一种面向热力能源生产厂区的工业互联网网络架构的制作方法

本实用新型属于工业互联网技术领域，具体涉及一种面向热力能源生产厂区的工业互联网网络架构。

背景技术：

工业互联网是新一代信息通信技术与现代工业技术深度融合的产物，是制造业数字化、网络化、智能化的重要载体。工业互联网通过构建连接机器、物料、人、信息系统的基础网络，实现工业数据的全面感知、动态传输、实时分析，形成科学决策与智能控制，提高制造资源配置效率。

工业互联网涉及对机器、物料、人、信息系统进行广泛连接，绝大多数热力能源生产企业都不是零基础，企业在数字化的进程上已经都有所建设，例如已经实施了自动控制系统、已经使用了部分智能仪表、已经实施了多种信息化系统等。所以，对热力生产企业的工业互联网改造(数字化/网络化改造)，需要与以下几类系统/设备进行对接，获取数据或/和发送控制指令：

1)DCS/PLC等自动控制系统

对于热力能源生产的关键环节，例如水化、锅炉、环保等，为了控制的目的都已完成了数字化改造，并且相关数据获取和控制指令都已接入了自动化控制系统，如DCS/PLC。为了稳定和安全性考虑，每套控制系统使用独立的控制网络将上位机与各底层执行机构进行连接，底层执行机构通过独立网络将数据上传到上位机，上位机将控制指令通过独立网络下发。与DCS/PLC的对接可采用OPC协议与DCS/PLC进行通信。

2)智能设备

热力能源生产企业中有许多关键设备已接入到自动控制系统，如风机、变频器等，但仍有一些设备没有接入到自动控制系统中，例如空压机，这类设备通常都是支持数据通信接口的智能设备，支持的通信接口基本都是基于RS485/422/232连接的Modbus协议。

3)智能仪表

对于与关键生产环节无关的生产计量仪表，由于不需要进行自动控制，这部分数据并未接入到控制系统中，有些甚至还未进行过数字化改造；对于这类仪表，需要先进行数字化改造，即将原来的模拟仪表替换为智能仪表(如果已经是智能仪表则省略)，然后再接入智能仪表的数据。智能仪表通常都支持基于RS485/422/232等网络连接方式，通过Modbus等协议进行通信。

4)传感器

对于一些关键的设备指标或环境指标，以前从没有过数字化，则需要专门安装各种传感器对数据进行采集，如温度传感器、压力传感器等。传感器通常输出的是模拟信号，对这类数据的采集需要就近安装一个IOM模块将模拟信号转化为数字信号再通过RS485/422/232通信线路连接到采集设备。

5)信息化系统数据

热力生产企业还有些既有信息化数据，例如热力消费计费系统、人员排班系统等，这类系统通常是部署在企业办公网的机房内。与这类系统的对接需要通过局域网连接到企业的办公网内，再通过网络协议与信息化系统的接口或数据库进行通信。

现有热力生产企业中的每一套工业控制网和办公网彼此隔离，而且工业控制网中的生产数据仅能在每一套网络内部进行传递，无法统一整合或被办公网和互联网中的设备进行使用。

技术实现要素：

针对现有技术中存在的不足，本实用新型的目的在于，提供一种面向热力能源生产厂区的工业互联网网络架构，解决现有热力生产企业在进行工业互联网改造时需基于诸多约束条件的技术问题。

为了解决上述技术问题，本申请采用如下技术方案予以实现：

一种面向热力能源生产厂区的工业互联网网络架构，其特征在于，包括：工业控制网、工业数据采集网、工业物联网、办公网、互联网，所述工业控制网和工业数据采集网与工业物联网相连接，所述工业物联网与办公网之间设有防火墙，所述办公网和工业物联网与互联网相连接；

所述工业控制网包括多个独立的控制系统；

所述工业数据采集网包括多个传感器、IOM模块和智能仪表，所述传感器、IOM模块和智能仪表之间通过工业协议进行连接；

所述工业物联网包括多个物联网关；

所述办公网包括交换机和办公电脑。

进一步地，所述工业控制网和工业数据采集网通过物联网关与工业物联网相连接。

本实用新型与现有技术相比，有益的技术效果是：

本实用新型以最小的代价将热力生产企业的工业互联网中所有相关子系统进行接入，同时以网络隔离等方式极大地避免了生产的安全风险和稳定性风险。

附图说明

图1为热力生产企业现有网络结构图；

图2为热力生产企业工业互联网网络架构图；

图3为一种实施例下的热力生产企业网络架构图。

以下结合附图和实施例对本实用新型的具体内容作进一步详细解释说明。

具体实施方式

以下给出本实用新型的具体实施例，需要说明的是本实用新型并不局限于以下具体实施例，凡在本申请技术方案基础上做的等同变换均落入本实用新型的保护范围。

实施例1：

本实施例给出一种面向热力能源生产厂区的工业互联网网络架构，如图2所示，包括：工业控制网、工业数据采集网、工业物联网、办公网、互联网，所述工业控制网和工业数据采集网与工业物联网相连接，所述工业物联网与办公网之间设有防火墙，所述办公网和工业物联网与互联网相连接；

所述工业控制网包括多个独立的控制系统；本具体实施方式中的工业控制网用于将上位机与各底层机构进行连接，底层执行机构通过独立的工业控制网上传到上位机，上位机通过各工业控制网下发控制指令。

所述工业数据采集网包括多个传感器、IOM模块和智能仪表，所述传感器、IOM模块和智能仪表之间通过工业协议进行连接；本具体实施方式中的工业数据采集网用于通过传感器、智能仪表等将生产数据进行采集，其中传感器采集的数据通过输入输出模块IOM进行采集。

所述工业物联网包括多个物联网关；所有的物联网关连接形成工业物联网，物联网关是用来进行数据采集的本地主机设备，所有数据通过物联网关进行对接和采集。

所述办公网包括交换机和办公电脑。本具体实施方式中的办公网与工业物联网通过防火墙进行隔离，并可以通过防火墙允许物联网关访问办公网中的服务器。

其中，工业控制网包括多个独立的以DCS/PLC等控制系统为核心的网络；

本实施例中的物联网关是一套软硬件一体化系统，通过串口连接工业数据采集网，通过网络接口分别连接到不同的工业控制网，再使用单独的网络接口进行互联组成局域物联网；

办公网是由交换机、办公电脑组成的独立局域网络，有一条互联网接入线路与互联网进行连接；

本实施例中的局域物联网与办公网通过防火墙进行连接和隔离；

另外，本实施例中的工业物联网与办公网通过同一条互联网接入线路连接到互联网。

如图3所示提供了一种面向热力能源生产厂区的工业互联网网络架构，包括换热车间、化水车间、脱销车间、低压配电车间和主控室；

其中，换热车间包括CEMS系统、除盐水流量计和换热站系统，CEMS系统和除盐水流量计通过电缆与物联网数据采集系统相连接，换热站系统通过网线与第一物联网数据采集系统相连接；

化水车间包括多个CO检测仪、生产原水总流量计、污水排放流量计、凝结水回流总流量计、化水系统和化验数据录入模块，多个CO检测仪串联连接并依次通过电缆与第二物联网数据采集系统相连接，生产原水总流量计通过电缆与第二物联网数据采集系统相连接，污水排放流量计与凝结水回流总流量计通过电缆相连接，凝结水回流总流量计通过电缆与第二物联网数据采集系统相连接，化水系统和化验数据录入模块分别通过网线与第二物联网数据采集系统相连接；

脱销车间包括多个空气压缩机、氨水可燃气体报警器、柴油可燃气体报警器和脱销系统，多个空气压缩机通过电缆与第三物联网数据采集系统相连接，氨水可燃气体报警器通过电缆与第三物联网数据采集系统相连接，柴油可燃气体报警器通过电缆与第三物联网数据采集系统相连接，脱销系统通过网线与第三物联网数据采集系统相连接；

低压配电车间包括多个低压智能电表、锅炉系统、通讯机和电气数据浏览模块，多个低压智能电表通过电缆串联连接并依次与第四物联网数据采集系统相连接，锅炉系统和通讯机通过网线串联连接，通讯机通过网线与第四物联网数据采集系统相连接，电气数据浏览模块通过网线与第四物联网数据采集系统相连接；

主控室包括手动作业录入数据模块，该手动作业录入数据模块通过网线与第四物联网数据采集系统相连接；

第一物联网数据采集系统、第二物联网数据采集系统和第三物联网数据采集系统通过光纤与第四物联网数据采集系统相连接；

第四物联网数据采集系统通过VPN公网与智慧能源管理平台相连接，其中智慧能源管理平台为陕西慧能数据有限公司开发的智慧能源云平台。

本实施例中，可燃气体报警器为本实用新型中工业数据采集网中的传感器模块；各种流量计和智能电表为工业数据采集网中的智能仪表；四套物联网数据采集系统为本实用新型中的工业物联网，其包括四套物联网关；四套物联网数据采集系统中包含的物联网关和交换机组成了局域物联网；75T锅炉系统、化水系统、脱销系统、换热站系统为工业控制网(DCS等)。