遠動通信安全儀表的制作方法
【專利摘要】本實用新型旨在提供一種通信方便，使用安全，不易遭受攻擊的遠動通信安全儀表。本實用新型集三相電氣量采集、測量、遠方操控和網絡通訊為一體，儀表采用工業(yè)級32單片機，并且軟、硬件均具有多種抗干擾措施，保證儀表在任何情況下均不會出現(xiàn)死機；利用電力調度專用數(shù)字證書認證、防火墻、數(shù)據(jù)加密等安全技術，對遠程接入設備進行認證，對傳輸?shù)男畔⑦M行加密和數(shù)字簽名，并設置安全策略對接入訪問的范圍和資源進行限制；將TCP/IP網絡通訊技術、IPSEC安全隧道技術融為一體，在電力系統(tǒng)通信網異常的情況下通過GPRS網絡模式建立應急機密數(shù)據(jù)通道，為電網調度自動化實時數(shù)據(jù)的傳輸提供安全可靠的傳輸通道。本實用新型可應用于通信【技術領域】。
【專利說明】遠動通信安全儀表

【技術領域】
[0001]本實用新型涉及一種儀表，尤其涉及一種遠動通信安全儀表。

【背景技術】
[0002]電力調度自動化系統(tǒng)具備生產實時不可間斷性和控制信息安全性和保密性的特點。由于電力通信網復合在架空地線中，而地線尚無有效的融冰手段，地線斷裂將導致電力通信通道中斷，嚴重影響電力系統(tǒng)的運行安全。目前還沒有針對電力系統(tǒng)通信建立的應急數(shù)據(jù)傳輸通道專用設備。根據(jù)國家經貿委第30號令《電網和電廠計算機監(jiān)控系統(tǒng)及調度數(shù)據(jù)網絡安全防護的規(guī)定》、國家電監(jiān)會5號令《電力二次系統(tǒng)安全防護規(guī)定》及國家電力調度中心《全國電力二次系統(tǒng)安全防護總體方案》的要求，接入電力生產控制區(qū)的遠程撥號用戶必須經過嚴格的認證、加密和審計，以防范對電網和電廠計算機監(jiān)控系統(tǒng)及調度數(shù)據(jù)網絡的攻擊侵害及由此引起的電力系統(tǒng)事故，保障我國電力系統(tǒng)的安全、穩(wěn)定、經濟運行，保護國家重要基礎設施的安全。根據(jù)有關資料顯示，國外的電力系統(tǒng)沒有專門的撥號網關，一般是采用通用的VPN或者路由器在撥號服務器之后進行防護。國內的電力系統(tǒng)原來的防護措施也大體類似，這種防護措施的安全性很有限，不能防止遠程用戶進行的非法操作，更不能進行事后審計。
[0003]目前，IPSec-VPN在VPN技術當中占主導地位，但大多數(shù)IPSec-VPN產品都是通過Internet建立連接,相對電話網而言，Internet上的安全威脅要大很多,數(shù)據(jù)、信息的傳輸也更容易被發(fā)現(xiàn)進而遭受攻擊。也有采用電話撥號的方式建立連接的，但其PPP撥號IP地址的分配是由電信公網來動態(tài)分配的，其每次撥號建立連接所獲得的IP地址都不一樣，這樣通信就很不方便，更重要的是所獲得的IP地址會暴露在公共Internet上，這就對系統(tǒng)總體安全構成威脅，為攻擊提供了機會。因此現(xiàn)有技術存在不足:通信不方便，使用不安全，容易遭受攻擊。
實用新型內容
[0004]本實用新型所要解決的技術問題是克服現(xiàn)有技術的不足，提供一種通信方便，使用安全，不易遭受攻擊的遠動通信安全儀表，在電力系統(tǒng)通信網異常的情況下通過GPRS無線網絡建立應急機密數(shù)據(jù)通道，為電網調度自動化實時數(shù)據(jù)的傳輸提供安全可靠的傳輸通道。從而實現(xiàn)隨時隨地在保證信息安全的前提下遠程接入，并且無需對應用環(huán)境或軟件做任何改動。
[0005]本實用新型所采用的技術方案是:所述儀表包括殼體，在所述殼體上設置有顯示屏，在所述殼體內部設置有計算機主板、設置有接線端子的遙測采集模塊、設置有接線端子的遙信采集模塊、GPRS模塊、電源和通訊接口，在所述GPRS模塊上設置有SM卡槽，所述遙測采集模塊、所述遙信采集模塊、所述GPRS模塊、所述電源和所述通訊接口均與所述計算機主板電連接，在所述計算機主板上集成有CPU、內存、內外總線模塊和信號轉換模塊。
[0006]所述通訊接口為高速RS485通信接口。
[0007]所述RS485通信接口包括RS485-1通訊接口和RS485-2通訊接口。
[0008]所述計算機主板為單片機。
[0009]所述顯示屏為IXD顯示屏。
[0010]所述電源為交直流通用輸入開關電源。
[0011]本實用新型的有益效果是:本實用新型將電表測量與遠動通信安全的所有功能集成，提供一種集電氣量采集、測量、遠方操控和網絡通訊為一體的遠動安全通信裝置，它采用工業(yè)級32位單片機，軟、硬件具有多種抗干擾措施，保證儀表在任何情況下均不會出現(xiàn)死機，在電力系統(tǒng)通信網異常的情況下通過GPRS無線網絡模式建立應急機密數(shù)據(jù)通道，為電網調度自動化實時數(shù)據(jù)的傳輸提供安全可靠的傳輸通道。從而實現(xiàn)隨時隨地采用多種方式在保證信息安全的前提下遠程接入，并且無需對應用環(huán)境或軟件做任何改動。本實用新型可以廣泛應用于箱式變電站、高壓柜、中置柜、環(huán)網柜、小區(qū)配電房以及所有需要電量監(jiān)測、遠方操作的自動化領域以及電力系統(tǒng)中。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0012]圖1是本實用新型的簡易結構示意圖；
[0013]圖2是所述計算機主板上的模塊結構示意圖；
[0014]圖3是本實用新型與外圍設備連接結構示意圖；
[0015]圖4是電量采集接線示意圖一(三相四線系統(tǒng)，3CT，3PT)；
[0016]圖5是電量采集接線示意圖二 (三相四線系統(tǒng)，3CT，無PT)；
[0017]圖6是電量采集接線示意圖三(三相四線系統(tǒng)，2CT，3PT)；
[0018]圖7是電量采集接線示意圖四(三相三線系統(tǒng)，3CT，3PT)；
[0019]圖8是電量采集接線示意圖五(三相三線系統(tǒng)，3CT，無PT)；
[0020]圖9是電量采集接線示意圖六(三相三線系統(tǒng)，3CT，2PT)；
[0021]圖10是電量采集接線示意圖七(三相三線系統(tǒng)，2CT，2PT)；
[0022]圖11是電量采集接線示意圖八(三相三線系統(tǒng)，2CT，3PT)。

【具體實施方式】
[0023]如圖1所示，本實用新型包括殼體，在所述殼體上設置有顯示屏14，在所述殼體內部設置有計算機主板、設置有接線端子I的遙測采集模塊2、設置有接線端子I的遙信采集模塊3、GPRS模塊4、電源5和通訊接口 6，所述計算機主板為單片機。在所述GPRS模塊4上設置有SM卡槽16，所述遙測采集模塊2、所述遙信采集模塊3、所述GPRS模塊4、所述電源5和所述通訊接口 6均與所述單片機電連接，在所述單片機上集成有CPU、內存、內外總線模塊和信號轉換模塊。所述單片機通過內部指令對采集到的遙測、遙信模擬信號進行存儲和轉換。所述遙測采集模塊2采集電力儀表上的電壓、電流、有功功率、無功功率、有功電度、無功電度、頻率等實時參數(shù)。所述遙信采集模塊3采集設備開關量信息、電力系統(tǒng)繼電保護的動作信息，斷路器的狀態(tài)信息，告警信號等狀態(tài)量信息和其它可提供繼電器方式輸出的信號。所述接線端子I提供兩排接線端子，支持多種接線方式，可以涵蓋電力系統(tǒng)采用的接線方式。接線方法見圖4至圖11。
[0024]如圖2所示，在所述單片機上還集成有用于配置所述遠動通信安全儀表和拔號用戶的靜態(tài)IP，將各用戶的用戶名、密碼以及靜態(tài)IP進行綁定的管理與配置模塊7;用于在所述遠動通信安全儀表和外圍的主站遠動通信安全網關之間提供網絡連接的網絡接入模塊8 ;用于所述遠動通信安全儀表和與外圍的主站遠動通信安全網關之間進行身份驗證的身份驗證模塊9 ;用于數(shù)據(jù)加密和在所述遠動通信安全儀表和與外圍的主站遠動通信安全網關之間建立安全傳輸隧道的VPN模塊10 ;用于控制遠程客戶訪問內部網主機的防火墻模塊11 ;用于將網絡中的應用層數(shù)據(jù)從內網數(shù)據(jù)中剝離的網絡串口轉換模塊12，和用于提高電力遠動設備受控的安全強度的電力專用通信協(xié)議規(guī)則審核模塊13。在所述單片機上還集成有用于對遠程客戶的通訊進行記錄、查詢，為日后追查提供依據(jù)的日志與審計模塊15。所述通訊接口 6為高速RS485通信接口，采用標準的MODBUS-RTU通訊規(guī)約。所述RS485通信接口包括RS485-1通訊接口和RS485-2通訊接口。所述顯示屏14為IXD顯示屏。所述電源5為交直流通用輸入開關電源。
[0025]網絡接入模塊8提供主站遠動通信安全網關(主叫)通過GPRS網絡連接遠動通信安全儀表(被叫)，遠動通信安全儀表上的GPRS模板4給予響應，單片機上的CPU通過串口線向GPRS模塊4發(fā)送指令或數(shù)據(jù)，即可以通過SM卡建立起通訊鏈路；通過所述身份驗證模塊9，主站遠動通信安全網關(主叫)和遠動通信安全儀表(被叫)必須向對方出示自己的電子證書，各自驗證對方為自己所信任才能開始發(fā)送數(shù)據(jù)，并且發(fā)送的數(shù)據(jù)被加密；VPN模塊10提供加密服務和遠程訪問內部網多臺主機的能力，從串口收到的通訊數(shù)據(jù)將被該模塊加密后通過GPRS模塊4發(fā)送給主站遠動通信安全網關(主叫);所述GPRS模塊4收到的數(shù)據(jù)，將被解密然后發(fā)送到內部網的主機。
[0026]圖3示出了本實用新型所述遠動通信安全儀表與外圍設備相連接的結構示意圖。內網30與遠動通信安全儀表31連接，通過一臺普通PC機32對本實用新型遠動通信安全儀表(被叫)31進行配置，在配置的過程中，對網絡接口、路由、防火墻規(guī)則等進行設置。遠動通信安全儀表31與終端設備通過串口連接線連接。主站遠動通信安全網關(主叫)34通過無線通信方式GPRS與遠動通信安全儀表31進行通信。主站遠動通信安全網關(主叫)34還與外圍的待調試或維護的網絡設備33連接。主站遠動通信安全網關(主叫)34和遠動通信安全儀表(被叫)31在通過雙向的身份認證后，在主叫和被叫之間建立一個安全的VPN隧道連接，所有數(shù)據(jù)包都要經過防火墻模塊的檢測，符合規(guī)則的數(shù)據(jù)包將經過VPN模塊的處理后在兩者之間傳輸。在VPN安全隧道建立好以后，可以實現(xiàn)局域網內的資源共享。
[0027]本實用新型儀表可以滿足各種各樣的三相系統(tǒng)接線方式，實際工程應用中常用的接線方式如圖4至圖11所示。用戶在通入電壓、電流信號之前，需要對電壓接線方式與電流接線方式進行系統(tǒng)參數(shù)的設定，兩者是分別進行的；電壓接線可以設定為三相三線制(n3.3)和三相四線制(n3.4)兩種。各種電壓接線與電流接線方式可以相互組合。
[0028]本實用新型利用電力調度專用數(shù)字證書認證、防火墻、數(shù)據(jù)加密等安全技術，對遠程接入設備進行認證，對傳輸?shù)男畔⑦M行加密和數(shù)字簽名，并設置安全策略對接入訪問的范圍和資源進行限制。儀表將TCP/IP網絡通訊技術、IPSEC安全隧道技術融為一體，在電力系統(tǒng)通信網異常的情況下通過GPRS網絡模式建立應急機密數(shù)據(jù)通道，為電網調度自動化實時數(shù)據(jù)的傳輸提供安全可靠的傳輸通道。從而實現(xiàn)隨時隨地在保證信息安全的前提下遠程接入，并且無需應用環(huán)境或軟件做任何改動。
[0029]本實用新型可應用于通信【技術領域】。
[0030]需要注意的是，上述僅以優(yōu)選實施例對本實用新型進行了說明，并不能就此局限本實用新型的權利范圍，因此在不脫離本實用新型思想的情況下，凡運用本實用新型說明書和附圖部分的內容所進行的等效變化，均理同包含在本實用新型的權利要求范圍內。
【權利要求】
1.一種遠動通信安全儀表，包括殼體，在所述殼體上設置有顯示屏(14)，其特征在于:在所述殼體內部設置有計算機主板、設置有接線端子(I)的遙測采集模塊(2 )、設置有接線端子(I)的遙信采集模塊(3 )、GPRS模塊(4)、電源(5 )和通訊接口( 6 )，在所述GPRS模塊(4)上設置有SM卡槽(16 )，所述遙測采集模塊(2 )、所述遙信采集模塊(3 )、所述GPRS模塊(4)、所述電源(5)和所述通訊接口(6)均與所述計算機主板電連接，在所述計算機主板上集成有CPU、內存、內外總線模塊和信號轉換模塊。
2.根據(jù)權利要求1所述的遠動通信安全儀表，其特征在于:所述通訊接口(6)為高速RS485通信接口。
3.根據(jù)權利要求2所述的遠動通信安全儀表，其特征在于:所述RS485通信接口包括RS485-1通訊接口和RS485-2通訊接口。
4.根據(jù)權利要求1所述的遠動通信安全儀表，其特征在于:所述計算機主板為單片機。
5.根據(jù)權利要求1所述的遠動通信安全儀表，其特征在于:所述顯示屏(14)為IXD顯示屏。
6.根據(jù)權利要求1所述的遠動通信安全儀表，其特征在于:所述電源(5)為交直流通用輸入開關電源。
【文檔編號】H02J13/00GK203933682SQ201320866315
【公開日】2014年11月5日 申請日期:2013年12月26日 優(yōu)先權日:2013年12月26日
【發(fā)明者】劉智勇 申請人:珠海市鴻瑞信息技術有限公司