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AR技術(shù)在工廠監(jiān)控和控制領(lǐng)域的應(yīng)用前奏：情境移動(dòng)性

發(fā)表時(shí)間：2020-02-10　次數(shù)：553　作者：控制工程中文版 Edward Nugent

支持情境移動(dòng)性的基礎(chǔ)設(shè)施是必要的。情境移動(dòng)性的發(fā)展正在影響和改變著用于監(jiān)測(cè)、診斷、維護(hù)和控制建筑以及能源管理系統(tǒng)的移動(dòng)解決方案。

通常情況下，在分布式監(jiān)測(cè)和控制環(huán)境中，每個(gè)物理區(qū)域或控制區(qū)域，都有獨(dú)立的服務(wù)器。這里所說(shuō)的“ 區(qū)域”可以指在一個(gè)區(qū)域中的所有設(shè)備，比如工廠車(chē)間，也可以是指一個(gè)特定的自動(dòng)化系統(tǒng)。

那些負(fù)責(zé)自動(dòng)化系統(tǒng)的人，越來(lái)越多地需要在工作中不斷移動(dòng)。他們通常使用智能設(shè)備來(lái)訪問(wèn)位于每個(gè)區(qū)域的設(shè)備和資產(chǎn)。他們必須知道如何連接到負(fù)責(zé)該區(qū)域的控制服務(wù)器，以獲取相關(guān)信息和控制功能。由于控制服務(wù)器軟件供應(yīng)商眾多，如果要求該區(qū)域以統(tǒng)一的方式組織信息，或提供統(tǒng)一的用戶界面，看起來(lái)有點(diǎn)不太現(xiàn)實(shí)。因此這大大增加了訪問(wèn)的復(fù)雜性，并增加了移動(dòng)工作者履行職責(zé)所需的時(shí)間。

移動(dòng)工人的工作職責(zé)，由他們的組織角色確定，并可能會(huì)隨控制區(qū)域的不同而有所變化。例如，負(fù)責(zé)某一區(qū)域設(shè)備運(yùn)行的人，只能監(jiān)視另一個(gè)區(qū)域的設(shè)備而不能對(duì)其進(jìn)行操作。同樣地，在任何給定區(qū)域內(nèi)，運(yùn)營(yíng)人員所需的信息可能不同于維護(hù)人員所需的信息。因此，所需的信息和控制與人的角色和位置等情境息息相關(guān)。我們所需要的，是一個(gè)能主動(dòng)并安全地將正確的情境信息，在正確的位置、恰當(dāng)?shù)臅r(shí)間，提交給合適的人的系統(tǒng)。

為服務(wù)情境的流動(dòng)性，迫切需要新的基礎(chǔ)設(shè)施。移動(dòng)基礎(chǔ)設(shè)施（MI）能夠接受智能移動(dòng)設(shè)備，從而提高系統(tǒng)的價(jià)值和能力。它包括部署在控制區(qū)域內(nèi)的室內(nèi)定位系統(tǒng)（IPS）、移動(dòng)設(shè)備上的接近服務(wù)應(yīng)用、以及負(fù)責(zé)評(píng)估適當(dāng)?shù)那榫承枨蠛吞幚砜刂?監(jiān)控設(shè)備與其它資產(chǎn)所需通訊功能的移動(dòng)服務(wù)器（見(jiàn)圖1）。

用于情境移動(dòng)和全球定位系統(tǒng)（GPS）的接近服務(wù)，是當(dāng)今移動(dòng)設(shè)備的標(biāo)準(zhǔn)功能。使用IPS或GPS，移動(dòng)設(shè)備可以確定自己的當(dāng)前位置。當(dāng)安裝在設(shè)備上的應(yīng)用程序驗(yàn)證和維護(hù)用戶證書(shū)時(shí)，該設(shè)備可以實(shí)時(shí)確認(rèn)用戶的角色及其位置。此外，使用相同的IPS技術(shù)，該應(yīng)用程序可以感知附近的移動(dòng)資產(chǎn)以及用戶的位置和配置文件，并可以將此信息與移動(dòng)服務(wù)器同步。

圖1：平板電腦和智能手機(jī)，再加上相關(guān)支持的基礎(chǔ)設(shè)施，可以提供情境的移動(dòng)性。本文所有圖片來(lái)源：PcVue 公司

移動(dòng)設(shè)備通常由標(biāo)準(zhǔn)的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)連接。包括藍(lán)牙低功耗（BLE）信標(biāo)、近場(chǎng)通信（NFC）標(biāo)簽、以及QR碼在內(nèi)的地理標(biāo)簽，與Wi-Fi接入點(diǎn)和其它新興技術(shù)一起使用，來(lái)確定移動(dòng)設(shè)備的具體位置。與此類似，地理標(biāo)簽還可以被應(yīng)用到移動(dòng)資產(chǎn)中，以增強(qiáng)接近服務(wù)。當(dāng)用戶移動(dòng)時(shí)，圖像發(fā)生變化，從而創(chuàng)建一個(gè)移動(dòng)的歷史記錄，在隱私政策允許的情況下可以由移動(dòng)服務(wù)器記錄。

移動(dòng)服務(wù)器及其情境邏輯引擎（Contextual Logic Engine, CLE）為設(shè)施提供了基礎(chǔ)。移動(dòng)服務(wù)器確定適當(dāng)?shù)牟僮?，并將信息和控制元素，根?jù)移動(dòng)工人所處位置的情境及其職責(zé)，發(fā)送給移動(dòng)工人。該信息可能包括設(shè)備的實(shí)時(shí)狀態(tài)或控制。為使工人能夠履行職責(zé)，可能會(huì)建議增加額外的資源，如圖紙、示意圖等（見(jiàn)圖2）。

圖2：移動(dòng)基礎(chǔ)設(shè)施可與移動(dòng)工具，如平板電腦、智能手機(jī)、以及現(xiàn)有的系統(tǒng)等進(jìn)行交互。

當(dāng)CLE確定需要將新的信息和行動(dòng)提供給移動(dòng)用戶時(shí)，它就會(huì)自動(dòng)發(fā)送給智能設(shè)備。例如：

●帶狀態(tài)以及發(fā)布指令功能的圖形化人機(jī)界面（HMI）；

●測(cè)量值清單；

●關(guān)鍵值趨勢(shì)圖；

●顯示或修改事件日程；

●管理警報(bào)；

●啟動(dòng)網(wǎng)頁(yè)、顯示文件、或調(diào)用其它操作系統(tǒng)資源。

此外，CLE也可以做環(huán)境舒適度調(diào)整或提供訪問(wèn)控制。

在任何信息系統(tǒng)或任何網(wǎng)絡(luò)中，安全都是最重要的考慮因素。在部署移動(dòng)解決方案時(shí)，非常重要的一點(diǎn)是提供一系列的安全措施，如防火墻和主動(dòng)用戶權(quán)限管理等，以保證移動(dòng)設(shè)備的安全。

為了提升安全性，移動(dòng)基礎(chǔ)設(shè)施框架內(nèi)的特定功能應(yīng)該包括：1.用戶登錄，使用智能應(yīng)用程序；2.在執(zhí)行控制活動(dòng)前，重新驗(yàn)證；3.執(zhí)行關(guān)鍵活動(dòng)前，進(jìn)行驗(yàn)證 ，包括驗(yàn)證用戶是否接近配置了可穿戴式傳感器的設(shè)備，如BLE信標(biāo)等，并通過(guò)附著在設(shè)備上的地理標(biāo)簽，如QR代碼等來(lái)確認(rèn)有效性（參見(jiàn)圖3）。

圖3：驗(yàn)證標(biāo)簽,確定區(qū)域內(nèi)用戶的權(quán)限。在某一區(qū)域，某工人可能有權(quán)限改變?cè)O(shè)置，甚至編程，但是在另一區(qū)域可能只有查看的權(quán)限。

大多數(shù)工人對(duì)智能移動(dòng)設(shè)備都非常熟悉，這些設(shè)備的興起創(chuàng)造了一個(gè)機(jī)會(huì)，可以提高監(jiān)測(cè)和控制的移動(dòng)性。這一趨勢(shì)，正在從集中的主控室管理模式向分布式移動(dòng)個(gè)人模式轉(zhuǎn)移。與在控制室中的操作員工作方式相比，用戶與移動(dòng)設(shè)備進(jìn)行交互，需要移動(dòng)基礎(chǔ)設(shè)施來(lái)優(yōu)化效率和提升安全性。

利用移動(dòng)設(shè)備上標(biāo)準(zhǔn)化的定位功能，可以監(jiān)控移動(dòng)人員位置，依據(jù)授權(quán)和位置信息，將情境信息和控制指令推送到智能設(shè)備上而不需要專門(mén)的設(shè)備。

對(duì)移動(dòng)基礎(chǔ)設(shè)施的需求，源于對(duì)使用快速增長(zhǎng)和普及的智能手機(jī)和平板電腦的渴望。將接近服務(wù)與移動(dòng)應(yīng)用程序和移動(dòng)服務(wù)器的整合，使得在世界范圍內(nèi)為數(shù)據(jù)采集與監(jiān)視控制（SCADA）和樓宇管理系統(tǒng)（BMS）項(xiàng)目提供移動(dòng)解決方案成為可能。