工业遥测(卷名：自动控制与系统工程)
industrial telemetry
在工业生产中利用遥测技术对分散的或无法接近的被测对象进行动态测量。工业遥测最初是采用模拟遥测信号有线单向传输的开环遥测系统。随着多路通信技术、大规模集成电路和微型计算机的发展，现代遥测大多采用数字遥测信号，在距离较远时用无线电传输，在距离较近时用光导纤维传输。
工业遥测可以采用开环遥测和闭环遥测两种方式。开环遥测是一种单向信息传输的遥测方式，只能记录或监视被测对象的参量，但不能改变这些参量。主要用于自动测量一些运动部件或人难于接近的物体的参量，如测量汽轮机叶片工作时的受力情况，起重机吊物时重量的自动计量，放射性物质剂量的自动测定等。闭环遥测是一种双向信息传输的遥测方式。中央控制室根据所测得的信息向被控对象发出控制指令。闭环遥测在电力系统、输油输气管线和城市公用事业等方面已得到广泛应用。
通用典型遥测系统
图1为分布式容错四遥系统。这种通用典型遥测系统具备遥测、遥控、遥信和遥调的功能（见遥测遥控系统）。系统采用微型计算机进行信息处理，以光导纤维作为传输介质，传输速率大于1兆比特/秒。系统由主控端、信道和被控端组成。它与一般监控系统的区别是采用三级管理，即被控端分成两部分：中心控制器和测控单元。中心控制器通过远置终端（全硬件）或智能终端（单板机）来收集和处理各测控单元获取的信息。主控端利用通信接口控制若干个中心控制器,一个中心控制器可控制1～30个测控单元。主控端的作用是发送遥控遥调指令，处理和显示遥测遥信数据。它由指令编码器、数据处理和显示器、定时器、信道编码器和译码器、信道调制器和解调器等组成。数据处理和显示器就是一个微型计算机系统，包括键盘、显示器、打印机和磁盘驱动器（或数字磁带机）等。操作系统和应用软件均存于软磁盘上，可用键盘命令调用。借助于软件可使系统硬件重新组合，并可改变信号帧结构和显示内容。被控端由中心控制器、通用和专用测控单元组成。中心控制器对指令和数据起转接作用，它接收主控端发送来的指令，并转发给各通用和专用测控单元。它还接收各测控单元送来的遥测数据，并转发回主控端。中心控制器包括指令转接器、定时器、信道编码器和译码器、信道调制器和解调器、帧同步检测与保护电路、位同步恢复用数字锁相电路等。指令转接器是一个单板机，也可用可编只读存储器来实现，以产生若干种信号帧结构。通用测控单元具有开关型遥控指令、模拟量遥测、遥信信号越限报警和机器报警等功能。专用测控单元则除了具备上述功能外，还具有其他特殊的功能。测控单元分别装于被控对象的机箱内，用指令总线和数据总线与中心控制器进行数字通信，因此测控单元可看作数字传感器和数字执行装置。这样就可以用多个分散的测控单元代替集中型被控端。这种通用典型遥测系统的主要优点是：①测控单元与被控对象成为一体,离监测点和控制点很近,并且只需要指令总线和数据总线，因而可以节省导线，提高系统的可靠性。②测控单元的数目，每个测控单元的参数（如指令数和遥测路数），信号帧结构，遥测编码位数和码速率等都是可以改变的，因而系统具有一定的自适应能力。③在主控端和被控端均可采用信道纠错编码（如扩散卷积码），由于应用分布式终端，还可以采用冗余技术，即重要的监控对象采用二重或三重终端，因而提高系统的可靠性。④采用大量的通用和专用测控单元，各单元又采用各种标准插件，因而可以用各插件组合成不同的单元。各单元又可组合成不同的系统。所以通用性强，既适用于集中目标，又适合于分散目标，既适用于远距离监控，也适用于本地的测量和控制。在距离不太远而对象分散的情况下也可以采用两级管理，即直接用主控端代替中心控制器。测控单元可采用单板机，构成多功能终端或全硬件终端，实现通信控制、数据采集、数据处理、自动监控、自动检测等功能。被控对象可以有模拟量输入／输出，数字量输入／输出，开关量输入／输出等通道。通道数和采样率可通过硬件和软件加以选择。
工业遥测系统一般应达到如下的要求:集中监测,分散管理，有分布功能和多功能终端，高码速率，自动故障诊断和故障隔离等。信号传输采用指令－响应方式时分多路传输数据总线。系统采用非同步工作方式，各终端都有自己的时钟。信息传递应用半双工制，主控端发送指令，被选址的远置终端产生响应。信息在总线上以一个个消息的方式传递。在工业遥测系统中，所谓消息是指主控端发送一条指令,终端响应指令,再传送一组数据和状态字的集合。因此一个消息由若干个字组成，字有三种类型：指令字(调度信号)、状态字(证实信号)和数据字（有效信号）。信息传输也有三种基本类型：数据传输型、方式控制型和广播传输型。数据传输型是控制器到终端、终端到控制器、终端到终端之间的数据传输。方式控制型是用来改变终端硬件的工作方式，实现系统重构。广播传输型是使能接收广播指令的终端可同时接收广播的指令和数据，使系统工作迅速，灵敏和有效。
电力系统遥测 现代电力系统是由许多发电站、变电站和输电线组成的联合电力系统。系统调度人员利用遥测技术能直接掌握各发电站的电力，各主要点的电压，主要送电线路的输送功率，主要断路器的开合位置等情况，从而提高调度效率，加快事故处理，减少值班人员，提高劳动生产率，使电力系统达到最大可能的经济性和稳定性。
现代电力系统的规模越来越大，已经出现区域性的、全国性的、甚至跨国的大电力系统，要求遥测和遥信的对象达几千个。为了监视电网的安全运行，在电力系统自动化和远动化的基础上发展成为自动调度，即实现远距离综合自动化。把电力系统的参量和状态信息输入电子计算机，通过信息处理，给调度人员直接提供必要的数据和调度的指令，实现自动调度，使电力系统处于最佳运行状态。
输油输气管线遥测 输油管线由首站、末站、油库、以及一些中间热泵站和调度室组成。为了输送原油，每站要给原油加热、加压，首站和末站还要计量原油流量和库存量。输气管线由压气站、调压计量站和调度室组成。为了输送天然气，压气站要给天然气升压，调压计量站要按额定输气量调整用户供气压力，并计量天然气流量。输油输气管线自动化系统的特点是被控目标分散，距离远，并且全线被控目标互相关联。因此要用遥测遥控系统来实现监控。这类监控系统都是两级管理系统。平时各站根据控制中心给定的参量值自行集中管理本站输送设备的运行，控制中心通过遥测系统收集各站运行情况的参量值，通过计算机处理，发出遥控指令，对全系统进行协调平衡。当系统发生故障或要改变输送计划时，由控制中心将遥控指令下达给各站，由各站集中管理系统发出指令使执行机构动作。
城市公用事业遥测 城市公用事业的遥测遥控系统包括电力、煤气、自来水、热水分配、下水道排水等监控系统。例如，自来水厂的监控系统可监视水源泵群、加压泵、水池水位、出厂水压、流量大小，并能进行越限报警，控制加压泵的转速和启停，以及阀门的开闭程度等。这类系统的特点是:被控对象分散,信息量大。通常根据被控对象的数量和地理分布，信息量的大小和紧急程度，遥测量的数目和通道形式等进行综合考虑，来选择合理的监控方式和体制。应用微型计算机，能提高监控系统的性能，实现最优控制。
高速旋转部件遥测 测量航空发动机和燃气涡轮转子的动态应力和汽轮发电机转子的温升，都可采用开环遥测。此时被控端处于高速旋转的转子上,温度达100℃，离心加速度达25000g，故要求发射机体积小,重量轻,用环氧树脂封装。这种遥测系统有 6个信道。传感器将测得的参量变为电信号，送到有6个不同载频的发射机,进行调频。发射机对已调信号进行功率放大后输出到与发射机一起高速旋转的 6片耦合片上，通过环形电容耦合器送到地面接收机。接收机内有6个不同的谐振回路,以分离载波来区分6个不同的通道（图2)。
电波引导电瓶车 这是一种无人操纵的短途运输工具,其工作原理见图3。在地面槽内安装引导导线，用作辐射低频振荡的天线。在电瓶车中心轴两侧对称地安装两个耦合线圈。位置信号经放大后加到差分放大器上，检出偏差电压。当电瓶车的轴线与引导导线重合时,两个线圈产生的感应电压相同,偏差检出装置输出为零，电瓶车继续直线运动。如电瓶车向左方偏离，则左耦合线圈离引导线远，感应电压信号弱，而右耦合线圈离引导线近，感应电压信号强。两个信号经放大后加到偏差检出装置上，输出信号加到向右旋转的线圈上，使控制方向的电机右转，直到中心线与引导线重合为止。