大型电机试验站计算机测控系统远程服务系统

摘 要：使用VPN技术构建了一套计算机远程服务系统，实现对大型和特大型电机试验站计算机测控系统的远程服务和远程维护。提高了设备利用率。

关键词：计算机；远程服务系统；电机测试

中图分类号：TH87

大型和特大型电机产品生产质量管理、型号验证和产品研发都离不开相关的大型电机试验站。目前，随着计算机测控技术和自动化控制技术发展，这类试验站普遍使用计算机测控系统，完成试验站设备管理、数据读取、数据分析等任务。

大型电机试验站投资大、装备多、设备利用率和运行要求高。为提高设备使用维护水平，减少可能存在的故障停车时间，确保试验站可持续利用率，对工程承建方以及运行维护单位提出了远程服务要求。

作者所在单位作为电机行业的行业归口设计院，承担了国内大量大型电机测试系统的设计或工程任务。随着在国内外项目增加，相关工程技术人员一年中有大部分时间在外出差。而每个项目在完成硬件安装后，都必须安排软件人员到现场进行软件安装和调试，软件人员差旅方面的人力和费用成本居高不下。

考虑以上因素，也为了提高服务竞争力和紧跟行业发展趋势，我们提出创建大型电机试验站计算机远程服务系统。该远程服务系统功能的定位在于实现对试验站工程项目测控软件的远程安装、远程修改软件、远程调试/监控/诊断，并提供远程管理能力。

1 功能需求

该计算机远程服务系统的创建主要是为异地试验站工程服务，要求通过这套计算机远程服务系统，在业主自行开通宽带网络并为试验站提供国际互联网接入功能的条件下，我公司技术人员可以经由公司建立的远程服务中心接入试验站的计算机系统，协同业主技术人员完成设备故障诊断、软件升级、操作维护指导等工作。

远程服务的基本功能包括：计算机远程桌面控制；计算机测控软件远程安装、修改和调试；工程现场远程网络视频、音频和图形传输；工业控制设备故障记录调阅、参数修改和故障诊断；技术人员连入公司内网，寻求技术支持。

与常规计算机网络远程办公或远程服务系统最大区别在于本系统是工业工程的远程服务系统，要求其为工业工程现场应用服务。因此除一般PC机远程软件维护应用外，还需要通过网络实现一些特殊的应用，包括PLC/DCS的诊断/编程、现场仪表的连接/读数、传动设备的接入的调试/诊断等，我们需要保证这些非公开规约数据在网络中的多向透明传输。

大型电机试验站计算机远程服务系统涉及工程现场接入互联网方式差异很大，存在无固定IP地址的情况，部分试验站内部局域网还需要通过业主厂内办公网络转接，可能受相关IT管理部门限制。而本公司本部办公服务器虽然具有固定IP地址，但一个或几个技术管理人员异地出差需要接入时也存在无固定IP地址问题。

以上功能与传统的异地办公系统等远程应用有相当的差距，需要我们研究并解决其中问题。

2 基于VPN的解决方案

对于新一代的试验站工程，站内所有设备及其状态、运行参数、控制均纳入计算机测控制系统管理。通常这个测控系统包含有一个以工业以太网为骨干构建而成的上位机网络。包括数据服务器、运行监控工作站、数据测量工作站、试验站摄像监视设备、模拟显示屏等部分，以及以PLC为主体的主要控制设备均挂接这个局域网中。远程服务人员只需要接入该设备即可完成服务工作。

目前，在远程计算机桌面控制方面，在考虑安全的情况下，虚拟专用网络技术（Virtual Private Network，VPN）技术是最为成熟和被广泛应用的技术。VPN属于远程访问技术，简单地说就是利用公网链路架设私有网络。VPN实质上就是利用加密技术在公网上封装出一个数据通讯隧道。有了VPN技术，异地多个远程用户只要能上互联网就能利用VPN非常方便地连接到同一个内网中。经过仔细评估，我们最终选择了一套基于VPN技术的解决方案来搭建这套远程服务系统。

虚拟专用网络指的是在公用网络上建立专用网络的技术。其之所以称为虚拟网，主要是因为整个VPN网络的任意两个节点之间的连接并没有传统专网所需的端到端的物理链路，而是架构在公用网络服务商所提供的网络平台上。

涉及的技术包括如Internet、ATM（异步传输模式）、Frame Relay （帧中继）等之上的逻辑网络，用户数据在逻辑链路中传输等，涵盖了跨共享网络或公共网络的封装、加密和身份验证链接的专用网络的扩展。

为了保证数据安全，VPN服务器和客户机之间的通讯数据都进行了加密处理，主要采用彩隧道技术、加解密技术、密钥管理技术和使用者与设备身份认证技术确保了网络连接的安全。有了数据加密，就可以认为数据是在一条专用的数据链路上进行安全传输，就如同专门架设了一个专用网络一样。但实际上VPN使用的是互联网上的公用链路，因此只能称为虚拟专用网。

远程设备在当地连上互联网后，通过互联网找到VPN服务器，然后利用VPN服务器作为跳板进入需要服务的工程计算机测控系统局域网。

整个系统示意如下图：

3 采用VPN技术构建大型电机试验站计算机远程服务系统具有以下几个优点

（1）使用VPN可降低成本。通过公用网来建立VPN，就可以节省大量的通信费用，而不必投入大量的人力和物力去安装和维护WAN（广域网）设备和远程访问设备。同时，部分共享公司已有远程办公系统资源，进一步降低了系统搭建和维护成本。

（2）传输数据安全可靠。采用加密及身份验证等安全技术，保证连接用户的可靠性及传输数据的安全和保密性。本系统最终采用PPTP和L2TP隧道协议，使系统具备良好的安全性和可扩展性。

（3）连接方便灵活。用户如果想与合作伙伴联网，如果没有虚拟专用网，双方的信息技术部门就必须协商如何在双方之间建立租用线路或帧中继线路，有了虚拟专用网之后，只需双方配置安全连接信息即可。

（4）完全控制。虚拟专用网使可以利用ISP的设施和服务，但作为我们公司作为系统主体单位同时又完全掌握着自己网络的控制权。用户只利用ISP提供的网络资源，对于其它的安全设置、网络管理变化可由自己管理。

目前，业内有多家相关专业公司可以提供专用VPN服务器及其商业解决方案。但这种方式虽然见效快，技术风险低。但费用较高，而且在工业领域远程安调方面也往往不尽如人意。最关键在于往往需要通过第三方服务器进行中转或路由服务，不利于后续自主升级服务，也不利于敏感数据安全保护。

最终，我们选择了自己架设VPN服务器的方式。借用公司服务器资源，单独部署VPN，在远程办公系统以外自行开发部分软件，满足测控系统调试时数据透明交换需求。二者结合，构造一个符合要求的远程服务系统。

4 结束语

本文所涉及计算机远程服务系统于2012年8月建成并投入使用，并作为笔者所在公司全球服务中心的核心部分，可以通过国际互联网，为全球客户提供远程技术支持。计算机远程服务系统的异地接入功能，可以提高我们对客户售后技术支持要求的反应能力和反应速度，这一点除提高了我们的技术竞争力外，也可以在用户心中构筑一个良好的印象，从而提高我们的企业形象。

现在我们的客户中，生产单元与管理/技术部门异地部署的情况越来越多，计算机远程服务系统可以将试验站与管理/技术部门或其他类似关系单位互联互通，这个功能未来将考虑作为一种应用提供给用户，为客户创造更多的商业价值。

参考文献：

[1]陈汉梅，姜伟.电液式万能试验机计算机测控系统[J].机床与液压，2003（02）.

[2]刘莹，孙凯，李淑钰，王洪泉，胡丽杰.水轮发电机通风模拟试验台测控系统设计与实现[J].计算机测量与控制，2012（08）.

作者单位：中机国际工程设计研究院有限责任公司（原机械部第八设计研究院），长沙 410007