现场总线安全技术在水利泵站监控系统中的应用研究
发布时间：2022-07-12 12:34
随着工业信息化的加深,在降低成本的原始推动下,工业控制系统在变得比以前越来越开放的同时,不可避免地引入了更多的安全隐患。在以总线系统为工控系统通信核心的背景下,如何使水利泵站总线系统安全运行,有效的避免非法指令入侵,成为了水利枢纽运行管理的一个重要研究方向。本文设计了一套以常熟水利枢纽望虞河泵站为背景,基于.Net技术的水利泵站信息系统。提供了监控工控系统中流经的工业数据流量,筛选分析非法流量,检查各设备的流量占比以及工作日志的编写等功能。本文首先剖析了常熟水利枢纽泵站现运行总线RS485,介绍了RS485总线的物理结构及传输机制,分析了现行协议Modbus协议,介绍了Modbus协议及其存在的设计缺陷和安全问题,由此设计了闭环组网方式;其次,结合常熟水利枢纽现场情况,分析了在泵站现场有软总线之称的OPC（OLE for Process Control）,通过分析OPC客户器端和服务器端的通信方式搭建了数据库架构,以获取泵站机组设备的总线数据流信息;在此基础之上,结合主成分分析原理对总线数据流进行特征降维,降低了总线数据特征复杂度提取枝干信息;接着利用多参快速优化的原理,采用AdaGr...
【文章页数】：81 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 研究背景综述
1.2 国内外研究现状
1.2.1 国外研究状况
1.2.2 国内研究状况
1.3 主要研究内容
1.4 章节安排
1.5 本章小结
第2章 水利泵站现场总线及工控协议研究
2.1 RS485 总线结构及通信机制
2.1.1 RS485 的物理结构设计
2.1.2 RS485 总线传输机制
2.2 Modbus特点及安全性分析
2.3 RS485 闭环组网方式
2.4 本章小结
第3章 基于OPC的总线系统数据访问机制
3.1 OPC通信规范的研究
3.2 COM组件技术
3.3 基于OPC的总线系统数据访问机制
3.4 本章小结
第4章 基于主成分分析的总线数据特征降维
4.1 特征降维理论基础
4.2 总线数据流的特征提取
4.3 本章小结
第5章 融合PCA降维的深度神经网络总线安全模型
5.1 神经网络的基本理论
5.2 深度神经网络结构
5.2.1 深度神经网络基本理论
5.2.2 深度神经网络学习过程与步骤
5.3 基于总线数据流的深度神经网络安全模型
5.3.1 Adagrad算法优化模型参数
5.3.2 融合PCA降维和Ada-DNN分类的总线安全模型
5.4 本章小结
第6章 系统实现与实验分析
6.1 系统开发环境
6.2 系统架构分析
6.3 系统功能实现
6.3.1 用户信息模块
6.3.2 算法调试模块
6.3.3 其他功能模块
6.4 实验及结果分析
6.5 本章小结
总结与展望
参考文献
攻读硕士学位期间所发表的学术论文
致谢
详细摘要
【参考文献】：
期刊论文
[1]一种非侵入式的基于功耗的可编程逻辑控制器异常检测方案（英文）[J]. Yu-jun XIAO,Wen-yuan XU,Zhen-hua JIA,Zhuo-ran MA,Dong-lian QI. Frontiers of Information Technology ＆ Electronic Engineering. 2017(04)
[2]现场总线标准的发展与工业以太网技术[J]. 陈尚文. 通信电源技术. 2016(04)
[3]面向工业控制网络的安全监管方案[J]. 陈晓兵,陈凯,徐震,王利明. 信息网络安全. 2016(07)
[4]Modbus-Modbus TCP/IP的网关设计[J]. 李英奇,吴桂初. 微型机与应用. 2013(10)
[5]RS485总线通信协议的设计与实现[J]. 冯子陵,俞建新. 计算机工程. 2012(20)
[6]基于CAN总线的煤矿安全监控系统[J]. 胡波,朱宗玖,田红光. 煤矿机械. 2012(02)
[7]人工神经网络的发展及应用[J]. 毛健,赵红东,姚婧婧. 电子设计工程. 2011(24)
[8]数控总线的消息安全通信方法[J]. 胡毅,于东,郭锐锋,岳东峰,刘明烈,何平. 机械工程学报. 2011(05)
[9]人工神经网络技术的发展与应用[J]. 汤素丽,罗宇锋. 电脑开发与应用. 2009(10)
[10]ModBus协议在工业控制系统中的应用[J]. 朱懿,蒋念平. 微计算机信息. 2006(10)
博士论文
[1]数控系统功能安全关键技术的研究[D]. 岳东峰.中国科学技术大学 2012
[2]基于模式识别的入侵检测关键技术研究[D]. 朱永宣.北京邮电大学 2006
硕士论文
[1]Flexray总线安全通信方法研究与实现[D]. 兰天.吉林大学 2015
[2]OPC通信技术的研究与应用[D]. 任巍曦.华北电力大学 2011
[3]OPC数据存取服务器研究与设计[D]. 何风琴.内蒙古大学 2008
本文编号：3659136
【文章页数】：81 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 研究背景综述
1.2 国内外研究现状
1.2.1 国外研究状况
1.2.2 国内研究状况
1.3 主要研究内容
1.4 章节安排
1.5 本章小结
第2章 水利泵站现场总线及工控协议研究
2.1 RS485 总线结构及通信机制
2.1.1 RS485 的物理结构设计
2.1.2 RS485 总线传输机制
2.2 Modbus特点及安全性分析
2.3 RS485 闭环组网方式
2.4 本章小结
第3章 基于OPC的总线系统数据访问机制
3.1 OPC通信规范的研究
3.2 COM组件技术
3.3 基于OPC的总线系统数据访问机制
3.4 本章小结
第4章 基于主成分分析的总线数据特征降维
4.1 特征降维理论基础
4.2 总线数据流的特征提取
4.3 本章小结
第5章 融合PCA降维的深度神经网络总线安全模型
5.1 神经网络的基本理论
5.2 深度神经网络结构
5.2.1 深度神经网络基本理论
5.2.2 深度神经网络学习过程与步骤
5.3 基于总线数据流的深度神经网络安全模型
5.3.1 Adagrad算法优化模型参数
5.3.2 融合PCA降维和Ada-DNN分类的总线安全模型
5.4 本章小结
第6章 系统实现与实验分析
6.1 系统开发环境
6.2 系统架构分析
6.3 系统功能实现
6.3.1 用户信息模块
6.3.2 算法调试模块
6.3.3 其他功能模块
6.4 实验及结果分析
6.5 本章小结
总结与展望
参考文献
攻读硕士学位期间所发表的学术论文
致谢
详细摘要
【参考文献】：
期刊论文
[1]一种非侵入式的基于功耗的可编程逻辑控制器异常检测方案（英文）[J]. Yu-jun XIAO,Wen-yuan XU,Zhen-hua JIA,Zhuo-ran MA,Dong-lian QI. Frontiers of Information Technology ＆ Electronic Engineering. 2017(04)
[2]现场总线标准的发展与工业以太网技术[J]. 陈尚文. 通信电源技术. 2016(04)
[3]面向工业控制网络的安全监管方案[J]. 陈晓兵,陈凯,徐震,王利明. 信息网络安全. 2016(07)
[4]Modbus-Modbus TCP/IP的网关设计[J]. 李英奇,吴桂初. 微型机与应用. 2013(10)
[5]RS485总线通信协议的设计与实现[J]. 冯子陵,俞建新. 计算机工程. 2012(20)
[6]基于CAN总线的煤矿安全监控系统[J]. 胡波,朱宗玖,田红光. 煤矿机械. 2012(02)
[7]人工神经网络的发展及应用[J]. 毛健,赵红东,姚婧婧. 电子设计工程. 2011(24)
[8]数控总线的消息安全通信方法[J]. 胡毅,于东,郭锐锋,岳东峰,刘明烈,何平. 机械工程学报. 2011(05)
[9]人工神经网络技术的发展与应用[J]. 汤素丽,罗宇锋. 电脑开发与应用. 2009(10)
[10]ModBus协议在工业控制系统中的应用[J]. 朱懿,蒋念平. 微计算机信息. 2006(10)
博士论文
[1]数控系统功能安全关键技术的研究[D]. 岳东峰.中国科学技术大学 2012
[2]基于模式识别的入侵检测关键技术研究[D]. 朱永宣.北京邮电大学 2006
硕士论文
[1]Flexray总线安全通信方法研究与实现[D]. 兰天.吉林大学 2015
[2]OPC通信技术的研究与应用[D]. 任巍曦.华北电力大学 2011
[3]OPC数据存取服务器研究与设计[D]. 何风琴.内蒙古大学 2008
本文编号：3659136
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/jisuanjikexuelunwen/3659136.html
