一种数据采集网络架构及规划方法与流程

文档序号:12739579阅读:来源:国知局

技术特征:

1.一种数据采集网络架构,其特征在于,包括:

核心层,所述核心层包括前置服务器和核心交换机,所述前置服务器接入监控网A、B交换机,所述核心交换机连接所述前置服务器;

汇聚层,所述汇聚层包括若干环网骨干交换机,所述环网骨干交换机之间首尾互连形成骨干环网,所述环网骨干交换机还连接所述核心层的核心交换机;

接入层,所述接入层包括接入交换机、工业网关、数采网关和电量采集终端,所述接入交换机连接所述汇聚层的环网骨干交换机,所述工业网关、数采网关和电量采集终端分别连接所述接入交换机;

计量控制层,所述计量控制层包括PLC/DCS系统、流量计、电度表,所述PLC/DCS系统连接所述接入层的工业网关,所述流量计连接所述接入层的数采网关,所述电度表连接所述接入层的电量采集终端。

2.如权利要求1所述的数据采集网络架构,其特征在于,所述计量控制层被划分为若干区域,每一区域的PLC/DCS控制系统包含现有和新增用于远程控制现场设备的各类PLC/DCS控制系统,每一区域的流量计包含现有和新增用于计量水、气、汽的各类计量仪表,每一区域的电度表包含现有和新增用于电计量的计量仪表;所述接入层也被划分相应区域,每一区域的接入层对应设有接入交换机、若干工业网关、若干数采网关和若干电量采集终端。

3.如权利要求2所述的数据采集网络架构,其特征在于,

所述计量控制层各区域的PLC/DCS控制系统具备或通过增加通讯模块具备RJ45以太网通讯功能;

所述计量控制层各区域的流量计、电度表具备或通过升级更换具备RS485串口通讯功能。

4.如权利要求2所述的数据采集网络架构,其特征在于,

所述接入层各区域的工业网关支持主流PLC/DCS控制系统厂家的通讯协 议,各RJ45以太网通道之间相互独立;所述接入层各区域的工业网关通过RJ45以太网通道下接计量控制层对应区域的PLC/DCS控制系统,每个RJ45以太网通道接入一套独立的或多套已组成控制局域网的PLC/DCS控制系统;所述接入层各区域的工业网关通过RJ45以太网通道上连本区域内的接入交换机,或直接上连汇聚层的环网骨干交换机;

所述接入层各区域的数采网关、电量采集终端支持主流表计厂家的通讯协议;所述接入层各区域的数采网关、电量采集终端通过RS485串口通道分别下接计量控制层对应区域的流量计、电度表,每个RS485串口通道最多限串8块流量计、电度表;所述接入层数采网关、电量采集终端通过RJ45以太网通道上连本区域内的接入交换机,或直接上连汇聚层的环网骨干交换机;对于仅需上传少量计量仪表数据、距离远且不易铺设通讯线缆的区域,区域内的数采网关、电量采集终端具有GPRS无线发射功能,通过GPRS无线网络,直接将数据上传至核心层前置服务器;

所述接入层各区域的接入交换机通过RJ45以太网通道分别下接本区域内的工业网关、数采网关和电量采集终端,通过RJ45以太网通道上连汇聚层环网骨干交换机。

5.如权利要求4所述的数据采集网络架构,其特征在于,

对于上传包含PLC\DCS控制系统、各类计量仪表在内的大数据量、距离远且不易铺设通讯线缆的区域或分厂,所述区域或分厂的接入层配置第二防火墙,所述第二防火墙支持VPN功能;所述第二防火墙下接所述区域或分厂内的接入交换机、工业网关、数采网关、电量采集终端;所述第二防火墙连接移动公网,并设置公网IP地址,与核心层相应的第一防火墙构建VPN通道,通过VPN通道上接核心层核心交换机。

6.如权利要求2所述的数据采集网络架构,其特征在于,

所述汇聚层的环网骨干交换机通过两个千兆FX单模光口分别连接两侧的千兆通讯光缆,形成千兆骨干环网;所述汇聚层环网骨干交换机通过百兆RJ45以太网口或FX单模光口下接接入层临近区域的接入交换机、工业网关、数采网 关、电量采集终端;与核心层核心交换机临近的环网骨干交换机通过两个千兆FX单模光口分别上连核心层两台核心交换机。

7.如权利要求5所述的数据采集网络架构,其特征在于,

所述核心层的核心交换机通过两个千兆FX单模光口下接汇聚层临近的两台环网骨干交换机,通过两个千兆以太网口上连前置服务器;所述核心层如配置第一防火墙,则核心交换机通过百兆RJ45以太网下接核心层配置的第一防火墙;

所述核心层的前置服务器通过两个以太网口下接核心交换机,经过汇聚层、接入层与工业网关、数采网关、电量采集终端进行通讯,通过独立线程实现各类通讯协议的规约转换,最终完成数据接收功能;所述前置服务器通过两个以太网口上连监控网的A、B交换机,将接收的数据推送到监控网的数据库中;对于具有GPRS无线发射功能的数采网关、电量采集终端,对应的前置服务器配置单独网卡,连接移动公网,并设置公网IP地址,通过GPRS无线传输通道,实现相关区域的数据接收;

若核心层配置第一防火墙,则所述第一防火墙支持VPN功能,所述第一防火墙连接移动公网,并设置公网IP地址,并与所述区域或分厂设置的第二防火墙构建VPN通道,通过VPN通道下接相应的接入交换机、工业网关、数采网关、电量采集终端;所述核心层的第一防火墙上连核心交换机,通过VPN通道实现区域或分厂内工业网关、数采网关、电量采集终端的采集数据直接上传至核心层的前置服务器。

8.如权利要求2所述的数据采集网络架构,其特征在于,

所述核心层的两台前置服务器与两台核心交换机采用A、B冗余网连接,两台核心交换机分别与邻近的环网骨干交换机相连,所述汇聚层骨干环网采用千兆骨干环网拓扑结构,4~6台环网骨干交换机作为环网节点汇聚各自邻近区域接入层的网络设备;接入层到环网骨干交换机以及计量控制层的计量仪表和PLC/DCS系统采用百兆星型网络结构;数据采集网中的光缆均采用单模光缆,汇聚层千兆骨干环网采用千兆单模光缆,星型网络中的光缆采用百兆单模光缆, 其余线缆采用以太网线缆。

9.一种数据采集网络规划方法,其特征在于,包括:

设计如权利要求2-8中任意一项所述的数据采集网网络架构;

对数据采集网中的网络设备规划IP地址;

对网络设备相关端口进行IP/MAC地址绑定设置;

对环网骨干交换机进行VLAN划分设置;

对核心交换机进行CSS集群交换机管理。

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