基于CPU负荷率的智能电表病毒检测方法技术

一种基于CPU负荷率的智能电表病毒检测方法，该方法是在智能电表中装设检测CPU负荷率的CPU负荷率检测软件模块，并将检测的CPU负荷率数据与其它电量数据一起上报用电管理中心，在用电管理中心根据同厂家同型号智能电表的CPU负荷率数据及其统计分布特性设置门槛值，将抽取的同厂家同型号智能电表的CPU负荷率与门槛值进行比较，CPU负荷率高于门槛值的，对应的智能电表判别为遭病毒感染。本发明专利技术方法无需在智能电表上安装和更新病毒检测软件，只需根据同厂家同型号智能电表的CPU负荷率的横向比较进行判别，不受病毒入侵方式与途径影响，识别准确率高，可在智能电表有限的计算能力和通信带宽约束下满足信息安全防护的基本需求。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】一种基于CPU负荷率的智能电表病毒检测方法，该方法是在智能电表中装设检测CPU负荷率的CPU负荷率检测软件模块，并将检测的CPU负荷率数据与其它电量数据一起上报用电管理中心，在用电管理中心根据同厂家同型号智能电表的CPU负荷率数据及其统计分布特性设置门槛值，将抽取的同厂家同型号智能电表的CPU负荷率与门槛值进行比较，CPU负荷率高于门槛值的，对应的智能电表判别为遭病毒感染。本专利技术方法无需在智能电表上安装和更新病毒检测软件，只需根据同厂家同型号智能电表的CPU负荷率的横向比较进行判别，不受病毒入侵方式与途径影响，识别准确率高，可在智能电表有限的计算能力和通信带宽约束下满足信息安全防护的基本需求。【专利说明】基于CPU负荷率的智能电表病毒检测方法
本专利技术涉及一种智能电表的病毒检测方法，具体涉及一种基于CPU负荷率的智能电表的病毒检测方法。
技术介绍
传统数字电表只需在电量测量后执行预付费扣费或通过集抄系统上传电量信息，功能简单，多基于单片机系统开发，加之无双向通信需求，发生针对数字电表的网络攻击事件的风险并不明显。 智能电网中，为实现电力用户与电网的交互响应，要求智能电表具有双向通信功能，不仅要能上报电量信息，还要能接收实时电价等信息，使得智能电表遭遇网络攻击的风险显著增加。此外，随着智能电网的发展，智能电表还出现了集成双向计量、电能质量检测和多种负荷控制等计算任务繁重的多种功能的趋势。因传统上基于单片机实现的数字电表只能进行单任务计算，为满足智能电表新的功能需求，目前已涌现出一批基于ARM芯片、带有Linux等嵌入式操作系统且可以并行多任务的智能电表。因该些操作系统一般都有堆栈溢出等bug，这又进一步扩大了智能电表遭遇网络攻击的风险。 因智能电表点多面广，无法使用专网通信。因小区内难以采用电力调度通信网之类的专网通信，受限于不能采用专用通信通道，只能通过无线或电力载波与小区集抄系统通信，然后通过集抄系统与用电中心交互，使得遭遇网络攻击的风险显著增加。智能电网通常由智能电表、感知系统、通信系统、控制系统组成。为了保证电网系统安全可靠的运行，必须对这个庞大的系统提供安全认证。尤其是其中的智能电表和控制系统都在智能电网中执行双向通信，这使得黑客有机会入侵系统，可以通过滥用电能、恶意收集和分析用户的数据和信息来实现对电网的破坏。 智能电网中的终端设备一智能电表在智能电网中执行双向通信，这使得黑客有机会入侵系统，数据的双向通信是智能电表信息安全防护存在的突出问题。因智能电表的计算资源和通信资源有限，数量大且一般无人维护，这使得电表被病毒入侵的可能性更大。虽然国外已有研究采用轻量级的加密和认证进行保护，即只有通过认证的电表才能接入通信网络，调度中心和电表之间的数据采用加密方式，避免泄漏通信内容，但还不能有效及时地监测到智能电表中是否存在病毒。 随着智能电网高级计量体系(Advanced Metering Infrastructure)的研究和建设，与居民直接相关的用电信息采集和在线监控系统的功能需求逐渐显现。由于用户各种需求的增加，要求智能电表除了需要具备传统多功能电表的功能外，还需要具备双向通信功能、双向计量功能、多种负荷控制方式、电能质量监测和远程升级等功能。但由于智能电表计算处理能力弱，通信依赖电力线载波，带宽极其有限，且用户交互性差，即便安装杀毒软件，升级维护也相当困难，因此，智能电表的信息安全防护和病毒软件入侵检测是当前亟待解决的难题。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是:针对上述现有技术中具有双向通信能力的智能电表存在的信息安全问题，提供一种基于CPU负荷率的智能电表病毒检测方法，该方法仅需在智能电表中增加CPU负荷率测量功能，再由用电管理中心完成异常检测，特别适合于计算资源和网络通信资源有限的智能电表。 为了解决上述技术问题，本专利技术所采用的技术方案是:一种基于CPU负荷率检测的智能电表病毒检测方法，是以现有用电信息采集系统为基础，将智能电表的用电信息传输至用电管理中心，其特点是，该方法于该智能电表内增设检测智能电表的MCU中的CPU模块的负荷率的CPU负荷率检测软件模块，获取CPU负荷率数据；该CPU负荷率数据通过该用电信息采集系统传输至用电管理中心，并在该系统的用电管理中心增设CPU负荷率异常检测模块，该CPU负荷率异常检测模块抽取同厂家同型号智能电表的CPU负荷率数据，利用统计分析方法，设定(PU负荷率异常门槛值；最后将同厂家同型号智能电表的CPU负荷率数据与该CPU负荷率异常门槛值相比较，高于该CPU负荷率异常门槛值的CPU负荷率数据为异常，判定该异常的CPU负荷率数据所对应的智能电表已遭病毒软件感染。 上述设定CPU负荷率异常门槛值的步骤如下: A.根据抽取的同厂家同型号智能电表的CPU负荷率数据计算出均值μ和均方差 O ;其中，均值μ为所抽取的同厂家同型号智能电表的CPU负荷率的平均值，计算公式为 f Y ^Ln 均方差σ 的计算公式为:σ = V ΣΓ=ι(:? — β)2/(η — —I)’.: 上述二式中，X表示CPU负荷率，Xi表示第i台智能电表的CPU负荷率，η表示所抽取同厂家同型号智能电表的个数； B.以同厂家同型号智能电表的CPU负荷率成正态分布为基础，根据正态分布的统计分布特征，该些同厂家同型号智能电表的CPU负荷率集中在均值μ附近，大于μ+3σ的概率为0.15%，属于小概率事件，且由于智能电表感染病毒会增加CPU负荷率，将μ+3σ的数值设置为CPU负荷率异常门槛值。 所述CPU负荷率检测软件模块与该CPU模块相连接。 所述用电管理中心包括数据库服务器和应用服务器，该CPU负荷率异常检测模块设置于该应用服务器内，并与该数据库服务器相连接，以从该数据库服务器中抽取同厂家同型号智能电表的CPU负荷率数据。 本专利技术利用智能电表感染病毒或恶意软件后CPU计算负荷会有所增加的特点，在智能电表中增加CPU负荷率检测软件模块，将测量的CPU负荷率数据和用电数据一并上传到用电管理中心，为检测智能电表是否感染病毒提供基础数据。且本专利技术在有限的计算资源和通信带宽约束下，通过增设CPU负荷率检测软件模块，可提供对智能电表工作状况的监视能力；用电管理中心根据同厂家同型号智能电表的CPU负荷率的横向比较判别遭病毒入侵的智能电表，不受病毒入侵方式与途径影响，识别准确率高。 【专利附图】【附图说明】 图1为本专利技术的智能电表总体结构示意图。 图2为用电信息采集系统的结构框架图。 图3是同厂家同型号智能电表的CPU负荷率的正态分布概率图。 【具体实施方式】 本专利技术为一种基于CPU负荷率的智能电表的病毒检测方法，是以现有用电信息采集系统为基础，在现有智能电表内增设CPU负荷率检测软件模块，然后将该模块检测的CPU负荷率数据和智能电表测量的原有数据(电流、电压、功率因数、功率和用电量等)一起通过用电信息采集系统传输至用电管理中心；并在用电管理中心增设CPU负荷率异常检测模块，该CPU负荷率异常检测模块从用电管理中心的数据库服务器中抽取同厂家同型号智能电表的CPU负荷率数据，利用统计分析方法，设定CPU负荷本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于CPU负荷率检测的智能电表病毒检测方法，是以现有用电信息采集系统为基础，将智能电表的用电信息传输至用电管理中心，其特征在于，该方法是于该智能电表内增设检测智能电表的MCU中的CPU模块负荷率的CPU负荷率检测软件模块，获取CPU负荷率数据；该CPU负荷率数据通过该用电信息采集系统传输至用电管理中心，并在该系统的用电管理中心增设CPU负荷率异常检测模块，该CPU负荷率异常检测模块抽取同厂家同型号智能电表的CPU负荷率数据，利用统计分析方法，设定CPU负荷率异常门槛值；最后将同厂家同型号智能电表的CPU负荷率数据与该CPU负荷率异常门槛值相比较，高于该CPU负荷率异常门槛值的CPU负荷率数据为异常，判定该异常的CPU负荷率数据所对应的智能电表已遭病毒软件感染。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：吴长江，王建城，李志强，许武，黄海，
申请(专利权)人：陈凤，苏盛，
类型：发明
国别省市：湖南;43