工业控制系统信息安全研究综述

随着IT领域操作系统、开放协议和通信技术的引入,工业控制系统的脆弱性逐渐暴露,工业控制系统信息安全防护问题迫在眉睫。与传统IT系统相比,工业控制系统在软硬件资源、通信协议和安全目标等方面存在显著不同,因此,单一措施和技术不可能实现工业控制系统信息安全这一目标,应采用纵深防御理念、按照不同层次分区的方法,来构建信息安全防护体系,实现多重防护。常用的工业控制系统信息安全防护设备和技术包括工业防火墙、入侵检测/防御、安全审计等。然而,目前仍缺乏量化的信息安全防护评测标准,且尚未建立权威的评估、评测、检定机构,不能对工业控制系统脆弱性和信息安全等级进行有效评估。此外,在智能制造新形势下,更应从智能工厂/数字化车间的总体设计、系统开发、运维管理、测试评估等方面,建立全生命周期的信息安全与功能安全一体化方案。     

平行系统方法在自动化集装箱码头中的应用研究

平行系统是一种建立在人工社会和计算实验基础上的科学研究方法,它的特点是既能真实反映现实系统的动态过程,又能实时优化现实系统的控制过程.自动化集装箱码头是一类典型的复杂系统,既存在不计其数的作业方案,同时也有大量的约束条件.如何在最短时间和最低能源消耗的前提下,完成具有间歇和批次特征的集装箱转运任务,是涉及到数学、控制、管理和计算机等多个学科的重大课题.本文采用数据引擎作为人工社会中的基本计算单元,构成一个复杂的平行系统,用于自动化集装箱码头信息控制系统的研究.数据引擎作为一种面向图形化元件组态的计算环境,非常适用于复杂系统的建模与计算.在可视化和动态重构技术的支持下,利用380个数据引擎对一个具有8台岸桥、25辆AGV和16台龙门吊组成的港机系统进行了自动化作业过程的计算实验.研究结果表明,数据引擎技术是实现平行系统的有效方法,由多数据引擎组成的计算环境,能够大幅度降低自动化集装箱码头信息控制系统建模的复杂程度,能够将码头系统的管理和控制过程无缝地融合在一起.该平行系统可直接与港机设备对接,建立“人工码头”和“物理码头”之间的平行关系,从而实现对港机设备的最优控制.     

基于AMP的ATM信息安全在线评估系统的研究

民航空中交通管理ATM(Air Traffic Management)信息系统是航空交通运输安全保障的核心.利用系统安全工程的理论,针对ATM信息系统的信息安全评估,提出了一种基于AMP(Apache+MySQL+PHP)的ATM信息安全在线评估系统.该评估系统从系统工程的角度,从战略、管理、技术和工程四个方面综合考虑,通过对ATM信息系统进行运行数据统计、安全专项测试和安全管理规范检查三项内容的评估,实现ATM信息系统的在线评估;完成针对ATM信息系统可能存在的安全隐患和系统漏洞进行分析,并根据评估结果给出相关的改进建议和措施.该系统的研究有助于加强ATM信息系统的安全性,保障航空交通运输的安全.     

信息安全管理与管理体系

目前我国的信息安全管理主要依靠传统的管理方法和手段来实现，传统的管理模式缺乏现代的系统管理思想，而技术手段又有其局限性。保护信息安全，国际公认的、最有效的方式是采用系统的方法(管理十技术)。目前国际性标准ISO／IEC 17799就是这样一套系统的信息安全管理方法。     

基于ACP方法的高层建筑火灾中人员疏散策略研究

高层建筑结构规模巨大、人员众多,而疏散出口数量有限,如何有效安排疏散出口人员分布,提高疏散效率,是火灾应急管理的重要研究内容. 以人为中心的疏散系统是典型的复杂系统,具有难以真实实验分析的困难. 本文基于ACP（人工系统、计算实验、平行执行）方法,以智能体技术为核心建立了人工疏散系统,基于火灾场景,利用计算实验对疏散策略进行了验证、评估,给出了实际疏散系统与人工疏散系统的平行执行实现思想. 最后,通过案例验证了方法的可行性.     

了解风险 对症下药

安全评估是前提 信息安全旨在保护信息资产免受威胁。考虑到所有类型的威胁,绝对安全与可靠的网络系统并不存在。只能通过一定的措施,把风险降低到一个可以接受的程度。 信息安全评估是有效保证信息安全的前提条件。只有准确地了解系统的安全需求、安全漏洞及其可能的危害,才能制定正确的安全策略,制定并实施信息安全对策。另外,风险评估也是制定安全管理措施的依据之一。     

基于SOA架构的平行管理信息系统设计

通过综合考虑企业生产过程中的工程复杂性和社会复杂性,平行管理为企业的综合管理和预测管理提供1种很有前景的理论方法,然而平行管理的软件技术架构体系需进一步完善.本文基于SOA技术,提出平行管理信息系统的概念、系统架构及其与现有信息系统的交互方式.结合乙烯生产系统,将平行管理信息系统分为协同层、应用层、服务层、组件层和资源层,在服务层和组件层构建和真实乙烯系统相一致的人工乙烯系统,在协同层和应用层通过流程编排和服务组合实现企业管理的计算和优化.最后以乙烯员工行为评估为例,说明了系统的构建过程.与传统的管理信息系统不同,平行管理信息系统将虚拟系统与实际信息系统互联互通,并融入了人的行为和管理制度等社会性因素统筹考虑.系统具有开放性、可灵活重构的特点,能快速响应企业业务变化和实验设计需求,为复杂生产系统的试验、培训、优化等多个管理目标提供了可行的技术实现手段.     

筑起办公自动化系统计算机信息的安全堡垒

解决办公自动化系统计算机信息安全管理问题的任务日益重要和迫切,必须重视职业道德教育和管理制度建设,强化安全管理意识;严格涉密层次,健全信息安全保密机构;严守保密承诺,定期检查督促落实;加强信息安全防护措施,确保办公系统信息安全化.     

基于数字孪生的三维电力管道系统

在电力行业,目前电厂对电力管道服役状态的监督管理仍然停留在由人工完成的“静态”阶段,存在掌控信息不全面和不及时的问题,无法满足安全生产的需要.传统的数字化软件操作繁琐、功能不足,且缺乏对管道运维信息的关注.针对以上问题,本文提出了数字孪生五维模型的三维电力管道系统设计.首先,采用草图造型和参数化方法进行管道系统的三维重建,快速实现虚拟实体的构建,直观展示系统的真实场景;然后,采用智能的管理技术,获取和维护管道的运行信息,评估与预测管道的安全状态,实现物理与虚拟信息的融合;最后,基于系统的应用框架进行系统设计,并实现了界面简洁和功能实用的系统原型.目前该系统已经在电厂试运行,初步结果显示该系统对电厂的运维和安全化管理起到了较好的效果.     

基于熵度量的人群模型评估方法

人群模型评估是虚拟人群仿真研究的关键问题,现有的研究多通过个体仿真轨迹与真实轨迹之间的误差来评估人群模型.然而人群行为本质上是复杂的随机系统,简单的轨迹对比并不能有效反映模型能力.本文应用熵度量的模型评估方法,通过估计真实人群状态与仿真人群状态的误差分布实现了精确的人群仿真定量评估.同时引入失真情况的判断和处理规则,使得评估方法在仿真失真情况下能够保持准确性.实验结果表明,本文提出的算法及规则能有效地实现人群仿真模型的定量评估并给出模型参数选择的指导.     

基于RF技术的智能安防闭锁系统的设计与实现

针对现有技术存在的不足,设计出基于RFID技术的智能安防闭锁系统,该系统融合了 RFID技术、物联网技术、人工智能技术、自动化控制技术,实现了安防闭锁系统的智能化、自动化物联工作。在设计时,构建出包括设备层、闭锁硬件层、闭锁工作层和管理层的安防闭锁系统,应用支持 IEC 61850 通信协议的通讯模块进行数据通讯,使得上层管理中心可以直接获取底层RFID设备信息。该系统还设计出包括标签、阅读器、数据管理系统的RFID射频智能锁,通过nRF905 射频收发芯片实现安防故障数据的接收和发射,通过设置有D触发器的闭锁控制电路实现故障信号的接收,并控制PWM脉冲动作,执行闭锁动作。试验表明,本文研究的方法响应时间短,计算速度快,准确度高,稳定性好。     

Parallel Distance: A New Paradigm of Measurement for Parallel Driving

In this paper, a new paradigm named parallel dis-tance is presented to measure the data information in parallel driving system. As an example, the core variables in the parallel driving system are measured and evaluated in the parallel distance framework. First, the parallel driving 3.0 system included control and management platform, intelligent vehicle platform and remote-control platform is introduced. Then, Markov chain (MC) is utilized to model the transition probability matrix of control commands in these systems. Furthermore, to distinguish the control variables in artificial and physical driving conditions, different distance calculation methods are enumerated to specify the differences between the virtual and real signals. By doing this, the real system can be guided and the virtual system can be im-proved. Finally, simulation results exhibit the merits and multiple applications of the proposed parallel distance framework.      

Two-stage on-board optimization of merging velocity planning with energy management for HEVs

This paper proposes a two-stage hierarchy control system with model predictive control (MPC) for connected parallel HEVs with available traffic information. In the first stage, a coordination of on-ramp merging problem using MPC is presented to optimize the merging point and trajectory for cooperative merging. After formulating the merging problem into a nonlinear optimization problem, a continuous/GMRES method is used to generate the real-time vehicle acceleration for two considered HEVs running on main road and merging road, respectively. The real-time acceleration action is used to calculate the torque demand for the dynamic system of the second stage. In the second stage, an energy management strategy (EMS) for powertrain control that optimizes the torque-split and gear ratio simultaneously is composed to improve fuel efficiency. The formulated nonlinear optimization problem is solved by sequential quadratic programming (SQP) method under the same receding horizon. The simulation results demonstrate that the vehicles can merge cooperatively and smoothly with a reasonable torque distribution and gear shift schedule.     

Optimizing discrete stochastic systems using simulated annealing and simulation

The objective of this paper is to present an integrated approach of two models: simulation and optimization. This approach is used to determine the design parameters of stochastically constrained systems where the measure of performance is available only via simulation. The optimization model is solved using simulated annealing (SA) for parameter selection followed by the use of Monte Carlo simulation to evaluate the measure of performance. Based on the expected simulation output, the parameter set is either accepted or rejected. A modified rejection/acceptance criterion is presented for the proposed SA algorithm taking into consideration the stochastic system constraints. Moreover, a control variate is employed as a variance reduction technique in order to obtain an efficient estimate of performance measure. The proposed approach is tested using three real cases of the multi-echelon repairable item inventory systems (MERIIS). The results show that the proposed method is efficient in determining an optimal choice of spares and repair channels in these systems.     

并行存储系统的功耗优化

功耗问题已经成为高性能计算机系统设计的重要问题。并行存储系统是高性能计算机系统的重要组成部分,降低其功耗对于降低整个并行系统功耗具有重要意义。并行存储系统由存储结点组成,降低存储结点功耗是降低并行存储系统功耗的重要部分。本文针对存储结点的处理器提出了功耗优化方法,根据利用率信息调节处理器电压/频率,并通过元数据服务器指导的频率预调节算法缓解因调频所引发的响应时间滞后问题。分析表明,该方法可以有效降低存储结点功耗,实现并行存储系统的功耗优化。     

混合动力电动汽车能量管理控制策略及仿真

研究电动汽车能量管理优化控制问题,混合动力电动汽车(HEV)能量管理系统,由于动力效率决定于发动机性能控制。针对传统方法燃油利用率低,车辆驾驶控制方式影响了优化。为了提高能源优化效率及优化驾驶控制,提出了一种燃油经济性和驾驶性能全局优化的能量管理控制策略。首先在系统中加入驾驶性能变量,并在代价函数中加入驾驶性能限制,然后把HEV能量管理问题建模为多步决策过程问题,运用动态规划(DP)原理,得到了全局优化的能量管理控制器。将该控制器模型嵌入高级车辆仿真器ADVISOR的并联车辆模型中,与传统规则的控制策略进行仿真对比。仿真结果表明,新的控制策略使燃油经济性提高了约16%,并且使驾驶性能控制在良好的范围内,能有效提高HEV能量管理的效率和实用性,为优化设计提供了依据。     

扩展的ARBAC访问控制模型

信息安全是分布式协同建模仿真环境必须考虑的重要问题.访问控制是信息安全措施的重要内容之一.针对ARBAC模型没有涉及人员管理、不支持负权限、没有对角色的赋予过程进行控制、只定义了角色权限、灵活性欠佳等不足,提出了扩展的ARBAC访问控制模型.设计了具有层级结构的用户管理模型,提出了运用资质对角色赋予进行控制的方法,进而提出了组权限、角色权限、个人权限三者相结合的访问控制模型.所述访问控制模型能够支持复杂的权限定义,能够对用户实施分层管理,降低管理成本.根据思想设计的访问控制管理系统已在航空二集团某厂实施,收到了良好的效果.     

基于人工蜂群算法的计算机网络DDoS攻击检测方法

计算机网络在DDoS入侵下容易出现停止服务、网络崩溃,为了提高网络安全性,提出基于人工蜂群算法的计算机网络DDoS攻击检测方法。根据特征样本之间的相关性构建计算机网络DDoS攻击的自适应的入侵检测信息分析模型,根据网络数据流与潜在空间之间的映射关系,结合测试样本和学习样本之间特征差异性进行DDoS攻击数据特征提取,在基站上设置入侵检测数据处理终端,采用人工蜂群算法实现对计算机网络攻击检测的个体最优值和全局最优值寻优,根据人工蜂群的动态寻优和组合优化结果,实现对组合网络流量数据间的攻击信息特征提取和聚类分析,解决计算机网络DDoS攻击检测过程中的连续多变量优化问题。仿真测试结果表明,采用该方法进行计算机网络DDoS攻击检测的寻优能力较好,精度和效率高于传统方法。     

鲁棒的双向多中继物理层安全传输方案

针对双向多中继系统物理层安全传输无法获取窃听者的精确信道状态信息（CSI）的问题,提出鲁棒的多中继协作波束形成和人工噪声联合物理层安全传输方案,以最大化系统总功率约束下信道状态"最差情况"时的安全总速率。在该方案中,待求解的问题是一个复杂的非凸优化问题。采用交替迭代和连续凸近似（SCA）方法,对波束形成向量、人工噪声协方差矩阵和源节点发射功率进行交替优化迭代,得到了问题的优化解。仿真实验验证了所提方案的有效性,并表明该方案具有更优的安全性能。