遠程控制平台

遠程控制平台，是以通信和網路技術為基礎的控制系統。隨著計算機硬體成本的降低、功能的日益強大，遠程控制系統已開始傾向於使用計算機網路系統。目前控制方式包括保持型、完全型、完成型、人機互動四種遠程監控方式。它在水文水利、電力、機械生產、軍事、機器人等方面都有著廣泛的套用。

基本介紹

• 中文名：遠程控制平台
• 外文名：Remote Control Platform
• 技術：通信和網路技術
• 所屬學科：信息科學
• 控制方式：保持型、完全型、完成型等4種
• 套用：水文水利、電力、機械生產、軍事

簡介

遠程控制平台，又稱遠程控制系統。遠程控制平台是以通信和網路技術為基礎的一門先進技術。正是由於通信和網路技術的發展使得遠程控制技術得以快速的發展。

研究現狀

遠程控制技術由來已久，是控制領域的一項重要技術。傳統的遠程控制主要包括：基於無線的遠程控制、基於有線的遠程控制（包括基於公用電話網遠程控制、專用線路的遠程控制）。其中無線方式和電話線遠程控制套用比較廣泛，主要是這兩者初期建設的時間短，而且短時間套用中費用小，線路的維護費也比較低。隨著控制系統規模的不斷擴大，現場環境越來越複雜，需要監控的目標越來越多樣化，對驅動器和用戶接口的需求越來越高，同時監控系統的結構也變得越來越分散化。目前的遠程控制系統由於結構複雜、分布距離遠，而且要求集成網路中的不同平台，這些問題是傳統的方法所難以解決的。傳統的遠程控制方法已不能適應系統拓撲結構的分散化需求。因此，隨著計算機硬體成本的降低、功能的日益強大，遠程控制系統已開始傾向於使用計算機網路系統。

傳輸介質

目前，計算機網路的傳輸介質基本上是有線介質，由電纜和光纜構成的有線網路有其本質的缺陷：布線、改線工程量大；線路容易損壞；網路中的各站點不可移動。特別是當要把相距數公里到數十公里距離的遠程控制站點接入網路時，或把這樣距離的兩個遠程控制子網相連時，如果採用電話線路做傳輸媒體時，有速率低、誤碼率高和線路可靠性差的問題；而鋪設專用通訊線路時，有布線施工難度大、費用多、耗時長等不足。這些問題都不同程度地制約著遠程控制的需求。而計算機無線區域網路具有無需布線、安裝周期短、後期維護容易、網路用戶容易遷移和增加的特點。所以彌補有線網路這一缺陷最迅速和最有效的方法是採用計算機無線通信網路。

遠程控制平台系統模型

網路方式

遠程控制一般支持以下網路方式：LAN、WLAN、WAN、撥號方式、Internet 方式。此外，有的遠程控制軟體還支持通過串口、並口、USB、紅外連線埠來對有限距離範圍內的遠程機進行控制。傳統的遠程控制一般使用 NETBIOS、IPX/SPX、TCP/IP等協定來實現，目前也有通過 WEB 頁面和 Java技術來實現不同作業系統下的遠程控制。

分類

遠程控制系統可以劃分為：遠程監控終端系統、遠距離數據傳輸系統、現場設備監測與控制系統三部分。各部分分工協作，共同實現對設備的遠程控制，遠程控制系統模型如圖。

控制方式

從控制方式上來說，遠程控制可以分為四種控制方式：保持型的遠程監控方式、完成型的遠程監控方式、完全型的遠程監控方式、人機互動遠程監控方式。

保持型的遠程監控方式

在不斷的提高本身智慧型化水平、提高設備對突發事件的應對能力和系統的魯棒性的情況下，遠程監控端僅僅向設備控制系統發出控制命令，而由設備自主的完成這個命令，監控設備只對設備進行監視，在必要時對設備進行干預。這種模式可實現遠程設備的無人控制，可套用於危險環境和人力不能到達的地方等。

完成型的遠程監控方式

遠程監控系統僅僅向設備控制系統發出控制命令，而由設備自主的完成這個命令，遠程監控系統不對設備的具體實現過程進行監控，設備完成任務後向遠程監控系統報告。設備的操作控制完全由本地進行，設備在本地操作人員的監控下完成任務。

完全型的遠程監控方式

設備的本地控制系統僅僅控制設備的執行機構，全部的操作控制由遠程監控系統完成。這種方式設備的控制系統和設備是分離的，而在設備控制系統內信號的傳遞速度要求很高，控制系統能夠立刻對現場進行反應，要求通訊線路高速可靠。這種控制方式用於一些特殊的行業。

人機互動遠程監控方式

設備在本地操作人員和遠程監控系統的協同控制下工作，往往在遠程監控系統的指揮下工作，由本地操作人員對設備進行控制和維護工作。在任務的執行過程中，可隨意建立連線，進行設備之間和人員之間的互動，設備的狀態信息可隨時在遠程監控端採集。

遠程控制性能因素分析

一個遠程控制系統必須快速、準確、穩定、可靠的運行。影響一個遠程控制系統正常運行的因素主要有時間因素、可靠性因素、系統穩定性因素。

時間因素分析

實時性是遠程控制系統的一個比較重要的性能指標。如果由於各種原因，使得監控用戶傳送的控制命令不能立即使設備產生作用，造成了設備動作的不連續，影響控制系統的正常工作。同時，設備的一些狀態信息不能及時反饋給用戶，必然引起用戶在判斷現場設備運行時出現偏差。這些都可以導致遠程控制系統的性能不可靠。一個系統的實時性通常採用回響時間來定量描述。回響時間是指某一系統對輸入做出回響所需要的時間。回響時間越短，就標誌著系統的性能越好。

在遠程控制系統中，需要傳輸的數據有多種，但主要是反饋的設備狀態數據和用戶的控制命令這兩種數據，它們的處理時間和傳輸時間對實時性產生主要影響。

可靠性因素的分析

一個遠程控制平台的可靠性主要是指遠程監控終端系統、傳輸系統的傳輸可靠性和現場監控系統的可靠性。可靠性是一個控制系統的基本要求之一。對於遠程控制來說，傳輸系統的可靠性是最為重要的一個方面。而傳輸系統的可靠性在於傳輸介質與傳輸方式等因素。可靠性可以用公式描述為：

R=MTBF/(MTBF +MTTR)

其中 R 表示可靠性，MTBF 表示平均無故障時間，MTTR 表示平均故障修復時間。因此，增大可靠性的有效思路是增大平均無故障時間或者減少平均故障修復時間。

穩定性因素

穩定性因素是指現場監控終端的在監控終端的監控下，能夠穩定運行，不產生震動、中斷、跳變等不正常現象。一方面，由於時延的影響，現場監控系統在上一步命令執行完成，而沒有接收到下一步執行的控制命令時，必然產生一定控制過程中斷。如果現場監控系統沒有對該中斷作出一定的彌補措施，必然導致不可預測的結果；另外，現場控制系統產生了異常錯誤，要求監控終端給予快速修正，但是，由於傳輸時延影響，數據到達監控終端需要一定的時間，從而使得異常錯誤在現場沒有得到有效的終止，有可能導致不可預測的結果；第三方面，數據傳輸的錯誤有可能導致出現不穩定狀態，傳輸系統可能由於外界干擾等原因使得數據傳輸錯誤，導致了對設備控制出現不可預測的結果，從而影響系統的控制穩定性。

套用

國內外在遠程控制方面的套用十分廣泛，而且進展迅速，大體來看分為幾種：一是對計算機網路自身性能的監控。這種套用可以自動跟蹤目標計算機的螢幕變化、獲取目標計算機登錄口令及各種密碼類信息、獲取目標計算機系統信息、限制目標計算機系統功能、任意操作目標計算機檔案及目錄、遠程關機、傳送信息等多種監控功能。對於網路管理員、技術服務員和需要遠程辦公的人員來說，遠程控制提供了一種便捷、高效的手段，如著名的pc Anywhere 軟體、ICE 冰河軟體等就是這種套用；二是對現場狀況的實時監控，多用於酒店、銀行或住宅等系統監視方面。這種套用使用攝像機雲台，實際上是一種被動的監視系統；三是對作業現場有效數據的採集監視，是一種主動監控方式，多用於水文水利、電力、機械生產等方面。目前，基於網際網路的遠程控制國內外也都有不同程度的研究，相對來說，由於西方國家在信息技術和計算機技術的發展上的優勢，他們在研究基於網際網路的遠程控制方面相對早一些，而且主要集中在機器人領域。