本發(fā)明涉及信息安全與網(wǎng)絡(luò)安全，具體為一種水電站監(jiān)控系統(tǒng)安全防護(hù)體系構(gòu)建方法及系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

1、隨著信息技術(shù)和自動化控制系統(tǒng)的快速發(fā)展，現(xiàn)代水電站的運行和管理日益依賴于復(fù)雜的監(jiān)控系統(tǒng)。這些監(jiān)控系統(tǒng)通常集成了多層次的數(shù)據(jù)采集、傳輸和處理功能，以確保水電站的高效、安全運行。然而，隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展和網(wǎng)絡(luò)威脅的增加，傳統(tǒng)的水電站監(jiān)控系統(tǒng)逐漸暴露出安全防護(hù)能力不足的缺點。尤其在應(yīng)對日益復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)攻擊和內(nèi)部故障時，現(xiàn)有的監(jiān)控系統(tǒng)缺乏有效的響應(yīng)機(jī)制和恢復(fù)手段。此外，隨著物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的大規(guī)模應(yīng)用，水電站的監(jiān)控系統(tǒng)面臨著更加嚴(yán)峻的安全挑戰(zhàn)，包括設(shè)備的身份驗證、數(shù)據(jù)的完整性保護(hù)以及敏感信息的安全傳輸?shù)葐栴}。

2、現(xiàn)有的水電站監(jiān)控系統(tǒng)安全防護(hù)體系在多層次安全架構(gòu)的建設(shè)上普遍存在不足。一方面，傳統(tǒng)的安全架構(gòu)往往將物理層、網(wǎng)絡(luò)層和應(yīng)用層的安全措施孤立對待，缺乏統(tǒng)一的協(xié)調(diào)與管理，這導(dǎo)致在面對跨層級的安全威脅時，系統(tǒng)難以形成有效的聯(lián)動防御。另一方面，現(xiàn)有的安全防護(hù)系統(tǒng)對網(wǎng)絡(luò)層和數(shù)據(jù)層的安全監(jiān)控能力有限，難以及時識別和響應(yīng)潛在的威脅。特別是缺乏利用人工智能技術(shù)進(jìn)行實時數(shù)據(jù)分析和安全策略動態(tài)調(diào)整的能力，這使得系統(tǒng)在面對突發(fā)攻擊或異常時，無法快速調(diào)整防護(hù)策略，因而容易導(dǎo)致系統(tǒng)安全防護(hù)的滯后。此外，當(dāng)系統(tǒng)遭受攻擊或發(fā)生故障時，傳統(tǒng)的監(jiān)控系統(tǒng)通常依賴手動干預(yù)來恢復(fù)功能，缺乏自動修復(fù)和恢復(fù)的機(jī)制，這使得系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可用性受到嚴(yán)重影響。

3、現(xiàn)有的水電站監(jiān)控系統(tǒng)安全技術(shù)存在多層次安全架構(gòu)不足、缺乏實時數(shù)據(jù)分析與動態(tài)安全策略調(diào)整機(jī)制、自動修復(fù)和恢復(fù)能力不完善等問題。我方發(fā)明的水電站監(jiān)控系統(tǒng)安全防護(hù)體系構(gòu)建方法，正是針對上述問題提出了解決方案。本發(fā)明通過構(gòu)建多層次、分級別的安全架構(gòu)，并利用人工智能技術(shù)進(jìn)行實時安全威脅分析和自動調(diào)整安全策略，確保各層級安全措施相互補(bǔ)充和協(xié)調(diào)運行。同時，本發(fā)明設(shè)計了自動修復(fù)和恢復(fù)功能，以應(yīng)對系統(tǒng)遭受攻擊或發(fā)生故障時的情況，確保系統(tǒng)的持續(xù)穩(wěn)定運行。因此，本
技術(shù)實現(xiàn)要素：
解決的是水電站監(jiān)控系統(tǒng)安全防護(hù)中的跨層級聯(lián)動防御、實時威脅響應(yīng)、以及自動修復(fù)和恢復(fù)的問題，屬于信息安全與網(wǎng)絡(luò)安全技術(shù)領(lǐng)域。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、鑒于上述存在的問題，提出了本發(fā)明。

2、因此，本發(fā)明解決的技術(shù)問題是：如何解決現(xiàn)有水電站監(jiān)控系統(tǒng)的安全防護(hù)措施存在缺乏智能化、動態(tài)調(diào)整能力弱、數(shù)據(jù)加密不全面等問題。

3、為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：一種水電站監(jiān)控系統(tǒng)安全防護(hù)體系構(gòu)建方法，包括：構(gòu)建多層次、分級別的安全架構(gòu)，并使各層級安全措施相互補(bǔ)充；

4、從網(wǎng)絡(luò)層和數(shù)據(jù)層獲取實時數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，利用人工智能技術(shù)實時分析安全威脅，自動調(diào)整安全策略；

5、當(dāng)系統(tǒng)在遭受攻擊或發(fā)生故障時自動修復(fù)和恢復(fù)正常功能，并與ai動態(tài)安全策略結(jié)合；

6、采用aes加密算法對數(shù)據(jù)進(jìn)行加密，為各層級的安全措施提供加密保障。

7、作為本發(fā)明所述的水電站監(jiān)控系統(tǒng)安全防護(hù)體系構(gòu)建方法的一種優(yōu)選方案，其中：所述構(gòu)建多層次、分級別的安全架構(gòu)包括，物理層、網(wǎng)絡(luò)層、數(shù)據(jù)層和應(yīng)用層；

8、所述物理層包括，采用生物識別技術(shù)對進(jìn)入監(jiān)控中心的人員進(jìn)行身份驗證；

9、所述網(wǎng)絡(luò)層包括，采用防火墻和入侵檢測系統(tǒng)來防止外部攻擊；

10、所述數(shù)據(jù)層包括，使用高級加密標(biāo)準(zhǔn)aes對數(shù)據(jù)進(jìn)行加密；

11、所述應(yīng)用層包括，引入訪問控制和身份驗證機(jī)制，確保只有授權(quán)用戶進(jìn)行訪問和操作系統(tǒng)。

12、作為本發(fā)明所述的水電站監(jiān)控系統(tǒng)安全防護(hù)體系構(gòu)建方法的一種優(yōu)選方案，其中：所述各層級安全措施相互補(bǔ)充包括，物理層采用生物識別技術(shù)對進(jìn)入監(jiān)控中心的人員進(jìn)行身份驗證，并將驗證結(jié)果傳遞給應(yīng)用層的訪問控制系統(tǒng)，以確保只有經(jīng)過身份驗證的人員進(jìn)行訪問和操作系統(tǒng)；

13、網(wǎng)絡(luò)層部署防火墻和入侵檢測系統(tǒng)，實時監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)流量并檢測異常行為，將檢測到的異常行為信息傳遞給ai驅(qū)動的動態(tài)安全策略進(jìn)行分析；

14、數(shù)據(jù)層使用高級加密標(biāo)準(zhǔn)對數(shù)據(jù)進(jìn)行加密，密鑰管理系統(tǒng)確保加密密鑰的安全性，并在應(yīng)用層的訪問控制機(jī)制中使用，確保只有經(jīng)過身份驗證的用戶可以解密和訪問數(shù)據(jù)；

15、ai技術(shù)實時分析從各層級收集到的數(shù)據(jù)，識別異常行為和潛在的安全威脅，并與行為分析技術(shù)結(jié)合，根據(jù)用戶行為模式識別結(jié)果實時調(diào)整訪問權(quán)限和安全策略。

16、作為本發(fā)明所述的水電站監(jiān)控系統(tǒng)安全防護(hù)體系構(gòu)建方法的一種優(yōu)選方案，其中：所述從網(wǎng)絡(luò)層和數(shù)據(jù)層獲取實時數(shù)據(jù)包括，從網(wǎng)絡(luò)層收集網(wǎng)絡(luò)流量數(shù)據(jù)、網(wǎng)絡(luò)協(xié)議數(shù)據(jù)、入侵檢測數(shù)據(jù)和網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋽?shù)據(jù)；

17、從數(shù)據(jù)層數(shù)據(jù)收集數(shù)據(jù)存儲訪問日志、數(shù)據(jù)完整性驗證結(jié)果、數(shù)據(jù)加密狀態(tài)和數(shù)據(jù)庫查詢?nèi)罩尽?/p>

18、作為本發(fā)明所述的水電站監(jiān)控系統(tǒng)安全防護(hù)體系構(gòu)建方法的一種優(yōu)選方案，其中：所述利用人工智能技術(shù)實時分析安全威脅包括，對收集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化和預(yù)處理，使其適合輸入到神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)中；

19、標(biāo)準(zhǔn)化后的數(shù)據(jù)分別和表示為：

20、

21、

22、其中，表示標(biāo)準(zhǔn)化后的第i個輸入變量，表示標(biāo)準(zhǔn)化后的第j個輸入變量；xi表示網(wǎng)絡(luò)層收集到的第i個數(shù)據(jù)點，yj表示數(shù)據(jù)層收集到的第j個數(shù)據(jù)點；表示網(wǎng)絡(luò)層收集到的第i個數(shù)據(jù)點xi的均值，表示數(shù)據(jù)層收集到的第j個數(shù)據(jù)點yj的均值；表示網(wǎng)絡(luò)層收集到的第i個數(shù)據(jù)點xi的標(biāo)準(zhǔn)差，表示數(shù)據(jù)層收集到的第j個數(shù)據(jù)點yj的標(biāo)準(zhǔn)差；

23、在第一神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)中對標(biāo)準(zhǔn)化后的網(wǎng)絡(luò)層數(shù)據(jù)進(jìn)行初步特征提取和處理，進(jìn)行加權(quán)求和和激活函數(shù)處理，表示為：

24、

25、a1＝f(z1)

26、其中，z1表示第一神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的加權(quán)求和結(jié)果，w1表示權(quán)重矩陣，b1表示偏置，n表示第一神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)輸入變量的數(shù)量，αi表示第i個輸入變量的權(quán)重系數(shù)；f表示激活函數(shù)，a1表示激活函數(shù)f作用后的結(jié)果；

27、引入積分運算，捕捉網(wǎng)絡(luò)層信息的時間變化，公式為：

28、

29、其中，i1(τ)表示第一神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的積分結(jié)果，t表示當(dāng)前時間，并作為積分上限；τ表示積分過程中的時間變量，在積分過程中，τ從0變化到t，逐步累積每個時間點τ上的函數(shù)值，最終計算出在時間t的累積結(jié)果i1(τ)；

30、第二神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)中處理數(shù)據(jù)層的標(biāo)準(zhǔn)化數(shù)據(jù)，進(jìn)行加權(quán)求和和激活，表示為：

31、

32、a2＝f(z2)

33、引入積分運算，捕捉數(shù)據(jù)層信息的時間變化，公式為：

34、

35、其中，z2表示第二神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的加權(quán)求和結(jié)果，i2(τ)表示第二神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的積分結(jié)果，w2表示權(quán)重矩陣，b2表示偏置，m表示第二神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)輸入變量的數(shù)量，βj表示第j個輸入變量的權(quán)重系數(shù)；

36、對網(wǎng)絡(luò)層、數(shù)據(jù)層數(shù)據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)化值進(jìn)行對數(shù)變換，并通過積分運算累計時間動態(tài)變化，計算得到網(wǎng)絡(luò)層、數(shù)據(jù)層的權(quán)重wx和wy，公式為：

37、

38、

39、其中，γx和γy分別表示網(wǎng)絡(luò)層和數(shù)據(jù)層在時段[0，t]的數(shù)據(jù)波動性；λx和λy表示網(wǎng)絡(luò)層和數(shù)據(jù)層的時間衰減因子，用于調(diào)整當(dāng)前時刻數(shù)據(jù)的影響；

40、將第一神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和第二神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的積分運算結(jié)果與動態(tài)權(quán)重wx和wy相結(jié)合，并通過歸一化函數(shù)處理得到綜合安全評分s(t)，表示為：

41、s(t)＝σ(wx·i1(τ)+wy·i2(τ))

42、其中，σ表示歸一化函數(shù)。

43、作為本發(fā)明所述的水電站監(jiān)控系統(tǒng)安全防護(hù)體系構(gòu)建方法的一種優(yōu)選方案，其中：所述自動調(diào)整安全策略包括，設(shè)定綜合安全評分s(t)的閾值θ1和θ2，θ2>θ1，將系統(tǒng)狀態(tài)劃分高風(fēng)險、中等風(fēng)險和低風(fēng)險；

44、實時監(jiān)控綜合安全評分s(t)的變化，根據(jù)預(yù)設(shè)閾值θ1和θ2將當(dāng)前系統(tǒng)狀態(tài)分類為不同的安全等級；

45、根據(jù)系統(tǒng)所處的風(fēng)險等級自動觸發(fā)相應(yīng)的安全策略；

46、當(dāng)系統(tǒng)處于高風(fēng)險狀態(tài)，即s(t)≥θ2時，限制或禁止特定用戶或角色的高權(quán)限操作，對受影響的系統(tǒng)或網(wǎng)絡(luò)段進(jìn)行隔離，并向系統(tǒng)管理員發(fā)送緊急警報；

47、當(dāng)系統(tǒng)處于中等風(fēng)險狀態(tài)，即θ1≤s(t)<θ2時，增加網(wǎng)絡(luò)流量和系統(tǒng)操作的監(jiān)控頻率，強(qiáng)制執(zhí)行所有用戶的多因素認(rèn)證流程，審查24小時內(nèi)系統(tǒng)變化和訪問記錄；

48、當(dāng)系統(tǒng)處于低風(fēng)險狀態(tài)，即s(t)<θ1時，維持常規(guī)監(jiān)控和日志記錄活動，定期評估并應(yīng)用最新的安全補(bǔ)丁和系統(tǒng)更新，向用戶發(fā)送安全提醒和培訓(xùn)材料；

49、記錄所有自動調(diào)整的安全策略以及觸發(fā)這些策略的綜合安全評分值s(t)和相關(guān)事件，以便進(jìn)行后續(xù)的安全分析和策略優(yōu)化；

50、定期評估安全策略的有效性，并根據(jù)最新的安全威脅情報和分析結(jié)果不斷優(yōu)化調(diào)整策略。

51、作為本發(fā)明所述的水電站監(jiān)控系統(tǒng)安全防護(hù)體系構(gòu)建方法的一種優(yōu)選方案，其中：所述當(dāng)系統(tǒng)在遭受攻擊或發(fā)生故障時自動修復(fù)和恢復(fù)正常功能包括，利用系統(tǒng)健康狀態(tài)向量h(t)表示系統(tǒng)各個部分在任意時間點t的健康狀況：

52、

53、其中，hi(t)表示系統(tǒng)第i個部分在時間t的健康狀態(tài)，i的取值范圍為[1，n]；

54、當(dāng)系統(tǒng)第i個部分在時間t完全正常時，hi(t)＝1；

55、當(dāng)系統(tǒng)第i個部分在時間t遭受攻擊或發(fā)生故障時，hi(t)＝0；

56、通過ai模型計算出最優(yōu)的修復(fù)策略向量r(t)，用于指導(dǎo)系統(tǒng)的自動修復(fù)，表示為：

57、

58、其中，r(t)表示修復(fù)策略向量的候選解，ri(t)表示對系統(tǒng)第i部分的修復(fù)措施。

59、一種水電站監(jiān)控系統(tǒng)安全防護(hù)體系構(gòu)建系統(tǒng)，其特征在于：包括，

60、安全架構(gòu)構(gòu)建模塊：構(gòu)建多層次、分級別的安全架構(gòu)，并使各層級安全措施相互補(bǔ)充；

61、安全策略調(diào)整模塊：從網(wǎng)絡(luò)層和數(shù)據(jù)層獲取實時數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，利用人工智能技術(shù)實時分析安全威脅，自動調(diào)整安全策略；

62、修復(fù)模塊：當(dāng)系統(tǒng)在遭受攻擊或發(fā)生故障時自動修復(fù)和恢復(fù)正常功能，并與ai動態(tài)安全策略結(jié)合；

63、加密模塊：采用aes加密算法對數(shù)據(jù)進(jìn)行加密，為各層級的安全措施提供加密保障。

64、本發(fā)明的有益效果：本發(fā)明通過構(gòu)建多層次、分級別的安全架構(gòu)，結(jié)合人工智能技術(shù)進(jìn)行實時安全威脅分析和自動調(diào)整安全策略，實現(xiàn)了各層級安全措施的相互補(bǔ)充與協(xié)調(diào)，提高了系統(tǒng)的整體防護(hù)能力。此外，該系統(tǒng)在遭受攻擊或發(fā)生故障時具備自動修復(fù)和恢復(fù)功能，有效保障了水電站監(jiān)控系統(tǒng)的持續(xù)穩(wěn)定運行和數(shù)據(jù)安全。