淺談泛在電力物聯(lián)網(wǎng)建設(shè)的挑戰(zhàn)與應(yīng)用

安科瑞電氣股份有限公司 上海嘉定201801

 

摘要：深刻認(rèn)識(shí)泛在電力物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)穩(wěn)定的重要性、網(wǎng)絡(luò)穩(wěn)定面臨的主要挑戰(zhàn)，以及應(yīng)在現(xiàn)有防護(hù)體系基礎(chǔ)上開(kāi)展哪些工作，對(duì)泛在電力物聯(lián)網(wǎng)建設(shè)具有重要意義。

關(guān)鍵詞：泛在物聯(lián)網(wǎng)；挑戰(zhàn)；應(yīng)用

 

       今年，國(guó)家電網(wǎng)有限公司提出要全力打造“三型兩網(wǎng)"企業(yè)，加快推進(jìn)世界能源互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)建設(shè)。建設(shè)運(yùn)營(yíng)好堅(jiān)強(qiáng)智能電網(wǎng)和泛在電力物聯(lián)網(wǎng)，是建設(shè)世界能源互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)的重要物質(zhì)基礎(chǔ)；“兩網(wǎng)"相輔相成、融合發(fā)展，將對(duì)推動(dòng)能源生產(chǎn)和消費(fèi)革命， 構(gòu)建清潔低碳、穩(wěn)定的能源體系產(chǎn)生深遠(yuǎn)影響。 

       其中，基于信息通信技術(shù)構(gòu)建的泛在電力物聯(lián)網(wǎng)，是能源互聯(lián)網(wǎng)實(shí)現(xiàn)信息互聯(lián)的“神經(jīng)脈絡(luò)"，運(yùn)用新興通信技術(shù)建設(shè)可靠的“神經(jīng)脈絡(luò)"，構(gòu)筑穩(wěn)定智能電網(wǎng)，是我們面臨的新挑戰(zhàn)。

       關(guān)鍵信息基礎(chǔ)設(shè)施是指一旦發(fā)生網(wǎng)絡(luò)穩(wěn)定事故，會(huì)影響到能源、通信、金融、交通等重要行業(yè)的正常運(yùn)行，給國(guó)家政治、經(jīng)濟(jì)、科技、社會(huì)、文化、國(guó)防、環(huán)境以及人民生命財(cái)產(chǎn)造成嚴(yán)重?fù)p失的信息系統(tǒng)或工業(yè)控制系統(tǒng)。泛在電力物聯(lián)網(wǎng)既是對(duì)電力能源用戶信息和數(shù)據(jù)穩(wěn)定有重要影響的信息系統(tǒng)，又是對(duì)電網(wǎng)穩(wěn)定穩(wěn)定有重要影響的工業(yè)控制系統(tǒng)，作為電力系統(tǒng)與互聯(lián)網(wǎng)跨界融合的基礎(chǔ)設(shè)施，泛在電力物聯(lián)網(wǎng)一端連接著電力能源，一端連接著金融、交通等重要行業(yè)領(lǐng)域，它的能源樞紐作用使其天然具有關(guān)鍵信息基礎(chǔ)設(shè)施屬性，對(duì)經(jīng)濟(jì)社會(huì)的正常運(yùn)行有重要影響。 

       以新能源汽車為例，據(jù)保守估計(jì)，到 2025 年，我國(guó)新能源汽車保有量將達(dá)到 7000 萬(wàn)輛。公共充電基礎(chǔ)設(shè)施對(duì)新能源汽車遠(yuǎn)距離行駛意義重大，一旦充電樁運(yùn)營(yíng)平臺(tái)遭到大規(guī)模網(wǎng)絡(luò)攻擊，或網(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng)及充電樁、能源路由器等節(jié)點(diǎn)設(shè)備遭到大規(guī)模蠕蟲(chóng)、木馬攻擊，公共充電基礎(chǔ)設(shè)施很可能大面積癱瘓，大量新能源汽車將無(wú)法正常充電行駛。特別是在重大節(jié)假日期間，針對(duì)公共充電基礎(chǔ)設(shè)施的大規(guī)模網(wǎng)絡(luò)攻擊，有可能演變?yōu)橛绊懻Ｉ鐣?huì)秩序的重大事件。 

       此外，泛在電力物聯(lián)網(wǎng)實(shí)現(xiàn)了電力系統(tǒng)各環(huán)節(jié)萬(wàn)物互聯(lián)、人機(jī)交互，不僅支持新能源大規(guī)模開(kāi)發(fā)利用，還支持分布式能源、微電網(wǎng)、儲(chǔ)能等交互式用戶設(shè)施大量接入，這些分布式、交互式業(yè)務(wù)對(duì)電網(wǎng)資源配置、供電保障能力提出了挑戰(zhàn)；多站融合、綜合能源服務(wù)、區(qū)域能源自治、車聯(lián)網(wǎng)等泛在電力物聯(lián)網(wǎng)新業(yè)務(wù)的推廣應(yīng)用，也將促使海量用戶信息、業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)將被采集、存儲(chǔ)、應(yīng)用，這些數(shù)據(jù)的價(jià)值也凸顯出泛在電力物聯(lián)網(wǎng)的重要性。 

       目前，泛在電力物聯(lián)網(wǎng)的建設(shè)剛起步，相關(guān)的業(yè)務(wù)系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)和終端設(shè)備數(shù)量、覆蓋面還較少，社會(huì)與經(jīng)濟(jì)價(jià)值也還未*凸顯，網(wǎng)絡(luò)穩(wěn)定問(wèn)題還不足以造成重大影響。但是量變終將引發(fā)質(zhì)變，隨著泛在電力物聯(lián)網(wǎng)建設(shè)的深化與發(fā)展，相關(guān)業(yè)務(wù)的經(jīng)濟(jì)與社會(huì)價(jià)值將呈指數(shù)型增長(zhǎng)，泛在電力物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)穩(wěn)定的重要性也會(huì)日益顯著。

       近年來(lái)，對(duì)物聯(lián)網(wǎng)進(jìn)行的網(wǎng)絡(luò)攻擊，以及利用物聯(lián)網(wǎng)開(kāi)展的網(wǎng)絡(luò)攻擊事件頻頻爆出，烏克蘭停電事件、美國(guó) IoT 網(wǎng)絡(luò)攻擊事件以及委內(nèi)瑞拉大停電，都在告訴我們，網(wǎng)絡(luò)空間穩(wěn)定形勢(shì)嚴(yán)峻，電力與能源領(lǐng)域網(wǎng)絡(luò)穩(wěn)定不容輕視。泛在電力物聯(lián)網(wǎng)的電力關(guān)鍵信息基礎(chǔ)設(shè)施屬性，及其今后對(duì)經(jīng)濟(jì)與社會(huì)的重要影響，使其必然成為組織、敵對(duì)勢(shì)力網(wǎng)絡(luò)攻擊或?qū)嵤┚W(wǎng)絡(luò)戰(zhàn)的目標(biāo)。

       泛在電力物聯(lián)網(wǎng)的“泛在"、互聯(lián)互通性強(qiáng)等特點(diǎn)，降低了網(wǎng)絡(luò)攻擊難度，提高了網(wǎng)絡(luò)穩(wěn)定管控難度，從三個(gè)方面構(gòu)成了對(duì)網(wǎng)絡(luò)穩(wěn)定工作的挑戰(zhàn)。

       一是網(wǎng)絡(luò)穩(wěn)定的暴露面較大。海量終端及網(wǎng)絡(luò)接口，將會(huì)被部署到用戶側(cè)和各級(jí)系統(tǒng)節(jié)點(diǎn)，惡意攻擊者從物理上可接觸的點(diǎn)非常多，并且這些點(diǎn)很難被及時(shí)地進(jìn)行監(jiān)控。二是可攻擊的路徑較多。無(wú)線專網(wǎng)、衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)、5G、NB-IoT、近場(chǎng)通信等網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)將被大量應(yīng)用，雖然對(duì)終端接入成本降低和便利性提高有利，但也使得惡意攻擊者進(jìn)行攻擊的網(wǎng)絡(luò)路徑增多。三是智能終端網(wǎng)絡(luò)穩(wěn)定漏洞較多。智能終端采用的操作系統(tǒng)、嵌入式設(shè)備、芯片等各異，通信協(xié)議、規(guī)約和接口實(shí)現(xiàn)方式也不同，出現(xiàn)穩(wěn)定漏洞的幾率大增，修復(fù)漏洞的難度也較大，容易被惡意攻擊者用來(lái)攻擊滲透。

       考慮到電力系統(tǒng)當(dāng)前防護(hù)體系的實(shí)際情況，網(wǎng)絡(luò)穩(wěn)定保障工作還面臨三方面挑戰(zhàn)。一是傳統(tǒng)電力業(yè)務(wù)與互聯(lián)網(wǎng)的深度融合，對(duì)現(xiàn)有信息內(nèi)外網(wǎng)及互聯(lián)網(wǎng)的防護(hù)格局造成沖擊，網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)已無(wú)法滿足業(yè)務(wù)部署及防護(hù)要求。二是感知造成的終端泛在化，對(duì)現(xiàn)有終端接入防護(hù)策略形成沖擊，當(dāng)前邊界防護(hù)結(jié)構(gòu)與防護(hù)設(shè)備的性能將無(wú)法*要求。三是多專業(yè)、多業(yè)務(wù)基于泛在電力物聯(lián)網(wǎng)的數(shù)據(jù)共享、業(yè)務(wù)協(xié)同，在提高運(yùn)營(yíng)成效的同時(shí)，對(duì)現(xiàn)有的網(wǎng)絡(luò)穩(wěn)定管理體系也形成較大沖擊。網(wǎng)絡(luò)穩(wěn)定責(zé)任、數(shù)據(jù)穩(wěn)定責(zé)任、運(yùn)行穩(wěn)定責(zé)任等需要重新梳理界定，網(wǎng)絡(luò)穩(wěn)定事件的響應(yīng)、溯源、取證，以及重大活動(dòng)穩(wěn)定保障等現(xiàn)有管理措施也將面臨泛在電力物聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)帶來(lái)的新挑戰(zhàn)。 

       應(yīng)該說(shuō)，泛在電力物聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)，特別是與能源運(yùn)管服務(wù)有關(guān)的業(yè)務(wù)，其防護(hù)要求接近于電力監(jiān)控系統(tǒng)，而其運(yùn)行環(huán)境又遠(yuǎn)遠(yuǎn)復(fù)雜于電力監(jiān)控系統(tǒng)，現(xiàn)有防護(hù)體系既不適應(yīng)又難以有效覆蓋新業(yè)務(wù)、新業(yè)態(tài)的發(fā)展情況，這些都對(duì)泛在電力物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)穩(wěn)定帶來(lái)了很大的挑戰(zhàn)。

       泛在電力物聯(lián)網(wǎng)是對(duì)現(xiàn)有電網(wǎng)業(yè)務(wù)的提升、完善和創(chuàng)新拓展，相應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)穩(wěn)定防護(hù)也應(yīng)基于現(xiàn)有防護(hù)體系進(jìn)一步優(yōu)化、加強(qiáng)和發(fā)展，以滿足泛在電力物聯(lián)網(wǎng)新的防護(hù)需求。 

3.1優(yōu)化提升，適應(yīng)泛在電力物聯(lián)網(wǎng)建設(shè)。 

       網(wǎng)絡(luò)穩(wěn)定管理體系方面，應(yīng)逐步優(yōu)化完善管理機(jī)制、制度、機(jī)構(gòu)、隊(duì)伍，適應(yīng)泛在電力物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)穩(wěn)定管理需求。對(duì)業(yè)務(wù)、數(shù)據(jù)、運(yùn)行等方面的穩(wěn)定管理責(zé)任進(jìn)行重新梳理，明確責(zé)任的范圍、崗位、人員等內(nèi)容，探索專業(yè)化機(jī)構(gòu)進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)穩(wěn)定運(yùn)營(yíng)與保障的模式，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)穩(wěn)定管理的創(chuàng)新發(fā)展。 

       基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)防護(hù)架構(gòu)方面，要對(duì)信息內(nèi)外網(wǎng)及互聯(lián)網(wǎng)側(cè)的邊界、區(qū)域劃分、部署要求進(jìn)行調(diào)整，優(yōu)化相關(guān)的穩(wěn)定防護(hù)策略，以適應(yīng)泛在電力物聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)防護(hù)要求。要推動(dòng)電力專用裝備升級(jí)完善，提高設(shè)備的性能，加強(qiáng)設(shè)備集群化部署應(yīng)用能力，實(shí)現(xiàn)專用裝備資源池化、云化能力，滿足泛在電力物聯(lián)網(wǎng)防護(hù)需求。 

3.2創(chuàng)新發(fā)展，滿足泛在電力物聯(lián)網(wǎng)穩(wěn)定需求。 

       從末端加強(qiáng)泛在電力物聯(lián)網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)穩(wěn)定，在終端、邊緣計(jì)算等領(lǐng)域，加強(qiáng)穩(wěn)定芯片、穩(wěn)定 OS 和中間件等技術(shù)措施的應(yīng)用，研究采用可信計(jì)算、區(qū)塊鏈等技術(shù)，實(shí)現(xiàn)終端與邊緣設(shè)備的數(shù)據(jù)穩(wěn)定、本體穩(wěn)定。加強(qiáng)穩(wěn)定可控技術(shù)應(yīng)用，在智能終端、感知設(shè)備方面，加強(qiáng)穩(wěn)定可控軟硬件產(chǎn)品應(yīng)用，在基礎(chǔ)軟件方面采用穩(wěn)定可靠的操作系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)，在信息基礎(chǔ)資源方面采用北斗授時(shí)、定位產(chǎn)品及穩(wěn)定可控的地理信息系統(tǒng)，同時(shí)加強(qiáng)在業(yè)務(wù)應(yīng)用方面的自主創(chuàng)新，在網(wǎng)絡(luò)通信設(shè)施方面，為基礎(chǔ)、關(guān)鍵性業(yè)務(wù)構(gòu)建專用、可控的通信網(wǎng)絡(luò)，確保核心業(yè)務(wù)、關(guān)鍵業(yè)務(wù)的鏈路穩(wěn)定可靠，采用 IPv6 協(xié)議進(jìn)行終端接入網(wǎng)的組網(wǎng)，加強(qiáng)設(shè)備的網(wǎng)絡(luò)準(zhǔn)入控制。 

3.3強(qiáng)基固本，加強(qiáng)基礎(chǔ)支撐性設(shè)施建設(shè)應(yīng)用。 

       認(rèn)證與授權(quán)基礎(chǔ)設(shè)施是物聯(lián)網(wǎng)防護(hù)的基礎(chǔ)，泛在電力物聯(lián)網(wǎng)也是物聯(lián)網(wǎng)，加強(qiáng)密碼與認(rèn)證基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)，滿足終端、網(wǎng)絡(luò)等各層面輕、重量級(jí)的認(rèn)證需求，是保障泛在電力物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)穩(wěn)定的關(guān)鍵措施。

       在此基礎(chǔ)上，加強(qiáng)仿真測(cè)試、上線測(cè)試、出廠測(cè)試、方案審核等“三同步"有關(guān)過(guò)程管控，對(duì)智能終端、軟硬件組件供應(yīng)鏈加強(qiáng)管理，從全生命周期對(duì)泛在電力物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)穩(wěn)定提出要求；做好數(shù)據(jù)穩(wěn)定的基礎(chǔ)工作，明確數(shù)據(jù)穩(wěn)定的責(zé)任主體、識(shí)別數(shù)據(jù)穩(wěn)定等級(jí)，對(duì)業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)訪問(wèn)、后臺(tái)數(shù)據(jù)運(yùn)維、網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)訪問(wèn)加強(qiáng)穩(wěn)定管控，打好數(shù)據(jù)穩(wěn)定防護(hù)的基礎(chǔ)；加快泛在電力物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)穩(wěn)定有關(guān)規(guī)范、標(biāo)準(zhǔn)的制定，為泛在電力物聯(lián)網(wǎng)長(zhǎng)期的發(fā)展建設(shè)提供指導(dǎo)。 

       安科瑞電氣深耕用戶側(cè)能效管理多年，逐漸完善了從電力物聯(lián)網(wǎng)云平臺(tái)到終端傳感器的生態(tài)體系，在“源（電源）-網(wǎng)（電網(wǎng)）-荷（負(fù)荷）-儲(chǔ)（儲(chǔ)能）"各個(gè)環(huán)節(jié)加大研發(fā)投入，已經(jīng)形成“云（云平臺(tái)）-管（有線/無(wú)線物聯(lián)）-邊（邊緣計(jì)算）-端（終端設(shè)備）"的生態(tài)系統(tǒng)，參與泛在電力物聯(lián)網(wǎng)建設(shè)，為國(guó)家電網(wǎng)建設(shè)“三型兩網(wǎng)"提供解決方案，使用戶在任何時(shí)間、地點(diǎn)、人、物之間實(shí)現(xiàn)信息連接和交互，產(chǎn)生共享數(shù)據(jù)，從而為電網(wǎng)、發(fā)電、供應(yīng)商、用戶服務(wù)。