CN105391613A - 水电站以太网型安全隔离装置内外通用数据桥 - Google Patents

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黄强
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Abstract

本发明公开了一种水电站以太网型安全隔离装置内外通用数据桥，包括内桥网络终端、外桥网络终端和安全隔离装置；所述内桥网络终端安装于水电站实时控制区，用于采集水电站实时控制区的监控设备的数据；所述安全隔离装置用于实现内桥网络终端和外桥网络终端之间的单向传输和以太网内外物理隔离，将内桥网络终端采集的数据单向传输至外桥网络终端；所述外桥网络终端安装于水电站生产管理区，用于接收来自内桥网络终端的数据，并将该数据实时传输至水电站生产管理区的管理设备。本发明中水电站生产管理区能够实时获得水电站实时控制区的数据，可以在管理过程中加入实时生产过程数据，实现管控一体化。

Description

水电站以太网型安全隔离装置内外通用数据桥
技术领域
本发明涉及数据传输技术领域，特别是一种水电站以太网型安全隔离装置内外通用数据桥。
背景技术
电力二次系统安全区的拓扑结构有三种，这三种结构均能满足电力二次系统安全防护体系的要求，如图1所示。从图1中可知，实时控制区的数据要传输到生产管理区，必须经过专用安全隔离装置。该安全隔离装置的作用是：实时控制区的数据可以通过以太网传输至生产管理区，但生产管理区的数据无法通过以太网传输至实时控制区，实现实时控制区与生产管理区之间的以太网物理隔离。
该安全隔离装置至少有两个以太网口，一个以太网口用于连接实时控制区的以太网络，另一个以太网口用于连接生产管理区的以太网络。两个以太网口之间无法建立连接，也就是输入以太网口与输出以太网口之间无法建立双向连接，当然上述两个以太网口之间也就无法建立TCP连接。上述两个以太网口之间只能采用无连接UDP通讯协议，也就是只能采用无连接UDP通讯协议来实现实时控制区向生产管理区单向传输数据，而生产管理区无法向实时控制区传输任何数据。
然而，实时控制区数据量大，同时实时性要求高，由此导致生产管理区缺少了实时控制区大量实时数据而无法将生产过程纳入到管理过程中，也就无法实现管控一体化。
在配置了安全隔离装置的系统中，实时控制区与生产管理区之间的数据交换虽然都采用无连接UDP协议，但数据交换的方式各不相同，缺少一个通用的手段。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种水电站以太网型安全隔离装置内外通用数据桥，能够将水电站实时控制区的数据通过安全隔离装置实时单向传输到水电站的生产管理区。
本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：水电站以太网型安全隔离装置内外通用数据桥，包括内桥网络终端、外桥网络终端和安全隔离装置。
所述内桥网络终端安装于水电站实时控制区，用于采集水电站实时控制区的监控设备的数据。
所述安全隔离装置用于实现内桥网络终端和外桥网络终端之间的单向传输和以太网内外物理隔离，将内桥网络终端采集的数据单向传输至外桥网络终端。
所述外桥网络终端安装于水电站生产管理区，用于接收来自内桥网络终端的数据，并将该数据实时传输至水电站生产管理区的管理设备。
所述内桥网络终端包括第一以太网接口和第二以太网接口，内桥网络终端通过第一以太网接口与水电站实时控制区的局域网连接，内桥网络终端通过第二以太网接口与安全隔离装置的输入端连接。
所述外桥网络终端包括第三以太网口和第四以太网口，外桥网络终端通过第三以太网口与安全隔离装置的输出端连接，外桥网络终端通过第四以太网口与水电站生产管理区的局域网连接。
所述内桥网络终端包括第一线圈点表、第一保持寄存器、第一MODBUS-TCP/IP服务器和传输服务器。
所述第一MODBUS-TCP/IP服务器通过MODBUS-TCP/IP协议接收来自水电站实时控制区的监控设备的写操作报文，并对该写操作报文进行确认，确认该写操作报文无误后，根据该写操作报文的信息修改第一线圈点表或第一保持寄存器中的数据。
所述传输服务器根据配置的时间间隔将第一线圈点表和第一保持寄存器中的数据通过安全隔离装置单向传输至外桥网络终端。
所述水电站实时控制区的监控设备包括计算机和PLC。
所述外桥网络终端包括第二线圈点表、第二保持寄存器、接收服务器和第二MODBUS-TCP/IP服务器。
所述接收服务器通过安全隔离装置接收来自内桥网络终端的数据，将第一线圈点表映射到第二线圈点表，将第一保持寄存器映射到第二保持寄存器。
所述第二MODBUS-TCP/IP服务器将接收服务器接收到的数据通过MODBUS-TCP/IP协议实时传输至水电站生产管理区的管理设备。
所述水电站生产管理区的管理设备包括计算机。
所述内桥网络终端和外桥网络终端均为计算机。
本发明的有益效果是：
（1）本发明满足电力系统二次安防的要求；水电站实时控制区的数据可以传输到水电站生产管理区，但水电站生产管理区的数据无法传输到水电站实时控制区；避免了水电站生产管理区通过以太网攻击水电站实时控制区的设备，确保水电站实时控制区的网络安全；
（2）用户能够自主配置水电站实时控制区传输到水电站生产管理区的数据的类型、种类，能够确保不该泄露的数据不会传输到水电站生产管理区；
（3）本发明中水电站生产管理区能够实时获得水电站实时控制区的数据，可以在管理过程中加入实时生产过程数据，实现管控一体化；
（4）水电站生产管理区与水电站实时控制区实现了网络单向物理隔离，可以在水电站生产管理区建立WEB服务器，利用互联网实现对水电站实时控制区的移动监视，符合国家倡导的互联网+的政策导向。
附图说明
图1为现有水电站二次系统安全防护区的拓扑结构；
图2为本发明一种水电站以太网型安全隔离装置内外通用数据桥的结构框图。
具体实施方式
下面结合附图进一步详细描述本发明的技术方案，但本发明的保护范围不局限于以下所述。
如图2所示，水电站以太网型安全隔离装置内外通用数据桥，包括内桥网络终端、外桥网络终端和安全隔离装置。
所述内桥网络终端安装于水电站实时控制区，用于采集水电站实时控制区的监控设备的监控数据。所述监控数据的类型可以由用户自行设定，从而保证不该泄露的数据不会传输到水电站生产管理区。
所述内桥网络终端包括第一以太网接口和第二以太网接口，内桥网络终端通过第一以太网接口与水电站实时控制区的局域网连接，内桥网络终端通过第二以太网接口与安全隔离装置的输入端连接。所述水电站实时控制区的局域网由水电站实时控制区的监控设备组网构成。
所述内桥网络终端包括第一线圈点表、第一保持寄存器、第一MODBUS-TCP/IP服务器和传输服务器。
所述第一MODBUS-TCP/IP服务器通过MODBUS-TCP/IP协议接收来自水电站实时控制区的监控设备的写操作报文，并该写操作报文进行确认，确认该写操作报文无误后，根据该写操作报文的信息修改第一线圈点表或第一保持寄存器中的数据。所述水电站实时控制区的监控设备均支持MODBUS-TCP/IP客户端，该监控设备通过MODBUS-TCP/IP客户端向第一MODBUS-TCP/IP服务器发送监控数据（写操作报文）。
所述传输服务器根据配置的时间间隔将第一线圈点表和第一保持寄存器中的数据通过安全隔离装置单向传输至外桥网络终端。所述的时间间隔由用户根据实际需要自行配置。
所述水电站实时控制区的监控设备包括计算机和PLC，监控设备还可以为计算机和PLC以外的其它设备。
所述安全隔离装置用于实现内桥网络终端和外桥网络终端之间的单向传输和以太网内外物理隔离，将内桥网络终端采集的数据单向传输至外桥网络终端。安全隔离装置使得水电站实时控制区的数据可以传输到水电站生产管理区，但水电站生产管理区的数据无法传输到水电站实时控制区；避免了水电站生产管理区通过以太网攻击水电站实时控制区的设备，保证了水电站实时控制区的网络安全。
所述外桥网络终端安装于水电站生产管理区，用于接收来自内桥网络终端的监控数据，并将该监控数据实时传输至水电站生产管理区的管理设备。
所述外桥网络终端包括第三以太网口和第四以太网口，外桥网络终端通过第三以太网口与安全隔离装置的输出端连接，外桥网络终端通过第四以太网口与水电站生产管理区的局域网连接。所述水电站生产管理区的局域网由水电站生产管理区的管理设备组网构成。
所述外桥网络终端包括第二线圈点表、第二保持寄存器、接收服务器和第二MODBUS-TCP/IP服务器。
所述接收服务器通过安全隔离装置接收来自内桥网络终端的监控数据，将第一线圈点表映射到第二线圈点表，将第一保持寄存器映射到第二保持寄存器，即将第一线圈点表中的数据传输至第二线圈点表，将第一保持寄存器中的数据传输至第二保持寄存器。
所述第二MODBUS-TCP/IP服务器将接收服务器接收到的数据通过MODBUS-TCP/IP协议实时传输至水电站生产管理区的管理设备。所述水电站生产管理区的管理设备均支持MODBUS-TCP/IP客户端，该管理设备通过MODBUS-TCP/IP客户端接收来自第二MODBUS-TCP/IP服务器的监控数据。
所述水电站生产管理区的管理设备包括计算机，管理设备还可以为计算机以外的其它设备。
所述内桥网络终端和外桥网络终端均为计算机。
所述水电站生产管理区还设有WEB服务器，WEB服务器接收第二MODBUS-TCP/IP服务器发送过来的监控数据，WEB服务器提供了基于WEB的访问方式，使用用户能够在移动终端实时了解水电站的运行情况，能够加快水电站运行出现意外情况时的反应速度。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当理解本发明并非局限于本文所披露的形式，不应看作是对其他实施例的排除，而可用于各种其他组合、修改和环境，并能够在本文所述构想范围内，通过上述教导或相关领域的技术或知识进行改动。而本领域人员所进行的改动和变化不脱离本发明的精神和范围，则都应在本发明所附权利要求的保护范围内。

Claims (7)

1.水电站以太网型安全隔离装置内外通用数据桥，其特征在于：包括内桥网络终端、外桥网络终端和安全隔离装置；
所述内桥网络终端安装于水电站实时控制区，用于采集水电站实时控制区的监控设备的数据；
所述安全隔离装置用于实现内桥网络终端和外桥网络终端之间的单向传输和以太网内外物理隔离，将内桥网络终端采集的数据单向传输至外桥网络终端；
所述外桥网络终端安装于水电站生产管理区，用于接收来自内桥网络终端的数据，并将该数据实时传输至水电站生产管理区的管理设备。
2.根据权利要求1所述的水电站以太网型安全隔离装置内外通用数据桥，其特征在于：所述内桥网络终端包括第一以太网接口和第二以太网接口，内桥网络终端通过第一以太网接口与水电站实时控制区的局域网连接，内桥网络终端通过第二以太网接口与安全隔离装置的输入端连接；
所述外桥网络终端包括第三以太网口和第四以太网口，外桥网络终端通过第三以太网口与安全隔离装置的输出端连接，外桥网络终端通过第四以太网口与水电站生产管理区的局域网连接。
3.根据权利要求1所述的水电站以太网型安全隔离装置内外通用数据桥，其特征在于：所述内桥网络终端包括第一线圈点表、第一保持寄存器、第一MODBUS-TCP/IP服务器和传输服务器；
所述第一MODBUS-TCP/IP服务器通过MODBUS-TCP/IP协议接收来自水电站实时控制区的监控设备的写操作报文，并对该写操作报文进行确认，确认该写操作报文无误后，根据该写操作报文的信息修改第一线圈点表或第一保持寄存器中的数据；
所述传输服务器根据配置的时间间隔将第一线圈点表和第一保持寄存器中的数据通过安全隔离装置单向传输至外桥网络终端。
4.根据权利要求3所述的水电站以太网型安全隔离装置内外通用数据桥，其特征在于：所述水电站实时控制区的监控设备包括计算机和PLC。
5.根据权利要求3所述的水电站以太网型安全隔离装置内外通用数据桥，其特征在于：所述外桥网络终端包括第二线圈点表、第二保持寄存器、接收服务器和第二MODBUS-TCP/IP服务器；
所述接收服务器通过安全隔离装置接收来自内桥网络终端的数据，将第一线圈点表映射到第二线圈点表，将第一保持寄存器映射到第二保持寄存器；
所述第二MODBUS-TCP/IP服务器将接收服务器接收到的数据通过MODBUS-TCP/IP协议实时传输至水电站生产管理区的管理设备。
6.根据权利要求5所述的水电站以太网型安全隔离装置内外通用数据桥，其特征在于：所述水电站生产管理区的管理设备包括计算机。
7.根据权利要求1所述的水电站以太网型安全隔离装置内外通用数据桥，其特征在于：所述内桥网络终端和外桥网络终端均为计算机。
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