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一种基于旁路信息的PLC安全监控方法技术

技术编号:14964850 阅读:90 留言:0更新日期:2017-04-02 19:22
本发明专利技术公开了一种基于旁路信息的PLC安全监控方法。借助对功耗旁路信息的分析实现对PLC当前工作的安全监控。以在PLC的供电线路中串入取样电阻的方式,使用高速数据采集设备获取PLC运行时产生的实时功耗信息,根据获取的功耗信息计算出能够反映PLC当前工作的特征信息,根据这些计算得到的特征信息,使用SVM算法构造分类器,实现对PLC当前工作的有效识别。本发明专利技术硬件结构简单,无需修改工业控制系统的硬件以及软件系统,不会影响工业控制系统的正常运行,同时能够以高准确率实现对PLC的安全监控。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种安全监控方法,尤其是涉及一种基于旁路信息的PLC安全监控方法
技术介绍
以孤岛方式运行的工业控制系统,使用专用设备与协议并且与外界物理环境相对隔绝,在很长一段时间内都是相对安全的。但是为了满足企业不断提高的经营管理要求,顺应信息化以及工业化深度融合的潮流,随着近年来信息技术以及物联网的飞速发展,信息技术大范围的应用于工业控制系统。‘两化融合’带来了生产力的极大提升,但同时也给工业控制系统带来了巨大的安全问题,由于外界网络的接入,现在的工业控制系统不仅需要面临来自企业内部的安全威胁,还可能遭受来自互联网的攻击。工业控制系统是国家的重要基础设施,在满足人民物质需求,保障经济可持续发展以及维护社会稳定方面具有重要作用,其安全事关国家经济安全和人民财产安全,我国政府高度重视工业控制系统的安全问题。基于旁路信息进行分析的技术,是指通过获取被分析设备运行过程中产生的温度、执行时间、声音、电磁辐射以及能量消耗等物理泄露量,分析设备的内部运行状态。此类分析方法无需改变设备的软硬件结构,不会影响设备的正常运行。在众多的旁路信息分析手段中应用最广泛的为功耗分析、电磁辐射分析和时间分析,其中功耗分析方法具有实现方式简单,分析手段丰富以及分析效果好等优点,是当今最有效的旁路信息分析方法之一。可编程逻辑控制器(PLC)作为工业控制系统中的关键设备,由于硬件结构以及软件系统的限制,无法移植传统信息领域的安全防护手段,目前尚无针对PLC特性而设计的有效安防手段。众所周知,当且仅当PLC在运行指定程序时,才认为处于安全状态。本专利技术旨在通过监测PLC的当前工作状态,判断其是否处于指定工作状态,从而来实现安全监控。
技术实现思路
为解决上述问题,本专利技术提出一种基于旁路信息的PLC安全监控方法,本专利技术通过对PLC运行时产生的功耗旁路信息进行分析,实现对PLC内部运行状态的判断,进而实现针对PLC的安全监控的目的。本专利技术的目的是通过以下技术方案实现的:一种基于旁路信息的PLC安全监控方法,包括以下步骤:1)通过在PLC的电源模块以及CPU模块之间串入取样电阻,使用高速数据采集设备采集PLC在运行时产生的功耗信息。2)从采集得到的原始功耗旁路信息中,计算得到能够反映PLC不同工作状态的功耗特征信息。3)使用计算得到的功耗特征信息结合SVM机器学习算法训练监控分类器。4)由步骤3)得到的监控分类器,监测PLC的当前工作状态,实现安全监控。进一步地,所述的步骤1)中在电源模块与CPU模块之间串联接入阻值大小为0.1欧姆的电阻,进行PLC功耗信息的提取,通过以下公式将功耗信息转换为易测量的电压信号:Vi=Ii*R其中,Vi为高速数据采集器测量的实时电压数值,Ii为电源模块与CPU模块之间的实时电流值,即实时功耗信息,R为电源模块与CPU模块之间串入的电阻,大小为0.1欧姆。同时使用高速数据采集器实时采集串入的取样电阻两端的电压变化情况,采样速率为250KSa/s,采样精度为16bit。进一步地,所述的步骤2)中将通过高速数据采集器获得的PLC在不同工作时产生的原始功耗旁路信息切割成等时间长度的功耗旁路信息片段,每一个功耗旁路信息片段就是一个功耗信息样本,采用以下公式提取并计算出每个功耗信息样本对应的能够反映PLC不同工作的功耗特征信息。平均值:x‾=1NΣk=1Nxk---(1)]]>偏度:1NΣk=1N[xk-x‾σ]3---(2)]]>峰度:{1NΣk=1N[xk-x‾σ]4本文档来自技高网
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【技术保护点】
一种基于旁路信息的PLC安全监控方法,其特征在于:包括以下步骤:1)通过在PLC的电源模块以及CPU模块之间串入取样电阻,使用高速数据采集设备采集PLC在运行时产生的功耗信息。2)从采集得到的原始功耗旁路信息中,计算得到能够反映PLC不同工作状态的功耗特征信息。3)使用计算得到的功耗特征信息结合SVM机器学习算法训练监控分类器。4)由步骤3)得到的监控分类器,监测PLC的当前工作状态,实现安全监控。

【技术特征摘要】
1.一种基于旁路信息的PLC安全监控方法,其特征在于:包括以下步骤:
1)通过在PLC的电源模块以及CPU模块之间串入取样电阻,使用高速数
据采集设备采集PLC在运行时产生的功耗信息。
2)从采集得到的原始功耗旁路信息中,计算得到能够反映PLC不同工作状
态的功耗特征信息。
3)使用计算得到的功耗特征信息结合SVM机器学习算法训练监控分类器。
4)由步骤3)得到的监控分类器,监测PLC的当前工作状态,实现安全监
控。
2.根据权利要求1所述的一种基于旁路信息的PLC安全监控方法,其特征
在于:所述的步骤1)中在电源模块与CPU模块之间串联接入阻值大小为0.1
欧姆的电阻,进行PLC功耗信息的提取,通过以下公式将功耗信息转换为易测
量的电压信号:
Vi=Ii*R
其中,Vi为高速数据采集器测量的实时电压数值,Ii为电源模块与CPU模
块之间的实时电流值,即实时功耗信息,R为电...

【专利技术属性】
技术研发人员:徐文渊王灏然
申请(专利权)人:浙江大学
类型:发明
国别省市:浙江;33

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