CN106843183A - 基于vpn技术的干式水泥线调试的远程监控系统及控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于VPN技术的干式水泥线调试的远程监控系统及控制方法，包括工业设备数据采集层、企业内部监控层和远程用户终端监控层，前两者和后两者皆通过互联网连接，工业设备数据采集层包括干式水泥生产线所需的工业设备、工控机和一级报警单元，企业内部监控层包括数据库服务器、日志服务器、统计服务器、VPN服务器、工程师站和二级报警单元，远程用户终端监控层包括安装有VPN客户端软件和三级报警单元的远程用户终端，该系统可以在线自动监测工业设备的参数并动态分析，实现国内外工程现场设备的远程控制；且在工业设备发生异常时，从现场、工程师站到远程客户端共设有三级报警机制，确保对异常的及时处理，保证水泥线调试过程的顺利运行。

Description

基于VPN技术的干式水泥线调试的远程监控系统及控制方法

技术领域

本发明涉及远程控制技术领域，具体涉及一种基于VPN技术的干式水泥线调试的工业设备远程监控系统。

背景技术

一方面，随着电子通信技术和计算机网络的不断发展，传统的集中式监控逐渐向网络远程监控发展。现在的远程监控技术是集计算机、网络通信、检测设备装置、执行机构和检测对象为一体，采用远程监控技术可以对企业生产进行实时监测。对生产流程、能源消耗、环境判别等进行更为科学详细的了解。特别在恶劣工作环境下能够实现无人化操作，提高了安全生产水平，有利于整体管理水平的提升。

另一方面，现代大型工业建设企业在国外承包了大量工程项目，工程现场存在许多需要监控的环境要素，如温湿度、电机状态、现场画面等。随着项目规模和数量的不断扩大，需要监控的工业设备也越来越多，导致企业需要投入大量的人力物力进行维护和管理。

传统工业设备控制方法对通信距离有较大限制，对工作人员的依赖性较强，工作效率低下。各个工程现场进行维护管理时，所有数据报表都需要工作人员到达现场进行录入、登记、修改，增加了企业管理成本。

比如干式水泥线调试过程中，需要记录工业设备，比如给料机、斗式提升机、球磨机和螺旋输送机的运行状况，生料仓、烘干机、均化仓和熟料机的温湿度等参数，调试周期长，数据庞大，工作量大，需要大量的人力、财力和物力，而且人为记录，容易出错等。

鉴于上述问题，有必要提供一种新型的基于VPN技术的适用于干式水泥线调试的远程监控系统。

发明内容

本发明主要解决的技术问题是提供一种基于VPN技术的干式水泥线调试的远程监控系统及控制方法，该系统可以在线自动化监测干式水泥线的工业设备的参数并动态分析，可以实现国内、国外工程现场设备的远程控制，了解工程现场的实时情况；另外在工业设备发生异常时，从现场、工程师站到远程客户端共设有三级报警机制，确保对异常情况的及时准确处理，保证干式水泥线调试过程的顺利运行。

为解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案是：提供一种基于VPN技术的干式水泥线调试的远程监控系统，包括工业设备数据采集层、企业内部监控层和远程用户终端监控层，所述工业设备数据采集层与所述企业内部监控层通过互联网连接，所述企业内部监控层与所述远程用户终端监控层通过互联网连接；

所述工业设备数据采集层包括干式水泥生产线所需的工业设备、工控机和一级报警单元，所述工业设备与所述工控机连接，所述一级报警单元与所述工业设备连接，每一工业设备皆设有PLC控制器、数据采集器和一级报警器，同一工业设备的数据采集器与PLC控制器电连接，所述PLC控制器与所述工控机通过串口通信或TCP/IP通信方式连接，每一所述工业设备的一级报警器与PLC控制器连接，所有工业设备的一级报警器构成所述一级报警单元，且所述一级报警器之间并联；

所述工业设备包括按照水泥生产流程依次布置的给料机、一号斗式提升机、生料仓、烘干机、热风炉、二号斗式提升机、均化仓、球磨机、三号斗式提升机、选粉机、四号斗式提升机、螺旋输送机和熟料仓，所述给料机、斗式提升机、所述球磨机和所述螺旋输送机的动力系统与相对应的所述工业设备的PLC控制器电连接；所述生料仓、所述烘干机、所述热风炉、所述均化仓和所述熟料机皆设有温度传感器和湿度传感器，所述温度传感器和所述湿度传感器皆与相对应的所述工业设备的PLC控制器电连接；

所述企业内部监控层包括数据库服务器、日志服务器、统计服务器、VPN服务器、工程师站和二级报警单元，所述VPN服务器与所述工控机通过互联网连接，所述数据库服务器、所述日志服务器、所述统计服务器、所述工程师站和所述二级报警单元皆与所述VPN服务器通过企业内部的局域网连接，且所述数据库服务器、日志服务器和统计服务器存储所述工程师站处理后的数据，所述工程师站包括实时显示模块、异常报警模块、工业设备数据查询模块和工业设备数据调节模块，所述实时显示模块、异常报警模块、工业设备数据查询模块和工业设备数据调节模块皆与所述工程师站的控制器电连接，所述二级报警单元包括与所述工业设备相对应的二级报警器，所述二级报警器之间并联，且与所述工程师站的控制器电连接；

所述远程用户终端监控层包括安装有VPN客户端软件和三级报警单元的远程用户终端，所述远程用户终端通过互联网向所述企业内部控制层的VPN服务器发起连接后，所述远程用户终端能够监控现场，且所述三级报警单元在所述工业设备异常时能发出提示音。

为解决上述技术问题，本发明采用的进一步技术方案是：

所述工业设备数据采集层还包括摄像机，所述摄像机与所述工控机通过串口通信或TCP/IP通信方式连接，所述摄像机设有三个，分别位于所述干式水泥线的前端、终端和末端。

进一步地说，所述远程用户终端包括智能手机、IPAD或个人电脑。

进一步地说，所述工控机设有至少一个。

进一步地说，所述一级报警单元和所述二级报警单元皆集中设在独立区域。

进一步地说，每一所述一级报警器和所述二级报警器皆设有与所述工业设备对应的编码。

一种所述的基于VPN技术的干式水泥线调试的远程监控系统的控制方法，按照下述步骤进行：

步骤一、工业设备的数据采集器采集工业设备的运行数据，传输给对应工业设备的PLC控制器；

步骤二、对应工业设备的PLC控制器通过串口通信或TCP/IP通信方式将运行数据传输给工控机，工控机将运行数据进行压缩编码并与VPN服务器建立通信链路，将运行数据传输到企业内部监控层；

步骤三、工程师站将获得的运行数据进行解码处理并存储，同时将处理后的运行数据分别发送至日志服务器进行日志记录，发送至统计服务器进行数据统计，发送至数据处理器进行数据存储；

步骤四、远程用户终端安装VPN客户端软件，并连接入互联网，然后向企业内部监控层的VPN服务器发起VPN连接，从而实现对工业设备数据采集层的工业设备的运行数据实时查看和远程监控；

步骤五、具有相应权限的人员可综合考虑实时监测到的运行数据，远程发送指令，控制和调整各工业设备的运行状况。

进一步地说，还包括步骤六：工业设备的运行数据出现异常时，工业设备数据采集层的一级报警单元的对应一级报警器发出报警，同时企业内部监控层的二级报警单元的对应的二级报警器发出报警，若此时远程客户终端正在查看的话，三级报警单元也会发出提示音，提示远程终端用户、工程师站工作人员和现场工作人员及时处理异常。

进一步地说，步骤五中所述的相应权限具体为，负责所述干式水泥线调试的工程师可以查看和调整工业设备的运行状况，除负责所述干式水泥线调试的工程师之外的工程师或管理者可以查看但不能调整工业设备的运行状况，可以通知负责所述干式水泥线调试的工程师确认并调整工业设备的运行状况。

本发明的有益效果是：本发明至少具有以下几点优点：

一、本发明的远程监控系统实现在国内对国外干式水泥线调试现场的工业设备进行远程调试与监控，使监控过程更具有针对性和适宜性，可远程查询监控数据，了解工程现场的实时情况；充分利用现有网络资源，将工业设备的运营管理方式由被动维护转为主动维护，减少人工巡查和人工收集大量数据，从而为企业管理和维护节约大量成本，而且能保证收集的数据的及时性和准确性；

二、本发明基于VPN技术，对传输的IP数据包提供压缩算法，实现IP数据包压缩功能，实现全局流量压缩，包括部分TCP流量和UDP流量，进一步减少带宽占用；可以改善丢包较多、延迟较大等网络问题，提升海外远程监控的工作效率；同时，通过VPN的隧道协议及加密技术，保证在公网上传输的数据的安全性；

三、本发明的工业设备的运行数据出现异常时，工业设备数据采集层的一级报警单元的对应一级报警器发出报警，同时企业内部监控层的二级报警单元的对应的二级报警器的发出报警，若此时远程客户终端正在查看的话，三级报警单元也会发出提示音，提示远程终端用户、工程师站工作人员和现场工作人员及时处理异常,通过三级报警系统能确保水泥生产现场的工业设备发生的异常被及时处理；

四、本发明的一级报警单元和二级报警单元皆集中设在独立区域，且一级报警器和二级报警器皆设有与工业设备对应的编码，便于集中管理，出现异常及时确定到具体的工业设备，不需要工作人员巡查，节约时间和人力；更佳的是，一级报警单元与PLC控制器直接连接，而二级报警单元通过工控机与PLC控制器连接，现场的工业设备发生异常时，若一级报警单元和二级报警单元之一出现故障时，另一仍可提醒工作人员及时处理异常，确保异常及时处理；

五、本发明的远程终端根据使用者级别设有不同权限，而且其发现工业设备运行异常时，不能随意对工业设备的运行数据进行修改，必须经工程师站和现场工作人员确认后，由工程师站或现场的工作人员修改，确保其准确性。

上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本发明的较佳实施例并配合附图详细说明如后。

附图说明

图1是本发明的控制原理结构示意图；

图2是本发明的干式水泥线的工业设备的结构示意图；

附图中各部分标记如下：

工业设备数据采集层1、企业内部监控层2、远程用户终端监控层3、互联网4、工业设备5、工控机6、一级报警单元7、PLC控制器8、数据采集器9、数据库服务器10、日志服务器11、统计服务器12、VPN服务器13、工程师站14、二级报警单元15、远程用户终端16、摄像机17、给料机18、一号斗式提升机19、生料仓20、烘干机21、热风炉22、二号斗式提升机23、均化仓24、球磨机25、三号斗式提升机26、选粉机27、四号斗式提升机28、螺旋输送机29和熟料仓30。

具体实施方式

以下通过特定的具体实施例说明本发明的具体实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭示的内容轻易地了解本发明的优点及功效。本发明也可以其它不同的方式予以实施，即，在不背离本发明所揭示的范畴下，能予不同的修饰与改变。

实施例：一种基于VPN技术的干式水泥线调试的远程监控系统，如图1和图2所示，包括工业设备数据采集层1、企业内部监控层2和远程用户终端监控层3，所述工业设备数据采集层1与所述企业内部监控层2通过互联网4连接，所述企业内部监控层2与所述远程用户终端监控层3通过互联网4连接；

所述工业设备数据采集层1包括干式水泥生产线所需的工业设备5、工控机6和一级报警单元7，所述工业设备5与所述工控机6连接，所述一级报警单元7与所述工业设备5连接，每一工业设备皆设有PLC控制器8、数据采集器9和一级报警器，同一工业设备5的数据采集器9与PLC控制器8电连接，所述PLC控制器8与所述工控机6通过串口通信或TCP/IP通信方式连接，每一所述工业设备5的一级报警器与PLC控制器8连接，所有工业设备5的一级报警器构成所述一级报警单元7，且所述一级报警器之间并联；

如图2所示，所述工业设备5包括按照水泥生产流程依次布置的给料机18、一号斗式提升机19、生料仓20、烘干机21、热风炉22、二号斗式提升机23、均化仓24、球磨机25、三号斗式提升机26、选粉机27、四号斗式提升机28、螺旋输送机29和熟料仓30，所述给料机、斗式提升机、所述球磨机和所述螺旋输送机的动力系统与相对应的所述工业设备的PLC控制器电连接；所述生料仓、所述烘干机、所述热风炉、所述均化仓和所述熟料机皆设有温度传感器和湿度传感器，所述温度传感器和所述湿度传感器皆与相对应的所述工业设备5的PLC控制器8电连接；

所述企业内部监控层2包括数据库服务器10、日志服务器11、统计服务器12、VPN服务器13、工程师站14和二级报警单元15，所述VPN服务器13与所述工控机6通过互联网4连接，所述数据库服务器10、所述日志服务器11、所述统计服务器12、所述工程师站14和所述二级报警单元15皆与所述VPN服务器13通过企业内部的局域网连接，且所述数据库服务器10、日志服务器11和统计服务器12存储所述工程师站14处理后的数据，所述工程师站14包括实时显示模块、异常报警模块、工业设备数据查询模块和工业设备数据调节模块，所述实时显示模块、异常报警模块、工业设备数据查询模块和工业设备数据调节模块皆与所述工程师站14的控制器电连接，所述二级报警单元15包括与所述工业设备5相对应的二级报警器，所述二级报警器之间并联，且与所述工程师站14的控制器电连接；

所述远程用户终端监控层3包括安装有VPN客户端软件和三级报警单元的远程用户终端16，所述远程用户终端16通过互联网4向所述企业内部控制层2的VPN服务器13发起连接后，所述远程用户终端16能够监控现场，且所述三级报警单元在所述工业设备异常时能发出提示音。

所述工业设备数据采集层1还包括摄像机17，所述摄像机17与所述工控机6通过串口通信或TCP/IP通信方式连接，所述摄像机17设有三个，分别位于所述干式水泥线的前端、终端和末端。

所述远程用户终端16包括智能手机、IPAD或个人电脑。

所述工控机6设有至少一个。

所述一级报警单元7和所述二级报警单元15皆集中设在独立区域。

每一所述一级报警器和所述二级报警器皆设有与所述工业设备5对应的编码。

一种所述的基于VPN技术的干式水泥线调试的远程监控系统的控制方法，按照下述步骤进行：

步骤一、工业设备的数据采集器采集工业设备的运行数据，传输给对应工业设备的PLC控制器；

步骤二、对应工业设备的PLC控制器通过串口通信或TCP/IP通信方式将运行数据传输给工控机，工控机将运行数据进行压缩编码并与VPN服务器建立通信链路，将运行数据传输到企业内部监控层；

步骤三、工程师站将获得的运行数据进行解码处理并存储，同时将处理后的运行数据分别发送至日志服务器进行日志记录，发送至统计服务器进行数据统计，发送至数据处理器进行数据存储；

步骤四、远程用户终端安装VPN客户端软件，并连接入互联网，然后向企业内部监控层的VPN服务器发起VPN连接，从而实现对工业设备数据采集层的工业设备的运行数据实时查看和远程监控；

步骤五、具有相应权限的人员可综合考虑实时监测到的运行数据，远程发送指令，控制和调整各工业设备的运行状况。

还包括步骤六：工业设备的运行数据出现异常时，工业设备数据采集层的一级报警单元的对应一级报警器发出报警，同时企业内部监控层的二级报警单元的对应的二级报警器发出报警，若此时远程客户终端正在查看的话，三级报警单元也会发出提示音，提示远程终端用户、工程师站工作人员和现场工作人员及时处理异常。

步骤五中所述的相应权限具体为，负责所述干式水泥线调试的工程师可以查看和调整工业设备的运行状况，除负责所述干式水泥线调试的工程师之外的工程师或管理者可以查看但不能调整工业设备的运行状况，可以通知负责所述干式水泥线调试的工程师确认并调整工业设备的运行状况。

本发明的工作原理及工作过程如下：

本发明的远程监控系统实现在国内对国外干式水泥线调试现场的工业设备进行远程调试与监控，使监控过程更具有针对性和适宜性，可远程查询监控数据，了解工程现场的实时情况；充分利用现有网络资源，将工业设备的运营管理方式由被动维护转为主动维护，减少人工巡查和人工收集大量数据，从而为企业管理和维护节约大量成本，而且能保证收集的数据的及时性和准确性；

本发明基于VPN技术，对传输的IP数据包提供压缩算法，实现IP数据包压缩功能，实现全局流量压缩，包括部分TCP流量和UDP流量，进一步减少带宽占用；可以改善丢包较多、延迟较大等网络问题，提升海外远程监控的工作效率；同时，通过VPN的隧道协议及加密技术，保证在公网上传输的数据的安全性；

本发明的工业设备的运行数据出现异常时，工业设备数据采集层的一级报警单元的对应一级报警器发出报警，同时企业内部监控层的二级报警单元的对应的二级报警器的发出报警，若此时远程客户终端正在查看的话，三级报警单元也会发出提示音，提示远程终端用户、工程师站工作人员和现场工作人员及时处理异常,通过三级报警系统能确保水泥生产现场的工业设备发生的异常被及时处理；

本发明的一级报警单元和二级报警单元皆集中设在独立区域，且一级报警器和二级报警器皆设有与工业设备对应的编码，便于集中管理，出现异常及时确定到具体的工业设备，不需要工作人员巡查，节约时间和人力；更佳的是，一级报警单元与PLC控制器直接连接，而二级报警单元通过工控机与PLC控制器连接，现场的工业设备发生异常时，若一级报警单元和二级报警单元之一出现故障时，另一仍可提醒工作人员及时处理异常，确保异常及时处理；

本发明的远程终端根据使用者级别设有不同权限，而且其发现工业设备运行异常时，不能随意对工业设备的运行数据进行修改，必须经工程师站和现场工作人员确认后，由工程师站或现场的工作人员修改，确保其准确性。

以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (9)

1.一种基于VPN技术的干式水泥线调试的远程监控系统，其特征在于：

包括工业设备数据采集层(1)、企业内部监控层(2)和远程用户终端监控层(3)，所述工业设备数据采集层与所述企业内部监控层通过互联网(4)连接，所述企业内部监控层与所述远程用户终端监控层通过互联网连接；

所述工业设备数据采集层包括干式水泥生产线所需的工业设备(5)、工控机(6)和一级报警单元(7)，所述工业设备与所述工控机连接，所述一级报警单元与所述工业设备连接，每一工业设备皆设有PLC控制器(8)、数据采集器(9)和一级报警器，同一工业设备的数据采集器与PLC控制器电连接，所述PLC控制器与所述工控机通过串口通信或TCP/IP通信方式连接，每一所述工业设备的一级报警器与PLC控制器连接，所有工业设备的一级报警器构成所述一级报警单元，且所述一级报警器之间并联；

所述工业设备包括按照水泥生产流程依次布置的给料机(18)、一号斗式提升机(19)、生料仓(20)、烘干机(21)、热风炉(22)、二号斗式提升机(23)、均化仓(24)、球磨机(25)、三号斗式提升机(26)、选粉机(27)、四号斗式提升机(28)、螺旋输送机(29)和熟料仓(30)，所述给料机、斗式提升机、所述球磨机和所述螺旋输送机的动力系统与相对应的所述工业设备的PLC控制器电连接；所述生料仓、所述烘干机、所述热风炉、所述均化仓和所述熟料机皆设有温度传感器和湿度传感器，所述温度传感器和所述湿度传感器皆与相对应的所述工业设备的PLC控制器电连接；

所述企业内部监控层包括数据库服务器(10)、日志服务器(11)、统计服务器(12)、VPN服务器(13)、工程师站(14)和二级报警单元(15)，所述VPN服务器与所述工控机通过互联网连接，所述数据库服务器、所述日志服务器、所述统计服务器、所述工程师站和所述二级报警单元皆与所述VPN服务器通过企业内部的局域网连接，且所述数据库服务器、日志服务器和统计服务器存储所述工程师站处理后的数据，所述工程师站包括实时显示模块、异常报警模块、工业设备数据查询模块和工业设备数据调节模块，所述实时显示模块、异常报警模块、工业设备数据查询模块和工业设备数据调节模块皆与所述工程师站的控制器电连接，所述二级报警单元包括与所述工业设备相对应的二级报警器，所述二级报警器之间并联，且与所述工程师站的控制器电连接；

所述远程用户终端监控层包括安装有VPN客户端软件和三级报警单元的远程用户终端(16)，所述远程用户终端通过互联网向所述企业内部控制层的VPN服务器发起连接后，所述远程用户终端能够监控现场，且所述三级报警单元在所述工业设备异常时能发出提示音。

2.根据权利要求1所述的基于VPN技术的干式水泥线调试的远程监控系统，其特征在于：所述工业设备数据采集层还包括摄像机(17)，所述摄像机与所述工控机通过串口通信或TCP/IP通信方式连接，所述摄像机设有三个，分别位于所述干式水泥线的前端、终端和末端。

3.根据权利要求1所述的基于VPN技术的干式水泥线调试的远程监控系统，其特征在于：所述远程用户终端包括智能手机、IPAD或个人电脑。

4.根据权利要求1所述的基于VPN技术的干式水泥线调试的远程监控系统，其特征在于：所述工控机设有至少一个。

5.根据权利要求1所述的基于VPN技术的干式水泥线调试的远程监控系统，其特征在于：所述一级报警单元和所述二级报警单元皆集中设在独立区域。

6.根据权利要求1所述的基于VPN技术的干式水泥线调试的远程监控系统，其特征在于：每一所述一级报警器和所述二级报警器皆设有与所述工业设备对应的编码。

7.一种根据权利要求1所述的基于VPN技术的干式水泥线调试的远程监控系统的控制方法，其特征在于：按照下述步骤进行：

步骤一、工业设备的数据采集器采集工业设备的运行数据，传输给对应工业设备的PLC控制器；

步骤二、对应工业设备的PLC控制器通过串口通信或TCP/IP通信方式将运行数据传输给工控机，工控机将运行数据进行压缩编码并与VPN服务器建立通信链路，将运行数据传输到企业内部监控层；

步骤三、工程师站将获得的运行数据进行解码处理并存储，同时将处理后的运行数据分别发送至日志服务器进行日志记录，发送至统计服务器进行数据统计，发送至数据处理器进行数据存储；

步骤四、远程用户终端安装VPN客户端软件，并连接入互联网，然后向企业内部监控层的VPN服务器发起VPN连接，从而实现对工业设备数据采集层的工业设备的运行数据实时查看和远程监控；

步骤五、具有相应权限的人员可综合考虑实时监测到的运行数据，远程发送指令，控制和调整各工业设备的运行状况。

8.根据权利要求7所述的基于VPN技术的干式水泥线调试的远程监控系统的控制方法，其特征在于：还包括步骤六：工业设备的运行数据出现异常时，工业设备数据采集层的一级报警单元的对应一级报警器发出报警，同时企业内部监控层的二级报警单元的对应的二级报警器发出报警，若此时远程客户终端正在查看的话，三级报警单元也会发出提示音，提示远程终端用户、工程师站工作人员和现场工作人员及时处理异常。

9.根据权利要求7所述的基于VPN技术的干式水泥线调试的远程监控系统的控制方法，其特征在于：步骤五中所述的相应权限具体为，负责所述干式水泥线调试的工程师可以查看和调整工业设备的运行状况，除负责所述干式水泥线调试的工程师之外的工程师或管理者可以查看但不能调整工业设备的运行状况，可以通知负责所述干式水泥线调试的工程师确认并调整工业设备的运行状况。