一种流程生产数智化监控系统安全策略的多目标优选方法

本发明属于流程生产数字化管控领域，更具体地，涉及一种流程生产数智化监控系统安全策略的多目标优选方法。

背景技术：

1、流程行业的生产作业呈现规模大、时序性、连贯性特点，同时很多生产工艺涉及易燃、易爆、高温、高压、有毒、有害物质，安全生产风险较高。随着物联网技术的发展，数智化监控系统逐步应用到流程生产过程中，其分布式架构特征解决了传统安全生产管控模式时延长、效率低等问题，为现场各级管理人员实时决策提供支撑。

2、数智化监控系统本质是嵌入式设备，受高温、粉尘、振动、错误操作、网络故障，或外部信息攻击等因素的影响，面临复杂的失效形式，在各层级的数智化装置部署功能安全策略和信息安全策略具有重要意义。目前，尚没有针对流程生产监控系统安全策略的多目标优选方法，为了保障数智化监控系统的安全稳定运行，更好地服务于流程生产，本发明提出了一种流程生产数智化监控系统安全策略的多目标优选方法。

技术实现思路

1、针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种流程生产数智化监控系统安全策略的多目标优选方法，旨在保障数智化监控系统的安全稳定运行，更好地服务于流程生产。

2、为实现上述目的，按照本发明的第一方面，提供了一种流程生产数智化监控系统安全策略的多目标优选方法，所述数智化监控系统包括：感知层装置，汇聚层装置及决策层装置，该方法包括：

3、s1，为各装置部署综合安全策略，并构建所述数智化监控系统的综合安全策略集u；其中，所述综合安全策略包括功能安全策略和信息安全策略，所述功能安全策略和信息安全策略均通过三元组来表示，具体包括映射对象ob、期望目标ta及安全等级le；

4、s2，若任一综合安全策略包括多个ta且存在冲突，则当其总期望目标值小于零时令其决策变量为0；若任意两个综合安全策略的ob和ta均相同，则令其中le较低的综合安全策略的决策变量为0；其它综合安全策略的决策变量待定；

5、s3，在预设约束条件下，以最大化所述数智化监控系统部署综合安全策略后对应的功能安全及信息安全等级、最小化对应的总资源消耗量为目标函数，求解所述其它综合安全策略的最优决策变量值，以获取所述数智化监控系统的最优综合安全策略。

6、按照本发明的第二方面，提供了一种流程生产数智化监控系统安全策略的多目标优选系统，包括：计算机可读存储介质和处理器；

7、所述计算机可读存储介质用于存储可执行指令；

8、所述处理器用于读取所述计算机可读存储介质中存储的可执行指令，执行如第一方面所述的方法。

9、按照本发明的第三方面，提供了一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质存储有计算机指令，所述计算机指令用于使处理器执行如第一方面所述的方法。

10、总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，能够取得下列有益效果：

11、1、本发明提供了一种在流程生产数智化监控系统上部署功能安全策略和信息安全策略的多目标优选方法，通过识别流程生产各道工序风险参数，预先建立“感知—汇聚—决策”的多层级数智化监控系统架构；根据系统中各装置的安全防护需求，确定综合安全策略集u；通过界定元组模型定义策略间的关系，提出安全策略的取舍决策规则，确定安全策略取舍的决策变量矩阵x；构建安全策略的多目标优选模型，求解得到pareto解集，基于空间距离计算结果确定数智化监控系统的安全策略最优解；本方法旨在提高系统运行的安全性、稳定性，实现对流程生产安全的分类感知、分层预警、全局把控。

12、2、本发明提供的流程数智化监控系统安全策略的多目标优选方法，对于流程生产安全数智化监控系统的分类感知和分簇通信相适应的n类感知装置、m个边缘计算装置和1个综合决策装置，分别配置e种功能安全策略和f种信息安全策略，形成m+n+1行、e+f列的安全策略集合矩阵：u＝{uij|i＝1,2,··,m+n+1,j＝1,2,…,e+f}；提出了单个安全策略和两个安全策略的取舍决策规则，形成了安全策略决策变量矩阵：x＝{xij|i＝1,2,··,m+n+1,j＝1,2,…,e+f}；解决了数智化监控系统两安策略的功能冗余以及冲突问题，达到了安全性和经济性的目标。

13、3、本发明提供的流程生产数智化监控系统安全策略的多目标优选方法，构建了安全策略的多目标优选模型，提出了运用线性规划方法求取pareto解集和利用空间距离求取最优解，为高效、合理地在资源受限的数智化监控系统上部署安全策略提供指导，保障其安全稳定运行。

技术特征：

1.一种流程生产数智化监控系统安全策略的多目标优选方法，所述数智化监控系统包括：感知层装置，汇聚层装置及决策层装置，其特征在于，该方法包括：

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，每个装置可选的功能安全策略数量为e，第i个装置的功能安全策略的集合向量为：

3.如权利要求2所述的方法，所述决策变量是与综合安全策略uij相应的取舍决策变量xij，决策变量集为：

4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述优化目标为：

5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，s3中，采用线性规划方法进行求解，得到满足约束条件的pareto解集fpareto，并基于fpareto解集获取最优解fideal。

6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述感知层装置的集合s＝(s1,s2,…,sn)，表示n类风险参数的感知装置；

7.一种流程生产数智化监控系统安全策略的多目标优选系统，其特征在于，包括：计算机可读存储介质和处理器；

8.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质存储有计算机指令，所述计算机指令用于使处理器执行如权利要求1-6任一项所述的方法。

技术总结
本发明公开了一种流程生产数智化监控系统安全策略的多目标优选方法。该方法包括：根据预先建立的包括“感知—汇聚—决策”的多层级数智化监控系统中各装置的安全防护需求，确定综合安全策略集；通过界定元组模型定义策略间的关系，提出安全策略的取舍决策规则，确定安全策略取舍的决策变量矩阵；构建安全策略的多目标优选模型，求解得到Pareto解集，并基于空间距离计算结果确定数智化监控系统的安全策略最优解。本发明提供了一种在数智化监控系统上部署功能安全策略和信息安全策略的多目标优选方法，旨在提高系统运行的稳定性、安全性，实现对流程生产的分类感知、分层预警、全局把控。

技术研发人员：张伟,张建荣,赵挺生,张充
受保护的技术使用者：华中科技大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15