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楊超，張學群，劉杰 中國市政工程華北設計研究總院有限公司

余責清 南通市信誠計算機控制系統(tǒng)有限公司

1　引言

城市給（供）水是城鎮(zhèn)化建設的重要內容，智慧城市建設離不開智慧給（供）水，作為智慧城市的重要組成部分，隨著各地智慧城市的建設，近年來智慧給（供）水迎來建設高潮，一些大中城市已經構建起智慧給（供）水平臺，而更多的城市提出或正在建設智慧給（供）水。

城市供水安全直接關系著人們的生命安全，是構建經濟繁榮、政治穩(wěn)定的現(xiàn)代化城市的重要基礎。伴隨著智慧給（供）水的建設，網絡安全、信息安全問題日益突出。

網絡安全、信息安全上升到國家安全戰(zhàn)略高度，習近平總書記在中央網絡安全和信息化領導小組第一次會議中明確闡述了網絡安全對于國家的重要性。在2016年4月19日召開的網絡安全與信息化工作座談會上習總書記再次強調了網絡安全和信息化發(fā)展相輔相成的關系。網絡安全、信息安全是智慧給（供）水健康、長久發(fā)展的重要保障。

2　智慧城市與智慧給（供）水

2.1　智慧城市

智慧城市就是運用信息和通信技術手段感測、分析、整合城市運行核心系統(tǒng)的各項關鍵信息，從而對包括民生、環(huán)保、公共安全、城市服務、工商業(yè)活動在內的各種需求做出智能響應。其實質是利用先進的信息技術，實現(xiàn)城市智慧式管理和運行，進而為城市中的人創(chuàng)造更美好的生活，促進城市的和諧、可持續(xù)成長。

智慧城市的本質在于信息化與城市化的高度融合。智慧城市建設必然以信息技術應用為主線。而信息技術是以物聯(lián)網、云計算、移動互聯(lián)、地理空間信息和大數(shù)據(jù)等新興熱點技術為核心和代表。

2.2　智慧給（供）水

當前，在智慧城市建設大背景下，智慧水務的構想應運而生。智慧水務涵蓋供水、排水、堤防與水利等多個方面，而其中給（供）水智能化管理儼然成為重中之重。智慧給（供）水是 “數(shù)字城市”、“智慧城市”、“智慧水務”建設的重要組成部分。

智慧給（供）水就是通過智能監(jiān)測設備、數(shù)采儀及通信網絡等在線監(jiān)測設備實時感知城市給（供）水系統(tǒng)的運行狀態(tài)，并采用可視化的方式有機整合給（供）水管理部門，形成“城市給（供）水物聯(lián)網”，并可將海量水務信息進行及時分析與處理，并做出相應的處理結果輔助決策建議，以更加精細和動態(tài)的方式管理給（供）水系統(tǒng)的整個生產、管理和服務流程，從而達到“智慧”的狀態(tài)。

3　智慧給（供）水系統(tǒng)組成

智慧給（供）水由生產運行體系、服務營銷體系、決策支持體系、綜合管理體系及移動終端應用體系構成（如圖1所示），可以實現(xiàn)供水企業(yè)所有相關信息（供水管網基礎數(shù)據(jù)、供水管網運營數(shù)據(jù)、供水用戶信息、供水系統(tǒng)實時監(jiān)測數(shù)據(jù)、采樣點水質數(shù)據(jù)、熱線信息、管線工程等等）在網絡上的互相流轉與共享，實現(xiàn)各供水部門的業(yè)務辦公自動化和協(xié)同運作，使整個城市所有供水相關部門不再存在任何“信息島”，實現(xiàn)“一套數(shù)據(jù)，多處共享”，從而實現(xiàn)真正意義上的供水信息的完全共享，最終建成供水信息互聯(lián)互通、業(yè)務貫穿協(xié)同的城市供水信息服務網絡，實現(xiàn)城市供水行業(yè)的智慧運作。

圖1 智慧給（供）水系統(tǒng)組成

4 智慧給（供）水系統(tǒng)架構

4.1　系統(tǒng)架構，如圖2所示

圖2 智慧給（供）水系統(tǒng)架構

4.2　網絡通訊架構

網絡系統(tǒng)作為數(shù)據(jù)傳輸?shù)幕A架構，必須為應用系統(tǒng)提供性能優(yōu)異的數(shù)據(jù)傳輸通道，為應用系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)交換提供高效、安全、可靠的連接。

水務企業(yè)一般下屬水源廠、凈水廠、泵站、管網、營業(yè)所等多個分布在不同地域的生產運營設施，為了及時有效地了解企業(yè)的整體生產運行情況，必須建立公司總部與各生產運營廠站之間安全、可靠、高效的數(shù)據(jù)通訊通道。

采用租用VPN光纖并輔助GPRS技術建立公司總部與各廠站的數(shù)據(jù)傳輸通道，建立覆蓋全公司的無線和有線相結合的企業(yè)級城域網絡；采用移動GPRS技術，將城市范圍內的加壓泵站、供水管網壓力監(jiān)測點，租用電信專線光纜將GPRS信號數(shù)據(jù)送到公司調度服務器，同時建立了公司與Internet網絡的接口；改造各水廠不同的工業(yè)分布式控制網絡、工業(yè)現(xiàn)場總線網絡、工業(yè)以太網絡，統(tǒng)一轉換為TCP/IP協(xié)議，與水廠辦公自動化網絡一起連接到公司企業(yè)網系統(tǒng)中；完成覆蓋全公司多網合一的通訊網絡體系，如圖3所示。

圖3 網絡通訊架構

4.3　生產運行管理系統(tǒng)

生產運行體系主要由GIS、SCADA、供水調度系統(tǒng)、運行維護系統(tǒng)、生產安全流程管理系統(tǒng)、水力模型系統(tǒng)及智能感知系統(tǒng)、GPS監(jiān)控系統(tǒng)及視頻監(jiān)控系統(tǒng)、安防系統(tǒng)等組成，整合了分散、無序、多介質的各類生產運行數(shù)據(jù)，建立起企業(yè)生產運行數(shù)據(jù)填寫、上報、導出報表、統(tǒng)計分析等信息化管理體系和快速、準確、高效的數(shù)據(jù)共享與交換機制，實現(xiàn)以供水企業(yè)生產運行全過程管理為核心，詳盡記錄企業(yè)生產運行過程中的工藝運行、水質化驗、設備運行、設備狀態(tài)、能源消耗等數(shù)據(jù)，最終形成完整的企業(yè)生產運營管理信息化模式。

生產監(jiān)測與控制系統(tǒng)（PC+PLC系統(tǒng)）結構框圖如圖4所示。

圖4 生產監(jiān)測與控制系統(tǒng)（PC+PLC系統(tǒng)）結構框圖

4.4　調度SCADA系統(tǒng)

調度SCADA系統(tǒng)由硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)兩部分組成。硬件系統(tǒng)主要包括：調度工作站、工程應用站、SCADA服務器、實時/歷史數(shù)據(jù)庫服務器、通信網絡設備、大屏幕綜合顯示系統(tǒng)。軟件系統(tǒng)包括：計算機的操作系統(tǒng)（OS）、實時/歷史數(shù)據(jù)庫（Database）、SCADA監(jiān)控平臺軟件以及在這些平臺上開發(fā)運行的各種調度應用軟件。

圖5 調度SCADA系統(tǒng)結構框圖

5　智慧給（供）水的信息安全

通過上述對智慧給（供）水系統(tǒng)的簡要介紹，可以看出，物聯(lián)網、云計算、移動互聯(lián)、地理空間信息和大數(shù)據(jù)等信息技術、工業(yè)SCADA系統(tǒng)，已廣泛應用于給（供）水的各個領域，使整個城市所有給（供）水相關部門不再存在任何“信息孤島”，面臨著嚴峻的信息安全挑戰(zhàn)，智慧給（供）水的信息安全建設刻不容緩。

智慧給（供）水的信息安全已不僅僅是對SCADA系統(tǒng)，傳統(tǒng)數(shù)據(jù)中心的保護。物聯(lián)網使智能終端成為了新的攻擊點，移動互聯(lián)網的接入打破了傳統(tǒng)的安全邊界，云計算引入了不可控的第三方，大數(shù)據(jù)加大了信息泄露的風險。

6　智慧給（供）水的信息安全保障

智慧給（供）水的信息安全保障，需要從設計、建設實施、運行管理幾方面進行加強。具體實施過程中可遵循下面的標準和規(guī)范，構建完善的智慧給（供）水的信息安全保障系統(tǒng)：

美國國防部TCSEC標準

國際通用準則CC

《計算機信息系統(tǒng)安全保護等級劃分準則》

《信息系統(tǒng)安全等級保護實施指南》

《信息系統(tǒng)安全保護等級定級指南》

《信息系統(tǒng)安全等級保護基本要求》

《信息系統(tǒng)定級保護安全設計技術要求》

《信息系統(tǒng)通用安全技術要求》

《信息系統(tǒng)安全管理要求》

《信息系統(tǒng)安全工程管理要求》

《信息系統(tǒng)安全等級保護測評要求》

《信息系統(tǒng)安全等級保護測評過程指南》

7 結語

智慧給（供）水的建設剛剛起步，信息安全問題造成的危害還未充分暴露，其中的信息安全問題仍未引起足夠重視。另外，隨著不斷有新技術應用到智慧給（供）水建設中，各種新的安全風險應運而生，智慧給（供）水的信息安全保障建設任重道遠。

作者簡介

楊超（1972- ），女，天津人，本科，高級工程師，現(xiàn)就職于中國市政工程華北設計研究總院有限公司，主要從事給水、排水工程自動化系統(tǒng)的設計與研究。

參考文獻：

[1] 范淵 . 智慧城市與信息安全[M]. 北京：電子工業(yè)出版社，2016,9.

[2] 饒志宏，蘭昆，浦石. 工業(yè)SCADA系統(tǒng)信息安全技術[M]. 北京：國防工業(yè)出版社，2014,5.

摘自《工業(yè)控制系統(tǒng)信息安全》專刊第四輯