基于工业以太网的奥运配电通信平台

摘要：本文介绍了奥运配电通信网络平台，该系统采用了先进工业以太网产品—SICOM3024，通过启用东土自主创新的DT-Ring、DT-Ring+等工业以太网快速冗余协议，构建了复杂、可靠的奥运配电通信平台，同时介绍了Kyvision网络管理软件完善而强大的管理软件。高性能的系统平台和强大的管理软件为北京奥运顺利举行提供了基本保障。
关键词：工业以太网、DT-ring、配电自动化
   1、概述
       北京奥运配电通信网络平台是对奥运31个主场馆、开闭幕式以及相关辅助设施的配电监控系统的通信平台，该系统有如下特点：涉及区域广泛、组网结构复杂、环节众多等。针对以上问题，东土科技股份有限公司的技术人员和北京供电公司的技术管理人员通过认真的分析，采用SICOM3024系列工业交换机和Kyvision网络管理软件为北京奥运配电自动化系统搭建了可靠的、易管理的网络通信平台。
   2、系统构成及工作原理
   2.1先进工业以太网技术
   2.1.1 快速冗于的DT-ring协议族
       快速冗余技术是工业以太网技术主要特点之一，快速冗余的DT-Ring协议族包含了DT-Ring、DT-Ring+以及基于VLAN的DT-VLAN-Ring等几种协议，该协议族的集中协议分别讨论了环行工业以太网网络快速冗余的问题（DT-Ring）、环行工业以太网网络之间的耦合和相交环行工业以太网网络的问题（DT-Ring+）以及一个网络中同一端口或不同端口的同一VLAN的冗余问题（DT-VLAN-Ring）。快速冗余的DT-Ring协议族不仅解决了奥运配电的网络冗余的各种问题，而且保证了奥运配电通信网络的可靠性， DT-RING协议族的各种协议都能可靠保证20ms以下的网络恢复时间。这一先进技术为奥运配电自动化系统提供了可靠的技术保障。
   2.1.2工业以太网的可靠性保障
       配电自动化网络在以往的系统中由于技术的限制采用串口通信的光猫组成的通信网络，该网络存在许多技术缺陷，如：通信速率低、网络节点不对等、组网能力差、通信光口私有化等，限制配电自动化技术的发展。本次奥运配电自动化通信网络平台选用了先进、成熟的工业以太网交换技术，该技术克服了光猫的种种缺陷，其技术特点如下：
       丰富的传输带宽：工业以太网技术的传输带宽为100Mbit/S、1Gbit/S、10G bit/S，丰富的传输带宽保证了电力配电自动化数据、遥视的视频数据实时传输，由此可以使配电自动化系统由原来的轮训方式，可以自由的升级为主动上报、站间节点通信等模式，提高了自动化网络的反应速度和可靠性。
     标准化的技术基础：工业以太网技术采用国际标准的IEEE802.3的技术，这一点为配点自动化网络的将来的维护和扩展提供了良好的技术基础，也为整体配电自动化技术提供了完整通明的技术平台。
     开放的管理平台：工业以太网技术的管理平台采用通用SNMP协议或者基于SNMP的OPC管理模式的通信平台，所以工业以太网交换机很容易接受第三方管理软件的统治；同时在网管系统后台通过私有MIB的添加，可以管理到工业交换机其他特性，如端口的告警、电源的告警、温度的检测等。
     电力行业标准的支持：随着数字化变电站的发展，IEC61850标准在电力系统得到广泛的应用，东土公司SICOM系列工业交换机完全支持该标准的应用。这一点不仅体现了东土SICOM系列交换机的环境、电磁等可靠性，更体现了SICOM系列产品嵌入式软件功能的齐全和可靠性。
   2.2系统构成
       北京奥运配网自动化通信网络系统构成如图1所示，系统包括奥运监控总中心、监控分中心及骨干网络、接入监控网络三部分组成。系统应用了工业以太网技术、分布式CS架构软件技术，实现了检测点的数据传输和对网络接点的管理功能。
   
图1奥运配网自动化通信网络示意图
   系统主要部件的功能如下：
   奥运配电监控总中心
     奥运配电监控总中心主要由Kyvision软件和服务器构成，主要完成奥运通信网络平台网络拓扑的显示、告警的统计、存储、查询、设备配置等管理功能。
   分控中心及骨干网络
     分控中心主要由各个区局的Kyvision软件的客户端组成，主要完成本地所属接入接点的显示、告警统计、存储、查询、设备配置等管理功能，骨干网络完成各区局到奥运监控总中心的数据传输。
   接入监控网络
     接入监控网络，采用了SICOM3024系列工业以太网交换机，根据各个区局的奥运场馆分布的特点分别组成环行、相交环行、相切环型、链型等不同的网络结构，将每个检测点的DTU电力检测数据、遥视视频数据传输到各个区局的分控中心。
   3、奥运配网自动化通信平台的安全性和可维护性的考虑
       根据奥运配网自动化网络通信的需求，选用SICOM3024工业以太网交换机进行组网，但网络节点众多，网络结构复杂，网络的安全性和网络可维护性成为必须考虑的问题。
   3.1网络安全功能的规划
       双归冗余链路：根据奥运配网自动化的要求，每个环行网络都具备双路回归的链路的原则，在上传节点和上级网络连接的部分启用DT-Ring+协议，在上传节点和检测节点之间采用DT-Ring协议。如图2所示。
  

图2双归链路示意图
       数据安全的考虑：数据安全是解决网络风暴，保证数据实时安全的传输，为了保证奥运配网自动化数据的通信安全，在接入网络中开启了广播风暴拟制协议、IGMP-SNOOPING协议，同时根据业务的不同划分不同的VLAN和数据优先级。奥运配网自动化通信网络的网络数据安全的基本配置如下：
       广播风暴拟制协议开启：拟制比例为带宽的1/32。
     IGMP-SNOOPING协议开启。
     四遥远动数据：VLAN2（偶数）、优先级为7
     遥视视频数据：VLAN3（奇数）、优先级为0
     网络的管理安全：SICOM3024工业交换机在CLI、TELNET、WEB管理界面中都嵌有用户名和操作密码，防止外界的攻击，特别是在基于SNMP协议的Kyvision网络管理软件中设置了管理员、操作员等三级授权密码，不同的授权操作员，具有不同的管理权限，保证了奥运配网自动化通信网络的管理安全性。
   3.2 网络可管理性规划
       奥运配网自动化通信网络平台分布在朝阳区等无个不同的地区，根据网络分布情况，本系统的管理平台采用CS架构的Kyvision 网络管理平台，管理系统服务器设置在奥运监控总中心，在奥运监控总中心的客户端可以对整体奥运配网通信网络进行管理；朝阳区等管理分中心安装管理系统的客户端，每个分中心根据权限的分配只能管理到本区域内的网络节点。实现网络的分级管理，提高系统的可靠性。
   系统运行管理
       Kyvision网络管理软件根据奥运配电网络子网的分布，显示每个子网的网络拓扑，对网络上每个场馆周围的网元实时信息进行监测并记录系统通信及网元设备的工作情况，对系统异常作出告警，提示维护人员尽快使系统恢复正常。对需要定期或不定期维护的网元进行统一管理。
   历史数据记录与查询
       Kyvision网络管理软件可以对奥运场馆的配电自动化网络设备的历史告警信息进行记录查询，可以根据日期、告警类别、场馆位置等进行分类查询和记录保存。
   统计和分析
       Kyvision网络管理软件可以对用户要求的实时信息与历史信息进行有效的统计和分析，为奥运配电自动化网络准确诊断提供决策依据。
   网络化与信息化共享
       Kyvision管理软件提供了开放的OPC接口，通过该接口将奥运配电自动化网络信息从奥运监控总中心上传到国家电网公司，为上级领导及时提供实时检测信息和历史信息，为领导监督指挥、决策提供重要的依据。
   结束语
       本文介绍了奥运配电自动化网络通信平坦的结构和功能，该系统采用了工业以太网技术，实现了对奥运场馆配电系统检测数据的安全传输和交换，为北京奥运成功召开奠定了良好的技术基础。也充分体现了科技奥运、人为奥运的精神；东土科技股份有限公司全体员工为奥运喝彩 。