[發明專利]工控傳感器數值異常檢測方法及裝置

在審

• 申請號: 202110434598.5
• 申請日: 2021-04-22
• 公開（公告）號: CN112989710A
• 公開（公告）日: 2021-06-18
• 發明（設計）人: 唐玉維
• 申請（專利權）人: 蘇州聯電能源發展有限公司
• 主分類號: G06F30/27
• 分類號: G06F30/27;G06K9/62;G06N3/04;G06N3/08;G01D18/00
• 代理公司: 蘇州謹和知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 32295
• 代理人: 許冬瑩

本申請涉及一種工控傳感器數值異常檢測方法及裝置，屬于計算機技術領域，該方法包括：獲取測試數據；對測試數據進行K級離散小波變換，得到多尺度時間序列；對多尺度時間序列進行切分處理得到測試樣本；將測試樣本輸入預先訓練的WAGAN模型中，得到異常檢測結果；WAGAN包括生成器和判別器；生成器用于根據測試樣本生成重構樣本，并計算重構樣本和測試樣本間的誤差，得到重構誤差；判別器用于根據測試樣本得到判別器誤差；異常檢測結果基于重構誤差和判別器誤差確定；采用多級離散小波變換分解重組的方式去除噪聲并增強數據特征，結合重構誤差和判別器誤差判斷測試樣本是否異常，可以實現數值異常的檢測。

【技術領域】

本申請涉及一種工控傳感器數值異常檢測方法及裝置，屬于計算機技術領域。

【背景技術】

在真實的工業生產中，ICS(工業生產中的控制系統，Industrial controlsystem)根據工業生產的實際流程設計HMI(人機界面(Human Machine Interaction，簡稱HMI))可視化界面，HMI通過SCADA系統(Supervisory Control And Data Acquisition系統，即數據采集與監視控制系統)實時與PLC通信(可編程邏輯控制器，Programmable LogicController)并將通信流量中的數據信息顯示在HMI界面上，生產者可以通過HMI實時了解工業生產的實際情況。但是隨著攻擊的不斷升級，攻擊者為了隱藏攻擊活動，會通過惡意軟件劫持HMI和PLC間通信的流量包，阻止從PLC端發出的真實數據包，并將更改后的數據包發送到HMI端。

現有的攻擊方式包括針對ICS的滲透攻擊，它們在獲取PLC的控制權后，會捕獲PLC正常工作時的出站值并重播以掩蓋對受控進程發起攻擊時產生的異常，這使得生產者無法通過HMI來了解ICS真實的生產情況。

但是，針對PLC已經被攻擊者入侵控制的問題，現有方法難以有效檢測。

【發明內容】

本申請提供了一種工控傳感器數值異常檢測方法及裝置，可以解決PLC已經被攻擊者入侵控制時，無法檢測數值異常的問題。本申請提供如下技術方案：

第一方面，提供一種工控傳感器數值異常檢測方法，所述方法包括：

獲取工控傳感器采集到的測試數據；

對所述測試數據進行K級離散小波變換，得到多尺度時間序列；所述K為正整數；

對所述多尺度時間序列進行切分處理，得到測試樣本；

將所述測試樣本輸入預先訓練的WAGAN模型中，得到異常檢測結果；其中，所述WAGAN包括生成器和判別器；

所述生成器用于根據所述測試樣本生成重構樣本，并計算所述重構樣本和所述測試樣本間的誤差，得到重構誤差；

所述判別器用于根據所述測試樣本得到判別器誤差；

所述異常檢測結果基于所述重構誤差和所述判別器誤差確定。

可選地，所述根據所述測試樣本生成重構樣本，包括：

確定最接近所述測試樣本的目標隨機噪聲；

生成所述目標隨機噪聲的重構樣本。

可選地，所述確定最接近所述測試樣本的目標隨機噪聲，包括：

生成初始隨機噪聲的初始重構樣本；

最小化所述初始重構樣本與所述測試樣本之間的差值，得到所述目標隨機噪聲。

可選地，所述計算所述重構樣本和所述測試樣本間的誤差，得到重構誤差，通過下式表示：