基于無線載波通信的水電廠電力監(jiān)控信息傳輸安全檢測研究

摘要：電廠電力監(jiān)控信息傳輸安全檢測模型一般為目標(biāo)式基礎(chǔ)檢測，因檢測覆蓋范圍小，導(dǎo)致誤檢率高，為此提出基于無線載波通信的水電廠電力監(jiān)控信息傳輸安全檢測方法。通過安全檢測節(jié)點(diǎn)覆蓋式部署及頻譜掃描，擴(kuò)大檢測覆蓋范圍，設(shè)計無線載波通信電力監(jiān)控信息傳輸安全檢測模型，利用追蹤干擾定位及排查的方式實現(xiàn)檢測。測試表明：與兩種傳統(tǒng)檢測方法比，設(shè)計檢測方法的誤檢率較低，這說明設(shè)計的檢測方法效率較高，檢測精準(zhǔn)度有顯著提升。

關(guān)鍵詞：無線載波通信水電廠電力監(jiān)控安全檢測

中圖分類號：TM721

SecurityDetectionofHydropowerPlantPowerMonitoringInformationTransmissionBasedonWirelessCarrierCommunication

GAOCe

JilinSongjiangheHydropowerGenerationCo.，Ltd.，Baishan，JilinProvince，134500China

Abstract：Thesecuritydetectionmodelforpowerplantpowermonitoringinformationtransmissionisgenerallytargetedbaseddetection，duetothesmalldetectioncoverage，the1detectionrateishigh.Therefore，awirelesscarriercommunicationbasedsecuritydetectionmethodforhydropowerplantpowermonitoringinformationtransmissionisproposed.Throughtheoverlayingdeploymentofsecuritydetectionnodesandspectrumscanning，thedetectioncoverageisexpanded，andthesecuritydetectionmodelofwirelesscarriercommunicationpowermonitoringinformationtransmissionisdesigned，andthedetectionisrealizedbytrackinginterferencelocationandtroubleshooting.Thetestresultsshowthatcomparedwiththetwotraditionaldetectionmethods，the1detectionrateofthedesigneddetectionmethodislower，whichindicatesthatthedesigneddetectionmethodismoreefficientandthedetectionaccuracyissignificantlyimproved.

KeyWords：Wirelesscarriercommunication;Hydropowerplant;Powermonitoring;Securitydetection

數(shù)字化和智能化背景下，水電廠電力監(jiān)控信息的安全傳輸成為關(guān)鍵。當(dāng)前由于水電廠實時環(huán)境的限制，電力監(jiān)控信息傳輸檢測的形式較為固定，李凱參考文獻(xiàn)等人[1]提出的傳統(tǒng)IWOA-ELM-AE電力監(jiān)控信息傳輸安全檢測方法結(jié)合了改進(jìn)鯨魚優(yōu)化算法（ImprovedWhaleOptimizationAlgorithm，IWOA）和極限學(xué)習(xí)機(jī)自編碼器（ExtremeLearningMachineAutoencoder，ELMAE），通過優(yōu)化ELMAE，建立了電力信息異常數(shù)據(jù)優(yōu)化檢測模型；劉柯余等人[2]提出的傳統(tǒng)電力系統(tǒng)狀態(tài)電力監(jiān)控信息傳輸安全檢測方法則是利用專門的工具掃描系統(tǒng)，發(fā)現(xiàn)潛在的安全漏洞，及時修復(fù)。但這一類方法的傳輸范圍較小，檢測效率低，最終得出的安全檢測結(jié)果難以達(dá)到預(yù)期標(biāo)準(zhǔn)[3]。為此，研究人員提出基于無線載波通信的水電廠電力監(jiān)控信息傳輸安全檢測方法。該技術(shù)將信息信號（如語音、數(shù)據(jù)等）調(diào)制到一個高頻振蕩信號（載波）上，通過無線傳輸媒介（如空氣）進(jìn)行傳播[4]。在接收端，將信息信號從載波中恢復(fù)出來。該項技術(shù)的融合，確保水電廠的遠(yuǎn)程監(jiān)控和信息交互的高效與安全，最大程度避免了信息泄露、篡改和非法訪問等情況的出現(xiàn)。此外，通過全面檢測傳輸環(huán)節(jié)，能及時發(fā)現(xiàn)潛在的安全風(fēng)險，提高整個能源供應(yīng)系統(tǒng)的安全性和穩(wěn)定性。

1"設(shè)計無線載波通信安全檢測方法

1.1"安全檢測節(jié)點(diǎn)覆蓋式部署及頻譜掃描

根據(jù)水電廠電力監(jiān)控系統(tǒng)的實際情況，合理規(guī)劃無線節(jié)點(diǎn)的部署位置[5]。按照實際的檢測需求劃分檢測區(qū)域，設(shè)計核心節(jié)點(diǎn)與邊緣節(jié)點(diǎn)的組合部署方式，核心節(jié)點(diǎn)設(shè)定在監(jiān)控設(shè)備之上，邊緣節(jié)點(diǎn)部署在檢測的邊界范圍線之上，確定所需節(jié)點(diǎn)的數(shù)量和具體位置[6]。進(jìn)行節(jié)點(diǎn)數(shù)值的設(shè)定，如表1所示。

在此表1設(shè)定的基礎(chǔ)之上，結(jié)合無線載波通信技術(shù)，進(jìn)行頻譜掃描。使用頻譜分析儀先對無線通信頻段進(jìn)行掃描捕獲實時的電力信息傳輸信號，顯示和分析無線電信號的狀態(tài)及波段情況。隨后，劃分電力監(jiān)控系統(tǒng)的通信頻段，明確掃描范圍，在可能使用的頻段之內(nèi)，標(biāo)定出存在或者潛在的干擾源。通過掃描到的頻譜數(shù)據(jù)了解頻段的占用情況，為后續(xù)的安全監(jiān)測奠定基礎(chǔ)條件。

1.2"設(shè)計電力監(jiān)控信息傳輸安全檢測模型

進(jìn)行路徑損耗預(yù)測，形成具體的數(shù)值，判定當(dāng)前的路徑損耗情況，監(jiān)測無線通信頻段的使用狀態(tài)，確保穩(wěn)定無誤之后。結(jié)合無線載波通信技術(shù)，設(shè)計電力監(jiān)控信息傳輸安全檢測模型執(zhí)行結(jié)構(gòu)，如圖1所示。

當(dāng)前，將電力監(jiān)控設(shè)備采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行自動化的分類匯總，同類型的獨(dú)立數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為數(shù)據(jù)包的形式，按照設(shè)定的順序進(jìn)行傳輸。當(dāng)前結(jié)合上述對頻譜的掃描。利用模型自動規(guī)避出存在問題的信道，進(jìn)行信息傳輸安全的核定與檢測，基于采集到的實時數(shù)據(jù)，設(shè)計模型表達(dá)式，見公式（1）：測點(diǎn)；代表可識別檢測區(qū)域。結(jié)合得出的結(jié)果進(jìn)行對比分析，更直觀、準(zhǔn)確地評估無線通信網(wǎng)絡(luò)的性能和安全狀況，為電力監(jiān)控信息的傳輸提供可靠保障。

1.3"追蹤干擾定位及排查實現(xiàn)檢測

在無線載波通信中，干擾信號的定位對于確保電力監(jiān)控信息傳輸較為關(guān)鍵。對接收到的信號進(jìn)行實時處理和分析，模糊估算出干擾源的位置。根據(jù)模型輸出的結(jié)果作為引導(dǎo)，明確基礎(chǔ)干擾位置，計算出可控干擾定位偏差，見公式（2）。

式（2）中：代表可控干擾定位偏差；代表實時定位范圍；代表掃描區(qū)域；代表持續(xù)識別異常點(diǎn)；代表可覆蓋式無線通信區(qū)域。將計算得出的可控干擾定位偏差設(shè)定為約束標(biāo)準(zhǔn)，對干擾源的定位精度和排查效率，為后續(xù)處理提供了科學(xué)依據(jù)。

2"實驗

本次以H水電廠作為測試的目標(biāo)對象，采用兩種傳統(tǒng)方法與所提的無線載波通信水電廠電力監(jiān)控信息傳輸安全檢測方法，以對比的形式展開實際應(yīng)用效果測定。對比方法分別為李凱等人[1]的IWOA-ELM-AE電力監(jiān)控信息傳輸安全檢測方法和劉柯余等人[2]的電力系統(tǒng)狀態(tài)電力監(jiān)控信息傳輸安全檢測方法。結(jié)合實時的測定需求，采集數(shù)據(jù)和信息，匯總后以待后續(xù)使用。在無線載波通信的輔助下，構(gòu)建實時的測試環(huán)境。

2.1"實驗準(zhǔn)備

結(jié)合無線載波通信技術(shù)，對選定的H水電廠電力監(jiān)控系統(tǒng)的測試環(huán)境進(jìn)行設(shè)定與細(xì)化處理。當(dāng)前，將電力監(jiān)控的范圍劃分為4個，每一個區(qū)域部署多個檢測節(jié)點(diǎn)，節(jié)點(diǎn)之間互相搭接，形成循環(huán)式的檢測結(jié)構(gòu)。在實時測試背景下，選擇GTX5665作為系統(tǒng)基礎(chǔ)的測試平臺，對初始的數(shù)據(jù)以及信息進(jìn)行匯總采集。

為確保電力架空信息傳輸?shù)姆€(wěn)定及安全，選定DOS攻擊、Ｒ2L遠(yuǎn)程主機(jī)非法訪問兩種實時的攻擊類型，構(gòu)建2組隨機(jī)的測試攻擊指令，導(dǎo)入當(dāng)前的測試程序之中，隨后，進(jìn)行測試檢測指標(biāo)及參數(shù)的設(shè)置，如表2所示。

結(jié)合無線載波通信技術(shù)，將通信的程序與實時部署的節(jié)點(diǎn)進(jìn)行連接，形成區(qū)域監(jiān)控的測試環(huán)境。

2.2"試驗過程與結(jié)果分析

結(jié)合上述搭建的測試環(huán)境，針對劃定的4個區(qū)域，使用節(jié)點(diǎn)采集電力監(jiān)控數(shù)據(jù)，按照上述導(dǎo)入的攻擊指令進(jìn)行實施執(zhí)行，監(jiān)控系統(tǒng)數(shù)據(jù)在傳輸?shù)倪^程中會出現(xiàn)異常情況，此時系統(tǒng)會立即對其進(jìn)行捕捉，結(jié)合無線載波通信，對異常傳輸位置信號進(jìn)行實時標(biāo)定，如圖2所示。

采集異常位置的數(shù)據(jù)和實際信息，結(jié)合實際的檢測核驗頻率，計算出多周期的誤檢率，見公式（3）：

式（3）中：代表誤檢率；和分別代表基礎(chǔ)檢測區(qū)域和實際檢測區(qū)域；代表定向檢測周期。根據(jù)當(dāng)前的測試結(jié)果，進(jìn)行測試結(jié)果的對比分析，如表3所示。

表3主要是對測試結(jié)果的分析：對比基于IWOA-ELM-AE方法和基于電力系統(tǒng)狀態(tài)的方法，所提方法最終得出誤檢率較低，這說明在無線載波通信技術(shù)的輔助下，所提方法的信息傳輸安全檢測效率較高，針對效果較好，檢測精準(zhǔn)度得到顯著提升。

3"結(jié)語

總而言之，以上是對基于無線載波通信的水電廠電力監(jiān)控信息傳輸安全檢測方法的深入探索與分析。經(jīng)過探索分析可知，無線載波通信技術(shù)的輔助與支持，提升了對監(jiān)控信息傳輸安全檢測的速度與質(zhì)量，多層次進(jìn)行實時的控制與多階檢測，增加了對所傳輸數(shù)據(jù)及信息的篩選處理，減少了過程中存在的威脅與隱患，進(jìn)一步簡化了實時的安全檢測環(huán)節(jié)，調(diào)整了輔助檢測的內(nèi)容，不斷更新和完善技術(shù)手段，以適應(yīng)新的挑戰(zhàn)，為保障能源供應(yīng)的安全、穩(wěn)定作出更大的貢獻(xiàn)。

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