朱永生 康荣学 张剑峰 五成栋

     张优云 来源：《电子技术应用》

     摘要：从体系结构、硬件构成、网络结构和软件设计等几个方面介绍了针对复杂施工现场所构造的集散式过程监测系统，并详细阐述了系统软件的开发思想，给出了远程监测的模型。经三峡大坝施工现场的实际应用证实，该系统完全适合这种复杂的作业环境，对促进生产优化调度、保证质量、提高效率具有积极作用。

     关键词：集散式监测系统

     过程监测 远程监测

     集散控制系统利用计算机技术、网络技术、通信技术等对生产过程进行集中监测和分散控制[1]。它具有通用性强、人机界面友好、运行安全可靠等特点，已广泛应用于各种生产过程中[2～4]。

     三峡大坝施工现场与其它工业现场相比，具有以下几个特点：①持续生产；②施工设备数目种类多，总的测点数目达200多个；③测点分布范围广，测点遍及各个车间以及长度超过千米的供料线和高度达148米的塔带机上，范围达数平方公里；④作业环境复杂，电磁干扰强烈，铺设通讯线缆非常困难。开发这种环境下的过程监测系统难度较大。随着现场规模的增大，作业自动化程度的提高，安全隐患越来越多，机械故障、连锁影响造成的损失也越来越大；而且，原有的针对劳动劳动密集型的管理调度方式也不能够满足自动化、大规模生产的要求。针对这种情况，我们开发了应用于大型施工现场的连续生产过程集成散式监测系统，它以模块动画为主，直观、连续、及时地反映了现场主要设备运行状态以及生产过程的关键信息，具有可视化强、组态性好、易扩展、易维护等特点。

     1 系统的体系结构

     监测系统通常有两种结构形式：集中式和分布式。前者的优点在于结构简单、成本低，但由于信号电缆过长，信号易失真、易受干扰，且由于数据采集通道数和存储量的增加导致监测实时性差，只适用于测点较少且比较集中的场合；后者可靠性高、易于扩展，适用于大规模且测点分散的场合[2][4]。考虑到大型施工现场监测点的分散性和不同级别部分对监测内容的不同需要，我们结合两种结构的优点，采取集散式监测模式，实现监测分散、管理集中的思想。系统结构如图1所示。

     从体系结构上，分为三个层次：

     （1）数据采集层

     主要包括由智能数据采集模块及传感器构成的数据采集前端。

     （2）现场监测层

     由各个车间的现场监测计算机群组成，主要完成对所有部伯的数据采集、初步处理和现场监测，并将数据传输到监测工作站或者调度机。

     （3）管理监测层

     主要面向具有管理和调度权限的管理人员，由监测工作站、调度机和服务器以及各个科室的计算机群组成，在此完成集中监测。

     2 系统网络结构及实现

     监测系统中的通信网络要求实时和可靠。针对恶劣的现场环境，我们提出了一种局域网与现场总线、串口通讯相结合的网络结构，如图2所示。实践证明，这种结构完全适在复杂作业现场中应用。

     监测系统的上层网络，即现场监测和调度监测层之间的网络选用标准以太网；而底层，即数据采集层，则选用具有更高可靠性的rs485总线，它可以驱动多达256块智能采集模块，通讯距离达1200米（利用中继器，可以将系统的通讯距离再延长1200米），确保了本系统具有很好的可扩展性。另外，根据现场的实际情况，还采用了rs232与拌和楼监测机连接。这种灵活的搭配在保证系统性能的同时，有效地降低了成本。

     3 系统的硬件构成

     监测系统的硬件要求必须选择抗干扰能力强、品质优良、性能可靠的设备。

     3.1 上位机的选型