國(guó)家自然科學(xué)基金面上項(xiàng)目“信息安全威脅下油氣智慧管道系統(tǒng)失效新型致災(zāi)機(jī)理與早期預(yù)警”(52074323)項(xiàng)目介紹

1 項(xiàng)目背景

隨著油氣四大戰(zhàn)略通道的建成并投入運(yùn)行,我國(guó)陸上長(zhǎng)輸油氣管道總里程已達(dá)13.6萬km(不含油氣田管道)。國(guó)家《中長(zhǎng)期油氣管網(wǎng)規(guī)劃》明確2025 年全國(guó)管網(wǎng)規(guī)模將達(dá)到24萬km,我國(guó)油氣長(zhǎng)輸管道將迎來新的建設(shè)高峰。隨著“互聯(lián)網(wǎng)+”時(shí)代和中國(guó)智慧能源戰(zhàn)略的提出,智慧管道將成為管道行業(yè)未來的發(fā)展方向。2017年,中俄東線天然氣管道工程以“全數(shù)字化移交、全智能化運(yùn)營(yíng)、全生命周期管理”為理念,全力推進(jìn)智慧管道建設(shè),我國(guó)油氣管道真正意義上由數(shù)字管道步入智慧管道建設(shè),最終形成智慧管網(wǎng)。油氣智慧管道充分利用管道物理模型、傳感器、運(yùn)行歷史等數(shù)據(jù),集成多學(xué)科、多物理量、多尺度的仿真過程,在虛擬信息空間中對(duì)管道物理實(shí)體進(jìn)行動(dòng)態(tài)鏡像映射,反映管道物理實(shí)體行為、狀態(tài)及活動(dòng),并提供機(jī)組啟停選擇、資源調(diào)配及流向優(yōu)化、維修與應(yīng)急等服務(wù)。已有學(xué)者指出未來“互聯(lián)網(wǎng)+”環(huán)境下油氣管道面臨的最“機(jī)智”、最隱秘、最復(fù)雜的安全隱患是信息安全威脅,其中包括蓄意攻擊及非蓄意行為導(dǎo)致管道信息空間出現(xiàn)的故障或異常。例如,我國(guó)油氣四大戰(zhàn)略通道格局初現(xiàn),對(duì)保障國(guó)家能源供應(yīng)意義重大,但是“一帶一路”海外油氣管道沿線國(guó)家眾多,油氣輸運(yùn)點(diǎn)多線長(zhǎng),周邊國(guó)家社會(huì)環(huán)境復(fù)雜且穩(wěn)定性較難保障,跨國(guó)聯(lián)動(dòng)下的應(yīng)急救援補(bǔ)給困難。在管道智慧化建設(shè)的同時(shí),對(duì)信息安全威脅這一新型、復(fù)雜的安全隱患卻缺乏充分的認(rèn)識(shí)和有效的檢測(cè)、預(yù)警和應(yīng)急方法。

2 項(xiàng)目?jī)?nèi)容

從“信息—物理—社會(huì)”融合系統(tǒng)角度,探明智慧管道系統(tǒng)3種典型攻擊模式(多步攻擊、觀察性攻擊、橫向移動(dòng)攻擊)的動(dòng)態(tài)行為特點(diǎn)及攻擊破壞致災(zāi)機(jī)理,揭示信息安全威脅的跨域響應(yīng)及其時(shí)間依賴性、漏洞的相互依賴關(guān)系對(duì)故障傳播的影響規(guī)律,從而建立短時(shí)/長(zhǎng)時(shí)攻擊下系統(tǒng)故障時(shí)空特征的自適應(yīng)優(yōu)選與穩(wěn)定跟蹤檢測(cè)方法。針對(duì)海外油氣管道生產(chǎn)運(yùn)營(yíng)中可能發(fā)生的各類事故、反恐防范、防災(zāi)抗災(zāi)等應(yīng)急需求,建立海外油氣管道突發(fā)事故及多災(zāi)種耦合事故情景構(gòu)建方法、應(yīng)急預(yù)案診斷、優(yōu)化及智能決策技術(shù)。

3 創(chuàng)新點(diǎn)及意義

(1)有效利用網(wǎng)絡(luò)入侵至系統(tǒng)失效之間的風(fēng)控時(shí)間窗,“反其道而行之” 從油氣輸運(yùn)生產(chǎn)層面對(duì)安全攻擊進(jìn)行快速、精準(zhǔn)的跟蹤檢測(cè)和預(yù)警。

(2) 創(chuàng)建油氣管道突發(fā)事故及多災(zāi)種耦合事故情景構(gòu)建、應(yīng)急預(yù)案與聯(lián)動(dòng)方案優(yōu)選及智能決策技術(shù),在“互聯(lián)網(wǎng)+”環(huán)境下油氣管道多災(zāi)種事故預(yù)警與智能應(yīng)急技術(shù)體系上取得重大突破。