浅谈移动化网关的工业远程监控系统

黄海

摘 要：传统油田油井远程监控系统，其成本较高，同时还具有安全性问题，对此年，以智能移动设备为核心，设计而出的基于移动化网管的工业远程监控系统。该系统利用智能移动设备的无线通信能力，采用无线局域网技术收集工业系统的现场数据，同时采用无限广域网技术将数据转发到远程监控中心。该系统的应用，其硬件成本相比于传统硬件成本要低许多，同时还能够通过智能移动设备的管理实现油田油井现场网络与互联网的物理隔离，能够有效保证油田现场作业的安全，本文着重地移动化网关的工业远程监控系统进行研究，希望能够取得些许借鉴意义。

关键词：远程监控；工业信息安全；移动设备；网络；物联网

随着计算机技术的发展，以及现场总线技术在石油工业控制系统中的应用，现如今，远程监控系统已经在石油工业现场得到普及和广泛应用，在石油工业控制系统的运行时，其能够及时、迅速、准确的掌握当前被控对象的实时运行状态，有效实现设备点监控的在线化和自动化管理。

一、系统方案设计

基于移动化网关的石油工业远程监控系统的整体框架，主要是由四个部分组成的，一监控计算机，二智能移动设备，三工业蓝牙模块，四可变成逻辑控制器。远程监控计算机与智能移动设备在互联网环境下运行Modbbus TPC协议进行数据通信，智能移动设备通过蓝牙无线通信从工业蓝牙模块获得工业现场的数据信息，工业蓝牙模块作为智能移动设备和PLC之间的通信桥梁，能够同时支持蓝牙无限通信和RS485通信，转发数据，在PLC中存在RS485接口，能够实时采集工业设备状态数据，对工业系统进行现场控制。系统框架本身具有一定通用性，并不会依赖于任何具体的软甲和硬件设备。

（一）远程监控计算机

本文设计的系统中，远程监控计算机上运行的是台达公司懂得DIAView工业监控软件。DIAView本身是基于Win-dows操作系统的，内部支持Modbus TCP、Modbus RTU/ASCII、OPC等协议。DIAView与智能移动设备工作在网络环境内，运行Modbus TCP协议进行数据传输，低层端的通信由Socket接口监听数据流。

（二）智能移动设备

智能移动设备应用的是Android操作系统的平板电脑，或是智能手机，支持 TCP/IP、WiFi、蓝牙网络通信API。智能移动设备在与DIAView进行通信时，还会与蓝牙模块进行通信，主要的功能分为三个：一，对远程监控计算机实行授权访问；二，与智能移动设备、工业蓝牙模块之间建立数据链路；三，获取到的数据，会以列表的形式显示在屏幕上[1]。

（三）工业蓝牙模块

工业蓝牙模块在支持无线通信的同时，还能够支持RS485通信，通过蓝牙协议与Modbus RTU协议的相互转换实现智能移动设备与PLC之间的数据通信。PLC采集的数据由蓝牙我那高管模块进行解析和筛选，之后将其转换为蓝牙协议标准的数据包，最后发送到智能移动设备之中。工业蓝牙模块在接收到智能移动设备的数据包时，对自行对数据包进行判断、处理，将其转换成为Modbus RTU协议数据包，最后将其转到PLC之中。

（四）PLC

在该系统中，PLC与工业蓝牙模块连接的网络拓扑结构为点对点连接，PLC采用循环扫描的工作方式对工业现场设备进行数据采集，采集的数据会写入到内部储存器中，为工业蓝牙提供查询功能，通过内部逻辑处理来响应工业蓝牙模块的控制指令，从而有效实现对工业设备的控制。

二、移动化网管的软件设计

在该系统中，移动化网管利用的是Android移动设备的移动化、智能化、无限通信三个功能，应用Eclipse软件，开发Android移动设备程序，其内存在远程访问的安全机制，并建立其数据通信链路，有效实现数据的列标化显示[2]。

（二）远程访问授权

远程端口的监控软件只有得到Android移动设备的授权之后，才能够獲取到Android移动设备上存储的现场设备状态参数，然后对其进行监控，以此来保证远程监控计算机与智能移动设备在接入互联网之后的信息安全。当Android移动设备关闭互联网功能时，远程监控计算机将无法接入到通信网络之中，从而有效实现工业局域网与互联网的物理隔离[3]。

Android移动设备建立IOSocket监听线程，当官监听到DIAView的读写数据请求指令时，IOSocket会将消息弹框及时调动出来，询问工作人员是否同意授权远程PC端的访问，若拒绝授权，DIAView会一直处于发送请求指令状态，无法获取监控数据流，IOSocket线程中的ServerSocket一直处于等待状态，当工作人员同意授权DI-AView的访问后，IOSocket线程对数据请求贴进行解析、判断，通过读写Android移动设备数据库的值，或是刷新An-drroid移动设备界面来响应监控软件DIAView的请求指令。Android程序专门建立一个数据库，用于存放从工业蓝牙模块获得的现场设备数据，供远程客户端查询和写入数据[4]。

（三）通信链路建立

基于Mod-bus TCP通信的Android移动设备和DIAView需要对应设置和匹配TCP端口和IP地址才能实现远程监控。An-droid移动设备采用的是ServerSocket监听远程客户端DIAView的Sock-et连接状态。当DIAView没有接入服务器网络时，An-droid移动设备会一直处于监听客户端的状态，当DIAView连接成功以后，Android移动设备与DIAView在互联网络环境内进行IO通信[5]。

Android移动设备采用的是SQlite建立工业蓝牙模块的蓝牙地址数据库，将可接入系统的工业蓝牙模块的有效蓝牙地址写入到数据库中，进行保存。Android移动设备在开启蓝牙功能时，会对附近处于广播状态下的工业蓝牙模块进行搜索，对获取的工业蓝牙模块的物理地址进行筛选、分析、判断，将不在地址库的蓝牙屏蔽掉，将可连接的有效蓝牙地址加入待连接队列。操作人员可以自行选择蓝牙地址，并建立其蓝牙无线连接，搭建Android移动设备与工业蓝牙模块的数据链路[6]。

结束语：

综上所述，将智能移动设备作为石油工业网管，从而设计出机遇移动化网管的石油工业远程监控系统，该系统的建立，在降低硬件成本时，工业现场网络的安全性也有所提升。相关人员应用该系统在某热熔胶机的远程监控系统上进行试验，从试验的结果上进行分析，远程监控系统能够将更改热熔胶机的控制参数，且将具体的参数实时显示出来，本身不仅具有良好的实时性，而且其适用价值也是非常可观的。

参考文献：

[1]熊甜，郑松，徐哲壮， 等.基于移动化网关的工业远程监控系统[J].信息技术与网络安全，2017（23）：1-4，8.

[2]刘法龙，刘俊，高炳像.基于多通信模式的通用工业远程监控系统设计[J].杭州电子科技大学学报，2012（4）：140-143.

[3]LIU Fa-long，刘法龙，LIU Jun， et al.基于多通信模式的通用工业远程监控系统设计[C].//浙江省信号处理学会2012学术年会论文集%杭州电子科技大学，2012：140-143.

[4]陈俊旭.基于WSN的民用航空机场助航灯监控系统的设计与研究[D].厦门大学，2016.

[5]谢瑶滨.工业远程监控系统关键技术的研究与实现[D].东北大学，2013.

[6]李昕泽.一种工业远程监控系统的实现[D].华中科技大学，2014.