簡述智慧水務(wù)面臨的安全挑戰(zhàn)與應(yīng)對措施

龍騰飛

（遂寧發(fā)展水務(wù)投資有限公司，四川遂寧 629000）

0.引言

相關(guān)數(shù)據(jù)表明，全球范圍內(nèi)網(wǎng)絡(luò)安全時(shí)間頻繁發(fā)生，網(wǎng)絡(luò)安全問題已經(jīng)不斷深入到城市供水領(lǐng)域中，一旦受到網(wǎng)絡(luò)完全威脅，就會(huì)威脅到城市供水。我國城市智慧水務(wù)建設(shè)尚處于不完善階段，依然存在粗放經(jīng)營，條塊分割等問題，由此可能存在一定的安全隱患。因此相關(guān)部門必須提高警惕，加強(qiáng)網(wǎng)絡(luò)安全建設(shè)，避免網(wǎng)絡(luò)安全問題的發(fā)生。

1.智慧水務(wù)

1.1 概念

城市水務(wù)指的是以水資源的統(tǒng)一管理為核心，將水循環(huán)作為機(jī)理，包含原水、輸水、凈水、供水、排水、污水處理、設(shè)備生產(chǎn)、管網(wǎng)建設(shè)、運(yùn)營維護(hù)等產(chǎn)業(yè)節(jié)點(diǎn)。而智慧水務(wù)則是以此為基礎(chǔ)，通過融入高科技信息技術(shù)連接各個(gè)傳感器，使其形成傳感網(wǎng)，在合并為水務(wù)物聯(lián)網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)水務(wù)系統(tǒng)管理的信息化與數(shù)字化，提高城市水務(wù)管理的高效性、準(zhǔn)確性和智能性。通過智慧水務(wù)系統(tǒng)建成了水生態(tài)環(huán)境監(jiān)測體系、水資源監(jiān)控能力、汛情監(jiān)測體系、水務(wù)設(shè)施監(jiān)測體系等。通過新技術(shù)實(shí)現(xiàn)水務(wù)信息匯集、存儲(chǔ)、處理、服務(wù)集于一體的數(shù)據(jù)中心，實(shí)現(xiàn)各項(xiàng)數(shù)據(jù)的整合與各部門的信息交換。智慧水務(wù)不僅包含了大量的數(shù)據(jù)信息，更能為水務(wù)工作提供科學(xué)依據(jù)[1]。此外，智慧水務(wù)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)管理比較完善能夠?yàn)椴煌芾聿块T提供更有價(jià)值的資料，該系統(tǒng)在運(yùn)行中實(shí)現(xiàn)了水務(wù)服務(wù)規(guī)范化、智能化、標(biāo)準(zhǔn)化目標(biāo)，因此從整體上推動(dòng)了城市供水事業(yè)的現(xiàn)代化發(fā)展。

1.2 重要性

水資源在人們的生活中有著重要作用，水資源推動(dòng)社會(huì)生態(tài)文明建設(shè)，是任何資源都無法代替的，人們生活生產(chǎn)中的方方面面都涉及水資源，因此，一旦水資源管控不合理，就容易增加危險(xiǎn)的發(fā)生概率。以目前的水資源整體形勢分析，我國水資源管理需要打破傳統(tǒng)，推陳出新，增加整治力度，進(jìn)一步推動(dòng)我國社會(huì)生態(tài)環(huán)保建設(shè)工作，為打造現(xiàn)代化的生態(tài)文明新城鎮(zhèn)作出貢獻(xiàn)。

（1）提高居民生活質(zhì)量。建設(shè)智慧水務(wù)的主要目的是提高水務(wù)產(chǎn)業(yè)鏈的智能化，促進(jìn)供水高效、安全、靈活。智慧水務(wù)建設(shè)是提高居民生活質(zhì)量，促進(jìn)城市建設(shè)發(fā)展的重要舉措，同時(shí)也是智慧城市不可缺少的部分。智慧水務(wù)理念和方法是利用信息技術(shù)和水務(wù)技術(shù)相結(jié)合，充分發(fā)揮數(shù)據(jù)價(jià)值及邏輯關(guān)系，實(shí)現(xiàn)水務(wù)業(yè)務(wù)系統(tǒng)的智能化控制、數(shù)據(jù)資源化、決策智能化、管理精準(zhǔn)化目的[2]。

（2）促進(jìn)水利部門信息化水平的提高。近幾年，我國基層水利信息化發(fā)展比較快，在防汛抗旱等工作中發(fā)揮出了重要的作用；建設(shè)智慧水務(wù)可能提高城市水務(wù)部門、泵站、水務(wù)公司等基層管理單位的信息化水平，整合信息資源，進(jìn)而提高行政工作的有效率和管理水平。

2.智慧水務(wù)建設(shè)框架

（1）數(shù)據(jù)中心。數(shù)據(jù)中心的建設(shè)是采用元數(shù)據(jù)庫整合數(shù)據(jù)資源目錄的方式解決管理問題，以原有的綜合庫為基礎(chǔ)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的分析、統(tǒng)計(jì)、決策過程，為智慧水務(wù)平臺(tái)提供有力的數(shù)據(jù)支持?？梢姡瑪?shù)據(jù)中心對智慧水務(wù)系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)有著至關(guān)重要的作用。

（2）智能監(jiān)控。智能監(jiān)控同時(shí)分為立體感知體系和自動(dòng)控制體系。立體感知體系以物理系統(tǒng)為基礎(chǔ)，通過無人機(jī)、車、船、站、機(jī)器人、手機(jī)輿情等設(shè)備及技術(shù)，形成空天地一體化立體感知體系，實(shí)現(xiàn)更系統(tǒng)、更全面地收集各項(xiàng)數(shù)據(jù)，這也是智慧水務(wù)構(gòu)建的基礎(chǔ)。而自動(dòng)控制體系與立體感知系統(tǒng)相似，以物理系統(tǒng)為基礎(chǔ)，主要通過傳感器閉環(huán)控制維持系統(tǒng)運(yùn)行進(jìn)而做出關(guān)鍵性的調(diào)整，實(shí)現(xiàn)從設(shè)備的各個(gè)終端收集數(shù)據(jù)的目的，再利用數(shù)學(xué)軟件與大型處理器對信息進(jìn)行分析，進(jìn)而形成高水平的自主控制體系[3]。

（3）知識(shí)大融合體系。構(gòu)建數(shù)據(jù)、算法業(yè)務(wù)模型知識(shí)大融合體系是智慧水務(wù)的重要環(huán)節(jié)，包含大數(shù)據(jù)融合前處理層的基礎(chǔ)庫建設(shè)，例如，大數(shù)據(jù)融合的算法、方法層建設(shè)、業(yè)務(wù)融合分析、決策成果輸出層建設(shè)等，為建設(shè)大融合深度分析新體系提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。

3.智慧水務(wù)存在的安全問題

水務(wù)安全直接關(guān)系到民生問題，因此自來水供水企業(yè)中智慧水務(wù)控制系統(tǒng)中的信息安全十分重要?，F(xiàn)階段，我國水務(wù)生產(chǎn)控制網(wǎng)絡(luò)安全防護(hù)跟不上智慧水務(wù)的建設(shè)速度，兩者出現(xiàn)嚴(yán)重脫節(jié)問題。系統(tǒng)自身安全性設(shè)計(jì)不足，在各方面都存在問題，因此需要相關(guān)部門給予高度重視，加強(qiáng)分析，制定有效的解決對策。

3.1 輕視軟件建設(shè)

在我國智慧水務(wù)建設(shè)中，大多數(shù)城市都只重視硬件建設(shè)，忽略了軟件建設(shè)，信息化程度不夠全面。例如，水務(wù)部門的硬件設(shè)施裝備多、軟件少、安全防護(hù)的軟件更是少之又少，而且即便是存在軟件項(xiàng)目，也是缺乏靈活性，覆蓋面較窄，大多數(shù)屬于定制型設(shè)計(jì)，無法起到有效的防護(hù)效用。這就使得智慧水務(wù)出現(xiàn)了數(shù)據(jù)之間缺乏相互溝通，無法融會(huì)貫通，都只停留在各自的系統(tǒng)中，給項(xiàng)目信息化造成了負(fù)擔(dān)，還會(huì)增加信息化數(shù)據(jù)的復(fù)雜性，增加了工作人員的管控難度，不利于數(shù)據(jù)的綜合利用[4]。最后，就是溝通上會(huì)出現(xiàn)問題，例如被動(dòng)式服務(wù)，無法提供更高效更主動(dòng)的服務(wù)，溝通形式單一，缺乏創(chuàng)新性。

3.2 通信風(fēng)險(xiǎn)

應(yīng)用信息化技術(shù)構(gòu)建智慧水務(wù)勢必會(huì)應(yīng)用到OPC協(xié)議、Pro fiBus協(xié)議、ModBus協(xié)議等工業(yè)協(xié)議，這些協(xié)議的應(yīng)用使得自動(dòng)化和信息化高度融合，并促進(jìn)了物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展，在城市智慧水務(wù)的應(yīng)用過程中，這些協(xié)議的公開性就容易遭受攻擊，傳統(tǒng)防火墻也無法及時(shí)發(fā)現(xiàn)這些安全問題。

3.3 病毒風(fēng)險(xiǎn)

很多工業(yè)主機(jī)為了確保工業(yè)控制軟件的可用性，都不會(huì)安裝殺毒軟件，這是由于安裝殺毒軟件的工業(yè)控制軟件會(huì)使運(yùn)行產(chǎn)生異常，而且工業(yè)主機(jī)緊張的資源配置也無法滿足殺毒軟件的運(yùn)行需求。但是工控環(huán)境不嚴(yán)密，容易導(dǎo)致數(shù)據(jù)在交換時(shí)給病毒可乘之機(jī)，導(dǎo)致病毒入侵主機(jī)，這也是導(dǎo)致病毒攻擊的主要原因。

4.智慧水務(wù)解決安全問題的有效措施

城市水務(wù)問題一直是社會(huì)關(guān)注的重點(diǎn)問題，更是基礎(chǔ)設(shè)施的重要組成，關(guān)系到人民群眾的生活質(zhì)量及生命安全，隨著智慧水務(wù)系統(tǒng)的構(gòu)建和發(fā)展，應(yīng)用信息技術(shù)的過程中就可能遭到黑客組織的攻擊。相關(guān)調(diào)查顯示，世界范圍內(nèi)針對水務(wù)行業(yè)工業(yè)控制的攻擊事件給人們敲響了警鐘。智慧水務(wù)安全防護(hù)應(yīng)從多方面開展，不僅是采集水資源、供水、排水等環(huán)節(jié)，更要綜合評估數(shù)據(jù)，協(xié)議深度解析，利用各種新技術(shù)手段制定符合水務(wù)行業(yè)實(shí)際的應(yīng)對政策。

4.1 利用信息技術(shù)實(shí)現(xiàn)有效管理

建設(shè)智慧水務(wù)必須結(jié)合信息技術(shù)，才能更好地促進(jìn)智慧水務(wù)的建設(shè)與發(fā)展。而現(xiàn)代信息技術(shù)主要包含物聯(lián)網(wǎng)云計(jì)算技術(shù)，智慧水務(wù)應(yīng)用該技術(shù)能夠最大程度地促進(jìn)智慧水務(wù)的建設(shè)與應(yīng)用，化不可能為可能。相關(guān)部門在對其開展管理中，也要合理應(yīng)用監(jiān)控系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對使用的各種水體系統(tǒng)及設(shè)備的實(shí)時(shí)監(jiān)控，再利用信息技術(shù)規(guī)劃水務(wù)事務(wù)，從而提高了水務(wù)設(shè)計(jì)和管理的智能化水平和精細(xì)化程度，為改善人們的生活作出了有力的貢獻(xiàn)[5]。同時(shí)，通過智慧水務(wù)也能提高社會(huì)與自然兩者之間的和諧性，在使用智慧水務(wù)系統(tǒng)時(shí)對社會(huì)各方力量開展有效協(xié)調(diào)，加強(qiáng)不同部門之間的聯(lián)系，促進(jìn)各個(gè)部門協(xié)同合作，促進(jìn)水資源利用率的提高，明確掌握水資源利用的目的，提高水資源利用的靈活性。

4.2 多方面防御

智慧水務(wù)網(wǎng)絡(luò)也存在一定的邊界，其邊界主要存在于互聯(lián)網(wǎng)內(nèi)部，辦公網(wǎng)，工業(yè)控制網(wǎng)之間。現(xiàn)階段辦公網(wǎng)及互聯(lián)網(wǎng)安全防護(hù)相對完善，而工業(yè)控制網(wǎng)和其他網(wǎng)絡(luò)之間的安全性則較差，存在一定的安全隱患。為了更好地提高水務(wù)工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)安全，相關(guān)部門認(rèn)為應(yīng)合理安全區(qū)劃分管理，細(xì)致劃分工業(yè)網(wǎng)控制網(wǎng)絡(luò)，依據(jù)實(shí)際情況選擇合適的安全防護(hù)設(shè)備實(shí)施安全保護(hù)，建立多邊界防御體系。

（1）合理規(guī)劃安全分區(qū)。在規(guī)劃安全分區(qū)時(shí)需依據(jù)網(wǎng)絡(luò)實(shí)際情況，梳理網(wǎng)絡(luò)情況，抽絲剝繭剝離出與生產(chǎn)管理監(jiān)控有關(guān)的設(shè)備，使其形成獨(dú)立的網(wǎng)絡(luò)，再依據(jù)工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)功能屬性劃分網(wǎng)絡(luò)區(qū)域，各個(gè)網(wǎng)絡(luò)區(qū)域內(nèi)部按照不同的流程和生產(chǎn)任務(wù)劃分安全域，使其形成更加細(xì)致的安全區(qū)域。

（2）設(shè)置辦公網(wǎng)與工業(yè)網(wǎng)邊界防護(hù)。在辦公網(wǎng)和工業(yè)網(wǎng)邊界設(shè)置安全防護(hù)設(shè)備，嚴(yán)格配置安全策略進(jìn)而實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)安全交換，實(shí)現(xiàn)兩者縱向隔離防護(hù)，保障了兩者之間獨(dú)立工作，互不干擾。

（3）各個(gè)網(wǎng)絡(luò)區(qū)域的邊界防護(hù)。在不同的網(wǎng)絡(luò)區(qū)域入口布置安全防護(hù)設(shè)備，才能實(shí)現(xiàn)對工業(yè)專有協(xié)議的深度解析，建立網(wǎng)絡(luò)白環(huán)境，有效避免越權(quán)訪問的發(fā)生，病毒的擴(kuò)散和入侵，將危險(xiǎn)源扼殺在搖籃內(nèi)，阻止安全威脅各個(gè)網(wǎng)絡(luò)，避免智慧水務(wù)安全問題的發(fā)生[6]。

4.3 提高軟件的可靠性

軟件是構(gòu)建智慧水務(wù)的重要內(nèi)容，其穩(wěn)定性更是直接關(guān)系到數(shù)據(jù)的讀取，更關(guān)系到智慧水務(wù)的安全性，因此為了更好地應(yīng)對安全問題，智慧水務(wù)應(yīng)加強(qiáng)對軟件的建設(shè)，提高軟件的可靠性。軟件主要包含通信軟件、數(shù)據(jù)庫軟件、操作系統(tǒng)軟件等部分。一般情況下，新型操作系統(tǒng)的穩(wěn)定性最不穩(wěn)定，因此會(huì)選擇成熟穩(wěn)定的版本。此外，操作系統(tǒng)還需要與硬件相匹配，進(jìn)而才能發(fā)揮出最優(yōu)的性能。通信軟件的可靠性則關(guān)系到數(shù)據(jù)是否及時(shí)準(zhǔn)確穩(wěn)定地傳輸?shù)酵ㄐ胖行?，而且軟件品種繁多。通常同一個(gè)廠家提供的通信軟件與本身產(chǎn)品的兼容性最好，而不同廠家的軟硬件則不容易兼容，可能出現(xiàn)數(shù)據(jù)中斷問題[7]。此外，通信類軟件應(yīng)支持冗余，能夠有效處理斷網(wǎng)問題，進(jìn)而確保數(shù)據(jù)的完整性。通信的基本要求就是多級通信，對水廠要有獨(dú)立的服務(wù)器，調(diào)度中心也要有中心通信服務(wù)器，以便在斷網(wǎng)時(shí)確保水廠核心單元的運(yùn)轉(zhuǎn)。

4.4 加強(qiáng)智慧服務(wù)建設(shè)

報(bào)裝系統(tǒng)的建設(shè)是自來水公司營業(yè)管理的一部分，實(shí)現(xiàn)了報(bào)裝系統(tǒng)工程資料的錄入、勘查、會(huì)審、預(yù)算決算等流程的動(dòng)態(tài)管理。營銷系統(tǒng)：在水務(wù)公司已有的收費(fèi)管理系統(tǒng)基礎(chǔ)上，結(jié)合收費(fèi)管理業(yè)務(wù)流程，建立集多種管理于一體的現(xiàn)代管理系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)收費(fèi)和營銷系統(tǒng)的科學(xué)化，精細(xì)化管理。最后一點(diǎn)為構(gòu)建呼叫系統(tǒng)，要想解決群眾的實(shí)際問題，提高服務(wù)質(zhì)量，建立呼叫系統(tǒng)是非常重要的內(nèi)容，利用先進(jìn)的呼叫中心技術(shù)和管理模式，成立專職服務(wù)中心。服務(wù)中心主要負(fù)責(zé)業(yè)務(wù)咨詢、繳費(fèi)查詢、自助繳費(fèi)、客戶投訴等業(yè)務(wù)，科學(xué)規(guī)范管理對外服務(wù)，進(jìn)而有效地解決了傳統(tǒng)服務(wù)模式存在的不足，提高智慧水務(wù)的服務(wù)質(zhì)量。

4.5 推行水務(wù)消費(fèi)+互聯(lián)網(wǎng)智慧水務(wù)建設(shè)

在智慧水務(wù)構(gòu)建中，要以工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)和消費(fèi)互聯(lián)網(wǎng)為基礎(chǔ)，進(jìn)一步提高數(shù)字開發(fā)價(jià)值和水資源管理能力，業(yè)務(wù)拓展能力和商業(yè)模式創(chuàng)新能力。開發(fā)高效節(jié)能的水資源開發(fā)和管理數(shù)字系統(tǒng)，將云控平臺(tái)作為核心內(nèi)容，完善全球智能感知系統(tǒng)，加強(qiáng)多維數(shù)據(jù)的應(yīng)用和交換，進(jìn)而提高網(wǎng)絡(luò)安全性，避免遭受惡意攻擊。此外，我們還需構(gòu)建智能用水節(jié)能高效場景，構(gòu)建數(shù)字城市供排水系統(tǒng)，通過業(yè)務(wù)和智能生產(chǎn)、處理、服務(wù)、決策全平臺(tái)管理，構(gòu)建更加完善的水務(wù)生態(tài)鏈和水產(chǎn)業(yè)智能聯(lián)盟。通過水務(wù)消費(fèi)+互聯(lián)網(wǎng)的核心建設(shè)建設(shè)一個(gè)全新型的水資源管理模式，搭載在線服務(wù)平臺(tái)，為大眾提供更精準(zhǔn)的服務(wù)，打造優(yōu)質(zhì)水資源專屬領(lǐng)域流量，依據(jù)數(shù)據(jù)基礎(chǔ)搭建網(wǎng)上服務(wù)商城，實(shí)現(xiàn)為大眾提供個(gè)性化服務(wù)的目的，實(shí)現(xiàn)水務(wù)管理的智能化，確保人民大眾的用水安全。

5.結(jié)語

隨著智慧城市發(fā)展戰(zhàn)略的提出，智慧水務(wù)建設(shè)勢在必行，在新時(shí)期為了提高用水的安全性，必須從各個(gè)方面提高設(shè)備、系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)的安全性、可靠性和穩(wěn)定性，依據(jù)項(xiàng)目實(shí)施的實(shí)際情況進(jìn)一步拓展與提高技術(shù)管理人員的水平，為智慧水務(wù)系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行保駕護(hù)航。