遠程機械系統，遠程機械的應用

遠程機械學是一門科學技術領域，包括自動傳輸控制命令和遠距離物體狀態信息的理論和技術手段。

術語 «telemechanics» 由法國科學家 E. Branly 於 1905 年提出，用於機械和機器遠程控制的科學和技術領域。

遠程機械允許協調空間分離的單元、機器、裝置的工作，並與通信通道一起將它們連接到一個遠離生產設施或其他過程的單一控制系統。

遠程機械裝置與自動化手段一起，允許遠程控制機器和裝置，而無需當地設施的值班人員，並將它們組合成具有集中控制的單一生產綜合體（電力系統、鐵路、航空和水運、油田、公路管道） 、大型工廠、採石場等礦山、灌溉系統、城市公用事業等）。

遙控系統 — 一組遠程機械設備和通信通道，設計用於遠距離自動傳輸控制信息。

遠程機械系統的分類是根據表徵其性能的主要特徵進行的。他們包括：

• 傳輸信息的性質；
• 執行的功能；
• 管理和控制對象的類型和位置；
• 配置;
• 結構;
• 通信線路的類型；
• 使用它們傳輸信號的方法。

根據所執行的功能，遠程機械系統分為以下系統：

• 遙控;
• 電視信號；
• 遙測;
• 遠程調節。

在遠程控制系統 (RCS) 中 大量基本命令，例如“開”、“關”（“是”、“否”），用於各種對象（信息接收者），通常從控制點傳輸。

在電訊系統 (TS) 中 控制中心接收關於對象狀態的相同基本信號，例如“是”、“否”。 在遙測和遙控（TI 和 TP）中 傳輸測量（控制）參數的值。

TC 系統用於傳輸離散或連續命令以控制對象。後一種類型包括傳輸以平滑地改變受控參數的控制命令。用於傳輸控制命令的 TC 系統有時在獨立的分類組中與 TR 系統區分開來。

TS 系統用於傳輸有關被監視對象狀態的離散消息（例如，打開或關閉設備、達到參數的限制值、發生緊急情況等）。

TI 系統用於傳輸連續的受控值。 TS 和 TI 系統組合成一組遠程控制 (TC) 系統。

在許多情況下，使用組合或複雜的遠程機械系統，同時執行 TU、TS 和 TI 的功能。

根據消息的傳輸方式，遠程機械系統分為單通道和多通道。大多數係統是多通道的，通過公共通信通道向許多 TC 設施傳輸信號或從許多 TC 設施傳輸信號。它們形成了大量的對象子通道。

在鐵路運輸、油田和管道的遠程機械系統中，不同信號 TU、TS、TI 和 TR 的總數已經達到數千個，設備元件的數量達到數万個。

遠程機械系統遠距離傳輸的控制信息是為系統一端的操作員或控制計算機以及另一端的控制對象準備的。

信息必須以用戶友好的形式呈現。因此，遠程機械系統不僅包括用於信息傳輸的設備，而且還包括以便於操作員感知或輸入到控制機器的形式分發和呈現的設備。這也適用於 TI 和 TS 數據採集和預處理設備。

根據服務（監視和控制）對象的類型，遠程機械系統分為用於靜止和移動對象的系統。

第一組包括用於固定工業裝置的系統，第二組包括用於控制船舶、機車、起重機、飛機、導彈以及坦克、魚雷、導彈等的系統。

根據被控對象和被控對象的位置，區分統一對象系統和分散對象系統。

在第一種情況下，系統服務的所有對像都位於一個點。在第二種情況下，系統服務的對像一個一個地或成組地分散在許多點上，這些點在不同的點連接到一條公共通信線路。

具有統一對象的遠程機械系統尤其包括用於單個發電廠和變電站、泵和壓縮機裝置的系統。這樣的系統服務於單點。

分佈式遠程機械系統包括例如油田系統。在這裡，遠程機械為大量（數十、數百）油井和其他分佈在現場的設施提供服務，並從一個點進行控制。

分散站點的遠程機械系統 — 一種遠程機械系統，其中幾個或大量地理上分散的控制點連接到一個公共通信信道，每個控制點可能有一個或多個技術控制、技術信息或車輛對象。

工業、交通、農業生產、過程集中控制系統中分散對象和控制點的數量遠大於集中對象的數量。

在此類控制系統中，相對較小的點散佈在沿線（油氣管道、灌溉、運輸）或區域（油氣田、工業廠房等）上。所有站點都參與一個單一的、相互關聯的生產過程。

具有分佈式對象的遠程機械系統的示例： 電網中的遠程控制

遠程機械的主要科學問題：

• 效率;
• 信息傳輸的可靠性；
• 結構優化；
• 技術資源。

遠程機械問題的重要性隨著對像數量的增加、傳輸信息量的增加以及達到數千公里的通信信道長度的增加而增加。

遠程機械中信息傳輸有效性的問題在於通過壓縮來經濟地使用通信信道，即減少信道數量並更合理地使用它們。

傳輸可靠性問題是消除傳輸過程中由於乾擾的影響而造成的信息丟失，以及保證硬件的可靠性。

結構優化——在選擇通信信道方案和遠程機械系統設備時，保證了信息傳輸的最大可靠性和效率。

選擇基於綜合標準。結構優化的重要性隨著系統的複雜性和向具有分佈式對象和多級控制的複雜系統的過渡而增加。

遠程機械學的理論基礎包括：信息論、噪聲防護論、統計通信論、編碼論、結構論、可靠性論。這些理論及其應用是在考慮到遠程機械的具體情況的情況下發展起來的。

最複雜和最複雜的問題出現在大型遠程控制系統的綜合中，包括遠程自動化系統。對於此類系統的綜合，更加需要一種基於通用標準的綜合方法，同時考慮到信息的傳輸條件和最佳處理。這提出了最佳遠程控制的問題。

現代遠程機械的特點是方法和技術手段在各個方向的發展。遠程機械系統的應用領域數量和每個領域的實施量都在不斷擴大。

幾十年來，遠程機械的引入量每 10 年增加約 10 倍。以下是有關遠程機械應用領域的信息。

能源中的遠程機械

遠程機械設備用於控制電力生產和分配的所有階段的地理分離設施：機組（大型水力發電廠內）、工業企業的電源、電力系統的發電廠和變電站、電力系統。

電力的特點是在具有許多不同級別的控制點的分級系統中存在多個級別的控制。發電廠和變電站由電力系統調度點統一管理，後者構成互聯的電力系統。

在這方面，本地和集中功能在每個控制點執行。

第一個涉及為該點服務的對像開發控制動作，作為處理來自對象和其他控制點的信息的結果。

對於第二個 - 將交通信息從較低級別傳輸到較高級別的控制點而不處理或部分處理信息，同時將 TI 和車輛信號從較低級別的控制點傳輸到較高級別 -第一級執行。

大多數電力系統站點都很大，集中。它們位於很遠的地方，以數百公里甚至數千公里為單位。

大多數情況下信息被傳遞 通過電力線上的高頻通信信道.

監測和控制電力系統中的發電廠和變電站所需的信息相對較少。在這個階段，使用了具有信號時分的TU-TS設備，通過特殊通信通道運行的頻率和脈衝頻率TI系統的單通道設備。

為了提高所供應能源的質量，增加輸電網絡運行的可靠性並減少損失，調度控制的額外複雜性是必要的。這些任務可以通過在管理的各個階段廣泛引入計算技術來解決。

也可以看看： 能源中的遠程機械系統 和 供電系統調度點

石油和天然氣行業的遠程機械

遠程控制裝置用於對油氣田的油氣井、集油點、壓縮機等設施進行集中控制和管理。

僅遠程機械化油井的數量就有數万個。石油和天然氣生產、初級加工和運輸的技術過程的特殊性在於這些過程的連續性和自動化，在正常情況下不需要人為乾預。

遠程機械工具允許您從井和其他站點的三班制服務切換到一班制，在晚上和夜班值班的應急小組。

隨著遠程機械化的引入，油田的擴建經常進行。集中控制的油井多達500口，分佈在方圓幾公里到幾十平方公里……每個壓氣站、集油站等設施的TU、TS、TI數量達數十個。

目前正在進行的工作是將油田與生產結合起來，以保持最佳的油田和油田設施條件。

自動化和遠程機械的手段可以改變和簡化油田的技術和流程，從而產生巨大的經濟效益。

主要管道

遠動裝置用於輸氣管道、輸油管道和成品油管道的集中控制和管理。

區域和中央調度員的服務沿著主要管道組織。第一類包括管道分支、河流和鐵路穿越旁路的技術規範、技術設備和技術信息的對象。等，陰極保護對象、泵站和壓縮機站（水龍頭、閥門、壓縮機、泵等）。

區域調度員的區域為 120-250 公里，例如在相鄰的泵站和壓縮機站之間。 TU 職能（運營）由中心執行，只有在未委託給地區調度員的情況下才由調度員執行。

隨著將這些功能轉移到本地自動化設備，有一種趨勢是減少技術控制設施，過渡到沒有地區調度員服務的集中管理或減少他的職能。

化工、冶金、工程

在大型工業企業中，遠程機械設備為單個行業（技術車間、能源設施）的管理和整個工廠的管理傳輸運行和生產統計信息。

由於控制點與控制點之間的距離為 0.5 - 2 公里，遠程機械成功地與遠程傳輸系統競爭，並由於電纜長度的減少而節省了成本。

工業企業的特點是存在大量集中和分散的對象。第一個包括變電站、壓縮機和泵站、技術車間，第二個是一個一個或一組放置的對象（用於供應氣體、水、蒸汽等的閥門）。

連續信息由強度遙測系統設備、TI 設備以時間脈衝或代碼脈衝傳輸。後者通常包含在復雜的 TU-TS-TI 設備中，通過通信信道傳輸離散和連續的信息。

有線通信線路主要用於工業企業。

進入控制中心的信息量不斷增加，需要對其進行處理自動化。在這方面，使用複雜的系統為調度員（操作員）提供信息處理。

採礦和煤炭行業

在採礦和煤炭開採行業，遠程機械設備用於控制和監測位於礦井和地表的集中物體，控制礦區的移動分散物體，控制流量傳輸系統。最後兩項任務最具體用於採礦業和煤炭開採業。

在地下工程中，例如，有用於遙控手推車的設備，遙控信號通過 380 V 電力線傳輸 - 10 kV 通過繁忙的電話線，以及組合通道：從移動物體到降低變電站 - a低壓電網，然後到控制室——電話線中的一對空閒或繁忙的電線。使用時間和頻率系統 TU_TS。

流動傳輸系統工作時間表的扭曲擾亂了技術循環，這就是遠程機械設備必須具有更高可靠性的原因。在這種情況下，調度中心、本地控制點和被控制點之間使用有線通信線路。

鐵路運輸

我在鐵路運輸中擁有鐵路自動化和遠程機械系統，旨在確保火車的安全運行和運行的緊迫性。這兩個目標通常通過此類設備同時實現。它們的損壞會影響運動的安全性和緊迫性。

在這種情況下，對自動化和遠程機械設備的主要要求是設備符合操作條件——運動的強度和速度——以及它們運行的高可靠性。

遠程機械設備用於控制電氣化道路的供電，並在站點（控制電路）或站內集中調度（開關和信號的控制）。

在鐵路電力管理中，有兩個獨立的任務：牽引變電站的控制、區間接線柱和架空隔離開關的控制。同時，控制在一個120-200公里長的調度圈內進行，沿線有15-25個控制點（牽引變電所、區間所、空氣開關站）。

帶有接觸網隔離開關的 TU 允許在不中斷列車時刻表的情況下進行維修工作。 TU 隔離開關位於鐵路沿線的小組中，由特殊設備 TU — TS 執行。

更多信息： 鐵路自動化和遠程機械

灌溉系統

遠程控制裝置用於取水和配水的集中控制和管理。

它是遠程機械的最大用戶之一。它們用於控制重力灌溉系統、幹渠和受水井（包括水閘、盾構、閥門、水泵、水位和TI流量等）。遙控灌溉系統的長度可達 100 公里。

遠程機械中的 SCADA 系統

SCADA（監督控制和數據採集的縮寫）是一個軟件包，旨在開發或提供系統的實時操作，以收集、處理、顯示和歸檔有關監視或控制對象的信息。

SCADA 系統用於經濟的所有部門，在這些部門中，有必要為操作員提供對技術過程的實時控制。

有關更多詳細信息，請參見此處： 電氣裝置中的 SCADA 系統