家庭電力線竊聽可能性分析

顧君

摘 要 工作中的電器在干路上的電流電壓以及對(duì)電力線干路上產(chǎn)生的干擾具有某些固有的特征，通過對(duì)這些特征提取分析處理，則知家電工作狀況，甚至能獲取個(gè)人計(jì)算機(jī)的某些數(shù)據(jù)，進(jìn)而將此類信息進(jìn)行深度分析、整合、運(yùn)作可獲知居民的行為習(xí)慣、隱私等信息。因此，電力線竊聽具有極高的可能性。

【關(guān)鍵詞】電力線竊聽 可能性 電器 固有特征

1 家庭電力線被竊聽存在的可能性分析

利用信息犯罪的現(xiàn)象在當(dāng)今社會(huì)層出不窮，尤其是人類逐步迎來大數(shù)據(jù)時(shí)代后，一些傳統(tǒng)認(rèn)為不足一提的信息經(jīng)過大數(shù)據(jù)運(yùn)算分析后，可能得出很多重要的信息，如果這些信息利用不當(dāng)，則可能給個(gè)人或者集體甚至是國(guó)家的利益帶來損害。如收集一個(gè)人每天手機(jī)的位置信息，通過分析可能得出此人的生活習(xí)慣、職業(yè)、上班地點(diǎn)、家庭住址等信息，那么擴(kuò)大到一個(gè)國(guó)家則可能得到這個(gè)國(guó)家的經(jīng)濟(jì)的地域分布情況、甚至是國(guó)家機(jī)密。

家電是人們?cè)谌粘Ｉ钪斜夭豢缮俚碾姎庠O(shè)備，每個(gè)家庭擁有的電氣設(shè)備不盡相同，電器的擁有種類、數(shù)量、品牌在一定程度上能反應(yīng)出一個(gè)家庭的經(jīng)濟(jì)能力以及偏好需求等信息；電器的工作所處時(shí)段、工作的時(shí)長(zhǎng)、甚至是同種電器不同的工作狀態(tài)，這些信息也能反應(yīng)出一個(gè)家庭的某些信息，如通過電飯煲煮飯的多少了解家庭成員的數(shù)量、電器的工作時(shí)段判斷某些成員的工作大致性質(zhì)，理療儀、電熱毯等工作狀態(tài)判斷家里是否有病人、老人等?？梢?，這些信息一旦被別有用心的人獲取利用，給家庭帶來的隱患和危害將無法估量。因此，家庭電力線被竊聽的情況極有可能存在，若利用不當(dāng)則危害巨大。

2 基于家庭電力線竊聽技術(shù)可能性分析

所有的電器在工作時(shí)均要消耗電能，實(shí)際上，不同的電器或同一種電器處于不同的工作狀態(tài)在極短時(shí)間內(nèi)消耗的電能（瞬時(shí)功率）均有一定可區(qū)分的特征；種類不同電器的功率因素也有一定差異，也可以作為一種區(qū)別特征；隨著開關(guān)電源技術(shù)的發(fā)展與普及，許多電源設(shè)備均采用這種技術(shù)，而開關(guān)電源工作時(shí)，能給電力線上帶來很明顯且具有區(qū)分特征的紋波，這種紋波進(jìn)過采集放大處理能精確到可區(qū)分出兩個(gè)不同廠商的智能手機(jī)充電器，甚至是個(gè)人計(jì)算機(jī)在運(yùn)行某種軟件或傳遞某些數(shù)據(jù)。這些特征為家庭電力竊技術(shù)聽提供原理的可能性，采集這些特征信息僅需要對(duì)入戶的電力線進(jìn)行接觸或無接觸的形式提取，具有極強(qiáng)的隱蔽性。

然而，如果僅僅是采取某以單一特征來對(duì)電器種類、工作狀態(tài)進(jìn)行識(shí)別是無法適用所有電器的，由于兩種不同電器之間極有可能具有相同瞬間功率或功率因素特征，電力線上的紋波也處于復(fù)雜的電流電壓波動(dòng)環(huán)境，容易受到干擾而影響監(jiān)測(cè)結(jié)果。因此，若要實(shí)現(xiàn)電力線竊聽目的，可以通過提取多種特征進(jìn)行組合分析，或通過其他的運(yùn)算手段排除干擾，獲得精準(zhǔn)的識(shí)別效果。竊聽設(shè)備需要事先學(xué)習(xí)記憶每種設(shè)備不同工作狀態(tài)的特征，在執(zhí)行竊聽工作時(shí)通過提取上述特征與學(xué)習(xí)的模型做比對(duì)，取最大概率則可以比較準(zhǔn)確的判斷被竊聽電力線上正在工作的電器情況。

針對(duì)瞬時(shí)功率特征識(shí)別需要實(shí)時(shí)采集電力線上的電流和電壓，其乘積則為該瞬間功率，那么采集的樣本足夠多，則可形成時(shí)域里的功率密度譜，每種電器的功率密度譜之間的差異要比瞬間功率更顯著，因此，辨別結(jié)果更加可靠。而且，多個(gè)電器同時(shí)工作時(shí)，還可以通過獲取的總功率密度譜推演出該電力線掛載的電器種類、數(shù)量、工作狀態(tài)。

通過電器功率因素特征途徑鑒別電器工作狀況的方式實(shí)現(xiàn)竊聽目的則應(yīng)在線實(shí)時(shí)測(cè)出電力線上的功率因素變化情況，也需要采集電力線上的電壓、電流物理量，根據(jù)交流電的電壓和電流的相位差異則可以計(jì)算出功率因素。雖然通過功率因素差異難以精確區(qū)別功率因素接近的電器，但它卻有著極高的辨別指導(dǎo)性，可用于區(qū)別感性復(fù)載電器（洗衣機(jī)、電冰箱、空調(diào)、抽油煙機(jī)等）與純電阻負(fù)載電器（如白熾燈、電飯煲、電暖爐、電熱毯等）。

至于紋波特征判斷的方式也是首先要獲得電力線上的電壓、電流參量，而與前兩種方式不同的是，需要采集電壓、電流參量的器件工作頻率范圍較寬，靈敏度要求更高，以便于獲取淹沒在工頻電流電壓下的負(fù)載微弱的電器噪聲。在多個(gè)電器工作時(shí)，每個(gè)電器產(chǎn)生的噪聲于電力線中混合，而電壓、電流采集的結(jié)果是對(duì)應(yīng)這些混合后的噪聲結(jié)果，從時(shí)域很難區(qū)分是由哪幾種電器噪聲構(gòu)成，因而需要將混合后的噪聲進(jìn)行頻域分解，以達(dá)到準(zhǔn)確區(qū)分的目的，這一過程的關(guān)鍵技術(shù)為快速傅立葉變換（FFT）?？偠灾?，這種方式大致分為電壓電流采集前置處理、模數(shù)轉(zhuǎn)換、FFT變換、模型庫對(duì)比、得出結(jié)果這幾個(gè)步驟。

不難發(fā)現(xiàn)，不管是通過那些技術(shù)方式，僅且需要采集電壓和電流參量，通過一些傳感器如霍爾傳感器或其他集成器件可以實(shí)現(xiàn)無需損壞電線檢測(cè)，也就意味著，被竊聽對(duì)象很難發(fā)現(xiàn)，提高了竊聽的可能性。

3 結(jié)束語

本文從電力線竊聽的行為存在和技術(shù)達(dá)成兩方方面對(duì)家庭電力線這以問題進(jìn)行分析研究，得出了電力線竊聽皆有可能在未來實(shí)現(xiàn)與存在，具有一定的前瞻性，提出議題，對(duì)這一技術(shù)未來的利用或防范具有一定的推動(dòng)作用，有一定的現(xiàn)實(shí)指導(dǎo)意義。

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作者單位

湖北科技學(xué)院 湖北省咸寧市 437100endprint