能耗監(jiān)測端設備是根據國家發(fā)改委重點用能單位能耗在線監(jiān)測技術規(guī)范研發(fā)的放置于重點用能單位機房中的集成服務器，由數據接入單元、安全隔離單元、業(yè)務處理單元組成，具備能源相關數據在線采集、處理、驗證、存儲、上傳、網絡隔離和遠程升級等功能。
一、能耗監(jiān)測端設備特點
>>傳輸安全：經隔離安全數據交換單元同步數據，做到內外網完全隔離。
>>穩(wěn)定可靠：配置高性能硬件，存儲和電源冗余并支持熱插拔，數據熱備。
>>配置靈活：內部系統(tǒng)各類參數可靈活配置，無需專門修改和升級系統(tǒng)。
>>易于擴展：各類接口全面，易于擴展。
>>實施高效：支持各類數據接口協(xié)議，無論是現(xiàn)場計量儀表、分布式控制（PLC/DCS）、生產監(jiān)控管理系統(tǒng)（SIS/MES）、管理信息系統(tǒng)（ERP/MIS）或手工錄入，均可通過配置接入。
二、產品設計與研發(fā)遵循以下規(guī)范
《重點用能單位能耗在線監(jiān)測系統(tǒng)總體架構規(guī)范》
《重點用能單位能耗在線監(jiān)測系統(tǒng)基礎數據定義規(guī)范》
《重點用能單位能耗在線監(jiān)測系統(tǒng)能耗監(jiān)測端設備與系統(tǒng)平臺通信規(guī)范》
《重點用能單位能耗在線監(jiān)測系統(tǒng)能耗監(jiān)測端設備功能規(guī)范》
《重點用能單位能耗在線監(jiān)測系統(tǒng)能源品種采集規(guī)范》
《重點用能單位能耗在線監(jiān)測系統(tǒng)安全規(guī)范》
《火力發(fā)電行業(yè)重點用能單位能耗在線監(jiān)測數據采集技術指南》
《鋼鐵行業(yè)重點用能單位能耗在線監(jiān)測數據采集技術指南》
《石油石化行業(yè)重點用能單位能耗在線監(jiān)測數據采集技術指南》
《重點用能單位能耗在線監(jiān)測企業(yè)端系統(tǒng)建設指南》
三、硬件配置
|
主板
|
外部處理單元1塊，內部處理單元1塊
|
|
CPU
|
單主板英特爾至強E5CPU，雙核1.8GHz，10M緩存
|
|
內存
|
單主板內存容量 4GB，頻率 1600MHz
|
|
存儲
|
500GB熱拔插硬盤，支持RAID1數據熱備
|
|
隔離
|
采用安全網閘，獨立雙主機“2+1”（外部處理單元、內部處理單元+隔離安全數據交換單元）架構，非IP物理隔離
|
|
顯示器
|
20英寸16:9高分辨率顯示屏
|
|
電源
|
雙路冗余熱備電源，AC 220V±10%，50Hz（滿足 GB12325，220V 單項供電電壓允許偏差范圍要求），整體平均功耗小于450W
|
|
數據接口
|
數據接入RS232/RS485串口2路（可擴展2路以上）
數據接入千兆以太網接口2路（可擴展2路以上）
數據發(fā)送千兆以太網接口2路
可擴展WiFi無線數據接入；可擴展3G無線數據上傳
USB2.0接口1路；VGA 接口1路；Console 接口1路
|
四、軟件功能
4.1 數據接入類型及支持的協(xié)議
我司開發(fā)的能耗監(jiān)測端設備提供數據接入的軟件配置工具，支持規(guī)范5.2.1 中列出的協(xié)議配置，配置完畢后，在能耗監(jiān)測端設備可運行數據接入執(zhí)行模塊，按照配置制定的規(guī)則，定時從數據采集點獲取數據，送入數據處理模塊，進行必要的運算處理，生成符合規(guī)范要求的上傳數據，再送入數據上傳模塊進行編碼上傳，符合國家標準。
4.2 數據處理及上傳
數據處理及上傳軟件具備如下功能：
>數據統(tǒng)計轉換：依據業(yè)務需求，對數據進行統(tǒng)計，轉換數據格式、類型及量綱，得到規(guī)范中要求的數據；系統(tǒng)具備設置計算公式功能，可根據計算公式統(tǒng)計計算采集上來的各類數據，得到國家和省級節(jié)點所需要的最終數據。
>數據驗證：系統(tǒng)具備依據重點用能單位能耗在線監(jiān)測系統(tǒng)制定的各行業(yè)數據采集技術指南的相關數據驗證要求，對接入數據進行驗證，判斷能耗數據是否正確合理；
>數據存儲：本地歷史數據可存儲6~12個月，并可以方便導出；
>數據展現(xiàn)：系統(tǒng)實現(xiàn)各類數據的查詢、統(tǒng)計功能；
>數據上傳：上傳數據經過 HTTPS 協(xié)議加密傳輸。如果數據傳輸失敗或超時（網絡故障），能耗監(jiān)測端設備將重發(fā) N 次數據（由應用軟件配置確定，可自定義設置）。
4.3 運維管理
（1）參數配置
1) 支持本地參數配置和遠程參數配置兩種方式，配置的參數包含以下內容：
a) 數據接入硬件接口參數配置（串口參數、以太網參數）；
b) 數據接入協(xié)議參數配置（SQL、OPC、Modbus、DL/T645、CJ/T188）；
c) 安全隔離策略參數配置；
d) 數據發(fā)送硬件接口參數配置（以太網參數）；
e) 數據發(fā)送協(xié)議參數配置；
f) 采集方式、采集參數、數據源等配置；
g) 其他系統(tǒng)運維管理參數配置
2) 本地參數配置由統(tǒng)一的配置軟件和界面，可通過本地唯一的 Console 接口完成能耗監(jiān)測端設備的全部參數配置；
（2）遠程升級
能耗監(jiān)測端設備具備遠程安裝、卸載、升級應用程序的功能，并具備升級失敗后的處理機制。系統(tǒng)定期檢測是否有更新包可用（可自定義設置檢測頻率）。升級失敗后還原為舊的版本繼續(xù)運行，并記錄錯誤日志，技術人員可根據錯誤日志查找具體原因，重新部署程序更新包。
（3）遠程監(jiān)控
能耗監(jiān)測端設備提供遠程監(jiān)控接口，能夠提供設備硬件（CPU、內存、硬盤等）工作狀態(tài)、應用程序運行狀態(tài)、設備操作系統(tǒng)信息（操作系統(tǒng)類型、版本）等遠程監(jiān)控信息和監(jiān)控錯誤日志信息。
（4）遠程配置
具備通過遠程方式完成本地 Console 接口對能耗監(jiān)測端設備全部參數配置功能。
4.4 安全功能
（1） 結構安全及邊界防護
能耗監(jiān)測端設備應具備安全物理隔離功能，能保證重點用能單位互聯(lián)網和重點用能單位信息網或控制網的安全物理隔離，能耗監(jiān)測端設備的安全物理隔離模塊應具備如下功能：
1) 網絡安全隔離：采用安全的獨立雙主機“2+1”物理隔離系統(tǒng)架構，徹底阻斷任何網絡形式的連接，隔離區(qū)數據交換采用 128 位以上私有加密方式傳輸，充分保障數據安全；
2) 用戶權限認證：提供嚴格的身份認證和訪問控制來管理系統(tǒng)配置權限；
3)數據安全過濾：提供過濾數據的監(jiān)測及校驗，確保過濾數據的完整性，能通過配置確定過濾數據的范圍及權限；提供全面的過濾審計策略，嚴格按照審計策略及用戶 配置執(zhí)行數據過濾；
4)產品資質認證：我司開發(fā)的能耗監(jiān)測端設備的安全隔離模塊遵守國標《信息安全技術網絡和終端設備隔離部件安全技術要求》GB/T 20279 相關規(guī)定，安全隔離模塊已經通過國家權威安全檢測機構的檢測認證，具有計算機信息系統(tǒng)安全專用產品銷售許可證。
（2） 用戶權限管理及安全審計
1) 我司開發(fā)的能耗監(jiān)測端設備要求采用國家集中部署的 CA（Certificate Authority）數字證書進行身份鑒別，實現(xiàn)在數據上傳接入過程中對節(jié)點的身份鑒別要求；
2) 對于與國家節(jié)點、省級節(jié)點互聯(lián)的互聯(lián)網邊界，能耗監(jiān)測端設備可以部署防火墻，保證不被非法訪問及攻擊事件的實時監(jiān)測；
3) 在能耗監(jiān)測端設備所在的企業(yè)網絡，對企業(yè)內部網絡，可以建立數據安全傳輸及物理隔離控制措施，保證數據安全傳輸及企業(yè)內網邊界隔離要求；
4) 配置軟件和端設備通信使用雙向認證進行用戶鑒權。
（3） 通信完整性與保密性
1) 數據上傳通過 HTTPS 協(xié)議，實現(xiàn)向與國家節(jié)點、省級節(jié)點之間的安全通信，保證數據傳輸的保密性；
2) 配置軟件和端設備通信已對通信數據流進行加密傳輸；
（4） 關鍵文件存儲與備份
1) 我司開發(fā)的能耗監(jiān)測端設備自身應具備冗余機制，防止設備自身單點故障的發(fā)生，故障處理后具有數據重發(fā)機制；
2) 認證證書、密碼文件、配置文件等敏感文件在存儲介質上加密儲存；
3) 能耗監(jiān)測端設備自身所有配置文件可以定期進行備份保存，防止配置意外更改或丟失。備份頻率和時間可通過參數配置。
4.5 性能指標
|
名稱
|
實現(xiàn)指標
|
|
連續(xù)無故障時間(MTBF)
|
＞30000小時
|
|
絕緣阻抗
|
≥20MΩ
|
|
工作溫度
|
-20℃~+50℃（硬盤除外）
|
|
存儲溫度
|
-30℃~+70℃
|
|
濕度
|
10%~95%，無凝結
|
|
電子測量儀器振動試驗
|
遵循GB 6587.4
|
|
工業(yè)過程測量和控制裝置工作條件試驗
|
遵循GB/T 17214.1
|
|
電磁兼容試驗
|
遵循GB/T 17626.2、GB/T 17626.3、GB/T 17626.4、GB/T 17626.5
|
|
隔離部件安全技術要求
|
遵循GB/T 20279
|
能耗監(jiān)測端設備配套用的安全網閘采用“2+1”模型結構設計，即內網主機系統(tǒng)、外網主機系統(tǒng)加上隔離交換矩陣。 內外主機系統(tǒng)采用專有工控主板設計，性能穩(wěn)定、質量可靠，隔離交換矩陣采用專有硬件交換電路設計的雙通道隔離交換模塊，隔離交換模塊擁有完全的自主知識產權。隔離交換模塊基于專有的安全隔離芯片和交換芯片，是內外網主機系統(tǒng)唯一的連接部件，因此內外主機系統(tǒng)之間不存在任何網絡設備連接。其中，安全隔離芯片通過多線程并行固化處理將數據塊轉化為自有協(xié)議格式的數據包，交換芯片的交換子系統(tǒng)和開關控制子系統(tǒng)實現(xiàn)對數據的臨時緩存和安全交換。
通過交換芯片的開關控制子系統(tǒng)，隔離交換模塊首先斷開彼此之間的物理連接，分別通過安全隔離芯片連接內外網主機系統(tǒng)，內外網主機系統(tǒng)通過安全隔離芯片將數據塊封裝為自有協(xié)議格式寫入交換芯片的交換子系統(tǒng)和/或通過安全隔離芯片讀出交換子系統(tǒng)緩存將自有協(xié)議格式數據拆封為數據塊，完成一次擺渡；然后隔離交換模塊通過開關控制子系統(tǒng)斷開與內外網主機系統(tǒng)的連接，彼此之間建立連接，自動進行協(xié)商，實現(xiàn)數據交換，完成二次擺渡。通過這種雙擺渡技術，內外網絡永遠不會直接連接，由于采用專門設計的硬件隔離交換模塊進行數據交換，沒有任何管理接口，因此，內外網主機系統(tǒng)之間無法進行基于網絡協(xié)議的數據交換，從而從硬件層面保證了內外網主機系統(tǒng)之間的安全隔離。
隔離交換模塊具有獨立的硬件交換控制邏輯，無OS及任何“軟”控制，自主完成數據的交換，主機系統(tǒng)只負責把數據塊傳遞到隔離交換模塊，由隔離交換模塊根據硬件控制邏輯自動完成自有協(xié)議的封裝和數據交換，自動同步兩側控制邏輯，進行互斥的讀寫操作，同時還具有自動數據完成性校驗，當發(fā)現(xiàn)數據錯誤時，自動重傳，保證數據的完全正確，從而實現(xiàn)內外網主機系統(tǒng)真正的物理隔離交換。
能耗監(jiān)測端設備配套用的安全網閘所提供的安全隔離與信息交換系統(tǒng)是通過基本模塊實現(xiàn)關鍵的數據交換功能，它是內外網主機系統(tǒng)進行信息交換的唯一接口，其他任何功能模塊都建立在基本模塊之上，通過核心層驅動程序的設計和隔離交換模塊高速全雙工流水線設計，使得內部數據交換達到最大的性能。
其他各功能模塊建立在對通信過程七層還原的基礎上，以模塊化設計。對常見的網絡協(xié)議以獨立的功能模塊完成，用戶可根據不同的應用需求選用，系統(tǒng)還提供應用層檢測二次開發(fā)功能來適應特殊的用戶需求。此外，系統(tǒng)提供基于數字認證的多種遠程管理功能，功能強大的集中管理、日志審計等多種管理手段，有效的幫助用戶使用和管理安全隔離與信息交換系統(tǒng)。
每個主機系統(tǒng)的軟件系統(tǒng)架構如下圖所示。
4.6 身份鑒別與訪問控制
（1）能耗監(jiān)測端設備采用國家集中部署的CA數字證書身份鑒別措施，實現(xiàn)在數據上傳和接入過程中對節(jié)點的身份鑒別要求。
（2）在能耗監(jiān)測端設備所在的企業(yè)網絡，對企業(yè)內部網絡，應建立數據安全傳輸及隔離 控制措施，保證數據安全傳輸及企業(yè)內網邊界隔離要求；
（3）在能耗監(jiān)測端設備所在的企業(yè)網絡，對于向國家節(jié)點、省級節(jié)點互聯(lián)的互聯(lián)網邊界，建立安全隔離訪問控制及入侵攻擊行為檢測措施，保證能耗監(jiān)測端設備不被非法訪問及攻擊事件的實時監(jiān)測；
4.6.1 安全審計
能耗監(jiān)測端設備具備對所有登錄操作、登錄時間、訪問對象、傳輸鏈路資源使用及賬戶變更、管理員登錄操作等情況日志記錄功能，便于事后行為追溯。
4.6.2 通信完整性與保密性
在能耗監(jiān)測端設備所在企業(yè)端的互聯(lián)網邊界，建立數據安全加密傳輸保護、數據完整性校驗措施或部署VPN系統(tǒng)，實現(xiàn)向與國家節(jié)點、省級節(jié)點之間的安全通信，保證數據傳輸的保密性、完整性及可用性。
4.6.3 數據備份與恢復
（1）能耗監(jiān)測端設備采用冗余措施，防止單點故障的發(fā)生。
（2）能耗監(jiān)測端設備具備策略配置文件等相應備份。
（3）能耗監(jiān)測端設備具備數據備份與恢復功能。
（4）數據備份采取RAID1方式設定備份周期和時間定期備份。在防止數據丟失方面，磁盤管理器具有強大的功能，它支持RAID的第0、1、5級。其中RAID 1級是指把一個驅動器上的某一分區(qū)在另一個上建立一個鏡像。進行寫操作時，數據將向兩個磁盤中寫入同樣的數據，讀取時可以從兩個磁盤同時讀取。當驅動器損壞時，由它的鏡像來進行恢復。
4.6.4 安全維護管理
能耗監(jiān)測端設備在安全維護管理方面，我們參照信息系統(tǒng)等級保護安全管理要求，結合所在的用能單位企業(yè)實際管理情況，在人員、制度及應急流程方面分別制定相應要求，以加強對設備運行及數據傳輸過程中各類安全突發(fā)事件及時響應處置。
五、典型應用
六、能耗監(jiān)測系統(tǒng)界面
七、數據采集設置
八、華拓業(yè)績
>>已為福建、安徽、黑龍江、內蒙古、新疆、廣西、江蘇、沈陽、河南、山西、云南共11個省（市、自治區(qū)）建立了省級能耗在線監(jiān)測平臺。
>>已在福建省200余家企業(yè)，其他省份100余家企業(yè)安裝部署能耗監(jiān)測端設備，涵蓋鋼鐵、火電、石化、冶金、紡織、水泥等多種行業(yè)。
>>實施福建、新疆、安徽三個省份從電力公司電能數據自動采集系統(tǒng)。
>>參與起草了兩項能耗監(jiān)測平臺的國家標準GB/T29873-2013《能源計量儀表通用數據接口技術協(xié)議》、GB/T29872-2013《工業(yè)企業(yè)能源計量數據集中采集終端通用技術條件》。
聯(lián)系我們
福建華拓自動化技術有限公司
地址：福州市鼓樓區(qū)軟件大道89號軟件園C區(qū)44號樓
電話：0591-87892010
傳真：0591-87893851
http://www.fjht.com.cn