国家自然科学基金面上项目“信息安全威胁下油气智慧管道系统失效新型致灾机理与早期预警”(52074323)项目介绍

1 项目背景

随着油气四大战略通道的建成并投入运行,我国陆上长输油气管道总里程已达13.6万km(不含油气田管道)。国家《中长期油气管网规划》明确2025 年全国管网规模将达到24万km,我国油气长输管道将迎来新的建设高峰。随着“互联网+”时代和中国智慧能源战略的提出,智慧管道将成为管道行业未来的发展方向。2017年,中俄东线天然气管道工程以“全数字化移交、全智能化运营、全生命周期管理”为理念,全力推进智慧管道建设,我国油气管道真正意义上由数字管道步入智慧管道建设,最终形成智慧管网。油气智慧管道充分利用管道物理模型、传感器、运行历史等数据,集成多学科、多物理量、多尺度的仿真过程,在虚拟信息空间中对管道物理实体进行动态镜像映射,反映管道物理实体行为、状态及活动,并提供机组启停选择、资源调配及流向优化、维修与应急等服务。已有学者指出未来“互联网+”环境下油气管道面临的最“机智”、最隐秘、最复杂的安全隐患是信息安全威胁,其中包括蓄意攻击及非蓄意行为导致管道信息空间出现的故障或异常。例如,我国油气四大战略通道格局初现,对保障国家能源供应意义重大,但是“一带一路”海外油气管道沿线国家众多,油气输运点多线长,周边国家社会环境复杂且稳定性较难保障,跨国联动下的应急救援补给困难。在管道智慧化建设的同时,对信息安全威胁这一新型、复杂的安全隐患却缺乏充分的认识和有效的检测、预警和应急方法。

2 项目内容

从“信息—物理—社会”融合系统角度,探明智慧管道系统3种典型攻击模式(多步攻击、观察性攻击、横向移动攻击)的动态行为特点及攻击破坏致灾机理,揭示信息安全威胁的跨域响应及其时间依赖性、漏洞的相互依赖关系对故障传播的影响规律,从而建立短时/长时攻击下系统故障时空特征的自适应优选与稳定跟踪检测方法。针对海外油气管道生产运营中可能发生的各类事故、反恐防范、防灾抗灾等应急需求,建立海外油气管道突发事故及多灾种耦合事故情景构建方法、应急预案诊断、优化及智能决策技术。

3 创新点及意义

(1)有效利用网络入侵至系统失效之间的风控时间窗,“反其道而行之” 从油气输运生产层面对安全攻击进行快速、精准的跟踪检测和预警。

(2) 创建油气管道突发事故及多灾种耦合事故情景构建、应急预案与联动方案优选及智能决策技术,在“互联网+”环境下油气管道多灾种事故预警与智能应急技术体系上取得重大突破。