[發明專利]基于QR-code的安全級煙氣在線監測系統和裝置

有效

• 申請號: 202110206560.2
• 申請日: 2021-02-24
• 公開（公告）號: CN113008744B
• 公開（公告）日: 2023-10-20
• 發明（設計）人: 畢玉冰;劉超飛;介銀娟;朱博迪;崔逸群;王文慶;董夏昕;鄧楠軼;高原英
• 申請（專利權）人: 西安熱工研究院有限公司
• 主分類號: G01N15/06
• 分類號: G01N15/06
• 代理公司: 西安智大知識產權代理事務所 61215
• 代理人: 何會俠

基于QR?code的安全級煙氣在線監測系統和裝置，所述系統包括數據采集單元、數據處理和控制單元、數據封裝模塊、物理安全級正向傳輸模塊、物理安全級反向控制模塊、數據解封模塊、發送模塊、控制接收和分析模塊、控制命令重構模塊和命令白名單；所述裝置包括接收單元、處理單元、發送單元。本發明通過采用基于QR?code的非接觸式數據傳輸技術和將數據傳輸和命令控制通道分離技術，實現了完全滿足電力行業工控網絡物理隔離的安全級要求的煙氣在線監測系統，解決了現有系統網絡安全性不滿足電力行業要求和發電廠與環保局之間需要分別加裝單向隔離裝置導致溝通成本高、實施成本高、管理復雜等問題，有利于在全電力行業進行推廣。

技術領域

本發明屬于電力網絡安全技術領域，具體涉及基于QR-code的安全級煙氣在線監測系統和裝置。

背景技術

煙氣在線監測系統(Continuous Emission Monitoring System)簡稱CEMS系統，是許多大型發電廠正常運行和環保數據監測傳輸的重要在線監測系統，主要監測參數為SO2、NOx、O2以及煙氣流速、溫度、壓力、濕度、粉塵濃度等。監測數據實時反應生產情況，為生產運行人員操作設備提供依據，也為環保部門提供排放監測信息。同時CEMS數據也是國家排污費稅收取以及相關環保處罰的一個重要依據，因此CEMS的運行穩定性至關重要。

當前，大部分發電廠的CMES系統均采用一端接入發電廠電力監控系統生產控制大區網絡，另一端通過GPRS、VPN、4G等方式接入環保局政府的網絡的模式，這種模式將高安全級的電力監控系統網絡和低安全級的管理信息大區網絡直接連在了一起，不滿足國家能源局、公安部等部委關于電力監控系統“網絡分區、專網專用、橫向隔離、縱向認證”的安全級要求，也不滿足各大發電集團規定的工控網絡中嚴禁接入無線網絡設備的要求，為電力監控系統等關鍵基礎設施的安全、穩定運行埋下了隱患；此外，一部分發電廠為了解決此問題，協調環保局，在CMES系統的兩端分別安裝了電力專用的單向隔離裝置，使得網絡安全能夠滿足有關部委的要求，但該方案存在投資成本增加、協調成本較高、資產管理比較復雜、升級改造不方便等問題，限制了該方案的推廣和應用，且由于單向隔離裝置仍然采用單芯光纖進行物理連接，根據最新的網絡攻擊技術的發展，已經出現了單芯光纖雙向傳輸數據的網絡攻擊方法，且隔離裝置安全依賴于配置策略的條目數量，所以安全性面臨著越來越多的挑戰。

QR Code碼，是一種矩陣二維碼，它具有一維條碼及其它二維條碼所具有的信息容量大、可靠性高、可表示漢字及圖象多種文字信息、保密防偽性強等優點。

發明內容

本發明針對現有技術存在的不足，提供基于QR-code的安全級煙氣在線監測系統和裝置,該系統和裝置直接在自身實現了高、低級別網絡的純物理隔離安全級別的數據傳輸，并且不需要在電廠和環保局兩側增加額外的設備，既解決了環保部門監督管理各發電廠環保工作的要求，也解決了發電廠安裝CMES系統不符合電力監控系統網絡安全制度和規定的要求，提升了電力關鍵基礎設施的網絡安全水平，有利于在電力行業的推廣應用。

為了達到上述目的，本發明是通過以下技術方案來實現的：

基于QR-code的安全級煙氣在線監測系統，所述系統包括數據采集單元1、數據處理和控制單元5、數據封裝模塊6、物理安全級正向傳輸模塊7、物理安全級反向控制模塊13、數據解封模塊10、發送模塊11、控制接收和分析模塊12、控制命令重構模塊16和命令白名單17，其中：

所述數據采集單元1包括顆粒物采集模塊2、煙氣參數采集模塊3和氣態污染物采集模塊4，其中，所述顆粒物采集模塊2負責通過顆粒物測量儀采集煙氣中顆粒物的種類和濃度信息；所述煙氣參數采集模塊3負責通過溫度測量儀、壓力測量儀、流量測量儀、濕度測量儀和氧測量儀分別采集煙氣溫度、壓力、流量、濕度和氧含量信息；所述氣態污染物采集模塊4負責通過氣態污染物采樣器和分析儀采集并分析氣態污染物的種類和含量信息；所述數據采集單元1負責將各采集模塊采集的數據發送給數據處理和控制單元5進行處理，并且接收數據處理和控制單元5發送過來的參數調節命令對各采集模塊進行參數調節；