智慧给排水系统建设及其信息安全的思考

智慧城市

智慧城市就是运用信息和通信技术手段感测、分析、整合城市运行核心系统的各项关键信息，从而对包括民生、环保、公共安全、城市服务、工商业活动在内的各种需求做出智能响应。其实质是利用先进的信息技术，实现城市智慧式管理和运行，进而为城市中的人创造更美好的生活，促进城市的和谐、可持续成长。

智慧城市的本质在于信息化与城市化的高度融合。智慧城市建设必然以信息技术应用为主线。而信息技术是以物联网、云计算、移动互联、地理空间信息和大数据等新兴热点技术为核心和代表。

智慧给（供）水

当前，在智慧城市建设大背景下，智慧水务的构想应运而生。智慧水务涵盖供水、排水、堤防与水利等多个方面，而其中给（供）水智能化管理俨然成为重中之重。智慧给（供）水是 “数字城市”、“智慧城市”、“智慧水务”建设的重要组成部分。

智慧给（供）水就是通过智能监测设备、数采仪及通信网络等在线监测设备实时感知城市给（供）水系统的运行状态，并采用可视化的方式有机整合给（供）水管理部门，形成“城市给（供）水物联网”，并可将海量水务信息进行及时分析与处理，并做出相应的处理结果辅助决策建议，以更加精细和动态的方式管理给（供）水系统的整个生产、管理和服务流程，从而达到“智慧”的状态。

智慧给（供）水由生产运行体系、服务营销体系、决策支持体系、综合管理体系及移动终端应用体系构成（如图1所示），可以实现供水企业所有相关信息（供水管网基础数据、供水管网运营数据、供水用户信息、供水系统实时监测数据、采样点水质数据、热线信息、管线工程等等）在网络上的互相流转与共享，实现各供水部门的业务办公自动化和协同运作，使整个城市所有供水相关部门不再存在任何“信息孤岛”，实现“一套数据，多处共享”，从而实现真正意义上的供水信息的完全共享，最终建成供水信息互联互通、业务贯穿协同的城市供水信息服务网络，实现城市供水行业的智慧运作。

图1 智慧给（供）水系统组成

系统架构，如图2所示

图2 智慧给（供）水系统架构

网络通讯架构

网络系统作为数据传输的基础架构，必须为应用系统提供性能优异的数据传输通道，为应用系统的数据采集、数据交换提供高效、安全、可靠的连接。水务企业一般下属水源厂、净水厂、泵站、管网、营业所等多个分布在不同地域的生产运营设施，为了及时有效地了解企业的整体生产运行情况，必须建立公司总部与各生产运营厂站之间安全、可靠、高效的数据通讯通道。

采用租用VPN光纤并辅助GPRS技术建立公司总部与各厂站的数据传输通道，建立覆盖全公司的无线和有线相结合的企业级城域网络；采用移动GPRS技术，将城市范围内的加压泵站、供水管网压力监测点，租用电信专线光缆将GPRS信号数据送到公司调度服务器，同时建立了公司与Internet网络的接口；改造各水厂不同的工业分布式控制网络、工业现场总线网络、工业以太网络，统一转换为TCP/IP协议，与水厂办公自动化网络一起连接到公司企业网系统中；完成覆盖全公司多网合一的通讯网络体系，如图3所示。

图3 网络通讯架构

生产运行管理系统

生产运行体系主要由GIS、SCADA、供水调度系统、运行维护系统、生产安全流程管理系统、水力模型系统及智能感知系统、GPS监控系统及视频监控系统、安防系统等组成，整合了分散、无序、多介质的各类生产运行数据，建立起企业生产运行数据填写、上报、导出报表、统计分析等信息化管理体系和快速、准确、高效的数据共享与交换机制，实现以供水企业生产运行全过程管理为核心，详尽记录企业生产运行过程中的工艺运行、水质化验、设备运行、设备状态、能源消耗等数据，最终形成完整的企业生产运营管理信息化模式。

生产监测与控制系统（PC+PLC系统）结构框图如图4所示。

图4 生产监测与控制系统（PC+PLC系统）结构框图

调度SCADA系统

调度SCADA系统由硬件系统和软件系统两部分组成。硬件系统主要包括：调度工作站、工程应用站、SCADA服务器、实时/历史数据库服务器、通信网络设备、大屏幕综合显示系统。软件系统包括：计算机的操作系统（OS）、实时/历史数据库（Database）、SCADA监控平台软件以及在这些平台上开发运行的各种调度应用软件。

图5  调度SCADA系统结构框图

通过上述对智慧给（供）水系统的简要介绍，可以看出，物联网、云计算、移动互联、地理空间信息大数据等信息技术、工业SCADA系统，已广泛应用于给（供）水的各个领域，使整个城市所有给（供）水相关部门不再存在任何“信息孤岛”，面临着严峻的信息安全挑战，智慧给（供）水的信息安全建设刻不容缓。智慧给（供）水的信息安全已不仅仅是对SCADA系统，传统数据中心的保护。物联网使智能终端成为了新的攻击点，移动互联网的接入打破了传统的安全边界，云计算引入了不可控的第三方，大数据加大了信息泄露的风险。

智慧给（供）水的信息安全保障，需要从设计、建设实施、运行管理几方面进行加强。具体实施过程中可遵循下面的标准和规范，构建完善的智慧给（供）水的信息安全保障系统：

·   美国国防部TCSEC标准

·   国际通用准则CC

· 《计算机信息系统安全保护等级划分准则》

· 《信息系统安全等级保护实施指南》

· 《信息系统安全保护等级定级指南》

· 《信息系统安全等级保护基本要求》

· 《信息系统定级保护安全设计技术要求》

· 《信息系统通用安全技术要求》

· 《信息系统安全管理要求》

· 《信息系统安全工程管理要求》

· 《信息系统安全等级保护测评要求》

· 《信息系统安全等级保护测评过程指南》