数字孪生水网建设应着力解决的几个关键问题

数字孪生水网建设涉及多学科交叉、新技术融合,有诸多重点和难点,应着力把握好坚持问题导向、夯实算据基础、优化算法核心、强化算力支撑、着力业务应用、加强网络安全等关键问题。结合数字孪生水网建设先行先试经验,围绕工程安全、供水安全、水质安全,提出了数字孪生水网建设的关键问题及解决思路:围绕建设目标确定建设内容和重点,以问题为导向开展需求分析;打造“天空地”一体化监测感知体系,完善地面监测站网、提升新型监测感知能力、强化数据治理与运用、推进数据资源共享夯实算据基础;完善模型平台,开发知识平台,优化算法核心;建设信创云平台和高性能计算集群,扩充计算资源、升级通信网络强化算力支撑;提升水网智慧调控能力,着力实现业务“四预”;构建网络安全体系,保障网络和数据安全;理清数字孪生流域、数字孪生水网、数字孪生工程的关系,提升整体效能。

基于LSTM神经网络的现地烈度实时估算模型——以JMA烈度为例

如何快速并且准确估计目标场点烈度是地震预警中的关键问题。常用基于衰减关系的场点烈度估计和基于P波信息的现地烈度估计往往存在大震烈度低估的问题。本文提出了一种基于长短时记忆神经网络(logn short-term memery,LSTM)的现地JMA烈度持续估计模型。该模型以现地观测地震动的能量、能量增长率、地震动卓越周期和震源距作为输入,以该点的最大仪器地震烈度为预测目标。选取了日本K-NET台网记录101次地震数据作为训练集,94次地震数据作为测试集,训练了现地烈度估算LSTM神经网络模型。结果表明:在采用3 s时窗长度的序列进行预测时,高估的比例为1.51%,低估的比例为4.00%;并且,随着时窗长度的增加,高估和低估的比例也在不断降低。模型对高烈度(大于等于4.5度)样本的预测时效性随震源距的增加而增加,对大震远场高烈度区域能提供20 s以上的预警时间。

基于多源数据与机器学习的降雨型滑坡灾害危险性动态预警

降雨型滑坡灾害是三峡库区发育的主要地质灾害之一,区域滑坡灾害危险性预警对滑坡风险减缓有重要意义。针对区域滑坡灾害危险性预警的时效性等问题,本文以重庆市云阳县为研究区,提出了基于多源数据与机器学习的滑坡灾害危险性动态预警方法(图1)。1滑坡易发性空间预测滑坡易发性预测可准确地预测出潜在滑坡空间分布规律(黄发明等,2020;林高聪等,2023)。

网络安全态势感知标准在金融行业云场景下的应用实践

围绕金融行业云的网络安全运营需求,基于GB/T 42453—2023《信息安全技术网络安全态势感知通用技术要求》,在银联云上设计和构建了具有安全数据湖、流量解析、多源事件实时关联分析、智能AI安全分析等核心功能的网络安全态势感知平台。该平台能够对运营侧与租户侧面临的安全威胁进行持续监测预警和态势展示,有效满足了云上环境的资产发现、未知威胁检测、全量安全日志统一管理、安全事件处置、安全态势可视化等中小金融机构的安全需求,大幅提升其安全运营效果和效率。

理工科实验室安全风险预警与分级方法研究

文章结合理工科实验室的特点,进行理工科实验室危险源辨识与危险性分析,采用综合集成法构建理工科实验室安全风险预警指标体系,合理设计指标权重,并以某一流高校的理工科实验室为例,探索了安全风险分级管控措施。此项研究可为高校优化理工科实验室安全管理提供参考。

中国碳酸锂经济安全预警研究

为深入研究碳酸锂经济安全,文章从资源禀赋、进口依赖、获取成本和地缘政治四个维度出发,构建了中国碳酸锂经济安全评价指标体系,运用常权和变权模型评估了2009—2020年中国碳酸锂经济安全状况,采用GM(1,1)模型及BP神经网络模型对2021—2035年中国碳酸锂经济安全进行预警研究。结果表明:1.进口集中度、对外依存度及运输风险是影响碳酸锂经济安全的主要因素;2.2009—2020年中国碳酸锂经济安全总体呈下降趋势,安全等级由黄色—基本安全等级波动下降至橙色—不安全等级,资源禀赋和进口依赖是导致碳酸锂安全等级较低的主要原因;3.2021—2035年中国碳酸锂经济安全评分不断下降,除2021年和2026年处于黄色—基本安全等级外,其余年份均处于橙色—不安全等级。

中国海洋高技术产业安全格局演变及预警分析

基于新时期海洋高技术产业安全内涵,从“产业发展能力—产业创新能力—产业控制能力”三个维度构建海洋高技术产业安全评价指标体系,采用虚拟最劣解和灰色关联度动态评价模型测度中国沿海省份2009—2021年海洋高技术产业安全水平,分析产业安全格局演变过程,运用灰色BP神经网络模型预测2022—2035年海洋高技术产业安全指数。结果表明:(1)研究期海洋高技术产业安全水平整体较低,评价值在0.636~0.664之间波动;分维度看,海洋高技术产业控制能力下降约35.8%,产业发展能力和产业创新能力变化不大。(2)海洋高技术产业安全格局总体呈向好趋势,海南和广西从“风险”向“基本安全”转变;产业发展能力格局相对稳定;产业创新能力格局变化显著,“安全”和“基本安全”地区数量上升,“风险”地区数量降为零;产业控制能力格局呈反向变化趋势,海南、河北从“基本安全”向“风险”演变。(3)2022—2035年海洋高技术产业安全预警指数由0.678上升至0.826,警度等级下降,由“重警”变为“轻警”。

智慧网络大规模未知访问源的安全性预警研究

由于智慧网络环境具有复杂性和动态性,且存在大量的未知访问请求,没有预先定义的信誉信息,增加了安全性预警的难度。为此,提出智慧网络大规模未知访问源安全性预警方法。利用提升小波变换方法对未知访问源的数据包展开降噪处理,建立自动免疫抗体,提取未知访问源数据包特征,识别未知访问源异常,采用模糊综合评价方法对异常访问源的安全性展开评价,根据评价结果确定访问源的风险等级,实现安全性预警。仿真结果表明,所提方法的降噪效果好,可以准确获取未知访问源的风险值变化情况,且预警精度高。

基于无线传感网络的现代建筑多传感安防预警系统设计

预警系统是现代建筑智慧体系中重要组成部分,对保证建筑安全具有重要作用,但目前系统功能与性能还有待提高,在实际中错误报警比例比较高,而且反应性能比较弱,提出基于无线传感网络的现代建筑多传感安防预警系统设计。系统采用应用层、业务逻辑层、网络层与感知层四层体系结构,硬件方面对温度、烟雾、湿度、图像多种无线传感器和报警器选型与设计,利用无线传感网络对传感数据传输,软件方面通过对多传感信息融合处理,评价建筑安全等级并预警响应,以此完成基于无线传感网络的现代建筑多传感安防预警系统设计。经实验证明,设计系统错误报警比例不超过1%,反应时间不超过0.25s,在现代建筑安全防护预警领域具有良好的应用前景。

大规模通信网络涉密信息安全动态预警系统

随着大规模通信网络的快速发展,涉密信息安全问题日益突出。为有效应对网络安全威胁,文章提出一种基于数据分析和机器学习的动态预警系统。该系统通过收集网络流量数据和日志信息,建立网络安全威胁数据库,进而利用数据挖掘和机器学习等技术自动识别安全威胁,并结合实时监测和报警机制,实时动态预警大规模通信网络中存在的安全威胁。

基于多源数据山区地质灾害监测预警应用

本文结合北斗卫星导航系统(BDS)/全球卫星导航系统(GNSS)技术和物联网传感器技术,建立了地质灾害监测平台系统,利用监测数据对常见的泥石流、崩塌以及不稳定斜坡地质灾害进行了数据分析。研究结果表明,长时序监测下BDS/GNSS监测精度达到毫米级。实时监测精度达到2cm。结合多源数据分析建立地质灾害防治多维度指标的预警系统,并重点对缓变形地质灾害数据进行了分析,为地质灾害防治工作提供重要的参考。

国家间冲突风险监测预警模型构建及应用研究

[研究目的]科学分析复杂国际环境中的国家间冲突风险,有利于提高国家安全风险监测预警能力,帮助各国在复杂的国际格局中寻求维持自身发展的道路。[研究方法]基于国家安全系统视角,提出了集国家间冲突情景感知、数据收集与预处理、风险预测为一体的国家间冲突风险监测预警模型;基于专家知识和案例数据分别构建了两种国家间冲突贝叶斯网络(BN)模型:BN ISM和BN TAN。[研究结论]模型耦合机器学习技术和贝叶斯网络方法,实现了国家间冲突风险的实时监测和预警,为国家安全决策提供支持;BN TAN模型在整体预测和低冲突风险预测方面表现出色,而BN ISM模型在高风险预测方面具有比较明显的优势。未来国家间冲突风险监测预警模型应当考虑多领域知识与案例数据的融合,为推动国家安全治理体系建设贡献力量。

基于卷积神经网络的钢铁熔融金属危害监测预警系统

为保证钢铁熔融过程安全运行,提出了一个基于卷积神经网络算法的熔融金属危害监测预警系统,其整体架构由实时监控、安全巡检、安全预警、应急救援和信息化管理5个功能模块组成,其算法部分利用图像识别技术对熔融过程进行危险监测。该系统可以有效提高监测预警效率,在安全管理领域具有广泛的应用潜力。

基于态势感知技术的广电智能网络安全调度预警架构设计

设计了态势感知下的广电智能网络安全调度预警架构,阐述态势感知在广电网络安全中的重要作用,针对广电行业安全挑战提出智能网络安全调度预警架构的设计要求。基于这些要求,提出广电智能网络安全调度预警架构设计的原则和策略。设计数据采集模块、威胁分析模块、预警调度模块、响应处置模块和用户管理模块。这些模块相互协作,构建起整体的安全调度预警架构。

基于生态位视角的陕西省区域创新生态系统安全测度及预警

[目的]分析陕西省区域创新生态系统安全发展状况并对其安全演变趋势进行预警,为实现陕西省区域创新生态系统的经济可持续的高质量发展提供科学依据。[方法]基于生态位视角构建了一个包含开放性、生长性、协同性和可持续性4个维度的区域创新生态系统安全测度指标体系,利用生态位适宜度模型对2011—2020年陕西省区域创新生态系统安全状况进行了测度分析,并利用BP神经网络模型预测2020—2024年陕西省区域创新生态系统安全警情演变趋势。[结果]①陕西省区域创新生态系统安全水平在2011—2020年间总体呈现出稳定上升的态势,表明区域创新发展具有良好的基础和潜力。②陕西省区域创新生态系统安全警情在2020—2024年间将继续保持向好的趋势,但仍呈南北低、中部高的分布特征。[结论]陕西省区域创新生态系统安全状况整体呈现良好的演变趋势,但仍需采取相关措施进一步缩小其区域间的差距从而实现陕西省区域创新生态系统的安全发展。

基于主动防御的网络安全风险隐患监控预警系统设计

针对网络安全管理及监测手段整体协调的工作机制研究还处于起步阶段,网络安全管理的工作梳理、监测手段、检测工具等方面缺少体系化、标准化、流程化的管理措施和主动防御的能力。为此,开发全方位立体闭环的网络安全风险隐患监控预警系统。该系统已在多个铁路局集团公司试点运行,能够通过上下协调联动机制,及时发现并解决铁路网络安全存在的问题,从而有效保障铁路基础设施安全平稳运行。

移动网络未知访问源安全性远程预警方法仿真

未知访问源以匿名方式进行攻击或入侵是一种具有匿名性和变化性特点的攻击手段,其多样化和复杂性使得准确识别攻击者的来源变得困难,增加了预警的难度。为此,提出一种移动网络未知访问源安全性远程预警方法。构建平均功率谱密度函数,结合不同特征构建访问行为特征向量,利用半监督支持向量机识别访问行为,利用二阶时域分布检测方法得到特征重组后的信号;其次,引入随机森林算法检测恶意访问行为,计算具体恶意访问行为风险发生概率,依据风险等级实现未知访问源安全性远程预警。实验结果表明,所提方法的整体漏警率最高仅为2%,误警率均在1%以下,且内存开销接近内存阈值。

露天煤矿多源异构环境地质灾害监测预警平台

为了研究露天煤矿各种地质灾害监测数据集中采集存储,综合分析、统一展示的方法,基于多源异构数据融合理论和分级预警技术,建立了露天煤矿多源异构环境地质灾害监测预警平台,实现了对环境地质灾害的多设备多手段同时监测,数据曲线同一平台展示、分析、存储。露天煤矿多源异构环境地质灾害监测预警平台整合了不同类型的数据源,为露天煤矿提供了全面的环境地质灾害监测预警信息。

GIS重大危险源风险监测预警系统在化工园区的应用

珠海经济技术开发区化工园区坐落于珠海市金湾区南水镇,是珠海重要的工业集聚地之一,总面积为30.73 km^(2),主要包括精细化工区、石油化工区和石化仓储区三个分区。截至2023年底,该园区内共有56家涉及危险化学品的重大危险源企业,120余处重大危险源单元。因此,该区已成为易燃、易爆、有毒有害重大危险源高度集中的地区。为提高园区整体安全生产管控水平,园区建设了重大危险源风险监测预警系统,并通过实时监控辖区内的危化品重大危险源情况,并结合企业基础动静态数据、GIS地理信息和互联网数据进行分析,在利用大数据分析和危化品重大危险源风险预警模型的基础上实现了对安全风险智能辨识、评估以及安全风险总体态势与预警的功能,提高了整个园区的安全水平和应对突发事件的能力。

基于危险理论的数字电网网络安全风险预警研究

当前数字电网安全风险预警方法存在一定局限性,如风险预警正确率低、耗时长等应用缺陷。为此,设计基于危险理论的数字电网网络安全风险预警方法。分析影响数字电网网络安全风险因素,引入危险理论中的人工免疫机制得到抗原信息集,并采用隐马尔可夫链法计算数字电网网络安全风险值,将风险值与预警标准值进行比较实现电网网络安全风险预警。实验测试结果表明:所提方法可以准确预警电网网络风险,提高了数字电网网络安全性,且预警误报率较低,应用性能较为理想。