除國產(chǎn)大陸品牌外,外商和臺(tái)商特別是西門子和研華、凌華等表現(xiàn)很突出,如西門子的SIMATIC IPC3000 SMART工控機(jī)產(chǎn)品采用4U標(biāo)準(zhǔn)機(jī)架,產(chǎn)自成都基地,本地制造,本地服務(wù),從而提升了西門子工控機(jī)產(chǎn)品的競(jìng)爭(zhēng)力。研華除在硬件上不斷更新外,還做出了備受好評(píng)的自動(dòng)化售檢票AFC系統(tǒng)這樣的行業(yè)專用機(jī),為產(chǎn)業(yè)化做出了典范,還在昆山啟動(dòng)了創(chuàng)新研發(fā)中心(A+TC),并重新開發(fā)物聯(lián)網(wǎng)軟件:以研華WebAccess的瀏覽器架構(gòu)軟件為基礎(chǔ),搭配SUSI智能設(shè)備云端管理平臺(tái),提供物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)采集使用的圖控軟件、智能影像系統(tǒng)軟件、智能互動(dòng)多媒體系統(tǒng)軟件。凌華研發(fā)出了MIX系列,MATRIX系列(MEX-1300、MXE-5400、MXC-2300、MXC-6300)的嵌入式工控機(jī),以及基于CoMe載板架構(gòu)的全系列嵌入式主板,滿足了眾多行業(yè)在系統(tǒng)穩(wěn)定度、電源功耗、行動(dòng)便攜等方面的需求,并開發(fā)了SEMA軟件,可以通過互聯(lián)網(wǎng)來監(jiān)控主板上所有的系統(tǒng)運(yùn)作參數(shù)。
北京康拓公司起步比研華等公司都早,中關(guān)村的STD總線工控機(jī)產(chǎn)品,為中關(guān)村產(chǎn)業(yè)的興旺立下了汗馬功勞。2011年3月組建的軒宇空間科技有限公司,更不可同日而語,因?yàn)槲覈教焓聵I(yè)突飛猛進(jìn),而他們的測(cè)控技術(shù)經(jīng)過了實(shí)戰(zhàn)的考驗(yàn)。據(jù)2014年10月《自動(dòng)化博覽》中《軒宇空間,實(shí)現(xiàn)高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)化》一文中所寫,軒宇空間已經(jīng)完成30余套衛(wèi)星姿軌控制和系統(tǒng)及測(cè)試設(shè)備80余套衛(wèi)星中心控制器、星載計(jì)算機(jī)等單機(jī)功能測(cè)試設(shè)備,100余套微信敏感器、執(zhí)行機(jī)構(gòu)的部件級(jí)測(cè)試設(shè)備,具體實(shí)例有嫦娥五號(hào)系列飛行器所組成的單機(jī)、部件及系統(tǒng)級(jí)測(cè)試設(shè)備。為了滿足不同用戶測(cè)試系統(tǒng)集成需求,通用產(chǎn)品有PCI、CPC總線數(shù)據(jù)采集板卡、PXI、PXI-E總線采集控制產(chǎn)品、3U/6U工控機(jī)、一體式工控機(jī)、嵌入式主控制器等。他們的宗旨是“源于航天、軍民融合、面向世界”,相信他們將會(huì)在后文中提到的“智慧地球”的應(yīng)用領(lǐng)域中發(fā)揮更多的作用。
遠(yuǎn)程測(cè)控系統(tǒng)以通用的IPC工控機(jī)為主要節(jié)點(diǎn),以以太網(wǎng)構(gòu)成的扁平化網(wǎng)絡(luò)為主流,滿足大多數(shù)行業(yè)的需求,這是常態(tài)。在實(shí)際發(fā)展中應(yīng)達(dá)到客戶對(duì)開放性、高性價(jià)比、易用性、易維護(hù)性、高品質(zhì)的服務(wù)等方面的要求,還要讓客戶有多種選擇。所以嵌入式工控機(jī)、PLC控制器、PAC、RTU、無線產(chǎn)品等與通用IPC兼容發(fā)展,各種軟件與之橫向、縱向集成,形成豐富多彩的系統(tǒng)也是必然的發(fā)展趨勢(shì)。
遠(yuǎn)程測(cè)控系統(tǒng)為了適應(yīng)測(cè)控和管理的要求,除了目前已流行的現(xiàn)場(chǎng)層、監(jiān)控層、MES/ERP管理層多層結(jié)構(gòu)外,還將發(fā)展無主或多主自治式的體系結(jié)構(gòu),這種徹底分散型結(jié)構(gòu),是大系統(tǒng)的一種形式,這與互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展(e網(wǎng)到底)和最準(zhǔn)確的感知及最安全的決策的需求相呼應(yīng),這是智能化、智慧化的一種表現(xiàn)。對(duì)于目前常態(tài)的多層結(jié)構(gòu)的管理層,應(yīng)完善頂層設(shè)計(jì),應(yīng)與實(shí)際管理一致,逐步做到遠(yuǎn)程測(cè)控系統(tǒng)成為實(shí)際管理不可或缺的一部分?傊,研討遠(yuǎn)程測(cè)控系統(tǒng)的架構(gòu),是要實(shí)際考慮產(chǎn)業(yè)化的需求,把產(chǎn)業(yè)做實(shí),又要順應(yīng)智慧工廠、智慧城市、智慧地球和精神文明、物質(zhì)文明、生態(tài)文明發(fā)展的潮流,才能使遠(yuǎn)程測(cè)控系統(tǒng)的產(chǎn)業(yè)化是實(shí)實(shí)在在的,又是充滿活力的。
3 應(yīng)用市場(chǎng)的細(xì)分和開拓
在遠(yuǎn)程測(cè)控系統(tǒng)市場(chǎng)開拓過程中,形成規(guī)模的先后,有輸油輸氣管道、油氣田測(cè)控、輸配電的數(shù)字化管理、城市軌道交通等管理、智能建筑等;而在此之前已發(fā)展起來的數(shù)字化工廠中的DCS以外的系統(tǒng)如火氣系統(tǒng)等10多種系統(tǒng),也多屬于測(cè)控系統(tǒng);數(shù)字地球的理念提出后,逐漸發(fā)展成智慧城市、智慧地球及傳感網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)等產(chǎn)業(yè),也與遠(yuǎn)程測(cè)控系統(tǒng)相融合,F(xiàn)在就以智慧工廠、智慧城市、智慧地球?yàn)轭},分述于后。
3.1 智慧工廠
3.1.1 流程工業(yè)
這是最有基礎(chǔ)的細(xì)分市場(chǎng),我們都知道大型石化工廠中除DCS以外,有十多種與之平行的系統(tǒng),多屬于遠(yuǎn)程測(cè)控系統(tǒng),重點(diǎn)的分析有如下特點(diǎn):
(1)由于傳感器的發(fā)展,特別是價(jià)格較低的傳感器大量使用而出現(xiàn)的測(cè)控系統(tǒng),如氣敏元件對(duì)滅火、有毒氣體檢測(cè)報(bào)警的需求而出現(xiàn)了F&G火氣系統(tǒng)。
(2)由于PAT過程分析技術(shù)的發(fā)展,價(jià)格較低的分析儀器使用量增加,優(yōu)化控制要求提高,分析儀器日常監(jiān)視維護(hù)工作量增加,而形成了分析儀管理和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)(AMADAS)。
(3)為了滿足操作人員培訓(xùn),為了管控一體化,為了優(yōu)化控制而形成的仿真系統(tǒng)、操作培訓(xùn)系統(tǒng)(OTS)。
(4)其他還有物流控制系統(tǒng)(MAS)、能源管理系統(tǒng)、罐區(qū)裝車儲(chǔ)運(yùn)、油品調(diào)和等界外系統(tǒng)等。
(5)艾默生公司提出普適測(cè)量與綜合控制的理念,這適用于眾多行業(yè)。對(duì)流程工業(yè)來說,眾多測(cè)量參數(shù)中,用于回路控制的是少數(shù),大多數(shù)是用于監(jiān)視,又如目前已經(jīng)興起的設(shè)備管理,也只是針對(duì)自動(dòng)化相關(guān)的部分現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)儀表和執(zhí)行器,而更重要的工藝設(shè)備、旋轉(zhuǎn)設(shè)備只有少數(shù)的健康狀況儀表得到監(jiān)視,這將為無線的測(cè)控系統(tǒng)開拓很多應(yīng)用空間。
3.1.2 離散工業(yè)
這是指機(jī)械制造業(yè)及眾多食品輕工,包括流程工業(yè)的后期處理階段(灌裝、包裝等)、電子產(chǎn)品制造等以開關(guān)量為主、模擬量為鋪的離散自動(dòng)化領(lǐng)域,這個(gè)領(lǐng)域,單機(jī)自動(dòng)化由于采用PLC可編程控制器及以電動(dòng)機(jī)控制為主的運(yùn)動(dòng)控制為主,但仍有大量手工勞動(dòng),而單機(jī)以上的監(jiān)控系統(tǒng)則在實(shí)際產(chǎn)業(yè)中仍然較少,即使是機(jī)械制造行業(yè)中也只有汽車制造行業(yè)使用機(jī)械手、機(jī)器人已經(jīng)成形,所以這個(gè)領(lǐng)域中遠(yuǎn)程測(cè)控系統(tǒng)大有可為。
(1)輕工行業(yè)中,如生產(chǎn)鞋、襪、拉鏈的群控系統(tǒng),單機(jī)自動(dòng)化基本做到了,這樣一個(gè)車間有多臺(tái)單機(jī)的群控問題,遠(yuǎn)程測(cè)控系統(tǒng)與PLC系統(tǒng)是可以分享的市場(chǎng)。
(2)新興檢測(cè)、控制手段出現(xiàn)也為遠(yuǎn)程測(cè)控系統(tǒng)進(jìn)入離散自動(dòng)化開創(chuàng)了條件,如機(jī)器視覺,現(xiàn)今的工業(yè)相機(jī)已有了通用的USB、Gige(千兆以太網(wǎng))等接口,遠(yuǎn)程測(cè)控系統(tǒng)是以PC為基礎(chǔ)的系統(tǒng),比PLC系統(tǒng)開放性強(qiáng),所以占有這方面的市場(chǎng)。
(3)離散工業(yè)是加工一件一件的零件、部件、商品,儲(chǔ)運(yùn)都是一件一件、一箱一箱的,立體倉庫也是一個(gè)一個(gè)貨位,所以RFID和現(xiàn)在流行的二維碼等,都是遠(yuǎn)程測(cè)控系統(tǒng)便于互連、互通、互操作的,所以可以與DCS、PLC系統(tǒng)競(jìng)爭(zhēng),占有這方面市場(chǎng)。自動(dòng)化系統(tǒng)中,識(shí)別、尋找、跟蹤、統(tǒng)計(jì)等功能已經(jīng)成為常態(tài),如能實(shí)現(xiàn)這些功能,就是對(duì)市場(chǎng)的開拓。
(4)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)要調(diào)正,中國制造業(yè)要翻身,就要實(shí)現(xiàn)智能制造,依靠的平臺(tái)就是遠(yuǎn)程測(cè)控系統(tǒng),所以可開拓的產(chǎn)業(yè)是很多的。
3.2 智慧城市
這個(gè)市場(chǎng)發(fā)展歷史較久,如智能建筑或稱樓宇自動(dòng)化,由于暖通空調(diào)發(fā)展較早,已有40年以上的歷史。但今日的智慧城市的業(yè)務(wù)范圍或其信息量遠(yuǎn)超過智能建筑一個(gè)細(xì)分市場(chǎng),特別是城鎮(zhèn)化已成為主流的今天,我國已啟動(dòng)了三批智慧城市試點(diǎn)的申報(bào),所以市場(chǎng)很大(約有400個(gè)城市)。
(1)智能建筑與智能電網(wǎng):這已經(jīng)形成產(chǎn)業(yè)。就遠(yuǎn)程測(cè)控系統(tǒng)來說,這要順應(yīng)這兩個(gè)行業(yè)的歷史,特別是現(xiàn)場(chǎng)層已有多種數(shù)據(jù)通信方式占領(lǐng)了市場(chǎng),而且對(duì)應(yīng)水表、熱力表、煤氣表、電表都有專門的接口或通信芯片,與管理層連接方式也很成熟,能滿足計(jì)量、收費(fèi)的要求,當(dāng)然今后應(yīng)逐步使現(xiàn)場(chǎng)儀表、接口方式等融合,有利于使用維護(hù)。
(2)智能交通、城市地鐵為主的軌道交通的監(jiān)控系統(tǒng)已經(jīng)形成了產(chǎn)業(yè),但智能交通應(yīng)包括人、票、車、路,完整系統(tǒng)的管理監(jiān)控,建立相應(yīng)的遠(yuǎn)程測(cè)控系統(tǒng),建立指揮中心。據(jù)相關(guān)資料指出,我國智能交通市場(chǎng)規(guī)模,將由2012年的300億元增至2015年的1000億元,所以遠(yuǎn)程測(cè)控系統(tǒng)有可能成為中心,配合安全系統(tǒng)、指揮中心……共同來分享這塊大蛋糕。
(3)公共資源的監(jiān)控和管理:一個(gè)現(xiàn)代化城市,民生中最重要的公共資源要做到心中有數(shù),所以倉庫、物流、能源、商業(yè)、醫(yī)藥等公共資源要由遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)來進(jìn)行量化管控,要有常態(tài)、動(dòng)態(tài)、突發(fā)事件的不同預(yù)案,要把離散的、事務(wù)性的數(shù)據(jù)都納入一個(gè)數(shù)據(jù)庫中,建立數(shù)據(jù)模型,仿真運(yùn)轉(zhuǎn),求出公平、公正、公開的面對(duì)市民的說法、做法,做市長的好助手。
(4)關(guān)于智慧環(huán)境(環(huán)控):特別是大城市,環(huán)保局、水務(wù)局等機(jī)構(gòu)下已有多種檢測(cè)部門,把他們構(gòu)成智慧城市的遠(yuǎn)程測(cè)控系統(tǒng)、指揮中心,是很有必要的。這應(yīng)列入中等以上城市民生裝備之中。
3.3 智慧地球
以概念來說,智慧地球是無所不包的,但對(duì)于遠(yuǎn)程測(cè)控系統(tǒng)來說,它又是與之聯(lián)系有限的,或者說人們不常把這兩者聯(lián)系起來。但時(shí)代不同了,我們應(yīng)順時(shí)勢(shì)而為之。自2009年IBM的CEO彭明盛提出“智慧地球”以來,特別是1993年建成的GPS系統(tǒng)(Global Positioning System)并開放免費(fèi)使用,且在汽車上廣泛使用。由于我國北斗一號(hào)系統(tǒng)進(jìn)入實(shí)際應(yīng)用以來,又在2014年第25屆多國儀表展覽會(huì)期間舉辦了空間儀器國際學(xué)術(shù)會(huì)議,引起一些從事遠(yuǎn)程測(cè)控系統(tǒng)的人士重視,再看看本文前面介紹的502所,是我們自動(dòng)化行業(yè)、儀器儀表行業(yè)的老朋友,所以可以放眼去瞧瞧,拭目以待。
地球的信息太多,需要感知的太多,人們生活在一個(gè)地球上,有限的資源、很多災(zāi)害、生態(tài)的惡化,都需要從感知的信息中進(jìn)一步的分析、推理,用智慧智能化去興利除害,所以今后將會(huì)出現(xiàn)許多熱點(diǎn),細(xì)分出許多市場(chǎng),使遠(yuǎn)程測(cè)控系統(tǒng)得到發(fā)展。
(1)GPS全球定位系統(tǒng):利用24顆地球衛(wèi)星發(fā)射的信息進(jìn)行導(dǎo)航、定位、授時(shí)(這在DCS及其它遠(yuǎn)程測(cè)控系統(tǒng)中已有應(yīng)用實(shí)例),向全世界提供連續(xù)、實(shí)時(shí)、高精度的三維位置、三維速度和時(shí)間信息。系統(tǒng)包括空間部分、地面監(jiān)視系統(tǒng)、用戶設(shè)備GPS信號(hào)接收機(jī)三部分,接收機(jī)的民用部分,儀器儀表行業(yè)已經(jīng)能用單片機(jī)或嵌入式IPC研發(fā)生產(chǎn)相關(guān)產(chǎn)品。GPS信號(hào)接收機(jī)的普及,將為遠(yuǎn)程測(cè)控系統(tǒng)的市場(chǎng)開發(fā)提供契機(jī)。
(2)GIS地理信息系統(tǒng):它是利用計(jì)算機(jī)技術(shù)實(shí)現(xiàn)地理信息的收集、處理、存儲(chǔ)、分析和應(yīng)用的系統(tǒng)。它可以解決與分布、位置有關(guān)的基本問題、趨勢(shì)分析、模式問題、模擬問題等。這在“智慧城市”的城市管理中廣泛應(yīng)用,最簡單的如乘車路線的信息查詢系統(tǒng)等。
(3)RS遙感技術(shù):這是測(cè)控技術(shù)的一種,已從靜態(tài)到態(tài)、從區(qū)域到全球、從地標(biāo)到太空,其特色是多傳感器、高分辨率和多時(shí)相。我國已從應(yīng)用國外衛(wèi)星資料到自主發(fā)射遙感衛(wèi)星,自己開發(fā)出一批硬件和軟件,而且進(jìn)入國際市場(chǎng),應(yīng)用于眾多行業(yè)。
(4)3S集成:即GPS、GIS、RS集成,這是大勢(shì)所趨,遠(yuǎn)程測(cè)控系統(tǒng)應(yīng)在其中占有一席之地。大家熟知的GPS和電子地圖的車載導(dǎo)航系統(tǒng)、機(jī)載GPS進(jìn)行航空攝影測(cè)量系統(tǒng),只是GPS、GIS兩者的集成。
(5)精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)農(nóng)田地理信息系統(tǒng):農(nóng)業(yè)上大片農(nóng)田的耕作,用GPS、GIS的集成實(shí)現(xiàn)無人或有人智能化拖拉機(jī)的耕田已經(jīng)應(yīng)用較多,而3S集成系統(tǒng),則可以實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)信息管理及農(nóng)田投入的調(diào)節(jié)和控制,從而達(dá)到提高效益、避免資源浪費(fèi)、減少環(huán)境污染的目的,具體如在輔助決策系統(tǒng)下生成指導(dǎo)農(nóng)田內(nèi)定位作業(yè)管理的處方圖,提供給智能農(nóng)機(jī)實(shí)施定位作業(yè)管理等。這僅是一個(gè)行業(yè)的例子,遠(yuǎn)程測(cè)控系統(tǒng)把收集的大量數(shù)據(jù)和圖像、音像等各種信息,經(jīng)過大數(shù)據(jù)、云計(jì)算等幫助,實(shí)現(xiàn)對(duì)天災(zāi)等的預(yù)報(bào)已經(jīng)是提上日程的生態(tài)文明的要?jiǎng)?wù)了!
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