一种水电机组数据管理和设备控制系统的制作方法

本实用新型涉及水电机组远程控制技术领域，特别是一种水电机组数据管理和设备控制系统。

背景技术：

建设水电机组数据管理和设备控制系统，主要目的是为了提高水电厂的综合运行效益、改善水电厂运行员工的工作和生活条件。为了统一水电机组数据管理和设备控制系统建设的基本原则与标准，借鉴国内外先进经验，制定相应的技术标准及技术方案。

水电机组数据管理和设备控制系统既可以远程监视和控制水电厂，又可提供水电机组状态统计和分析、各项运行指标统计和分析，同时可以接入水调自动化系统、电能量采集、保护及故障录波等，为生产运行管理提供需要的参考数据，为考核与评估等管理工作提供信息化支持。

技术实现要素：

本实用新型的目的是提供一种水电机组数据管理和设备控制系统，其可对水电厂机组设备进行一体化的数据管理和设备控制，功能扩展方便，管控效率较高。

本实用新型采取的技术方案具体为：一种水电机组数据管理和设备控制系统，包括通过系统网络总线连接的实时控制区、非生产控制区和生产管理区；相邻区之间的系统网络总线分别通过交换机相连；

实时控制区包括分别接入系统网络总线的运行监控模块和数据服务模块，运行监控模块通过防火墙接入各水电厂计算机监控系统所在网络，以获取各水电厂运行数据，传输至数据服务模块，存储为生产数据；运行监控模块基于所获取的水电厂调度数据，监控各水电厂机组设备的运行；

非生产控制区包括分别接入系统网络总线的数据集成服务器、第一磁盘阵列、高级应用服务器和通信服务器；数据集成服务器通过系统网络总线从实时控制区的数据服务模块获取水电机组运行数据，存储至第一磁盘阵列中，并通过系统网络总线向非生产控制区的其它设备广播数据包；高级应用服务器基于水电机组运行数据，对各水电厂机组设备进行包括AGC和AVC的运行控制；通信服务器中设有用于连接外部水自动化系统、电能量采集系统、保护及故障录波系统的通信接口；

生产管理区包括分别接入系统网络总线的数据服务器、第二磁盘阵列和WEB服务器；数据服务器从非生产控制区获取生产数据存储至第二磁盘阵列中，并将获取到的生产数据广播到生产管理区系统总线网络中；WEB服务器接入WEB网络中，以根据WEB网络中的数据请求从数据服务器中获取相应生产数据并发布。

本实用新型系统中，实时控制区对应安全Ⅰ区，非生产控制区对应安全Ⅱ区，生产管理区对应安全Ⅲ区；安全Ⅰ区可通过计算机实现对水电厂的实时监控，安全Ⅱ区用于生产数据的交换，安全Ⅲ区获取生产数据，并对数据进行管理，进而实现与其它外部系统之间的管理数据交换。非生产控制区中，高级应用服务器对机组设备的AGC、AVC控制可通过安装现有相应控制软件实现，此外也可根据需要安装其他数据分析处理软件，实现对数据的统计分析等功能。

进一步的，本实用新型还包括信息管理区，信息管理区包括信息管理模块，信息管模块通过WEB网络连接生产管理区的WEB服务器，以获取生产数据，并对生产数据进行管理。信息管理模块可根据实际需要设计成分别对应多种应用服务的模块，如既有的公司办公自动化系统、生产信息管理系统、对外数据通信系统或会商系统等。信息管理区对应安全Ⅳ区。

优选的，信息管理区与生产管理区之间的网络上设有防火墙；实时控制区与非生产控制区之间的系统网络总线上设有防火墙。

本实用新型区域之间硬件防火墙的设置可保证系统的安全防护，可辅以现有技术在各区内部建立入侵检测系统，实现数据包过滤检测、状态检测、入侵检测、入侵防御等，通过安全策略，保证各区域的运行安全。

优选的，本实用新型中生产管理区通过单向安全物理隔离装置连接非生产控制区；生产管理区包括数据同步接收服务单元，非生产控制区包括数据同步发送服务单元，生产管理区与非生产控制区之间通过数据同步发送服务单元和数据同步接收服务单元实现生产数据的同步，使得生产管理区获取到生产数据。也即，本实用新型中，安全Ⅲ区不能直接访问安全Ⅱ区的数据，可保证安全Ⅱ区的运行安全，但需要把安全Ⅱ区的数据同步到安全Ⅲ区，数据同步服务单元实现了安全Ⅱ区的数据通过正向隔离装置同步到安全Ⅲ区的功能。对于实时数据，其数据具有强的时效性，安全Ⅲ区在接收到数据后，覆盖原有的实时数据，因此如果丢失报文，用后面的报文也可以满足要求，因此可以采用UDP/Multicast模式实现数据实时同步。对于历史数据和其它数据采用关系数据库增量同步算法来实现，为现有技术。

进一步的，本实用新型实时控制区还包括系统配置模块、运算模块、报警模块和通信服务模块。

优选的，本实用新型实时控制区中，数据服务模块包括分别用于存储生产实时数据和生产历史数据的实时数据库服务单元和历史数据库服务单元，两者分别包括独立的数据服务器和磁盘阵列。

优选的，本实用新型非生产控制器区还包括接入系统网络总线的培训工作站，培训工作站采用计算机，用于方便提供用户培训的界面，可设置从系统网络总线中获取有限的运行数据资源，为培训所用。

优选的，本实用新型非生产控制区中，所述数据集成服务器包括互为冗余的第一数据集成服务器和第二数据集成服务器，两者分别连接第一磁盘阵列，并接入系统网络总线。数据集成服务器皆采用计算机，用于数据的集成和数据广播。

优选的，本实用新型生产管理区中，所述数据服务器包括互为冗余的第一数据服务器和第二数据服务器，两者分别连接第二磁盘阵列，并接入系统网络总线。数据服务器皆采用计算机，用于数据的处理和数据广播。

优选的，本实用新型生产管理区包括生产数据管理模块，生产数据管理模块包括数据采集与记录单元和数据库集群管理单元。

有益效果

本实用新型既可以远程监视和控制各水电厂设备，又可通过集成现有的统计分析技术，提供水电机组状态统计和分析、各项运行指标统计和分析所需的数据，同时可以接入水自动化系统、电能量采集系统、保护及故障录波系统等外部相关系统，为生产运行管理提供需要的参考数据，也为考核与评估等管理工作提供信息化支持。

附图说明

图1所示为本实用新型平台系统架构图；

图2所示为本实用新型平台架构示意图；

图3所示为本实用新型平台硬件网络结构示意图；

图4所示为本实用新型平台数据流向示意图；

图5所示为本实用新型平台软件架构示意图。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例进一步描述。

本实用新型的水电机组数据管理和设备控制系统，以“数据采集、设备控制、数据展示、数据存储、数据处理”为中心任务，兼顾生产数据发布，统计分析等功能，同时通过实时数据管理系统为水调自动化等系统提供基础数据服务。

参考图1和图3所示，本实用新型的水电机组数据管理和设备控制系统，包括通过系统网络总线连接的实时控制区、非生产控制区和生产管理区；相邻区之间的系统网络总线分别通过交换机相连；

实时控制区包括分别接入系统网络总线的运行监控模块和数据服务模块，运行监控模块通过防火墙接入水电厂计算机监控系统所在网络，以获取各水电厂调度数据，传输至数据服务模块，存储为生产数据；运行监控模块基于所获取的水电厂调度数据，监控各水电厂机组设备的运行；图1中，远控计算机监控系统即包括运行监控模块和数据服务模块，以及其它可辅助服务于水电厂机组设备控制和数据服务的计算机等设备。

非生产控制区包括分别接入系统网络总线的数据集成服务器、第一磁盘阵列、高级应用服务器和通信服务器；数据集成服务器通过系统网络总线从实时控制区的数据服务模块获取水电机组运行数据，存储至第一磁盘阵列中，并通过系统网络总线向非生产控制区的其它设备广播数据包；高级应用服务器基于水电机组运行数据，对各水电厂机组设备进行包括AGC和AVC的运行控制；通信服务器中设有用于连接外部水自动化系统、电能量采集系统、保护及故障录波系统的通信接口；

生产管理区包括分别接入系统网络总线的数据服务器、第二磁盘阵列和WEB服务器；数据服务器从非生产控制区获取生产数据存储至第二磁盘阵列中，并将获取到的生产数据广播到生产管理区系统总线网络中；WEB服务器接入WEB网络中，以根据WEB网络中的数据请求从数据服务器中获取相应生产数据并发布。

实施例

本实用新型系统中，实时控制区对应安全Ⅰ区，非生产控制区对应安全Ⅱ区，生产管理区对应安全Ⅲ区；安全Ⅰ区可通过计算机实现对水电厂的实时监控，安全Ⅱ区用于生产数据的交换，安全Ⅲ区获取生产数据，并对数据进行管理，进而实现与其它外部系统之间的管理数据交换。

本实施例还包括信息管理区，信息管理区包括信息管理模块，信息管模块通过WEB网络连接生产管理区的WEB服务器，以获取生产数据，并对生产数据进行管理。信息管理模块可根据实际需要设计成分别对应多种应用服务的模块，如既有的公司办公自动化系统、生产信息管理系统、对外数据通信系统或会商系统等。信息管理区对应安全Ⅳ区，参考图1所示。

实时控制区与非生产控制区之间的系统网络总线上设有防火墙；信息管理区与生产管理区之间的网络上设有防火墙。

本实用新型区域之间硬件防火墙的设置可保证系统的安全防护，可辅以现有技术在各区内部建立入侵检测系统，实现数据包过滤检测、状态检测、入侵检测、入侵防御等，通过安全策略，保证各区域的运行安全。

非生产控制区中，高级应用服务器对机组设备的AGC、AVC控制可通过安装现有相应控制软件实现，此外也可根据需要安装其他数据分析处理软件，实现对数据的统计分析等功能。

非生产控制器区还包括接入系统网络总线的培训工作站，培训工作站采用计算机，用于方便提供用户培训的界面，可设置从系统网络总线中获取有限的运行数据资源，为培训所用。

非生产控制区中，所述数据集成服务器包括互为冗余的第一数据集成服务器和第二数据集成服务器，两者分别连接第一磁盘阵列，并接入系统网络总线。数据集成服务器皆采用计算机，用于数据的集成和数据广播，第一磁盘阵列用于存储历史数据。

优选的，本实用新型生产管理区中，所述数据服务器包括互为冗余的第一数据服务器和第二数据服务器，两者分别连接第二磁盘阵列，并接入系统网络总线。数据服务器皆采用计算机，用于数据的处理和数据广播。

本实用新型中生产管理区通过单向安全物理隔离装置连接非生产控制区；生产管理区包括数据同步接收服务单元，非生产控制区包括数据同步发送服务单元，生产管理区与非生产控制区之间通过数据同步发送服务单元和数据同步接收服务单元实现生产数据的同步，使得生产管理区获取到生产数据。也即，本实用新型中，安全Ⅲ区不能直接访问安全Ⅱ区的数据，可保证安全Ⅱ区的运行安全，但需要把安全Ⅱ区的数据同步到安全Ⅲ区，数据同步服务单元实现了安全Ⅱ区的数据通过正向隔离装置同步到安全Ⅲ区的功能。对于实时数据，其数据具有强的时效性，安全Ⅲ区在接收到数据后，覆盖原有的实时数据，因此如果丢失报文，用后面的报文也可以满足要求，因此可以采用UDP/Multicast模式实现数据实时同步。对于历史数据和其它数据采用关系数据库增量同步算法来实现，为现有技术。

进一步的，本实用新型实时控制区还包括系统配置模块、运算模块、报警模块和通信服务模块。各模块可分别采用计算机，具体应用功能参考图5所示，分别可采用现有技术。

本实用新型实时控制区中，数据服务模块包括分别用于存储生产实时数据和生产历史数据的实时数据库服务单元和历史数据库服务单元，两者分别包括独立的数据服务器和磁盘阵列。参考图4所示。

本实用新型生产管理区包括生产数据管理模块，生产数据管理模块包括数据采集与记录单元和数据库集群管理单元。参考图1所示。生产管理区对生产数据的管理可包括生产报表管理，电站机电设备状态检测及备品备件管理，分析、诊断、评估及检修决策数据管理，报价辅助决策数据管理等。

本实用新型水电机组数据管理和设备控制系统实现了集控中心面向水电厂的管控一体化平台，既可以远程监视和控制水电厂，又可提供水电机组状态统计和分析、各项运行指标统计和分析所需的数据，同时可以接入水自动化系统、电能量采集系统、保护及故障录波系统等外部相关系统，为生产运行管理提供需要的参考数据，也为考核与评估等管理工作提供信息化支持。