监控系统方案范例

【摘要】随着城市化进程的不断推进，城市人口的密度也越来越高，其中轨道交通在近年来得到了快速的发展，成为城市重要的交通方式之一。本文主要针对当前阶段城市轨道交通与设备监控系统车站网络架构进行了详细的分析，通过对以太网和现场总线两种网络方案的对比，对国内主流的设备监控系统车站网络方案进行分析，对未来的发展方向进行探讨。

【关键词】城市轨道交通；设备监控系统；车站网络

0引言

城市轨道交通与设备监控系统（简称BAS），一方面承担着紧急情况下防灾救灾的责任，另一方面对建筑设备和系统起着监视、控制和管理的责任，主要目的是对地铁环境与空气条件、通风设备、排水系统以及照明设备、车站应急照明电源等设备系统起到良好的监控。在当前阶段，随着自动化技术的发展，城市轨道交通与设备监控系统由各站分离逐渐向全线组网的新阶段转变，截至目前在分散控制的基础上实现了集中管理的模式。

1系统构成

1.1总体结构

城市轨道交通与设备监控系统一般来说都是按站设置，纵观整个系统就是以车站为单位的大型分布自动化系统。如图1所示，在当前阶段BAS系统车站架构中，BAS是呈现扁平化的结构特征，即尽可能减少管理程序。

摘要：电力监控系统是维护电网稳定运行的重要工具，随着网络安全形势的愈发严峻，加强电力监控系统的网络安全防护就更加迫切和有必要。笔者根据自身工作和学习经验，首先阐述了电力监控系统网络安全防护的基本要求，其次探讨了网络安全防护的要点和具体策略，仅供参考。

关键词：电力监控系统；网络安全；三同步；纵深防御

1电力监控系统网络安全防护的要求

电力监控系统主要包括生产管理类信息、生产控制类信息和通信网络系统三个方面[1]。根据国家相关法律法规及南方电网公司要求，电力监控系统网络安全防护需要满足国家发改委颁布的《电力监控系统安全防护规定》（国家发改委2014年第14号令）、国家能源局颁布的《电力监控系统安全防护总体方案等安全防护方案和评估规范》（国能安全[2015]36号）以及《信息安全技术网络安全等级保护基本要求》（GB/T22239-2019）所提出的要求。同时南方电网公司结合自身实际情况，根据上述规定和总体方案，分别制定了《中国南方电网电力监控系统安全防护管理办法》、《中国南方电网电力监控系统安全防护技术规范》。

2电力监控系统网络安全防护基本方针

电力监控系统网络安全防护整体方案设计上要遵循“安全分区，网络专用，横向隔离，纵向认证”的十六字方针。

2.1安全分区

【摘要】国家经济在飞速的发展，作为基础建设行业，人们对电力建设的要求越来越高，随着对电力需求量的增长，电力监控系统安全防护与网络安全加固被人们愈发重视，根据调查和分析，先对电力监控系统安全防护与网络安全的基本行业要求进行简述，再对电力监控系统安全防护与网络安全加固过程中发现的问题进行分析，最后列出关于电力监控系统安全防护与网络安全加固的相关建议。

【关键词】电力系统;监控;网络安全;加固

电力监控系统主要是通过计算机来进行操作，电力监控系统现阶段存在的问题主要在于计算机软件安装、监控软件运行受阻、监控系统升级问题等，这些问题影响了电力监控系统安全防护技术的应用，并且阻碍了电力企业的发展，从计算机系统安全分区方面来看，计算机其他应用系统与电力监控系统的衔接少，如果计算机在使用的过程中被移动硬盘上面才有的恶意程序攻击，则会连带着电力监控系统出现安全问题，这样会导致系统信息出现泄露或者被篡改等隐患问题，大概率下这些隐患问题是未知的，较难预防，因此在这种情况下电力监控系统维护人员的专业技能高低显得尤为重要。

一、电力监控系统安全防护与网络安全加固的要求

在电力行业，电力监控系统主要监控的是三个部分，第一个部分是电力企业的生产管理信息；第二个部分是其生产控制类信息；第三个部分是其通信网络系统运行情况。国家有明确的规定，需要电力企业的电力监控系统安全防护与网络安全加固工作满足三份法规的基本要求，这三份文件分别是：2014年的《电力行业信息安全等级保护管理办法》以及《电力监控系统安全防护规定》、2015年的《电力监控系统安全防护总体方案等安全防护方案和评估规范》。电力企业要按照这三份文件来制定电力监控系统安全防护与网络安全加固工作的行为规范。我国政府已经正式将电力监控系统的安全防护纳入法律保障的范围内，电力企业在日常生产工作时应当将电力监控系统网络与其他网络分离，有电力监控系统专用网络，同时要配备先进的电力监控系统安全防护与网络安全加固设备，并且建设电力系统网络安全预防报警系统，电力监控系统要具备一定的敏感性，建设栅格状纵深电力监控系统可以有效的提高电力监控系统对于恶意程序攻击的敏感性，从而起到预防作用。从电力监控系统安全防护与网络安全加固的安全角度来看，主要有四个部分，第一个安全部分是电力监控系统计算机的主机安全；第二个是系统物理安全；第三个部分是系统数据信息安全；第四个部分是系统使用网络的安全，不同的安全层次需要不同的方案来预防，这样才能有效加强电力系统内部对系统攻击的感知能力，根据实际要求，需要电力监控系统分别从：系统边界防护、系统主机防护以及系统网络传输边界防护入手，加强这三道系统防线，这样才有助于实现电力监控系统安全防护与网络安全加固目标。

二、电力监控系统安全防护与网络安全加固现存问题

首先电力监控系统安全防护与网络安全加固较为突出的问题是其运营管理方面的问题，电力系统有专属密码口令，如果管理不善会导致密码的泄露，这一问题主要由监控机房的准入制度不够严格，计算机系统密码防范措施实施不到位，电力系统信息备份工作不完备。其次是电力系统技术管理的问题，当系统出现分区错误或者跨区并联情况时，不利于系统部分区域的信息双向传输，在传输的过程中容易出现信息被窃取的现象。电力系统的不同区域要进行划分，由此来确定安全等级，分区错误正是安全等级的划分出现问题，安全等级直接决定了系统安全防护的成本，安全防护工作有一定的针对性，需要根据系统部分差异性来合理制定。

1引言

高速路能否安全、平稳是确保行驶车辆能否安全行驶的关键，更是确保人们生命安全的必然条件，而要想使高速公路建设更加合理、科学就要有一个高效、合理的建设方案，机电工程设计方案是工程建设开展的模版与依据，同时也是解决工程难点的重要条件。但是，在实际工程建设当中，工程方案的设计通常得不到施工方的重视，不能对设计方案进行优化与综合考虑，造成方案设计的不够合理、不够科学，为公路建设造成了阻碍。为此，本文将重点对公路交通机电工程设计方案的优化方法进行探讨，对工程设计图纸做出优化设计，为高速公路建设提供基础。

2机电工程重要的系统组成

2.1交通监控系统

由两个重要部分组成交通监控系统，即为监控中心，在此基础上还有监控外场设备。在整个交通监控系统当中比较重要的即为控制中心，其是整个系统的核心内容。监控中心由多方面组成，其中包括计算机系统、不间断电源系统，在此基础上还包括闭路电视监视控制设备，同时还有比较重要的投影设备等。在一定程度上，监控中心属于一个信息交流平台，其在运行的过程中主要依赖于局域网，通过局域网之间的信息交流，能够将视频，在此基础上还有数据，同时还包括语音信息等方面相互连接配合，就此提高监控的工作效率。监控中心具有一定的扩展性，并且交通监控系统中的计算机系统能够进行高强度工作运行，通常情况下，其可以连续运行24h左右。在交通监控系统当中，除了比较重要的监控中心以外，监控外场设备也是不可或缺的一部分，监控外场设备主要由车辆检测器、外场摄像机，在此基础上还有气象监测器，同时还包括比较重要的可变情报板等方面组成。监控外场设备主要是通过对高速公路的实际路况进行实时监控，对路况信息进行实时采集整理，就此交通监控系统中的控制中心与监控外场设备进行相互配合，此外，还使用了风速风向的监测器，对这些设备进行了统一的管理与维护。

2.2收费系统

一般来说，高速公路交通机电工程系统中，收费回收的方式非常多，并且收费系统最常使用的方法如下所示：收费车道—车辆收费站—各种车辆通行的收费中心-车辆通行结算中心系统等4个计算机设备，所有这些设备的使用都是通过安装特定的收费系统实施的。不同的站点使用的网络能够相互连接，从而形成一个系统化的网络体系。其中，收费车道主要功能是对各种收费信息进行采集，再通过计算机网络将信息传输到收费站，收费站再将信息发送给指定的运营机构。在车辆收费中心位置处，按照不同车辆型号以及车辆行驶的里程、路段进行分割式的计算，最终能够得出不同路段应该收取的费用，最后，将要收取的费用全部传输到数据库当中，最后将所有的费用全部交给运行中心进行管理，按照最终的费用进行收取。收费系统一般都要采取封闭式的收费系统，这种人工半自动的收费方式可以实现“人工判断、人工收费”的自动化处理方式，全部采用计算机进行管理，可以将电视监视系统全部关闭。应用IC卡作为收费的指标，出口按照车辆的行驶里程进行收费，直接在充值卡中扣除。此外，使用全自动的收费系统能够将不同地区的收费系统结合起来，而在新建设的高速公路收费站系统中，则要将ETC的相关设置保留下来。

1信息安全管控系统部署架构分析

1.1信息安全管控系统架构演进情况

信息内容安全问题是随着通信业务的发展逐渐涌现的，如早期用户主要使用短信业务，垃圾短信问题便随业务发展逐渐凸显，随后移动互联网业务、彩信等业务开始流行，又出现了通过互联网传播淫秽色情内容、垃圾彩信、手机恶意软件等问题，运营商每面对一个新的信息安全问题便在网内针对业务部署新的管控系统，各系统均独立设置独立运营。另外，由于我国运营商组织架构和网络架构背景所致，信息安全管控系统部署初期一般都是按省部署，各省独立设计自有系统的实现方案，造成各省系统功能、监控效果差别大，不利于运营商集团层面统一管理和考核。因此，近年来信息安全集中管控架构被提出，着手于对现有的信息安全监控系统进行统一管理和整合。系统的建设思路如下：（1）针对每种信息安全业务建设集中管控平台。（2）各业务的集中管控平台逻辑上分开建设，但在物理上部署在同一私有云节点，便于各管控平台之间数据的分享交互。（3）根据每种信息安全业务的实际情况，选择采用“二级架构”：主要由省节点平台负责业务的监控，集中管控平台负责完成省节点的统一管理、监控策略下发、人工审核和小部分的监控任务，如垃圾短信监控系统；或选择采用“集中架构”：直接由集中管控平台对业务安全进行监控，如垃圾彩信集中管控系统。（4）二级架构系统涉及的省内节点系统功能按统一规范进行改造，保证各省系统监控功能一致性。目前，已经被纳入信息安全集中管控的系统包括：垃圾短信监控系统、淫秽色情监控系统、骚扰电话监控系统、虚假主叫监控系统、手机恶意软件监控系统、垃圾彩信监控系统、远程安全检测系统等。以上架构优化了运营商信息安全管理体系，使得各省系统之间的监控策略联动更加便利，也使得信息安全业务全国统一考核成为可能。信息安全系统尚不完善，本文将提出一些优化建议。

1.2信息安全管控系统架构优化建议

垃圾短信、淫秽色情、骚扰电话、虚假主叫、手机恶意软件、垃圾彩信、远程登录安全等信息内容安全问题已被纳入集中管控，但随着运营商的业务拓展，更多的安全问题随之出现，有必要针对新的安全问题研究解决方案并纳入集中管控。根据网络发展现状和运营商业务特点，建议纳入的业务包括：对运营商自有客户端应用安全的检测；对运营商自有互联网业务的安全检测。以上提到的信息安全系统在信息安全体系中均可定位为“生产系统”，每一套系统针对各自对应的业务进行监控，同时每套系统均从外部系统获取了数据源用于支撑监控工作，由此可见，仅有生产系统的信息安全管控架构是不完整的。除了现有生产系统连接的外部系统，考虑到信息安全工作的优化还依赖于用户行为分析以及管控策略，所以集中管控体系中建立自有的“支撑系统”完成信息安全业务经营分析和管控策略的优化是十分必要的。考虑到信息安全业务的敏感性，在信息安全集中管控涉及多套平台资产情况时，对这些平台的资源进行集中网管的需求变得迫切。这其中包括两个方面的管理，一是对系统软硬件的可靠性、有效性进行管控，二是对使用系统的用户权限、操作行为进行管理。可通过建设一套集中的维护操作系统来完成这些工作：系统对于上文提到的信息安全的生产系统、支撑系统等完成包括运行管理、维护操作和单点接入管理等工作。信息安全集中管控各生产系统目前物理上合设在一处，但逻辑上彼此独立，实际上并未实现能力上的共享。具体的能力共享问题将在下一章讨论，探讨结论是建议将一些信息安全策略引擎封装为能力平台，供多套生产系统共同使用，建议新纳入的能力平台的包括图片识别能力平台、信息安全名单查询平台。将现已具备的信息安全集中管控平台均定位为生产中心，并在其中新纳入自有客户端安全测试平台、自有互联网业务信息安全监控系统，分离各平台的图片识别引擎功能、各类名单查询功能作为两个能力平台供各生产平台共用；新增了信息安全策略运营分析平台、信息安全经营分析平台，定位为运营支撑中心。增加信息安全集中操作维护系统定位为网管维护中心。

2信息安全监控策略的关键问题分析

2.1信息安全监控策略现状

摘要：采用门式刮板取料机作为煤场取料装置的核心设备，满足了煤场取料的实际应用需求。通过取料装置以及与堆料机等构成的精确取料系统，实现了在狭小场地进行现场取料的工艺要求。结论表明，所设计的煤场取料装置以及精确取料系统与目前现有的设备比较具有较大的技术优势，工作性能稳定，灵活性高，具有一定的理论意义与实际应用价值。

关键词：煤场取料装置；系统设计；工艺

0引言

传统的煤场取料设备一般都是以人工劳动为主，辅助以机械设备，在系统运行过程中需要人为的适当干预。因此传统的煤场取料装置取料的工作效果依赖于人工劳作的效果，同时系统的智能化水平与自动化程度不高，无法满足现代煤场实际工作需求。研究能够智能进行精确取料的系统，有效实现堆场物料的智能化控制，提升取料设备的工作效果对于保证煤场的实际运行具有重要的实践与推广价值。

1传统煤场取料设备运行现状

目前，传统的煤场取料设备运行存在以下的现实问题，首先传统的煤场取料设备自动化程度较低，需要司机以及其他辅助人员的操作才能够完成精确的取料；同时视频监控只完成了视频的捕获、存储等相对较为单一的功能，对于工作场景中的盲区缺乏必要的识别与监控。同时在不良的天气环境下工作效果能以达到实际工作的需求，也缺乏在夜间工作的能力。因此传统煤场取料设备的需要进行技术升级与工艺改进，满足现代化煤场工作的需求。研究的关键是结合电厂燃煤堆场的工艺需求，堆场条件和投资预算等外部条件确定相应的技术方案，消化吸收现有技术标准的优点，研究数字化煤场精确取料系统，设计出一套安全、造价低、自动化水平高的燃煤堆场门式刮板取料机。通过结构的优化，在满足不同类型产品及不同用户的需求同时，降低材料成本以及提高控制系统、监控系统的科学性、先进性。结合电厂现有的危险区域状况，安装条件和投资预算等外部条件确定相应的技术方案，消化吸收现有区域安全控制系统技术的优点，设计出一套安全、造价低、自动化水平高的区域安全管控视觉识别系统。

2煤场取料装置及精确取料系统设计

高速公路隧道的电力监控系统与隧道监控系统长期以来相互独立，造成了重复布线、可靠性低、监控困难、施工复杂的问题。设计了一种高速公路隧道电控联合监控系统，该系统由电控器、主控单元、电控综合监控系统软件三大部分组成，电控器包括照明电控器、风机电控器和消防电控器，内部由PLC模块和电力采集仪表组成，二者通过RS485通讯；主控单元包括通讯管理机和区域控制器，主控单元为双套配置，通过心跳线连接在一起；电控综合监控系统软件实现了对照明、风机以及电力的监控。隧道监控系统与电力监控系统相融合，解决了两个系统相互独立所带来的问题。高速公路隧道自2008始至今，关于电力监控与隧道监控系统（包括照明、通风、交通监控）一直存在着可以优化和创新的技术特性。优化的着眼点在电力监控的低压出线回路的监测和隧道监控PLC控制器对照明和风机的测控问题。长期以来的工程项目普遍实施的方案，均为各自独立，两个系统分别对照明和风机电气回路中的接触器接点存在重复接入的问题。随着隧道监控系统和电力系统在公路隧道上应用的越来越多，风机和照明监控与电力系统相对独立的问题也体现的越来越突出，也越来越引起了大家的重视。本文研发设计了一种高速公路隧道电控联合监控系统，利用现阶段已有的新技术和新产品，对现有的风机和照明监控思路及系统重新进行分析设计，在保证安全可靠的基础上，使公路隧道监控系统的结构更加清晰，解决风机和照明监控的多头管理、设备重复配置而导致的可靠性低、重复布线、施工复杂等问题。

1系统总体设计方案

如图1所示，本系统由电控器、主控单元、电控综合监控系统软件组成。电控器内部是由自己研发的PLC模块和电力采集仪表组成，可以对隧道内的照明、风机等进行控制，同时也可以通过电力采集仪表采集电力参数。主控单元包括通讯管理机和区域控制器，区域控制器也是自己研发的具有PLC功能的模块，主要用来控制隧道内交通信号灯、车道指示器、可变情报板、洞内照度仪，同时也会采集隧道内的传感器信息，例如CO/VI检测器、TW检测器、火灾探测器等，将这些信息通过以太网上传至主控单元，主控单元会根据这些信息对照明电控器、风机电控器和消防电控器进行控制。且主控单元为双套配置，通过心跳线连接在一起，具有完全冗余配置的功能，电控综合监控系统为同一后台操作，无需设立多个工作站便可实现对照明、风机以及电力的监控，运营维护人员只需时刻关注一台工作站即可，降低运营维护成本。该系统将隧道监控系统与电力监控系统相融合，解决了二者相互独立所带来的问题。

2硬件系统设计

2.1电控器。电控器内部结构如图2所示，包括PLC和电力采集仪表，二者通过RS485进行通讯。左半部分为研发的PLC模块，包括STM32F103主控芯片、数字量输入输出、模拟量输入输出、支持Modbus/Profinet协议、RS485通讯接口、RS232通讯接口、支持Modbus-RTU指令、1路隔离CAN通讯口、1路隔离K通讯口、以太网接口、程序下载接口、指示灯、带后备电池的RTC时钟、扩展接口；右半部分为电力采集仪表，包括进线端子、出线端子、LCD液晶显示屏、RS485通讯接口。

2.2主控单元。主控单元内部结构如图3所示，包括通讯管理机和区域控制器两部分。通讯管理机包括独立的以太网接口、RS485通讯接口、1路带隔离的CAN接口、开合控制接口。区域控制器与电控器的PLC部分相同，包括PLC的数字量输出、数字量输入、模拟量输出、模拟量输入、以太网通讯接口、RS485通讯接口，通讯管理机与区域控制器通过以太网相连。主控单元具有完全冗余配置的功能，即CPU、电源模块、通信模块等均是双套配置，两套设备互相独立，不共用任何部件，提高以往区域控制器仅做CPU、电源模块冗余配置的可靠性。

3软件系统设计

一、国内外重大危险源实施实时监控现状

1国外重大危险源实施实时监控现状

国外还没有类似的由政府组织安全监管网络来对企业重大危险源实施实时监控的系统。一般只是各个企业自己内部配备了功能齐备的重大危险源安全监控系统，这是由于国外政府对企业从法律角度实施极严格的监管，使企业自觉投入相当大的资金配备了档次高的监控系统。

2国内重大危险源实施实时监控现状

早在2007年5月，常熟市成功演练用远程系统救援大型危化品事故应急救援演，国内县级市尚属首次。重大危险源远程监控系统和重特大安全事故应急救援指挥系统，是一个既有数据汇总，又有联网监控；既可监测预警，又可应急救援、功能全面实用、可24小时监控的现代化技术平台。2008年6月20日，扬州市安监局召开的新闻会上指出，该市将建设安全生产网上监控系统，远程掌握各个企业的危险源处置情况。扬州市已对相关企业进行了红、橙、蓝三色安全等级分级，并建立专家检查制度，开展安全生产星级评定。该市高危企业大部分已对高危工艺加装了自动控制系统，部分企业还建立了中心控制室，适时监控危险源。该市还准备在全市的网上应急救援系统中，架设安全生产二级平台，有关部门将可通过这一远程监控系统，随时检查、及时指导企业的危险源控制，尽力避免重大安全事故的发生。2011年3月，佛山市禅城区将已对辖区内14家危险化学品生产企业安装远程视频监控和危险气体泄漏报警系统。该系统安装完毕后，安全监管人员将可通过视频信号直接查看企业的安全生产情况，代替以往组织人员进行企业现场监督的做法。“以前，每月都要组织人员对危化企业进行现场监督，安装视频监控系统后，企业的视频信号可以通过光纤传输到市、区两级安全生产应急平台，意味着安全监管人员能更直观地掌握企业的安全生产状况。”2011年3月，潍坊市昌乐县安监局针对朱刘街道化工企业众多、监管人员力量不足的现状，充分运用现代科技手段，在每家化工企业安装二至三个可调焦距的摄像头，对装卸作业、操作危险程度高的岗位实施远程网络实时监控，同时制订了昌乐县化工企业在线监控系统工作规程，由县安监局执法监察大队负责实时监控，24小时不间断值守，通过远程实时监控画面加强监管，一旦发现化工企业生产现场有严重违章情况，立即通知企业进行纠正，及时消除事故隐患。经过3个多月的开发建设，目前已对9家危险程度较高的化工企业30多个重大危险源安装了远程网络实时监控设备，2011年底在朱刘街道所有危化品生产企业内设立监控点并投入使用。2011年12月底，成都市首批20家危险化学品企业使用上物流网远程监控技术，对重大危险源进行在线监控，并在事故发生时组织及时有效的救援。

3广西区重大危险源实施实时监控现状

据调查研究，广西目前共有危险化学品企业1.5万家，其中生产企业396家，经营企业1.4万多家，危险化学品领域发生事故后果将不堪设想。2009年，广西开展涉及重点监管危险化学品的生产储存装置自动化控制系统改造完善工作时，只是针对“一重点”，即危险化工工艺企业。但区内远程监控系统的开发和利用较国内发达地区相对落后。广西的危化品安全生产仍然存在有硬件和软件两方面的缺陷，硬件方面表现为：资金投入不足、安全设施不到位、设备老为：从业人员安全意识缺乏、安全生产与管理专业人才匮乏。按照新《安全生产法》的规定，从业人员在100人以上的生产经营单位应当设置安全生产管理机构或配备专职安全生产管理人员。据此推算，区内的专职安全生产管理人员严重不足，有些专职人员甚至身兼多职，无法专心从事安全生产监管工作；从业人员的专业素质、学历普遍较低，专业理论与技术知识奇缺。这方面，小型企业的安全生产管理混乱现象更为突出。因此，为保证安全生产，科学处理工业化发展与生态环境保护、安全生产之间的关系，走可持续发展之路，广西在工业化生产进程中，除需要大量的企业一线生产人才和安全技术高等应用型专门人才，充实到生产一线外，充分利用现代网络技术，建立起一套远程监控系统已经迫在眉睫。2012年9月1日报道，广西区安监局等部门日前印发《广西开展提升危险化学品领域本质安全水平专项行动的实施方案》(以下简称《方案》)，针对危险化学品领域，将加快涉及“两重点一重大”企业的自动化控制系统改造工作，同时，对穿越公共区域的危险化学品输送管道安全也提出了新要求。《方案》把范围扩大至“两重点一重大”，另外“一重点”为重点监管品种，把受热、遇明火、摩擦、震动、撞击时可发生爆炸的化学品,如过氧化氢、漂粉精、漂白粉等全部纳入重点监管危险化学品范围；“一重大”则是危险化学品重大危险源。《方案》还提出，对构成危险化学品重大危险源的危险化学品生产装置、储存设施，力争2014年底前全面实现危险化学品重大危险源温度、压力、液位、流量、可燃有毒气体泄漏等重要参数自动监测监控、自动报警和连续记录。