CN108922298A - 一种电力安全操作培训系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种电力安全操作培训系统，属于电力系统信息安全技术领域。所述电力安全操作培训系统包括操作虚拟仿真模块、专业考核模块和攻防演练模块，所述操作虚拟仿真模块用于通过虚拟现实技术对实验环境和实验操作进行模拟，并获取操作者在所述实验操作中的操作数据，所述专业考核模块用于基于所述操作数据对所述操作者的操作能力和学习效果进行考核与评估，所述攻防演练模块用于根据所述考核与评估的结果选取电力信息系统中的攻击方式，基于所述攻击方式生成供所述操作者学习的攻防演练题组。所述电力安全操作培训系统将电力信息系统操作培训与虚拟现实技术结合提高了培训的真实度、系统化程度以及培训效率。

Description

一种电力安全操作培训系统

技术领域

本发明涉及电力系统信息安全技术领域，具体而言，涉及一种电力安全操作培训系统。

背景技术

电力是经济建设的基础,为生产和生活提供服务并支撑国家发展和社会稳定。智能电网因其自身优势受到了世界各国普遍关注,我国也在稳步推进智能电网的建设。与传统电力系统相比,智能电网运行模式和服务模式将有很大改变,大量数据交互及急剧增加的智能终端数目将给电力系统安全带来风险和挑战,电力系统信息网络安全防护越来越受到重视，电网工作人员需要增加自身的网络安全知识。

但是传统的电力信息系统安全培训主要通过传统书面授课加实际操作培训模式进行，存在实验成本高、不全面、消耗大、具有安全隐患等问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种电力安全操作培训系统，以改善上述电力信息系统安全培训的实验成本高、不全面、消耗大、具有安全隐患的问题。

本发明的实施例是这样实现的：

本发明提供了一种电力安全操作培训系统，所述电力安全操作培训系统包括操作虚拟仿真模块、专业考核模块和攻防演练模块。所述操作虚拟仿真模块用于通过虚拟现实技术对实验环境和实验操作进行模拟，并获取操作者在所述实验操作中的操作数据。所述专业考核模块用于基于所述操作数据对所述操作者的操作能力和学习效果进行考核与评估。所述攻防演练模块用于根据所述考核与评估的结果选取所述电力信息系统中相关程度大于第一阈值、发生频率大于第二阈值的攻击方式，基于所述攻击方式生成供所述操作者学习的攻防演练题组。

在本发明可选的实施例中，所述电力安全操作培训系统还包括教学资源配置模块，所述教学资源配置模块用于基于标签分类以及关键字提取对电力信息系统中的教学资源进行分类整合及配置。

在本发明可选的实施例中，所述电力安全操作培训系统还包括输入输出接口模块，所述输入输出接口模块用于为所述电力安全操作培训系统提供外部通信接口以及外设接口。

在本发明可选的实施例中，所述教学资源配置模块包括辅助教学资源管理单元、虚拟教学资源管理单元和虚拟仿真操作资源管理单元。所述辅助教学资源管理单元用于对不同格式的电力信息系统网络安全教学资源进行导入创建、复制、修改、删除、参数选取和属性配置的操作。所述虚拟教学资源管理单元，用于基于现实采集图像和网络安全教学资源进行建模和环境模拟从而建立虚拟教学场景，还用于对所述虚拟教学场景及相关资源进行导入创建、复制、修改、删除、参数选取和属性配置的操作。所述虚拟仿真操作资源管理单元用于建立具有动作或执行功能的虚拟仿真操作资源，还用于对所述虚拟仿真操作资源进行导入创建、复制、修改、删除、参数选取和属性配置的操作。

在本发明可选的实施例中，所述操作虚拟仿真模块包括单项操作模拟单元和模块化操作模拟单元。所述单项操作模拟单元用于对电力信息系统网络安全教学资源进行模块化及碎片化处理，以将综合性的实验操作项目分解为独立操作单元，所述独立操作单元可实现一个独立的实验操作或功能单一的任务。所述模块化操作模拟单元用于基于电力信息系统网络安全教学资源将多个关联的所述独立操作单元组合成为可实现综合性功能的模块化操作单元。

在本发明可选的实施例中，所述操作虚拟仿真模块提供的实验操作模式包括训练模式和自我评估模式。所述训练模式使所述操作者在指示和/或提醒信息条件下进行实验操作，记录所述操作者的所有实验操作及行为活动，但不采用所述专业考核模块对所述操作者的操作能力和学习效果进行考核与评估。所述自我评估模式限定所述操作者在规定时间内独立进行实验操作，记录所述操作者的所有实验操作及行为活动，并采用所述专业考核模块基于所述实验操作及行为活动对所述操作者的操作能力和学习效果进行考核与评估。

在本发明可选的实施例中，所述专业考核模块包括在线测试单元、综合设计能力考核与评价单元和实验操作效果考核与评价单元。所述在线测试单元用于所述操作者远程登录上传所述操作数据及接收所述考核与评估的结果。所述综合设计能力考核与评价单元用于对所述操作数据中的方案流程设计、实验设备参数选取进行分析和评估。所述实验操作效果考核与评价单元用于基于在线监控记录、人机交互记录对所述操作者的实验操作效果和质量进行分析和评估。

在本发明可选的实施例中，所述专业考核模块还包括在内线监控单元，所述在内线监控单元用于通过检测获取鼠标、键盘、操纵杆、传感器以及摄像装置的操作数据以监控所述操作者的实验操作行为，并基于所述操作数据生成所述操作者的在线监控记录。

在本发明可选的实施例中，所述攻防演练模块包括个人演练单元和联机对抗单元。所述个人演练单元用于选取所述攻防演练题组中适用于个人演练的基础、脚本、破解、溢出、内核、综合六种类型的攻防演练题目对所述操作者进行离线攻防演练。所述联机对抗单元用于在真实封闭环境中选取所述攻防演练题组中适用于多方对抗的攻防演练题目对多组操作者进行在线攻防对抗演练。

在本发明可选的实施例中，所述输入输出接口模块包括软件接口单元和硬件接口单元。所述软件接口单元用于为操作系统和/或应用软件提供输入输出接口。所述硬件接口单元用于所述电力安全操作培训系统与其他外设设备以及处理设备进行电连接和/或数据连接。

本发明实施例的有益效果是：

本发明实施例提供了一种电力安全操作培训系统，所述电力安全操作培训系统通过操作虚拟仿真模块利用虚拟现实技术对实验环境和实验操作进行模拟，使操作者能够在虚拟现实场景中进行实验操作，以提高操作者的实验操作准确性以及学习、训练效率。同时，本实施例并通过专业考核模块对操作者进行系统化的实验操作考核，以使操作者能够跨地区将实验操作中的操作数据传输至专业考核模块进行考核，以使操作者能够迅速获得自身实验操作水平的评估，提高学习效率。进一步地，本实施例通过攻防演练模块在电力信息系统中针对每个操作者精确选取对应的攻击方式生成供所述操作者学习的攻防演练题组，进而再次提高了操作者的学习效率。并且，本实施例通过构建系统化、信息化的电力安全操作培训系统，有助于电力信息系统安全培训的普及和推广，使电力信息系统工作人员理解理论知识和掌握实践技能更加方便快捷，方便构建面向电力信息系统的跨地区的全网共享的实训平台，有利于提高电力信息系统相关工作人员的网络安全理论与实际操作水平。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

通过附图所示，本发明的上述及其它目的、特征和优势将更加清晰，在全部附图中相同的附图标记指示相同的部分，并未刻意按实际尺寸等比例缩放绘制附图，重点在于示出本发明的主旨。

图1为本发明第一实施例提供的一种电力安全操作培训系统的模块示意图；

图2为本发明第一实施例提供的一种专业考核模块的单元示意图；

图3为本发明第一实施例提供的一种攻防演练模块的单元示意图；

图4为本发明第二实施例提供的另一种电力安全操作培训系统的模块示意图。

图标：10-电力安全操作培训系统；11-教学资源配置模块；12-操作虚拟仿真模块；14-专业考核模块；141-在线监控单元；142-在线测试单元；144-综合设计能力考核与评价单元；146-实验操作效果考核与评价单元；16-攻防演练模块；162-个人演练单元；164-联机对抗单元；166-网络靶场；18-输入输出接口模块；20-电力安全操作培训系统。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

此外，术语“水平”、“竖直”等术语并不表示要求部件绝对水平或悬垂，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。

在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

本发明的其他特征和优点将在随后的说明书阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明实施例而了解。本发明的目的和其他优点可通过在所写的说明书、权利要求书、以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

经本申请人研究发现，现有的电力安全操作培训还是通过传统的真人授课加上实景培训进行，需要耗费大量的人力物力和相关教学资源，同时对场地、实验设备等提出了极高的要求，导致操作培训开展条件苛刻、成本高的问题，同时，通过传统方式进行电力信息系统的安全培训无法让操作者得到方便快捷的系统化培训且培训效率低，当前虚拟仿真教学平台没有针对性，大都是面向各个学科的综合教程，有关信息安全的教学实训课程很少，不够全面，不够与时俱进，没有专门能为信息安全教学、攻防演练、安全研究提供一个完整的、一体化的实验教学环境的平台，学习者无法在一个平台上很便捷很全面地学习信息安全知识。为了解决上述问题，本发明第一实施例提供了一种电力安全操作培训系统10。

请参考图1，图1为本发明第一实施例提供的一种电力安全操作培训系统的模块示意图。

电力安全操作培训系统10包括操作虚拟仿真模块12、专业考核模块14和攻防演练模块16。应当理解的是，操作虚拟仿真模块12、专业考核模块14和攻防演练模块16可以是整合在一个电子处理设备中的软件程序或模块，其中，所述电子处理设备可以是计算机、服务器、智能移动终端或其他计算处理设备。

操作虚拟仿真模块12，用于通过虚拟现实技术对实验环境和实验操作进行模拟，并获取操作者在所述实验操作中的操作数据。具体地，操作虚拟仿真模块12可以对试验场景漫游、实验工具使用和虚拟仿真实验操作等实验场景或实验操作进行高还原度、高真实度地虚拟仿真。

可选地，操作虚拟仿真模块12包括单项操作模拟单元和模块化操作模拟单元。所述单项操作模拟单元用于对电力信息系统网络安全教学资源进行模块化及碎片化处理，以将综合性的实验操作项目分解为独立操作单元，所述独立操作模块可实现一个独立的实验操作或功能单一的任务。所述模块化操作模拟单元用于基于电力信息系统网络安全教学资源将多个关联的所述独立操作单元组合成为可实现综合性功能的模块化操作单元。以电力信息系统的数据库A遭到非法数据读取为例，单项操作模拟单元可针对该情况将其分解为确定防火墙等级、启动数据库A本地安全策略以及追踪非法读取源网络地址等独立操作单元。同样以电力信息系统的数据库A遭到非法数据读取为例，模块化操作模拟单元可针对该情况将确定防火墙等级、启动数据库A本地安全策略以及追踪非法读取源网络地址按照规范逻辑顺序组合成为可解决非法数据读取问题的模块化操作单元，以使操作者按照先后顺序进行确定防火墙等级、启动数据库A本地安全策略以及追踪非法读取源网络地址的独立操作单元提供的独立实验操作。

可选地，操作虚拟仿真模块12可以为操作者提供训练模式和自我评估模式。在训练模式中，所述操作者在指示和/或提醒信息条件下进行实验操作，记录所述操作者的所有实验操作及行为活动，但不采用所述专业考核模块14对所述操作者的操作能力和学习效果进行考核与评估。在自我评估模式中，所述操作者在规定时间内独立进行实验操作，记录所述操作者的所有实验操作及行为活动，并采用所述专业考核模块14基于所述实验操作及行为活动对所述操作者的操作能力和学习效果进行考核与评估。进一步地，在自我评估模式中操作者不能参考实验指南、不能切换页面，以提高对所述操作者的操作能力和学习效果进行考核与评估的准确性和真实性。

可选地，操作虚拟仿真模块12提供的实验操作虚拟仿真还可以分为标准化操作实验和综合设计型实验。标准化操作实验是指实验项目或操作从结构设计上属于顺序结构的实验；综合设计型实验是指根据实验要求可进行设计的综合实验，即通过选取一系列有逻辑关系的仿真操作资源，赋予正确参数和条件，组合完成的实验。

专业考核模块14用于通过虚拟现实技术对实验环境和实验操作进行模拟，并获取操作者在所述实验操作中的操作数据。

作为一种实施方式，请参考图2，图2为本发明第一实施例提供的一种专业考核模块的单元示意图，专业考核模块14包括在线测试单元142、综合设计能力考核与评价单元144和实验操作效果考核与评价单元146。所述在线测试单元142用于所述操作者远程登录上传所述操作数据及接收所述考核与评估的结果。所述综合设计能力考核与评价单元144用于对所述操作数据中的方案流程设计、实验设备参数选取进行分析和评估。所述实验操作效果考核与评价单元146用于基于在线监控记录、人机交互记录对所述操作者的实验操作效果和质量进行分析和评估。

可选地，专业考核模块14还包括在线监控单元141，用于通过检测获取鼠标、键盘、操纵杆、传感器以及摄像装置的操作数据以监控所述操作者的实验操作行为，并基于所述操作数据生成所述操作者的在线监控记录。

可选地，专业考核模块14还包括实验操作报告提交与评阅单元，用于提供和支持包含操作者的操作数据的实验报告的在线提交、在线批注和智能评阅。

请参考图3，图3为本发明第一实施例提供的一种攻防演练模块的单元示意图。

攻防演练模块16用于根据所述考核与评估的结果选取电力信息系统中相关程度大于第一阈值、发生频率大于第二阈值的攻击方式，基于所述攻击方式生成供所述操作者学习的攻防演练题组。作为一种实施方式，攻防演练模块16包括个人演练单元162和联机对抗单元164。个人演练单元162用于选取所述攻防演练题组中适用于个人演练的基础、脚本、破解、溢出、内核、综合六种类型的攻防演练题目对所述操作者进行离线攻防演练。联机对抗单元164用于在真实封闭环境中选取所述攻防演练题组中适用于多方对抗的攻防演练题目对多组操作者进行在线攻防对抗演练。其中，个人演练单元162通常选取涉及Web知识、ASP/PHP脚本、缓冲区溢出、软件脱壳破解、系统漏洞利用、社会工程学等信息安全知识的攻防演练题组，所述真实封闭环境可以为DMZ区、数据区、开发测试区、内网服务区、终端区。

可选地，攻防演练模块16还可以包括网络靶场166，用于由操作者自行设计攻防各个环节，单个比赛可以通过多个关卡任意组合，可以让操作者有多个攻防入口，多种攻防路径选择，让操作者真正参与到大型真实的攻防竞技比赛中去，在比赛中迅速提高信息安全攻防技能。

第二实施例

请参考图4，图4为本发明第二实施例提供的另一种电力安全操作培训系统的模块示意图。

电力安全操作培训系统20与本发明第一实施例提供的电力安全操作培训系统10的区别在于，电力安全操作培训系统20还包括教学资源配置模块11以及输入输出接口模块18。

教学资源配置模块11包括辅助教学资源管理单元、虚拟教学资源管理单元和虚拟仿真操作资源管理单元。所述辅助教学资源管理单元用于对不同格式的电力信息系统网络安全教学资源进行导入创建、复制、修改、删除、参数选取和属性配置的操作。所述虚拟教学资源管理单元用于基于现实采集图像和网络安全教学资源进行建模和环境模拟，从而建立虚拟教学场景，还用于对所述虚拟教学场景及相关资源进行导入创建、复制、修改、删除、参数选取和属性配置的操作。所述虚拟仿真操作资源管理单元用于建立具有动作或执行功能的虚拟仿真操作资源，还用于对所述虚拟仿真操作资源进行导入创建、复制、修改、删除、参数选取和属性配置的操作。

输入输出接口模块18包括软件接口单元和硬件接口单元。所述软件接口单元用于为操作系统和/或应用软件提供输入输出接口。所述硬件接口单元用于所述电力安全操作培训系统10与其他外设设备以及处理设备进行电连接和/或数据连接。可选地，所述软件接口单元支持Windows、Mac、Android、Linux多种操作系统，能应用于台式电脑、平板电脑和智能手机上，能够集成所有符合标准的信息安全教学资源和虚拟仿真教学软件，并提供丰富的应用接口与其它教学培训系统无缝对接，同时支持多种数据导入导出。

综上所述，本发明提供了一种电力安全操作培训系统，所述电力安全操作培训系统通过操作虚拟仿真模块利用虚拟现实技术对实验环境和实验操作进行模拟，使操作者能够在虚拟现实场景中进行实验操作，以提高操作者的实验操作准确性以及学习、训练效率。同时，本实施例并通过专业考核模块对操作者进行系统化的实验操作考核，以使操作者能够跨地区将实验操作中的操作数据传输至专业考核模块进行考核，以使操作者能够迅速获得自身实验操作水平的评估，提高学习效率。进一步地，本实施例通过攻防演练模块在电力信息系统中针对每个操作者精确选取对应的攻击方式生成供所述操作者学习的攻防演练题组，进而再次提高了操作者的学习效率。并且，本实施例通过构建系统化、信息化的电力安全操作培训系统，有助于电力信息系统安全培训的普及和推广，使电力信息系统工作人员理解理论知识和掌握实践技能更加方便快捷，方便构建面向电力信息系统的跨地区的全网共享的实训平台，有利于提高电力信息系统相关工作人员的网络安全理论与实际操作水平。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种电力安全操作培训系统，其特征在于，所述电力安全操作培训系统包括：

操作虚拟仿真模块，用于通过虚拟现实技术对实验环境和实验操作进行模拟，并获取操作者在所述实验操作中的操作数据；

专业考核模块，用于基于所述操作数据对所述操作者的操作能力和学习效果进行考核与评估；

攻防演练模块，用于根据所述考核与评估的结果选取电力信息系统中相关程度大于第一阈值、发生频率大于第二阈值的攻击方式，基于所述攻击方式生成供所述操作者学习的攻防演练题组。

2.根据权利要求1所述的电力安全操作培训系统，其特征在于，所述电力安全操作培训系统还包括：

教学资源配置模块，用于基于标签分类以及关键字提取对电力信息系统中的教学资源进行分类整合及配置。

3.根据权利要求1所述的电力安全操作培训系统，其特征在于，所述电力安全操作培训系统还包括：

输入输出接口模块，用于为所述电力安全操作培训系统提供外部通信接口以及外设接口。

4.根据权利要求2所述的电力安全操作培训系统，其特征在于，所述教学资源配置模块包括：

辅助教学资源管理单元，用于对不同格式的电力信息系统网络安全教学资源进行导入创建、复制、修改、删除、参数选取和属性配置的操作；

虚拟教学资源管理单元，用于基于现实采集图像和网络安全教学资源进行建模和环境模拟，从而建立虚拟教学场景，还用于对所述虚拟教学场景及相关资源进行导入创建、复制、修改、删除、参数选取和属性配置的操作；

虚拟仿真操作资源管理单元，用于建立具有动作或执行功能的虚拟仿真操作资源，还用于对所述虚拟仿真操作资源进行导入创建、复制、修改、删除、参数选取和属性配置的操作。

5.根据权利要求1所述的电力安全操作培训系统，其特征在于，所述操作虚拟仿真模块包括：

单项操作模拟单元，用于对电力信息系统网络安全教学资源进行模块化及碎片化处理，以将综合性的实验操作项目分解为独立操作单元，所述独立操作单元可实现一个独立的实验操作或功能单一的任务；

模块化操作模拟单元，用于基于电力信息系统网络安全教学资源将多个关联的所述独立操作单元组合成为可实现综合性功能的模块化操作单元。

6.根据权利要求1所述的电力安全操作培训系统，其特征在于，所述操作虚拟仿真模块提供的实验操作模式包括：

训练模式，使所述操作者在指示和/或提醒信息条件下进行实验操作，记录所述操作者的所有实验操作及行为活动，但不采用所述专业考核模块对所述操作者的操作能力和学习效果进行考核与评估；

自我评估模式，限定所述操作者在规定时间内独立进行实验操作，记录所述操作者的所有实验操作及行为活动，并采用所述专业考核模块基于所述实验操作及行为活动对所述操作者的操作能力和学习效果进行考核与评估。

7.根据权利要求1所述的电力安全操作培训系统，其特征在于，所述专业考核模块包括：

在线测试单元，用于所述操作者远程登录上传所述操作数据及接收所述考核与评估的结果；

综合设计能力考核与评价单元，用于对所述操作数据中的方案流程设计、实验设备参数选取进行分析和评估；

实验操作效果考核与评价单元，用于基于在线监控记录、人机交互记录对所述操作者的实验操作效果和质量进行分析和评估。

8.根据权利要求7所述的电力安全操作培训系统，其特征在于，所述专业考核模块还包括：

在线监控单元，用于通过检测获取鼠标、键盘、操纵杆、传感器以及摄像装置的操作数据以监控所述操作者的实验操作行为，并基于所述操作数据生成所述操作者的在线监控记录。

9.根据权利要求1所述的电力安全操作培训系统，其特征在于，所述攻防演练模块包括：

个人演练单元，用于选取所述攻防演练题组中适用于个人演练的基础、脚本、破解、溢出、内核、综合六种类型的攻防演练题目对所述操作者进行离线攻防演练；

联机对抗单元，用于在真实封闭环境中选取所述攻防演练题组中适用于多方对抗的攻防演练题目对多组操作者进行在线攻防对抗演练。

10.根据权利要求3所述的电力安全操作培训系统，其特征在于，所述输入输出接口模块包括：

软件接口单元，用于为操作系统和/或应用软件提供输入输出接口；

硬件接口单元，用于所述电力安全操作培训系统与其他外设设备以及处理设备进行电连接和/或数据连接。