一、引 言
工業(yè)控制從20世紀(jì)30年代出現(xiàn)開始，系統(tǒng)模式經(jīng)歷了機(jī)械/液動(dòng)、模擬、數(shù)字、智能等幾個(gè)階段，實(shí)現(xiàn)了飛躍式發(fā)展。工業(yè)控制的距離從原來的就地處理發(fā)展成今天的遠(yuǎn)程處理，功能從原來的檢測、記錄和簡單控制逐漸發(fā)展成為今天的控制與服務(wù)，工具從原來單一的儀表逐漸發(fā)展成為今天的遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)控制服務(wù)系統(tǒng)，操作從原來的人工操作逐漸發(fā)展成為今天的自動(dòng)化操作，能力從原來的固定化逐步發(fā)展成為今天的智能化。工業(yè)遠(yuǎn)程智能控制與服務(wù)不再是一個(gè)可期前景和目標(biāo)，而是已經(jīng)實(shí)現(xiàn)的真實(shí)場景，并在能源、機(jī)械、汽車、環(huán)保、醫(yī)療、化工等多個(gè)領(lǐng)域得到應(yīng)有。隨著美、德、英、中等國家工業(yè)發(fā)展相關(guān)戰(zhàn)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(yuǎn)程控制與服務(wù)必將會(huì)在近幾年之內(nèi)形成遍地開花之勢。
二、工業(yè)遠(yuǎn)程智能控制與服務(wù)基本原理
工業(yè)遠(yuǎn)程智能控制與服務(wù)基本原理是，操作者在現(xiàn)場遠(yuǎn)端利用遙控設(shè)備通過傳輸通道，將控制指令發(fā)送給現(xiàn)場近端控制器，再由近端控制器完成對被控設(shè)備的控制，達(dá)到狀態(tài)監(jiān)控、設(shè)備維護(hù)、提供服務(wù)等目的，監(jiān)控系統(tǒng)將控制與服務(wù)的結(jié)果及被控設(shè)備的狀態(tài)返回給云計(jì)算處理中心，大數(shù)據(jù)平臺(tái)將返回的數(shù)據(jù)與歷史數(shù)據(jù)一起進(jìn)行綜合處理，為后續(xù)控制指令的參數(shù)生成提供基礎(chǔ)，從而實(shí)現(xiàn)智能控制與服務(wù)。
遠(yuǎn)端遙控設(shè)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(jī)、電話、專用控制器等終端設(shè)備。電腦作為遙控設(shè)備時(shí)，一般需要安裝有遠(yuǎn)程控制軟件與系統(tǒng)，或需要登陸網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)進(jìn)行操作，也可以通過系統(tǒng)命令的方式實(shí)現(xiàn)控制指令的發(fā)送。手機(jī)作為遙控設(shè)備時(shí)，可以通過APP、微信、彩信、短信等應(yīng)用來實(shí)現(xiàn)。電話或?qū)Ｓ每刂破髯鳛檫b控設(shè)備使用時(shí)，需要近端控制器能夠直接理解遙控設(shè)備所發(fā)出的指令。
近端控制器是直接面向被控設(shè)備的控制設(shè)備或控制模塊，一般為接入到相關(guān)網(wǎng)絡(luò)的工業(yè)計(jì)算機(jī)或可編程控制器（PLC）?？删幊踢壿嬁刂破鹘邮盏竭h(yuǎn)端遙控指令之后，通過其內(nèi)部可編程的存儲(chǔ)器，將控制指令解析成機(jī)器語言指令，并通過數(shù)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(xiàn)場近端控制器的網(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)、有線交換電話網(wǎng)絡(luò)、移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)、無線電、廣播網(wǎng)絡(luò)等。控制指令在傳輸通道中以數(shù)據(jù)或模擬形式進(jìn)行傳輸。一般情況下，由于數(shù)據(jù)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(xiàn)場信息回傳給遠(yuǎn)端的情況下，傳輸通道必須是雙向通道。
控制指令是遠(yuǎn)端控制設(shè)備發(fā)給近端控制器的命令集合。這些控制指令以邏輯運(yùn)算、順序控制、定時(shí)、計(jì)數(shù)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(fù)責(zé)具體操控。
被控對象是指各種類型的機(jī)械或生產(chǎn)過程。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(jī)器語言指令后，執(zhí)行狀態(tài)控制、設(shè)備維護(hù)、提供服務(wù)等相應(yīng)的操作。
監(jiān)控系統(tǒng)是指具有測試、檢測能力的儀表或系統(tǒng)，一般包含有各種各樣的傳感器。監(jiān)控系統(tǒng)通過監(jiān)測功能，可以獲取被控設(shè)備的狀態(tài)、控制指令的執(zhí)行結(jié)果等數(shù)據(jù)，并將這些數(shù)據(jù)通過傳輸通道送回給云計(jì)算處理中心。
大數(shù)據(jù)平臺(tái)對云計(jì)算處理中心中的數(shù)據(jù)按照一定的標(biāo)準(zhǔn)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(shù)，并對后續(xù)控制指令參數(shù)進(jìn)行修正。
三、工業(yè)遠(yuǎn)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)通過將控制指令隨時(shí)加載數(shù)字邏輯控制器的內(nèi)存內(nèi)儲(chǔ)存與執(zhí)行來實(shí)現(xiàn)工業(yè)自動(dòng)化控制?？删幊踢壿嬁刂破鳎≒rogrammable Logic Controller，簡稱PLC）由內(nèi)部CPU、指令及資料內(nèi)存、輸入輸出單元、電源模組、數(shù)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(hào)，并利用這些信號(hào)來控制或監(jiān)督機(jī)械與電氣系統(tǒng)?，F(xiàn)在的可編程邏輯控制器已經(jīng)從當(dāng)初功能簡單的計(jì)算機(jī)模塊發(fā)展出了包括邏輯控制、時(shí)序控制、模擬控制、多機(jī)通信等許多功能，廣泛應(yīng)用于目前的各個(gè)工業(yè)控制領(lǐng)域，稱為工業(yè)控制領(lǐng)域中不可或缺的組成部分?？删幊炭刂破魍ㄟ^潛入到個(gè)人電腦之中，可以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)端與本地的信息與操作交互，大幅提高了工業(yè)遠(yuǎn)程控制與服務(wù)的安全性和可靠性，也推動(dòng)了現(xiàn)場設(shè)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(yuǎn)程控制中，曾經(jīng)出現(xiàn)了專線、公共電話網(wǎng)絡(luò)、光纖網(wǎng)絡(luò)、Internet/Intranet、無線通信網(wǎng)絡(luò)等多種信息傳送系統(tǒng)。這些系統(tǒng)根據(jù)測控距離、通信數(shù)據(jù)量、通信頻繁程度、建設(shè)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(yīng)用。其中，專線網(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(shù)據(jù)量大、通信頻繁且都很高的情況，而無線通信網(wǎng)絡(luò)則非常適合于工作點(diǎn)多、通信距離遠(yuǎn)、環(huán)境惡劣且實(shí)時(shí)性和可靠性要求比較高的場合，如智能小區(qū)保安系統(tǒng)、油井遠(yuǎn)程監(jiān)測系統(tǒng)、航空航天無線電跟蹤測軌遙測遙控系統(tǒng)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(jī)的快速普及，使得遠(yuǎn)程控制與服務(wù)可以通過短信、彩信、微信、APP等各種各樣的方法實(shí)現(xiàn)。
3、云計(jì)算技術(shù)
目前，云計(jì)算已經(jīng)以其巨大的存儲(chǔ)能力、快速的計(jì)算能力、便捷的擴(kuò)展能力、可靠的服務(wù)能力而受到業(yè)界的廣泛認(rèn)同。在遠(yuǎn)程智能控制與服務(wù)中，云計(jì)算的作用主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面。一是異構(gòu)數(shù)據(jù)的收集能力，主要是可以利用SOA架構(gòu)的統(tǒng)一數(shù)據(jù)接口將來自于不同系統(tǒng)、設(shè)備的異構(gòu)數(shù)據(jù)統(tǒng)一匯聚到云平臺(tái)之中，為大數(shù)據(jù)分析奠定數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。二是便于擴(kuò)展的存儲(chǔ)能力，主要是將工業(yè)產(chǎn)品設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、設(shè)備與系統(tǒng)維護(hù)、產(chǎn)品售后等各個(gè)環(huán)節(jié)中所需和產(chǎn)生的海量數(shù)據(jù)集中存儲(chǔ)在云平臺(tái)之中。三是快速的計(jì)算能力，主要是通過map/reduce技術(shù)，提高數(shù)據(jù)的計(jì)算速度，從而提高生產(chǎn)和服務(wù)效率。
4、大數(shù)據(jù)技術(shù)
在工業(yè)遠(yuǎn)程智能控制與服務(wù)中，進(jìn)行準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)分析及預(yù)測是開展遠(yuǎn)程控制與服務(wù)的關(guān)鍵前提。如在工程機(jī)械領(lǐng)域，企業(yè)通過數(shù)據(jù)挖掘、模式識(shí)別等手段，可以預(yù)測出機(jī)械的潛在故障發(fā)生時(shí)間點(diǎn)，并在適當(dāng)時(shí)機(jī)提供主動(dòng)運(yùn)維服務(wù)。在家電領(lǐng)域，通過采集用戶的日常生活數(shù)據(jù)，為用戶提供自動(dòng)化家居服務(wù)解決方案。在交通領(lǐng)域，通過車聯(lián)網(wǎng)采集汽車行駛數(shù)據(jù)，幫助交通部門預(yù)測交通擁堵狀況以及保險(xiǎn)公司制定個(gè)性化的保險(xiǎn)方案。
5、傳感技術(shù)
傳感技術(shù)是遠(yuǎn)程系統(tǒng)的基礎(chǔ)支撐技術(shù)，通過傳感器和傳感網(wǎng)絡(luò)為工業(yè)遠(yuǎn)程智能控制與服務(wù)提供現(xiàn)場狀態(tài)的基礎(chǔ)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(jié)及下屬提升泵站和污水處理廠的水量、水位、水質(zhì)以及設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)等進(jìn)行監(jiān)控，將相關(guān)數(shù)據(jù)傳送回控制中心，以便及時(shí)發(fā)現(xiàn)和處理設(shè)備異常等情況，保證整個(gè)污水處理系統(tǒng)的正常運(yùn)轉(zhuǎn)。在工程機(jī)械領(lǐng)域，利用傳感網(wǎng)絡(luò)對單機(jī)的溫度、壓力、油位、傾角等關(guān)鍵參數(shù)進(jìn)行監(jiān)測，以便遠(yuǎn)程控制運(yùn)維中心實(shí)時(shí)掌握工程機(jī)械的狀態(tài)信息，保證在機(jī)械設(shè)備出現(xiàn)異常時(shí)快速做出故障預(yù)測和診斷，變被動(dòng)、事后、現(xiàn)場的工程機(jī)械維修服務(wù)為主動(dòng)、事前、遠(yuǎn)程維護(hù)服務(wù)。
四、關(guān)于我國工業(yè)遠(yuǎn)程智能控制與服務(wù)發(fā)展的問題與建議
毫無疑問，隨著各個(gè)國家工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展相關(guān)戰(zhàn)略的不斷推進(jìn)，人工智能、智能機(jī)器人等智能化技術(shù)與設(shè)備不斷取得新的進(jìn)展，工業(yè)遠(yuǎn)程智能控制與服務(wù)必將會(huì)與工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)相結(jié)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”開始，經(jīng)過十七大的“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(yuǎn)程智能控制與服務(wù)發(fā)展取得了較大成績，在家電、機(jī)械、汽車等一些領(lǐng)域已經(jīng)取得了較大進(jìn)展，但距離真正的遠(yuǎn)程智能控制與服務(wù)仍然相距甚遠(yuǎn)。
首先，我國智能生產(chǎn)裝備存在嚴(yán)重短缺。一方面，由于我國的工業(yè)起步較晚，基礎(chǔ)材料、基礎(chǔ)零部件、基礎(chǔ)工藝和產(chǎn)業(yè)技術(shù)基礎(chǔ)的“四基不強(qiáng)”問題仍然非常突出，與發(fā)達(dá)國家尤其是美、德、日等發(fā)達(dá)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(jù)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(diào)結(jié)構(gòu)、促增長的緊要之年，需要著力調(diào)整產(chǎn)業(yè)經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu),轉(zhuǎn)變發(fā)展方式，支持和鼓勵(lì)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(yīng)用部署。
其次，缺乏成熟的工業(yè)領(lǐng)域云計(jì)算和大數(shù)據(jù)解決方案。這與云計(jì)算和大數(shù)據(jù)歷史較短有直接的關(guān)系。需要通過兩化深度融合行動(dòng)、“互聯(lián)網(wǎng)+”計(jì)劃以及相關(guān)科技發(fā)展計(jì)劃等，加大面向工業(yè)設(shè)計(jì)、研發(fā)的云應(yīng)用軟件與平臺(tái)研發(fā)的支持力度，鼓勵(lì)工業(yè)企業(yè)進(jìn)行基于云計(jì)算的數(shù)據(jù)中心建設(shè)，為工業(yè)遠(yuǎn)程智能控制與服務(wù)奠定裝備與工具基礎(chǔ)，提高遠(yuǎn)程控制與服務(wù)的效率和質(zhì)量；同時(shí)，穩(wěn)步推動(dòng)工業(yè)生產(chǎn)與服務(wù)的數(shù)字化和數(shù)據(jù)化，積極收集并利用設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、服務(wù)等各個(gè)環(huán)節(jié)所產(chǎn)生的海量數(shù)據(jù)，研究工業(yè)大數(shù)據(jù)的采集、預(yù)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(shù)字工廠建設(shè)，為工業(yè)遠(yuǎn)程智能控制與服務(wù)奠定數(shù)據(jù)基礎(chǔ)，促進(jìn)智能化的實(shí)現(xiàn)。
第三，沒有成熟的工業(yè)遠(yuǎn)程智能控制與服務(wù)標(biāo)準(zhǔn)。一方面，雖然各個(gè)工業(yè)領(lǐng)域已經(jīng)形成了系列標(biāo)準(zhǔn)，但工業(yè)網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)嚴(yán)重不統(tǒng)一，其他標(biāo)準(zhǔn)還需要與信息技術(shù)相結(jié)合，而當(dāng)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，互聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域與工業(yè)領(lǐng)域之間的還存在著較大的鴻溝。另一方面，國際上發(fā)達(dá)國家工業(yè)4.0、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)等相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的研制工作還沒有取得較為實(shí)際的成果。因此，需要在積極開展國際合作、密切跟蹤先進(jìn)國家和地區(qū)的標(biāo)準(zhǔn)化進(jìn)展的同時(shí)，支持利用相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)組織、產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟、論壇等交流平臺(tái)，促進(jìn)信息通信產(chǎn)業(yè)與傳統(tǒng)工業(yè)在技術(shù)、標(biāo)準(zhǔn)、評(píng)測等各個(gè)方面及產(chǎn)、學(xué)、研、用等各個(gè)層面開展合作，并選擇電力、能源、汽車等具有較好基礎(chǔ)的行業(yè)進(jìn)行先行試點(diǎn)示范。
五、結(jié)束語
工業(yè)遠(yuǎn)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。通過制造業(yè)和信息通信業(yè)相關(guān)國家級(jí)戰(zhàn)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“中國制造2025”規(guī)劃和“互聯(lián)網(wǎng)+”計(jì)劃的出臺(tái)，在創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)發(fā)展的大環(huán)境下，我國也必將會(huì)在越來越多的工業(yè)領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)遠(yuǎn)程智能控制與服務(wù)，并在工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域擁有較大的話語權(quán)。
