简述智慧水务面临的安全挑战与应对措施

2022-11-24龙腾飞

中国科技纵横 2022年18期

龙腾飞

（遂宁发展水务投资有限公司，四川遂宁 629000）

0.引言

相关数据表明，全球范围内网络安全时间频繁发生，网络安全问题已经不断深入到城市供水领域中，一旦受到网络完全威胁，就会威胁到城市供水。我国城市智慧水务建设尚处于不完善阶段，依然存在粗放经营，条块分割等问题，由此可能存在一定的安全隐患。因此相关部门必须提高警惕，加强网络安全建设，避免网络安全问题的发生。

1.智慧水务

1.1 概念

城市水务指的是以水资源的统一管理为核心，将水循环作为机理，包含原水、输水、净水、供水、排水、污水处理、设备生产、管网建设、运营维护等产业节点。而智慧水务则是以此为基础，通过融入高科技信息技术连接各个传感器，使其形成传感网，在合并为水务物联网，实现水务系统管理的信息化与数字化，提高城市水务管理的高效性、准确性和智能性。通过智慧水务系统建成了水生态环境监测体系、水资源监控能力、汛情监测体系、水务设施监测体系等。通过新技术实现水务信息汇集、存储、处理、服务集于一体的数据中心，实现各项数据的整合与各部门的信息交换。智慧水务不仅包含了大量的数据信息，更能为水务工作提供科学依据[1]。此外，智慧水务系统的数据管理比较完善能够为不同管理部门提供更有价值的资料，该系统在运行中实现了水务服务规范化、智能化、标准化目标，因此从整体上推动了城市供水事业的现代化发展。

1.2 重要性

水资源在人们的生活中有着重要作用，水资源推动社会生态文明建设，是任何资源都无法代替的，人们生活生产中的方方面面都涉及水资源，因此，一旦水资源管控不合理，就容易增加危险的发生概率。以目前的水资源整体形势分析，我国水资源管理需要打破传统，推陈出新，增加整治力度，进一步推动我国社会生态环保建设工作，为打造现代化的生态文明新城镇作出贡献。

（1）提高居民生活质量。建设智慧水务的主要目的是提高水务产业链的智能化，促进供水高效、安全、灵活。智慧水务建设是提高居民生活质量，促进城市建设发展的重要举措，同时也是智慧城市不可缺少的部分。智慧水务理念和方法是利用信息技术和水务技术相结合，充分发挥数据价值及逻辑关系，实现水务业务系统的智能化控制、数据资源化、决策智能化、管理精准化目的[2]。

（2）促进水利部门信息化水平的提高。近几年，我国基层水利信息化发展比较快，在防汛抗旱等工作中发挥出了重要的作用；建设智慧水务可能提高城市水务部门、泵站、水务公司等基层管理单位的信息化水平，整合信息资源，进而提高行政工作的有效率和管理水平。

2.智慧水务建设框架

（1）数据中心。数据中心的建设是采用元数据库整合数据资源目录的方式解决管理问题，以原有的综合库为基础实现数据的分析、统计、决策过程，为智慧水务平台提供有力的数据支持。可见，数据中心对智慧水务系统的实现有着至关重要的作用。

（2）智能监控。智能监控同时分为立体感知体系和自动控制体系。立体感知体系以物理系统为基础，通过无人机、车、船、站、机器人、手机舆情等设备及技术，形成空天地一体化立体感知体系，实现更系统、更全面地收集各项数据，这也是智慧水务构建的基础。而自动控制体系与立体感知系统相似，以物理系统为基础，主要通过传感器闭环控制维持系统运行进而做出关键性的调整，实现从设备的各个终端收集数据的目的，再利用数学软件与大型处理器对信息进行分析，进而形成高水平的自主控制体系[3]。

（3）知识大融合体系。构建数据、算法业务模型知识大融合体系是智慧水务的重要环节，包含大数据融合前处理层的基础库建设，例如，大数据融合的算法、方法层建设、业务融合分析、决策成果输出层建设等，为建设大融合深度分析新体系提供基础数据。

3.智慧水务存在的安全问题

水务安全直接关系到民生问题，因此自来水供水企业中智慧水务控制系统中的信息安全十分重要。现阶段，我国水务生产控制网络安全防护跟不上智慧水务的建设速度，两者出现严重脱节问题。系统自身安全性设计不足，在各方面都存在问题，因此需要相关部门给予高度重视，加强分析，制定有效的解决对策。

3.1 轻视软件建设

在我国智慧水务建设中，大多数城市都只重视硬件建设，忽略了软件建设，信息化程度不够全面。例如，水务部门的硬件设施装备多、软件少、安全防护的软件更是少之又少，而且即便是存在软件项目，也是缺乏灵活性，覆盖面较窄，大多数属于定制型设计，无法起到有效的防护效用。这就使得智慧水务出现了数据之间缺乏相互沟通，无法融会贯通，都只停留在各自的系统中，给项目信息化造成了负担，还会增加信息化数据的复杂性，增加了工作人员的管控难度，不利于数据的综合利用[4]。最后，就是沟通上会出现问题，例如被动式服务，无法提供更高效更主动的服务，沟通形式单一，缺乏创新性。

3.2 通信风险

应用信息化技术构建智慧水务势必会应用到OPC协议、Pro fiBus协议、ModBus协议等工业协议，这些协议的应用使得自动化和信息化高度融合，并促进了物联网的发展，在城市智慧水务的应用过程中，这些协议的公开性就容易遭受攻击，传统防火墙也无法及时发现这些安全问题。

3.3 病毒风险

很多工业主机为了确保工业控制软件的可用性，都不会安装杀毒软件，这是由于安装杀毒软件的工业控制软件会使运行产生异常，而且工业主机紧张的资源配置也无法满足杀毒软件的运行需求。但是工控环境不严密，容易导致数据在交换时给病毒可乘之机，导致病毒入侵主机，这也是导致病毒攻击的主要原因。

4.智慧水务解决安全问题的有效措施

城市水务问题一直是社会关注的重点问题，更是基础设施的重要组成，关系到人民群众的生活质量及生命安全，随着智慧水务系统的构建和发展，应用信息技术的过程中就可能遭到黑客组织的攻击。相关调查显示，世界范围内针对水务行业工业控制的攻击事件给人们敲响了警钟。智慧水务安全防护应从多方面开展，不仅是采集水资源、供水、排水等环节，更要综合评估数据，协议深度解析，利用各种新技术手段制定符合水务行业实际的应对政策。

4.1 利用信息技术实现有效管理

建设智慧水务必须结合信息技术，才能更好地促进智慧水务的建设与发展。而现代信息技术主要包含物联网云计算技术，智慧水务应用该技术能够最大程度地促进智慧水务的建设与应用，化不可能为可能。相关部门在对其开展管理中，也要合理应用监控系统，实现对使用的各种水体系统及设备的实时监控，再利用信息技术规划水务事务，从而提高了水务设计和管理的智能化水平和精细化程度，为改善人们的生活作出了有力的贡献[5]。同时，通过智慧水务也能提高社会与自然两者之间的和谐性，在使用智慧水务系统时对社会各方力量开展有效协调，加强不同部门之间的联系，促进各个部门协同合作，促进水资源利用率的提高，明确掌握水资源利用的目的，提高水资源利用的灵活性。

4.2 多方面防御

智慧水务网络也存在一定的边界，其边界主要存在于互联网内部，办公网，工业控制网之间。现阶段办公网及互联网安全防护相对完善，而工业控制网和其他网络之间的安全性则较差，存在一定的安全隐患。为了更好地提高水务工业控制网络安全，相关部门认为应合理安全区划分管理，细致划分工业网控制网络，依据实际情况选择合适的安全防护设备实施安全保护，建立多边界防御体系。

（1）合理规划安全分区。在规划安全分区时需依据网络实际情况，梳理网络情况，抽丝剥茧剥离出与生产管理监控有关的设备，使其形成独立的网络，再依据工业控制网络功能属性划分网络区域，各个网络区域内部按照不同的流程和生产任务划分安全域，使其形成更加细致的安全区域。

（2）设置办公网与工业网边界防护。在办公网和工业网边界设置安全防护设备，严格配置安全策略进而实现数据安全交换，实现两者纵向隔离防护，保障了两者之间独立工作，互不干扰。

（3）各个网络区域的边界防护。在不同的网络区域入口布置安全防护设备，才能实现对工业专有协议的深度解析，建立网络白环境，有效避免越权访问的发生，病毒的扩散和入侵，将危险源扼杀在摇篮内，阻止安全威胁各个网络，避免智慧水务安全问题的发生[6]。

4.3 提高软件的可靠性

软件是构建智慧水务的重要内容，其稳定性更是直接关系到数据的读取，更关系到智慧水务的安全性，因此为了更好地应对安全问题，智慧水务应加强对软件的建设，提高软件的可靠性。软件主要包含通信软件、数据库软件、操作系统软件等部分。一般情况下，新型操作系统的稳定性最不稳定，因此会选择成熟稳定的版本。此外，操作系统还需要与硬件相匹配，进而才能发挥出最优的性能。通信软件的可靠性则关系到数据是否及时准确稳定地传输到通信中心，而且软件品种繁多。通常同一个厂家提供的通信软件与本身产品的兼容性最好，而不同厂家的软硬件则不容易兼容，可能出现数据中断问题[7]。此外，通信类软件应支持冗余，能够有效处理断网问题，进而确保数据的完整性。通信的基本要求就是多级通信，对水厂要有独立的服务器，调度中心也要有中心通信服务器，以便在断网时确保水厂核心单元的运转。

4.4 加强智慧服务建设

报装系统的建设是自来水公司营业管理的一部分，实现了报装系统工程资料的录入、勘查、会审、预算决算等流程的动态管理。营销系统：在水务公司已有的收费管理系统基础上，结合收费管理业务流程，建立集多种管理于一体的现代管理系统，实现收费和营销系统的科学化，精细化管理。最后一点为构建呼叫系统，要想解决群众的实际问题，提高服务质量，建立呼叫系统是非常重要的内容，利用先进的呼叫中心技术和管理模式，成立专职服务中心。服务中心主要负责业务咨询、缴费查询、自助缴费、客户投诉等业务，科学规范管理对外服务，进而有效地解决了传统服务模式存在的不足，提高智慧水务的服务质量。

4.5 推行水务消费+互联网智慧水务建设

在智慧水务构建中，要以工业互联网和消费互联网为基础，进一步提高数字开发价值和水资源管理能力，业务拓展能力和商业模式创新能力。开发高效节能的水资源开发和管理数字系统，将云控平台作为核心内容，完善全球智能感知系统，加强多维数据的应用和交换，进而提高网络安全性，避免遭受恶意攻击。此外，我们还需构建智能用水节能高效场景，构建数字城市供排水系统，通过业务和智能生产、处理、服务、决策全平台管理，构建更加完善的水务生态链和水产业智能联盟。通过水务消费+互联网的核心建设建设一个全新型的水资源管理模式，搭载在线服务平台，为大众提供更精准的服务，打造优质水资源专属领域流量，依据数据基础搭建网上服务商城，实现为大众提供个性化服务的目的，实现水务管理的智能化，确保人民大众的用水安全。