1 遠程監測技術及應用 對于任何生產活動都須輔以科學的管理，為此，首先必須及時拿捏生產過程的實際情況，然后才能做出正確的判斷，進行必要的干預，使生產過程盡可能地維持在最佳狀態。因此采集生產過程的實時數據進行監視和控制是科學管理生產的重要基礎。對生產過程的監視和控制，在初級階段由人工進行。工作人員憑自身的感官或借助表計等來監視生產過程，用頭腦做出判斷決策，并視情況進行必要的控制。在對生產效率要求日益提高的信息化背景下，這種監控手段已經顯得力不從心；在高級階段，這種監視、判斷決策和控制由計算機承擔，按照人們的意志自動地完成，就構成閉環自動控制，有利用現代化生產的高效性、準確性，為CIMS（computer integrated manufacture system）技術的推廣應用打下良好的基礎,再配以先進的企業MIS（Management Information System），就能實施各種先進的生產管理模式，如JIT（JUST IN TIME）等。如果生產過程分布范圍不大，相距不遠，通常可采用就近監視和就近控制的辦法實現近距離監測。但有的生產過程分布的地域極廣，相距遙遠，可達幾十、幾百甚至上千公里，如電力、鐵路、采礦和石油等。這些部門要對相距遙遠的生產過程進行遠程監視和控制，如仍沿用就近監測的辦法，則在技術上和經濟上都是不足取的，必須采用專門的措施來克服主要由相距遙遠所造成的因難。 1.1 遠程監測技術在電力系統中的應用 為了適應這種客觀需要，逐步發展了遠動技術。所謂遠動，就是應用通信技術對遠方的運行設備進行監視和控制，以實現遠程測量、遠程信號、遠程控制和遠程調節等各項功能。以電力系統為例，電力系統是由發電廠、變電所、輸電網、配電網和用戶的用電設備等組成，電力調度控制中心對全系統的遠行進行統一的管理。對電力系統生產過程的監測，如按地域的遠近，則可分為近程監測和遠程監測兩大類。發電廠內部鍋爐、汽機、發電機等所配備的自動裝置、監控盤等都屬于近程監測范疇，而調度控制中心耍對電力系統中分布地域遼闊的發電廠、變電所等進行的監控就屬于遠程監測。現代的電力系統，調度控制中心得要采集和處理的數據數量多，實時性要求高．早期的靠電話采集數據、下達命令的調度手段顯然速度慢，實時性差，已無法滿足要求。特別是在事故情況下，喪失時機可能就會造成極大的危害。科學技術的發展為調度自動化提供了有力的支持，目前已使用電子計算機對電力系統進行監視和控制。采用計算機進行監測的電網調度自動化系統也就稱為電網監測系統。實現電網調度自動化首先耍采集實時數據，對電網的運行進行監視和控制遠動系統可為調度控制中心采集實時數據，實現對遠方設備的監視和控制，因此它是電力系統調度自動化的基礎，無異于耳目和手足，遠動系統已成為電網調度自動化系統的重要組成部分。 電力系統遠程監測的主要任務是：將表征電力系統運行狀態和各發電廠和變電所的有關實時信息采集到調度控制中心;把調度控制中心的命令發往發電廠和變電所，對設備進行控制和調節。從發電廠和變電所發往調度按制中心的信息有測量量和狀態量等，測量量有有功功率、無功功率、電壓、電流、頻率、水庫的水位等。狀態量有斷路器、隔離開關的位置狀態，自動裝置、繼電保護的動作狀態，發電機組、遠動設備的運行狀態等。應用通信技術傳送被測變量的測量值，稱為遠程測量，簡稱遙測。應用通信技術完成對設備狀態信息的監視，稱為遠程信號，簡稱遙信。調度控制中心送給發電廠或變電所的遠程命令有控制命令和調節命令等。應用通信技術，完成改變運行設備狀態的命令稱為遠程命令，又稱遙控。當調度控制中心需要直接抑制發電廠、變電所中的某些設備，如斷路器的合閘、分間，發電機的開機、停機等，就發出相應的控制命令。這種應用通信技術，完成對有兩個確定狀態的運行設備的控制稱為遠程切換。在我國，通常把遠程切換也稱為遙控。當調度控制中心需要對發電廠、變電所中的某些設備的運行狀態進行調節，例如改變發電機組的有功出力，就發出相應的調節命令，用以改變機組有功調節器的整定位。這種對于具有兩個以上狀態的運行設備發出的遠程命令，稱為遠程調節，簡稱遙調。遙測、遙信、遙控和遙調是運動系統的四項基本功能，在我國稱之為四遙。遠動是應用通信技術完成迢遙測、遙信、遙控和遙調等功能的總稱。隨著科學技術的進步，遠動系統的功能根據電力系統調度自動化的實際需要還在不斷地擴展，例如為了有助于分析電力系統的事故，遠動裝置可以按順序記錄斷路器事故跳閘的時間，這稱為事件順序記錄；也可以記錄事故發生前后一段時間的遙測值，這稱為事故追憶。此外，為了保證遠動裝置的正常運行和便于維護，還具有自檢查、自診斷功能等等。 1.2 無人值守系統應用 隨著科學技術的不斷進步，工礦企業的自動化程度不斷提高，正向著無人值守的方向發展。另外，隨著企業生產規模不斷擴大，不同的生產部門可能在地域上分布極廣，為了使生產設備能連續高效無故障運行，工程技術人員不得不奔波于各個生產部門之間，以了解各種實時生產狀況。這種工作方式不僅效率低下，而且浪費大量的人力物力。近年來，計算機網絡技術的發展與應用，使得企業進行遠程監測和管理成為可能。以有線通信為例，目前通常采用專線網和公共網兩種方式：專線網通信是在監控中心與各現場設備之間鋪設專用線纜，采用現場總線和局域網技術實現；公共網通信是借助程控交換網、電力線網等已存在的公共線路網，采用調制解調技術實現。專線網具有傳輸速度快、信號質量好等優點，但網絡的建設和維護需由企業自行解決，對于那些各個生產部門之間相隔幾十甚至上百公里的企業，建設與管理這樣一個網絡會需要大量的資金。而現有的公共網絡資源，特別是公共電話網，經過幾十年的發展，具有網絡分布廣泛、接通率高等優點，其可靠性和通訊質量也不斷得到提高。特別是網絡的建設與維護均由電信局負責，企業只需按時繳納電話費即可。因此，公共電話網遠程監控技術能節約網絡建設和管理經費，具有很強的實用性。隨著GSM等新型無線網絡的發展，基于GSM、CDMA等無線移動網絡的遠程無線監控亦逐步壯大，成為遠程監控領域的新寵。 2 遠程監測技術的現狀與發展 無線通信技術也正以前所未有的高速向前發展，很多無線通信技術被用于工業領域,這同時也帶動了遠程監測技術的飛速發展。傳統的衛星通信、微波通信依舊勢不可擋，在新時期的各項領域起著不可替代的作用。此外，出現了許多新型的通信技術，如訊馳技術、CDMA移動通信技術。移動通信網絡逐步壯大，例如GSM技術就逐漸深入人心，個人移動電話日益普及，不再是脫離生活和普通大眾的消費品，而是實實在在地成為生活不可缺乏的一份子；在工業領域，傳統的電臺通信、近距離調頻通信因為穩定性差、保密不良而逐漸被GSM等提供先進的無線業務趕超并替。 目前，GSM提供的服務，可以使得人們不受空間、地域的限制，隨時隨地獲取所需的信息，可以在移動中收發短信，收發E-mail、收發傳真、訪問Internet等通信。GSM提供了的短消息系統、電路交換型（CSD）和通用分組交換業務（GPRS）等多種數據業務服務。所有的服務為我們在惡劣的工業現場環境里，營造相對平穩、安全、有效的各種工業監測系統提高了可能與方便。GSM（Globle System for Mobile Communication）意為全球移動通信系統，它的數據業務通信是在數據通信基礎上發展起來的一種通信方式。以往的數據通信依賴于有線傳輸，因此只適合于固定終端或計算機之間的通信，而現在的無線移動數據通信是通過無線電波來傳送數據的，因而有可能實現更遠距離的數據通信。作為數據通信網絡媒介，GSM可以實現了跨省市區全國性的數據雙向實時通信。它可以把有線數據網路的應用擴展到移動和便攜用戶。此外GSM 通信還具有保密性高、可靠性高、抗干擾能力強等特點，保證了數據傳輸的準確性和穩定性，并提供雙方完備的通信協議，使用戶在此通信平臺上的開發簡單易行。 GSM系統有著常規無線通信或者有線通信載體難以媲美的優點，因此，基于GSM的遠程監測監控系統正逐步得到廣泛應用。一些特殊的行業，如鐵路、石油、采礦等，傳統的監控往往存在諸多的問題：成本高、效率的、安全性能不良、維護不方便。而基于GSM的遠程監測系統較好地克服了這些不足，通過現有的移動通信網絡，非常方便地建立起一種快捷有效的監測系統。GSM（Global system for mobile）是目前基于時分多址技術的移動通信體制中最成熟、用戶最多、應用最廣的一種系統。我國已建成了覆蓋全國的GSM數字蜂窩移動通信網。利用它所提供的多種業務，除了基本的話務業務，還提供了傳真、短消息、數據傳送等增值業務，可以開展基于GSM的遠程監控工作。首先，在工業現場布置各種表計和監測站，進行一手的數據采集。通過現場總線把現場采集到的各種信息數據匯總到現場的監控工作站，該工作站作為下位機。遠程監控終端（計算機、手機）作為上位機可以通過指令主動呼叫，或者下位機主動向遠程上位機主動機發出現場數據。因此，工程技術人員可以節省許多人力物力，有序地完成各項維護監控任務，保障整個企業單位地安全高效地運行。例如，在鐵路系統中，水電段的工作量特別大。供電系統為鐵路系統生產和生活持續提供電壓和能源，給水系統為鐵路生產和生活不間斷的提供水質、水壓符合相關標準的生活用水。由此，鐵路給水、供電系統是保障鐵路正常生產的基礎部門，其生產管理水平直接關系到鐵路的安全、有序的生產。利用現代計算機、電子測量和通信網絡等技術為水電段進行技術改造，對變電所等實行基于GSM的遠程在線監測和管理，自動進行工況記錄和數據管理，達到單人甚至無人管理的生產目的。基于GSM的遠程監測依仗其前沿的技術和顯而易見的優點正逐步發展壯大，具有非常廣闊的應用前景。因此，最終提出了基于GSM的變電所遠程監測方案。