用于提供工業(yè)設(shè)備的監(jiān)控的系統(tǒng)和方法
【專利說明】用于提供工業(yè)設(shè)備的監(jiān)控的系統(tǒng)和方法
[0001]相關(guān)串請的交叉引用
[0002]本申請要求2013年2月25日遞交的美國非臨時申請N0.13/776407的優(yōu)先權(quán)，該美國非臨時申請通過引用并入本文。
技術(shù)領(lǐng)域
[0003]本發(fā)明涉及基于工業(yè)設(shè)備的電力測量來提供工業(yè)安全。
【背景技術(shù)】
[0004]已知多種工業(yè)控制過程，例如制造、生產(chǎn)、發(fā)電、建造、自然資源(例如氣體)栗送、精煉等的工業(yè)控制過程。在工業(yè)控制過程中，工業(yè)設(shè)備可以由控制系統(tǒng)控制，該控制系統(tǒng)例如為遠(yuǎn)離該工業(yè)設(shè)備所處的位置的監(jiān)控與數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)(SCADA)。通過這樣的控制系統(tǒng)對工業(yè)設(shè)備的入侵(例如，蠕蟲攻擊(STUXNET)、極光攻擊(AURORA)等)已得到很好的證明。通常，這些入侵通過劫持控制系統(tǒng)來攻擊該工業(yè)設(shè)備并指示該控制系統(tǒng)以導(dǎo)致工業(yè)設(shè)備異常操作的方式來控制該工業(yè)設(shè)備(例如，指示該設(shè)備不斷地旋轉(zhuǎn)其電機(jī)，直至爆裂)。當(dāng)工業(yè)設(shè)備遭受這樣的攻擊時，其難以檢測入侵，這是因?yàn)橛煽刂葡到y(tǒng)提供的監(jiān)控通常已經(jīng)被該入侵損害。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的一方面涉及一種基于工業(yè)設(shè)備的電力測量(例如，電力使用)提供工業(yè)設(shè)備的監(jiān)控的系統(tǒng)和方法。在這樣的系統(tǒng)和方法中，一個或多個傳感器單元可以配置成連接至電力線，所述電力線將電力傳導(dǎo)至工業(yè)設(shè)備。所述傳感器單元可以配置成產(chǎn)生輸出信號，所述輸出信號傳達(dá)與傳導(dǎo)給工業(yè)設(shè)備的電力相關(guān)的信息?；谟伤鰝鞲衅鲉卧a(chǎn)生的輸出信號，可以確定用于電力參數(shù)中的一個或多個電力參數(shù)的值。用于電力參數(shù)的值可以用于通過與一個或多個閾值(例如，測量點(diǎn))和/或范式(例如，在一段時間內(nèi))相比較，來識別工業(yè)設(shè)備的異常操作。當(dāng)識別工業(yè)設(shè)備的異常操作的情況下，可以產(chǎn)生一個或多個警報(bào)。這可以提供用于檢測工業(yè)設(shè)備的由例如對工業(yè)設(shè)備的入侵、由工業(yè)設(shè)備的操作者引入的病毒和/或惡意軟件、工業(yè)設(shè)備的錯誤程序設(shè)計(jì)、設(shè)備故障(例如，限位開關(guān)故障、壓力開關(guān)故障等)和/或任何其它事件而導(dǎo)致的異常操作的可靠方式。
[0006]本發(fā)明的另一方面涉及促進(jìn)控制系統(tǒng)和/或監(jiān)控系統(tǒng)的故障的檢測，所述控制系統(tǒng)和/或監(jiān)控系統(tǒng)被配置成控制和/或監(jiān)控工業(yè)設(shè)備?？梢詮乃隹刂葡到y(tǒng)和/或監(jiān)控系統(tǒng)收集關(guān)于工業(yè)設(shè)備的當(dāng)前操作的信息。在這樣的信息不能指示與所公開的系統(tǒng)和方法所指示的工業(yè)設(shè)備操作狀態(tài)不同的工業(yè)設(shè)備操作狀態(tài)的情況下，可以產(chǎn)生警報(bào)以通知控制系統(tǒng)和/或監(jiān)控系統(tǒng)經(jīng)受的故障或故障可能性(例如，該控制系統(tǒng)可能遭受網(wǎng)絡(luò)攻擊)。
[0007]系統(tǒng)可以包括一個或多個傳感器單元、一個或多個處理器和/或其它部件。傳感器單元可以配置成連接至電力線，所述電力線將電力傳導(dǎo)至一件工業(yè)設(shè)備。所述傳感器單元可以配置成產(chǎn)生輸出信號，所述輸出信號傳達(dá)與通過所述電力線傳導(dǎo)至該件工業(yè)設(shè)備的電力相關(guān)的信息。所述傳感器單元可以包括電流監(jiān)控電路、電力監(jiān)控電路、電脈沖監(jiān)控電路、頻率監(jiān)控電路和/或任何其它電路。在一些實(shí)現(xiàn)中，所述傳感器單元可以配置成使得，其在物理上和邏輯上與工業(yè)設(shè)備以及配置成控制該工業(yè)設(shè)備的任何控制系統(tǒng)分離且不相關(guān)聯(lián)。例如，傳感器單元可以配置成使得，其容納在與工業(yè)設(shè)備分離的殼體中，并且所述控制系統(tǒng)不具有控制該傳感器單元的任何部件。
[0008]所述處理器可以被配置成執(zhí)行計(jì)算機(jī)程序模塊?？蓤?zhí)行的計(jì)算機(jī)程序模塊可以包括參數(shù)模塊、分析模塊、警報(bào)模塊和/或任何其它模塊中的一者或多者。所述參數(shù)模塊可以配置成基于所述傳感器單元所產(chǎn)生的輸出信號來確定用于一個或多個電力參數(shù)的值。電力參數(shù)可以包括占空比參數(shù)、電流等級參數(shù)、電力等級參數(shù)、電壓等級參數(shù)、頻率等級參數(shù)、通電持續(xù)時間參數(shù)和/或任何其它參數(shù)。可以針對傳送給工業(yè)設(shè)備的電力而確定獨(dú)立的電力參數(shù)值或一組電力參數(shù)值。在一些實(shí)現(xiàn)中，視情況而定，電力參數(shù)可以基于單獨(dú)的工業(yè)設(shè)備而被配置。
[0009]分析模塊可以被配置成基于由參數(shù)模塊所確定的參數(shù)值，來識別工業(yè)設(shè)備的異常操作。對于這樣的識別，可以將電力參數(shù)值與一個或多個閾值和/或范式相比較。所識別的工業(yè)設(shè)備的異常操作可以包括工業(yè)設(shè)備在計(jì)劃停工時間期間運(yùn)行、以異常負(fù)載運(yùn)行(例如，異常高的占空比、異常高的電流損耗和功耗等)、無規(guī)律地運(yùn)行(例如，無規(guī)律的占空比、頻率、電壓等級)、運(yùn)行非計(jì)劃的操作和/或任何其它異常操作。在一些實(shí)現(xiàn)中，用于確定這樣的異常操作的閾值和/或范式可以基于關(guān)于工業(yè)設(shè)備的當(dāng)前操作的信息而被動態(tài)地確定。例如，閾值和/或范式可以通過將現(xiàn)場設(shè)備的當(dāng)前操作的信息作為輸入的函數(shù)而被實(shí)時地或近乎實(shí)時地確定。在一些實(shí)現(xiàn)中，分析模塊可以被配置成從監(jiān)控與數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)接收關(guān)于工業(yè)設(shè)備的當(dāng)前操作的信息。在一些實(shí)施方式中，分析模塊可以被配置成:當(dāng)從監(jiān)控與數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)接收的信息指示與所述參數(shù)模塊所確定的電力信息所指示的操作狀態(tài)不同的操作狀態(tài)時，識別監(jiān)控與數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的故障或故障可能性。監(jiān)控與數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的這樣的故障或故障可能性可以用來識別所述監(jiān)控與數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)由于例如通過監(jiān)控與數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的入侵、惡意軟件/病毒和/或其它故障而導(dǎo)致的失靈。
[0010]警報(bào)模塊可以被配置成基于由分析模塊所識別的工業(yè)設(shè)備的異常操作而產(chǎn)生一個或多個警報(bào)。所述警報(bào)可以包括向用戶通知工業(yè)設(shè)備的異常操作的信息。在采用監(jiān)控與數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)來控制工業(yè)設(shè)備的一些實(shí)現(xiàn)中，所述警報(bào)還可以包括向用戶通知監(jiān)控與數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)正在非正常工作的可能性的信息。
[0011]在一些實(shí)現(xiàn)中，所述處理器可以通過出于安全性的受控通信而聯(lián)接至傳感器單元。受控通信可以包括對所述傳感器單元所產(chǎn)生的輸出信號進(jìn)行加密、通過受保護(hù)的通信網(wǎng)絡(luò)傳輸所述輸出信號、和/或任何其它受控的通信措施。例如，傳感器輸出信號可以被加密且在傳感器單元與處理器連接的有線網(wǎng)絡(luò)上被傳輸。在該示例中，有線網(wǎng)絡(luò)可以被配置成使得，配置成控制工業(yè)設(shè)備的任何控制系統(tǒng)不具有訪問該有線網(wǎng)絡(luò)的部件。
【附圖說明】
[0012]圖1示出根據(jù)本發(fā)明的一個實(shí)施方式的用于監(jiān)控工業(yè)設(shè)備的系統(tǒng)的示例性實(shí)現(xiàn)。
[0013]圖2示出根據(jù)本發(fā)明的一個實(shí)施方式的監(jiān)控工業(yè)設(shè)備的示例性方法。
[0014]圖3示出根據(jù)本發(fā)明的一個實(shí)施方式的監(jiān)控工業(yè)設(shè)備的另一示例性方法。
【具體實(shí)施方式】
[0015]圖1示出根據(jù)本發(fā)明的一個實(shí)施方式的用于監(jiān)控工業(yè)設(shè)備的系統(tǒng)100的示例性實(shí)現(xiàn)。系統(tǒng)100可以被配置成使得傳導(dǎo)給工業(yè)設(shè)備110的電力可以被測量、監(jiān)控和分析。由于工業(yè)設(shè)備110的異常操作(例如，網(wǎng)絡(luò)入侵、惡意軟件/病毒、設(shè)備故障等所導(dǎo)致的異常操作)通常使工業(yè)設(shè)備110屈從于異常電力使用，因此監(jiān)控工業(yè)設(shè)備110的電力測量(例如，電力使用)可以提供一種用于檢測工業(yè)設(shè)備的異常操作的可靠方式。在控制和/或監(jiān)控系統(tǒng)(例如，圖示的監(jiān)控與數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)120)被配置成控制和/或監(jiān)控工業(yè)設(shè)備110的情況下，系統(tǒng)100也可提供冗余以促進(jìn)控制和/或監(jiān)控系統(tǒng)的故障或故障可能性的檢測。為了安全，系統(tǒng)100可以配置成在物理上和邏輯上與任何控制和/或監(jiān)控系統(tǒng)分離且不相關(guān)聯(lián)，并在組成部件之間采用受控通信。如該示例性實(shí)現(xiàn)中所示，系統(tǒng)100可以包括傳感器單元102、處理器104、電子存儲器106、安全通信通道112和/或其它合適的部件中的一者或多者。
[0016]傳感器單元102可以配置成連接至電力線108，該電力線108將來自一個或多個電源的電力傳送給工業(yè)設(shè)備110。該一個或多個電源可以包括一個或多個任意的電源，包括但不限于遠(yuǎn)程發(fā)電裝置(例如，電廠和/或發(fā)電機(jī))、本地發(fā)電裝置(例如，一個或多個太陽能電池)、移動式發(fā)電機(jī)、蓄電裝置(例如電池)、電容儲能裝置和/或任意其它電源。電力線108可以包括架空電力線路、包封式電線、超導(dǎo)電纜、激光傳輸通道、射頻和/或?qū)㈦娏魉椭凉I(yè)設(shè)備110的任意其它的合適的介質(zhì)。
[0017]傳感器單元102可以被配置成產(chǎn)生輸出信號，該輸出信號具有傳感器輸出值且傳達(dá)與通過電力線108傳導(dǎo)至工業(yè)設(shè)備110的電力相關(guān)的信息。傳感器單元102可以包括電流監(jiān)控