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　　多年以來，傳統(tǒng)的 SCADA（監(jiān)督控制與數(shù)據(jù)采集）系統(tǒng)一直是自動化控制系統(tǒng)的一個重要部分。盡管SCADA系統(tǒng)的外觀和尺寸多種多樣，但它們都是用于監(jiān)視和控制設(shè)備與過程的狀態(tài)。過去，SCADA 系統(tǒng)只能依賴簡單的數(shù)字和文本方式來監(jiān)視系統(tǒng)狀態(tài)，并做出適當?shù)捻憫?yīng)。然而在一個實時性要求較高的環(huán)境下，操作員要親臨現(xiàn)場費時又費力，而在控制室操作員又無法通過這種SCADA看到設(shè)備出現(xiàn)問題的原因，從而讓現(xiàn)場設(shè)備成為人工操作員的盲區(qū)之一。近年來隨著視頻網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，操作員開始能夠?qū)崿F(xiàn)從中央控制室對現(xiàn)場進行監(jiān)視，從而對過程運行維持更加嚴密的控制。

　　一個典型的SCADA系統(tǒng)是為復(fù)雜工業(yè)過程提供的自動化控制手段，主要替代無法實現(xiàn)的現(xiàn)場人工控制。SCADA 主要應(yīng)用于監(jiān)控遠程無人值守站點，適合具有多個復(fù)雜、快速變化的控制變量的系統(tǒng)，以及用于不適合人工的惡劣環(huán)境。SCADA 具有下列廣泛的應(yīng)用：

　　油氣井、精煉廠和輸油管線－需要采用SCADA 系統(tǒng)對工廠設(shè)施進行遠程監(jiān)控，可以保證平滑生產(chǎn)和安全運行。
　
　　發(fā)電、輸電和配電—電力設(shè)施需要采用SCADA 系統(tǒng)可以隨時監(jiān)測電流、線電壓情況，監(jiān)視斷路器的運行，在線/離線控制電網(wǎng)網(wǎng)段。

　　水工業(yè)與污水處理－國家和市政水工業(yè)設(shè)施需要采用SCADA 系統(tǒng)監(jiān)視與調(diào)節(jié)水流量、水庫水位、水管壓力和其他一些參數(shù)指標。

　　樓宇、工廠和環(huán)境設(shè)施－工廠管理者需要利用SCADA 系統(tǒng)控制暖通空調(diào)HVAC、制冷單元、照明和門禁系統(tǒng)。

　　制造－采用SCADA 系統(tǒng)進行零部件庫存管理，實現(xiàn)準時 JIT 生產(chǎn)，控制工業(yè)自動化與機器人操作，監(jiān)視過程與質(zhì)量控制。

　　軌道交通－交通管理部門需要 SCADA系統(tǒng)來進行地鐵、有軌電車的電力調(diào)度，完成軌道系統(tǒng)的交通信號自動控制，跟蹤和定位列車和公共汽車位置，并控制鐵路的岔口。

　　交通信號－SCADA系統(tǒng)可用于調(diào)節(jié)交通信號燈，控制交通流量并c發(fā)生故障的交通信號。

　　SCADA 系統(tǒng)幫助操作人員能夠更好地做出基于信息的決策。安裝在每一個過程關(guān)鍵點的傳感器和執(zhí)行機構(gòu)為操作提供的是可視化細節(jié)信息。SCADA系統(tǒng)則實時提供所有事件的綜合性全貌信息，甚至為異常復(fù)雜的生產(chǎn)過程和大型電廠提供全面的綜合信息，從而讓操作員發(fā)現(xiàn)糾正錯誤，提高操作效率。總而言之，SCADA 系統(tǒng)可以讓您以更低的成本獲得更多的效益，提升企業(yè)收益。

　　一個 SCADA系統(tǒng)包括 4個主要功能

　　數(shù)據(jù)采集

　　網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)通信

　　數(shù)據(jù)呈現(xiàn)

　　控制

　　很多 I/O 設(shè)備（如傳感器、RTU 和PLC）可用于數(shù)據(jù)的采集與控制，通過一個網(wǎng)絡(luò)完成數(shù)據(jù)的傳輸。然而，I/O設(shè)備只能傳輸數(shù)字和字節(jié)，不能提供現(xiàn)場事件的完整圖像。例如，如果SCADA系統(tǒng)發(fā)現(xiàn)異常溫度情況，只能通過數(shù)據(jù)的形式發(fā)出溫度報警信息，因此不可能讓操作員一目了然地知道異常的原因。在這種情況下，操作員只能請求工程師去現(xiàn)場察看狀況，并且無論是什么原因造成的異常工程師都得快速修復(fù)。但是，在某些情況下，現(xiàn)場工程師不可能很快找到解決辦法，同時現(xiàn)場也可能會有火災(zāi)等危險。

　　在 SCADA 系統(tǒng)中集成視頻網(wǎng)絡(luò)監(jiān)視應(yīng)用
 
　　針對上述問題，現(xiàn)在一個流行趨勢是，在SCADA系統(tǒng)集成實時視頻監(jiān)視應(yīng)用，為系統(tǒng)操作員管理過程提供更強大的工具。實時視頻的主要目標是：

　　能夠?qū)崟r查看現(xiàn)場的情況，既便是無人的情況下

　　通過遠離現(xiàn)場查看設(shè)備和環(huán)境可以節(jié)省時間與人力

　　在派工程師前往現(xiàn)場時，可以事先更好地了解現(xiàn)場的危險狀態(tài)  
 
　　實時記錄事件，既便在人工無法登錄系統(tǒng)的時候

　　保護工廠設(shè)備免遭故意破壞和盜竊行為

　　現(xiàn)代 SCADA系統(tǒng)的通信網(wǎng)絡(luò)正在升級為基于以太網(wǎng)的 TCP/IP 傳輸技術(shù)，可以提供更好的遠程可訪問性，更強的系統(tǒng)集成能力和更方便的系統(tǒng)配置與管理。為適應(yīng)這一趨勢，很多I/O設(shè)備現(xiàn)在都可以直接連接以太網(wǎng)，實現(xiàn)更多樣化的數(shù)據(jù)傳輸能力。 這一以太網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展成果也應(yīng)用于視頻監(jiān)視設(shè)備中。然而，由于視頻數(shù)字化和視頻壓縮技術(shù)的復(fù)雜性，以及市場出現(xiàn)的多種視頻網(wǎng)絡(luò)方案，讓系統(tǒng)集成商覺得，如何為SCADA系統(tǒng)選擇和集成一個合適的視頻網(wǎng)絡(luò)是件很麻煩的事情。另外，系統(tǒng)集成商還必須考慮環(huán)境條件對系統(tǒng)的影響，然后才能據(jù)此選擇產(chǎn)品。

　　隨著視頻數(shù)字化和壓縮技術(shù)的發(fā)展，視頻網(wǎng)絡(luò)監(jiān)視正在成為視頻監(jiān)視系統(tǒng)的主流應(yīng)用。很多視頻網(wǎng)絡(luò)方案，例如 IP 攝像機、視頻服務(wù)器和 NVR（網(wǎng)絡(luò)視頻編碼器）正在越來越多地應(yīng)用于建立網(wǎng)絡(luò)化視頻監(jiān)視系統(tǒng)。通過這些設(shè)備，系統(tǒng)集成商可以很容易地將視頻監(jiān)視應(yīng)用集成到他們的SCADA系統(tǒng)中。在為您的SCADA系統(tǒng)選擇視頻網(wǎng)絡(luò)方案的時候必須考慮到下面 4 個因素：

　　適用性

　　可靠性

　　集成能力

　　用戶友好性

　　最近隨著 VoIP 技術(shù)的發(fā)展，用戶可以開始利用很多先進的功能（如H.264 video codecs、百萬像素解析、智能視頻監(jiān)視 IVS）來提高視頻質(zhì)量及其智能化水平。當然，系統(tǒng)集成商必須弄清楚這些功能是否適用于他們的SCADA系統(tǒng)。由于視頻監(jiān)視應(yīng)用僅僅是作為SCADA系統(tǒng)中的輔助性監(jiān)視系統(tǒng)，因此它不能影響主要的 I/O 監(jiān)視和控制操作。盡管上述的先進功能可以提供更復(fù)雜的系統(tǒng)應(yīng)用，但它們都需要占用更多的系統(tǒng)資源，因此可能影響系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)的整體性能。正因如此，系統(tǒng)集成商應(yīng)該綜合考慮視頻監(jiān)視和系統(tǒng)總體性能的要求，才能建立一個優(yōu)化的視頻網(wǎng)絡(luò)監(jiān)視系統(tǒng)。

　　除了實現(xiàn)視頻網(wǎng)絡(luò)監(jiān)視系統(tǒng)的優(yōu)化，VoIP 設(shè)備的硬件安裝也需要考慮。由于現(xiàn)場環(huán)境條件往往比較惡劣，可能高溫或者高潮濕。為了保障設(shè)備可靠運轉(zhuǎn)，往往還需要安裝一個防護箱或者 19”機架來保護硬件設(shè)備。 

　　在為SCADA選用視頻網(wǎng)絡(luò)監(jiān)視系統(tǒng)的時候，可靠性毫無疑問是一個最重要的考慮因素。嚴酷的環(huán)境條件，如極端溫度、濕度、電磁干擾和浪涌，都是系統(tǒng)設(shè)計者在選擇SCADA系統(tǒng)設(shè)備時的巨大考驗。

　　選擇此類產(chǎn)品時請注意考察下面的關(guān)鍵點：

　　冗余－冗余系統(tǒng)，如冗余電源和冗余以太網(wǎng)，可以保證系統(tǒng)和設(shè)備的持續(xù)運轉(zhuǎn)。 

  MTBF（平均無故障時間）－MTBF 值代表一個設(shè)備在每次故障之間的平均正常時間。一個更高的 MTBF值代表設(shè)備更加可靠。

　　浪涌保護和電磁干擾保護－大多數(shù) SCADA 應(yīng)用環(huán)境都可能面臨劇烈的供電和電磁干擾。為了保護電子設(shè)備，更好的電磁干擾與浪涌保護是非常重要的。

　　操作溫度－一些 SCADA應(yīng)用要求產(chǎn)品能夠保證寬溫操作，從-40℃到 75℃。對這類應(yīng)用，關(guān)鍵點是尋找無內(nèi)置風扇的產(chǎn)品，因為有風扇的產(chǎn)品其 MTBF值更低。

　　外殼封裝保護－一個堅固的產(chǎn)品設(shè)計可以提供很好的物理保護，從而讓設(shè)備免遭外部的意外破壞。防護（IP）等級指標（EN60529標準）是一個國際分類系統(tǒng)，用于評估電子設(shè)備對外部物體（如工具、灰塵、手指）和潮濕度的防護水平。

　　產(chǎn)品質(zhì)保－一個好的質(zhì)保服務(wù)可以讓您獲得最低的維護成本。
 
　　對視頻網(wǎng)絡(luò)監(jiān)視系統(tǒng)而言，SCADA 系統(tǒng)集成商應(yīng)該找到符合上述條件的產(chǎn)品。
 
　　SCADA 系統(tǒng)的基本特性決定了它是一個高度集成和集中的系統(tǒng)。很多現(xiàn)場設(shè)備和裝置都可以在中央控制室通過系統(tǒng)軟件進行遠程監(jiān)控。系統(tǒng)集成的難易度決定了系統(tǒng)開發(fā)和安裝的時間長短和投資額大小。在這方面，有 3個需要考慮的因素： 

　　一個網(wǎng)絡(luò)－對綜合系統(tǒng)而言，裝置和設(shè)備必須通過同一個網(wǎng)絡(luò)連接。以太網(wǎng) TCP/IP 網(wǎng)絡(luò)能夠通過一個網(wǎng)絡(luò)（至少是通過通用的連接接口）接收眾多的 I/O 監(jiān)控設(shè)備信號。數(shù)據(jù)、視頻和語音都可以通過這個TCP/IP網(wǎng)絡(luò)傳輸，從而保障SCADA系統(tǒng)能夠通過一個網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)實現(xiàn)。

　　一個系統(tǒng)－集成的一個關(guān)鍵問題是，你將不得不通過一個系統(tǒng)監(jiān)控來自不同數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議（如模擬 I/O、Modbus等）的各種設(shè)備和裝置。視頻網(wǎng)絡(luò)傳輸采用數(shù)字化壓縮的視頻流（通過像動態(tài)JPEG和 MPEGx 等特定壓縮算法實現(xiàn)），通常還包括一些專利技術(shù)。因此，在 SCADA 系統(tǒng)中集成視頻監(jiān)視應(yīng)用時，必須注意從視頻網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)提供商那里獲得軟件開發(fā)包（SDK）或 API 庫，這一點很重要。視頻網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)提供商提供的大多數(shù) SDK 包括ActiveX 控制組件，可以作為一個即插型對象用于 web 頁面，也可作為SCADA 軟件進行視頻流的解碼和畫面顯示。某些 SCADA 軟件直接支持 ActiveX 控制對象功能，系統(tǒng)集成商只需要簡單的幾步就能建立系統(tǒng)的視頻監(jiān)視畫面。   互操作性－如果系統(tǒng)集成商希望實現(xiàn)數(shù)據(jù)和視頻的互操作，例如當事件發(fā)生時自動顯示視頻畫面，就必須考慮到互操作性。目前，SNMP 網(wǎng)絡(luò)管理協(xié)議是 TCP/IP 以太網(wǎng)絡(luò)的最常用的工具，可用于監(jiān)督設(shè)備和裝置的狀態(tài)，并在事件或報警發(fā)生時觸發(fā)相應(yīng)的控制動作。

　　由于視頻網(wǎng)絡(luò)監(jiān)視與SCADA系統(tǒng)的集成是一個新興趨勢，大多數(shù)系統(tǒng)集成商和操作人員對這一技術(shù)還不是十分熟悉。為了讓視頻網(wǎng)絡(luò)監(jiān)視系統(tǒng)更加容易上手，簡化系統(tǒng)的安裝和操作是很重要的，而且最好讓新的視頻監(jiān)視界面同傳統(tǒng)SCADA系統(tǒng)用戶界面盡量做到相似，方便用戶使用。 
 
　　參考案例：基于 SCADA 軟件的視頻網(wǎng)絡(luò)監(jiān)視系統(tǒng)在油井監(jiān)控系統(tǒng)中的應(yīng)用
 
    大多數(shù)油井都分布在遙遠的地方，并處于嚴酷惡劣的自然環(huán)境下。本例中的SCADA系統(tǒng)用于監(jiān)控現(xiàn)場設(shè)備，以保證現(xiàn)場的日常操作。為了實現(xiàn)更加有效的監(jiān)控和節(jié)省勞動力成本，沙特阿拉伯的一家領(lǐng)先石油企業(yè)決定實施視頻網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，幫助操作員監(jiān)視現(xiàn)場設(shè)備和氣候條件。 

　　視頻網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用在項目中發(fā)揮了主要作用，通過現(xiàn)場的實際視頻圖像幫助SCADA管理員監(jiān)控現(xiàn)場情況。視頻管理軟件用于顯示視頻圖像，當操作員面對緊急情況時也可以通過 SCADA 服務(wù)器顯示這些視頻圖像。通過圖像，操作員可以立刻知道現(xiàn)場發(fā)生的事情，并就如何處理現(xiàn)場問題做出正確的決定。 

　　結(jié)束語 

　　盡管目前市場上出現(xiàn)了多種實時視頻網(wǎng)絡(luò)監(jiān)視系統(tǒng)產(chǎn)品，SCADA 系統(tǒng)集成商仍然應(yīng)該從適用性、可靠性、集成能力和用戶友好性方面綜合考慮最優(yōu)的方案。此外，由于SCADA系統(tǒng)是一個高度集成的系統(tǒng)，將多個設(shè)備連到一個網(wǎng)絡(luò)，并通過中央室進行集中管理。因此，必須對系統(tǒng)進行提前規(guī)劃，獲得清晰的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，才能保證SCADA 系統(tǒng)的成功集成。鑒于一些 SCADA 系統(tǒng)集成商不太熟悉視頻網(wǎng)絡(luò)監(jiān)視系統(tǒng)，因而去尋找到一個合格的系統(tǒng)咨詢師，甚至一個完整的網(wǎng)絡(luò)方案提供商來幫助進行系統(tǒng)與網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃，也是一個很好的想法。