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基于智慧物联的岸电网络安全检测平台

成果类型:: 发明专利,实用新型专利,软件著作权,著作权

发布时间: 2025-05-09 21:18:16

科技成果产业化落地方案
方案提交机构:成果发布人| 何永君 | 2025-05-09 21:18:16

在网络攻击事件于电力系统中频繁爆发的大背景下,保障电力系统网络安全迫在眉睫。国网湖北省电力有限公司宜昌供电公司凭借其在电力运营领域的丰富经验与前沿视野,联合三峡大学、湖北华中电力科技开发有限责任公司、湖北央中巨石信息技术有限公司,展开了三峡岸电工控网络安全靶场的建设工作,并基于先进的智慧物联架构,创新性地融合区块链、模糊测试等前沿技术,从多个维度提升岸电网络安全检测能力,成功打造基于智慧物联的岸电网络安全检测平台。​该平台具备强大的模拟功能,可高度还原岸电工控设备的真实应用环境,突破传统检测的局限性,实现跨工控协议的安全检测。在检测过程中,它借助区块链技术,对安全检测事件进行全程存证。这意味着一旦出现安全问题,能够迅速追溯事件源头,为后续的安全改进提供有力依据。同时,平台还能通过多种技术手段,深入挖掘网络安全漏洞,提前发现潜在的安全风险,为岸电系统筑牢网络安全防线。​自平台上线以来,已针对岸电实验区内岸电控制系统、工控设备、趸船充电桩、卷缆器等设备累计开展信息安全全场景 “体检” 174 次,发现并整改网络安全漏洞 46 个,显著提升了岸电系统的网络安全水平。其中发现的菲尼克斯电气集团主流PLC设备绕过身份认证网络的网络安全漏洞被国家信息安全漏洞共享平台认定为中危原创漏洞。平台的关键技术还成功推广应用到电网巡检无人机、充电桩、变电站、用电集采系统等不同场景,实现了对输、变、配、用各环节中使用的智能电网控制设备及系统的网络安全隐患排查。目前项目获得国家专利20项(其中发明专利16项),发表论文10篇(其中SCI论文8篇),参与编制国家标准2项、行业标准1项,开发岸电管理系统、网络安全检测平台等软件6套。相关实践成果获得电力发展促进会主办的“闪电杯”能源行业网络安全创新实践案例大赛二等奖、三等奖,并获得第四届中国工业互联网大赛、首届国企数字场景创新专业赛三等奖。通过基于智慧物联的岸电网络安全检测平台的建设,发现长江三峡坝区岸电控制系统存在的工控安全风险,帮助岸电服务公司掌握现有控制系统网络安全威胁,及时加强控制系统的安全管理与防护,进一步在信息安全方面约束供应商,避免网络安全事故发生,降低经济损失风险。

(1)跨工控协议检测与区块链存证追溯​在岸电网络安全检测中,不同厂商的工控设备采用多种不同的通信协议,传统检测技术难以全面覆盖,且检测过程难以留存有效记录。本平台创新性地研发了跨工控协议的岸电靶场检测技术,搭建了基于区块链的岸电网络靶场系统。岸电模拟工控系统能够高度还原船舶岸电系统中各类工控设备的运行状态,岸电靶场管控系统则对模拟运行进行全方位的控制与监测。通过该系统,平台可在岸电系统正常对外服务的情况下,跨越不同电力工控协议,开展安全检测工作。同时,借助区块链不可篡改、可追溯的特性,对安全检测事件进行全程记录。这不仅保障了检测数据的真实性与完整性,还为后续复盘安全事件、优化检测策略提供了详实的数据支持。(2)自动化漏洞挖掘与分析​随着电力工控系统的日益复杂,传统人工检测方式难以满足网络安全检测的需求。平台构建了电力工控协议漏洞分析库,运用模糊测试技术和逆向分析方法,实现了对电力工控协议的全面、自动化扫描。模糊测试技术通过向目标系统发送大量随机数据,激发潜在的安全漏洞;逆向分析则从二进制代码层面剖析协议实现细节,精准定位漏洞根源。二者结合,大幅提高了检测效率与准确性,实现了不停机的实战化网络安全测试。借助漏洞分析库,对类似设备的安全检测形成了标准化流程,极大地提升了检测效率,为保障电力工控设备的安全运行提供了技术保障。​(3)多维度的岸电运维网络安全防护​平台以三峡岸电网络的实际场景为蓝本,从多个维度构建了岸电运维网络安全防护体系。在工控设备监测方面,通过实时采集设备运行数据,运用大数据分析技术,及时发现设备的异常行为;在数据通信安全方面,研究并应用无线信道的隐蔽通信和抗干扰通信技术,确保数据在传输过程中的安全性与稳定性,有效防止数据被窃取或篡改;在网络接入控制方面,基于区块链的跨域电力私有链的安全接入认证技术,对所有接入岸电网络的设备进行严格的身份验证,只有通过认证的设备才能接入网络,从源头上杜绝了非法设备接入带来的安全隐患;在应用系统信息安全方面,采用加密技术对敏感信息进行加密处理,保障数据的保密性与完整性。​(4)基于深度学习的智能决策支持​平台运用深度学习技术,对海量的岸电系统运行数据进行深度挖掘与分析,实现了岸电电力负荷智能预测、用户网络行为挖掘分析以及岸电电力故障维护方案智能推送等功能。

(1)在岸电系统领域的直接应用 平台能够对各类岸电设备展开全面且深入的安全检测。岸电控制系统作为岸电系统的核心,肩负着协调与管理岸电供应的关键职责。通过平台的检测,可及时发现并修复系统漏洞,确保岸电供应的稳定可靠。工控设备作为岸电系统的重要组成部分,其运行状况直接影响岸电系统的安全性与稳定性。平台的自动化在线检测和漏洞挖掘技术,能够对工控设备进行实时监测,提前发现并解决安全隐患。在对某大型码头的工控设备检测中,平台运用模糊测试技术和逆向分析方法,发现了某品牌工控设备的通信协议存在漏洞,及时进行修复,保障了设备的安全运行。 趸船充电桩为靠泊船舶提供充电服务,数据安全与设备稳定性至关重要。平台运用区块链技术对充电数据进行存证和追溯,确保数据的真实性与完整性,同时通过实时监测设备运行状态,保障充电桩的安全稳定运行。(2)在电网其他场景的推广应用 平台的关键技术可推广至电网的多个场景,助力实现对输、变、配、用各环节智能电网控制设备及系统的网络安全隐患排查。在巡检无人机领域,无人机需与地面控制站进行数据通信,存在网络安全风险。平台的无线信道隐蔽通信和抗干扰通信技术,能够保障无人机与地面控制站之间通信的安全与稳定,防止通信数据被窃取或篡改,确保巡检任务的顺利完成。 充电桩作为电网与用户连接的重要节点,其网络安全不容忽视。平台可对充电桩的软件系统进行安全检测,防止黑客攻击导致用户信息泄露或设备故障。在某地区的充电桩安全检测中,平台运用电力工控协议漏洞分析库,发现了多个充电桩存在软件漏洞,及时进行修复,保障了用户的充电安全。变电站是电力系统的重要枢纽,其网络安全关系到整个电力系统的稳定运行。平台可对变电站的自动化控制系统进行安全检测,通过模拟真实的网络攻击场景,发现并修复系统漏洞,提高变电站的网络安全防护能力。(3)在内河流域港口岸电建设中的作用 随着内河流域港口岸电建设的加速推进,平台的应用前景愈发广阔。它能够满足各类码头和锚地岸电设施的网络安全建设需求,提高岸电设施的安全性、便捷性和高效性。在长江流域港口岸电全覆盖建设过程中,平台可对新建的岸电设施进行全面的安全检测,确保其在投入使用前具备完善的网络安全防护能力。同时,平台还可对已有的岸电设施进行安全评估和升级改造,为长江流域港口岸电的稳定运行提供保障。

国网湖北省电力有限公司宜昌供电公司:作为项目主持单位,在项目中发挥着核心主导作用。公司凭借长期积累的实践经验,提供了丰富的实际应用场景,为平台的研发提供了方向指引。在项目推进过程中,公司积极协调各方资源,组织跨部门协作,数字化部网络安全监控班班长李杨带领刘晓峻、肖碧波等人组建团队与多个部门紧密合作,共同解决项目中的难题,确保项目顺利进行。​三峡大学:凭借深厚的学术底蕴和强大的科研实力,为项目提供了坚实的理论支撑与创新思路。学校与宜昌供电公司长期保持紧密合作,在智能电网、新能源开发等领域开展了大量研究。在本项目中,三峡大学参与多项关键技术研究,其多位教授发表多篇高水平论文,为项目提供了理论依据。同时,学校还建立了研究生联合培养基地,培养了一大批适应电网企业发展的高素质研究生,为项目的持续发展提供了人才保障。湖北华中电力科技开发有限责任公司:在能源企业数字化转型、电力大数据等方向拥有丰富的经验和技术积累。公司积极将自身技术与项目需求相结合,推动技术成果的产业化应用。在项目中,公司助力将高校的科研成果转化为实际生产力,加速平台的落地应用。湖北央中巨石信息技术有限公司:专注于为项目提供数字化服务,在项目开发、测试及数据采集等方面发挥了重要作用。公司全程参与三峡岸电靶场系统等项目的技术支持,为项目提供了全方位的数据支持,确保项目的数据准确性与及时性。

基于智慧物联的岸电网络安全检测平台自研发应用以来,凭借其在技术和功能上的优势,在多个方面产生了显著效益,涵盖经济效益与社会效益两大维度,为电力行业的稳健发展和社会的进步贡献突出价值。 (1)经济效益 平台的研发投入约为230万元。在后续的运营过程中,创造了丰厚的回报,近三年累计创造经济效益超4400万元,并且随着应用范围的持续拓展,经济效益有望进一步提升。 在避免经济损失方面,平台发挥了关键作用。通过对网络安全漏洞的精准检测与及时修复,成功规避了因网络攻击致使船舶和岸电设备受损的风险,也避免了因监测失效带来的高昂损失。例如,某港口岸电系统在引入平台检测后,提前发现并处理了通信协议中的安全漏洞,避免了黑客利用该漏洞干扰岸电供应,防止船舶无法正常充电,降低了船舶延误或设备损坏带来的经济损失,单次避免损失可达百万元以上。平台通过优化岸电系统性能,提升了运营效率。在模拟真实网络环境进行测试评估时,平台发现并解决了系统的性能瓶颈,让岸电系统运行更加顺畅,减少了因系统故障导致的停机时间,降低了维护成本。与此同时,基于深度学习的智能预测和分析功能,协助运营人员提前规划,合理安排资源,进一步提升了资源利用率,降低了运营成本,增强了企业的盈利能力。 此外,平台为技术创新提供了有力支撑。在研发与应用过程中,激发了技术人员的创新思维,推动了新技术的研发与应用。凭借领先的技术优势,企业在市场竞争中脱颖而出,承接了更多项目,显著提升了市场份额和经济效益。 (2)社会效益 平台对绿色能源发展起到了积极的推动作用。随着全球对环境保护的重视程度不断提高,岸电系统作为一种清洁低碳的能源供应方式,其稳定运行对于减少船舶靠港期间的燃油消耗,降低环境污染和碳排放具有重要意义。平台通过保障岸电系统的网络安全,确保岸电供应的稳定性,有力地促进了绿色能源的应用,为建设美丽生态环境贡献力量。 在人才培养方面,平台也成效显著。围绕平台的研发与应用,开展了一系列培训和实践活动,培养了大量既懂电力技术又熟悉网络安全的复合型人才。这些人才不仅满足了企业自身发展的需求,还为整个电力行业输送了新鲜血液,推动了行业的技术进步和人才储备。 作为电力行业网络安全管理的成功范例,平台为其他企业提供了宝贵的借鉴经验。其先进的技术理念和管理模式,引导更多企业重视网络安全建设,推动整个行业在网络安全防护方面的技术进步与产业升级。

(1)技术合作 技术合作是促进平台技术创新和应用拓展的重要方式。团队希望与更多电力企业、科研机构开展深度技术合作,共同探索平台技术在更多岸电及电网场景中的应用。在合作过程中,各方将充分发挥自身优势,围绕平台的关键技术和应用需求,开展联合研发和项目攻关。例如,与电力企业合作,针对特定的应用场景进行技术优化,提升平台的实用性和适应性;与科研机构合作,开展前沿技术研究,为平台的持续创新提供技术储备。通过技术合作,团队期望能够不断完善平台功能,如扩展原型系统对一些特殊工控私有协议和工控设备类型的支持性,进一步提升平台的技术水平和市场竞争力。 (2)资金需求 为了推动平台科技成果的产业化转化,团队需要一定的资金支持。在技术研发方面,预计未来2-3年内,投入 200 万元用于平台的技术升级和功能拓展,包括研发新的检测算法、优化平台架构、提升平台的智能化水平等。在市场推广方面,计划投入 300 万元用于品牌建设、市场宣传和销售渠道拓展,提高平台的知名度和市场占有率。此外,还需要一定的资金用于人才培养和团队建设,吸引更多优秀的技术和管理人才加入,为平台的产业化转化提供人才保障。 (3)成果转化方向和目标 在成果转化方向上,团队希望将平台技术进一步拓展到更多领域,如工业自动化、智能交通等,为更多行业的网络安全防护提供解决方案。同时,加强与国际市场的合作,推动平台技术的国际化应用,提升我国在网络安全领域的国际影响力。在成果转化目标方面,团队致力于在未来5年内,使平台技术成为电力行业网络安全检测的主流技术,市场占有率达到 30% 以上。通过持续的技术创新和服务优化,为客户提供更加优质、高效的网络安全检测解决方案,实现平台技术的商业价值和社会价值最大化。 团队将秉持开放、合作、共赢的原则,积极与各方开展合作,通过多种转化方式,推动基于智慧物联的岸电网络安全检测平台的科技成果产业化转化,为电力行业的发展和社会的进步做出更大的贡献。