CN216927507U - 一种热备冗余的发电控制系统网络流量监测装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种热备冗余的发电控制系统网络流量监测装置，包括机箱外壳，机箱外壳内部安装有主处理电路板、冗余处理电路板、网络信号采集板、电源模块以及存储模块；网络信号采集板、电源模块以及存储模块均与主处理电路板和冗余处理电路板通信连接，主处理电路板、冗余处理电路板、网络信号采集板、电源模块以及存储模块均通过导热件安装在机箱外壳内部。本实用新型中，采用机箱内部内置主处理电路板和冗余处理电路板的方式实现装置整体的热备冗余；主处理电路板、冗余处理电路板和网络信号采集板均采用了发热量较大的主处理芯片和核心芯片直接通过导热硅胶片连接机箱上盖板和底板的方式，结构简单，散热面大，可靠性高。

Description

一种热备冗余的发电控制系统网络流量监测装置

技术领域

本实用新型涉及工业控制系统、网络安全技术领域，更具体地说涉及一种热备冗余的发电控制系统网络流量监测装置。

背景技术

发电控制系统是具有高可靠、高冗余的工业控制系统。为了保障电力生产过程的网络安全，越来越多的发电控制系统加装了网络流量监测装置，以全程监测控制系统通信网络中的网络流量，发现和识别可能的网络攻击事件。

电力生产环境下的网络流量监测装置常常采用与信息系统环境下相同的传统服务器或工控机结构。这些服务器或工控机常常采用非冗余结构设计，同时采用风扇散热的方式或Z字形铜片连接机壳导热的方式，以保证装置的正常运行。电力生产要求设备的长期稳定可靠运行，一般要求主处理单元热备冗余，同时不采用传统散热方式。

从冗余的角度来看，传统服务器或工控机结构仅有一块主处理电路板，一旦该电路板故障，则整个装置将失去功能，并有可能引起相联系统的连锁故障，因此非冗余结构的网络流量监测装置的维护周期将大幅缩短，且无法做到装置运行过程中的板件拆装。

从散热的角度来看，风扇散热的缺点在于风扇可靠性不足，是整个系统的一个主要故障点，由于网络流量监测装置需要安装在发电控制系统的内部通信网络中，装置因风扇增加的故障率会迭加到整体系统的故障率上，从而导致发电控制系统内部通信网络出现问题。Z字形散热铜片的缺点在于占用机箱内部空间较大，不利于机箱内部电路板和模块的布局，不利于机箱内部形成散热空气通道，从而增加主要芯片和元器件的故障率。

实用新型内容

为了克服上述现有技术中存在的缺陷，本实用新型的目的是提供一种热备冗余的发电控制系统网络流量监测装置，通过设置有冗余处理电路板以解决现有技术方案中冗余不足的问题，并通过设置有导热件将热量传递至机箱外壳，以解决现有技术方案中散热不良的问题，从而提高装置整体的可靠性。

为了实现以上目的，本实用新型采用的技术方案：

一种热备冗余的发电控制系统网络流量监测装置，包括机箱外壳，所述机箱外壳内部安装有主处理电路板、冗余处理电路板、网络信号采集板、电源模块以及存储模块；

所述网络信号采集板、电源模块以及存储模块均与所述主处理电路板和冗余处理电路板通信连接，所述主处理电路板、冗余处理电路板、网络信号采集板、电源模块以及存储模块均通过导热件安装在所述机箱外壳内部。

进一步的是，所述机箱外壳包括上端的机箱上盖板、中间的机箱围板和底端的机箱底板。

进一步的是，所述主处理电路板和冗余处理电路板对称布置在所述机箱外壳内部，且均安装在所述机箱上盖板上。

进一步的是，所述网络信号采集板、电源模块以及存储模块均安装在所述机箱底板上，其中，所述网络信号采集板布置在机箱底板中后方，所述电源模块设置有两个，两个电源模块分别左右布置在机箱底板前方，所述存储模块布置在机箱底板中前方。

进一步的是，所述机箱围板的左右两侧板上均开设有若干散热槽孔，前侧板上设置有电源开关，且前侧板上与所述电源模块对应的位置开设有维护口。

进一步的是，所述主处理电路板上方安装有主处理器，所述冗余处理电路板上方安装有冗余处理器，所述主处理器和冗余处理器均通过所述导热件与所述机箱上盖板连接。

进一步的是，所述网络信号采集板后端设置有若干网口，所述若干网口均通过所述机箱围板的背板伸出；所述网络信号采集板下方安装有核心芯片，所述核心芯片通过所述导热件与所述机箱底板连接。

进一步的是，所述若干网口包括两个管理口以及四个网络流量采集口。

进一步的是，所述电源模块以及存储模块均采用铝质金属外壳，并通过所述导热件与所述机箱底板连接。

进一步的是，所述导热件为导热硅胶片。

本实用新型的有益效果：

1、本实用新型中，采用机箱内部内置主处理电路板和冗余处理电路板的方式实现装置整体的热备冗余，同时采用两个电源模块提供供电，提高了整个装置的可靠性。

2、本实用新型中，主处理电路板、冗余处理电路板和网络信号采集板均采用了发热量较大的主处理芯片和核心芯片直接通过导热硅胶片连接机箱上盖板和底板的方式，相比现有的风扇散热和Z字形铜片散热的方式，本实用新型结构更为简单，散热面更大，可靠性更高。

3、本实用新型中，电源模块和存储模块也通过导热硅胶片连接机箱进行散热，且机箱壳体开有散热槽孔，进一步确保了机箱内部温度的控制。

附图说明

图1为本实用新型的爆炸图；

附图标记：

1、机箱外壳；11、机箱上盖板；12、机箱围板；13、机箱底板；14、散热槽孔；15、电源开关；16、维护口；2、主处理电路板；21、主处理器；3、冗余处理电路板；31、冗余处理器；4、网络信号采集板；41、管理口；42、网络流量采集口；5、电源模块；6、存储模块。

具体实施方式

以下将结合实施例和附图对本实用新型的构思、具体结构及产生的技术效果进行清楚、完整的描述，以充分地理解本实用新型的目的、特征和效果。

实施例1

一种热备冗余的发电控制系统网络流量监测装置，如图1所示，包括机箱外壳1，机箱外壳1内部安装有主处理电路板2、冗余处理电路板3、网络信号采集板4、电源模块5以及存储模块6。

网络信号采集板4、电源模块5以及存储模块6均与主处理电路板2和冗余处理电路板3通信连接，主处理电路板2、冗余处理电路板3、网络信号采集板4、电源模块5以及存储模块6均通过导热件安装在机箱外壳1内部。

本实施例中，机箱外壳1用于安装主处理电路板2、冗余处理电路板3、网络信号采集板4、电源模块5以及存储模块6；主处理电路板2和冗余处理电路板3均用于对流量监测信号进行处理；网络信号采集板4用于采集网络信号；电源模块5用于为主处理电路板2、冗余处理电路板3、网络信号采集板4和存储模块6供电；存储模块6用于储存信息。

本实施例在现有技术的基础上，增加了冗余处理电路板3，实现了热备冗余的能力，满足发电控制系统对装置冗余度的要求。

实施例2

本实施例在实施例1的基础上作进一步的改进，如图1所示，机箱外壳1包括上端的机箱上盖板11、中间的机箱围板12和底端的机箱底板13。

主处理电路板2和冗余处理电路板3对称布置在机箱外壳1内部，且均安装在机箱上盖板11上。网络信号采集板4、电源模块5以及存储模块6均安装在机箱底板13上，其中，网络信号采集板4布置在机箱底板13中后方，电源模块5设置有两个，两个电源模块5分别左右布置在机箱底板13前方，存储模块6布置在机箱底板13中前方。

机箱外壳1材质为铝质，机箱围板12的左右两侧板上均开设有若干较大宽度的散热槽孔14，以确保机箱内部空气能与外部良好流通。机箱围板12的前侧板上设置有电源开关15，且前侧板上与电源模块5对应的位置开设有维护口16，以方便电源模块5的维护拆装。机箱尺寸为2U机箱尺寸，具体为88.9mm高×482.6mm宽×478mm深。

实施例3

本实施例在实施例2的基础上作进一步的改进，如图1所示，主处理电路板2上方安装有主处理器21，冗余处理电路板3上方安装有冗余处理器31，主处理器21和冗余处理器31均通过导热件与机箱上盖板11连接。

本实施例中，对于主处理电路板2，其主处理器及部分高度低于主处理器的元器件布置在电路板上方，其它主要芯片、大型元器件全部布置于电路板下方。导热件为导热硅胶片，主处理器21通过导热硅胶片将热量传递到机箱上盖板11进行散热。主处理器优选国产飞腾、龙芯处理器芯片。

对于冗余处理电路板3，其设计与主处理电路板2完全一致，其功能仅是主处理电路板2的热备冗余。

现有技术方案一般采用风扇散热或Z字形铜片散热，本实施例将主处理电路板2和冗余处理电路板3上发热量较大的主处理器21和冗余处理器31，直接通过导热硅胶片连接机箱上盖板11上进行散热，提高了散热效率，简化了机箱设计。

实施例4

本实施例在实施例3的基础上作进一步的改进，如图1所示，网络信号采集板4后端设置有六个网口，包括两个管理口41以及四个网络流量采集口42，六个网口均通过机箱围板12的背板伸出。网络信号采集板4下方安装有核心芯片，核心芯片通过导热件与机箱底板13连接。

本实施例中，核心芯片采用国产FPGA芯片，位于电路板下方，通过导热硅胶片直接与机箱底板13连接，以将热量传递到机箱底板13上进行散热。网络信号采集板4通过2路PCIE总线分别与主处理电路板2和冗余处理电路板3连接。同实施例3，将网络信号采集板4上发热量较大的核心芯片，直接通过导热硅胶片连接到机箱底板13进行散热，提高了散热效率，简化了机箱设计。

实施例5

本实施例在实施例4的基础上作进一步的改进，如图1所示，电源模块5以及存储模块6均采用铝质金属外壳，并通过导热件与机箱底板13连接。

本实施例中，电源模块5以及存储模块6均采用当前的成熟设计方案实现，存储模块6内置大容量机械硬盘。另外，现有技术方案一般不把电源模块5以及存储模块6纳入到散热设计中，本实施例通过导热硅胶片连接到机箱底板13进行散热，提供了一种电源模块以及存储模块的散热解决方案。

为了更好的理解本实用新型，下面对本实用新型的工作原理作一次完整的描述：

在使用时，电源模块5为主处理电路板2、冗余处理电路板3、网络信号采集板4和存储模块6供电，网络信号采集板4采集网络信号，并将网络信号输送至主处理电路板2或冗余处理电路板3，主处理电路板2或冗余处理电路板3对信号进行处理，并将信息储存至存储模块6。

使用时，主处理电路板2和冗余处理电路板3上发热量较大的主处理器21和冗余处理器31，直接通过导热硅胶片将热量传递至机箱上盖板11上进行散热；电源模块5、存储模块6以及网络信号采集板4上发热量较大的核心芯片，直接通过导热硅胶片将热量传递至机箱底板13进行散热。热量通过散热槽孔14流通到外部。

以上对本实用新型的实施方式进行了具体说明，但本实用新型并不限于所述实施例，熟悉本领域的技术人员在不违背本实用新型精神的前提下还可作出种种等同变型或替换，这些等同或替换均包含在本实用新型权利要求所限定的范围内。

Claims (10)

1.一种热备冗余的发电控制系统网络流量监测装置，其特征在于：包括机箱外壳（1），所述机箱外壳（1）内部安装有主处理电路板（2）、冗余处理电路板（3）、网络信号采集板（4）、电源模块（5）以及存储模块（6）；

所述网络信号采集板（4）、电源模块（5）以及存储模块（6）均与所述主处理电路板（2）和冗余处理电路板（3）通信连接，所述主处理电路板（2）、冗余处理电路板（3）、网络信号采集板（4）、电源模块（5）以及存储模块（6）均通过导热件安装在所述机箱外壳（1）内部。

2.如权利要求1所述的发电控制系统网络流量监测装置，其特征在于：所述机箱外壳（1）包括上端的机箱上盖板（11）、中间的机箱围板（12）和底端的机箱底板（13）。

3.如权利要求2所述的发电控制系统网络流量监测装置，其特征在于：所述主处理电路板（2）和冗余处理电路板（3）对称布置在所述机箱外壳（1）内部，且均安装在所述机箱上盖板（11）上。

4.如权利要求2所述的发电控制系统网络流量监测装置，其特征在于：所述网络信号采集板（4）、电源模块（5）以及存储模块（6）均安装在所述机箱底板（13）上，其中，所述网络信号采集板（4）布置在机箱底板（13）中后方，所述电源模块（5）设置有两个，两个电源模块（5）分别左右布置在机箱底板（13）前方，所述存储模块（6）布置在机箱底板（13）中前方。

5.如权利要求2所述的发电控制系统网络流量监测装置，其特征在于：所述机箱围板（12）的左右两侧板上均开设有若干散热槽孔（14），前侧板上设置有电源开关（15），且前侧板上与所述电源模块（5）对应的位置开设有维护口（16）。

6.如权利要求2所述的发电控制系统网络流量监测装置，其特征在于：所述主处理电路板（2）上方安装有主处理器（21），所述冗余处理电路板（3）上方安装有冗余处理器（31），所述主处理器（21）和冗余处理器（31）均通过所述导热件与所述机箱上盖板（11）连接。

7.如权利要求2所述的发电控制系统网络流量监测装置，其特征在于：所述网络信号采集板（4）后端设置有若干网口，所述若干网口均通过所述机箱围板（12）的背板伸出；所述网络信号采集板（4）下方安装有核心芯片，所述核心芯片通过所述导热件与所述机箱底板（13）连接。

8.如权利要求7所述的发电控制系统网络流量监测装置，其特征在于：所述若干网口包括两个管理口（41）以及四个网络流量采集口（42）。

9.如权利要求2所述的发电控制系统网络流量监测装置，其特征在于：所述电源模块（5）以及存储模块（6）均采用铝质金属外壳，并通过所述导热件与所述机箱底板（13）连接。

10.如权利要求1所述的发电控制系统网络流量监测装置，其特征在于：所述导热件为导热硅胶片。

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