Дипломная работа (ВКР) — бакалавр, специалист на тему Обеспечения безопасности автоматизированной системы контроля и учета электроэнергии (АСКУЭ) С ИСПОЛЬЗОВАНИЕ РЕСУРСОВ LoRaWAN в администрации граховского района

Содержание:

Список используемых
сокращений. 4

Введение. 5

Глава 1. Обзор технологий АСКУЭ.. 8

1.1 Основные задачи планирования электропотребления. 8

1.2 Развитие современных систем учета и контроля за
электропотреблением  11

1.3 Исследование современных АСКУЭ.. 14

1.3.1 Система «Элдис». 14

1.3.2 Система «Стриж Телематика». 17

1.3.3 Система АРМ «Ресурс». 19

1.3.4 Система «ЛЭРС Учёт». 20

Глава 2. Модель угроз и модель злоумышленника в сетях АСКУЭ.. 24

2.1 Исследование особенностей технической и
программно-аппаратной архитектуры сетей АСКУЭ.. 24

2.2 Угрозы и уязвимости информационной безопасности в АСКУЭ.. 37

2.3 Модель угроз злоумышленника в сетях АСКУЭ.. 40

2.4 Модель злоумышленника в сетях АСКУЭ.. 48

Глава 3. Разработка методики обеспечения безопасности в АСКУЭ.. 52

3.1 Формирование методики обеспечения информационной
безопасности в сетях АСКУЭ.. 52

3.2 Оценка эффективности разработанных решений. 65

Заключение. 71

Список использованных источников. 73

Введение:

Политика энерго- и ресурсосбережения
является одной из приоритетных целей мирового сообщества. Создание
автоматизированных систем контроля и учета является необходимым условием
проведения решения экономии энергии. В настоящее время АСКУЭ является одним из
растущих и перспективных сегментов рынка автоматизации.

Требование предъявляемые к качеству
электроэнергии ужесточились. Так при увеличении потерь в линиях электропередач
возникает увеличение потребления тока, что в свою очередь ведет к перегрузкам и
еще большей последующей потере напряжения.

Вопросы организации рационального
использования электроэнергии становятся вопросами государственной важности.

Долгое время системы электроснабжения
промышленных и гражданских объектов на территории Российской Федерации  разрабатывались без учета проблем
рационального использования электроэнергии, из-за чего имели место значительные
финансовые убытки, которые ежегодно исчисляются сотнями миллионов рублей [1].

Именно поэтому тематика разработки
мероприятий по рациональному использованию электроэнергии в системах
электроснабжения является в высшей степени актуальной.

В задачи планирования электропотребления
входит расчет ожидаемых графиков нагрузки и анализ факторов, влияющих на их
изменение. В зависимости от количества учитываемых факторов различают одно и
многофакторные методы.

В настоящее время существует большое
количество потенциальных угроз для информационных сетей, в том числе и
промышленных предприятий. Это является причиной высоких рисков, как
экономических, так и информационных. Также существующий темп и уровень развития
современных средств защиты информации не соответствует текущему уровню развития
современных информационных технологий. За последние 10 лет открылся свободный
доступ к информационным ресурсам через разнообразные мобильные средства связи.
Таким образом, можно сделать вывод о том, что выбранная тематика данной
выпускной квалификационной работы является весьма актуальной.

Проблема получения информации о  фактических объемах планируемых расходов
электроэнергии на предприятии, не решена в полной мере из-за отсутствия
необходимых данных по определению расходов электрической энергии промышленными
потребителями, что не позволяет обеспечить выбор вариантов расчета за
потребленную электрическую энергию. Решению этой задачи посвящена
диссертационная работа.

Тема данной выпускной квалификационной
работы – «Обеспечения безопасности автоматизированной системы контроля и учета
электроэнергии с использование ресурсов LoRaWAN в администрации Граховского
района».

Целью выпускной квалификационной работы
является разработка практических и обоснованных организационных и технических
мер по обеспечению информационной безопасности автоматизированной системы
контроля и учета электроэнергии с использование ресурсов LoRaWAN в
администрации Граховского района.

Исходя из темы и цели работы, в процессе
ее выполнения необходимо решить следующие задачи:

– исследовать основные задачи планирования
электропотребления;

– исследовать вопрос развития современных
систем учета и контроля за электропотреблением;

– исследовать рынок современных АСКУЭ;

– произвести исследование особенностей
технической и программно-аппаратной архитектуры сетей АСКУЭ;

– исследовать угрозы и уязвимости
информационной безопасности в сетях АСКУЭ;

– разработать модель угроз злоумышленника
в сетях АСКУЭ;

– разработать модель злоумышленника в
сетях АСКУЭ;

– разработать методику обеспечения
информационной безопасности в сетях АСКУЭ;

– произвести оценку эффективности
разработанных решений.

Объект исследования – система контроля и
учета электроэнергии в администрации Граховского района.

Предмет исследования – поиск оптимальных
подходов в процессе обеспечения безопасности автоматизированной системы
контроля и учета электроэнергии в администрации Граховского района.

Методы исследования работы:

— исследование литературы в сфере развития
энергосберегающих технологий и защиты технических систем;

— метод классификации;

— метод анализа.

Новизна работы состоит в применении на
конкретном объекте модели защиты автоматизированной системы и обоснованию
способов анализа эффективности ее внедрения в производство и защиты.

Заключение:

На
сегодняшний день информационные ресурсы стали одними из самых значимых рычагов
экономического влияния. Информация нужного качества в необходимое время, в
необходимом месте — это залог достижения целей в абсолютно любом виде
деятельности. Монопольные права на обладание информационными ресурсами
оказываются, как правило, определяющими преимуществами в борьбе за рынок [5].

Сегодня
невозможно представить организацию, пусть даже и самую мелкую, которая бы не
имела в своем распоряжении современные средств обработки данных.

Формирование
защищенной системы работы с информацией, дает предпосылки для значительного
роста эффективности труда, порождает при этом ряд сложных и масштабных проблем.

Один из
наиболее актуальных на сегодня вопросов, это вопрос организации защиты
информации. Особо острым является вопрос обеспечения безопасности информации в
масштабных распределенных информационных системах промышленных предприятий.

Информационная
безопасность сегодня развивается очень быстрыми темпами. Данному факту
способствуют стремительное развитие информационных технологий, а также
противоборство «нападающих» и «защищающихся».

К великому
сожалению, указанная динамичность затрудняет обеспечение надежной защищенности
информационных ресурсов. На это существуют конкретные причины:

– рост
быстродействия микросхем, модернизация существующих и создание новых архитектур
с высокой степенью параллелизма дает возможность с помощью «грубой силы»
(перебором вариантов) более эффективно преодолевать криптографические барьеры,
которые ранее были неприступными;

– модернизация
сетей, рост числа связей в информационных системах, увеличение пропускной
способности каналов связи – все это увеличивает число злоумышленников, имеющих
технические возможность осуществлять нападение;

– рост конкуренции среди производителей ПО вынуждает библиотеки
уменьшать сроки разработки программных систем, а это ведет к уменьшению уровня
качества и выпуску продуктов с дефектами в системах защиты.

По завершению выполнения выпускной квалификационной работы получены
следующие результаты:

— произведен
анализ литературных источников по теме исследования;

— произведен
анализ основных понятий информационной безопасности и базовых принципов ее
обеспечения;

— проанализировано
нормативно-правового обеспечения в области информационной безопасности АСКУЭ;

— исследованы
особенности технического и программно-аппаратного устройства АСКУЭ;

— исследованы
угрозы и уязвимости информационной безопасности АСКУЭ;

— произведен
анализ существующих методик обеспечения информационной безопасности АСКУЭ;

— произведена
разработка модели угроз информационной безопасности АСКУЭ;

— разработана
модель нарушителя информационной безопасности в распределённых АСКУЭ;

— разработана
методика обеспечения информационной безопасности в АСКУЭ;

— произведена
оценка эффективности разработанных решений.

По завершению работы можно достоверно отметить, что все поставленные
задачи были выполнены, а цель работы полностью достигнута.

Фрагмент текста работы:

Глава 1. Обзор технологий АСКУЭ

1.1 Основные задачи планирования электропотребления В настоящее время  подавляющее большинство самых разнообразных
приборов и устройств работают за счет электрической энергии. Как правило,
электроэнергия на районных электростанциях производится с помощью электромашинных
генераторов переменного тока. С целью сокращения потерь в процессе передачи и
распределении электрической энергии широкое применение имеют трансформаторные
подстанции. Трансформаторные подстанции предназначены для изменения величины
напряжения, которое вырабатывается генераторами. После трансформации по
высоковольтным линиям происходит передача электроэнергии на большие расстояния
(десятки и сотни километров). С целью подключения локальных систем
энергопотребления к линиям электропередач существуют распределительные
подстанции. После распределительных подстанций осуществляется понижение
напряжения до безопасного уровня с помощью понижающих трансформаторных
подстанций. Только после этого происходит подача электроэнергии непосредственно
в населенные пункты. Потом электроэнергия подается в магистральную сеть,
подключенную к понижающим трансформаторам подстанций. В разных участках этой
сети находятся пункты ответвления для распределительной сети потребителей [6].

Различают постоянный и переменный
электрические токи. Если заряженные частицы постоянно движутся в одном
направлении, то в цепи – постоянный ток и, соответственно, постоянное
напряжение тока. Если направление движения частиц периодически меняется (они перемещаются
то в одном, то в другом направлении), то это – переменный ток и возникает он,
соответственно, при наличии переменного напряжения (т. е. когда разность
потенциалов меняет свою полярность). Для переменного тока характерно
периодическое изменение величины силы тока: она принимает то максимальное, то
минимальное значения. Эти значения силы тока являются амплитудными, или
пиковыми. Частота изменения полярности напряжения может быть разной. Например,
в нашей стране эта частота равна 50 Герц (т. е. напряжение меняет свою
полярность 50 раз в секунду), а в США частота переменного тока – 60 Гц (Герц)
[12].

Электростанции разных видов, находящиеся
довольно далеко друг от друга, с помощью высоковольтных ЛЭП могут быть
объединены в единую энергосистему. В такой энергосистеме постоянную нагрузку,
создаваемую потреблением электрической энергии на протяжении суток, принимают
на себя атомные электростанции (АЭС), гидроэлектростанции (ГЭС), а также очень
эффективные паротурбинные тепловые электростанции и электроцентрали (ТЭС, ТЭЦ).
Во время пиковых нагрузок, к единой сети ЛЭП энергосистемы подключают
дополнительно газотурбинные установки (ГТУ) и гидроаккумулирующие
электростанции (ГАЭС).

Эффективность работы энергосистемы, а
также электростанции можно представить, в виде процентного соотношения
выработанной за год электрической энергии, к максимально возможной годовой
производительности. Если коэффициент нагрузки будет достигать 100%, то при
аварийном выходе энергоблоков из строя, ряд городов и сел погрузиться в
темноту.

При подключении к источнику переменного
тока с синусоидально изменяющейся электродвижущей силой (далее ЭДС)
электрических цепей с линейными сопротивлениями, в них будут действовать
синусоидально изменяющиеся напряжения и проходить синусоидально изменяющиеся
токи. Переменные токи, ЭДС и напряжения характеризуются четырьмя основными
параметрами: периодом, частотой, амплитудой и действующим значением.

Развитие оптового рынка электроэнергии
ужесточило конкуренцию за потребителей, стимулировало энергосбытовые
организации к совершенствованию технологии взаимоотношений с клиентом и
развитию комплекса услуг по оптимизации процессов энергопотребления.

Наиболее эффективным инструментом
взаимодействия "поставщик — потребитель" остается модель работы по
линии "энергоаудит — энергопланирование — энерготрейдинг —
энергоменеджмент — энергоконсалтинг" (модель "5Э").

Модель "5Э" это совокупность
процессов, связанных с получением, учетом и потреблением энергоресурсов,
находящихся в тесной взаимосвязи друг с другом, позволяющей наиболее эффективно
осуществлять поставку энергоресурсов конечному потребителю.

Применительно к энерготрейдингу,
энергопланирование можно рассматривать как совокупность методов использования
информации полученной с использованием 
коммерческого и технического учета электроэнергии и способов ее применения
в соответствии с установленными правилами работы рынка [5].

В рамках модели "5Э"
энергопланирование следует использовать, ориентируясь на конкретные объекты
энерготрейдинга и учитывая следующие принципы:

— соответствие действующим правилам,
техническим регламентам, нормативным документам работы ОРЭ;

— создание условий для полного
информационного обеспечения;

— анализ трендов потребителя
электроэнергии в рамках условий функционирования ОРЭ;

— универсальность, гибкость по отношению к
внешним и внутренним факторам стратегии работы на рынке;

— ориентация систем коммерческого учета на
перспективный прогноз развития всех лидеров энергопотребления.

Краткосрочное прогнозирование
предназначено для информирования и текущего управления основными
эксплуатационными режимами. Прогноз энергопотребления в течение от нескольких
часов до суток во многом определяет работу оптового рынка электрической
энергии. В процессе составления прогноза энергопотребления производится анализ
ожидаемой почасовой нагрузки, а также пиковой нагрузки и суммарного суточного
потребления электрической энергии.