[发明专利]基于QR-code的安全级烟气在线监测系统和装置

说明书

基于QR‑code的安全级烟气在线监测系统和装置，所述系统包括数据采集单元、数据处理和控制单元、数据封装模块、物理安全级正向传输模块、物理安全级反向控制模块、数据解封模块、发送模块、控制接收和分析模块、控制命令重构模块和命令白名单；所述装置包括接收单元、处理单元、发送单元。本发明通过采用基于QR‑code的非接触式数据传输技术和将数据传输和命令控制通道分离技术，实现了完全满足电力行业工控网络物理隔离的安全级要求的烟气在线监测系统，解决了现有系统网络安全性不满足电力行业要求和发电厂与环保局之间需要分别加装单向隔离装置导致沟通成本高、实施成本高、管理复杂等问题，有利于在全电力行业进行推广。

技术领域

本发明属于电力网络安全技术领域，具体涉及基于QR-code的安全级烟气在线监测系统和装置。

背景技术

烟气在线监测系统(Continuous Emission Monitoring System)简称CEMS系统，是许多大型发电厂正常运行和环保数据监测传输的重要在线监测系统，主要监测参数为SO2、NOx、O2以及烟气流速、温度、压力、湿度、粉尘浓度等。监测数据实时反应生产情况，为生产运行人员操作设备提供依据，也为环保部门提供排放监测信息。同时CEMS数据也是国家排污费税收取以及相关环保处罚的一个重要依据，因此CEMS的运行稳定性至关重要。

当前，大部分发电厂的CMES系统均采用一端接入发电厂电力监控系统生产控制大区网络，另一端通过GPRS、VPN、4G等方式接入环保局政府的网络的模式，这种模式将高安全级的电力监控系统网络和低安全级的管理信息大区网络直接连在了一起，不满足国家能源局、公安部等部委关于电力监控系统“网络分区、专网专用、横向隔离、纵向认证”的安全级要求，也不满足各大发电集团规定的工控网络中严禁接入无线网络设备的要求，为电力监控系统等关键基础设施的安全、稳定运行埋下了隐患；此外，一部分发电厂为了解决此问题，协调环保局，在CMES系统的两端分别安装了电力专用的单向隔离装置，使得网络安全能够满足有关部委的要求，但该方案存在投资成本增加、协调成本较高、资产管理比较复杂、升级改造不方便等问题，限制了该方案的推广和应用，且由于单向隔离装置仍然采用单芯光纤进行物理连接，根据最新的网络攻击技术的发展，已经出现了单芯光纤双向传输数据的网络攻击方法，且隔离装置安全依赖于配置策略的条目数量，所以安全性面临着越来越多的挑战。

QR Code码，是一种矩阵二维码，它具有一维条码及其它二维条码所具有的信息容量大、可靠性高、可表示汉字及图象多种文字信息、保密防伪性强等优点。

发明内容

本发明针对现有技术存在的不足，提供基于QR-code的安全级烟气在线监测系统和装置,该系统和装置直接在自身实现了高、低级别网络的纯物理隔离安全级别的数据传输，并且不需要在电厂和环保局两侧增加额外的设备，既解决了环保部门监督管理各发电厂环保工作的要求，也解决了发电厂安装CMES系统不符合电力监控系统网络安全制度和规定的要求，提升了电力关键基础设施的网络安全水平，有利于在电力行业的推广应用。

为了达到上述目的，本发明是通过以下技术方案来实现的：

基于QR-code的安全级烟气在线监测系统，所述系统包括数据采集单元1、数据处理和控制单元5、数据封装模块6、物理安全级正向传输模块7、物理安全级反向控制模块13、数据解封模块10、发送模块11、控制接收和分析模块12、控制命令重构模块16和命令白名单17，其中：

所述数据采集单元1包括颗粒物采集模块2、烟气参数采集模块3和气态污染物采集模块4，其中，所述颗粒物采集模块2负责通过颗粒物测量仪采集烟气中颗粒物的种类和浓度信息；所述烟气参数采集模块3负责通过温度测量仪、压力测量仪、流量测量仪、湿度测量仪和氧测量仪分别采集烟气温度、压力、流量、湿度和氧含量信息；所述气态污染物采集模块4负责通过气态污染物采样器和分析仪采集并分析气态污染物的种类和含量信息；所述数据采集单元1负责将各采集模块采集的数据发送给数据处理和控制单元5进行处理，并且接收数据处理和控制单元5发送过来的参数调节命令对各采集模块进行参数调节；