一种基于功耗信息的DTU安全监测系统技术方案

本发明专利技术公开了一种基于功耗信息的DTU安全监测系统，包括数据采集模块和信息处理模块；所述的数据采集模块用于获取终端设备的电气功耗信息，并将模拟量转化为数字量，从而获得二进制数据流，将其传输给信息处理模块；所述的信息处理模块用于对数据采集模块传输的信息进行特征提取，并进行模型训练和分类，最终预测故障及故障类型。本发明专利技术立足于电力终端的内部功耗信息，研究功耗信息的传播转换、协同一致的特性以及其与系统安全的关联性，在保证监测准确性的前提下减少了数据处理分析的复杂过程，在一定程度上简化了电力终端的安全监测的实现。测的实现。测的实现。

【技术实现步骤摘要】
一种基于功耗信息的DTU安全监测系统


[0001]本专利技术属于智能电网电力工控终端安全监测领域，涉及一种电力终端工作状态监测技术，尤其涉及一种基于功耗信息的DTU(Data Transfer Unit)。

技术介绍

[0002]随着能源互联网以及智能电网项目的快速发展，电网和市场用户的互动增加，分布式发电量不断增加，对供电质量的要求日益提高，智能电网通过先进的传感测量技术、先进的设备、先进的控制方法来实现数据的采集、设备的检测以及参数的调节，从而达到电网安全可靠、经济高效等目标。
[0003]多元用户供需互动也使得电力终端面临攻击多样化的问题，所以针对多元用户供需互动用电环境下终端面临的攻击多样化问题，需要一种针对电力终端实时监测系统。目前已有的方法大多是针对电力终端流量、温度、电压、电流等一系列数字量模拟量进行监测。而面对海量的监测数据的时候，去分析它们的因果关系非常困难，耗时耗力。从运维人员对电力设备状态监测系统的实际需求来看，状态判断的时候往往只需要知道相关关系，而没有必要去追求因果关系。而想要通过这些数据去分析设备运行状况，必须进行复杂的聚合分类及相关性分析。本专利技术提出一种基于功耗信息的DTU安全监测系统，通过立足于电力终端的内部功耗信息，研究功耗信息的传播转换、协同一致的特性以及其与系统安全的关联性，在保证监测准确性的前提下减少了数据处理分析的复杂过程。

技术实现思路

[0004]本专利技术公开了一种基于功耗信息的DTU安全监测系统，通过对DTU电力终端自身功耗等信息的测量反馈、特征提取、感知推演，可以准确预警响应电力终端安全故障，实现对电力工控系统的安全监测；本专利技术立足于电力终端的内部功耗信息，研究功耗信息的传播转换、协同一致的特性以及其与系统安全的关联性，在保证监测准确性的前提下减少了数据处理分析的复杂过程，在一定程度上简化了电力终端的安全监测的实现。
[0005]本专利技术采用的技术方案如下：
[0006]一种基于功耗信息的DTU安全监测系统，包括数据采集模块和信息处理模块；所述的数据采集模块用于获取终端设备的电气功耗信息，并将模拟量转化为数字量，从而获得二进制数据流，将其传输给信息处理模块；所述的信息处理模块用于对数据采集模块传输的信息进行特征提取，并进行模型训练和分类，最终预测故障及故障类型。
[0007]上述技术方案中，进一步的，所述的数据采集模块采用外接电阻的方式实现电气量的采集。
[0008]进一步的，所述的数据采集模块中输入信号采用屏蔽线进行传输，且在信号输入端与地之间要并联滤波电容。
[0009]进一步的，所述的信息处理模块首先对得到的数据进行去除噪声的预处理，之后通过数据相关性分析，选择出m个最能反映不同程序运行时所产生功耗信息数据之间差异
性的指标。
[0010]进一步的，所述的指标包括特征：平均值、偏度、或均方根振幅。
[0011]进一步的，所述的模型采用支持向量机SVM。
[0012]进一步的，首先采集尽可能多的包括正常程序与异常程序的功耗信息，分别提取特征后，将其样本类型标定为正常或异常，然后根据这些已知标签的样本训练一个多分类器；进行异常监测的时候，只需要将新采集的功耗样本提交给分类器进行分类即可，当样本分类为异常时，则说明当前程序被篡改。
[0013]本专利技术的有益效果是：
[0014]本专利技术通过对电气功耗等信息的测量反馈、特征提取、感知推演，可以准确预警响应电力终端安全故障，实现对电力工控系统的安全监测，在一定程度上增强电力终端的安全监测能力。通过机器学习的方法实现模型的预测准确性，实现针对电力终端的攻击监测。
附图说明
[0015]图1是本专利技术的系统的一种结构示意框图；
[0016]图2是本专利技术中数据采集模块的一种连接示意图；
[0017]图3是本专利技术中信息处理模块中SVM分类器的训练过程示意图；
[0018]图4是本专利技术中信息处理模块中SVM分类器的识别过程示意图。
具体实施方式
[0019]下面结合附图对本专利技术的方案做进一步的说明。
[0020]本专利技术的基于功耗信息的DTU安全监测系统主要由两部分组成，分别是数据采集模块、信息处理模块。数据采集模块主要包括采集电路硬件部分和数据转化传输部分；信息处理模块主要是软件设计部分，包括终端设备功耗信息的特征提取和安全监测模型分类。系统基本模块框图如图1。
[0021]此系统主要任务及处理过程和技术手段总结如下表：
[0022]表1安全监测系统主要内容
[0023][0024][0025]数据采集模块
[0026]在数据采集模块，通过设计好的硬件电路，DTU设备得到终端设备的电气功耗信息，此信号为模拟量，在经过AD采样模块后转化为数字量，从而获得二进制数据流传输给信息处理模块进行进一步处理。数据采集模块主要用于终端设备电气量的采集。对于电气信息的采集，常见的方式有接取样电阻和通过互感测量。互感方式可以实现与原系统完全隔离，无论是在硬件层面还是软件层面，都不需要对原系统进行任何修改。但是通过互感方式容易受到环境中的电磁干扰，所以本监测方法采用外接电阻的方式实现电气量的采集。
[0027]尽管采用外接电阻的方式可以在一定程度上避免电磁干扰，但是还存在许多其他干扰因素，因此必须要采用合适的抗干扰措施。一般采用的措施包括输入信号采用屏蔽线传输，并联滤波电容等。首先为了避免信号线在周围磁场中运动切割产生感应电压，要保证信号线固定。一般采用的措施包括输入信号采用屏蔽线传输，并联滤波电容等。输入信号采用屏蔽线传，传感器一侧的导线距离高压线很近会产生一些干扰信号通过线路进入控制单元，而采用屏蔽线传输时，就可以将干扰电压降至最低。除此之外，还要在信号输入端与地之间并联一个滤波电容，这样可以对干扰和噪声进行平滑滤波。硬件设计电路如图2所示。
[0028]信息处理模块
[0029]1特征提取
[0030]终端设备的功耗信息通过数据采集模块采集后，传输给信息处理模块。这部分模块将会对信号进行预处理，之后对电力终端设备功耗信息进行处理分析，考虑综合可靠性和高效性等因素，从功耗信息抽象出描述设备运行状态更强的特征，得到和终端设备安全运行紧密耦合的特征组合。
[0031]当电力终端设备功耗数据传至后台服务器之后，就会对其进行在线分析，通过合适的方法和模型，提取和设备安全运行耦合度最高的特征，判断终端设备运行是否出现异常。在采集的数据传输至信息处理模块以后，我们首先对得到的数据进行去除噪声的预处理，之后从功耗信息提取相关的特征。考虑到功耗信息的特点，我们首先能想到的特征有平均值、最大值、最小值这类指标，但是这些指标不能够完全的反映出不同功耗信息之间的差异，还需要经过统计分析，借助特征提取工具选取更多能够有效反应不同功耗信息之间差异的特征。通过数据相关性分析，我们可以选择出m个最能反映不同程序运行时所产生功耗信息数据之间差异性的指标，其中部分特征值如：平均值、本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于功耗信息的DTU安全监测系统，其特征在于，包括数据采集模块和信息处理模块；所述的数据采集模块用于获取终端设备的电气功耗信息，并将模拟量转化为数字量，从而获得二进制数据流，将其传输给信息处理模块；所述的信息处理模块用于对数据采集模块传输的信息进行特征提取，并进行模型训练和分类，最终预测故障及故障类型。2.根据权利要求1所述的基于功耗信息的DTU安全监测系统，其特征在于，所述的数据采集模块采用外接电阻的方式实现电气量的采集。3.根据权利要求1所述的基于功耗信息的DTU安全监测系统，其特征在于，所述的数据采集模块中输入信号采用屏蔽线进行传输，且在信号输入端与地之间要并联滤波电容。4.根据权利要求1所述的基于功耗信息的DTU安全监测系统，其特征在于，所述的信息处理模块首先对...

【专利技术属性】
技术研发人员：许爱东，李立浧，蒋屹新，张宇南，徐文渊，冀晓宇，贵海军，李鹏，习伟，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：发明
国别省市：