淺談泛在電力物聯(lián)網(wǎng)建設的挑戰(zhàn)與應用

安科瑞電氣股份有限公司 上海嘉定201801

 

摘要：深刻認識泛在電力物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡穩(wěn)定的重要性、網(wǎng)絡穩(wěn)定面臨的主要挑戰(zhàn)，以及應在現(xiàn)有防護體系基礎上開展哪些工作，對泛在電力物聯(lián)網(wǎng)建設具有重要意義。

關鍵詞：泛在物聯(lián)網(wǎng)；挑戰(zhàn)；應用

 

0引言

       今年，國家電網(wǎng)有限公司提出要全力打造“三型兩網(wǎng)”企業(yè)，加快推進世界能源互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)建設。建設運營好堅強智能電網(wǎng)和泛在電力物聯(lián)網(wǎng)，是建設世界能源互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)的重要物質(zhì)基礎；“兩網(wǎng)”相輔相成、融合發(fā)展，將對推動能源生產(chǎn)和消費革ming， 構建清潔低碳、穩(wěn)定的能源體系產(chǎn)生深遠影響。 

       其中，基于信息通信技術構建的泛在電力物聯(lián)網(wǎng)，是能源互聯(lián)網(wǎng)實現(xiàn)信息互聯(lián)的“神經(jīng)脈絡”，運用新興通信技術建設可靠的“神經(jīng)脈絡”，構筑穩(wěn)定智能電網(wǎng)，是我們面臨的新挑戰(zhàn)。

1泛在電力物聯(lián)網(wǎng)具有電力關鍵信息基礎設施屬性

       關鍵信息基礎設施是指一旦發(fā)生網(wǎng)絡穩(wěn)定事故，會影響到能源、通信、金融、交通等重要行業(yè)的正常運行，給國家政治、經(jīng)濟、科技、社會、文化、國防、環(huán)境以及人民生命財產(chǎn)造成嚴重損失的信息系統(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)跨界融合的基礎設施，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)領域，它的能源樞紐作用使其天然具有關鍵信息基礎設施屬性，對經(jīng)濟社會的正常運行有重要影響。 

       以新能源汽車為例，據(jù)保守估計，到 2025 年，我國新能源汽車保有量將達到 7000 萬輛。公共充電基礎設施對新能源汽車遠距離行駛意義重大，一旦充電樁運營平臺遭到大規(guī)模網(wǎng)絡攻擊，或網(wǎng)絡通信系統(tǒng)及充電樁、能源路由器等節(jié)點設備遭到大規(guī)模蠕蟲、木馬攻擊，公共充電基礎設施很可能大面積癱瘓，大量新能源汽車將無法正常充電行駛。特別是在重大節(jié)假日期間，針對公共充電基礎設施的大規(guī)模網(wǎng)絡攻擊，有可能演變?yōu)橛绊懻Ｉ鐣刃虻闹卮笫录?nbsp;

       此外，泛在電力物聯(lián)網(wǎng)實現(xiàn)了電力系統(tǒng)各環(huán)節(jié)萬物互聯(lián)、人機交互，不僅支持新能源大規(guī)模開發(fā)利用，還支持分布式能源、微電網(wǎng)、儲能等交互式用戶設施大量接入，這些分布式、交互式業(yè)務對電網(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、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)務的推廣應用，也將促使海量用戶信息、業(yè)務數(shù)據(jù)將被采集、存儲、應用，這些數(shù)據(jù)的價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)的建設剛起步，相關的業(yè)務系統(tǒng)、網(wǎng)絡和終端設備數(shù)量、覆蓋面還較少，社會與經(jīng)濟價值也還未完全凸顯，網(wǎng)絡穩(wěn)定問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)建設的深化與發(fā)展，相關業(yè)務的經(jīng)濟與社會價值將呈指數(shù)型增長，泛在電力物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡穩(wěn)定的重要性也會日益顯著。

2 泛在電力物聯(lián)網(wǎng)面臨的網(wǎng)絡穩(wěn)定挑戰(zhàn)

       近年來，對物聯(lián)網(wǎng)進行的網(wǎng)絡攻擊，以及利用物聯(lián)網(wǎng)開展的網(wǎng)絡攻擊事件頻頻爆出，烏克蘭停電事件、美國 IoT 網(wǎng)絡攻擊事件以及委內(nèi)瑞拉大停電，都在告訴我們，網(wǎng)絡空間穩(wěn)定形勢嚴峻，電力與能源領域網(wǎng)絡穩(wěn)定不容輕視。泛在電力物聯(lián)網(wǎng)的電力關鍵信息基礎設施屬性，及其今后對經(jīng)濟與社會的重要影響，使其必然成為黑客組織、敵對勢力網(wǎng)絡攻擊或?qū)嵤┚W(wǎng)絡戰(zhàn)的目標。

       泛在電力物聯(lián)網(wǎng)的“泛在”、互聯(lián)互通性強等特點，降低了網(wǎng)絡攻擊難度，提高了網(wǎng)絡穩(wěn)定管控難度，從三個方面構成了對網(wǎng)絡穩(wěn)定工作的挑戰(zhàn)。

       一是網(wǎng)絡穩(wěn)定的暴露面較大。海量終端及網(wǎng)絡接口，將會被部署到用戶側和各級系統(tǒng)節(jié)點，惡意攻擊者從物理上可接觸的點非常多，并且這些點很難被及時地進行監(jiān)控。二是可攻擊的路徑較多。無線專網(wǎng)、衛(wèi)星網(wǎng)絡、5G、NB-IoT、近場通信等網(wǎng)絡通信技術將被大量應用，雖然對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行攻擊的網(wǎng)絡路徑增多。三是智能終端網(wǎng)絡穩(wěn)定漏洞較多。智能終端采用的操作系統(tǒng)、嵌入式設備、芯片等各異，通信協(xié)議、規(guī)約和接口實現(xiàn)方式也不同，出現(xiàn)穩(wěn)定漏洞的幾率大增，修復漏洞的難度也較大，容易被惡意攻擊者用來攻擊滲透。

       考慮到電力系統(tǒng)當前防護體系的實際情況，網(wǎng)絡穩(wěn)定保障工作還面臨三方面挑戰(zhàn)。一是傳統(tǒng)電力業(yè)務與互聯(lián)網(wǎng)的深度融合，對現(xiàn)有信息內(nèi)外網(wǎng)及互聯(lián)網(wǎng)的防護格局造成沖擊，網(wǎng)絡結構已無法滿足業(yè)務部署及防護要求。二是感知造成的終端泛在化，對現(xiàn)有終端接入防護策略形成沖擊，當前邊界防護結構與防護設備的性能將無法完全滿足要求。三是多專業(yè)、多業(yè)務基于泛在電力物聯(lián)網(wǎng)的數(shù)據(jù)共享、業(yè)務協(xié)同，在提高運營成效的同時，對現(xiàn)有的網(wǎng)絡穩(wěn)定管理體系也形成較大沖擊。網(wǎng)絡穩(wěn)定責任、數(shù)據(jù)穩(wěn)定責任、運行穩(wěn)定責任等需要重新梳理界定，網(wǎng)絡穩(wěn)定事件的響應、溯源、取證，以及重大活動穩(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)務帶來的新挑戰(zhàn)。 

       應該說，泛在電力物聯(lián)網(wǎng)業(yè)務，特別是與能源運管服務有關的業(yè)務，其防護要求接近于電力監(jiān)控系統(tǒng)，而其運行環(huán)境又遠遠復雜于電力監(jiān)控系統(tǒng)，現(xiàn)有防護體系既不適應又難以有效覆蓋新業(yè)務、新業(yè)態(tài)的發(fā)展情況，這些都對泛在電力物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡穩(wěn)定帶來了很大的挑戰(zhàn)。

3 對泛在電力物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡穩(wěn)定防護的思考

       泛在電力物聯(lián)網(wǎng)是對現(xiàn)有電網(wǎng)業(yè)務的提升、完善和**拓展，相應的網(wǎng)絡穩(wěn)定防護也應基于現(xiàn)有防護體系進一步優(yōu)化、加強和發(fā)展，以滿足泛在電力物聯(lián)網(wǎng)新的防護需求。 

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

       網(wǎng)絡穩(wěn)定管理體系方面，應逐步優(yōu)化完善管理機制、制度、機構、隊伍，適應泛在電力物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡穩(wěn)定管理需求。對業(yè)務、數(shù)據(jù)、運行等方面的穩(wěn)定管理責任進行重新梳理，明確責任的范圍、崗位、人員等內(nèi)容，探索專業(yè)化機構進行網(wǎng)絡穩(wěn)定運營與保障的模式，實現(xiàn)網(wǎng)絡穩(wěn)定管理的**發(fā)展。 

       基礎網(wǎng)絡防護架構方面，要對信息內(nèi)外網(wǎng)及互聯(lián)網(wǎng)側的邊界、區(qū)域劃分、部署要求進行調(diào)整，優(yōu)化相關的穩(wěn)定防護策略，以適應泛在電力物聯(lián)網(wǎng)業(yè)務防護要求。要推動電力專用裝備升級完善，提高設備的性能，加強設備集群化部署應用能力，實現(xiàn)專用裝備資源池化、云化能力，滿足泛在電力物聯(lián)網(wǎng)防護需求。 

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

       從末端加強泛在電力物聯(lián)網(wǎng)的網(wǎng)絡穩(wěn)定，在終端、邊緣計算等領域，加強穩(wěn)定芯片、穩(wěn)定 OS 和中間件等技術措施的應用，研究采用可信計算、區(qū)塊鏈等技術，實現(xiàn)終端與邊緣設備的數(shù)據(jù)穩(wěn)定、本體穩(wěn)定。加強穩(wěn)定可控技術應用，在智能終端、感知設備方面，加強穩(wěn)定可控軟硬件產(chǎn)品應用，在基礎軟件方面采用穩(wěn)定可靠的操作系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)，在信息基礎資源方面采用北斗授時、定位產(chǎn)品及穩(wěn)定可控的地理信息系統(tǒng)，同時加強在業(yè)務應用方面的自主**，在網(wǎng)絡通信設施方面，為基礎、關鍵性業(yè)務構建專用、可控的通信網(wǎng)絡，確保核心業(yè)務、關鍵業(yè)務的鏈路穩(wěn)定可靠，采用 IPv6 協(xié)議進行終端接入網(wǎng)的組網(wǎng)，加強設備的網(wǎng)絡準入控制。 

3.3強基固本，加強基礎支撐性設施建設應用。 

       認證與授權基礎設施是物聯(lián)網(wǎng)防護的基礎，泛在電力物聯(lián)網(wǎng)也是物聯(lián)網(wǎng)，加強密碼與認證基礎設施的建設，滿足終端、網(wǎng)絡等各層面輕、重量級的認證需求，是保障泛在電力物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡穩(wěn)定的關鍵措施。

       在此基礎上，加強仿真測試、上線測試、出廠測試、方案審核等“三同步”有關過程管控，對智能終端、軟硬件組件供應鏈加強管理，從全生命周期對泛在電力物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡穩(wěn)定提出要求；做好數(shù)據(jù)穩(wěn)定的基礎工作，明確數(shù)據(jù)穩(wěn)定的責任主體、識別數(shù)據(jù)穩(wěn)定等級，對業(yè)務數(shù)據(jù)訪問、后臺數(shù)據(jù)運維、網(wǎng)絡數(shù)據(jù)訪問加強穩(wěn)定管控，打好數(shù)據(jù)穩(wěn)定防護的基礎；加快泛在電力物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡穩(wěn)定有關規(guī)范、標準的制定，為泛在電力物聯(lián)網(wǎng)長期的發(fā)展建設提供指導。 

4安科瑞為國家電網(wǎng)2021泛在電力物聯(lián)網(wǎng)建設提供解決方案

       安科瑞電氣深耕用戶側能效管理多年，逐漸完善了從電力物聯(lián)網(wǎng)云平臺到終端傳感器的生態(tài)體系，在“源（電源）-網(wǎng)（電網(wǎng)）-荷（負荷）-儲（儲能）”各個環(huán)節(jié)加大研發(fā)投入，已經(jīng)形成“云（云平臺）-管（有線/無線物聯(lián)）-邊（邊緣計算）-端（終端設備）”的生態(tài)系統(tǒng)，參與泛在電力物聯(lián)網(wǎng)建設，為國家電網(wǎng)建設“三型兩網(wǎng)”提供解決方案，使用戶在任何時間、地點、人、物之間實現(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、供應商、用戶服務。