng)域，通過(guò)車(chē)聯(lián)網(wǎng)采集汽車(chē)行駛數據，幫助交通部門(mén)預測交通擁堵?tīng)顩r以及保險公司制定個(gè)性化的保險方案。
5、傳感技術(shù)
傳感技術(shù)是遠程系統的基礎支撐技術(shù)，通過(guò)傳感器和傳感網(wǎng)絡(luò )為工業(yè)遠程智能控制與服務(wù)提供現場(chǎng)狀態(tài)的基礎信息。如污水處理領(lǐng)域中，利用傳感網(wǎng)絡(luò )對污水處理的進(jìn)、產(chǎn)、排等各個(gè)主要環(huán)節及下屬提升泵站和污水處理廠(chǎng)的水量、水位、水質(zhì)以及設備運行狀態(tài)等進(jìn)行監控，將相關(guān)數據傳送回控制中心，以便及時(shí)發(fā)現和處理設備異常等情況，保證整個(gè)污水處理系統的正常運轉。在工程機械領(lǐng)域，利用傳感網(wǎng)絡(luò )對單機的溫度、壓力、油位、傾角等關(guān)鍵參數進(jìn)行監測，以便遠程控制運維中心實(shí)時(shí)掌握工程機械的狀態(tài)信息，保證在機械設備出現異常時(shí)快速做出故障預測和診斷，變被動(dòng)、事后、現場(chǎng)的工程機械維修服務(wù)為主動(dòng)、事前、遠程維護服務(wù)。
四、關(guān)于我國工業(yè)遠程智能控制與服務(wù)發(fā)展的問(wèn)題與建議
毫無(wú)疑問(wèn)，隨著(zhù)各個(gè)國家工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展相關(guān)戰略的不斷推進(jìn)，人工智能、智能機器人等智能化技術(shù)與設備不斷取得新的進(jìn)展，工業(yè)遠程智能控制與服務(wù)必將會(huì )與工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)相結合并成為其不可分割的一部分。我國從十六大提出“以信息化帶動(dòng)工業(yè)化，以工業(yè)化促進(jìn)信息化”開(kāi)始，經(jīng)過(guò)十七大的“信息化與工業(yè)化融合” 到十八大的“信息化與工業(yè)化深度融合”，工業(yè)遠程智能控制與服務(wù)發(fā)展取得了較大成績(jì)，在家電、機械、汽車(chē)等一些領(lǐng)域已經(jīng)取得了較大進(jìn)展，但距離真正的遠程智能控制與服務(wù)仍然相距甚遠。
首先，我國智能生產(chǎn)裝備存在嚴重短缺。一方面，由于我國的工業(yè)起步較晚，基礎材料、基礎零部件、基礎工藝和產(chǎn)業(yè)技術(shù)基礎的“四基不強”問(wèn)題仍然非常突出，與發(fā)達國家尤其是美、德、日等發(fā)達國家相比還具有非常大的差距。另一方面，我國在工業(yè)生產(chǎn)方面的人力成本還相對占據較大優(yōu)勢，智能生產(chǎn)裝備采購的積極性不是很高。鑒于我國正處于調結構、促增長(cháng)的緊要之年，需要著(zhù)力調整產(chǎn)業(yè)經(jīng)濟結構,轉變發(fā)展方式，支持和鼓勵基于可編程邏輯控制技術(shù)、惡劣環(huán)境傳感技術(shù)的智能裝備和智能產(chǎn)品的生產(chǎn)和應用部署。
其次，缺乏成熟的工業(yè)領(lǐng)域云計算和大數據解決方案。這與云計算和大數據歷史較短有直接的關(guān)系。需要通過(guò)兩化深度融合行動(dòng)、“互聯(lián)網(wǎng)+”計劃以及相關(guān)科技發(fā)展計劃等，加大面向工業(yè)設計、研發(fā)的云應用軟件與平臺研發(fā)的支持力度，鼓勵工業(yè)企業(yè)進(jìn)行基于云計算的數據中心建設，為工業(yè)遠程智能控制與服務(wù)奠定裝備與工具基礎，提高遠程控制與服務(wù)的效率和質(zhì)量；同時(shí)，穩步推動(dòng)工業(yè)生產(chǎn)與服務(wù)的數字化和數據化，積極收集并利用設計、生產(chǎn)、服務(wù)等各個(gè)環(huán)節所產(chǎn)生的海量數據，研究工業(yè)大數據的采集、預處理、挖掘、可視化和反饋等相關(guān)技術(shù)和基本工具，推動(dòng)數字工廠(chǎng)建設，為工業(yè)遠程智能控制與服務(wù)奠定數據基礎，促進(jìn)智能化的實(shí)現。
第三，沒(méi)有成熟的工業(yè)遠程智能控制與服務(wù)標準。一方面，雖然各個(gè)工業(yè)領(lǐng)域已經(jīng)形成了系列標準，但工業(yè)網(wǎng)絡(luò )標準嚴重不統一，其他標準還需要與信息技術(shù)相結合，而當前信息化與工業(yè)化深度融合還只是剛剛起步，互聯(lián)網(wǎng)與工業(yè)融合創(chuàng )新成果還較為鮮見(jiàn)，互聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域與工業(yè)領(lǐng)域之間的還存在著(zhù)較大的鴻溝。另一方面，國際上發(fā)達國家工業(yè)4.0、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)等相關(guān)標準的研制工作還沒(méi)有取得較為實(shí)際的成果。因此，需要在積極開(kāi)展國際合作、密切跟蹤先進(jìn)國家和地區的標準化進(jìn)展的同時(shí)，支持利用相關(guān)標準組織、產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟、論壇等交流平臺，促進(jìn)信息通信產(chǎn)業(yè)與傳統工業(yè)在技術(shù)、標準、評測等各個(gè)方面及產(chǎn)、學(xué)、研、用等各個(gè)層面開(kāi)展合作，并選擇電力、能源、汽車(chē)等具有較好基礎的行業(yè)進(jìn)行先行試點(diǎn)示范。
五、結束語(yǔ)
工業(yè)遠程智能控制與服務(wù)是工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的基本形態(tài)之一。通過(guò)制造業(yè)和信息通信業(yè)相關(guān)國家級戰略，國際上各個(gè)主要西方國家都在促進(jìn)各相關(guān)領(lǐng)域大融合，推動(dòng)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展。相信隨著(zhù)“中國制造2025”規劃和“互聯(lián)網(wǎng)+”計劃的出臺，在創(chuàng )新驅動(dòng)發(fā)展的大環(huán)境下，我國也必將會(huì )在越來(lái)越多的工業(yè)領(lǐng)域實(shí)現遠程智能控制與服務(wù)，并在工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域擁有較大的話(huà)語(yǔ)權。
