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利用其他领域成果 推动自动抄表进步

利用其他领域成果 推动自动抄表进步

点击数:7731 次   录入时间:03-04 11:36:20   整理:http://www.55dianzi.com   电工文摘

  5.2 低压电力线载波通信

   电力线载波通信,是将信息调制为高频信号(一般为50kHz~500kHz)叠加在电力线路上进行通信的技术。其优势在于电力线属电力部门完全控制的通信信道,不必另外铺设通信信道,也可不用或少用公用通信信道;电力线是所有住房和建筑物的基础设施,以电力线作为通信信道,可大大节省铺设通信信道的投资;几乎不需要维护或维护量极小;且以电力线为通信信道,可以灵活地实现“即插即用”。

   目前,国内10kV以上等级的高压电力线载波技术已较成熟,但低压电力网络上的载波通信还未能达到令人满意的水平。这在一定程度上制约了自动表技术在我国的实际应用。国外虽然有较为成熟的低压电力线载波技术,但将使用该技术进行通信的自动抄表系统直接用于我国,效果却不如人意。其原因在于,我国对低压电器电磁兼容性的控制远没有西方发达国家严格,且对低压电力网上存在的电磁污染的治理也很不得力,造成低压电力网上干扰大,结果严重影响着载波通信的质量。另外,用户负载千变万化造成网络传输特性复杂且为时变,很难以准确的数学模型加以表征。因此,强干扰是低压电力线载波技术必须跨截止的障碍。显然,从规范用户负载特性、提高电磁兼容水平等方面来解决此类问题,在短期内难以实现。可行的出路,可能是寻找抗干能力强的载波方式,以增强通信设备的电磁兼容能力。

   值得一提的是:由于扩频技术具有优良的抗噪特性,因此将扩频编码方式用于低压电力线载波通信成为自动抄表领域中又一个研究热点。使用了扩频技术的低压电力线载波通信可以在很大程度上解决上文所提出的问题,且不必付出高昂的代价。同时,官还避免了无线扩频通信所面临的诸如受地形限制等弊端。

  5.3 复合通信方案

   在自动抄表技术应用到的所有通信模式中,各种方案都存在着不同程度的缺陷,尤其是我国目前的低压电力网络问题更多,亦即任何一种采用单一技术的通信方案均很难完全满足客户的多重要求。即使在很大程度上达到了要求。但须付出的代价却难以承受。为解决这类矛盾,复合通信方案被提出。所谓复台通信方案,即是在自动抄表的不同通信阶段采用不同的通信方式,组成实现电能自动抄表用复合通信网络。对于数据传输量不太大。传输距离较近的底层数据采集阶段(电度表到采集器,采集器到集中器)可以使用如红外、低压电力线载波甚至点对点的20mA电流环等技术;而对于由集中器到中央处理站段,则可采用电缆、电话线或无线通信等。选择什么样的方式相互配合,需根据实际情况统筹考虑。混合使用的备种通信方式之间要有很好的相容性,不能相互干扰,这其中涉及到运筹学.最优规划等方面的研究与设计。

  5.4 自动抄表过程中的通信安全

   通信技术应用的迅速普及,已使得通信安全不容忽视。自动抄表系统由于涉及到电力经济运营,它关联着电力用户与电力部门两者的经济利益,因此自动抄表全过程中的通信安全也显得尤为重要。目前,对于这方面的研究还很少。即便是咱动化程度很高的自动抄表系统,也还不能完全杜绝窃电等不法行为的发生,而自动抄表系统中的通信子系统,更是容易被侵害的环节。应该注意到,当前国内投入使用的自动抄表系统大多采用的是租用电话线或网络专线进行通信,其网络安全性明显要比无线扩频、光缆通信塞,较容易被侵入攻击。一旦恶意的攻击发生,轻则造成所传输的耗用电能的数据被审改或丢失,重则还可能导致整个自动抄表系统的崩溃,其经济损失将不可估量。而目前实际运行的自动抄表系统中较少考虑安全因素,这将给系统的稳定可靠运营埋下隐患。关于通信安全方面(尤其是计算机网络通信安全)已经有很多好的理论与技术,迫切需要进行的工作是把这些技术移植到自动抄表系统中来,以设计出符合自动抄表系统实际的、安全有效的通信网络解决方案。

  5.4.1 计算机网络安全概述

   所谓网络安全是指:利用网络管理控制和技术措施,保证在一个网络环境里,信息数据的机密性、完整性和可使用性受到保护,它包括网络系统安全和网络信息安全两个方面。随着网络技术的迅猛发展,计算机网络安全性问题的重要程度迅速提升中。一般来讲,网络安全隐患主要来自以下四个方面:黑客、病毒、合法人员的失误和网络系统自身的脆弱性。其中,前两种最容易发生,造成的危害严重且不易防范。据美国联邦调查局统计,美国近期每年因信息和网络安全问题所造成的损失高达飞亿美元。1996年美国金融时报曾报道,平均每20秒就发生一起入侵因特网计算机的事件。

   信息技术的进步在给人们生活带来巨大便利的同时,也造就了一批招用先进攻击手段的黑客。综合起来,黑客进行攻击的方法主要有:口令猜测;地址欺骗;TCP盗用;窃听;业务否决;对城名和基础设施的破坏;利用Web破坏数据库;“社会工程”(这种攻击方式主要是通过一些日常社会交往获取有用信息,从而利用这些信息进行攻击。如通过窃听别人的谈话、通过收集被攻击对象的废弃文件等获取一些完整或不完整的有利于攻击的信息);病毒携带。

   与攻击方法相对应,计算机网络安全防范技术有以下几种:密码技术;身份验证技术;访问控制技术;防火墙技术;安全内核技术;网络反病毒技术;信息泄目防治技术;网络安全漏洞扫描技术;入侵检测技术等。密码技术是最基本的安全措施,其原理是利用加密算法对数据进行加密。所谓密码实际上是含有一个参数的k的变换,即C=Ek(m),其中m是信息,也叫明文;C是密文,Ek是含有k的变换;参数k称做密钥。目前加密技术主要有两大类:一类是基于对称密钥加密的算法,也称私钥算法;另一类是基于非对称容钥的加容算法,也称公钥算法,例如椭圆曲线法、D-H算法及RSA算法等。

  5.4.2 计算机网络安全与自动抄表系统

   计算机网络所具有的覆盖面广、传输速率高以及传输可靠性强等特点,使它成为可用于自动抄表系统的一个很好媒介。尽管目前投入使用的自动抄表系统中较少采用这种媒介进行通信,但是可以预见,如何合理有效地的运作计算机网络来实现自动抄表数据的传输,必将成为该领域的又一个进步趋向。

   有计算机网络的介入,网络安全问题就不可避免。相比之下,利用计算机网络通信较之自动抄表技术中所采用的其他通信方式更容易受到攻击。计算机网络本身的缺陷、漏洞构成内因;而对于计算机网络的攻击的易于实施性成为外因。通常黑客对某个特定网络发动攻击,所需要的除了一定的技术外,仅仅是一台廉价计算机和与该网络的物理连接。另一个值得关注的问题是:一旦自动抄表系统采用了计算机网络通信(特别是像Internet这样大型的开放式网络),它将面临上述各种危险因素的挑战。而且,并不是所有的安全措施和技术都能用于提高抄表系统的安全性,因为自动抄表系统有其自身的特点。

   自动抄表系统的通信是日分布在较广范围内的采集器、集中器与中心处理站间交换数据的过程。其网络结构一般属于集线器式(多点通过集线器连接到服务器)。通信中既要保证所抄得数据的安全可靠传输,又必须确保中心工作站不会受到采自传输网络的意外攻击。数据可采用密码技术进行保护。通常,密钥只在小型的分布式网络中应用,或网络是中央集线器格局的。支持公钥的密码机制可运行在大型的分布式网络系统中。对中心工作站的保护人可综合运用防火墙、控制访问权限以及使用安全内核等技术。防人墙和安全内核技术更多地涉及计算机软件方面的研究,其关键是选用适合于自动抄表系统通信网络结构特点的软体,以及采用自身安全性可靠、安全漏洞少的操作系统作为运行平台。对于控制访问权限,则需要研究制定合理、高效的安全策略保证合法用户能充分灵活边行使其权限有效防止非法用户的访问及合法用户的非法操作;同时,确保系统通信的、快速、便捷、通畅。

   当然,为自动抄表系统构建专门的计算机通信网络可以明显加强安全性,降低系统遭受攻击的可能,但这要付出高昂的代价,同时会限制本系统与其他系统的通信,减弱计算机网络在灵活性方面的优势,因此并不是一种积极的方法。鉴于此,目前应该研究的是如何将现有的网络安全技术很好地融合到自动抄表系统中,以解决网络开放性要求和系统安全性之间矛盾。

  5.5 其他发展趋势

   将拓扑学理论用于自动抄表通信网络的规划,可以优化网络的拓扑结构,提高网络传输的效率和稳定性。但是,鉴于自动抄表系统通信网络结构的复杂性,这方面的研究还有相当长的路要走。

   在抄表软件方面,应用新的基于数据库的编程观念及复活,可以提高系统分析、处理、管理软件的运行效能,更好地为自动抄表系统服务。

   除此之外还有很多研究方向,受篇幅所限不再赘述。总而言之,把其他相关领域的技术成果合理地移植劲自嘲抄表系统中来,很可能会促使自动抄表技术尽快完善并不断进步。

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