AR技术在工厂监控和控制领域的应用前奏：情境移动性

本文来自于《控制工程中文版》（CONTROL ENGINEERING China ）2016年11/12月合刊杂志，原标题为：用于工厂监控和控制的情境移动性

支持情境移动性的基础设施是必要的。情境移动性的发展正在影响和改变着用于监测、诊断、维护和控制建筑以及能源管理系统的移动解决方案。

移动性总是与智能设备相关，最主要的是手机和平板电脑。它们越来越多的成为不断移动中的工程师和技术人员首选的通信方法。与移动设备的交互，不同于人们与笔记本电脑和台式电脑交互的方式。以前用于监测、诊断、维护和控制建筑物和能量管理系统（EMS）的移动性解决方案，正在被情境移动性（contextual mobility）的发展所彻底改变。

通常情况下，在分布式监测和控制环境中，每个物理区域或控制区域，都有独立的服务器。这里所说的“ 区域”可以指在一个区域中的所有设备，比如工厂车间，也可以是指一个特定的自动化系统。

那些负责自动化系统的人，越来越多地需要在工作中不断移动。他们通常使用智能设备来访问位于每个区域的设备和资产。他们必须知道如何连接到负责该区域的控制服务器，以获取相关信息和控制功能。由于控制服务器软件供应商众多，如果要求该区域以统一的方式组织信息，或提供统一的用户界面，看起来有点不太现实。因此这大大增加了访问的复杂性，并增加了移动工作者履行职责所需的时间。

移动工人的工作职责，由他们的组织角色确定，并可能会随控制区域的不同而有所变化。例如，负责某一区域设备运行的人，只能监视另一个区域的设备而不能对其进行操作。同样地，在任何给定区域内，运营人员所需的信息可能不同于维护人员所需的信息。因此，所需的信息和控制与人的角色和位置等情境息息相关。我们所需要的，是一个能主动并安全地将正确的情境信息，在正确的位置、恰当的时间，提交给合适的人的系统。

为服务情境的流动性，迫切需要新的基础设施。移动基础设施（MI）能够接受智能移动设备，从而提高系统的价值和能力。它包括部署在控制区域内的室内定位系统（IPS）、移动设备上的接近服务应用、以及负责评估适当的情境需求和处理控制/监控设备与其它资产所需通讯功能的移动服务器（见图1）。

情景移动性与接近服务

用于情境移动和全球定位系统（GPS）的接近服务，是当今移动设备的标准功能。使用IPS或GPS，移动设备可以确定自己的当前位置。当安装在设备上的应用程序验证和维护用户证书时，该设备可以实时确认用户的角色及其位置。此外，使用相同的IPS技术，该应用程序可以感知附近的移动资产以及用户的位置和配置文件，并可以将此信息与移动服务器同步。

图1：平板电脑和智能手机，再加上相关支持的基础设施，可以提供情境的移动性。本文所有图片来源：PcVue 公司

移动设备通常由标准的无线网络连接。包括蓝牙低功耗（BLE）信标、近场通信（NFC）标签、以及QR码在内的地理标签，与Wi-Fi接入点和其它新兴技术一起使用，来确定移动设备的具体位置。与此类似，地理标签还可以被应用到移动资产中，以增强接近服务。当用户移动时，图像发生变化，从而创建一个移动的历史记录，在隐私政策允许的情况下可以由移动服务器记录。

移动服务器和情境逻辑

移动服务器及其情境逻辑引擎（Contextual Logic Engine, CLE）为设施提供了基础。移动服务器确定适当的操作，并将信息和控制元素，根据移动工人所处位置的情境及其职责，发送给移动工人。该信息可能包括设备的实时状态或控制。为使工人能够履行职责，可能会建议增加额外的资源，如图纸、示意图等（见图2）。

图2：移动基础设施可与移动工具，如平板电脑、智能手机、以及现有的系统等进行交互。

当CLE确定需要将新的信息和行动提供给移动用户时，它就会自动发送给智能设备。例如：

●带状态以及发布指令功能的图形化人机界面（HMI）；

●测量值清单；

●关键值趋势图；

●显示或修改事件日程；

●管理警报；

●启动网页、显示文件、或调用其它操作系统资源。

此外，CLE也可以做环境舒适度调整或提供访问控制。

移动设备的安全

在任何信息系统或任何网络中，安全都是最重要的考虑因素。在部署移动解决方案时，非常重要的一点是提供一系列的安全措施，如防火墙和主动用户权限管理等，以保证移动设备的安全。

为了提升安全性，移动基础设施框架内的特定功能应该包括：1.用户登录，使用智能应用程序；2.在执行控制活动前，重新验证；3.执行关键活动前，进行验证 ，包括验证用户是否接近配置了可穿戴式传感器的设备，如BLE信标等，并通过附着在设备上的地理标签，如QR代码等来确认有效性（参见图3）。

图3：验证标签,确定区域内用户的权限。在某一区域，某工人可能有权限改变设置，甚至编程，但是在另一区域可能只有查看的权限。

大多数工人对智能移动设备都非常熟悉，这些设备的兴起创造了一个机会，可以提高监测和控制的移动性。这一趋势，正在从集中的主控室管理模式向分布式移动个人模式转移。与在控制室中的操作员工作方式相比，用户与移动设备进行交互，需要移动基础设施来优化效率和提升安全性。

利用移动设备上标准化的定位功能，可以监控移动人员位置，依据授权和位置信息，将情境信息和控制指令推送到智能设备上而不需要专门的设备。

对移动基础设施的需求，源于对使用快速增长和普及的智能手机和平板电脑的渴望。将接近服务与移动应用程序和移动服务器的整合，使得在世界范围内为数据采集与监视控制（SCADA）和楼宇管理系统（BMS）项目提供移动解决方案成为可能。

作者：Edward Nugent