2 Schlüsseltechnologien des Systems
2.1 Transparenter Proxy, der mehrere Kommunikationsprotokolle kapselt
Der Kommunikationsprotokoll-Agentenprozess dient als Protokollkapselung für den Datenzugriff verschiedener Geschäftssysteme im Intranet, darunter der Datenbankübertragungsagent, das Dateiübertragungsprotokoll (FTP) sowie der Agent zur Datenerfassung und -weiterleitung (104/101-Protokoll) usw. Für Geschäftssysteme, die relationale Datenbanken verwenden, wird der Java Database Connectivity (JDBC)-Standard oder Open Database Connectivity (ODBC) für den Schnittstellenzugriff genutzt; bei Geschäftssystemen, die Dateiübertragungsprotokolle für die Übertragung verwenden, erfolgt der Zugriff gemäß dem FTP-Standard. Dateidaten; bei auf Echtzeitdaten basierenden Geschäftssystemen werden die vom Echtzeitsystem weitergeleiteten Daten gemäß der Protokollreihe IEC 60870-5 empfangen. Die Kernfunktion des Kommunikationsprotokoll-Agenten besteht darin, Schnittstellen für verschiedene Datenquellen bereitzustellen und die empfangenen Daten gemäß dem von der Datenvereinheitlichungsplattform festgelegten einheitlichen Datenformat in Standard-XML-Dateien zu konvertieren.
2.2 XML-basierte Plattform zur Datenvereinheitlichung
Die einheitliche Datenplattform entwickelt ein einheitliches, XML-basiertes Speicher- und Darstellungsverfahren für die Heterogenität und den losen Zusammenhang der Daten in verschiedenen Geschäftssystemen. Erstens handelt es sich bei XML-Dateien um interpretierbare, auf Volltext basierende Datendateien, die von Natur aus die Vorschriften zur Datenübertragung für isolierte Geräte erfüllen; zweitens eignen sich XML-Dateien nicht nur für die Darstellung von Daten, sondern können auch Strukturen der Geschäftslogik kapseln, was für die tatsächlichen Datenquellen der einzelnen Geschäftssysteme von Nutzen ist. Sie ist gut strukturiert und ermöglicht eine gute Datenzuordnung; drittens besteht der größte Unterschied zwischen XML und anderen Datendarstellungen darin, dass es äußerst einfach, leicht lesbar und für den externen Datenaustausch erweiterbar ist.
Die Datenvereinheitlichungsplattform hat ein eigenes Datenwörterbuch und eine eigene Datenbeschreibung entwickelt und eine XML-basierte Datenbank aufgebaut. In der praktischen Anwendung wird zunächst eine Wörterbuchzuordnung für verschiedene Geschäftsbereiche durchgeführt, um die Eindeutigkeit von Schlüsselwörtern und Daten sicherzustellen. Wörterbuchdatentabellen nutzen meist die Speicherung der gesamten Tabelle, während verschiedene Roh- und aufbereitete Datentabellen meist inkrementell gespeichert werden, d. h., jedes Mal, wenn neue oder geänderte Daten nach der letzten Datenspeicherung gespeichert werden. Die Datenspeicherung umfasst eine Vielzahl von Speichermodi: Speicherung von Wörterbuch (d. h. Tabellenstruktur) und Daten, reine Datenspeicherung, Speicherung ausschließlich als lokale Dateien, Speicherung ausschließlich in einer lokalen Datenbank sowie in einer Tabelle mit Übertragungsregeln usw. [6]. Anschließend initiiert der Datenkommunikationsagent eine Verbindung zur externen Netzwerkdatenbank und führt eine einseitige Datenübertragung durch; nachdem die externe Netzwerkplattform die Daten empfangen und erfolgreich verifiziert hat, werden die geparsten Daten in die externe Netzwerkdatenbank, d. h. die externe Netzwerk-Datenaustauschbibliothek, integriert.
2.3 Überquerung einer Trennvorrichtung
Bei physischen Isolationsgeräten erfolgt der Datenaustausch zwischen dem internen und dem externen Netzwerkanschluss als serielle Datenübertragung auf Basis einer virtuellen Adresszuordnung. Die eindeutigen Vorschriften für das Isolationsgerät lauten: Bei der Vorwärtsübertragung (vom internen zum externen Netzwerk) darf die Antwortnachricht keine Daten der Anwendungsschicht enthalten; bei der Rückwärtsübertragung (vom externen zum internen Netzwerk) ist die Nutzung allgemeiner Netzwerkdienste strengstens untersagt.
Bei der Datenübertragung vom internen Netzwerk zum externen Netzwerk kann das externe Netzwerk nicht das Transmission Control Protocol (TCP) verwenden, um auf die Datenübertragungsanforderung zu reagieren und eine Verbindung herzustellen. Daher muss bei der Datenweiterleitung ein Weiterleitungsisolationsgerät installiert werden. Durch die Zuordnung der physikalischen Adresse der Daten-Proxy-Plattform des internen Netzwerks sowie der physikalischen Adresse und des Zielports der Daten-Proxy-Plattform des externen Netzwerks werden die Daten des internen Netzwerks unter Verwendung des User Datagram Protocol (UDP) in Form von Nachrichten über die Weiterleitungs-Isolationsvorrichtung nach außen übertragen. net[7].
Die konkrete Umsetzung sieht wie folgt aus: Unter Verwendung der Socket-Kommunikationsmethode (4BDS-UNIX-Prozesskommunikationsmechanismus, Socket) wird ein Socket-Client auf der Intranet-Datenproxy-Plattform eingerichtet und ein Socket-Server auf der externen Netzwerk-Datenproxy-Plattform. Bei der Datenweiterleitung verpackt und komprimiert der Intranet-Socket-Client die zu übertragenden Daten und sendet sie in Form von UDP-Datenpaketen an den Socket-Server im externen Netzwerk; der Socket-Server im externen Netzwerk muss keinen Handshake mit dem Socket-Client im internen Netzwerk durchführen, sondern muss lediglich Broadcasts empfangen. Die Datennachricht kann dekodiert werden, um die Daten zu extrahieren[8]
Wenn Daten aus dem externen Netzwerk in das interne Netzwerk übertragen werden, blockiert die Reverse-Isolation-Vorrichtung allgemeine Netzwerkdienste und sperrt grundsätzlich den TCP/IP-Protokollstack. Daher ist es während des umgekehrten Datenübertragungsprozesses nicht nur erforderlich, die physische Adresse und den Zielport der Intranet-Datenproxy-Plattform sowie die physische Adresse der externen Netzwerk-Datenproxy-Plattform auf der Reverse-Isolationsvorrichtung abzubilden, sondern auch das Datenübertragungstool der Reverse-Isolationsvorrichtung selbst zu verwenden. Übertragen Sie Daten aus dem externen Netzwerk in Form von Textdateien in das interne Netzwerk.
2.4 Datenmanagement Das Datenmanagement umfasst im Wesentlichen die Aufgabenplanung, die Verwaltung der Datenpflege sowie die Datenüberwachung usw. Die Aufgabenplanung ist für die Zugriffshäufigkeit, das Speicherintervall sowie die Ausführung und das Beenden von Aufgaben in Bezug auf Daten in verschiedenen Geschäftssystemen im Intranet zuständig; die Datenpflege ist hauptsächlich für die Pflege der Daten im Data Warehouse zuständig, einschließlich Datensicherung, Hinzufügen und Löschen von Daten, Starten und Beenden von Zugriffsschnittstellen sowie Protokolle zum Hinzufügen oder Löschen von Daten; die Datenüberwachung bietet Funktionen wie die Überwachung von Datenabschnitten, Daten zur Interaktion zwischen internen und externen Netzwerken, Kommunikationsüberwachung und Protokollierung.
3 Anwendungsfall 3.1 Struktur der Implementierung des Lastprognosesystems in Lianyungang Beim Aufbau eines integrierten Lastprognosesystems für Präfektur und Landkreis [9] in der Netzsicherheitszone III der Lianyungang Power Supply Company wurde die regionenübergreifende Datenaustauschplattform genutzt, um den Großteil der Datenübertragungsaufgaben zu übernehmen. Dieses System ist ein typisches Beispiel für die Nutzung des regionenübergreifenden Datenaustauschs. Das Lastprognosesystem ist ein System für den täglichen Geschäftsbetrieb, das von Vollzeitmitarbeitern im Dispatching-Betriebsmodus genutzt wird. Es bezieht die Netzlastdaten des jeweiligen Tages aus dem SCADA-System, führt Prognoseberechnungen mithilfe des Clustering-Optimierungsalgorithmus [10] durch und sendet die Prognosekurve zur späteren Verwendung zurück an das SCADA-System. Anzeige des Kurvenüberwachungsmoduls des SCADA-Systems. Das Systemdiagramm ist in Abbildung 4 dargestellt. 3.2 Das Lastprognosesystem mit Echtzeit-Datenübertragung benötigt vom SCADA-System Echtzeit-Netzlastdaten von Lianyungang und den vier untergeordneten Landkreisen als Basisdaten für die ultrakurzfristige und kurzfristige Lastprognose. Das System ist so ausgelegt, dass die gemäß dem 104-Protokoll vom SCADA-System gesendeten Echtzeit-Netzversorgungsdaten über den Server an die Intranet-Daten-Unified-Plattform übertragen und dort in der Echtzeit-Datenbank aktualisiert werden. Anschließend werden die Daten über die Forward-Isolation-Vorrichtung regionenübergreifend an die Echtzeit-Shared-Library der einheitlichen Plattform für externe Netzwerkdaten übertragen [11]. Der Server des Lastprognosesystems greift auf die gemeinsam genutzte Echtzeitbibliothek des externen Netzes zu, um Echtzeitdaten zur Netzlast abzurufen, und führt eine Online-Lastüberwachung sowie eine ultrakurzfristige Lastprognose durch. 3.3 Der Server des Lastprognosesystems für den externen Netz-Historien-Datenspeicher wandelt die Echtzeitdaten der Echtzeitdatenbank des externen Netzes alle 1 Minute in eine Lastverlaufskurve um. Nach dem Entfernen oder Filtern der anomalen Daten aus der Lastverlaufskurve [12] speichert der Server die Last in einer Lastverlaufskurve. Die Prognoseverlaufsdatenbank wird vom System für die Berechnung der täglichen Lastprognosen verwendet und ermöglicht den Benutzern die Abfrage der Lastverlaufskurve sowie die Erstellung und Abfrage verschiedener Berichte. 3.4 Hochladen der Prognosedatei ins Intranet Nach der Nutzung des Lastprognosesystems zur Prognoseberechnung muss der Benutzer die generierte Lastprognosekurve an das SCADA-System zurücksenden, damit sie dort angezeigt werden kann. Zu diesem Zeitpunkt sendet der Lastprognoseserver die Prognosekurve über den externen Netzwerk-Datei-Proxy und über die Reverse-Isolationsvorrichtung an die Nicht-Echtzeit-Bibliothek des Intranets. Der Datenkommunikationsagent ruft die Prognosekurve regelmäßig gemäß dem Aufgabenplan aus der Nicht-Echtzeit-Bibliothek ab und sendet sie über den FTP-Agenten im Kommunikationsagenten an den SCADA-Systemserver zurück.
