CN116708278A - 一种基于冗余技术的水电站网络改造方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于冗余技术的水电站网络改造方法包括：对水电站内部控制网络升级为百兆冗余光纤环网，并配置MRP子环冗余协议；在梯级水电站流域之间建立Hiper‑Ring千兆冗余光纤环网，并开启三层路由功能和VRRP功能；将远控中心与水电站之间使用赫思曼三层交换机进行数据传输；采用链路汇聚技术，在大坝LCU交换机和流域交换机RSPE30之间增加二层汇聚设备；进行功能测试。本发明提供的基于冗余技术的水电站网络改造方法秉持开放性、扩展性、可靠性、节约投资的原则，基于现有网络，消除存在的问题，后期网络接入改造时不影响已投入使用的网络的运行，将工业控制技术与IT技术结合起来，为水电站计算机监控系统提供了冗余、可靠、高效的自动化控制通信网络。

Description

一种基于冗余技术的水电站网络改造方法

技术领域

本发明涉及监控系统技术领域，具体为一种基于冗余技术的水电站网络改造方法。

背景技术

随着工业控制技术和IT技术的不断发展，水电站自动化系统从八十年代初的“集中控制、功能分散”到八十年代的“分层分布控制”，再到目前流行的“自动化、无人化、智慧化”，已全部采用计算机系统控制取代过去常规控制方式，实现“无人值班、关门运行、网络控制”的集中监控方式，大大提高了水电站的自动化水平和运营效率。

但目前的水电站自动化监控系统网络还存在以下问题：(1)在目前设计中，将电站内部LCU和集控中心的通讯地址设置于同一网段，这样的结构导致了网络通信广播域大、网络规划不清晰。(2)由于集控中心、电站的所有设备和服务器均处于同一广播域中，网络广播域越大，网络广播通信产生的网络流量越大，会占用网络传输带宽，同时设备需要处理更多的广播数据包，影响网络的整体性能。对于广播域、广播风暴等问题的限制没有很好解决方案，网络安全性不够可靠，极易发生一个电站出现问题而引发整个流域出现故障的事件。(3)在最初建设网络时，所采用的设备大部分是RS2、RS20或是MS20系列，均为二层百兆交换机，不支持三层路由功能，不支持千兆速率。并且面对日益增加的数据流量，百兆传输带宽也已落后，无法满足要求。

发明内容

本部分的目的在于概述本发明的实施例的一些方面以及简要介绍一些较佳实施例。在本部分以及本申请的说明书摘要和发明名称中可能会做些简化或省略以避免使本部分、说明书摘要和发明名称的目的模糊，而这种简化或省略不能用于限制本发明的范围。

鉴于上述存在的问题，提出了本发明。

因此，本发明解决的技术问题是：现有的监控系统网络存在通信布局不合理、网络规划不清晰、网络性能和安全性得不到保证的问题，以及如何基于现有网络实现冗余改造的优化问题。

为解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：一种基于冗余技术的水电站网络改造方法，包括：

对水电站内部控制网络升级为百兆冗余光纤环网，并配置MRP子环冗余协议；

在梯级水电站流域之间建立Hiper-Ring千兆冗余光纤环网，并开启三层路由功能和VRRP功能；

将远控中心与水电站之间使用赫思曼三层交换机进行数据传输；

采用链路汇聚技术，在大坝LCU交换机和流域交换机RSPE30之间增加二层汇聚设备；

进行功能测试。

作为本发明所述的基于冗余技术的水电站网络改造方法的一种优选方案，其中：所述百兆冗余光纤环网包括，由各个LCU及大坝LCU、本地梯级水电站内RS系列交换机、流域交换机RSPE30组成；其中，流域交换机RSPE30作为子环管理器，并支持Sub-Ring专有冗余协议；在本地LCU网络中新增VLAN配置信息以支持各站使用独立的业务VLAN；厂区LCU互联采用多模光纤，大坝LCU采用单模光纤。

作为本发明所述的基于冗余技术的水电站网络改造方法的一种优选方案，其中：所述Hiper-Ring千兆冗余光纤环网包括：

使用RSPE30系列三层设备构建Hiper-Ring千兆冗余光纤环网；在各个水电站内部部署RSPE交换机，并将各个水电站之间、集控中心和远控中心之间的数据传输通过OSPF动态路由协议实现；

在本地LCU网络中新增VLAN配置信息以支持各站使用独立的业务VLAN；在集控中心内部部署两台RSPE交换机，并开启VRRP功能，形成一台虚拟路由器。

作为本发明所述的基于冗余技术的水电站网络改造方法的一种优选方案，其中：所述赫思曼三层交换机包括：将集控中心的网关功能配置在赫思曼三层交换机内，并通过OSPF路由协议与H3C路由器进行数据互通。

作为本发明所述的基于冗余技术的水电站网络改造方法的一种优选方案，其中：所述冗杂技术，具体包括：

Hiper-Ring环，MRP子环，网络耦合链路冗余技术，OSPF冗杂功能，VRRP冗杂功能。

作为本发明所述的基于冗余技术的水电站网络改造方法的一种优选方案，其中：所述Hiper-Ring环，包括：

定期向组网交换机发检测信号，用来判断链路是否正常；

当链路未出现中断时，Hiper-Ring协议会保持物理环线上的逻辑断点，从而防止广播风暴的发生，数据包将在物理环网上顺时针或逆时针循环传输，经过每个交换机后更新其时间戳并转发到下一个交换机；

当网络链路出现异常时，Hiper-Ring协议将通过环管理器进行检测，并及时将处于备用状态的链路激活，以实现快速的自愈。

作为本发明所述的基于冗余技术的水电站网络改造方法的一种优选方案，其中：所述MRP子环，包括：

当站内网络发生单点链路故障时，子环管理器会立即检测到该故障，并将阻塞状态的端口改为转发状态，使数据包能够绕过故障点，并顺利传递到目标设备；

当站内网络未发生单点链路故障时，子环管理器会维持当前所有端口的转发状态，以便数据包能够在所有设备之间正常传输，此时，子环管理器会定期发送心跳包来监控网络连接状态，以确保整个网络的可靠性和稳定性；

若子环管理器检测到端口出现了故障，则根据MRP协议的规则自动调整该端口的状态，保证网络的正常运行。

作为本发明所述的基于冗余技术的水电站网络改造方法的一种优选方案，其中：所述网络耦合链路冗余技术，包括：

当传输路径发生故障时，自动将备份路径取代传输路径，使数据包从备份路径重新进入网络，并继续在网络中传输，在恢复传输后，系统会检测到原先的传输路径已经失效，通过相应的机制修复或替换故障部件，保证网络的稳定性和可靠性；

当传输路径未发生故障时，根据设定的优先级和负载均衡策略，选择最合适的路径进行数据传输，同时，备份路径会处于待命状态，随时准备接管传输任务，以提高网络的容错能力和可靠性。

作为本发明所述的基于冗余技术的水电站网络改造方法的一种优选方案，其中：所述OSPF冗杂功能，包括：

当路由器发生故障或链路出现变化时，OSPF协议会进行重新计算，以找到新的最短路径，过程分为以下几个步骤：

邻居关系维护：路由器通过交换Hello消息来建立邻居关系，并定期交换LinkState Update消息以保持邻居关系；

LSA广播：当某个路由器检测到链路出现变化或者与某个邻居关系中断时，它会生成一个LSA，并向所有与它直接相连的路由器发送该LSA；

SPF计算：一旦收到一个Link State Advertisement，每个路由器就会根据Dijkstra算法重新计算最短路径树，计算完成后，路由器将更新自己的路由表；

路由表更新：路由器根据最短路径树更新自己的路由表，将被破坏的路径标记为失效，并选择新的最短路径；

当路由器未发生故障或链路未出现变化时，OSPF协议不需要重新计算最短路径树，路由器仅需要与邻居路由器周期性交换Hello消息，并根据链路状态数据库Link StateDatabase来更新自己的路由表；

所述VRRP冗杂功能，包括：

当主机的下一跳路由器坏掉时，则其他可用路径上的路由器将接管数据包的转发，并尝试将其传递到目标网络；

当主机的下一跳路由器未坏掉时，数据包将被转发到该路由器，并由其负责将其转发到目标网络，若存在多个可用路径，则路由器将根据其路由表中的最佳路径选择最优路径来转发数据包。

作为本发明所述的基于冗余技术的水电站网络改造方法的一种优选方案，其中：所述链路汇聚技术包括，在大坝LCU交换机和流域交换机RSPE30之间增加二层汇聚设备，将多个物理链路汇聚成一个逻辑链路；

所述功能测试，包括：

网络连通性测试、网络自愈功能测试、网络性能测试、业务测试。

本发明的有益效果：本发明提供的基于冗余技术的水电站网络改造方法秉持开放性、扩展性、可靠性、节约投资的原则，基于现有网络，消除存在的问题，后期网络接入改造时不影响已投入使用的网络的运行，将工业控制技术与IT技术结合起来，为水电站计算机监控系统提供了冗余、可靠、高效的自动化控制通信网络。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。其中：

图1为本发明第一个实施例提供的一种基于冗余技术的水电站网络改造方法的整体流程图；

图2为本发明第一个实施例提供的一种基于冗余技术的水电站网络改造方法的网络整体结构示意图。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合说明书附图对本发明的具体实施方式做详细的说明，显然所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明的保护的范围。

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是本发明还可以采用其他不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似推广，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。

其次，此处所称的“一个实施例”或“实施例”是指可包含于本发明至少一个实现方式中的特定特征、结构或特性。在本说明书中不同地方出现的“在一个实施例中”并非均指同一个实施例，也不是单独的或选择性的与其他实施例互相排斥的实施例。

本发明结合示意图进行详细描述，在详述本发明实施例时，为便于说明，表示器件结构的剖面图会不依一般比例作局部放大，而且所述示意图只是示例，其在此不应限制本发明保护的范围。此外，在实际制作中应包含长度、宽度及深度的三维空间尺寸。

同时在本发明的描述中，需要说明的是，术语中的“上、下、内和外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一、第二或第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

本发明中除非另有明确的规定和限定，术语“安装、相连、连接”应做广义理解，例如：可以是固定连接、可拆卸连接或一体式连接；同样可以是机械连接、电连接或直接连接，也可以通过中间媒介间接相连，也可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

实施例1

参照图1～2，为本发明的一个实施例，提供了一种基于冗余技术的水电站网络改造方法，包括：

S1：对水电站内部控制网络升级为百兆冗余光纤环网，并配置MRP子环冗余协议；

水电站内部控制网络主要是由各个LCU及大坝LCU、本地梯级水电站内RS系列交换机、流域交换机RSPE30组成百兆冗余光纤环网，用于站内生产网络控制；站内LCU交换机主要是利旧，设备硬件无需更改变动，对设备的固件进行升级，达到节约投资的目的。网络结构相比现有结构有所变化，区别在于将流域交换机RSPE30(支持Sub-Ring专有冗余协议)纳入本地LCU网络共同组建MRP协议百兆冗余环网(子环)，两台RSPE30作为子环管理器。

更进一步的，同时，按照规划新增VLAN配置信息，各站使用独立的业务VLAN。

应说明的是，其中，厂区LCU互联采用多模光纤，大坝LCU因距离远，建议采用单模光纤，建议组建一个环网时最好能保证统一的传输介质。

S2：在梯级水电站流域之间建立Hiper-Ring千兆冗余光纤环网，并开启三层路由功能和VRRP功能；

梯级水电站流域共有四个梯级水电站和一个集控中心，分别是水牛家、自一里、木座、阴坪和白马集控中心，流域交换机采用RSPE30系列三层设备，采用单模光纤将四个水电站和白马集控中心组成Hiper-Ring千兆冗余光纤环网；开启三层路由功能，设置水电站内部VLAN接口地址，用作水电站内部终端设备的网关地址；在本电站的流域交换机之间配置VRRP功能，可通过VRRP功能虚拟出一个网关地址同时运行在两台交换机上，以此达到当一台设备发生意外故障时，另一台可保证正常运行。所有流域交换机之间使用OSPF动态路由协议，实现各个水电站间、白马集控中心、成都远控中心之间的数据互通要求；

更进一步的，Hiper-Ring环，包括：

定期向组网交换机发检测信号，用来判断链路是否正常；

当链路未出现中断时，Hiper-Ring协议会保持物理环线上的逻辑断点，从而防止广播风暴的发生，数据包将在物理环网上顺时针或逆时针循环传输，经过每个交换机后更新其时间戳并转发到下一个交换机；

当网络链路出现异常时，Hiper-Ring协议将通过环管理器进行检测，并及时将处于备用状态的链路激活，以实现快速的自愈；

应该明的是，在Hiper-Ring协议的支持下，网络自愈恢复时间小于200ms，目前第二代Hiper-Ring协议的网络自愈时间小于10ms。高效的网络自愈时间能够应用在对实时性要求高的变电站行业。

MRP子环，包括：

当站内网络发生单点链路故障时，子环管理器会立即检测到该故障，并将阻塞状态的端口改为转发状态，使数据包能够绕过故障点，并顺利传递到目标设备；

当站内网络未发生单点链路故障时，子环管理器会维持当前所有端口的转发状态，以便数据包能够在所有设备之间正常传输，此时，子环管理器会定期发送心跳包来监控网络连接状态，以确保整个网络的可靠性和稳定性；

若子环管理器检测到端口出现了故障，则根据MRP协议的规则自动调整该端口的状态，保证网络的正常运行；

应说明的是，在MRP环中，环管理器被命名为介质冗余管理器(MRM)，而环客户机被命名为介质冗余客户机(MRCs)。MRM和MRC环端口支持三种状态：禁用、阻塞和转发。禁用的环端口丢弃所有接收到的帧。阻塞的环端口丢弃除了MRP控制帧以外的所有接收帧。转发环端口转发所有接收到的帧。

本发明中，我们将站内交换机(除大坝外)以子环的形式连接到站内两台RSPE交换机，两台RSPE交换机作为子环管理器，对子环的冗余功能进行管理。一旦站内网络发生单点链路故障，子环管理器迅速放行阻塞端口，实现快速自愈，保证数据通信的连续性。

网络耦合链路冗余技术，包括：

当传输路径发生故障时，自动将备份路径取代传输路径，使数据包从备份路径重新进入网络，并继续在网络中传输，在恢复传输后，系统会检测到原先的传输路径已经失效，通过相应的机制修复或替换故障部件，保证网络的稳定性和可靠性；

当传输路径未发生故障时，根据设定的优先级和负载均衡策略，选择最合适的路径进行数据传输，同时，备份路径会处于待命状态，随时准备接管传输任务，以提高网络的容错能力和可靠性；

OSPF冗杂功能，包括：

当路由器发生故障或链路出现变化时，OSPF协议会进行重新计算，以找到新的最短路径，过程分为以下几个步骤：

邻居关系维护：路由器通过交换Hello消息来建立邻居关系，并定期交换LinkState Update消息以保持邻居关系；

LSA广播：当某个路由器检测到链路出现变化或者与某个邻居关系中断时，它会生成一个LSA，并向所有与它直接相连的路由器发送该LSA；

SPF计算：一旦收到一个Link State Advertisement，每个路由器就会根据Dijkstra算法重新计算最短路径树，计算完成后，路由器将更新自己的路由表；

路由表更新：路由器根据最短路径树更新自己的路由表，将被破坏的路径标记为失效，并选择新的最短路径；

当路由器未发生故障或链路未出现变化时，OSPF协议不需要重新计算最短路径树，路由器仅需要与邻居路由器周期性交换Hello消息，并根据链路状态数据库Link StateDatabase来更新自己的路由表；

VRRP冗杂功能，包括：

当主机的下一跳路由器坏掉时，则其他可用路径上的路由器将接管数据包的转发，并尝试将其传递到目标网络；

当主机的下一跳路由器未坏掉时，数据包将被转发到该路由器，并由其负责将其转发到目标网络，若存在多个可用路径，则路由器将根据其路由表中的最佳路径选择最优路径来转发数据包。

应说明的是，每个电站内部署两台RSPE,开启VRRP功能，VRRP将两台加入到备份组中，形成一台虚拟路由器。网络内主机的默认网关设置为该虚拟路由器的IP地址，由VRRP的选举机制决定哪台路由器承担转发任务，若承担转发任务的设备出现故障，另一台设备会迅速接替其的工作，虚拟路由器并不会出现故障，业务的倒换由VRRP直接完成，终端主机并不感知，很好的解决了网关设备故障问题，从而保证了通信的连续性和可靠性；集控中心和各站内,均部署两台RSPE交换机，结合VRRP和Hiper-Ring的优势，同时实现设备冗余和链路冗余，保证骨干环网在任一设备故障或任一链路故障时，数据通信不中断。

S3：将远控中心与水电站之间使用赫思曼三层交换机进行数据传输；

梯级电站所有生产监控数据均会由白马集控中心三层交换机实时转发至成都远控中心，用于成都分公司监控各个水电站运行情况；目前白马网关设置在H3C交换机中，与白马H3C路由器通过OSPF协议互通,此次改造使用白马集控中心RSPE30交换机替换H3C交换机,将白马集控中心网关功能配置在赫思曼三层交换机内，赫思曼与H3C路由器之间通过OSPF路由协议实现数据互通，保留白马至成都的H3C路由器现有链路，由其负责白马与成都之间的互相通讯。

S4：采用链路汇聚技术，在大坝LCU交换机和流域交换机RSPE30之间增加二层汇聚设备；

S5：进行功能测试。

网络连通性测试：通过ping命令或其他工具，在各个节点之间进行网络连通性测试，包括局域网内部和梯级水电站之间的连通性等。测试过程中，应该包括正常情况下的数据传输和故障情况下的数据传输测试。在正常情况下，数据应该能够顺利传输；在故障情况下，系统应该能够快速切换到备份路径，并恢复数据传输。

网络自愈功能测试：测试网络自愈功能是否可靠。在测试过程中，可以模拟故障情况，例如断开某个链路或关闭某个交换机等。然后观察网络是否能够快速检测到故障并采取相应的措施来恢复网络连接。

性能测试：测试网络的带宽、延迟和吞吐量等性能指标。通过使用专业的网络性能测试工具进行测试，可以评估网络的实际性能表现，包括网络带宽、延迟和吞吐量等重要指标。测试结果可以用来改进网络结构，提高网络的性能和可靠性。

业务测试：测试网络是否能够支持各种应用场景的业务需求。通过模拟实际使用场景，例如视频会议、文件传输、在线游戏等，测试网络的质量和稳定性，以确保网络能够满足用户的实际需求。

实施例2

为本发明的一个实施例，提供了一种基于冗余技术的水电站网络改造方法，为了验证本发明的有益效果，通过对火溪河流域骨干环网和水牛家，自一里，木座及阴坪五个站内环网实施改造并进行功能测试进行科学论证。

在本实施例中，网络改造的主要内容如下：

(1)构建千兆骨干传输网

在白马集控中心和四个电站间构建千兆冗余光传输网络，传输网配置环冗余协议，具备链路冗余能力，能够及时、准确、可靠的传输电站所需各类信息。

(2)站内网络改造

按照方案涉及要求，对站内网络进行改造，配置MRP子环冗余协议，使站内网络具备链路冗余能力，对于大坝的网络采用耦合的方式连接到站内网络。在RSPE配置VRRP协议并运行OSPF，保证网络连通性的同时，使得骨干网具有设备冗余的能力，提高网络的可靠性。

改造设备清单如下表：

设备命名及管理地址：

根据改造后网络拓扑图组网方式和计算机监控系统IP地址规划，将4个梯级水电站和白马集控中心分配不同的IP网段和VLAN；具体如下：

名称	IP地址段	网关	VLANID
				白马集控中心	XX.XX.125.0/24	XX.XX.125.1	1
水牛家电站	XX.XX.131.0/24	XX.XX.131.200	5
				自一里电站	XX.XX.132.0/24	XX.XX.132.200	6
木座电站	XX.XX.133.0/24	XX.XX.133.200	3
				阴坪电站	XX.XX.134.0/24	XX.XX.134.200	4

VRRP地址规划如下：

在火溪河流域骨干环网中均增加VLAN100，设备配置VLAN虚接口地址，用于三层路由通讯互联使用；白马集控中心设备增加VLAN20，配置VLAN虚接口地址，用于和H3C设备互联。

下表列出了流域电站交换机互联、H3C路由器互联地址信息。

关键设备互联端口信息：

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上表包含了环网冗余的端口信息。主要包含骨干环环网口、子环环网口、网络耦合口等三种类型的端口。

为了验证Hiper-Ring环网、子环、网络耦合、路由切换等功能配置是否正确，进行了如下测试：

测试环境：火溪河流域骨干环网和水牛家，自一里，木座及阴坪五个站内环网。

测试设备：现场所有的网络设备，调试用的手提笔记本电脑及部分工作站，实际联网用光纤跳线、双绞线等。

测试发明及方法：

(1)骨干环网冗余功能测试

骨干环网各交换机运行Hiper-Ring冗余协议，在环网链路状态正常时，断开任一点，于网管软件核实链路切换状态，观察网络连接设备是否正常工作，丢包数量(到站内设备、到白马中心、到成都远控中心等)，白马集控中心监控平台和成都远控中心监控平台是否产生告警提示。

(2)站内子环冗余/耦合功能测试

在各交换机处于正常状态时对木座和阴平站内环网进行测试,在站内环中及耦合点将某一处的环线(光纤)或网线断开,于白马集控中心观察网络连接设备能否工作正常,查看丢包数量(到站内其他设备、到白马中心、到成都远控中心等)，白马集控中心监控平台和成都远控中心监控平台是否产生告警提示；并通过网络监控软件来对网络链路切换状态进行核实。

将断开的环线闭合，观察网络连接设备是否正常工作，丢包数量，(到站内其他设备、到白马中心、到成都远控中心等)，白马集控中心监控平台和成都远控中心监控平台是否产生告警提示；并通过网络监控软件来对网络链路切换状态进行核实。

此断线操作可选择多处站内节点通过软件开启关闭端口功能或物理断线进行反复测试。

(3)VRRP主备切换功能测试

选择站内RSPE交换机，处于正常状态时，VRRP界面查看两台设备分别处于Master和Backup状态，对Master设备断开内网连接线及互联线，处于Backup状态的设备应抢占角色，成为Master，可通过设备界面观察。

观察网络连接设备是否正常工作，丢包数量，(到站内其他设备、到白马中心、到成都远控中心等)，白马集控中心监控平台和成都远控中心监控平台是否产生告警提示；

恢复连线，再次观察以上发明。

断开连接线的操作亦可通过关闭路由功能或VRRP功能来替代。

(4)VLAN连通性测试

根据要求将木座站内网络划分VLAN 3后，按照规划使用XX.XX.133.X网段，填写XX.XX.133.200网关地址后，才可与其他站点和白马、成都进行通信；如定义为其他网段或未填写网关地址将无法实现数据互通。

(5)与H3C网络连通性测试

在白马集控中心两台RSPE30交换机上联两台H3C路由器与成都远控中心互通，通过OSPF协议进行路由信息学习转发；为测试与成都远控中心网络冗余性，将交换机与H3C路由器互联网线进行反复断点测试，观察网络丢包情况，查看成都远控中心监控平台运行状态。

测试结果：

在骨干环网络进行断线测试，HIPER-Ring冗余保护机制能够保证生产监控网络正常通信，经测试线路切换不会影响整体生产监控网络运行，基本不会产生数据丢包和系统告警。

各个站内环网进行断线测试,利用MRP子环、Coupling冗余保护机制能够保证生产监控网络正常通信，经测试线路切换不会影响整体生产监控网络运行，基本不会产生数据丢包和系统告警。

在各站内模拟设备宕机，VRRP虚拟冗余网管能够快速的进行主备切换，保证站内数据与不中断。

各站配置业务VLAN后，通信正常。

白马集控中心三层交换机到H3C路由器进行断线测试，可实现最初效果或者更优，保证在2-5秒内(2-5个PING包)切换至备用链路，恢复通讯；

总结，各项功能符合设计要求，基于现有网络，消除存在的问题，后期网络接入改造时不影响已投入使用的网络的运行，将工业控制技术与IT技术结合起来，为水电站计算机监控系统提供了冗余、可靠、高效的自动化控制通信网络。

应说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (10)

1.一种基于冗余技术的水电站网络改造方法，其特征在于，包括：

对水电站内部控制网络升级为百兆冗余光纤环网，并配置MRP子环冗余协议；

在梯级水电站流域之间建立Hiper-Ring千兆冗余光纤环网，并开启三层路由功能和VRRP功能；

将远控中心与水电站之间使用赫思曼三层交换机进行数据传输；

采用链路汇聚技术，在大坝LCU交换机和流域交换机RSPE30之间增加二层汇聚设备；

进行功能测试。

2.如权利要求1所述的基于冗余技术的水电站网络改造方法，其特征在于：所述百兆冗余光纤环网包括，由各个LCU及大坝LCU、本地梯级水电站内RS系列交换机、流域交换机RSPE30组成；其中，流域交换机RSPE30作为子环管理器，并支持Sub-Ring专有冗余协议；在本地LCU网络中新增VLAN配置信息以支持各站使用独立的业务VLAN；厂区LCU互联采用多模光纤，大坝LCU采用单模光纤。

3.如权利要求2所述的基于冗余技术的水电站网络改造方法，其特征在于：所述Hiper-Ring千兆冗余光纤环网包括：

使用RSPE30系列三层设备构建Hiper-Ring千兆冗余光纤环网；在各个水电站内部部署RSPE交换机，并将各个水电站之间、集控中心和远控中心之间的数据传输通过OSPF动态路由协议实现；

在本地LCU网络中新增VLAN配置信息以支持各站使用独立的业务VLAN；在集控中心内部部署两台RSPE交换机，并开启VRRP功能，形成一台虚拟路由器。

4.如权利要求3所述的基于冗余技术的水电站网络改造方法，其特征在于：所述赫思曼三层交换机包括：将集控中心的网关功能配置在赫思曼三层交换机内，并通过OSPF路由协议与H3C路由器进行数据互通。

5.如权利要求1所述的基于冗余技术的水电站网络改造方法，其特征在于：所述冗杂技术，具体包括：

Hiper-Ring环，MRP子环，网络耦合链路冗余技术，OSPF冗杂功能，VRRP冗杂功能。

6.如权利要求5所述的基于冗余技术的水电站网络改造方法，其特征在于：所述Hiper-Ring环，包括：

定期向组网交换机发检测信号，用来判断链路是否正常；

当链路未出现中断时，Hiper-Ring协议会保持物理环线上的逻辑断点，从而防止广播风暴的发生，数据包将在物理环网上顺时针或逆时针循环传输，经过每个交换机后更新其时间戳并转发到下一个交换机；

当网络链路出现异常时，Hiper-Ring协议将通过环管理器进行检测，并及时将处于备用状态的链路激活，以实现快速的自愈。

7.如权利要求6所述的基于冗余技术的水电站网络改造方法，其特征在于：

所述MRP子环，包括：

当站内网络发生单点链路故障时，子环管理器会立即检测到该故障，并将阻塞状态的端口改为转发状态，使数据包能够绕过故障点，并顺利传递到目标设备；

当站内网络未发生单点链路故障时，子环管理器会维持当前所有端口的转发状态，以便数据包能够在所有设备之间正常传输，此时，子环管理器会定期发送心跳包来监控网络连接状态，以确保整个网络的可靠性和稳定性；

若子环管理器检测到端口出现了故障，则根据MRP协议的规则自动调整该端口的状态，保证网络的正常运行。

8.如权利要求7所述的基于冗余技术的水电站网络改造方法，其特征在于：

所述网络耦合链路冗余技术，包括：

当传输路径发生故障时，自动将备份路径取代传输路径，使数据包从备份路径重新进入网络，并继续在网络中传输，在恢复传输后，系统会检测到原先的传输路径已经失效，通过相应的机制修复或替换故障部件，保证网络的稳定性和可靠性；

当传输路径未发生故障时，根据设定的优先级和负载均衡策略，选择最合适的路径进行数据传输，同时，备份路径会处于待命状态，随时准备接管传输任务，以提高网络的容错能力和可靠性。

9.如权利要求8所述的基于冗余技术的水电站网络改造方法，其特征在于：

所述OSPF冗杂功能，包括：

当路由器发生故障或链路出现变化时，OSPF协议会进行重新计算，以找到新的最短路径，过程分为以下几个步骤：

邻居关系维护：路由器通过交换Hello消息来建立邻居关系，并定期交换LinkStateUpdate消息以保持邻居关系；

LSA广播：当某个路由器检测到链路出现变化或者与某个邻居关系中断时，它会生成一个LSA，并向所有与它直接相连的路由器发送该LSA；

SPF计算：一旦收到一个LinkStateAdvertisement，每个路由器就会根据Dijkstra算法重新计算最短路径树，计算完成后，路由器将更新自己的路由表；

路由表更新：路由器根据最短路径树更新自己的路由表，将被破坏的路径标记为失效，并选择新的最短路径；

当路由器未发生故障或链路未出现变化时，OSPF协议不需要重新计算最短路径树，路由器仅需要与邻居路由器周期性交换Hello消息，并根据链路状态数据库LinkStateDatabase来更新自己的路由表；

所述VRRP冗杂功能，包括：

当主机的下一跳路由器坏掉时，则其他可用路径上的路由器将接管数据包的转发，并尝试将其传递到目标网络；

当主机的下一跳路由器未坏掉时，数据包将被转发到该路由器，并由其负责将其转发到目标网络，若存在多个可用路径，则路由器将根据其路由表中的最佳路径选择最优路径来转发数据包。

10.如权利要求1所述的基于冗余技术的水电站网络改造方法，其特征在于：所述链路汇聚技术包括，在大坝LCU交换机和流域交换机RSPE30之间增加二层汇聚设备，将多个物理链路汇聚成一个逻辑链路；

所述功能测试，包括：

网络连通性测试、网络自愈功能测试、网络性能测试、业务测试。