一种工业控制系统网络安全分析监测系统的制作方法

1.本发明属于工业控制系统的安全分析技术领域，具体是一种工业控制系统网络安全分析监测系统。


背景技术：

2.工业控制系统是对诸如图像、语音信号等大数据量、高速率传输的要求，又催生了当前在商业领域风靡的以太网与控制网络的结合。这股工业控制系统网络化浪潮又将诸如嵌入式技术、多标准工业控制网络互联、无线技术等多种当今流行技术融合进来，从而拓展了工业控制领域的发展空间，带来新的发展机遇。
3.现有的工业控制系统网络安全分析检测系统无法根据车间具体的环境、设备以及应急情况对工业控制系统的整体安全性能进行分析，从而无法对工业控制系统的安全性能进行等级评定。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于提供一种工业控制系统网络安全分析监测系统，用于解决现有的工业控制系统网络安全分析检测系统无法根据车间具体的环境、设备以及应急情况对工业控制系统的整体安全性能进行分析的问题；本发明需要解决的技术问题为：如何提供一种可以通过对车间具体的环境、设备以及应急情况对工业控制系统的整体安全性能进行分析的安全分析检测系统。
5.本发明的目的可以通过以下技术方案实现：一种工业控制系统网络安全分析监测系统，包括安全监测平台，所述安全监测平台通信连接有环境分析模块、设备管理模块、应急监测模块、安全评级模块以及存储模块；将工业控制系统的车间标记为将工业控制系统的车间标记为i，i=1,2，
…
，n，n为正整数；所述环境分析模块用于对工业控制系统的工作环境进行检测分析得到环境合格率，将环境合格率发送至安全评级模块；设备管理模块用于对工业控制系统的设备运行状态进行分析并得到工业控制系统的设备合格率，将设备合格率发送至安全评级模块；所述应急监测模块用于对工业控制系统的车间应急状况进行分析监控并得到工业控制系统的应急合格率，将应急合格率发送至安全评级模块；所述安全评级模块用于对工业控制系统的安全状况进行分析并得到安全系数aq，通过安全系数与安全系数阈值的比较对工业控制系统的安全等级进行判定，安全评级模块对工业控制系统的安全状况进行分析的具体过程包括：通过对环境合格率、设备合格率以及应急合格率进行分析得到工业控制系统的安全系数aq，通过存储模块获取到安全系数阈值aqmin、aqmax，将安全系数aq与安全系数阈值aqmin、aqmax进行比较：若aq≤aqmin，则判定工业控制系统的安全等级为三等级；
若aqmin＜aq＜aqmax，则判定工业控制系统的安全等级为二等级；若aq≥aqmax，则判定工业控制系统的安全等级为一等级。
6.进一步地，所述环境分析模块对工业控制系统的工作环境进行检测分析的具体过程包括：获取车间的温度数据，温度数据为温度传感器检测到的车间温度值，将车间温度值标记为车温，通过存储模块获取到车温阈值，将车温与车温阈值进行比较，若车温≥车温阈值，则判定车间温度异常，环境分析模块向安全监控平台发送温度异常信号；若车温小于车温阈值，则判定车间温度正常，环境分析模块向安全监控平台发送温度正常信号；获取车间的湿度数据以及灰尘数据，车间的湿度数据为湿度传感器检测到的车间湿度值，车间灰尘数据为粉尘浓度传感器检测到的车间灰尘浓度值；对温度数据、湿度数据以及灰尘数据进行分析得到车间的环境系数。
7.进一步地，环境合格率的获取方式包括：通过存储模块获取到车间的环境系数阈值hjmax，将车间i的环境系数hji逐一与环境系数阈值hjmax进行比较，若环境系数hji小于环境系数阈值hjmax，则判定对应车间环境满足加工要求，将对应车间标记为环合车间；若环境系数hji大于等于环境系数阈值hjmax，则判定对应车间环境不满足加工要求，将对应车间标记为不合车间；获取环合车间的数量值并标记为m，将m与n的比值标记为工业控制系统的环境合格率。
8.进一步地，设备管理模块对工业控制系统的设备运行状态进行分析的具体过程包括：获取车间i的设备在半年内的维修次数并标记为wci，获取车间i的设备半年内故障时消耗的维修时间的总和并标记为wsi，单位为小时，获取车间i的设备的平均使用年限并标记为pni；对wci、wsi以及pni进行分析得到车间i的设备系数sxi，通过存储模块获取到工业控制系统的设备系数阈值sxmax，将车间i的设备系数sxi逐一与设备系数阈值sxmax进行比较，通过比较结果对工业控制系统的设备合格情况进行判定。
9.进一步地，设备系数sxi与设备系数阈值sxmax的比较过程为：若设备系数sxi≤设备系数阈值sxmax，则判定工业控制系统的设备满足要求，将对应的车间标记为设备合格车间，若设备系数sxi＞设备系数阈值sxmax，则判定工业控制系统的设备不满足要求，将对应的车间标记为设备不合格车间。
10.进一步地，设备合格率的获取过程包括：获取设备合格车间的数量并标记为u，将u与n的比值标记为工业控制系统的设备合格率sh，通过存储模块获取到设备合格率阈值shmin，将设备合格率与设备合格率阈值shmin进行比较，若设备合格率sh大于等于设备合格率阈值shmin，则判定工业控制系统的设备合格；若设备合格率sh小于设备合格率阈值shmin，则判定工业控制系统的设备不合格。
11.进一步地，所述应急监测模块对工业控制系统的车间应急状况进行分析监控的具体过程包括：当车间i出现应急状况时，应急监测模块接收到应急信号，将应急监测模块接收到应急信号的时间标记为ysi，应急监测模块接收到应急信号后将应急信号发送至安全检测
平台；安全检测平台接收到应急信号后将应急信号发送至管理人员的手机终端，管理人员安排应急人员前往车间进行应急处理，将应急人员到达车间的时间标记为dsi；当应急人员完成应急情况的处理后，将完成应急情况处理的时间标记为wsi；通过对ysi、dsi以及wsi进行分析得到车间i的应急系数，通过存储模块获取到应急效率系数阈值，将应急效率系数与应急效率系数阈值进行比较，通过比较结果对车间的应急处理是否合格进行判定。
12.进一步地，应急效率系数与应急效率系数阈值的比较包括：若应急效率系数＜应急效率系数阈值，则判定车间i的应急处理合格，将对应车间标记为应急合格车间；若应急效率≥应急效率系数阈值，则判定车间i应急处理不合格，将对应车间标记为应急不合格车间。
13.进一步地，应急合格系数的获取过程包括：获取应急不合格车间的数量并标记为o，将o与n的比值标记为应急合格率，通过存储模块获取到应急合格率阈值，将应急合格率与应急合格率阈值进行比较，若应急合格率小于等于应急合格率阈值，则判定工业控制系统的应急处理不合格；若应急合格率yh大于应急合格率阈值，则判定工业控制系统的应急处理合格；将工业控制系统的应急合格率yh发送至安全评级模块。
14.本发明具备下述有益效果：1、通过设置的安全评级模块对工业控制系统进行安全等级分级，通过对环境合格率、设备合格率以及应急合格率的分析得到安全系数，通过安全系数与安全系数阈值进行比较的结果将工业控制系统的安全等级分为一等级、二等级以及三等级，同时合格率以车间为单位进行计算分析，环境合格率、设备合格率以及应急合格率均是对工业控制系统的整体车间的环境、设备以及应激状态的综合反应；2、通过设置的环境分析模块可以通过温度数据、湿度数据以及灰尘数据对车间的整体环境状况进行分析计算得到环境系数，环境系数是一个反应车间整体环境好坏的数值，通过环境系数可以对车间内的环境是否符合标准进行监控，同时获取的温度数据也可以对车间内的高温进行监控，防止由于高温引发安全事故；3、通过设备管理模块可以对车间内的设备运行状态与维修效率进行分析监控，通过设备损坏次数、维修时间以及使用年限进行综合分析得到车间的设备系数，设备系数是一个表示设备应付工业控制系统加工压力的能力数值，通过对设备系数的监控可以对不满足要求的车间设备及时进行更换；4、通过应急监测模块可以对车间出现紧急状况时工作人员对紧急状况进行应急处理的效率进行检测，通过应急处理人员到达车间的时间以及应急处理消耗的时间进行分析得到应急处理效率，通过应急处理效率反映出车间的应急处理能力。
附图说明
15.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
16.图1为本发明原理框图。
具体实施方式
17.下面将结合实施例对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
18.如图1所示，一种工业控制系统网络安全分析监测系统，包括安全监测平台，安全监测平台通信连接有环境分析模块、设备管理模块、应急监测模块、安全评级模块以及存储模块；环境分析模块用于通过温度数据、湿度数据以及灰尘数据对工业控制系统的工作环境进行检测分析，具体的检测分析过程包括以下步骤：步骤s1：获取车间的温度数据，温度数据为温度传感器检测到的车间温度值，温度传感器是指能感受温度并转换成可用输出信号的传感器，按照传感器材料及电子元件特性分为热电阻和热电偶两类，本技术采用的温度传感器为热电阻传感器，将车间温度值标记为车温cw，通过存储模块获取到车温阈值cwmax，将车温与车温阈值进行比较，若车温≥车温阈值，则判定车间温度异常，环境分析模块向安全监控平台发送温度异常信号；若车温小于车温阈值，则判定车间温度正常，环境分析模块向安全监控平台发送温度正常信号，利用车温与车温阈值的比较对车间温度进行监控，从而在出现高温情况时及时反馈；步骤s2：获取车间的湿度数据以及灰尘数据，车间的湿度数据为湿度传感器检测到的车间湿度值，湿度传感器的特点是在基片上覆盖一层用感湿材料制成的膜，当空气中的水蒸气吸附在感湿膜上时，元件的电阻率和电阻值都发生变化，利用这一特性即可测量湿度，将车间湿度值标记为cs，车间灰尘数据为粉尘浓度传感器检测到的车间灰尘浓度值，将车间灰尘浓度值标记为ch；步骤s3：通过公式得到车间的环境系数hj，其中α1、α2以及α3均为比例系数，且α1＞α2＞α3，将工业控制系统的车间标记为i，i=1,2，
…
，n，n为正整数，将车间i的环境系数标记为hji，需要说明的是，车间的环境系数是一个表示车间加工环境的适宜程度的数值，环境系数的数值越高表示车间整体环境越差；步骤s4：通过存储模块获取到车间的环境系数阈值hjmax，将车间i的环境系数hji逐一与环境系数阈值hjmax进行比较，若环境系数hji小于环境系数阈值hjmax，则判定对应车间环境满足加工要求，将对应车间标记为环合车间；若环境系数hji大于等于环境系数阈值hjmax，则判定对应车间环境不满足加工要求，将对应车间标记为不合车间；步骤s5：获取环合车间的数量值并标记为m，将m与n的比值标记为工业控制系统的环境合格率hh，需要说明的是，环境合格率是一个表示工业控制系统整体环境好坏的数值，环境合格率的数值越高，表示工业控制系统的整体环境越好，通过存储模块获取到合格率阈值hhmin，将工业控制系统的环境合格率hh与合格率阈值hhmin进行比较，若工业控制系统的合格率小于等于合格率阈值，则判定工业控制系统的环境分析结果为不合格；若工业控制系统的合格率大于等于合格率阈值，则判定工业控制系统的环境分析结果为合格；将工业控制系统的环境合格率发送至安全评级模块。
19.设备管理模块用于对工业控制系统的设备运行状态进行分析，具体的分析过程包括以下步骤：步骤w1：获取车间i的设备在半年内的维修次数并标记为wci，获取车间i的设备半年内故障时消耗的维修时间的总和并标记为wsi，单位为小时，获取车间i的设备的平均使用年限并标记为pni；步骤w2：通过公式得到车间i的设备系数sxi，其中β1、β2以及β3均为比例系数，且β1＞β2＞β3＞0，需要说明的是，设备系数是一个反应车间设备应对加工压力的适用能力的数值，设备系数的数值越小表示设备应对加工压力的适用能力越强；步骤w3：通过存储模块获取到工业控制系统的设备系数阈值sxmax，将车间i的设备系数sxi逐一与设备系数阈值sxmax进行比较，若设备系数sxi≤设备系数阈值sxmax，则判定工业控制系统的设备满足要求，将对应的车间标记为设备合格车间，若设备系数sxi＞设备系数阈值sxmax，则判定工业控制系统的设备不满足要求，将对应的车间标记为设备不合格车间；步骤w4：获取设备合格车间的数量并标记为u，将u与n的比值标记为工业控制系统的设备合格率sh，需要说明的是，设备合格率是一个表示工业控制系统生产设备整体状态的数值，设备合格率越高表示工业控制系统的加工设备整体运行状态越好，通过存储模块获取到设备合格率阈值shmin，将设备合格率与设备合格率阈值shmin进行比较，若设备合格率sh大于等于设备合格率阈值shmin，则判定工业控制系统的设备合格；若设备合格率sh小于设备合格率阈值shmin，则判定工业控制系统的设备不合格；将工业控制系统的设备合格率sh发送至安全评级模块。
20.应急监测模块用于对工业控制系统的车间应急状况进行分析监控，具体的分析监控过程包括以下步骤：步骤q1：当车间i出现应急状况时（应急状况包括高温预警与火灾预警等），应急监测模块接收到应急信号，将应急监测模块接收到应急信号的时间标记为ysi，应急监测模块接收到应急信号后将应急信号发送至安全检测平台；步骤q2：安全检测平台接收到应急信号后将应急信号发送至管理人员的手机终端，管理人员安排应急人员前往车间进行应急处理，将应急人员到达车间的时间标记为dsi；步骤q3：当应急人员完成应急情况的处理后，将完成应急情况处理的时间标记为wsi，通过公式得到车间i的应急效率系数yxi，其中γ1与γ2均为比例系数，且γ1＞γ2＞0,；步骤q4：通过存储模块获取到应急效率系数阈值yxmax，将应急效率系数yxi与应急效率系数阈值yxmax进行比较，若应急效率系数yxi＜应急效率系数阈值yxmax，则判定车间i的应急处理合格，将对应车间标记为应急合格车间；若应急效率yxi≥应急效率系数阈值yxmax，则判定车间i应急处理不合格，将对应车间标记为应急不合格车间；步骤q5：获取应急不合格车间的数量并标记为o，将o与n的比值标记为应急合格率yh，通过存储模块获取到应急合格率阈值yhmin，将应急合格率yh与应急合格率阈yhmin值进行比较，若应急合格率yh小于等于应急合格率阈值yhmin，则判定工业控制系统的应急处
理不合格；若应急合格率yh大于应急合格率阈值yhmax，则判定工业控制系统的应急处理合格；将工业控制系统的应急合格率yh发送至安全评级模块。
21.安全评级模块用于对工业控制系统的安全状况进行分析并得到安全系数aq，需要说明的是，安全系数是一个表示工业控制系统整体安全性能的数值，安全系数的数值越高表示工业控制系统的整体安全性能越好，通过安全系数与安全系数阈值的比较对工业控制系统的安全等级进行判定，安全评级模块对工业控制系统的安全状况进行分析的具体过程包括：通过公式得到工业控制系统的安全系数aq，其中θ1、θ2以及θ3均为比例系数，且θ3＞θ2＞θ1；通过存储模块获取到安全系数阈值aqmin、aqmax，将安全系数aq与安全系数阈值aqmin、aqmax进行比较：若aq≤aqmin，则判定工业控制系统的安全等级为三等级；若aqmin＜aq＜aqmax，则判定工业控制系统的安全等级为二等级；若aq≥aqmax，则判定工业控制系统的安全等级为一等级。
22.一种工业控制系统网络安全分析监测系统，使用时，环境分析模块通过温度数据、湿度数据以及灰尘数据对车间的整体环境状况进行分析计算得到环境系数，通过环境系数可以对车间内的环境是否符合标准进行监控，同时获取的温度数据也可以对车间内的高温进行监控，防止由于高温引发安全事故，设备管理模块对车间内的设备运行状态与维修效率进行分析监控，通过设备损坏次数、维修时间以及使用年限进行综合分析得到车间的设备系数，通过对设备系数的监控可以对不满足要求的车间设备及时进行更换，应急监测模块对车间出现紧急状况时工作人员对紧急状况进行应急处理的效率进行检测，通过应急处理人员到达车间的时间以及应急处理消耗的时间进行分析得到应急处理效率，安全评级模块对工业控制系统进行安全等级分级，通过对环境合格率、设备合格率以及应急合格率的分析得到安全系数，通过安全系数与安全系数阈值进行比较的结果将工业控制系统的安全等级分为一等级、二等级以及三等级。
23.以上内容仅仅是对本发明结构所作的举例和说明，所属本技术领域的技术人员对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离发明的结构或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本发明的保护范围。
24.上述公式均是归一化处理取其数值，公式是由采集大量数据进行软件模拟得到最近真实情况的一个公式，公式中的预设参数由本领域的技术人员根据实际情况设定。
25.在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
26.以上公开的本发明优选实施例只是用于帮助阐述本发明。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。