2024年1月13日发(作者：庆秀颖)
电力巡检无人机网络安全风险分析及防护技术发表时间：2020-06-02T07:33:02.087Z 来源：《中国电业》（发电）》2020年第2期 作者： 董军 李博 李刚 王华友 赵伟 宋功成[导读] 就需要针对电力巡检无人机加强相关防护技术的应用，以此来保证其网络安全。中国南方电网有限责任公司超高压输电公司天生桥局 562400 摘要：电力巡检是电力管理中尤为重要的一项工作，其在保证电力运行质量和效率方面发挥着重要的作用。但是由于输电线路分布点多、面积广，再加上自然环境恶劣，所以给电力巡检工作也带了一定的困难。在此背景下，基于科学技术的不断发展，电力企业就推出了无人机电力巡检模式，无人机电力巡检对提高巡检质量和效率具有重要的作用，但与此同时，无人机也面临着严峻的网络安全问题。为了保证电力巡检整体水平，就必须解决无人机的网络安全问题。本文就电力巡检无人机网络安全风险进行分析，并提出有效的防护技术。 关键词：电力巡检；无人机；防护技术；网络安全风险
引言 随着信息技术、网络技术、智能技术的不断发展，各种科学技术在各个领域中的应用也越来越广泛，比如在电力企业中，基于各种科学技术的无人机系统就得到了广泛的应用，即利用无人机开展电力巡检工作，与人工巡检相比，无人机电力巡检更加高效、便利、安全，对提高电力巡检的整体水平具有重要的意义。但是无人机电力巡检应用过程中也面临着一个严峻的问题，即网络安全问题。如无人机的网络安全无法得到保证，一旦被黑客侵入，或者被不法分子控制，那么都会对电力的正常有效运行造成影响，甚至会对电力企业的发展造成影响。对此，就需要针对电力巡检无人机加强相关防护技术的应用，以此来保证其网络安全。 1、电力巡检无人机系统概述 电力巡检无人机系统的组成部分包括杆塔坐标导入、杆塔定位更新、飞行航线规划、自主巡检作业等，在各个组成结构的共同作用下，才能够实现利用无人机进行自动、智能电力巡检工作。就杆塔坐标导入而言，其支持杆塔坐标自动导入，加载并显示KML等格式线框模型数据。就杆塔定位更新而言，其主要实现杆塔定位数据自动更新。就飞行航线规划而言，其支持基于点云模型自主完成无人机巡检三维航线规划。通过分析激光雷达无人机采集的高精度点云数据，提取关键点信息，依次组合成不同任务巡检航线。以不同塔型（直线塔、转角塔、耐张塔、换位塔）规划空中飞行巡视路径参数，实现飞机起降位置、悬停位置、相机拍摄角度，照片拍摄数量的控制。就自主巡检作业而言，其可以实现无人机根据飞行航线规划完成对设备本体精细化巡检、树障巡检、通道外部隐患、带状正射、带状倾斜、全景采集等方面的自动化巡检作业[1]。就飞行轨迹回溯而言，其支持对飞行轨迹进行自动回放、查询。 就飞行实时直播而言，其支持车载端4架无人机同时直播，数据中心端支持全作业无人机同时直播，直播满足2s延迟不卡顿，影像实现自动存储。支持显示无人机包括GPS星数、RTK、云台角度、经纬度、高度、速度、离起飞点距离、电量、偏航角、俯仰角、翻滚角、拍摄数量、储存空间等方面的参数信息。就关联作业环境参数而言，其支持关联作业区域天气情况、禁飞区、限高区等影响作业环境的参数[2]。就自动巡检APP而言，其可以实现无人机自主巡检任务、已规划航线的接收，并执行具体无人机自动化巡检任务，实现现场飞行数据的监视和应急操作。 2、电力巡检无人机网络安全风险分析 电力企业的移动通讯指挥系统主要由移动前端系统、无人机指挥系统、无线传输网络和视频管理平台组成。系统利用4G/5G多卡聚合设备、WiFi无线通讯模块、GPS/北斗双模定位、存储、报警、电池等模块于一体，在处置现场提供相关网络，将移动前端系统，即无人机接入现场移动指挥车的视频管理平台，实现图像、语音、数据的汇聚、展现、调度、传输、存储等应用[3]。再通过车载音视频传输系统实现与后端指挥中心保持联动和协同指挥。虽然无人机的应用可以有效提高电力巡检的作业效率，降低现场安全风险，但是基于对互联网技术的应用，也使得无人机的应用面临着网络安全风险。这是因为网络具有开放性、隐匿性、共享性的特点，所以很容易带来各种网络风险，如信号干扰风险、网络劫持风险、数据泄露风险、线路碰撞风险等。 就信号干扰风险而言，这是因为无人机的GPS信号接收机很容易受到电子干扰、电磁声波感染等，进而就是的无人机无法获得准确的坐标数据，这就会对电力巡检工作的正常有效开展造成直接的影响。就网络劫持风险而言，由于网络环境的开放性、共享性等特点，使得很多不法分子会通过网络的途径对无人机进行劫持，劫持手段包括wifi网络劫持、无线电劫持、数据重放劫持等，其目的就在于抢占对无人机的控制权。就数据泄露风险而言，无人机内部储存的敏感数据较多，如无人机巡线GPS导航轨迹数据、杆塔巡查拍照数据等，这些数据在储存过程中并没有进行加密，如果一旦被第三方获取无人机，那么无人机内部的数据就面临着泄露的风险，这对于电力企业的发展将会造成直接的影响。就线路碰撞风险而言，输电线路所分布的区域大多自然环境恶劣，无人机需要在较为复杂的低空领域进行巡检，由于现代无人机技术水平还有待提高，大部分无人机都没有障碍物检测和自主避障功能，所以在巡检过程中就很容易出现碰撞线路的问题，这不仅会影响到无人机的巡检工作，同时也会导致电网停电问题的发生。 3、电力巡检无人机网络安全防护技术
3.1反无人机GPS欺骗技术的应用 无人机在应用过程中很容易受到GPS欺骗攻击，进而就会导致无人机返航或迫降，对此，为了解决这一网络安全问题，电力企业就可以加强研发基于四轴无人机的视觉导航系统，建立GPS信号特征库，从而实现对GPS的实施监控，在无人机巡检过程中一旦发现异常，就可以切换至视觉导航系统，基于GIS地图图像对比的方式控制无人机，以此来避免无人机受GPS欺骗攻击。 3.2建立完善的安全防护体系 为了保证无人机的网络安全，就必须根据电力巡检无人机网络安全风险，建立相应完善健全的安全防护体系，以此来避免网络安全风险的发生。比如电力企业可以根据总体防护框架，加强对系统无线网络入侵、无人机安全审计、无人机安全加固等各个方面进行安全防护设计。针对电力巡检无人机应用过程中的地面站系统，电力企业也需要加强安全防护，比如可以从系统安全加固、身份认证、用户管理、防病毒技术应用、安全补丁等各个方面来提高地面站系统的安全性，进而也可以有效保证无人机应用过程中的网络安全。针对无人机的数据内容，电力企业也需要加强安全防护。无人机的内部数据对电力企业而言具有重要的作用和价值，因此，电力企业应该加强从业务数据安全、飞控系统安全方面进行安全防护设计，比如对于业务数据可以进行加密，保证飞控系统不会被第三方修改和调试，进而就可以保证无人机数据的安全[4]。针对线路碰撞风险，电力企业可以加强对无人机的物理碰撞防护，比如可以通过安装激光雷达、毫米波雷达来避免无人机在应用过程中出现线路碰撞。同时还可以利用巡检目标判定算法和图像识别技术来实现对巡检对象的识别及定位，进而降低碰撞发生率。为了保证无人机的网络安全，电力企业还应该建立相应的安全管理组织、构建完善的安全管理制度体系，规范系统运维安全管理流程等，以此来电力巡检无人机的安全可靠运行提供保障。 结束语 在无人机电力巡检应用过程中，网络安全问题是影响无人机电力巡检工作高质量、高水平开展的重要因素，因此，这就需要电力企业加强对无人机网络安全风险的分析，进而采取有效的安全防护技术来保证无人机网络安全。这对于提高无人机电力巡检质量，促进电力企业良好发展具有重要的作用。 参考文献 [1]孙阔腾.基于无人机技术的电力线路安全巡检系统[J].集成电路应用,2020,37(03):88-89. [2]李小卓.基于无人机多传感器数据采集的电力线路安全巡检及智能诊断[J].电子制作,2020(02):70-71+39. [3]王立科.无人机技术在电力巡检信息化管理中的应用研究[J].机电信息,2019(27):88-89. [4]孙小霞.电力巡检特殊应用环境中无人机飞行控制系统设计[J].科技视界,2019(26):16-17+69.
2024年1月13日发(作者：庆秀颖)
电力巡检无人机网络安全风险分析及防护技术发表时间：2020-06-02T07:33:02.087Z 来源：《中国电业》（发电）》2020年第2期 作者： 董军 李博 李刚 王华友 赵伟 宋功成[导读] 就需要针对电力巡检无人机加强相关防护技术的应用，以此来保证其网络安全。中国南方电网有限责任公司超高压输电公司天生桥局 562400 摘要：电力巡检是电力管理中尤为重要的一项工作，其在保证电力运行质量和效率方面发挥着重要的作用。但是由于输电线路分布点多、面积广，再加上自然环境恶劣，所以给电力巡检工作也带了一定的困难。在此背景下，基于科学技术的不断发展，电力企业就推出了无人机电力巡检模式，无人机电力巡检对提高巡检质量和效率具有重要的作用，但与此同时，无人机也面临着严峻的网络安全问题。为了保证电力巡检整体水平，就必须解决无人机的网络安全问题。本文就电力巡检无人机网络安全风险进行分析，并提出有效的防护技术。 关键词：电力巡检；无人机；防护技术；网络安全风险
引言 随着信息技术、网络技术、智能技术的不断发展，各种科学技术在各个领域中的应用也越来越广泛，比如在电力企业中，基于各种科学技术的无人机系统就得到了广泛的应用，即利用无人机开展电力巡检工作，与人工巡检相比，无人机电力巡检更加高效、便利、安全，对提高电力巡检的整体水平具有重要的意义。但是无人机电力巡检应用过程中也面临着一个严峻的问题，即网络安全问题。如无人机的网络安全无法得到保证，一旦被黑客侵入，或者被不法分子控制，那么都会对电力的正常有效运行造成影响，甚至会对电力企业的发展造成影响。对此，就需要针对电力巡检无人机加强相关防护技术的应用，以此来保证其网络安全。 1、电力巡检无人机系统概述 电力巡检无人机系统的组成部分包括杆塔坐标导入、杆塔定位更新、飞行航线规划、自主巡检作业等，在各个组成结构的共同作用下，才能够实现利用无人机进行自动、智能电力巡检工作。就杆塔坐标导入而言，其支持杆塔坐标自动导入，加载并显示KML等格式线框模型数据。就杆塔定位更新而言，其主要实现杆塔定位数据自动更新。就飞行航线规划而言，其支持基于点云模型自主完成无人机巡检三维航线规划。通过分析激光雷达无人机采集的高精度点云数据，提取关键点信息，依次组合成不同任务巡检航线。以不同塔型（直线塔、转角塔、耐张塔、换位塔）规划空中飞行巡视路径参数，实现飞机起降位置、悬停位置、相机拍摄角度，照片拍摄数量的控制。就自主巡检作业而言，其可以实现无人机根据飞行航线规划完成对设备本体精细化巡检、树障巡检、通道外部隐患、带状正射、带状倾斜、全景采集等方面的自动化巡检作业[1]。就飞行轨迹回溯而言，其支持对飞行轨迹进行自动回放、查询。 就飞行实时直播而言，其支持车载端4架无人机同时直播，数据中心端支持全作业无人机同时直播，直播满足2s延迟不卡顿，影像实现自动存储。支持显示无人机包括GPS星数、RTK、云台角度、经纬度、高度、速度、离起飞点距离、电量、偏航角、俯仰角、翻滚角、拍摄数量、储存空间等方面的参数信息。就关联作业环境参数而言，其支持关联作业区域天气情况、禁飞区、限高区等影响作业环境的参数[2]。就自动巡检APP而言，其可以实现无人机自主巡检任务、已规划航线的接收，并执行具体无人机自动化巡检任务，实现现场飞行数据的监视和应急操作。 2、电力巡检无人机网络安全风险分析 电力企业的移动通讯指挥系统主要由移动前端系统、无人机指挥系统、无线传输网络和视频管理平台组成。系统利用4G/5G多卡聚合设备、WiFi无线通讯模块、GPS/北斗双模定位、存储、报警、电池等模块于一体，在处置现场提供相关网络，将移动前端系统，即无人机接入现场移动指挥车的视频管理平台，实现图像、语音、数据的汇聚、展现、调度、传输、存储等应用[3]。再通过车载音视频传输系统实现与后端指挥中心保持联动和协同指挥。虽然无人机的应用可以有效提高电力巡检的作业效率，降低现场安全风险，但是基于对互联网技术的应用，也使得无人机的应用面临着网络安全风险。这是因为网络具有开放性、隐匿性、共享性的特点，所以很容易带来各种网络风险，如信号干扰风险、网络劫持风险、数据泄露风险、线路碰撞风险等。 就信号干扰风险而言，这是因为无人机的GPS信号接收机很容易受到电子干扰、电磁声波感染等，进而就是的无人机无法获得准确的坐标数据，这就会对电力巡检工作的正常有效开展造成直接的影响。就网络劫持风险而言，由于网络环境的开放性、共享性等特点，使得很多不法分子会通过网络的途径对无人机进行劫持，劫持手段包括wifi网络劫持、无线电劫持、数据重放劫持等，其目的就在于抢占对无人机的控制权。就数据泄露风险而言，无人机内部储存的敏感数据较多，如无人机巡线GPS导航轨迹数据、杆塔巡查拍照数据等，这些数据在储存过程中并没有进行加密，如果一旦被第三方获取无人机，那么无人机内部的数据就面临着泄露的风险，这对于电力企业的发展将会造成直接的影响。就线路碰撞风险而言，输电线路所分布的区域大多自然环境恶劣，无人机需要在较为复杂的低空领域进行巡检，由于现代无人机技术水平还有待提高，大部分无人机都没有障碍物检测和自主避障功能，所以在巡检过程中就很容易出现碰撞线路的问题，这不仅会影响到无人机的巡检工作，同时也会导致电网停电问题的发生。 3、电力巡检无人机网络安全防护技术
3.1反无人机GPS欺骗技术的应用 无人机在应用过程中很容易受到GPS欺骗攻击，进而就会导致无人机返航或迫降，对此，为了解决这一网络安全问题，电力企业就可以加强研发基于四轴无人机的视觉导航系统，建立GPS信号特征库，从而实现对GPS的实施监控，在无人机巡检过程中一旦发现异常，就可以切换至视觉导航系统，基于GIS地图图像对比的方式控制无人机，以此来避免无人机受GPS欺骗攻击。 3.2建立完善的安全防护体系 为了保证无人机的网络安全，就必须根据电力巡检无人机网络安全风险，建立相应完善健全的安全防护体系，以此来避免网络安全风险的发生。比如电力企业可以根据总体防护框架，加强对系统无线网络入侵、无人机安全审计、无人机安全加固等各个方面进行安全防护设计。针对电力巡检无人机应用过程中的地面站系统，电力企业也需要加强安全防护，比如可以从系统安全加固、身份认证、用户管理、防病毒技术应用、安全补丁等各个方面来提高地面站系统的安全性，进而也可以有效保证无人机应用过程中的网络安全。针对无人机的数据内容，电力企业也需要加强安全防护。无人机的内部数据对电力企业而言具有重要的作用和价值，因此，电力企业应该加强从业务数据安全、飞控系统安全方面进行安全防护设计，比如对于业务数据可以进行加密，保证飞控系统不会被第三方修改和调试，进而就可以保证无人机数据的安全[4]。针对线路碰撞风险，电力企业可以加强对无人机的物理碰撞防护，比如可以通过安装激光雷达、毫米波雷达来避免无人机在应用过程中出现线路碰撞。同时还可以利用巡检目标判定算法和图像识别技术来实现对巡检对象的识别及定位，进而降低碰撞发生率。为了保证无人机的网络安全，电力企业还应该建立相应的安全管理组织、构建完善的安全管理制度体系，规范系统运维安全管理流程等，以此来电力巡检无人机的安全可靠运行提供保障。 结束语 在无人机电力巡检应用过程中，网络安全问题是影响无人机电力巡检工作高质量、高水平开展的重要因素，因此，这就需要电力企业加强对无人机网络安全风险的分析，进而采取有效的安全防护技术来保证无人机网络安全。这对于提高无人机电力巡检质量，促进电力企业良好发展具有重要的作用。 参考文献 [1]孙阔腾.基于无人机技术的电力线路安全巡检系统[J].集成电路应用,2020,37(03):88-89. [2]李小卓.基于无人机多传感器数据采集的电力线路安全巡检及智能诊断[J].电子制作,2020(02):70-71+39. [3]王立科.无人机技术在电力巡检信息化管理中的应用研究[J].机电信息,2019(27):88-89. [4]孙小霞.电力巡检特殊应用环境中无人机飞行控制系统设计[J].科技视界,2019(26):16-17+69.