CN113347241B - 一种用于能源场站工控网络安全建设的系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于能源场站工控网络安全建设的系统及方法，包括：客户端采集第一属性参数和第二属性参数；其中，第一属性参数为控制区、非控制区和管理信息大区的系统数量，第二属性参数为场站类型和装机容量；客户端基于第一属性参数，获得控制区、非控制区或管理信息大区的采集器数量；云服务器基于第二属性参数，计算能源场站的建设方式和采集区域；客户端基于各区的采集器数量以及能源场站的建设方式和采集区域，得到该能源场站的建设方案。本发明可实现能源行业工控网络安全标准化建设方案的线上输出，减少公司及客户在方案规划阶段的人力和时间投入。

Description

一种用于能源场站工控网络安全建设的系统及方法

技术领域

本发明涉及工控网络技术领域，具体涉及一种用于能源场站工控网络安全建设的系统及方法。

背景技术

大部分工业控制系统，都是关系国计民生的信息系统，很大一部分工业控制系统是关键信息的基础设施；对工业控制系统的保护，是不断增强我国关键信息基础设施的保护工作。在工控系统的保护中，实现全方位态势感知是安全的重点；在态势感知系统中，需要对生产环境的控制区、非控制区和信息管理大区的各类控制设备、网络安全设备及网络流量数据进行采集。而能源行业的数字化水平处于初期阶段，部分企业数据采集及存储水平较为落后，网络安全建设也相对落后，很多场站都面临网络安全方面的威胁；故加快能源行业网络安全建设成为能源行业发展和数字化建设的重中之重。

通过对能源行业及工控安全领域调研发现，当前能源行业生产环境网络安全建设处于起步阶段，一方面当前全国能源场站部署工控网络安全系统的数量较少，没有形成行业内的标准化建设方案；另一方面，工控网络安全建设的知识普及度少，能源场站工作人员对这方面知识了解较少，因此方案的规划需要专业公司的技术人员去能源场站现场调研，或者通过线下搜集资料的方式方可得到原始数据，并根据原始数据，一一匹配建设方案后反馈给能源场站相关人员；考虑到能源企业遍布全国；因此，在推进建设进度方面难度较大。

发明内容

针对现有技术中存在的上述问题，本发明提供一种用于能源场站工控网络安全建设的系统及方法。

本发明公开了一种用于能源场站工控网络安全建设的系统，包括：

客户端，用于：

采集第一属性参数和第二属性参数；其中，所述第一属性参数为控制区、非控制区和管理信息大区的系统数量，所述第二属性参数为场站类型和装机容量；

基于所述第一属性参数，获得控制区、非控制区或管理信息大区的采集器数量；

基于各区的采集器数量以及能源场站的建设方式和采集区域，得到该能源场站的建设方案；

云服务器，用于：

存储所述客户端上传的所述第二属性参数；

基于所述第二属性参数，计算能源场站的建设方式和采集区域。

作为本发明的进一步改进，所述客户端使用结构化文本作为数据库。

作为本发明的进一步改进，所述控制区的系统包括场级分散式控制系统、辅机系统、LCU监控系统、风机监控系统和逆变器监控系统，所述非控制区的系统包括场级信息监控系统、水情系统、风功率预测系统和光功率预测系统，所述管理信息大区的系统包括管理信息系统、大坝自动监测系统、气象系统和办公系统。

作为本发明的进一步改进，所述控制区的采集器数量为控制区的系统数量，所述非控制区的采集器数量为非控制区的系统数量，所述管理信息大区的采集器数量为管理信息大区的系统数量。

作为本发明的进一步改进，所述场站类型包括风电场、光伏电站、水电站、火电厂、生物质电厂和混合电厂，所述能源场站的建设方式包括标准建设方式和简化建设方式，所述采集区域包括控制区、非控制区和管理信息大区。

作为本发明的进一步改进，所述基于所述第二属性参数，计算能源场站的建设方式；包括：

若风电场或光伏电站的总装机容量<48MW，则风电场或光伏电站的建设方式为简化建设方式，否则为标准建设方式；

若水电站的总装机容量<50MW，则水电站的建设方式为简化建设方式，否则为标准建设方式；

若火电厂的总装机容量<100MW，则火电厂的建设方式为简化建设方式，否则为标准建设方式；

若生物质电厂的单机装机容量均<12MW，则生物质电厂的建设方式为简化建设方式，否则为标准建设方式；

若混合电厂中的所有场站均为简化建设方式，则混合电厂的建设方式为简化建设方式，否则为标准建设方式。

作为本发明的进一步改进，任一所述能源场站的标准建设方式均采集控制区、非控制区和管理信息大区的数据；

所述风电场或光伏电站的简化建设方式，采集非控制区的数据；

所述水电站的简化建设方式，采集控制区的数据；

所述火电厂或生物质电厂的简化建设方式，优先采集管理信息大区的数据，若管理信息大区不能采集时，采集非控制区的数据；若管理信息大区和非控制区均不能采集时，采集控制区的数据；所述混合电厂的具体采集方式表述为：混合电厂中各单独电厂的建设方式默认继承混合电厂的建设方式，然后叠加各单独电厂的采集区域。

作为本发明的进一步改进，所述客户端通过https-443ssl协议将所述第二属性参数传输到所述云服务器，并将所述第二属性参数以及能源场站的建设方式和采集区域存储在云服务器的mysql数据库中。

作为本发明的进一步改进，所述客户端通过签名加密的方式从所述云服务器请求所述能源场站的建设方式和采集区域，并结合各区的采集器数量，得到能源场站的建设方案，并以拓扑图的方式展现在所述客户端。

本发明还公开了一种基于上述系统的实现方法，包括：

采集第一属性参数和第二属性参数；其中，所述第一属性参数为控制区、非控制区和管理信息大区的系统数量，所述第二属性参数为场站类型和装机容量；

基于所述第一属性参数，获得控制区、非控制区或管理信息大区的采集器数量；

基于所述第二属性参数，计算能源场站的建设方式和采集区域；

基于各区的采集器数量以及能源场站的建设方式和采集区域，得到该能源场站的建设方案。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：

本发明在客户和云服务器中间开发了客户端，用于收集客户数据及进行边缘计算，通过设计云服务器进行大数据分析和方案设计，与客户端实时传输和共享数据，最终实现能源行业工业互联网平台建设方案的输出，减少公司及客户在方案规划阶段的人力和时间投入。

附图说明

图1为本发明一种实施例公开的用于能源场站工控网络安全建设的方法的框架图；

图2为本发明一种实施例公开的用于能源场站工控网络安全建设的系统的流程图；

图3为本发明一种实施例公开的能源场站的建设方案的示意图；

图4为本发明实施例1火电厂标准建设方式的示意图；

图5为本发明实施例1火电厂建设方案的部署图；

图6为本发明实施例2火电厂简化建设方式的示意图；

图7为本发明实施例2火电厂建设方案的部署图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

下面结合附图对本发明做进一步的详细描述：

如图1所示，本发明提供一种用于能源场站工控网络安全建设的方法，包括：

步骤1、客户端采集第一属性参数和第二属性参数；其中，

第一属性参数为控制区、非控制区和管理信息大区的系统数量，控制区的系统包括场级分散式控制系统、辅机系统、LCU监控系统、风机监控系统和逆变器监控系统，非控制区的系统包括场级信息监控系统、水情系统、风功率预测系统和光功率预测系统，管理信息大区的系统包括管理信息系统、大坝自动监测系统、气象系统和办公系统。

第二属性参数为场站类型和装机容量，场站类型包括风电场、光伏电站、水电站、火电厂、生物质电厂和混合电厂；

进一步，本发明的客户端使用结构化文本(JSON)作为数据库，并设置字段属性，将存储的数据进行分类。

步骤2、客户端对第一属性参数进行边缘计算，获得控制区、非控制区或管理信息大区的采集器数量；其中，

控制区的采集器数量为控制区的系统数量，非控制区的采集器数量为非控制区的系统数量，管理信息大区的采集器数量为管理信息大区的系统数量。

步骤3、云服务器存储客户端上传的第二属性参数；其中，

客户端通过https-443ssl协议将第二属性参数传输到云服务器，并将第二属性参数存储在云服务器的mysql数据库中。

步骤4、云服务器基于第二属性参数，计算能源场站的建设方式和采集区域；其中，

能源场站的建设方式包括标准建设方式和简化建设方式，采集区域包括控制区、非控制区和管理信息大区；将能源场站的建设方式和采集区域存储在云服务器的mysql数据库中；

能源场站的建设方式的分类，包括：

若风电场或光伏电站的总装机容量<48MW，则风电场或光伏电站的建设方式为简化建设方式，否则为标准建设方式；

若水电站的总装机容量<50MW，则水电站的建设方式为简化建设方式，否则为标准建设方式；

若火电厂的总装机容量<100MW，则火电厂的建设方式为简化建设方式，否则为标准建设方式；

若生物质电厂的单机装机容量均<12MW，则生物质电厂的建设方式为简化建设方式，否则为标准建设方式；

若混合电厂中(风电/光伏例外)的所有场站均为简化建设方式，则混合电厂的建设方式为简化建设方式，否则为标准建设方式。风电/光伏混合电厂需二者总装机容量之和＜48MW，为简化建设方式，否则为标准建设方式。

具体为：

对5种场站做分类，风电场和光伏电站为一类电厂，水电站、火电厂、生物质电厂为二类电厂；

1)一类混合电厂，如风电/光伏混合电厂：

如两种或两种以上场站的各控制系统设备在一个机房，则可以共用1套厂级分析平台。当风电场合光伏电站的总装机容量之和＜48MW，则该混合电厂的建设方式为简化建设方式，否则为标准建设方式；

如两种场站的各控制系统设备不在一个机房，则按照2个电厂单独进行建设，不可合并建设；

2)一类/二类混合电厂，如光伏/水电混合电厂：

如两种或两种以上场站的各控制系统设备在一个机房，则可以共用1套厂级分析平台。当风电场总装机容量＜48MW、光伏电站总装机容量＜48MW、水电站总装机容量<50MW、火电厂总装机容量<100MW、生物质电厂的单机装机容量均<12MW同时满足时，则该混合电厂的建设方式为简化建设方式，否则为标准建设方式，该建设方式采用一类场站的网络链路图；

如两种或两种以上场站的各控制系统设备不在一个机房，则按照2个电厂单独进行建设，不可合并建设；

3)二类混合电厂，如火电/水电/生物质混合电厂：

如两种或两种以上场站的各控制系统设备在一个机房，则可以共用1套厂级分析平台。当水电站总装机容量<50MW、火电厂总装机容量<100MW、生物质电厂的单机装机容量均<12MW同时满足时，则该混合电厂的建设方式为简化建设方式，否则为标准建设方式；

如两种或两种以上场站的各控制系统设备不在一个机房，则按照2个电厂单独进行建设，不可合并建设。

采集区域的选择包括：

任一能源场站的标准建设方式均采集控制区、非控制区和管理信息大区的数据；

风电场或光伏电站的简化建设方式，采集非控制区的数据；

水电站的简化建设方式，采集控制区的数据；

火电厂或生物质电厂的简化建设方式，优先采集管理信息大区的数据，若管理信息大区不能采集时，采集非控制区的数据；若管理信息大区和非控制区均不能采集时，采集控制区的数据；

混合电厂的具体采集方式表述为，混合电厂中各单独电厂的建设方式默认继承混合电厂的建设方式(标准建设方式/简化建设方式)，然后叠加各单独电厂的采集区域。

步骤5、客户端基于各区的采集器数量以及能源场站的建设方式和采集区域，得到该能源场站的建设方案；其中，

客户端通过签名加密的方式从云服务器请求能源场站的建设方式和采集区域，并结合各区的采集器数量，得到能源场站的建设方案，并以拓扑图的方式展现在客户端；

如风电场标准建设+光伏电站优化建设，共用一套建设平台，如图3所示的(以火电厂为例)中的场级分析平台至云数据平台部分。

如图2所示，本发明提供一种实现上述方法的系统，包括：客户端和云服务器；

客户端，用于实现上述步骤1、2、5；

云服务器，用于实现上述步骤3、4。

实施例1：

XXX电厂

第一属性参数：

控制区(安全I区)：包含2个场级分散式控制系统(DCS系统)、1个辅控系统

非控制区(安全II区)：包含1场级信息监控系统

管理信息大区(安全III区)：包含1个管理信息系统

第二属性参数：

场站类型为：火电厂

装机容量：200MW

建设方案计算过程：

1、根据第二属性参数，场站类型为火电厂，装机容量200MW＞100MW，则判定场站为火电厂标准建设方式，故，该建设方案的采集范围为电厂的控制区(安全I区)、非控制区(安全II区)和管理信息大区(安全III区)，如图4所示。

2、根据第一属性参数，控制区(安全I区)包含2个场级分散式控制系统(DCS系统)、1个辅控系统，需要3个采集器；非控制区(安全II区)包含1场级信息监控系统，需要1个数据采集器；管理信息大区(安全III区)包含1个管理信息系统，需要1个数据采集器，因此3个大区共计需要5个数据采集器。

3、因此可得该建设方案详细部署图如图5所示。

实施例2：

XXX电厂

第一属性参数：

控制区(安全I区)：包含1个场级分散式控制系统(DCS系统)

非控制区(安全II区)：包含1场级信息监控系统

管理信息大区(安全III区)：包含1个管理信息系统

第二属性参数：

场站类型为：火电厂

装机容量：80MW

建设方案计算过程：

1、根据第二属性参数，场站类型为火电厂，装机容量80MW＜100MW，则判定场站为火电厂简化建设方式，故，该建设方案的采集范围为电厂管理信息大区(安全III区)，如图6所示；

2、根据第一属性参数，管理信息大区(安全III区)包含1个管理信息系统，需要1个数据采集器，因此仅需要1个数据采集器。

3、因此可得该建设方案详细部署，如图7所示。

本发明的优点为：

本发明在客户端的数据采集模块配置了边缘计算功能，数据采集模块用于采集客户的第一属性参数和第二属性参数，第一属性参数用于边缘计算得出数据采集器的数量，第二属性参数通过https-443ssl协议上传到云端，根据云端建设方案库得出建设方式和采集区域，最终结合该区域数据采集器的数量得出该能源场站工控网络安全建设的最终方案。

应用：

本发明在能源行业工控网络安全建设领域积累的大量的数据经验，通过500TB+大数据分析，输出风/光/水/火/生物质/混合型、不同装机容量场站的工控网络安全平台建设的标准化建设方案。

以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种用于能源场站工控网络安全建设的系统，其特征在于，包括：

客户端，用于：

采集第一属性参数和第二属性参数；其中，所述第一属性参数为控制区、非控制区和管理信息大区的系统数量，所述第二属性参数为场站类型和装机容量；

基于所述第一属性参数，获得控制区、非控制区或管理信息大区的采集器数量；

基于各区的采集器数量以及能源场站的建设方式和采集区域，得到该能源场站的建设方案；其中，

所述场站类型包括风电场、光伏电站、水电站、火电厂、生物质电厂和混合电厂，所述能源场站的建设方式包括标准建设方式和简化建设方式，所述采集区域包括控制区、非控制区和管理信息大区；

任一所述能源场站的标准建设方式均采集控制区、非控制区和管理信息大区的数据；

所述风电场或光伏电站的简化建设方式，采集非控制区的数据；

所述水电站的简化建设方式，采集控制区的数据；

所述火电厂或生物质电厂的简化建设方式，优先采集管理信息大区的数据，若管理信息大区不能采集时，采集非控制区的数据；若管理信息大区和非控制区均不能采集时，采集控制区的数据；

所述混合电厂的具体采集方式表述为：混合电厂中各单独电厂的建设方式默认继承混合电厂的建设方式，然后叠加各单独电厂的采集区域；

云服务器，用于：

存储所述客户端上传的所述第二属性参数；

基于所述第二属性参数，计算能源场站的建设方式和采集区域。

2.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述客户端使用结构化文本作为数据库。

3.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述控制区的系统包括场级分散式控制系统、辅机系统、LCU监控系统、风机监控系统和逆变器监控系统，所述非控制区的系统包括场级信息监控系统、水情系统、风功率预测系统和光功率预测系统，所述管理信息大区的系统包括管理信息系统、大坝自动监测系统、气象系统和办公系统。

4.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述控制区的采集器数量为控制区的系统数量，所述非控制区的采集器数量为非控制区的系统数量，所述管理信息大区的采集器数量为管理信息大区的系统数量。

5.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述基于所述第二属性参数，计算能源场站的建设方式；包括：

若风电场或光伏电站的总装机容量<48MW，则风电场或光伏电站的建设方式为简化建设方式，否则为标准建设方式；

若水电站的总装机容量<50MW，则水电站的建设方式为简化建设方式，否则为标准建设方式；

若火电厂的总装机容量<100MW，则火电厂的建设方式为简化建设方式，否则为标准建设方式；

若生物质电厂的单机装机容量均<12MW，则生物质电厂的建设方式为简化建设方式，否则为标准建设方式；

若混合电厂中的所有场站均为简化建设方式，则混合电厂的建设方式为简化建设方式，否则为标准建设方式。

6.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述客户端通过https-443ssl协议将所述第二属性参数传输到所述云服务器，并将所述第二属性参数以及能源场站的建设方式和采集区域存储在云服务器的mysql数据库中。

7.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述客户端通过签名加密的方式从所述云服务器请求所述能源场站的建设方式和采集区域，并结合各区的采集器数量，得到能源场站的建设方案，并以拓扑图的方式展现在所述客户端。

8.一种基于如权利要求1~7中任一项所述的系统的实现方法，其特征在于，包括：

采集第一属性参数和第二属性参数；其中，所述第一属性参数为控制区、非控制区和管理信息大区的系统数量，所述第二属性参数为场站类型和装机容量；

基于所述第一属性参数，获得控制区、非控制区或管理信息大区的采集器数量；

基于所述第二属性参数，计算能源场站的建设方式和采集区域；

基于各区的采集器数量以及能源场站的建设方式和采集区域，得到该能源场站的建设方案。

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