基于随机巡视机制的电力物联网安全技术研究

李汉荣

摘要：随着信息通信技术的飞速发展，物联网技术在各个行业得到了广泛的应用和推广。电力物联网在电力生产、电力运维、电力服务等方面应用广泛。然而，目前电网尚未建立容纳大量终端访问的物联网安全防御系统，现有大多数电力物联网都遵循传统的信息系统安全体系。因此，研究电力物联网的安全技术具有十分重要的现实意义。

关键词：电力物联网;随机巡视;安全行为;异常检测

引言

随着电网规模越来越大，电力系统发、输、变、配、用电等环节都广泛使用了工业物联网技术，因此保障电力系统的稳定运行、推动电网向能源互联网转型升级显得尤其重要。配电物联网是泛在电力物联网的重要组成部分，是连接用户和输电网的重要桥梁，海量的终端设备主要应用于配电物联网并广泛使用无线公网方式进行数据传输，因此配电物联网在网络安全防护方面有更高的要求。当前配电物联网的建设面临诸多挑战，需要应对诸如重放攻击、内部攻击、中间人攻击、系统漏洞和病毒侵入等一系列的问题。为此研究人员建立了相应的网络安全防护体系，身份认证技术就是其中的关键技术之一。

1电力物联网安全技术

电力物联网围绕电力系统的各个方面展开，充分利用“大云物移智”等现代技术，实现电力系统的能源生产和消费各个方人、机、物的互联互通，促进电网中的各环节和全电压等级“能源-信息-业务”的集成提高了系统安全性和运营效率。电力物联网的系统结构类似于传统的物联网，可以分为四个层：感知层、网络层、平台层和应用程序层。电力物联网不仅包括较多类型的设备，而且有更密集的网络布局，因此对其安全威胁的因素又有很多。电力物联网安全技术主要包括访问控制技术、入侵检测技术安全成簇技术等。（1）访问控制的目的是仅对授权的合法用户开放这些资源或服务;（2）入侵检测是一种主动的安全保护技术，可以及时检测和响应入侵;（3）安全成簇技术建立了基于“集簇”的分层拓扑，实现了数据融合，高效利用能源。文中从电力物联网的高能效和低功耗出发，将随机巡视机制应用于电力物联网安全行为异常检测中，图2智能电网简析

在智能电网管理当中，可以将各种先进技术融入其中，如信息通信、传感测量及自动控制等技术，这样能够促使电网形成现代化新型电网管理及检修系统。在电网智能技术中，其技术优势主要展现在对电网进行管理和监控方面，特别是在故障的监控与判断，提供了很大的便利性。可见，在智能电网中渗透物联网技术，除了提升电网管理工作效率外，也优化了电网结构，对电网管理和控制具有促进意义。

3电力物联网安全技术

3.1数据传输

网络层总体架构为网络人工智能、网络边缘计算、业务系统、卫星通信、覆盖网、数据网、传输网及接入网等构成。网络层上承与平台层物联管理中心连接，下启终端层的边缘物联代理，实现网络可定制、网络异构融合、低延时、高可靠、广覆盖、大连接的功能目标，建立空、天、地协同的电力泛在通信网，形成网络即服务的电力通信网，满足泛在电力物联网对全时空通信覆盖目标的要求，从泛在互联的角度为新一代能源互联网、电力系统的建设提供支持。就数据传输上，应用低压宽带载波技术，免布线自动识别台区拓扑，提高电网已有资源的利用率，快速建网，为数据采集、拓扑分析提供全面支持。

3.25G通信技术

5G作为当代社会实现物联网的有效核心技术之一，能够处理海量无线通信需求，有效完成不同场景的各种要求。其具有低功耗宽带、低时延高、点对点传输等优势和特征，可以直接在分布式电源发电状况中发挥出有效的作用，对发电状况开展实时监测，对能源利用率的大大提升产生了积极影响。其次，在电缆状态预测和判断方面也产生着重要的作用，可以及时的预防发生问题的发生。除此之外，将物联网技术和5G通信技术进行相互融合，再将两者的优势和功能发挥出来，可以在大数据技术的利用下，对电力用户的实际用电率进行分析，有利于优化和调整电力输送，避免造成电能的大量消耗与浪费，这样也和我国现代环保节能理念要求十分相符。

3.3边缘计算技术

应用边缘计算技术，以台区智能管理单元、集中器建立的硬件平台来抄读、监控、分析边缘化数据，基于开放API及标准linux编程环境，屏蔽硬件基础协议及复杂底层户表，本地分析台区内数据后上传数据与平台配合实现云端协同。通过整网协同本地解决数据分散、异构问题，本地过滤数据从而节省通道流量;采用TPM安全芯片、VPN等为本地数据的安全提供保障。边缘物联代理具备边缘计算、回传远程信号及本地统一通信接入等功能，边缘物联主要有通信网络接口、统一数据模型、边缘计算、安全模块、管控模块、数据存储及处理等模块。边缘物联代理向上与通信网络及平台连接，向下经现场通信统一接入智能业务终端。

4智能用电服务中物联网技术的实际应用

现如今，在人们日常生活和工作中电能都是重要的组成部分。目前，除了在居民住宅中应用到智能电网外，在大型厂区、企业中等都可以看到智能电网和设备的“身影”如声控设备、自动闸门、智能汽车导航仪以及实时监控设备等。以上设备的所有操作步骤都是通过电力部门将电力通信网传输给不同用户，互联网将公共通信网传输居民用户，其中包括了新能源充电用户。对于以上用户的用电，都可以采取物联网技术对他们的用电行为进行实时监控。其次，在智能电网载体影响下，给每个用户配置智能电表控制器，用户则安装智能家电、智能插座等、关于新能源汽车充电用户，则需要安装烟雾报警器、智能充电和检测系统等，这样才能在智能电网用电系统中将物联网技术优势发挥得淋漓尽致，确保了用户用电的可靠性和安全性。

结束语

电力物联网在智能电网的各个方面都发挥着巨大作用，针对电力物联网安全保护技术，提出了一种基于随机巡视的电力物联网安全行为异常检测方法。仿真结果表明，所提出的异常检测算法在安全性和恶意节点识别上都优于传统算法，能够及时有效地检测异常行为和恶意节点，降低网络能耗。目前，由于实验室硬件和数据规模的影响，基于电力物联网的安全异常检测方法的研究还处于起步阶段。在此基础上，不断完善和改進将是下一步工作的重点。

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