本發(fā)明涉及一種基于BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的供電網(wǎng)絡(luò)安全監(jiān)控系統(tǒng)及方法，屬于供電安全領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

電力是國家的支柱能源和經(jīng)濟命脈，其安全穩(wěn)定的運行關(guān)系著國家的安全和經(jīng)濟發(fā)展。近年來，隨著網(wǎng)絡(luò)和計算機技術(shù)的迅速發(fā)展，推動了供電系統(tǒng)進入了數(shù)字化時代，這使得供電系統(tǒng)朝著了安全、可靠、優(yōu)質(zhì)和經(jīng)濟等方向邁進。目前，由于計算機信息系統(tǒng)的普及，供電系統(tǒng)的調(diào)度運行、生產(chǎn)經(jīng)營和日常管理都需要依靠計算機系統(tǒng)來完成。因此供電系統(tǒng)有著供電網(wǎng)絡(luò)所有的重要信息，供電網(wǎng)絡(luò)中的信息安全監(jiān)控問題日益受到關(guān)注，供電網(wǎng)絡(luò)的安全監(jiān)控問題直接影響到供電系統(tǒng)的運行。

目前，一些發(fā)電廠和變電站在規(guī)劃、設(shè)計、建設(shè)控制系統(tǒng)和數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)時，對網(wǎng)絡(luò)的安全問題重視不夠，使供電網(wǎng)絡(luò)存在一些安全隱患，構(gòu)成了對電網(wǎng)安全運行的潛在威脅和嚴重隱患。因此，建立供電網(wǎng)絡(luò)安全防護體系，保障供電網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運行，已成為一個非常緊迫的問題。

在保障供電網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)信息安全的同時，大多數(shù)企業(yè)經(jīng)常會忽略掉供電網(wǎng)絡(luò)受自然因素影響的問題，由于自然因素的影響是不可控不可逆的，一旦發(fā)生自燃災(zāi)害，如：水災(zāi)、火災(zāi)等，而沒有對供電系統(tǒng)進行預防，將會給供電系統(tǒng)和用戶帶來巨大的損失。因此，預防外部條件變化對供電系統(tǒng)的破壞是供電網(wǎng)絡(luò)安全監(jiān)控系統(tǒng)必不可少的內(nèi)容。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明設(shè)計開發(fā)了一種基于BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的供電網(wǎng)絡(luò)安全監(jiān)控系統(tǒng)及方法，能夠監(jiān)測并控制環(huán)境因素對供電網(wǎng)絡(luò)的影響，提高供電網(wǎng)絡(luò)的安全性能。

本發(fā)明的另一個發(fā)明目的：能夠克服供電網(wǎng)絡(luò)受到攻擊、供電信息被盜取的問題。

能夠監(jiān)控自然因素，防止自然災(zāi)害對供電網(wǎng)絡(luò)造成的破壞。

本發(fā)明提供的技術(shù)方案為：

一種基于BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的供電網(wǎng)絡(luò)安全監(jiān)控系統(tǒng)，包括：

服務(wù)器，其與監(jiān)控裝置連接，并保持信息同步，能夠監(jiān)測和控制供電網(wǎng)絡(luò)；

處理器，其與所述服務(wù)器相互連接，能夠接收并處理來自所述服務(wù)器傳遞的信息，并將信息傳遞給控制模塊；

傳感模塊，其與所述處理器連接，能夠測量環(huán)境信息，并將測量信息傳遞給所述處理器，所述處理器接收來自傳感模塊傳遞的信息并進行處理，通過控制模塊斷開供電模塊，保障供電網(wǎng)絡(luò)的安全。

優(yōu)選的是，所述監(jiān)控裝置包括：電腦、手機以及平板中的至少一種，能夠接收來自服務(wù)器傳遞的信息，并控制服務(wù)器。

優(yōu)選的是，所述控制模塊接收來自所述處理器傳遞的信息，啟動供電模塊或報警模塊。

優(yōu)選的是，所述供電模塊包括供電單元和配電負載單元。

優(yōu)選的是，所述服務(wù)器與所述監(jiān)控裝置通過有線或無線網(wǎng)絡(luò)進行連接，保持同步。

優(yōu)選的是，所述傳感模塊包括：溫度傳感器、濕度傳感器以及煙霧傳感器。

優(yōu)選的是，所述服務(wù)器能夠連接多個子站。

優(yōu)選的是，所述服務(wù)器內(nèi)部設(shè)置有安全軟件，能夠抵抗外來攻擊的侵入。

本發(fā)明的目的還可以進一步由一種基于BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的供電網(wǎng)絡(luò)安全監(jiān)控方法來實現(xiàn)，該方法具體包括如下步驟：

步驟一，按照采樣周期，確定采樣信號為環(huán)境溫度T、環(huán)境濕度W、煙霧濃度C，傳輸線長度L；

步驟二、選擇3層BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，依次將上述參數(shù)進行規(guī)格化處理，確定三層BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的輸入層向量x＝{x₁,x₂,x₃,x₄}；其中x₁為環(huán)境溫度系數(shù)、x₂為環(huán)境濕度系數(shù)、x₃為環(huán)境煙霧濃度系數(shù)、x₄為傳輸線長度系數(shù)；

步驟三，所述輸入層向量映射到中間層，所述中間層向量y＝{y₁,y₂,…,y_m}；m為中間層節(jié)點個數(shù)，滿足其中n為輸入層節(jié)點個數(shù)，p為輸出層節(jié)點個數(shù)，進行BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)訓練；

步驟四，得到輸出層向量o＝{o₁,o₂,o₃,o₄}；o₁為正常、o₂溫度異常、o₃濕度異常、o₄為煙霧濃度異常；

步驟五、根據(jù)第i次周期中的采樣信號，判定第i+1次周期時的運行狀態(tài)，當輸出信號o_i＝{1,0,0,0}時為正常，啟動供電模塊，當輸出信號o_i＝{0,1,0,0}時為溫度異常，當輸出信號o_i＝{0,0,1,0}時為濕度異常，當輸出信號o_i＝{0,0,0,1}，這三種情況均啟動報警模塊，并停止供電。

優(yōu)選的是，步驟二中進行規(guī)格化的公式為其中，為規(guī)格化處理的輸入?yún)?shù)，x_j為測量參數(shù)T、W、C、L，j＝1,2,3,4,；x_jmax、x_jmin分別為相應(yīng)測量參數(shù)中的最大測量值和最小測量值。

本發(fā)明所述的有益效果：在供電系統(tǒng)的服務(wù)器中設(shè)置安全軟件，能夠向監(jiān)控裝置發(fā)送報警信息，并通過監(jiān)控系統(tǒng)控制服務(wù)器，備份供電信息，能夠防止外來攻擊造成的信息泄露。服務(wù)器和監(jiān)控裝置通過網(wǎng)絡(luò)連接，隨時保持信息同步，使供電網(wǎng)絡(luò)狀況實時被監(jiān)控裝置記錄，同時能夠通過手機等其他方式查看供電網(wǎng)絡(luò)的運行情況，方便，快捷。采用傳感裝置，能夠監(jiān)控自然環(huán)境的變化，在出現(xiàn)自然災(zāi)害的時候自動報警并斷電，減少因預料不到的災(zāi)害所帶來的損失。本系統(tǒng)操作簡單，使用方便，成本低，適宜大范圍推廣和使用。

附圖說明

圖1為本發(fā)明所述的基于BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的供電網(wǎng)安全監(jiān)控系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2為本發(fā)明所述的基于BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的供電網(wǎng)絡(luò)安全監(jiān)控方法流程圖。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖對本發(fā)明做進一步的詳細說明，以令本領(lǐng)域技術(shù)人員參照說明書文字能夠據(jù)以實施。

如圖1所示，本發(fā)明提供一種基于BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的供電網(wǎng)絡(luò)安全監(jiān)控系統(tǒng)及方法，包括安全軟件110，其植入在服務(wù)器120中，能夠抵擋外來攻擊的侵入，并通過服務(wù)器120向與其互相連接的監(jiān)控裝置130發(fā)送被警報信息，所述服務(wù)器120與所述監(jiān)控裝置130通過有線或無線網(wǎng)絡(luò)進行連接，所述監(jiān)控裝置130包括：手機、電腦、平板等電子產(chǎn)品中的至少一種；所述服務(wù)器120還連接有處理器140，所述服務(wù)器120能夠接收來自處理器140傳遞的信息，并將信息傳遞給所述監(jiān)控裝置130，同時還能夠向所述處理器140發(fā)送信息；所述處理器140與傳感模塊180連接，能夠接收來自傳感模塊180傳遞的信息，所述傳感模塊180包括：溫度傳感器、濕度傳感器、煙霧傳感器，能夠測量自然環(huán)境信息；

所述處理器140還連接有控制模塊150，所述控制模塊150連接有供電模塊160和報警模塊170，并根據(jù)接收到的所述處理器140傳遞的信息，判斷模塊的開啟；所述處理器140通過采用小波分析和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)合的方法來提取信號、判斷故障，并進行報警。

供電網(wǎng)絡(luò)工作時，所述服務(wù)器120將供電信息傳遞給處理器140，同時處理器140接收來自傳感模塊180傳遞的正常測量信息，此時通過控制模塊150啟動供電模塊160，對該供電網(wǎng)絡(luò)中需要供電的用戶進行供電，同時，所述監(jiān)控裝置130通過網(wǎng)絡(luò)能夠監(jiān)控供電情況。

當有外來攻擊侵入服務(wù)器時，所述安全軟件110將進行安全防護，同時通過所述服務(wù)器120向所述監(jiān)控裝置130發(fā)送被攻擊信息，所述監(jiān)控裝置130將以最快的速度備份服務(wù)器中的供電信息，并在需要時將服務(wù)器120關(guān)閉，來保證供電網(wǎng)絡(luò)的安全。

當傳感模塊180監(jiān)測到異常信號時，通過處理器140進行處理和判斷，在發(fā)生自然災(zāi)害時，包括：水災(zāi)、火災(zāi)等自然災(zāi)害，控制模塊150將開啟報警模塊170，進行報警，以便引起巡邏者和其它附近人的注意，同時，處理器140將此災(zāi)害信息傳遞給服務(wù)器120，其通過有線或無線網(wǎng)絡(luò)將該災(zāi)害信息發(fā)送給監(jiān)控裝置130。具體監(jiān)控方法如下：

如圖2所示，步驟S210，按照采樣周期，確定采樣信號為環(huán)境溫度T、環(huán)境濕度W、煙霧濃度C，傳輸線長度L；

選擇3層BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，依次將上述參數(shù)進行規(guī)格化處理，確定三層BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的輸入層向量x＝{x₁,x₂,x₃,x₄}；其中x₁為環(huán)境溫度系數(shù)、x₂為環(huán)境濕度系數(shù)、x₃為環(huán)境煙霧濃度系數(shù)、x₄為傳輸線長度系數(shù)；

所采用的規(guī)格化的公式為其中，為規(guī)格化處理的輸入?yún)?shù)，x_j為測量參數(shù)T、W、C、ω_t、ω_w、ω_c，j＝1,2,3,4,5,6,；x_jmax、x_jmin分別為相應(yīng)測量參數(shù)中的最大測量值和最小測量值。

所述輸入層向量映射到中間層，所述中間層向量y＝{y₁,y₂,…,y_m}；m為中間層節(jié)點個數(shù)，滿足其中n為輸入層節(jié)點個數(shù)，p為輸出層節(jié)點個數(shù)；

步驟S220，建立好BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點模型后，即可進行BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的訓練。根據(jù)產(chǎn)品的歷史經(jīng)驗數(shù)據(jù)獲取訓練的樣本，并給定輸入節(jié)點i和隱含層節(jié)點j之間的連接權(quán)值w_ij，隱層節(jié)點j和輸出層節(jié)點k之間的連接權(quán)值w_jk，隱層節(jié)點j的閾值θ_j，輸出層節(jié)點k的閾值θ_k、w_ij、w_jk、θ_j、θ_k均為-1到1之間的隨機數(shù)。輸入層：

在訓練過程中，不斷修正w_ij和w_jk的值，直至系統(tǒng)誤差小于等于期望誤差時，完成神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的訓練過程

步驟S230，得到輸出層向量o＝{o₁,o₂,o₃,o₄}；o₁為正常、o₂溫度異常、o₃濕度異常、o₄為煙霧濃度異常；

步驟S240，根據(jù)第i次周期中的采樣信號，判定第i+1次周期時的運行狀態(tài)，當輸出信號o_i＝{1,0,0,0}時為正常情況，啟動供電模塊進行供電。

步驟S250，當輸出信號o_i＝{0,1,0,0}時為溫度異常，當輸出信號o_i＝{0,0,1,0}時為濕度異常，當輸出信號o_i＝{0,0,0,1}，為煙霧濃度異常，啟動報警模塊，同時不停止供電。

在供電系統(tǒng)的服務(wù)器中設(shè)置安全軟件，能夠向監(jiān)控裝置發(fā)送報警信息，通過監(jiān)控系統(tǒng)控制服務(wù)器，并備份供電信息，能夠防止外來攻擊造成的信息泄露。服務(wù)器和監(jiān)控裝置通過網(wǎng)絡(luò)連接，隨時保持信息同步，使供電網(wǎng)絡(luò)狀況實時被監(jiān)控裝置記錄，同時能夠通過手機等其他方式查看供電網(wǎng)絡(luò)的運行情況，方便，快捷。采用傳感裝置，能夠監(jiān)控自然環(huán)境的變化，在出現(xiàn)自然災(zāi)害的時候自動報警并斷電，減少因預料不到的災(zāi)害所帶來的損失。本系統(tǒng)操作簡單，使用方便，成本低，適宜大范圍推廣和使用。

盡管本發(fā)明的實施方案已公開如上，但其并不僅僅限于說明書和實施方式中所列運用，它完全可以被適用于各種適合本發(fā)明的領(lǐng)域，對于熟悉本領(lǐng)域的人員而言，可容易地實現(xiàn)另外的修改，因此在不背離權(quán)利要求及等同范圍所限定的一般概念下，本發(fā)明并不限于特定的細節(jié)和這里示出與描述的圖例。