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　　多年以來，傳統的 SCADA（監督控制與數據采集）系統一直是自動化控制系統的一個重要部分。盡管SCADA系統的外觀和尺寸多種多樣，但它們都是用于監視和控制設備與過程的狀態。過去，SCADA 系統只能依賴簡單的數字和文本方式來監視系統狀態，并做出適當的響應。然而在一個實時性要求較高的環境下，操作員要親臨現場費時又費力，而在控制室操作員又無法通過這種SCADA看到設備出現問題的原因，從而讓現場設備成為人工操作員的盲區之一。近年來隨著視頻網絡技術的發展，操作員開始能夠實現從中央控制室對現場進行監視，從而對過程運行維持更加嚴密的控制。

　　一個典型的SCADA系統是為復雜工業過程提供的自動化控制手段，主要替代無法實現的現場人工控制。SCADA 主要應用于監控遠程無人值守站點，適合具有多個復雜、快速變化的控制變量的系統，以及用于不適合人工的惡劣環境。SCADA 具有下列廣泛的應用：

　　油氣井、精煉廠和輸油管線－需要采用SCADA 系統對工廠設施進行遠程監控，可以保證平滑生產和安全運行。
　
　　發電、輸電和配電—電力設施需要采用SCADA 系統可以隨時監測電流、線電壓情況，監視斷路器的運行，在線/離線控制電網網段。

　　水工業與污水處理－國家和市政水工業設施需要采用SCADA 系統監視與調節水流量、水庫水位、水管壓力和其他一些參數指標。

　　樓宇、工廠和環境設施－工廠管理者需要利用SCADA 系統控制暖通空調HVAC、制冷單元、照明和門禁系統。

　　制造－采用SCADA 系統進行零部件庫存管理，實現準時 JIT 生產，控制工業自動化與機器人操作，監視過程與質量控制。

　　軌道交通－交通管理部門需要 SCADA系統來進行地鐵、有軌電車的電力調度，完成軌道系統的交通信號自動控制，跟蹤和定位列車和公共汽車位置，并控制鐵路的岔口。

　　交通信號－SCADA系統可用于調節交通信號燈，控制交通流量并c發生故障的交通信號。

　　SCADA 系統幫助操作人員能夠更好地做出基于信息的決策。安裝在每一個過程關鍵點的傳感器和執行機構為操作提供的是可視化細節信息。SCADA系統則實時提供所有事件的綜合性全貌信息，甚至為異常復雜的生產過程和大型電廠提供全面的綜合信息，從而讓操作員發現糾正錯誤，提高操作效率。總而言之，SCADA 系統可以讓您以更低的成本獲得更多的效益，提升企業收益。

　　一個 SCADA系統包括 4個主要功能

　　數據采集

　　網絡數據通信

　　數據呈現

　　控制

　　很多 I/O 設備（如傳感器、RTU 和PLC）可用于數據的采集與控制，通過一個網絡完成數據的傳輸。然而，I/O設備只能傳輸數字和字節，不能提供現場事件的完整圖像。例如，如果SCADA系統發現異常溫度情況，只能通過數據的形式發出溫度報警信息，因此不可能讓操作員一目了然地知道異常的原因。在這種情況下，操作員只能請求工程師去現場察看狀況，并且無論是什么原因造成的異常工程師都得快速修復。但是，在某些情況下，現場工程師不可能很快找到解決辦法，同時現場也可能會有火災等危險。

　　在 SCADA 系統中集成視頻網絡監視應用
 
　　針對上述問題，現在一個流行趨勢是，在SCADA系統集成實時視頻監視應用，為系統操作員管理過程提供更強大的工具。實時視頻的主要目標是：

　　能夠實時查看現場的情況，既便是無人的情況下

　　通過遠離現場查看設備和環境可以節省時間與人力

　　在派工程師前往現場時，可以事先更好地了解現場的危險狀態  
 
　　實時記錄事件，既便在人工無法登錄系統的時候

　　保護工廠設備免遭故意破壞和盜竊行為

　　現代 SCADA系統的通信網絡正在升級為基于以太網的 TCP/IP 傳輸技術，可以提供更好的遠程可訪問性，更強的系統集成能力和更方便的系統配置與管理。為適應這一趨勢，很多I/O設備現在都可以直接連接以太網，實現更多樣化的數據傳輸能力。 這一以太網技術的發展成果也應用于視頻監視設備中。然而，由于視頻數字化和視頻壓縮技術的復雜性，以及市場出現的多種視頻網絡方案，讓系統集成商覺得，如何為SCADA系統選擇和集成一個合適的視頻網絡是件很麻煩的事情。另外，系統集成商還必須考慮環境條件對系統的影響，然后才能據此選擇產品。

　　隨著視頻數字化和壓縮技術的發展，視頻網絡監視正在成為視頻監視系統的主流應用。很多視頻網絡方案，例如 IP 攝像機、視頻服務器和 NVR（網絡視頻編碼器）正在越來越多地應用于建立網絡化視頻監視系統。通過這些設備，系統集成商可以很容易地將視頻監視應用集成到他們的SCADA系統中。在為您的SCADA系統選擇視頻網絡方案的時候必須考慮到下面 4 個因素：

　　適用性

　　可靠性

　　集成能力

　　用戶友好性

　　最近隨著 VoIP 技術的發展，用戶可以開始利用很多先進的功能（如H.264 video codecs、百萬像素解析、智能視頻監視 IVS）來提高視頻質量及其智能化水平。當然，系統集成商必須弄清楚這些功能是否適用于他們的SCADA系統。由于視頻監視應用僅僅是作為SCADA系統中的輔助性監視系統，因此它不能影響主要的 I/O 監視和控制操作。盡管上述的先進功能可以提供更復雜的系統應用，但它們都需要占用更多的系統資源，因此可能影響系統和網絡的整體性能。正因如此，系統集成商應該綜合考慮視頻監視和系統總體性能的要求，才能建立一個優化的視頻網絡監視系統。

　　除了實現視頻網絡監視系統的優化，VoIP 設備的硬件安裝也需要考慮。由于現場環境條件往往比較惡劣，可能高溫或者高潮濕。為了保障設備可靠運轉，往往還需要安裝一個防護箱或者 19”機架來保護硬件設備。 

　　在為SCADA選用視頻網絡監視系統的時候，可靠性毫無疑問是一個最重要的考慮因素。嚴酷的環境條件，如極端溫度、濕度、電磁干擾和浪涌，都是系統設計者在選擇SCADA系統設備時的巨大考驗。

　　選擇此類產品時請注意考察下面的關鍵點：

　　冗余－冗余系統，如冗余電源和冗余以太網，可以保證系統和設備的持續運轉。 

  MTBF（平均無故障時間）－MTBF 值代表一個設備在每次故障之間的平均正常時間。一個更高的 MTBF值代表設備更加可靠。

　　浪涌保護和電磁干擾保護－大多數 SCADA 應用環境都可能面臨劇烈的供電和電磁干擾。為了保護電子設備，更好的電磁干擾與浪涌保護是非常重要的。

　　操作溫度－一些 SCADA應用要求產品能夠保證寬溫操作，從-40℃到 75℃。對這類應用，關鍵點是尋找無內置風扇的產品，因為有風扇的產品其 MTBF值更低。

　　外殼封裝保護－一個堅固的產品設計可以提供很好的物理保護，從而讓設備免遭外部的意外破壞。防護（IP）等級指標（EN60529標準）是一個國際分類系統，用于評估電子設備對外部物體（如工具、灰塵、手指）和潮濕度的防護水平。

　　產品質保－一個好的質保服務可以讓您獲得最低的維護成本。
 
　　對視頻網絡監視系統而言，SCADA 系統集成商應該找到符合上述條件的產品。
 
　　SCADA 系統的基本特性決定了它是一個高度集成和集中的系統。很多現場設備和裝置都可以在中央控制室通過系統軟件進行遠程監控。系統集成的難易度決定了系統開發和安裝的時間長短和投資額大小。在這方面，有 3個需要考慮的因素： 

　　一個網絡－對綜合系統而言，裝置和設備必須通過同一個網絡連接。以太網 TCP/IP 網絡能夠通過一個網絡（至少是通過通用的連接接口）接收眾多的 I/O 監控設備信號。數據、視頻和語音都可以通過這個TCP/IP網絡傳輸，從而保障SCADA系統能夠通過一個網絡結構實現。

　　一個系統－集成的一個關鍵問題是，你將不得不通過一個系統監控來自不同數據傳輸協議（如模擬 I/O、Modbus等）的各種設備和裝置。視頻網絡傳輸采用數字化壓縮的視頻流（通過像動態JPEG和 MPEGx 等特定壓縮算法實現），通常還包括一些專利技術。因此，在 SCADA 系統中集成視頻監視應用時，必須注意從視頻網絡系統提供商那里獲得軟件開發包（SDK）或 API 庫，這一點很重要。視頻網絡系統提供商提供的大多數 SDK 包括ActiveX 控制組件，可以作為一個即插型對象用于 web 頁面，也可作為SCADA 軟件進行視頻流的解碼和畫面顯示。某些 SCADA 軟件直接支持 ActiveX 控制對象功能，系統集成商只需要簡單的幾步就能建立系統的視頻監視畫面。   互操作性－如果系統集成商希望實現數據和視頻的互操作，例如當事件發生時自動顯示視頻畫面，就必須考慮到互操作性。目前，SNMP 網絡管理協議是 TCP/IP 以太網絡的最常用的工具，可用于監督設備和裝置的狀態，并在事件或報警發生時觸發相應的控制動作。

　　由于視頻網絡監視與SCADA系統的集成是一個新興趨勢，大多數系統集成商和操作人員對這一技術還不是十分熟悉。為了讓視頻網絡監視系統更加容易上手，簡化系統的安裝和操作是很重要的，而且最好讓新的視頻監視界面同傳統SCADA系統用戶界面盡量做到相似，方便用戶使用。 
 
　　參考案例：基于 SCADA 軟件的視頻網絡監視系統在油井監控系統中的應用
 
    大多數油井都分布在遙遠的地方，并處于嚴酷惡劣的自然環境下。本例中的SCADA系統用于監控現場設備，以保證現場的日常操作。為了實現更加有效的監控和節省勞動力成本，沙特阿拉伯的一家領先石油企業決定實施視頻網絡系統，幫助操作員監視現場設備和氣候條件。 

　　視頻網絡應用在項目中發揮了主要作用，通過現場的實際視頻圖像幫助SCADA管理員監控現場情況。視頻管理軟件用于顯示視頻圖像，當操作員面對緊急情況時也可以通過 SCADA 服務器顯示這些視頻圖像。通過圖像，操作員可以立刻知道現場發生的事情，并就如何處理現場問題做出正確的決定。 

　　結束語 

　　盡管目前市場上出現了多種實時視頻網絡監視系統產品，SCADA 系統集成商仍然應該從適用性、可靠性、集成能力和用戶友好性方面綜合考慮最優的方案。此外，由于SCADA系統是一個高度集成的系統，將多個設備連到一個網絡，并通過中央室進行集中管理。因此，必須對系統進行提前規劃，獲得清晰的系統結構，才能保證SCADA 系統的成功集成。鑒于一些 SCADA 系統集成商不太熟悉視頻網絡監視系統，因而去尋找到一個合格的系統咨詢師，甚至一個完整的網絡方案提供商來幫助進行系統與網絡規劃，也是一個很好的想法。