文献综述
远程监控是指远端的监控系统通过通信网络对现场设备、仪器进行监测与控制，以突破地域和环境的限制，降低维护成本，实现远程数据采集、设备监控及信息管理等功能[1]。
随着科学技术的不断发展，工业生产过程中监控技术的应用变得越来越重要。以往的监控系统一般采用大型仪表对相关设备的数据与状态进行集中监测，通过操作盘进行相应的控制操作。而随着计算机技术的发展，计算机监控系统被越来越多地应用在工业自动化领域，以计算机作为上位机对现场设备进行监控，结合通信网络和现场执行机构共同构成一个完整的计算机监控系统。近年来，随着生产力的不断进步，工业自动化系统的规模越来越庞大，设备分布越来越离散，对监控系统的要求也越来越多[2]。通过远程监控，管理人员和工程师不必到现场就可以进行系统监控和故障诊断，实现异地资源共享，提高劳动生产率，节约成本。工业通信网络是实现工业自动化远程监控的关键，它主要包含两层内容: 工业现场的通信网络，是一种实时控制网络，负责现场设备的控制和数据采集，主要有有线和无线两种通信网络; 从现场至远程监控中心的通信网络，负责将现场数据发送至远程数据中心并接收远程控制中心的控制命令。
工业通信技术发展至今，现场总线和工业以太网是工业现场最常见的有线通信网络。现场总线是安装在现场装置与自动化装置之间的数字式串行多点通信数据总线，是工业自动化最底层的智能仪表、控制器等设备依据通信协议相互连接的通信网络，具有可靠性高、可维护性好及成本低等优点[3]。然而现场总线国际标准不统一，互通和互操作问题难以解决，可连接的工作站有限，无法直接接入Internet，通信速率和通信距离差强人意，因此限制了现场总线的发展。
以太网是目前应用最广泛的通信网络，它不仅成本低、组网简单、通信速度快，而且有多种传输介质可选。早期的以太网主要用于办公自动化，其传输性能无法满足工业场合的要求。而随着交换技术、实时数据优先级和无碰撞全双工通信的应用，增强了以太网的实时性，延长了传输距离，使以太网适合应用于工业场合[4]。但以太网通信仍旧无法满足一些工业场合的高实时性要求。文献[5]采用将现场总线与以太网结合的通信方式，利用总线 － 以太网协议转换器将现场网络节点的总线数据转换成以太网数据帧并发送给上位机监控( 图 1) ，使系统的实时性得到了提高。目前，许多现场总线协议都与以太网TCP/IP 协议进行了整合，形成了多种实时工业以太网协议，因此将以太网与现场总线结合将成为未来两者的发展方向。尽管以太网在通信速度、开放性及集成性等方面都优于现场总线，但以太网存在不提供电源、安全性难以保障等缺点，所用的集线器、交换机等设备难以适应工业现场恶劣环境，需要与Internet连接才能实现更远距离的监控。因此，将以太网与Internet连接将成为远程监控系统的新选择[6]
图 1 现场总线接入以太网
工业远程监控系统采用有线通信网络时，虽然系统在可靠性和实时性方面具有一定的优势，但在地域偏远、控制点分散的工业远程监控系统中只使用有线通信就会面临技术和经济上的巨大难题。
工业无线通信技术是继现场总线之后出现的一种新的技术热点，虽然工业以太网应用广泛，然而在工况十分恶劣等不适合铺设线缆的情况下，就有必要利用无线技术组建局域网。目前应用于工业现场的无线技术主要有基于IEEE 802.15.1协议的蓝牙技术、基于 IEEE 802.15.4 协议的ZigBee技术和 Wireless HART 技术、基于 IEEE802.11 协议的WiFi技术。蓝牙和ZigBee无线通信技术都具有成本低、组网灵活等优点,但通信距离较短[7,8]，不适应工业现场，Wireless HART和WiFi无线通信技术都适合应用于工业现场，WiFi的通信速率最快，通信距离也相对较远,但其功耗也最大; WirelessHART技术通信速率较低，功耗较低，安全性较高[9]。因此，在工业现场可根据现场条件和系统各方面的要求综合考虑选择相应的无线网络。尽管无线通信相比于有线通信在成本和结构上更具有优势，但无线通信也存在路径损耗严重、信道误码及通信距离不足等问题，其实时性和可靠性无法满足工业自动化中一些闭环控制系统的要求[10]。因此在工业现场，无线通信短期内无法替代有线通信，而把有线通信与无线通信结合将是工业现场通信网络的发展趋势。
