[发明专利]一种嵌入式的电力终端网络异常流量监测探针及其应用

说明书

本发明公开了一种基于嵌入式的电力终端网络异常流量监测探针，所述探针嵌入电力系统终端与数据集中器之间，侦听电力终端与集中器之间的数据包并捕获电力终端至集中器的上行数据流；所述探针由输入模块、串口转以太网模块、供电模块、流量分析与处理模块、输出模块构成；其中：所述输入模块连接电力终端的载波模块，用于接入电力载波模块的流量信号；所述流量分析与处理模块采用小波包算法对捕获的上行数据流进行计算标记出异常数据流输出；所述输出模块将异常数据流转换为以太网格式数据输出给上位机；本发明利用检测探针标记出电力终端发出的异常数据包，实现电力系统海量多元异构终端的安全保障。

技术领域

本发明属于多元异构电力终端的通信流量检测的技术领域，尤其涉及一种基于嵌入式的电力终端网络异常流量监测探针装置。

背景技术

随着智能电网的自动化信息化智能化建设，电力系统终端已经成为智能电网数据获取和灵活调控的基本保证。然而，电力系统嵌入式终端由于其计算能力低和防护级别低，成为了恶意攻击的目标。电力终端遭到入侵和利用后，将会极大的威胁电力生产的安全稳定。

电力系统嵌入式终端与互联网终端不同，其计算能力弱且数量巨大，传统安全监测方法无法部署，且终端在开发时没有统一的标准体系，导致电网嵌入式终端多元异构难以采用统一的安全检测，在保障其异常流量方面有着巨大困难。因此亟需设计面向电力系统终端的安全监测装置。

考虑到量测数据由电力终端上传至调度中心，挖掘智能电网通信网络的独特规律，设计了一种基于小波包分析的嵌入式电力终端网络探针。

发明内容

针对现有技术存在的技术问题，本发明提供一种嵌入式的电力终端网络异常流量监测探针及其应用，本发明可以辨识电力终端故障、通信失效、入侵攻击等导致的网络异常情况，实现异常流量数据包标记；本发明给出了高效且有创造性的电力终端异常流量监测探针以及网络流量频域分析和计算方法，并最终标记出电力终端异常数据流。

本发明通过如下技术方案予以实施：

本发明的一种基于嵌入式的电力终端网络异常流量监测探针，本发明涉及多元异构电力终端的通信流量检测，尤其是涉及一种基于嵌入式的电力终端异常流量探针，所述装置模块包括：输入模块、串口转以太网模块、供电模块、流量分析与处理模块、输出模块共五个模块组成；本探针装置输入模块连接电力终端的载波模块，输入模块包括串口接口，所述探针串口用于接入电力载波模块的流量信号；流量分析与处理模块主要包括STM32F405VGT6芯片，输出模块包括ZLAN1003主控芯片、以太网接口RJ45接口，实现串口转以太网，输出为以太网格式，可用以太网线传送检测结果给上位机。

本探针接入电力系统终端与集中器之间，侦听电力终端与集中器之间的数据包，捕获电力终端至集中器的上行数据流。流量分析与处理模块采用基于小波包分析理论计算电力终端与集中器之间的上行流量的频域特征。依据终端的上行流量频域特征，对异常数据流进行标记。采用以太网RJ45接口输出监测结果。

数据流监测的步骤为：

1)数据包捕获，包括电力终端与集中器之间的上行流量数据。

2)数据流分析，包括采用小波包理论对上行流量数据进行分析，采用滑动时窗法对分解出的小波包系数提取特征，获得流量频域特征。

3)数据流标记，对超过阈值的数据流标记异常。

对于步骤2)，具体为对电力终端上行待测流量T(t)进行小波包分解，小波包分解算法可以表示为：

式中：ψ_n为小波基函数，d_j,l,n为第j层第n个节点的第l个小波包系数。