采集技術論文范文

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第1篇

關鍵字蜜罐，交互性，入侵檢測系統，防火墻

1引言

現在網絡安全面臨的一個大問題是缺乏對入侵者的了解。即誰正在攻擊、攻擊的目的是什么、如何攻擊以及何時進行攻擊等，而蜜罐為安全專家們提供一個研究各種攻擊的平臺。它是采取主動的方式，用定制好的特征吸引和誘騙攻擊者，將攻擊從網絡中比較重要的機器上轉移開，同時在黑客攻擊蜜罐期間對其行為和過程進行深入的分析和研究，從而發現新型攻擊，檢索新型黑客工具，了解黑客和黑客團體的背景、目的、活動規律等。

2蜜罐技術基礎

2.1蜜罐的定義

蜜罐是指受到嚴密監控的網絡誘騙系統，通過真實或模擬的網絡和服務來吸引攻擊，從而在黑客攻擊蜜罐期間對其行為和過程進行分析，以搜集信息，對新攻擊發出預警，同時蜜罐也可以延緩攻擊和轉移攻擊目標。

蜜罐在編寫新的IDS特征庫、發現系統漏洞、分析分布式拒絕服務（DDOS）攻擊等方面是很有價值的。蜜罐本身并不直接增強網絡的安全性，將蜜罐和現有的安全防衛手段如入侵檢測系統(IDS)、防火墻(Firewall)、殺毒軟件等結合使用，可以有效提高系統安全性。

2.2蜜罐的分類

根據蜜罐的交互程度，可以將蜜罐分為3類：

蜜罐的交互程度（LevelofInvolvement）指攻擊者與蜜罐相互作用的程度。

⑴低交互蜜罐

只是運行于現有系統上的一個仿真服務，在特定的端口監聽記錄所有進入的數據包，提供少量的交互功能，黑客只能在仿真服務預設的范圍內動作。低交互蜜罐上沒有真正的操作系統和服務，結構簡單，部署容易，風險很低，所能收集的信息也是有限的。

⑵中交互蜜罐

也不提供真實的操作系統，而是應用腳本或小程序來模擬服務行為，提供的功能主要取決于腳本。在不同的端口進行監聽，通過更多和更復雜的互動，讓攻擊者會產生是一個真正操作系統的錯覺，能夠收集更多數據。開發中交互蜜罐，要確保在模擬服務和漏洞時并不產生新的真實漏洞，而給黑客滲透和攻擊真實系統的機會。

⑶高交互蜜罐

由真實的操作系統來構建，提供給黑客的是真實的系統和服務。給黑客提供一個真實的操作系統，可以學習黑客運行的全部動作，獲得大量的有用信息，包括完全不了解的新的網絡攻擊方式。正因為高交互蜜罐提供了完全開放的系統給黑客，也就帶來了更高的風險，即黑客可能通過這個開放的系統去攻擊其他的系統。

2.3蜜罐的拓撲位置

蜜罐本身作為一個標準服務器對周圍網絡環境并沒有什么特別需要。理論上可以布置在網絡的任何位置。但是不同的位置其作用和功能也是不盡相同。

如果用于內部或私有網絡，可以放置在任何一個公共數據流經的節點。如用于互聯網的連接，蜜罐可以位于防火墻前面，也可以是后面。

⑴防火墻之前：如見圖1中蜜罐（1）,蜜罐會吸引象端口掃描等大量的攻擊，而這些攻擊不會被防火墻記錄也不讓內部IDS系統產生警告，只會由蜜罐本身來記錄。

因為位于防火墻之外，可被視為外部網絡中的任何一臺普通的機器，不用調整防火墻及其它的資源的配置，不會給內部網增加新的風險，缺點是無法定位或捕捉到內部攻擊者，防火墻限制外向交通，也限制了蜜罐的對內網信息收集。

⑵防火墻之后：如圖1中蜜罐（2），會給內部網帶來安全威脅，尤其是內部網沒有附加的防火墻來與蜜罐相隔離。蜜罐提供的服務，有些是互聯網的輸出服務，要求由防火墻把回饋轉給蜜罐,不可避免地調整防火墻規則，因此要謹慎設置，保證這些數據可以通過防火墻進入蜜罐而不引入更多的風險。

優點是既可以收集到已經通過防火墻的有害數據，還可以探查內部攻擊者。缺點是一旦蜜罐被外部攻擊者攻陷就會危害整個內網。

還有一種方法，把蜜罐置于隔離區DMZ內，如圖1中蜜罐（3）。隔離區只有需要的服務才被允許通過防火墻，因此風險相對較低。DMZ內的其它系統要安全地和蜜罐隔離。此方法增加了隔離區的負擔，具體實施也比較困難。

3蜜罐的安全價值

蜜罐是增強現有安全性的強大工具，是一種了解黑客常用工具和攻擊策略的有效手段。根據P2DR動態安全模型，從防護、檢測和響應三方面分析蜜罐的安全價值。

⑴防護蜜罐在防護中所做的貢獻很少，并不會將那些試圖攻擊的入侵者拒之門外。事實上蜜罐設計的初衷就是妥協，希望有人闖入系統，從而進行記錄和分析。

有些學者認為誘騙也是一種防護。因為誘騙使攻擊者花費大量的時間和資源對蜜罐進行攻擊，從而防止或減緩了對真正系統的攻擊。

⑵檢測蜜罐的防護功能很弱，卻有很強的檢測功能。因為蜜罐本身沒有任何生產行為，所有與蜜罐的連接都可認為是可疑行為而被紀錄。這就大大降低誤報率和漏報率，也簡化了檢測的過程。

現在的網絡主要是使用入侵檢測系統IDS來檢測攻擊。面對大量正常通信與可疑攻擊行為相混雜的網絡，要從海量的網絡行為中檢測出攻擊是很困難的，有時并不能及時發現和處理真正的攻擊。高誤報率使IDS失去有效的報警作用，蜜罐的誤報率遠遠低于大部分IDS工具。

另外目前的IDS還不能夠有效地對新型攻擊方法進行檢測，無論是基于異常的還是基于誤用的，都有可能遺漏新型或未知的攻擊。蜜罐可以有效解決漏報問題，使用蜜罐的主要目的就是檢測新的攻擊。

⑶響應蜜罐檢測到入侵后可以進行響應，包括模擬回應來引誘黑客進一步攻擊，發出報警通知系統管理員，讓管理員適時的調整入侵檢測系統和防火墻配置，來加強真實系統的保護等。

4蜜罐的信息收集

要進行信息分析，首先要進行信息收集，下面分析蜜罐的數據捕獲和記錄機制。根據信息捕獲部件的位置，可分為基于主機的信息收集和基于網絡的信息收集。

4.1基于主機的信息收集

基于主機的信息收集有兩種方式，一是直接記錄進出主機的數據流，二是以系統管理員身份嵌入操作系統內部來監視蜜罐的狀態信息，即所謂“Peeking”機制。

⑴記錄數據流

直接記錄數據流實現一般比較簡單，主要問題是在哪里存儲這些數據。

收集到的數據可以本地存放在密罐主機中，例如把日志文件用加密技術放在一個隱藏的分區中。本地存儲的缺點是系統管理員不能及時研究這些數據，同時保留的日志空間可能用盡，系統就會降低交互程度甚至變為不受監控。攻擊者也會了解日志區域并且試圖控制它，而使日志文件中的數據不再是可信數據。

因此，將攻擊者的信息存放在一個安全的、遠程的地方相對更合理。以通過串行設備、并行設備、USB或Firewire技術和網絡接口將連續數據存儲到遠程日志服務器，也可以使用專門的日志記錄硬件設備。數據傳輸時采用加密措施。

⑵采用“Peeking”機制

這種方式和操作系統密切相關，實現相對比較復雜。

對于微軟系列操作系統來說，系統的源代碼是很難得到，對操作系統的更改很困難，無法以透明的方式將數據收集結構與系統內核相結合，記錄功能必須與攻擊者可見的用戶空間代碼相結合。蜜罐管理員一般只能察看運行的進程，檢查日志和應用MD-5檢查系統文件的一致性。

對于UNIX系列操作系統，幾乎所有的組件都可以以源代碼形式得到，則為數據收集提供更多的機會，可以在源代碼級上改寫記錄機制，再重新編譯加入蜜罐系統中。需要說明，盡管對于攻擊者來說二進制文件的改變是很難察覺，一個高級黑客還是可能通過如下的方法探測到：

·MD-5檢驗和檢查：如果攻擊者有一個和蜜罐對比的參照系統，就會計算所有標準的系統二進制文件的MD-5校驗和來測試蜜罐。

·庫的依賴性和進程相關性檢查：即使攻擊者不知道原始的二進制系統的確切結構，仍然能應用特定程序觀察共享庫的依賴性和進程的相關性。例如，在UNIX操作系統中，超級用戶能應用truss或strace命令來監督任何進程，當一個象grep（用來文本搜索）的命令突然開始與系統日志記錄進程通信，攻擊者就會警覺。庫的依賴性問題可以通過使用靜態聯接庫來解決。

另外如果黑客攻陷一臺機器，一般會安裝所謂的后門工具包，這些文件會代替機器上原有的文件，可能會使蜜罐收集數據能力降低或干脆失去。因此應直接把數據收集直接融入UNIX內核，這樣攻擊者很難探測到。修改UNIX內核不象修改UNIX系統文件那么容易，而且不是所有的UNIX版本都有源代碼形式的內核。不過一旦源代碼可用，這是布置和隱藏數據收集機制有效的方法。

4.2基于網絡的信息收集

基于主機的信息收集定位于主機本身，這就很容易被探測并終止。基于網絡的信息收集將收集機制設置在蜜罐之外，以一種不可見的方式運行，很難被探測到，即使探測到也難被終止,比基于主機的信息收集更為安全。可以利用防火墻和入侵檢測系統從網絡上來收集進出蜜罐的信息。

⑴防火墻

可以配置防火墻記錄所有的出入數據，供以后仔細地檢查。用標準文件格式來記錄，如Linux系統的tcpdump兼容格式，可以有很多工具軟件來分析和解碼錄制的數據包。也可以配置防火墻針對進出蜜罐數據包觸發報警，這些警告可以被進一步提煉而提交給更復雜的報警系統，來分析哪些服務己被攻擊。例如，大部分利用漏洞的程序都會建立一個shell或打開某端口等待外來連接，防火墻可以記錄那些試圖與后門和非常規端口建立連接的企圖并且對發起源的IP告警。防火墻也是數據統計的好地方，進出數據包可被計數，研究黑客攻擊時的網絡流量是很有意義的。

⑵入侵檢測系統

網絡入侵檢測系統NIDS在網絡中的放置方式使得它能夠對網絡中所有機器進行監控。可以用HIDS記錄進出蜜罐的所有數據包，也可以配置NIDS只去捕獲我們感興趣的數據流。

在基于主機的信息收集中，高明的入侵者會嘗試闖入遠程的日志服務器試圖刪除他們的入侵記錄，而這些嘗試也正是蜜罐想要了解和捕獲的信息。即使他們成功刪除了主機內的日志，NIDS還是在網內靜靜地被動捕獲著進出蜜罐的所有數據包和入侵者的所有活動，此時NIDS充當了第二重的遠程日志系統，進一步確保了網絡日志記錄的完整性。

當然，不論是基于誤用還是基于異常的NIDS都不會探測不到所有攻擊，對于新的攻擊方式，特征庫里將不會有任何的特征，而只要攻擊沒有反常情況，基于異常的NIDS就不會觸發任何警告，例如慢速掃描，因此要根據蜜罐的實際需要來調整IDS配置。

始終實時觀察蜜罐費用很高，因此將優秀的網絡入侵檢測系統和蜜罐結合使用是很有用的。

4.3主動的信息收集

信息也是可以主動獲得，使用第三方的機器或服務甚至直接針對攻擊者反探測，如Whois，Portscan等。這種方式很危險，容易被攻擊者察覺并離開蜜罐，而且不是蜜罐所研究的主要范疇。

5蜜罐的安全性分析

5.1蜜罐的安全威脅

必須意識到運行蜜罐存在的一定的風險，有三個主要的危險是：

⑴未發現黑客對蜜罐的接管

蜜罐被黑客控制并接管是非常嚴重的，這樣的蜜罐已毫無意義且充滿危險。一個蜜罐被攻陷卻沒有被蜜罐管理員發現，則蜜罐的監測設計存在著缺陷。

⑵對蜜罐失去控制

對蜜罐失去控制也是一個嚴重的問題，一個優秀的蜜罐應該可以隨時安全地終止進出蜜罐的任何通訊，隨時備份系統狀態以備以后分析。要做到即使蜜罐被完全攻陷，也仍在控制之中。操作者不應該依靠與蜜罐本身相關的任何機器。虛擬機同樣存在危險，黑客可能突破虛擬機而進入主機操作系統，因此虛擬蜜罐系統的主機同樣是不可信的。

失去控制的另一方面是指操作者被黑客迷惑。如黑客故意制造大量的攻擊數據和未過濾的日志事件以致管理員不能實時跟蹤所有的活動，黑客就有機會攻擊真正目標。

⑶對第三方的損害

指攻擊者可能利用蜜罐去攻擊第三方，如把蜜罐作為跳板和中繼發起端口掃描、DDOS攻擊等。

5.2降低蜜罐的風險

首先，要根據實際需要選擇最低安全風險的蜜罐。事實上并不總是需要高交互蜜罐，如只想發現公司內部的攻擊者及誰探查了內部網，中低交互的蜜罐就足夠了。如確實需要高交互蜜罐可嘗試利用帶防火墻的蜜網而不是單一的蜜罐。

其次，要保證攻擊蜜罐所觸發的警告應當能夠立即發送給蜜罐管理員。如探測到對root權限的嘗試攻擊就應當在記錄的同時告知管理員，以便采取行動。要保證能隨時關閉蜜罐，作為最后的手段，關閉掉失去控制的蜜罐，阻止了各種攻擊，也停止了信息收集。

相對而言保護第三方比較困難，蜜罐要與全球的網絡交互作用才具有吸引力而返回一些有用的信息，拒絕向外的網絡交通就不會引起攻擊者太大的興趣，而一個開放的蜜罐資源在黑客手里會成為有力的攻擊跳板，要在二者之間找到平衡，可以設置防火墻對外向連接做必要的限定：

⑴在給定時間間隔只允許定量的IP數據包通過。

⑵在給定時間間隔只允許定量的TCPSYN數據包。

⑶限定同時的TCP連接數量。

⑷隨機地丟掉外向IP包。

這樣既允許外向交通，又避免了蜜罐系統成為入侵者攻擊他人的跳板。如需要完全拒絕到某個端口的外向交通也是可以的。另一個限制方法是布置基于包過濾器的IDS，丟棄與指定特征相符的包，如使用Hogwash包過濾器。

6結語

蜜罐系統是一個比較新的安全研究方向。相對于其它安全機制，蜜罐使用簡單，配置靈活，占用的資源少，可以在復雜的環境下有效地工作，而且收集的數據和信息有很好的針對性和研究價值。既能作為獨立的安全信息工具，還可以與其他的安全機制協作使用，取長補短地對入侵進行檢測，查找并發現新型攻擊和新型攻擊工具。

蜜罐也有缺點和不足，主要是收集數據面比較狹窄和給使用環境引入了新的風險。面對不斷改進的黑客技術，蜜罐技術也要不斷地完善和更新。

參考文獻

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第2篇

智能化的交通管理系統組成如下，這些系統之間都是相互聯系、相互作用的關系，缺少任何一個系統環節都無法實現系統的穩定運行。（1）交通信號控制系統；（2）閉路電視交通監視系統；（3）交通信息采集處理系統；（4）車輛定位系統；（5）交通誘導信息系統；（6）交通管理地理信息系統；（7）交通信息系統；（8）信息移動查詢系統。智能化交通管理系統的主要功能是：對道路交通的實時運行信息進行采集、分析及處理，并將處理后的信息實時傳輸到交通管理控制中心，以實現對道路交通運行進行有效調度，保證道路交通暢通無阻。通過及時道路交通信息，尤其是車流量大、車輛易擁堵路段，可采取相應的疏導措施，引導司機駕駛行為，避免發生交通事故。通過交通信息數據庫對道路交通運行狀態進行評價，對道路交通的未來發展態勢進行預測和預報，為道路交通管理規劃工作提供重要參考依據。

2視頻采集技術及其特點

因環形線圈檢測器具有穩定的可靠性和高質量的精密度等優點，被廣泛應用于交通檢測系統中。但隨著應用的廣泛化和普遍化，環形線圈的缺點也逐漸暴露出來：（1）環形線圈運行過程中出現故障維修和維護需要花費的成本比較高；（2）環形線圈對混合交通車流不能進行準確的檢測，檢測結果存在很高的不確定性；（3）環形線圈針對不同的路況信息，檢測結果有較大差異，尤其對于復雜路況往往檢測功能發揮欠佳。隨著科技的發展，視頻檢測技術的出現有效的解決了以上缺點。利用計算機視覺技術和圖像處理技術，并結合現代通信手段和數字化手段，視頻采集技術通過攝像機對多個車道的車輛進行跟蹤，定位，拍攝，將獲得的相關車輛信息（如車型、車流量、車速等）進行圖像數字化處理，再對信息進行分區處理，最后經過特征提取和檢測分類，將所收集的數據反饋給交通信息數據庫。數據庫依據所得到的相關車輛的信息來辨認車輛。采用這種技術不僅可以獲得多個區域的交通車輛圖像信息，還可以對覆蓋區域的路面交通狀況做出全面精準的判斷。視頻采集的技術特點主要以下幾方面：（1）視頻采集裝置安裝施工便利，不會因為施工而影響道路交通系統的正常運行；（2）不會因為施工而對道路的相關設施造成破壞；（3）可實現多車道的信息采集；（4）具有良好的擴展性，能有效提高道路交通系統運行效率；（5）可以實現對車流量信息進行實時監測，統計和區分等一系列步驟；（6）對所采集到的數據進行檢測和識別，并實現對異常交通狀況的緊急報警。

3視頻采集技術在智能交通管理系統中的應用

3.1視頻采集技術應用于交通信號控制系統

依靠采集數據控制交通流，使得交通信號控制系統能夠通過相關路段設置的視頻車輛檢測器來獲取交通參數。信號控制機對參數進行接收并加以處理，進一步分析改路段的實際交通運行狀況，并以此為依據在有效地時間內自動的選擇出符合該地面路況的交通信號控制方案。通過這種方式對路面交通視頻進行采集，如車輛流量，然后采用合理的疏導手段和措施對交通進行控制，可大大地提高了道路交通運輸效率。交通信號控制系統具有數據采集功能和對交通流組織控制作用，是智能交通管理系統的最為重要的子系統之一。交通信號控制系統采用的視頻技術實現對道路交通信號的采集，是在交通路段的關鍵位置（路口），設置視頻車輛檢測器對該路段的交通斷面參數進行采集，然后將這些參數傳輸到信號控制機，經信號控制機處理后制定出科學性的交通信號控制方案，實現交通系統正常運行。

3.2視頻采集技術應用于交通動態信息采集系統

城市交通檢測中心普遍采用以視頻采集技術為主的方式來采集交通動態信息，這樣可以更加合理的管理交通運行狀況。通過光纖網絡將視頻交通信息采集系統與環形線圈采集系統，超聲波交通信息采集系統等結合在一起，通過運用多路協議轉換器將綜合交通動態信息存入數據庫，用以指導道路交通的暢通運行。為了更好地評估交通工程和交通管理措施，為今后交通規劃提供決策依據，城市交通管理部門都需要安裝交通動態信息采集系統采集交通動態信息，交通動態信息采集系統可以以視頻技術為主，結合其他采集技術來完成交通動態信息采集任務。

3.3視頻采集技術應用于檢測交通安全

視頻采集技術在交通安全方面有兩個應用方向：①視頻采集技術對道路交通事故進行采集，及時將采集到的信息反饋至交通管理部門，以提升事故現場處理的效率；②對道路擁堵信息進行采集，便于交通管理部門及時疏導交通。

4結語

第3篇

一、電力信息采集系統

電力信息采集業務是對用戶的用電信息進行采集、監測和處理，實現用戶用電信息計量異常監測以及用戶用電信息采集、分析和管理，同時也讓電能質量被實時監控等，在用戶服務、市場管理、電費實時結算等多方面提供實時、可靠的數據。電力用電信息采集系統分主站層、通信信道層和采集設備層三層。[1]主站與其他應用系統和公網信道是由防火墻分離開來，單獨組網。在主站層里有前置采集平臺、營銷采集業務應用以及數據庫管理三部分組織。前置采集平臺管理和調查各種與終端的遠程通信；營銷采集業務應用讓系統的各部分應用功能得到充分得到充分發揮；數據庫管理實現用電終端的用電信息有效管理，并擔負起協議解析職責。實現這三種功能，需要由前置采集服務器、營銷系統服務器以及相關的網絡設備組成主站網絡的物理結構。采集設備層的主要任務是收集和提供整個系統的原始用電信息，是整個系統的底層，又分為計量設備層、終端子層兩個子層，分別負責實現電能計量和數據輸出和收集用戶計量設備的信息、處理和凍結相關數據，并實現與上層主站的交互等。而主站層和采集設備層之間的最重要使是通信信道，為主站和終端信息交互提供平臺。目前有230MHz電力無線專網、GPRS/CDMA無線公網以及光纖專網等通信信道，而無線技術的應用更能滿足系統需要，其可靠性和穩定性成了當前的研究重點。用電信息釆集系統主要有五大功能，分別是系統數據采集、系統接口、運行維護管理、數據管理及控制和綜合應用。數據采集主要是根據業務要求編制自動采集任務，例如任務類型和名稱、采集周期和群組、正常補采次數以及執行優先級等信息，對任務執行情況進行管理；系統接口主要是與其他應用系統進行連接；運行維護管理功能是對密碼、權限、檔案、通信與路由、終端、運行狀況、故障記錄、報表等方面的內容進行有效管理；數據管理及控制功能包括對數據的計算、檢查、分析、存儲等內容進行管理以及對電量、功率、費率、電纜催收等內容進行控制；綜合應用功能主要是提供異常用電分析、有序用電管理、自動抄表管理、用電分析、電能質量數據統計等服務。用電信息采集首先由主站對集體終端進行對時，統一時間后終端進行采集工作狀態，按設定的時間間隔進行定時抄表、存儲并通過無線信道傳數據到后臺，如無線信道不穩定時，后臺會自動再次生成相應的補救命令追補數據，最后后臺對數據進行處理。整個采集過程，業務通信具有整點時刻定時抄表，重傳補數的特點，保證在業務通信失敗的情況下還可以再次重新傳采集數據，實現信息采集可靠性。

二、無線通信信道技術特點與數據丟失規律分析

1.無線通信信道技術的特點利用信道的統計特征進行分析是無線通信信道技術的重要特征之一。無線通信信道分為小尺度衰落和大尺度衰落兩種衰落大體。小尺度傳播是指信號在短時間內瞬間產生的變化，而大尺度傳播指的是在相關長的一段時間內信號平均功率的變化。信道的相位、振幅會受到多徑傳播和多普勒頻移兩者的影響，產生信號頻散和時間選擇性衰落。衰落也根據大小將小尺度衰落分為選擇性頻率衰落和平坦衰落。在電力系統無線通信應用中通常有如高斯噪聲、白噪聲、窄帶高斯噪聲等多種噪聲陪隨著信號的傳輸，短時衰減是他們其中最大的特點，最大可以達到60~70dB。無線通信信道技術噪聲有突發性的脈沖噪聲、自然噪聲、同步周期性脈沖的噪聲、異步周期性脈沖的噪聲。突發性的脈沖噪聲顧名思義是指網絡上開關的操作或者發生閃電時產生一系列脈沖噪聲影響到非常寬的頻帶，以致脈沖噪聲密度比背景噪聲的功率譜密度高出50dB；自然噪聲即是指如閃電、雷擊、電焊等自然界各種各校的電磁波造成的自然噪聲；同步周期性脈沖的噪聲是電力設備按照50Hz或者100Hz來工作的頻率產生的脈沖，功率隨頻率增加而減少；異步周期性脈沖的噪聲是由于大功率電器的開關發生周期星的開閉動作導致噪聲產生，重復率主要集中50~200范圍之內。2.電力無線通信數據丟失規律不同地區電力負荷的特性不同，影響電力負荷的因素也不完全相同。[2]電力用電信息采集業務的主要任務是對居民用電信息進行采集與監控，無線通信往往會受到電磁干擾的影響。對用電信息采集無線通信網絡進行數據分析，指在根據電磁干擾造成數據丟失規律，結合信息采集業務的應用環境特點，調整選用合適的控制策略，以保證用信息采集業務的可靠性。分析數據丟失規律，首先要統計出24小時內居民用電負荷與時間的關系特性，并結合用電負荷量得出階梯獎業務量模型，再根據模式作出規律性變化分析。在統計電力用戶用電負荷狀況時，節選廣州某居民區生活和工作用電負荷24小時規律變化為例，通過采樣、統計、整理得出一天內的用電負荷曲線，如圖1所示：其中，負荷比值=瞬時負荷量/24小時平均負荷量。由圖1可以看出，01：00~05：00時間段為居民的休息時間，全天進行用電量低谷；05：00~08：00時間段，居民起床、做飯、上班等，用電量略有所回升；08：00~12：00時間段為居民上班時間，使用各種電器設備，用電量明顯上升，而12：00~13：00為午餐午休時間，用電量隨著部分活動的停止而呈小幅下降；13：00~18：00又進入工作期間，用電量也相應上升；18：00~20：00時間段是居民回家做飯時間，用電量逐漸增加；20：00~23：00時間是大多數人在家休息，如電視、空調等大功率電器大幅啟動，多數娛樂場所也進行一天的高峰，此時處于用電高峰期，在21：00附近進入一天用電最高峰，隨后便有所下降，至24時多數居民已休息，用電量又逐漸步入一天的低谷。電力無線通信數據丟失率與電磁干擾因素呈正相關關系，一般而已，電磁干擾因素越大，電力無線通信信道數據據丟失率就越大。結合居民用電負荷曲線，將一天分成五個時間段，依次為K23：00-6：00；K6：00-12：00；K12：00-18：00；K18：00-20：00；K20：00-23：00。五個時間段的居民用電量呈遞增趨勢，設20：00的用電負荷比值為K20：00，那么K20：00-23：00段的平均負荷比值為：K20：00-23：00=（K20：00+K21：00+K22：00）/3同理可求得其他四個時間段的平均負荷比值，可以得到五個級別的通信數據丟失率階梯模型，可以總結電力無線通信數據丟失規律是隨著用電量的變化而變化。在接入過程中應當充分根據此規律的特點而設計不同的控制方式，從而最大限制提高無線資源的利用率。

三、無線通信技術在系統中的應用

用電信息采集系統通信分為有線通信和無線通信。無線通信又分為無線專網和無線公網。一般而言，變電站采集終端采用有線的光纖通信方式，保證采集實時性強；高壓客戶采用230MHz專網或無線公網方式；而低壓客戶幾乎都是采用無線公網通信方式。由于居民用電信息采集中，一個公用配變電下有大量的電力用戶，而且具有用電容量小、計量點分散等特點，本地信道方式將大量的電力用戶信息集中再往系統主站傳輸是一個低成本的無線通信技術應用方式。因此，用電信息采集系統無線技術的應用主要介紹微功率無線通信、低壓窄帶電力線載波、低壓寬帶電力線載波三種本地信道通信方式的應用。[3]微功率無線通信是指采用WSN（WirelessSensorNetworks）技術的無線通信方式。WSN是一系列微功率通信的總稱，綜合了嵌入式系統技術、傳感器技術、網絡無線通信技術、分布式信息處理技術等，通信微型傳感器節點對用戶進行實時的感知和監控，利用每個傳感器具有無線通信功能組建成一個無線網絡，將數據傳輸到監控中心，非常適用于低成本、測量點多、范圍分散的低壓場合。應用WSN技術克服了傳統數據對點無線傳輸模式的局限性，自組織性、拓撲結構動態性、網絡分布式特性等較為明顯，而且通信能力、抗干擾能力都比較強，無需要安裝，功耗低，具有很強的成本優勢。無線數據支持雙向傳輸，既可以上傳電能表的數據，又可以接收集中器下發的命令，還可以中繼來自其他節點數據。通信流程如圖2所示：電能表通過無線采集節點傳輸到中繼節點，并由集中器進行處理。集中器下發命令數據，目標無線采集節點就會通過多個中繼節點收到命令，甚至可以直接收到，然后轉發給電能表。還也可以利用無線網絡實時性強的優點，將突發事件通過無線節點主動上傳到后臺，有效地實現故障報警、實時監控、防竊電。對于測量點相對分散、集中裝表、用戶負載變化大、載波不穩定等場合非常適用。低壓窄帶電力線載波通信指的是載波信息范圍限制在500kHz以內的低壓電力線載波通信。配電線主要用于傳輸50Hz大功率電力，配電線連接各種設備將會影響到傳輸的通信信號，特別是近年來變頻家用電器大量使用，對信道的穩定性造成巨大的干擾，主要表現為阻抗不穩定、噪聲顯著、信號衰減嚴重，并且這兩個因素隨著時間和頻率變化而變化。窄帶載波通信技術可以雙向傳輸，不再需要另外通信線路，具有較強的適應性，而且具有容易安裝的特點，對于低壓用戶數據采集是個很好的應用。但其數據傳輸速率較低，容易受到噪聲大、信號衰減的影響，在通信可靠性方面還存在著一定的技術障礙。因此，在應用時應當利用軟硬件技術結合，完成組網優化窄帶載波通信，對于一些用電負載特性變化較小、電能表分散布置困難的區域具有一定的應用價值。寬帶電力線載波系統工作在1~40MHz頻率范圍，成功避開了kHz頻段帶來的干擾，并通過擴頻調制或者正交方式來獲得兆級以上的傳輸速率。這種電力線寬帶通信調制技術把信道帶寬分成N個正交的子信道，每個子信道呈現相對性和平坦特性，將這些子信道看成理想信息。由于低壓臺區電力線上的高頻傳輸信號往往會衰減得比較快，需要通過時分中繼、自動中繼、頻分中繼和智能路由計算等多項技術手段實現整個低壓電力通信網絡重構并通信。這種通信技術具有較高的抗干擾能力，適應性強，可以同時承載多個業務并對各個任務進行并發處理。同時有單跳通信距離受限、信號衰減大等局限性。在應用時還需要采用路由、中繼等行之有效的優化措施。根據寬帶載波的短距離和少分支特性，應當重點應用于城鄉公變區供電區域、電表集中安裝居民區等，電能表數據采集效果和經濟性均優于其他的抄表方式。

四、結語