[發明專利]一種嵌入式的電力終端網絡異常流量監測探針及其應用

在審

• 申請號: 202011623701.2
• 申請日: 2020-12-31
• 公開（公告）號: CN112688832A
• 公開（公告）日: 2021-04-20
• 發明（設計）人: 楊挺;侯昱丞;孫兆帥;董之微;朱鈺;于同偉;盧巖;趙東艷;原義棟;李奇;李長柏
• 申請（專利權）人: 天津大學;國網遼寧省電力有限公司電力科學研究院;北京智芯微電子科技有限公司
• 主分類號: H04L12/26
• 分類號: H04L12/26;H04L29/06
• 代理公司: 天津市北洋有限責任專利代理事務所 12201
• 代理人: 韓帥

1.一種基于嵌入式的電力終端網絡異常流量監測探針，其特征在于：所述探針嵌入電力系統終端與數據集中器之間，偵聽電力終端與集中器之間的數據包并捕獲電力終端至集中器的上行數據流；所述探針由輸入模塊、串口轉以太網模塊、供電模塊、流量分析與處理模塊、輸出模塊構成；其中：

所述輸入模塊連接電力終端的載波模塊，用于接入電力載波模塊的流量信號；

所述流量分析與處理模塊采用小波包算法對捕獲的上行數據流進行計算標記出異常數據流輸出；

所述輸出模塊將異常數據流轉換為以太網格式數據輸出給上位機。

2.根據權利要求1所述的一種嵌入式的電力終端網絡異常流量監測探針，其特征在于：

所述輸入模塊包括串口接口Header 16，所述串口用于接入電力載波模塊的流量信號，偵聽電力終端與集中器之間的數據包；

所述流量分析與處理模塊為STM32F405VGT6芯片；

所述輸出模塊為ZLAN1003主控芯片、以太網接口RJ45接口，實現串口轉以太網，輸出為以太網格式，可用以太網線傳送檢測結果給上位機。

3.根據權利要求1-2任一項所述的一種基于嵌入式的電力終端網絡異常流量監測探針，

其特征在于：所述流量分析與處理模塊對上行流量數據監測過程：

1)數據包捕獲，包括電力終端與集中器之間的上行流量數據；

2)數據流分析，包括采用小波包理論對上行流量數據進行分析，采用滑動時窗法對分解出的小波包系數提取特征，獲得流量頻域特征；其中：

對電力終端上行待測流量T(t)進行小波包分解，小波包分解算法可以表示為：

式中：ψ_n為小波基函數，d_j,l,n為第j層第n個節點的第l個小波包系數；

由d_j+1,k,n求得小波包進一步分解的低頻系數d_j,l,2n與高頻系數d_j,l,2n+1，即

式中：h_k-2l、g_k-2l為低通與高通濾波器系數，k∈Z；

依據上述計算方法，對流量進行小波包分解獲得數據流小波包系數；

采用滑動時窗算法提取出[t₀，t₁]時段內的流量頻域特征；

待測流量窗口T_crt長度為L，歷史流量窗口T_hsy長度為3L，每次均移動ΔL，E_crt,i和E_hsy,i分別是待測流量窗口T_crt和預測流量窗口T_pre中的小波包系數方差；定義方差分數E_ratio,i：

定義方差分數：

3)數據流標記，對超過閾值的數據流標記異常，其中：根據已有電力終端流量數據樣本，設置方差分數的閾值，包括危險閾值s1和告警閾值s2，對于超過危險閾值s1的流量均標記為異常流量。