引言

物聯(lián)網被看作信息領域一次重大的發(fā)展和變革，是繼計算機、互聯(lián)網和移動通信網之后的又一次信息產業(yè)浪潮。在物聯(lián)網之前，SCADA系統(tǒng)只是針對物理位置固定的過程進行數據采集和監(jiān)控。從這點來看，物聯(lián)網在移動數據采集上面有很大的優(yōu)勢，特別是不易布線的地方，物聯(lián)網更具有SCADA系統(tǒng)不可比的便捷。物聯(lián)網是SCADA系統(tǒng)的一種延伸，物聯(lián)網取代部分SCADA系統(tǒng)是必然的一個趨勢。在物聯(lián)網快速發(fā)展的時代，SCADA系統(tǒng)也必將支持對移動過程裝置和流程的數據采集和監(jiān)控叫

1概述

1.1物聯(lián)網系統(tǒng)概述

1.1.1物聯(lián)網系統(tǒng)的概念

物聯(lián)網(TheInternetofThings，IoT)，即通過射頻識別(RFID)、傳感器、全球定位系統(tǒng)(GPS)、移動電話、激光掃描器等信息傳感設備，按照約定的協(xié)議，把任何物品與互聯(lián)網連接起來，進行信息交換和通訊，以實現智能化識別、定位、跟蹤、監(jiān)控和管理的一種網絡叫物聯(lián)網一般情況下作為無線網，我們每個人周圍的設備一般為1000至5000個，那么物聯(lián)網包含物體總數為500萬億至1000萬億個。在物聯(lián)網上，每個人都能以應用電子標簽將真實的物體上網聯(lián)結，且在物聯(lián)網上都可以查找出它們的具體位置。通過物聯(lián)網可以用中心計算機對機器、設備、人員進行集中管理、控制，也可以對家庭設備、汽車進行遙控，以及搜尋位置、防止物品被盜等各種應用。

物聯(lián)網將能現實世界數字化，且應用范圍十分廣泛。物聯(lián)網遍及智能交通、環(huán)境保護、政府工作、公共安全、平安家居、智能消防、工業(yè)監(jiān)測、環(huán)境監(jiān)測、路燈照明管控、景觀照明管控、樓宇照明管控、廣場照明管控、老人護理、個人健康、花卉栽培、水系監(jiān)測、食品溯源、敵情偵查和情報搜集等多個領域，具有十分廣闊的市場和應用前景。

RFID射頻識別技術

RFID是一種通信技術，可通過無線電訊號識別特定目標并讀寫相關數據，而無需識別系統(tǒng)與特定目標之間建立機械或光學接觸。RFID技術興起于20世紀80年代，隨著超大規(guī)模集成電路的發(fā)展，到20世紀90年代進入了實用階段。RFID作為一種具備巨大發(fā)展前途的應用技術，不僅在物流領域具有強大的應用優(yōu)勢，同時在商業(yè)、交通、醫(yī)療、軍事等領域也有著廣泛的發(fā)展前途［6］。

RFID具有快速掃描、體積小、抗污染能力和耐久性、重復使用、記憶容量大等特點，被認為是21世紀最有發(fā)展前途的信息技術之一。它被稱作四大物聯(lián)網關鍵技術(RFID、傳感器、智能技術、納米技術)之首，是物聯(lián)網的構建基礎和核心［7］。

1.1.3物聯(lián)網的架構和特征

物聯(lián)網架構可分為三層：感知層、網絡層和應用層冏。感知層由各種傳感器構成，包括溫濕度傳感器、二維碼標簽、RFID標簽和讀寫器、攝像頭、紅外線、GPS等感知終端。感知層是物聯(lián)網識別物體、采集信息的來源。網絡層由各種網絡，包括互聯(lián)網、廣電網、網絡管理系統(tǒng)和云計算平臺等組成，是整個物聯(lián)網的中樞，負責傳遞和處理感知層獲取的信息。應用層是物聯(lián)網和用戶的接口，它與行業(yè)需求結合，實現物聯(lián)網的智能應用。

和傳統(tǒng)的互聯(lián)網相比，物聯(lián)網有其鮮明的特征：物聯(lián)網是各種感知技術的廣泛應用；物聯(lián)網是一種建立在互聯(lián)網上的泛在網絡；物聯(lián)網本身也具有智能處理的能力，能夠對物體實施智能控制；物聯(lián)網的使用場景和時間更加自由，更貼合用戶的使用習慣，提供更好的用戶體驗。

SCADA系統(tǒng)概述

SCADA系統(tǒng)的概念

SCADA(SupervisoryControlAndDataAcquisition,監(jiān)控與數據采集)系統(tǒng)是基于計算機通訊和控制技術發(fā)展起來的生產過程控制與調度自動化系統(tǒng)，它可以對現場的運行設備進行監(jiān)視和控制，以實現數據采集、測量、各類信號報警、設備控制以及參數調節(jié)等各項功能［9］。

SCADA系統(tǒng)分為三層架構。第一層為數據采集層，第二層為數據監(jiān)控層，第三層為數據應用層。

SCADA系統(tǒng)將先進的計算機技術、工業(yè)控制技術、顯示技術、通信技術(有線通信和無線通信等)、RTU(RemoteTerminalUnit，遠程終端單元)/PLC(ProgrammableLogicController，可編程程序控制器)技術、測量技術、現場總線技術等結合在一起，采用N(N>2)層客戶機/服務器結構或者瀏覽器/Web服務器/數據庫服務器軟件架構。一般來說,全部SCADA系統(tǒng)主要由位于監(jiān)控調度中心的SCADA軟件系統(tǒng)、位于現場監(jiān)控站的各遠程終端單元(RTU/PLC)以及連接它們的通訊系統(tǒng)(有線、無線、光纖、擴頻、微波、衛(wèi)星等)組成［10］。

SCADA系統(tǒng)的特點和功能

SCADA系統(tǒng)具有實時性、多任務性、開放性、分布性、可靠性、安全性和維護性。其優(yōu)勢在于網絡能力較強、RTU較靈活、價格較低。

SCADA系統(tǒng)不僅要實現對現場生產過程的數據采集、處理與監(jiān)控，而且是管理信息系統(tǒng)、辦公自動化、地理信息系統(tǒng)(GIS)、制造執(zhí)行系統(tǒng)以及企業(yè)資源計劃等系統(tǒng)的實時數據源，這就需要SCADA系統(tǒng)具備良好的開放性，以實現與上述系統(tǒng)的數據交換和系統(tǒng)集成。

2物聯(lián)網和SCADA系統(tǒng)發(fā)展及現狀

2.1物聯(lián)網發(fā)展及現狀

物聯(lián)網的實踐最早可以追溯到1990年施樂公司的網絡可樂販售機，美國麻省理工學院(MIT)的KevinAshton教授首次提出物聯(lián)網的概念，且在1999年美國麻省理工學院建立了“自動識別中心(Auto-ID)”，提出“萬物皆可通過網絡互聯(lián)”，闡明了物聯(lián)網的基本含義。早期的物聯(lián)網是依托射頻識別(RFID)技術的物流網絡，隨著技術和應用的發(fā)展，物聯(lián)網的內涵已經發(fā)生了較大變化。2005年ITU在突尼斯舉行的信息社會世界峰會(WSIS)上正式確定了“物聯(lián)網”的概念,國際電信聯(lián)盟(ITU)發(fā)布《ITU互聯(lián)網報告2005:物聯(lián)網》，弓I用了'物聯(lián)網”的概念。物聯(lián)網的定義和范圍已經發(fā)生了變化,覆蓋范圍有了較大的拓展，并介紹了物聯(lián)網的特征、相關的技術、面臨的挑戰(zhàn)和未來的市場機遇，物聯(lián)網也不再只是指基于RFID技術的物聯(lián)網。

國外的一些具有技術優(yōu)勢和戰(zhàn)略優(yōu)勢的國家和組織，比如美國、日本、韓國、歐盟等，物聯(lián)網的發(fā)展較為迅速，發(fā)展水平較為領先。

物聯(lián)網具有很大的發(fā)展空間?；诖?，我國對物聯(lián)網的發(fā)展進行了詳細的規(guī)劃，政府也在政策扶持方面給予大力支持。在我國制定的“十二五”發(fā)展規(guī)劃中，將物聯(lián)網納入國家五大戰(zhàn)略性新興產業(yè)，相應標準也在制定中；物聯(lián)網還被列為《國家中長期科學與技術發(fā)展規(guī)劃(2006-2020年)》和“新一代寬帶移動無線通信網”重大專項中的重點研究領域。國家教育部已成立物聯(lián)網及相關專業(yè)教學指導小組，以江南大學、北京郵電大學、南京郵電大學、天津大學為代表的高校已經或正在申報申報物聯(lián)網相關專業(yè)。

2014年2月18日，全國物聯(lián)網工作電視電話會議在北京召開。國務院副總理馬凱在會議中強調，要搶抓機遇，應對挑戰(zhàn)，以更大決心、更有效措施，扎實推進物聯(lián)網有序健康發(fā)展，努力打造具有國際競爭力的物聯(lián)網產業(yè)體系，為促進經濟社會發(fā)展做出積極貢獻。

SCADA系統(tǒng)發(fā)展及現狀

第一代是基于專用計算機和專用操作系統(tǒng)的SCADA系統(tǒng)。第二代是基于通用計算機的SCADA系統(tǒng)。第三代是基于分布式計算機網絡以及關于數據庫技術的能夠實現大范圍聯(lián)網的SCADA系統(tǒng)［10］。第四代SCADA/EMS系統(tǒng)的基礎條件已經誕生。該系統(tǒng)的主要特征是采用Internet技術、面向對象技術、神經網絡技術以及JAVA技術等，繼續(xù)擴大SCADA/EMS系統(tǒng)與其它系統(tǒng)的集成，綜合安全經濟運行以及商業(yè)化運營的需要。

目前，國外和國內市場上應用較為普遍的SCADA上位機系統(tǒng)有：WondWare的InTouch、西門子公司的WinCC、澳大利亞的CiTech、美國Interlution公司的Fix、意大利LogoSystem的LogView等，這些系統(tǒng)較為全面的解決了傳統(tǒng)SCADA上位機系統(tǒng)功能的主要問題：數據采集與控制信息發(fā)送；扌艮警處理；歷史趨勢顯示與記錄。

3物聯(lián)網和SCADA系統(tǒng)存在的主要問題

物聯(lián)網和SCADA系統(tǒng)以及其它工業(yè)自動化系統(tǒng)，都屬于計算機網絡技術發(fā)展中的產物［10］，它們有許多共同的特點，比如體系架構結構、數據采集功能、對通訊網絡的依賴、數據處理等，但是物聯(lián)網和SCADA系統(tǒng)在發(fā)展和應用過程中也存在諸多問題。

3.1物聯(lián)網存在的主要問題

安全問題

在射頻識別(RFID)系統(tǒng)中，電子標簽會被大量、頻繁的使用，被植入電子標簽的任何物體都有可能會被掃描、追蹤,因此會涉及到個人隱私的泄露，從而影響社會安全。

標準問題

物聯(lián)網在不同行業(yè)、領域的應用，沒有統(tǒng)一的標準。RFID系統(tǒng)廠商提供的都是專用系統(tǒng)，與其他廠商系統(tǒng)的頻率、協(xié)議都不盡相同。就猶如不同的3G、4G網絡通信協(xié)議，終端可能就不能同時支持不同的協(xié)議，這必然要耗費很多的人力、物力、財力。所以需要加強不同國家、不同地區(qū)的合作來解決標準不統(tǒng)一問題。

實際應用問題

應用成本很高會使物聯(lián)網發(fā)展遇阻，需要企業(yè)、個人之間相互協(xié)調。

政策法規(guī)

對于可能出現的安全問題，需要出臺相關法律法規(guī)作為物聯(lián)網發(fā)展的有力保障。

技術問題

目前來看，技術雖已具備一定的理論，但還不夠成熟,特別是在功耗、安全、網絡可靠性和健壯性等方面還存在很多技術難題需要突破［13］。

3.2SCADA系統(tǒng)存在的主要問題

部分SCADA系統(tǒng)可能存在以下問題。

與企業(yè)MIS(ManagementInformationSystem，管理信息系統(tǒng))系統(tǒng)的結合性能差；

不具備GIS(GeographicInformationSystem，地理信息系統(tǒng))功能；

數據采集速度較慢，需要新一代的數據傳輸協(xié)議以適用高速傳輸；

缺少高效的控制能力和系統(tǒng)自診斷能力。

針對國內的需要，這些系統(tǒng)有明顯的弱點：

本地化差。雖然部分系統(tǒng)已經推出中文版，但是與中國市場中一些行業(yè)的特殊需求，依然難以滿足需求；

成本昂貴。從國外采購的SCADA系統(tǒng)，一般需要數萬美元，很多公司難以接受。

雖然國內的系統(tǒng)具有較高的性能價格比、本地化能力較強，但是其MIS、GIS、控制效率低，自診斷能力缺乏等不完善的地方，依然需要投入大量的人力和資金完善系統(tǒng)功能、修復系統(tǒng)漏洞、開發(fā)新型系統(tǒng)。

除此之外，SCADA系統(tǒng)的安全問題也備受業(yè)內專業(yè)人士的關注［10］。工業(yè)控制系統(tǒng)受到黑客制造的惡意代碼攻擊,SCADA系統(tǒng)的信息安全問題認識存在認識偏差冏。隨著信息技術的發(fā)展和SCADA系統(tǒng)通信的網絡化，SCADA的通信也有可能會被黑客攻擊。

4物聯(lián)網和SCADA系統(tǒng)未來發(fā)展的方向

4.1物聯(lián)網未來發(fā)展的方向

我國的物聯(lián)網產業(yè)與歐美等發(fā)達國家相比，仍存在一定的差距，但已經具備一定的產業(yè)技術和應用基礎。以后，物聯(lián)網應從以下方面發(fā)展［14］。

加大科研的投入，突破技術難題，掌握核心和關鍵技術；

加快物聯(lián)網標準的制定，盡量統(tǒng)一標準；

加快法律法規(guī)和政策的出臺，加快物聯(lián)網的發(fā)展，使其起到模范帶頭作用，帶動其他產業(yè)的良性發(fā)展；

在完善功能的前提下，盡可能的給出較為低廉的價格;

以用戶為核心，增強用戶體驗。

人類將進入物聯(lián)網時代［6］，物聯(lián)網將會推動社會的高速發(fā)展，也必將產生重大深遠的意義。

物聯(lián)網提高生產效率，降低生產成本，推進經濟快速發(fā)展，為國家經濟做出貢獻；

物聯(lián)網構建“智慧城市”，讓人類的生活邁入更高的臺階，推動人類的進步；

物聯(lián)網使周圍的物體智能化，人和自然和諧共處,社會達到可持續(xù)發(fā)展。

4.2SCADA系統(tǒng)未來發(fā)展的方向

因特網、擴頻無線電、網絡與數據高速公路［10］是SCADA系統(tǒng)發(fā)展的方向，其未來將實現以下功能：

SCADA系統(tǒng)與其他系統(tǒng)的廣泛集成，具有更好的兼容性；

專家系統(tǒng)、模糊決策、神經網絡等新技術與SCADA系統(tǒng)的融合；

面向對象技術(OOT)是網絡數據庫設計、市場模型設計和站控系統(tǒng)分析図。

5結語

當今，物聯(lián)網作為一個非常熱門的智能發(fā)展項目，把傳統(tǒng)的信息網絡、通信網絡延伸到了更為廣泛的物理世界。物聯(lián)網的快速發(fā)展，很有可能會取代部分SCADA系統(tǒng)的功能，這也將是必然趨勢。物聯(lián)網的應用已經深入到了我們生活的方方面面，它提供的越來越便捷的生活服務，使我們的社會變得現代化、服務實現智能化，從而讓生活變得更加舒適、方便、高效、快捷。

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